重难点专训01 探究小车速度变化规律的实验拓展与创新(福建专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-06-11
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3份
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57页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 速度 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 福建省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 16.83 MB |
| 发布时间 | 2026-06-11 |
| 更新时间 | 2026-06-11 |
| 作者 | 数理化精进工作室 |
| 品牌系列 | 上好课·一轮讲练测 |
| 审核时间 | 2026-06-11 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58293611.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦“探究小车速度变化规律”实验的改进创新,构建“原理-器材-数据处理”三维方法体系,系统整合传统与现代实验手段,强化科学探究与模型建构能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|研判·模型总结|4种改进方法+3类创新方案|实验器材改进(气垫导轨等)、加速度获得方法(重力/拉力)、速度测量技术(遮光条/滴水法)|从基础实验原理(匀变速规律)到器材创新(打点计时器→光电门),再到数据处理(逐差法/平均速度近似)|
|模拟·基础演练|15题|纸带处理、光电门基础应用、滴水计时器操作|覆盖传统实验数据处理,巩固速度/加速度计算核心技能|
|重难·创新演练|10题|频闪照片分析、超声波测速、智能手机磁力计应用|拓展现代实验技术,培养实验设计与误差分析的科学思维|
内容正文:
重难点专训01 探究小车速度变化规律的实验拓展与创新
目 录
研判·模型总结 1
模拟·基础演练 2
重难·创新演练 9
研判·模型总结
1.实验的改进创新的方法
1.实验器材的改进及速度的测量方法(如图)
2.获得加速度方法的改进
长木板倾斜靠重力获得加速度,如图甲、乙所示靠重物的拉力获得加速度.
3.用气垫导轨代替长木板.
4.用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器代替打点计时器.
通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定,使小车尽可能做匀加速直线运动,以提高实验的精确度.
2.创新方案
实验原理的创新
(a) (b)
1.滑块在斜面上靠重力的分力与摩擦力的合力获得加速度。
2.挡光片经过光电门的平均速度作为滑块速度。
3.平均速度的大小与挡光片的长度有关。
1.物块在斜面上靠重力的分力与摩擦力的合力获得加速度。
2.由纸带确定物块的加速度。
3.结合牛顿第二定律求动摩擦因数。
实验器材的创新
1.用滴水针头替代打点计时器打纸带。
2.小车在水平桌面上因摩擦做匀减速运动。
实验过程的创新
1.铁球靠重力产生加速度。
2.铁球由A到B的时间可由数字毫秒表读出。
3.铁球的加速度由 t图线分析得出。
模拟·基础演练
1.“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示,长木板水平放置,细绳与长木板平行。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。某次实验时小车做匀加速直线运动,实验获得的纸带及测量数据如下图。
(1)打出的纸带如图2所示,实验时纸带的______端应和小车相连接。(选填“甲”或“乙”)
(2)纸带上取连续的0至4点为计数点,每相邻两计数点间还有四个计时点(图中未标出),计数点间的距离如图2所示,打点3时,小车运动的速度v3=______m/s。(计算结果保留三位有效数字)
(3)由纸带上所给的数据可计算出实验时的加速度a=______m/s2。(计算结果保留三位有效数字)
2.某实验小组为测量滑块的加速度大小,设计了如下实验:
①如图所示,把两个完全相同的光电门A和B安装在气垫导轨上;
②滑块上安装一宽度为的遮光条,滑块沿倾斜导轨先后通过光电门A、B,配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门A的时间为,通过光电门B的时间为,遮光条从开始遮住光电门A到开始遮住光电门B所经历的时间为,已知,且。
