高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (能力提高練) 第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（附解析）

【能力提高練】第五節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1．(2022?高考全國(guó)乙卷)用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。從某時(shí)刻()開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運(yùn)動(dòng)，每隔測(cè)量一次其位置，坐標(biāo)為x，結(jié)果如下表所示：0123456050710941759250533294233回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時(shí)間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動(dòng)，判斷的理由是：______；(2)當(dāng)時(shí)，該飛行器速度的大小______；(3)這段時(shí)間內(nèi)該飛行器加速度的大小______(保留2位有效數(shù)字)?！窘馕觥?1)[1]第1s內(nèi)的位移507m，第2s內(nèi)的位移587m，第3s內(nèi)的位移665m，第4s內(nèi)的位移746m，第5s內(nèi)的位移824m，第6s內(nèi)的位移904m，則相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m，可知判斷飛行器在這段時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)；(2)[2]當(dāng)x=507m時(shí)飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度，則(3)[3]根據(jù)【答案】①相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m②547③792．(2022?上海市浦東新區(qū)高三(上)一模)小明在做“用DIS測(cè)瞬時(shí)速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持小車釋放點(diǎn)和光電門位置不變。獲得的數(shù)據(jù)如下表，則可以判斷擋光片的安裝方式為()實(shí)驗(yàn)序號(hào)擋光片寬度擋光時(shí)間速度16cm0.17593s0.341m/s24cm0.11627s0.344m/s32cm0.05780s0.346m/sA． B．C．以上兩種都可以 D．以上兩種都不可以【解析】若擋光片的安裝方式如圖中B所示時(shí)，則擋光片寬度越窄越接近小車前端的速度，因?yàn)楸３中≤囜尫劈c(diǎn)和光電門位置不變，則越接近小車前端速度越小，和表格數(shù)據(jù)相反；同理可知，擋光片的安裝方式如圖中A所示時(shí)，則擋光片寬度越窄越接近小車后端的速度，可知越接近小車后端速度越大，和表格數(shù)據(jù)相符。故選A?！敬鸢浮緼3．(2022?重慶市第一中學(xué)高三(下)第一次月考)某興趣小組研究小物塊與平板間動(dòng)摩擦因數(shù)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，是半徑足夠大的四分之一圓弧軌道，與平板在點(diǎn)相切，正方體小物塊密度較大、體積較小。實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量出正方體小物塊的棱長(zhǎng)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙，則讀數(shù)為_(kāi)__________；(2)將小物塊從點(diǎn)由靜止釋放，在小物塊停止處標(biāo)記為；(3)在間放置一光電門，測(cè)量放置光電門位置與點(diǎn)的距離；(4)測(cè)量從點(diǎn)靜止釋放時(shí)小物塊經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間；(5)在、之間移動(dòng)光電門的位置，重復(fù)步驟(3)(4)，則每次小物塊經(jīng)過(guò)光電門的瞬時(shí)速度可視為_(kāi)__________；(用所測(cè)量的物理量符號(hào)表示)(6)根據(jù)多次測(cè)量得到的數(shù)據(jù)，以光電門與點(diǎn)的距離為橫軸，以小物塊經(jīng)過(guò)光電門所用的時(shí)間的倒數(shù)為縱軸，作出圖像如圖丙所示。(7)由圖像分析可知，沿方向該小物塊與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)___________(選填“變大”“變小”或“不變")?！窘馕觥?1)[1]由圖可知該游標(biāo)卡尺的分度值是，游標(biāo)尺上的0刻度在之間，游標(biāo)尺上第10格與主尺刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)卡尺讀數(shù)為(5)[2]因?yàn)樾∥飰K的棱長(zhǎng)較小，小物塊經(jīng)過(guò)光電門的平均速度可視為瞬時(shí)速度，故(7)[3]由圖像可知與為線性關(guān)系，圖像斜率為一定值，根據(jù)，其中表示小物塊通過(guò)距離所用的時(shí)間，可得，速度越來(lái)越小，加速度越來(lái)越小，故沿方向該小物塊與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)變小。【答案】①10.50②③變小4．(2022?成都石室中學(xué)一模)為了測(cè)量木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ，某實(shí)驗(yàn)小組使用位移傳感器設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，讓木塊從傾斜木板上A點(diǎn)由靜止釋放，位移傳感器可以測(cè)出木塊到傳感器的距離。位移傳感器連接計(jì)算機(jī)，描繪出滑塊與傳感器的距離s隨時(shí)間t變化規(guī)律，取g=10m/s2，如圖所示:(以下結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(1)根據(jù)上述圖線，計(jì)算可得木塊在0.4s時(shí)的速度大小v=______m/s。(2)根據(jù)上述圖線，計(jì)算可得木塊的加速度大小a=______m/s2。(3)現(xiàn)測(cè)得斜面傾角為30°，則μ=______。