专题54 研究匀变速直线运动实验—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

专题54 研究匀变速直线运动实验—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

‎1．【2011·天津卷】用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。该金属丝的直径是_______mm ‎【答案】1.706‎ ‎【解析】注意副尺一定要有估读。读数为1.5+20.6×0.01mm=1.706mm。因为个人情况不同，估读不一定一致，本题读数1.704-1.708都算正确。‎ ‎【考点定位】螺旋测微器的读数 ‎2．【2012·新课标卷】某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示，测量金属板厚度时的示数如图（b）所示。图（a）所示读数为_________mm，图（b）所示读数为_________mm，所测金属板的厚度为_________mm。‎ ‎【答案】0.010 6.870 6.860‎ ‎【考点定位】本题考查螺旋测微器的读数及其相关知识 ‎3．【2014·福建卷】某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为 cm和 mm。‎ ‎【答案】60.10 4.20‎ ‎【考点定位】本题考查刻度尺与游标卡尺的读数 ‎4．【2015·海南·11】某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示。该工件的直径为______cm，高度为________mm。‎ ‎【答案】1.220cm，6.861mm ‎【解析】游标卡尺读数为 螺旋测微器的读数为：‎ ‎【考点定位】螺旋测微器，游标卡尺读数 ‎【方法技巧】解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读．螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读。‎ ‎5．【2016·海南卷】某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。‎ 根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：‎ ‎（1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为_______m/s。在打出D点时，物块的速度大小为_______m/s；（保留两位有效数字）‎ ‎（2）物块的加速度大小为_______m/s2。（保留两位有效数字）‎ ‎【答案】（1）0.56 0.96 （2）2.0‎ ‎【考点定位】探究小车速度随时间变化的规律 ‎【名师点睛】根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上小车的瞬时速度大小，然后在速度公式求加速度即可。‎ ‎6．【2016·天津卷】某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。‎ ‎（1）实验中必要的措施是______。‎ A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力 ‎（2）他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。s1=3.59 cm，s2=4.41 cm，s3=5.19 cm，s4=5.97 cm，s5=6.78 cm，s6=7.64 cm。则小车的加速度a=______m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB=_______m/s。（结果均保留两位有效数字）‎ ‎【答案】（1）AB （2）0.80 0.40‎ ‎【解析】（1）实验时，细线必须与长木板平行，以减小实验的误差，选项A正确；实验时要先接通电源再释放小车，选项B正确；此实验中没必要使小车的质量远大于钩码的质量，选项C错误；此实验中不需平衡小车与长木板间的摩擦力，选项D错误。‎ ‎（2）两相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s；由逐差法可得a==0.80 m/s2，打点计时器在打B点时小车的速度vB==0.40 m/s。‎ ‎【考点定位】研究小车的匀变速直线运动实验 ‎【名师点睛】此题是一道考查研究小车的匀变速直线运动的常规实验题；注意不要把此实验与验证牛顿第二定律的实验相混淆；在验证牛顿第二定律的实验中，要求小车的质量远大于钩码的质量和平衡小车与长木板间的摩擦力，但在此实验中是不必要的；此题考查学生对力学基本实验的掌握情况。‎ ‎7．【2011·广东卷】图1是“研究匀变数直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示.‎ ‎（1）OD间的距离为 cm.‎ ‎（2）图2是根据实验数据绘出的s—t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示 ，其大小为 m/s2（保留三位有效数字）。‎ ‎【答案】（1）1.20 （2）a/2 0.933‎ ‎【考点定位】“研究匀变数直线运动”实验 ‎8．【2011·辽宁卷】利用图1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s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。‎ ‎（1）根据表中给出的数据，在图乙给出的坐标纸上画出图线；‎ ‎（2）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v、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_______________；‎ ‎（3）由所画出的图线，得出滑块加速度的大小为a=____________m/s2（保留2位有效数字）．‎ ‎【答案】（1）如图所示；（2）；（3）2.0‎ ‎【解析】（1）根据表中给出的数据，在图乙给出的坐标纸上画出图线；‎ ‎（2）已知滑块沿斜面下滑时做匀加速运动，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v、测量值s和t四个物理量．因为时速度是下滑的末速度，所以我们可以看下滑的逆过程，所以满足的关系式是：。‎ ‎（3）由整理得：，由表达式可知，加速度等于斜率大小的两倍．所以由图象得出滑块加速度的大小为a=2.0m/s2。‎ ‎【考点定位】测定匀变速直线运动的加速度 ‎9．【2013·浙江卷】如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点。‎ ‎（1）任选一条纸带读出b、c两点间的距离为 ；‎ ‎（2）任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为 ，纸带①和②上c、e两点间的平均速度① ②（填“大于”“等于”或“小于”）。‎ ‎（3）图中 （填选项） A．两条纸带均为用装置甲实验所得 B．两条纸带均为用装置乙实验所得 C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得 D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得．‎ ‎【答案】 （1）2.10cm或2.40cm（cm，有效数字位数正确） （2）1.13m/s或1.25m/s（m/s，有效数字位数不作要求） 小于 （3）C ‎（3）装置甲实验中小车做匀加速直线运动，所以相邻的计时点的间距之差相等，装置乙实验中小车受橡皮筋的弹力越来越小，所以做加速度减小的变加速直线运动，以相邻的计时点的间距之差减小，所以带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得。故选C．‎ ‎【考点定位】打点计时器；纸带处理。‎ ‎10．【2013·广东卷】研究小车匀变速直线运动的实验装置如图（a）所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图（b）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。