(1)滑块沿倾斜导轨做________(选填“加速”“减速”或“匀速”)直线运动。
(2)滑块通过光电门A时的速度大小________,滑块从光电门A运动至光电门B的平均加速度大小________(均用题目中给定的物理量符号表示)
(3)为减小实验误差,应选择宽度较________(选填“宽”或“窄”)的遮光条进行实验。
3.某物理兴趣小组受打点计时器原理启发,自制了“滴水计时器”。如图(a)所示,将装水的瓶子固定在小车旁,调节瓶盖小孔使水以固定间隔滴下。实验时,保持桌面水平,轻推小车使其带着初速度滑行,滴水计时器在桌面上留下一系列水滴痕迹。图(b)记录了小车减速过程中连续的6个水滴的位置。(已知水滴下落时间可忽略,且滴水计时器每内共滴下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_______,加速度大小为________。(结果均保留2位有效数字)
4.按要求完成下列填空;
(1)乙同学利用如图所示的实验装置测定导轨上滑块运动的加速度,滑块上安装了宽度为的挡光片,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门A、B,配套的数字毫秒计(图中未画出)记录了挡光片通过光电门A、B的时间分别为、,若两个光电门A、B间距离为,则滑块通过第一个光电门的速度表达式为________(用题中符号表示);
(2)滑块加速度的表达式为a=________(用题中符号表示);
(3)为了减小滑块通过第一个光电门的速度的误差,可采取的办法是( )
A.增大遮光板的宽度 B.减小遮光板的宽度
C.增大两光电门的间距 D.减小两光电门的间距
5.实验课上,一组同学运用打点计时器探究匀变速直线运动的规律,其实验装置如图甲所示,打出的一段纸带如图乙所示;二组同学借助电磁装置和光电门探究自由落体运动的规律,其实验装置如图丙所示,根据数据作出的图像如图丁所示。
(1)若打点计时器的频率为50Hz,图乙中每2个计数点间有4个计时点,则小车的加速度大小为______(结果保留两位有效数字)。
(2)图乙中,一组同学测量出计数点A与D的距离没有在纸带上标出,下列数据最接近真实值的是______(填正确答案标号)。
A.80.8 B.84.8 C.89.8 D.94.8
(3)二组同学断开电源释放小球的过程中,始终保持光电门1的位置不动,多次改变光电门2的位置,做出的图像中的横坐标h为光电门2到光电门1的距离,纵坐标中的为小球通过光电门2的时间,已知图像的截距为b,光电门2到光电门1的距离为时,对应的纵坐标为c,小球直径为d,则当地的重力加速度为______(用题中物理量的字母表示)。
6.如上图所示是利用光电门近似测量瞬时速度的实验,若遮光条宽度,滑块通过第一个光电门的时间为,通过第二个光电门的时间为,则滑块依次经过两个光电门时的速度分别为________,___________,若滑块在两个光电门间所用时间为2.00s,则滑块的加速度_________,在这个实验中要更准确的测出滑块通过光电门的瞬时速度,应该更换更__________________(填“宽”或“窄”)的遮光条。
7.探究小车做匀变速直线运动的速度变化的实验装置如图(a)所示,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四个点未画出。
(1)部分实验步骤如下:
A、将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连
B、测量完毕,关闭电源,取出纸带
C、把打点计时器固定在木板上,让纸带穿过限位孔
D、接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车
上述实验步骤的正确顺序是___________。
(2)图(b)中标出的相邻两计数点间隔的时间___________s。
(3)计数点C对应的瞬时速度___________m/s(保留两位有效数字)
(4)小车加速度___________m/s2(保留两位有效数字)
8.光电计时器是一种常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有滑块从a、b间通过时,光电计时器就可以显示出滑块的挡光时间。某同学利用下图所示的装置测定导轨上滑块运动的加速度,滑块先后两次通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别是,,从光电门1到光电门2所经历的总时间t,用分度值为1mm的刻度尺测量小滑块的长度d,示数如图乙所示。
(1)滑块的长度d为___________cm。
(2)请用,,t,d,表达后面两个量。滑块通过光电门1的速度v1为___________;滑块的加速度大小为_________。