()【解析】(1)[1]木塊在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則木塊在0.4s時(shí)的速度大小為(2)[2]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度可得，木塊在0.2s時(shí)的速度大小為，木塊的加速度大小(3)[3]斜面傾角為30°，則對(duì)木塊受力分析，由牛頓第二定律可得，解得【答案】①0.400②1.00③0.4535．(2022?上海市楊浦區(qū)一模)如圖(a)，光電門傳感器固定在傾斜斜面下端附近，擋光片安裝在滑塊上。使用不同寬度的擋光片，擋光片前端在滑塊上的位置相同。將滑塊在斜面上同一位置由靜止釋放，測(cè)得若干組數(shù)據(jù)，如下表所示。序號(hào)擋光片寬度Δx/m擋光時(shí)間Δt/s速度v/(m·s-1)10.3000.5100.5920.2000.3630.5530.1000.1960.5140.0600.1220.4950.0200.0430.4660.0100.0220.4670.0060.0130.46(1)由表中數(shù)據(jù)可得，使用較窄的擋光片可使______更接近擋光片前端經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度，擋光片前端經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為_(kāi)_____m/s；(2)適當(dāng)選取表中的幾組數(shù)據(jù)，在圖(b)給出的坐標(biāo)紙上畫出相關(guān)圖線。______根據(jù)畫出的圖線，可估算滑塊沿斜面下滑的加速度為_(kāi)_____m/s2。(保留小數(shù)點(diǎn)后二位)【解析】(1)[1][2]擋光片越窄時(shí)，平均速度越接近前端的瞬時(shí)速度。因此前端經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度約等于0.46m/s。(2)[3]描點(diǎn)，連線如圖所示[4]根據(jù)，可得，圖像的斜率，解得【答案】①平均速度②0.46③見(jiàn)解析④0.516．(2022?福建師范大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)開(kāi)學(xué)考試)在探究豎直向下的勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過(guò)程中，我們利用電火花計(jì)時(shí)器記錄重物的下落過(guò)程，以下是某組同學(xué)在該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，如圖所示，已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是，用刻度尺測(cè)得，，，，，。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝放置要求兩限位孔在同一豎直線上B.開(kāi)始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候應(yīng)先釋放紙帶再接通電源C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在的交流電源上D.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在的交流電源上(2)計(jì)算出打下點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度是________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)根據(jù)逐差法求出重物下落的加速度大小________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。(4)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比________(填“偏大”“偏小”或“不變”)?！窘馕觥?1)[1]A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝要求兩限位孔在同一豎直線上，以減小紙帶與限位孔間阻力的影響，故A正確；B．開(kāi)始打點(diǎn)計(jì)時(shí)的時(shí)候應(yīng)先接通電源后釋放紙帶，故B錯(cuò)誤；CD．電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)接在交流電源上，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。(2)[2]打下點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度(3)[3]根據(jù)逐差法得加速度。(4)[4]如果在某次實(shí)驗(yàn)中，交流電的頻率為，，那么實(shí)際打點(diǎn)周期變小，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知偏小，即測(cè)量的加速度值與真實(shí)的加速度值相比偏小?！敬鸢浮竣貯C②0.98③9.78④偏小7．(2022·山東濰坊市高三(下)一模)利用如圖所示的裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度．一斜面上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動(dòng)．當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上端滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時(shí)間t.改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，并用米尺測(cè)量甲、乙之間的距離x，記下相應(yīng)的t值，所得數(shù)據(jù)如表中所示．x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4(m/s)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作圖：(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過(guò)光電門乙時(shí)的瞬時(shí)速度vt、測(cè)量值x和t四個(gè)物理量之間所滿足的關(guān)系式是______________；(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在下圖給出的坐標(biāo)紙上畫出－t圖線______；(3)由所畫出的－t圖線，得出滑塊加速度的大小為a＝__________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．【解析】(1)[1]沿斜面向下是勻加速運(yùn)動(dòng)，反過(guò)來(lái)也可以看成是初速度為vt的沿斜面向上的勻減速運(yùn)動(dòng)，由位移公式有x＝vtt+at2，由于要畫－t圖象，所以可將上式變形得(2)[2]－t圖線如圖所示．