1、- 1 -实验一 研究匀变速直线运动高效演练强化提升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_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_m/s。 (3)计算该物体的加速度 a为_m/s 2。 (4)纸带上的 A
2、点所对应的物体的瞬时速度 vA=_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_(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、x 3、x 4,根据匀变速直线运动的推论公式 x=aT 2可以求出加速度的大小,得:x3-x1=2a1T2x4-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=
3、 (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,- 2 -根据运动学公式 x=at 2得:测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大的。答案:(1)0.02 (2)0.16 (3)0.43 (4)0.074 (5)大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
4、别标明 0、1、2、3、4,则两个相邻计数点之间的时间间隔为_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_m/s,小车的加速度为_m/s 2。 (3)当打下计数点“0”时,小车的速度为_。 【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=30.110-3 m,x2=36.2 mm=36.210-3 m,x3=42.2 mm=42.210-3 m,x4=48.1 mm=48.110-3 m,纸带上 2点
5、对应的瞬时速度,由匀变速直线运动的规律得:v 2= =0.392 m/s根据 x=aT 2,由逐差法得:a= =0.6 m/s2(3)由速度时间关系式有:v 2=v0+a2T,代入数据得:v 0=0.272 m/s答案:(1)0.1 (2)0.392 0.6 (3)0.272 m/s3.(2018西安模拟)实验中,如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中 A、B、C、D、E 为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔 T=0.1 s。- 3 -(1)根据纸带可判定小车做_运动。 (2)根据纸带计算各点瞬时速度:v D=_m/s,vC=_m/s, vB=_m/s。在如图乙所示坐标中作出小车的 v
6、-t图线,并根据图线求出纸带的加速度 a=_。 (3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度是_m/s,此速度的物理意义是_。 【解析】(1)根据纸带提供的数据可知 xBC-xAB=xCD-xBC=xDE-xCD=12.60 cm,故小车做匀加速直线运动。(2)vD= = m/s=3.90 m/svC= = m/s=2.64 m/svB= = m/s=1.38 m/s描点连线得 v-t图线如图所示,由图线斜率知纸带的加速度 a=12.60 m/s2。(3)由图知交点的速度约为 0.2 m/s,表示小车经过 A点的速度。答案:(1)匀加速直线(或匀加速)(2)3.90 2.64 1.38 12.60
7、m/s 2 见解析图- 4 -(3)0.2 表示小车经过 A点的速度4.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。如图甲所示,在实验获得的纸带上,选出零点,每隔 4个点取 1个计数点,沿各计数点垂直纸带将纸带剪断;将剪得的几段纸带并排贴在坐标中,各段紧靠但不重叠;最后将纸条上端中心连起来,得到 v-t图象如图乙所示。(1)各段纸带对应的时间间隔 T=_s。 (2)第 1段纸带与纵轴 v的交点表示_。 (3)由图乙可知物体的加速度大小为_(保留三位有效数字)。 (4)打下计数点“0”时,物体的速度为_(保留三位有效数字)。 【解析】(1)由于每相邻两个计数点间还有
8、 4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔 T=0.10 s。(2)根据平均速度等于中间时刻的瞬时速度,那么第 1段纸带与纵轴 v的交点表示第 1段纸带的平均速度(或第 1段纸带中间时刻的速度)。(3)由纸带数据,可得,v 1= m/s=0.58 m/s;而 v6= m/s=1.381 m/s;根据加速度的公式 a= = m/s2=1.60 m/s2。(4)根据匀变速直线运动的速度公式 vt=v0+at,可以求出打纸带上 0点时小车的瞬时速度大小 v0=vt-at=0.58 m/s-1.60.05 m/s=0.500 m/s。答案:(1)0.10(2)第 1段纸带的平均速度(或第 1段纸带
9、中间时刻的速度)(3)1.60 m/s2 (4)0.500 m/s5.(2018南昌模拟)某研究性学习小组用图 1所示装置来测定当地重力加速度,主要操作如下: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。- 5 -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。保持光电门 1的位置不变,改变光电门 2的位置,重复的操作。测出多组(h,t),计算出对应的平均速度 v。画出 v-t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
10、 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_。(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 6h/cm 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00t/s 0.069 0.119 0.159 0.195 0.226 0.255v/(ms-1) 1.45 1.68 1.89 2.05 2.21 2.35请在图 2的坐标纸上画出 v-t图象。(3)根据 v-t图象,可以求得当地重力加速度 g=_m/s2,试管夹到光电门 1的距离约为_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。- 6 -(2)根据数据作出 v-t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 v-t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 v-t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。答案:(1)v=v 0+ gt (2)见解析图(3)9.7(9.59.9) 6.2(5.96.6)