9.为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为的遮光条。如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为,通过第二个光电门的时间为,遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为。数据处理:滑块通过光电门1的速度大小为______,滑块的加速度大小为______(保留三位有效数字)。
10.“探究匀变速直线运动的瞬时速度与加速度”的实验:
(1)某次实验得到一条纸带,部分计数点如下图所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出),测得 s1=6.20cm,s2=6.70 cm,s3=7.21cm,s4=7.73cm。已知打点计时器所接交流电源频率为 50Hz,则打D点时的瞬时速度为v=___________m/s;小车的加速度 a=___________ m/s2(要求充分利用测量数据,结果保留两位有效数字)。
(2)改用如图所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平,滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门 1、2 的遮光时间分别为,,测得两个光电门间距为x,遮光条宽度为d,则滑块加速度___________(用题中所给物理量符号表示)。
11.某同学用如图所示装置测量做直线运动的滑块的瞬时速度和加速度。
实验器材:气垫导轨、滑块、宽度为的遮光条、光电门(含数字计时器)、刻度尺。
回答下列问题:
(1)释放被压缩的弹簧,弹出滑块,数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的时间分别为、,则滑块通过光电门1的速度为________。
(2)从刻度尺上读出光电门1、2间的距离为。
(3)气垫导轨上滑块的加速度________(用含、、、的式子表示)。
12.光电门是由门一样的外形和光学传感器组成的,当物体通过光电门时光被挡住,计时器开始计时,当物体离开时停止计时,极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小,这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的瞬时速度;为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为d的挡光条,如图所示,滑块在拉力作用下,先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门时的时间为,通过第二个光电门的时间为,挡光条从第一个光电门到挡住第二个光电门之间的时间间隔为。则滑块通过第一个光电门时速度________,滑块通过第二个光电门时速度________。滑块的加速度为________。
13.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30s内共滴下45个小水滴)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是________运动的。
A.从右向左 B.从左向右
(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___________,加速度大小为____________________(结果均保留2位有效数字)
14.我们学习了多种测量物体加速度的方法。
(1)通过打点计时器,可以测量小车的加速度。实验装置如图1所示。通过实验得到了一条点迹清晰的纸带,如图2所示,在纸带上选取、、、、五个计数点(相邻两个计数点间还有4个计时点未画出)。打点计时器使用的交流电源的频率,则打点计时器在纸带上打下相邻两计数点的时间间隔为__s。根据纸带上的信息可计算出:小车在砂桶的拉力作用下做匀加速直线运动的加速度大小的测量值为__(计算结果保留2位有效数字)。
(2)通过光电门,同样可以测量物体的加速度。如图3,在滑块上安装宽度为的遮光条,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间,通过第二个光电门的时间,遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间,则可估算滑块加速度的大小为__(计算结果保留2位有效数字)。
(3)频闪照片也可以测量加速度。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某时刻,将一小球从点由静止释放,频闪仪每隔时间闪光一次。以点为原点,竖直向下为正方向建立坐标轴,并测量各时刻的位置坐标、、,如图4所示。为了减小偶然误差,用图像法计算小球的加速度大小。请分析说明:可以画什么样的线性函数图像,图像斜率和加速度的大小满足什么关系?
