【物理】2020届一轮复习人教版实验：研究匀变速直线运动课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版实验：研究匀变速直线运动课时作业

‎2020届一轮复习人教版 实验：研究匀变速直线运动 课时作业 时间：45分钟 ‎1．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点，本图中没有画出)，打点计时器接的是220 V、50 Hz的交变电流．他把一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点A对齐．[下述第(2)、(3)、(4)小题结果均保留两位有效数字]‎ ‎(1)该打点计时器打点的时间间隔为0.02 s.‎ ‎(2)由以上数据计算打点计时器在打C点时，物体的瞬时速度vC是‎0.16 m/s.‎ ‎(3)计算该物体的加速度a为‎0.43 m/s2.‎ ‎(4)纸带上的A点所对应的物体的瞬时速度vA＝‎0.074 m/s.‎ ‎(5)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49 Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏大(选填“大”或“小”)．‎ 解析：(1)电源频率为50 Hz，则打点时间间隔为0.02 s；‎ ‎(2)利用匀变速直线运动的推论得：‎ vC＝＝×10－‎2 m/s＝‎0.16 m/s；‎ ‎(3)设A到B之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4，‎ 根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得：x3－x1＝‎2a1T2　x4－x2＝‎2a2T2‎ 为了更加准确地求解加速度，我们对两个加速度取平均值，得：a＝(a1＋a2)≈‎0.43 m/s2‎ ‎(4)根据匀变速直线运动速度与时间关系公式v＝v0＋at得A点所对应的物体的瞬时速度为：‎ vA＝vC－atAC＝‎0.074 m/s ‎(5)如果在某次实验中，交流电的频率为49 Hz，那么实际周期大于0.02 s，根据运动学公式Δx＝at2得：测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大的．‎ ‎2．在利用打点计时器探究小车“速度随时间变化的关系”的实验中，所用交流电的频率为50 Hz，某次实验中得到的一条纸带如图所示．‎ ‎(1)从比较清晰的点起，每五个点取一个点作为计数点，分别标明0、1、2、3、4，则两个相邻计数点之间的时间间隔为0.1 s.‎ ‎(2)量得x1＝‎30.1 mm，x2＝‎36.2 mm，x3＝‎42.2 mm，x4＝‎48.1 mm，则打下计数点“‎2”‎时小车的速度为‎0.392 m/s，小车的加速度为‎0.6 m/s2.‎ ‎(3)当打下计数点“‎0”‎时，小车的速度为0.272_m/s.‎ 解析：(1)因每五个点取一个点作为计数点，则相邻计数点之间还有四个点，得纸带上相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s；‎ ‎(2)x1＝‎30.1 mm＝30.1×10－‎3 m，‎ x2＝‎36.2 mm＝36.2×10－‎3 m，‎ x3＝‎42.2 mm＝42.2×10－‎3 m，‎ x4＝‎48.1 mm＝48.1×10－‎3 m，‎ 纸带上2点对应的瞬时速度，由匀变速直线运动的规律得：v2＝＝‎0.392 m/s 根据Δx＝aT2，由逐差法得：a＝＝‎0.6 m/s2‎ ‎(3)由速度—时间关系式有：v2＝v0＋a·2T，‎ 代入数据得：v0＝‎0.272 m/s.‎ ‎3．某同学测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的A、B、C、D、…几条较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5、…，如图所示甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的．‎ ‎(1)在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是乙(填“甲”、“乙”或“丙”)；‎ ‎(2)打纸带A时，小车的加速度大小为‎3.11 m/s2；‎ ‎(3)打点计时器打计数点1时小车的速度为‎0.456 m/s(结果均保留三位有效数字)．‎ 解析：(1)根据匀变速直线运动的特点(相邻的时间间隔位移之差相等)得出：x34－x23＝x23－x12＝x12－x01，所以属于纸带A的是乙；(2)根据运动学公式Δx＝aT2，得：a＝ m/s2＝‎3.11 m/s2；(3)利用匀变速直线运动的推论：v1＝ m/s≈‎0.456 m/s.‎ ‎4．(2019·广东省广州市二模)打点计时器接在50 Hz的交流电源上时，每隔0.02 s打一个点．做匀变速直线运动的小车拖动纸带穿过打点计时器，纸带上记录的点如图，A、B、C、D、E为5个计数点，相邻两计数点间有4个点没标出．已知纸带与A点相近的一端跟小车相连，由此可知，小车的加速度大小为‎0.740 m/s2(结果保留三位有效数字)，方向与小车运动方向相反(填“相同”或“相反”)；打下C点时，小车的瞬时速度为‎0.472 m/s(计算结果保留三位有效数字)．‎ 解析：打点计时器接在50 Hz的交流电源上时，每隔0.02 s打一个点．因相邻两计数点间有4个点没标出，则T＝0.1 s．已知纸带与A点相近的一端跟小车相连，由此可知，小车的加速度为a＝＝ m/s2＝－‎0.740 m/s2，负号说明方向与小车运动方向相反；AB中间时刻的速度v1＝ m/s＝‎0.583 m/s，则打C点时，小车的瞬时速度vC＝v1＋a(T＋0.5T)＝(0.583－0.740×0.15) m/s＝‎0.472 m/s.‎ ‎5．某研究性学习小组用图甲所示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：‎ ‎①安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上．‎ ‎②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h ‎，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v.‎ ‎③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作．测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度v.