(3)[3]由，可知圖象的斜率，解得a＝－2k＝2.0m/s2.【答案】①②③2.08．(2022?北京市西城區(qū)高三(上)期末)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。(1)除小車、重物、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等器材外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有______(填選項(xiàng)代號(hào))。A.電壓可調(diào)的直流電源B.電壓合適的50Hz交流電源C.秒表D.刻度尺E.天平(2)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車，小車在重物的牽引下沿直線拉動(dòng)紙帶，紙帶上打下一系列的點(diǎn)，其中一部分如圖2所示，B、C、D為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有點(diǎn)未畫出)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.10s。從圖中數(shù)據(jù)可知，在打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為_(kāi)_____m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)計(jì)算出打紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度，在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，描點(diǎn)繪制小車運(yùn)動(dòng)的圖像，若圖像是一條傾斜的直線，則可判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是____________________________________。(4)某同學(xué)在家里研究小球沿斜面的運(yùn)動(dòng)，想通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小球的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。如圖3所示，他讓小鋼球沿著細(xì)管內(nèi)壁從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，用手機(jī)秒表和米尺作為測(cè)量工具，測(cè)量小球從靜止開(kāi)始通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，得到下表所示的數(shù)據(jù)。如何由這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的？()序號(hào)12345678位移0.14000.25400.33700.43300.54000.55100.74600.8370時(shí)間0.490.660.750.860.951.061.121.19【解析】(1)[1]AB．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是交流電，故A錯(cuò)誤，B正確；C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是計(jì)時(shí)的儀器，故不需要秒表，故C錯(cuò)誤；D．實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，需要刻度尺，故D正確；E．實(shí)驗(yàn)中小車做變速運(yùn)動(dòng)即可，因此不需要測(cè)量重物的質(zhì)量，故E錯(cuò)誤。故選BD；(2)[2]由圖可讀出則在打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為(3)[3]圖像表示速度隨時(shí)間變化的關(guān)系，圖線的斜率表示加速度；(4)[4]如果小球做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移與時(shí)間成正比，則有排除第六組數(shù)據(jù)，在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，即速度隨時(shí)間均勻變化。【答案】①BD②0.44③圖中圖線的斜率表示加速度④見(jiàn)解析9．(2022?山東省濟(jì)南市高三(上)期末)某學(xué)習(xí)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自由下落是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)，并測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。該小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙為局部放大圖，其中A為電磁開(kāi)關(guān)，B為可改變位置的光電門。實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開(kāi)電磁開(kāi)關(guān)，釋放小球，計(jì)時(shí)器同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，小球經(jīng)過(guò)光電門B時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束。改變B的位置，多次測(cè)量，記錄AB間的高度差h和對(duì)應(yīng)的小球下落時(shí)間t，數(shù)據(jù)如下表所示：h/m0.10000.30000.50000.70000.9000t/s0.1460.2500.3220.3810.431(1)該小組利用圖像法來(lái)研究小球自由下落時(shí)下落高度h與下落時(shí)間t之間的關(guān)系，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在答題紙上描點(diǎn)并畫出圖像()(2)為了更準(zhǔn)確地研究小球自由下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，該小組利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到h與的關(guān)系，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?，本?shí)驗(yàn)中所測(cè)重力加速度的相對(duì)誤差為_(kāi)__________%(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)另一學(xué)習(xí)