15.某同学用自制的“滴水计时器”来研究小车在水平桌面上运动时的加速度大小。如图甲所示,将该计时器固定在小车旁,用力轻推一下小车,在小车运动过程中滴水计时器间隔相等时间滴下小水滴。图乙记录了桌面上连续5个水滴的位置,已知滴水计时器滴水时,从第1个小水滴刚离开滴水计时器到第11个小水滴刚离开滴水计时器的总时间为5s。(忽略针头到桌面的高度)
(1)由图乙可知,小车在水平桌面上是______(填“从左向右”或“从右向左”)运动的。
(2)滴水计时器滴水的等间隔时间______s。
(3)经分析可得小车的加速度大小为______。(结果保留2位有效数字)
重难·创新演练
1.用图1所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律。
(1)除小车、重物、打点计时器(含纸带、复写纸)、导线、开关等器材外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有______(填选项代号)。
A.电压可调的直流电源 B.电压合适的50Hz交流电源
C.秒表 D.刻度尺 E.天平
(2)接通打点计时器电源,释放小车,小车在重物的牵引下沿直线拉动纸带,纸带上打下一系列的点,其中一部分如图2所示,B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点(计数点之间还有点未画出),相邻计数点间的时间间隔为0.10s。从图中数据可知,在打C点时小车的瞬时速度为______m/s(结果保留两位有效数字)。
(3)计算出打纸带上各计数点时小车的速度,在坐标纸上建立坐标系,描点绘制小车运动的图像,若图像是一条倾斜的直线,则可判断小车做匀变速直线运动,其依据是____________________________________。
(4)某同学在家里研究小球沿斜面的运动,想通过实验验证小球的运动是匀加速直线运动。如图3所示,他让小钢球沿着细管内壁从静止开始运动,用手机秒表和米尺作为测量工具,测量小球从静止开始通过不同位移所用的时间,得到下表所示的数据。如何由这些数据验证小球的速度是随时间均匀变化的?( )
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
位移
0.1400
0.2540
0.3370
0.4330
0.5400
0.5510
0.7460
0.8370
时间
0.49
0.66
0.75
0.86
0.95
1.06
1.12
1.19
2.某物理兴趣小组设计用如图甲所示的实验装置测当地的重力加速度,在水平地面上固定障碍物,长木板一端紧靠障碍物与地面组成角,另一端靠标准砖支撑构成斜面。已知标准砖的厚度为d,标准砖左侧与障碍物的距离为,在木板上固定打点计时器。
(1)实验过程中逐步增加垫高长木板的标准砖数量,垫第1块砖时物块静止在长木板上,加垫到第6块砖后物块依然静止在长木板上,垫第7块砖后物块开始加速下滑,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,根据上述实验过程实验小组成员初步判断物块和木板间的动摩擦因数______________________。实验小组继续在第6块砖上增垫小薄木板,当薄木板总厚度为时木块恰好开始下滑,则动摩擦因数___________。(均保留2位有效数字)
(2)当实验小组垫第11块砖时,启动打点计时器,释放物块,物块拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示(图中相邻两点间有4个计数点未画出)。所用交流电源频率为。根据实验数据分析,在打点计时器打出B点时,物块的速度大小为___________,物块的加速度大小为___________。(均保留2位有效数字)
(3)实验小组记录垫n块砖时对应的加速度为,动摩擦因数用表示,则当地的重力加速度___________。
3.某同学利用如图1所示的装置测量自由落体加速度。该同学多次实验后选出一条点迹清晰的纸带,从纸带上的A点开始,选取B、C、D、E五个计数点(含A点),用刻度尺测得各点到A点的距离如图2所示。已知相邻两计数点间还有4个点未画出,打点计时器所接电源的频率为50Hz。
(1)下列说法正确的是________。
A.在木球、塑料球、铁球中选重物时应选铁球
B.要用天平测出所选重物的质量
C.若使用电磁打点计时器,则电源应使用220V的交流电
D.实验时应先接通电源后释放重物
