2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)第1章運(yùn)動(dòng)的描述、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究實(shí)驗(yàn)1研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)模擬新人教版必修1

PAGE實(shí)驗(yàn)1研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)1．(2022·天津理綜)某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342100)(1)實(shí)驗(yàn)中，必要的措施是__AB__。A．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行B．先接通電源再釋放小車C．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D．平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力(2)他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的局部計(jì)數(shù)點(diǎn)如下圖(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中未畫出)。s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm。那么小車的加速度a＝__0.80__m/s2(要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù))，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝__0.40__m/s。(結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字)[解析](1)利用長(zhǎng)木板、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)中，必要的措施是：細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行；先接通電源，再釋放小車；不需要平衡摩擦力，不需要滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量。因此正確選項(xiàng)是AB。(2)由Δx＝aT2，T＝0.10s和逐差法可得小車的加速度a＝eq\f(s4－s1＋s5－s2＋s6－s3,9T2)＝0.80m/s2。利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝0.40m/s。2．(2022·湖北八校聯(lián)考)現(xiàn)用頻閃照相方法來(lái)研究物塊的變速運(yùn)動(dòng)。在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如下圖。拍攝時(shí)頻閃頻率是10Hz；通過(guò)斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。斜面頂端的高度h和斜面的長(zhǎng)度s，數(shù)據(jù)如下表所示。重力加速度大小g＝9.80m/s2。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342101)單位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3723.6548.0080.00根據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成以下填空：(1)物塊的加速度a＝__4.30__m/s2(保存3位有效數(shù)字)。(2)因?yàn)開(kāi)_物體的加速度小于物體沿光滑斜面下滑時(shí)的加速度__，可知斜面是粗糙的。[解析]此題利用頻閃照片求物體運(yùn)動(dòng)的加速度，進(jìn)而判斷斜面是否光滑，關(guān)鍵要明確斜面光滑時(shí)，加速度的大小，從而做出判斷。據(jù)Δx＝aT2得a＝eq\f(x4＋x3－x2＋x1,4T2)＝4.30m/s2，斜面光滑時(shí)，加速度a1＝gsinθ＝geq\f(h,s)＝5.88m/s2>a，由此可知斜面粗糙。3．(2022·山東濰坊月考)由于當(dāng)年實(shí)驗(yàn)條件的限制，伽利略無(wú)法直接對(duì)落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，而今天即使在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，我們也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，如圖是某次實(shí)驗(yàn)中獲得的質(zhì)量為m的小球下落時(shí)的頻閃照片，頻閃間隔是eq\f(1,30)s，根據(jù)此照片計(jì)算：(保存三位有效數(shù)字)eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342102)(1)小球在4.90cm位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_0.984__m/s。(2)小球下落的加速度大小為_(kāi)_9.77__m/s2。(3)小球在13.60cm位置的速度大小為_(kāi)_1.64__m/s。[解析](1)從上向下，給小球位置編號(hào)，即為1、2、3、4、5，那么3是2到4的中間時(shí)刻，故v3＝eq\f(x24,2T)，x24＝8.71cm－2.15cm＝6.56cm，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝eq\f(1,30)s，代入數(shù)據(jù)得v3＝eq\f(0.0656,2×\f(1,30))m/s＝0.984m/s。(2)設(shè)點(diǎn)1到點(diǎn)3間的位移為x1，點(diǎn)3到點(diǎn)5間的位移為x2，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論Δx＝gt2得x2－x1＝gt2(注意：t是發(fā)生x1或x2位移所用的時(shí)間，t＝eq\f(1,15)s)，代入數(shù)據(jù)得(13.60－4.90－4.90＋0.54)×10－2m＝gt2解得g＝9.77m/s2。(3)根據(jù)v5＝v3＋gt＝0.984m/s＋9.77×eq\f(1,15)m/s＝1.64m/s。4．(2022·湖南常德月考)如圖甲所示，是研究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作周期為T。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342103)(1)實(shí)驗(yàn)中，必要的措施是(A)A．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行B．小車必須具有一定的初速度C．小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量D．平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力(2)如圖乙所示，A、B、C、D、E、F、G是打好的紙帶上的7個(gè)連續(xù)的點(diǎn)。