‎ ‎④画出vt图象．‎ 请根据实验，回答如下问题：‎ ‎(1)设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g.则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v＝v0＋gt.(用v0、g和t表示)‎ ‎(2)实验测得的数据如表：‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ h/cm ‎10.00‎ ‎20.00‎ ‎30.00‎ ‎40.00‎ ‎50.00‎ ‎60.00‎ t/s ‎0.069‎ ‎0.119‎ ‎0.159‎ ‎0.195‎ ‎0.226‎ ‎0.255‎ v/(m·s－1)‎ ‎1.45‎ ‎1.68‎ ‎1.89‎ ‎2.05‎ ‎2.21‎ ‎2.35‎ 请在图乙的坐标纸上画出vt图象．‎ 答案：见解析图 ‎(3)根据vt图象，可以求得当地重力加速度g＝9.7(9.5～9.9) m/s2，试管夹到光电门1的距离约为6.2(5.9～6.6) cm.(以上结果均保留两位有效数字)‎ 解析：(1)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v＝v0＋gt.‎ ‎(2)根据数据作出vt图象：‎ ‎(3)小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为 v＝v0＋gt；‎ 所以vt图象的斜率表示g，‎ 所以当地重力加速度g＝2k＝‎9.7 m/s2，‎ 根据vt图象得出v0＝‎1.10 m/s，‎ 根据运动学公式得试管夹到光电门1的距离约为 x＝ m＝‎0.062 m＝‎6.2 cm.‎ ‎6.如图是某同学研究小球下落时的频闪照片，频闪仪每隔0.1 s闪光一次并进行拍照．照片中小球静止时在位置1，某时刻释放小球，下落中的小球各位置与位置1的距离如图中所标的数据(单位：cm)．实验过程正确，但该同学发现图中数据存在以下问题：根据h＝gt2＝‎ eq f(1,2)×9.8×‎0.12 m＝‎4.90 cm，而图中标出的位置1和位置2间的距离为‎1.23 cm，比‎4.90 cm小很多，你对此问题的解释是小球在位置2时下落的时间小于0.1_s．下落中小球在位置3的速度大小为‎1.47 m/s，小球做自由落体运动的加速度大小为‎9.80 m/s2.(计算结果均保留三位有效数字)‎ 解析：根据h＝gt2＝×9.8×‎0.12 m＝‎4.90 cm，而位置1和位置2的距离为‎1.23 cm，比‎4.90 cm小很多，由此可知，频闪仪拍位置1时，小球并没有立即开始下落，导致小球在位置2时下落的时间小于0.1 s；从上向下，给小球编号，即为1、2、3、4；那么3是2与4的中间时刻，故：v3＝，x24＝(30.63－1.23) cm＝‎29.4 cm＝29.4×10－‎2 m，每相邻两个位置间的时间间隔t＝0.1 s，代入数据得：v3＝ m/s＝‎1.47 m/s，设2到3间的位移为x1,3到4间的位移为x2，由匀变速直线运动的推论：Δx＝at2得：x2－x1＝gt2，(注意：t是发生x1或x2这个位移所用的时间，t＝0.1 s，代入数据得：[(30.63－11.03)－(11.03－1.23)]×10－2(m)＝g×(0.1 s)2，解得：g＝‎9.80 m/s2.‎ ‎7．某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50 Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，然后每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝‎16.6 mm，sB＝‎126.5 mm，sD＝‎624.5 mm，若无法再做实验，可由以上信息推知：‎ ‎①相邻两计数点的时间间隔为0.1 s；‎ ‎②打C点时物体的速度大小为‎2.5 m/s；(保留两位有效数字)‎ ‎③物体的加速度大小为(用sA、sB、sC、sD和f表示)．‎ 解析：①打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T＝0.1 s；②根据匀变速直线运动中某段时间的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度得vC＝＝≈‎2.5 m/s；③由Δx＝aT2，得：xBC＝xAB＋aT2，xCD＝xBC＋aT2＝xAB＋2aT2‎ ‎，两式相加得xBD＝2xAB＋3aT2，所以a＝＝.‎ ‎8．在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力加速度”的实验．实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪．具体实验步骤如下：‎ ‎①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下．‎ ‎②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴．‎ ‎③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度．‎ ‎④采集数据进行处理．‎ ‎(1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是频闪仪的闪光频率等于水滴滴落的频率．‎ ‎(2)实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30 Hz，某同学读出其中比较远的水滴到第一个水滴的距离如图乙所示，根据数据测得当地重力加速度g＝‎9.72 m/s2；第8个水滴此时的速度v8＝‎2.27 m/s.(结果都保留三位有效数字)‎ ‎(3)该实验存在的系统误差可能有(答出一条即可)：存在空气阻力(或水滴滴落的频率变化)．‎ 解析：‎ ‎(1)频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，则每滴下来的一滴水，频闪仪都在相同的位置记录，故可看到一串仿佛固定不动的水滴．‎ ‎(2)由图乙可知s67＝19.36－13.43＝‎‎5.93 cm s78＝26.39－19.36＝‎‎7.03 cm s89＝34.48－26.39＝‎‎8.09 cm s90＝43.67－34.48＝‎9.19 cm，‎ 由逐差法可得 g＝ m/s2＝‎9.72 m/s2.‎ 第8滴水的速度为：‎ v8＝＝ m/s≈‎2.27 m/s.‎ ‎(3)由于空气阻力对水滴的作用，水滴不是严格的自由落体；或者滴水的频率改变了，都会产生误差；也可以说出测量水滴位置过程中产生的测量误差．‎