2021版高考物理一轮复习 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 4 实验一 研究匀变速直线运动随堂检测（含解析）.doc

4实验一研究匀变速直线运动1．如图所示为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器在一物体拖动纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点没有画出．由图中数据可求得：(1)该物体的加速度大小为________m/s2；(2)打第2个计数点时该物体的速度大小为________m/s；(3)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．解析：(1)设1、2间的位移为x1，2、3间的位移为x2，3、4间的位移为x3，4、5间的位移为x4；因为交流电源频率为50Hz，且每打5个点取一个计数点，所以两个计数点之间的时间间隔T＝0.1s；由推论xm－xn＝(m－n)aT2得x4－x1＝3aT2，代入数据解得a＝0.74m/s2.(2)打第2个计数点时物体的瞬时速度等于打1、3点之间物体的平均速度，因此有v2＝eq\f(x13,t13)＝eq\f(3.62＋（3.62＋0.74）,0.2)×10－2m/s＝0.399m/s.(3)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，则周期变大，计数点之间的时间间隔变大，即实际的时间间隔大于0.1s，但是该同学仍以0.1s计算，根据x4－x1＝3aT2，知加速度的测量值比实际值偏大．答案：(1)0.74(2)0.399(3)偏大2．光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用如图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．(1)滑块的宽度d＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.(结果保留2位有效数字)．(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．解析：(1)d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm.(2)v1＝eq\f(d,t1)＝eq\f(1.010×10－2,1.0×10－2)m/s≈1.0m/s，v2＝eq\f(d,t2)＝eq\f(1.010×10－2,4.0×10－3)m/s≈2.5m/s.(3)v1、v2实质上是滑块通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．答案：(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑块3.利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动．当一带有遮光片的滑块自斜面上端滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值，所得数据如表中所示．x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4eq\f(x,t)(m/s)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是______________；(2)根据表中给出的数据，在下图给出的坐标纸上画出eq\f(x,t)－t图线；(3)由所画出的eq\f(x,t)－t图线，得出滑块加速度的大小为a＝__________m/s2(保留2位有效数字)．解析：(1)沿斜面向下是匀加速运动，反过来也可以看成是初速度为vt的沿斜面向上的匀减速运动，由位移公式有x＝vtt－eq\f(1,2)at2.由于要画eq\f(x,t)－t图象，所以可将上式变形得eq\f(x,t)＝－eq\f(a,2)t＋vt.(2)eq\f(x,t)－t图线如图所示．(3)由eq\f(x,t)＝－