從圖乙中可讀得s6＝__6.00__cm，計(jì)算F點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度大小的計(jì)算式為vF＝eq\f(s6－s4,2T)(用題目中所給量的字母表示)。(3)如圖丙所示，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的v2－2s圖線(s為各點(diǎn)至同一起點(diǎn)的距離)，由圖線可知：該圖線的斜率表示__小車加速度的大小__，其大小為_(kāi)_0.50__(保存兩位有效數(shù)字)，單位是__m/s2__。[解析](1)該實(shí)驗(yàn)的目的是研究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，只要小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)即可，對(duì)于小車有無(wú)初速度、小車質(zhì)量與鉤碼質(zhì)量的關(guān)系、是否平衡摩擦力沒(méi)有要求，細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確。(2)刻度尺的最小刻度為mm，需要估讀到下一位，因此讀出s6＝6.00cm；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程的平均速度，打紙帶上F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度可以表示為vF＝eq\f(s6－s4,2T)。(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度—位移公式有v2－veq\o\al(2,0)＝2as，得v2＝veq\o\al(2,0)＋2as，由此可知在v2－2s圖線中，縱軸截距表示初速度的平方，斜率表示加速度的大小，因此有a＝k＝eq\f(Δv2,Δ2s)＝0.50m/s2。5．(2022·山東煙臺(tái)模擬)一個(gè)有一定厚度的圓盤，可以繞通過(guò)中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角速度的增加量Δω與對(duì)應(yīng)時(shí)間Δt的比值定義為角加速度β(β＝eq\f(Δω,Δt))。我們用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、米尺、游標(biāo)卡尺、紙帶、復(fù)寫紙來(lái)完成下述實(shí)驗(yàn)：(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz，A、B、C、D……為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出)①如圖甲所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，然后固定在圓盤的側(cè)面，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上；②接通電源，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始打點(diǎn)，啟動(dòng)控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)；③經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，停止轉(zhuǎn)動(dòng)和打點(diǎn)，取下紙帶，進(jìn)行測(cè)量。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342105)(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)得圓盤的半徑如圖乙所示，圓盤的半徑r為_(kāi)_6.000__cm；(2)由圖丙可知，打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為_(kāi)6.48__rad/s；(3)紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_0.59__m/s2，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度大小為_(kāi)_9.85__rad/s2。[解析](1)圓盤半徑r＝60mm＋0×0.05mm＝60.00mm＝6.000cm。(2)T＝0.02s×5＝0.1s，vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(13.19－5.41×10－2,0.2)m/s＝0.389m/s＝ωDr，解得ωD＝6.48rad/s。(3)a＝eq\f(xCE－xAC,2T2)＝0.59m/s2，同理由vB＝eq\f(xAC,2T)＝ωBr可求得ωB≈4.51rad/s，所以β＝eq\f(ωD－ωB,2T)＝9.85rad/s2。6．(2022·廣州模擬)某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。物塊在重物的牽引下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)。從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始(其中“1”點(diǎn)先打下)，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)51342106)(1)通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)__6__和__7__之間某時(shí)刻開(kāi)始減速。(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)9對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)_0.76m/s__。(保存兩位有效數(shù)字)(3)物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為a＝__2.0m/s2__。(保存兩位有效數(shù)字)(4)物塊在加速階段，如果以eq\f(x,t)(其中x表示位移，t表示時(shí)間)為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo)作圖象，得到圖象的斜率為k，那么加速度大小為_(kāi)_2k__(用字母符號(hào)表示)。[解析](1)從紙帶上的數(shù)據(jù)分析得知：在計(jì)數(shù)點(diǎn)6點(diǎn)之前，兩點(diǎn)之間的距離逐漸增大，是加速運(yùn)動(dòng)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)7之后，兩點(diǎn)之間的距離逐漸減小，是減速運(yùn)動(dòng)，所以物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻開(kāi)始減速。(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程的平均速度，因此有v9＝eq\f(x8＋x9,2T)＝eq\f(8.61＋6.60cm,2×0.1s)＝0.76m/s。(3)由紙帶數(shù)據(jù)可知，計(jì)數(shù)點(diǎn)7往后物塊做減速運(yùn)動(dòng)，有x7＝10.60cm，x8＝8.61cm，x9＝6.60cm，x10＝4.60cm，因此Δx≈－