高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí) 第1章第5練　實(shí)驗(yàn)一：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（含詳解）

1．(2023·云南曲靖市模擬)某同學(xué)利用圖甲所示裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(1)實(shí)驗(yàn)中必要的措施是________。A．長木板上方的細(xì)線必須與長木板平行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)器接到工作頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖乙所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。x1＝0.96cm，x2＝2.88cm，x3＝4.80cm，x4＝6.72cm，x5＝8.64cm，x6＝10.56cm。則小車的加速度a＝________m/s2，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打F點(diǎn)時(shí)小車的速度v＝______m/s。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)2．小明同學(xué)用手機(jī)拍攝視頻的方法測量木塊做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，測量方法和步驟如下：(1)如圖，在長木板側(cè)面平行木板固定一刻度尺(單位為：cm)，并按圖組裝好其他器材，調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與木板________。(2)將具有高清攝像功能的手機(jī)正對(duì)長木板側(cè)面用支架固定并調(diào)試好，先固定木塊，在左邊掛上鉤碼；啟動(dòng)手機(jī)錄像后，釋放木塊，讓鉤碼帶動(dòng)木塊加速運(yùn)動(dòng)，鉤碼落地后結(jié)束錄像。(3)在視頻編輯軟件上回放錄像，拖動(dòng)時(shí)間進(jìn)度條，按時(shí)間先后順序找出t1、t2、t3時(shí)刻木塊前端對(duì)應(yīng)刻度尺上的刻度值分別為s1、s2、s3，其中圖中木塊前端對(duì)應(yīng)的刻度值為________cm，已知t2－t1＝t3－t2＝T，則木塊的加速度大小a＝__________________(用題中物理量符號(hào)表示)。3．(2022·遼寧卷·12)某同學(xué)利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時(shí)間間隔Δt。(1)除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要________________(填“天平”或“刻度尺”)；(2)該同學(xué)測得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm，記錄時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如表所示；編號(hào)1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號(hào)為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3＝______m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時(shí)間間隔為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝____________________(用d、Δt1、Δt2表示)；(4)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?qǐng)寫出一條可能的原因：______________________________________________________________________________。4．“筋膜槍”是利用內(nèi)部電機(jī)帶動(dòng)“槍頭”高頻沖擊肌肉，緩解肌肉酸痛的裝備。某同學(xué)為了測量“槍頭”的沖擊頻率，如圖(a)將帶限位孔的塑料底板固定在墻面上，“槍頭”放在限位孔上方，靠近并正對(duì)紙帶。啟動(dòng)筋膜槍，松開紙帶，讓紙帶在重錘帶動(dòng)下穿過限位孔，“槍頭”在紙帶上打下系列點(diǎn)跡。更換紙帶，重復(fù)操作，得到多條紙帶，選取點(diǎn)跡清晰的紙帶并舍去密集點(diǎn)跡，完成下列實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：(1)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)跡有拖尾現(xiàn)象，他在測量各點(diǎn)間距時(shí)，以拖尾點(diǎn)跡左邊為測量點(diǎn)，如圖(b)。①紙帶的________(選填“左”或“右”)端連接重錘；②取重力加速度為9.8m/s2，可算得“槍頭”的沖擊頻率為________Hz，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為________m/s；(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(2)該次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因有A．紙帶與限位孔間有摩擦力B．測量各點(diǎn)間的距離不精確C．“槍頭”打點(diǎn)瞬間阻礙紙帶的運(yùn)動(dòng)其中最主要的原因是________(選填“A”“B”或“C”)。5.在暗室中用如圖甲所示裝置做“測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)以一定的頻率一滴滴地落下。②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴。③用豎直放置的米尺測得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度。④采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。(1)實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴時(shí)，頻閃儀的閃光頻率與水滴滴落的頻率滿足的條件是____________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為30Hz，某同學(xué)讀出其中比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________m/s2；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v8＝________m/s。(結(jié)果都保留3位有效數(shù)字)(3)該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有(答出一條即可)：_________________________________。6．