‎ ‎（1）部分实验步骤如下：‎ A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车 C．将小车依靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是： （用字母填写）。‎ ‎（2）图（b）中标出的相邻两计数点的时间间隔T= s。‎ ‎（3）计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5= 。‎ ‎（4）为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a= 。‎ ‎【答案】（1）DCBA （2）0.1 （3） （4）‎ ‎【考点定位】 在研究小车匀变速运动的实验 ‎11．【2014·山东卷】某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。‎ 实验步骤：‎ ①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作；‎ ②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作；‎ ③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②； ‎ ‎ 实验数据如下表所示：‎ ④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物连接，保持滑块静止，测量重物离地面的高度；‎ ⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的点（未与滑轮碰撞），测量间的距离。‎ 完成下列作图和填空：‎ ‎ ‎ ‎ 图甲 图乙 （1）根据表中数据在给定坐标纸上作出图线。‎ （2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ= （保留2位有效数字）。‎ （3）滑块最大速度的大小v= （用h、s、μ和重力加速度g表示）。‎ ‎【答案】（1）如图所示 （2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42均正确）；（3）‎ ‎（3）P落地后，滑块又前进了的距离才停止运动，在这段时间内，滑块做减速运动，根据，而滑块的加速度，代入数据整理得，最大速度为。‎ ‎【考点定位】滑动摩擦力，匀变速直线运动位移与速度的关系 ‎12．【2014·全国大纲卷】现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时频闪频率是10Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4。已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s。数据如下表所示。重力加速度大小g=9.80m/s2。‎ 根据表中数据，完成下列填空：‎ ‎（1）物块的加速度a＝ m/s2（保留3位有效数字）。‎ ‎（2）因为 ，可知斜面是粗糙的。‎ ‎【答案】 （1）4.30（或4.29或4.31）；（2）物块加速度小于＝5.88m/s2（或物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度）‎ ‎【考点定位】本题主要考查了研究匀变速直线运动的实验、牛顿第二定律的应用等问题，属于中档题。‎ ‎13．【2015·江苏·11】某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如图所示，打点计时器的电源为50Hz的交流电。‎ ‎（1）下列实验操作中，不正确的有________。‎ A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方 B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面 C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落 D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源 ‎（2）该同学按照正确的步骤进行试验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3…….8，用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到O点的距离，记录在纸带上，如图所示 计算相邻计时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整 ‎（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是________;磁铁受到阻尼作用的变化情况是____________.‎ ‎（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为实验②），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明说明？对比实验①和②的结果得到什么结论？‎ ‎【答案】（1）CD（2）39.0 （3）逐渐增大到39.8 cm/ s 逐渐增大到等于重力（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.‎ ‎【解析】 （1）在实验时，应用手拿着纸带释放，而不是拿着磁铁，应先接通电源，让打点计时器工作，然后释放磁铁，所以不正确的是CD；（2）由可求v4=39.0 cm/ s；（3）由纸 带上的测量数据知，磁铁的速度逐渐增大，最后匀速下落，阻力逐渐增大到等于重力；（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用. ‎ ‎【考点】 研究电磁阻尼 ‎14．【2017·新课标Ⅰ卷】（5分）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴）‎ ‎（1）由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。‎ ‎（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为___________m/s，加速度大小为____________m/s2。（结果均保留2位有效数字）‎ ‎【答案】（1）从右向左 （2）0.19 0.037‎ ‎【考点定位】匀变速直线运动的研究 ‎【名师点睛】注意相邻水滴间的时间间隔的计算，46滴水有45个间隔；速度加速度的计算，注意单位、有效数字的要求。‎ ‎15．【2017·新课标Ⅱ卷】（6分）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。‎ 实验步骤如下：‎ ‎①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；‎ ‎②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t；‎ ‎③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出；‎ ‎④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；‎ ‎⑤多次重复步骤④；‎ ‎⑥利用实验中得到的数据作出–∆t图，如图（c）所示。‎ 完成下列填空：‎ ‎（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和∆t的关系式为= 。‎ ‎（2）由图（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（结果保留3位有效数字）‎ ‎【答案】（1） （2）52.1 16.3（15.8~16.8）‎ ‎【考点定位】匀变速直线运动的规律 ‎【名师点睛】此题主要考查学生对匀变速直线运动的基本规律的运用能力；解题时要搞清实验的原理，能通过运动公式找到图象的函数关系，结合图象的截距和斜率求解未知量。‎