(2023·廣東潮州市三模)小明發(fā)現(xiàn)，在夜景照片中，車燈常常會(huì)劃出一道道美麗的弧線，受此啟發(fā)，他決定利用發(fā)光小球自由下落時(shí)在照片上留下的光弧，來測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下：①在黑暗的房間里，如圖甲所示將相機(jī)正對(duì)豎直的刻度尺放置，調(diào)節(jié)相機(jī)快門為100(即曝光時(shí)間Δt為eq\f(1,100)s)；②將發(fā)光小球從刻度尺零刻度處由靜止釋放，待小球下落至與相機(jī)近似等高位置時(shí)按下相機(jī)快門，得如圖乙所示的照片，讀出亮線上邊沿到釋放點(diǎn)的距離H，亮線的長度d(曝光時(shí)間Δt內(nèi)小球的位移)；③用Δt內(nèi)的平均速度近似等于小球下落高度H＋eq\f(d,2)時(shí)的瞬時(shí)速度，進(jìn)而計(jì)算出重力加速度g；④重復(fù)步驟②③，讀出數(shù)據(jù)如表所示，計(jì)算g的平均值，測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣取５谝粡垐D第二張圖第三張圖d/cm2.502.803.20H/cm31.339.5051.70(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，小球在第三張圖中曝光時(shí)間Δt內(nèi)的平均速度大小v＝______m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(2)根據(jù)步驟③計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_(dá)式為g＝____________________(用Δt、H、d表示)。(3)本實(shí)驗(yàn)測得的重力加速度______(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。(4)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，可以采取下列哪些措施________。A．選用密度大、體積小的發(fā)光小球B．選用密度小、體積大的發(fā)光小球C．將相機(jī)快門調(diào)整為125D．將相機(jī)快門調(diào)整為60第5練實(shí)驗(yàn)一：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1．(1)AB(2)1.920.960解析(1)長木板上方的細(xì)線必須與長木板平行，故A正確；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源再釋放小車，故B正確；該實(shí)驗(yàn)測量速度隨時(shí)間的變化，所以不需要小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，也不需要平衡摩擦力，故C、D錯(cuò)誤。(2)根據(jù)逐差法可知加速度a＝eq\f(xDG－xAD,9t2)＝eq\f(6.72＋8.64＋10.56－0.96－2.88－4.80,9×0.12)×10－2m/s2＝1.92m/s2，根據(jù)EG的平均速度等于F點(diǎn)的瞬時(shí)速度有vF＝eq\f(xEG,2t)＝0.960m/s。2．(1)平行(3)17.25(17.24、17.26也可)eq\f(s3－2s2＋s1,T2)解析(1)為了使木塊能夠做勻變速運(yùn)動(dòng)，需要調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與木板平行。(3)刻度尺的分度值為0.1cm，需要估讀到0.01cm，所以讀數(shù)為17.25cm。木塊的加速度大小為a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(s3－s2－s2－s1,T2)＝eq\f(s3－2s2＋s1,T2)。3．(1)刻度尺(2)1.5(3)eq\f(2dΔt1－Δt2,Δt1Δt2Δt1＋Δt2)(4)光柵板受到空氣阻力的作用解析(1)該實(shí)驗(yàn)測量重力加速度，不需要天平測質(zhì)量；需要用刻度尺測量遮光帶(透光帶)的寬度，故需要刻度尺。(2)根據(jù)平均速度的計(jì)算公式可知v＝eq\f(d,Δt)＝eq\f(4.50×10－2m,30.00×10－3s)＝1.5m/s。(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻的速度，有v1＝eq\f(d,Δt1)，v2＝eq\f(d,Δt2)，v2＝v1＋g·eq\f(Δt2＋Δt1,2)可得g＝eq\f(2dΔt1－Δt2,Δt1Δt2Δt1＋Δt2)。(4)光柵板下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。4．(1)左401.5(2)C解析(1)①重錘自由落體，速度越來越大，紙帶點(diǎn)跡間的距離越來越大，所以紙帶的左端連接重錘；②由逐差法g＝eq\f(x3＋x4－x1－x2,4T2)，其中f＝eq\f(1,T)，代入數(shù)據(jù)解得f＝eq\r(\f(4g,x3＋x4－x1－x2))＝eq\r(\f(4×9.8,45.9＋39.9－27.6－33.7×10－3))Hz＝40Hz，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得A點(diǎn)的速度為vA＝eq\f(x2＋x3,2T)＝eq\f(0.0337＋0.0399,2)×40m/s≈1.5m/s。(2)該次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差其中最主要的原因是“槍頭”打點(diǎn)瞬間阻礙紙帶的運(yùn)動(dòng)，故A、B錯(cuò)誤，C正確。5．(1)頻閃儀的閃光頻率等于水滴滴落的頻率(2)9.722.27(3)存在空氣阻力(或水滴滴落的頻率不恒定)解析(1)后一水滴經(jīng)過一個(gè)頻閃間隔運(yùn)動(dòng)到前一水滴的位置，可看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴，即頻閃儀的閃光頻率等于水滴滴落的頻率時(shí)，水滴仿佛不動(dòng)。(2)由逐差法知，g＝eq\f(h8－10－h(huán)6－8,\f(2,f)2)＝eq\f([43.67－26.39－26.39－13.43]×10－2,\f(2,30)2)m/s2＝9.72m/s2；平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度v8＝eq\f(h7－9,\f(2,f))＝eq\f(34.48－19.36×10－2,\f(2,30))m/s≈2.27m/s。(3)存在空氣阻力會(huì)對(duì)水滴的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，水滴滴落的頻率不恒定也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響。6．(1)3.2(2)eq\f(d2,2H＋dΔt2)(3)小于(4)AC解析(1)小球在第三張圖中曝光時(shí)間Δt內(nèi)的平均速度大小v＝eq\f(d3,Δt)＝eq\f(3.20×10－2,\f(1,100))m/s＝3.2m/s(2)由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律得v2＝2g(H＋eq\f(d,2))，又v＝eq\f(d,Δt)，聯(lián)立解得g＝eq\f(d2,2H＋dΔt2)(3)忽略空氣阻力的情況下，設(shè)小球下落H的速度為v1，下落H＋eq\f(d,2)的速度為v2，下落H＋d的速度為v3，由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律得v12＝2gH，v22＝2g(H＋eq\f(d,2))，v32＝2g(H＋d)易得v2＝eq\r(\f(v12＋v32,2))，而小球在曝光時(shí)間內(nèi)的平均速度v＝eq\f(d,Δt)＝eq\f(v1＋v3,2)因?yàn)関2－v22＝－eq