(2)根据图2中的数据可知,打D点时的速度大小为________m/s,重物下落的加速度大小为________。(两空均保留三位有效数字)
(3)执信中学某研究性学习小组的同学们为测量广州的自由落体运动加速度,使用纯铜材料制作了梯阶等间距的梯子模型,通过细线悬挂在铁架台上,如图甲、乙所示,在梯子下端梯阶(第一个梯阶)中心P点正下方固定一个光电门。实验步骤如下:
①测出梯阶(遮光条)的宽度d;用刻度尺量出相邻两个梯阶中心Q点到P点距离h;
②让梯子由静止开始自由下落,每个梯阶依次通过光电门时的遮光时间分别用、、…,表示。
回答下列问题:
a、若某个梯阶通过光电门时的遮光时间为t,则此梯阶通过光电门时的速度v=_________。(用题中所给的字母表示);
b、根据实验记录的多组数据,作出图像如图丙所示,则自由落体加速度大小g=_________。(用a、b、c、d和h表示)
4.利用相机的连拍功能,结合拍摄过程的曝光时间,也可以获得运动残影来研究物体的运动。现定义:“曝光时间”为每次快门开启、相机进行拍摄的时间;“曝光间隔时间”为相邻两次快门执行“开启操作”的时间间隔,示意图如图所示。
某同学使一个小球从某砖墙前自由落下的同时开始连拍,得到如图所示的照片(图中1、2、3……是由于小球的运动而在照片上留下的模糊径迹)。测得每块砖的平均厚度为,以此推算每个径迹的实际长度。
(1)他为了验证小球下落过程是否可视为自由落体运动,他重新将曝光时间调节为,曝光间隔时间设定为,测量两条相邻的径迹长度为和,设重力加速度为,若满足条件:___________,说明小球下落可视为自由落体运动。
(2)通过验证,小球下落可视为自由落体运动,取。该同学通过照片,推算出第9条径迹的长度为,从下落点到第9条径迹上端共有16层砖的厚度,则相机最初连拍过程,单次曝光时间为_________s;他又推算出第3条径迹的长度为,则曝光间隔时间为________s(均保留1位有效数字)。
5.某学习小组利用手机安装的、带刻度尺的轨道、小车、和几粒小磁粒等,设计了一个测量小车在斜面上做匀变速直线运动加速度的实验。操作如下:
(1)用游标卡尺测量:小车的车身为,测得一个小磁粒直径d读数如图乙_____________。
(2)在小车车身前、后端分别固定一个小磁粒。将带刻度尺的轨道一端垫高,形成斜面。小车车身前端小磁粒中心与“0”刻度线对齐,每次实验小车都从“0”刻度线处无初速度释放。智能手机顶部紧贴轨道,如图甲所示。第一次将智能手机的左边缘与位置刻度线对齐、运行智能手机中的程序,打开磁力计。释放小车,当小车从智能手机附近经过时,小车前后端的磁粒引发的空间磁场变化被智能手机中的磁力计感知并记录下来并将智能手机位置换至处同样对齐,再做一次。两次操作记录的数据如图丙所示。由图丙可知,智能手机磁力计测得小车经过处用时约为,根据实验数据可求得小车和两磁粒经过处过程的平均速度为_____________(结果保留2位小数)。理论上若小车经过处瞬时速度为,经过处速度,则小车加速度可以表示为_____________(用)。
6.小明同学和小刚同学合作用图1所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后,接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四个点取一个计数点,如图2中0、1、2……7点所示。
(1)小明同学利用打出的纸带计算出打下1、2、3、4、5、6这六个计数点时小车的速度,并在图3上画出坐标点。请你利用小明同学在图3中标出坐标点,作出图像________。
(2)根据图3,测得小车的加速度________(结果保留2位有效数字)。
(3)小刚同学把这条纸带每隔剪断,得到若干短纸条,测得长度依次为、……(单位:m)。再把这些纸条并排贴在一张纸上。如图4所示,使这些纸条的下端对齐,作为时间轴,并以纸带的宽度代表T的时间间隔。这些短纸条上端的中心点近似在一条直线上,该同学把它们连接起来作出图像①。若将图像①转化为小车的图像。则图4中纵坐标位置标出的速度值为________(用题中的字母表示)。该同学发现每段短纸条上的第2个点,也近似在同一条直线上,如图像②所示。若测得图像②的斜率为k,则小车加速度a与斜率k的关系式________。
7.利用如图所示的装置研究滑块的匀变速直线运动。所用器材有:铁架台、长木板、滑块(带遮光片)、光电门、米尺等。实验时,光电门2固定在长木板上靠近底端处,光电门1的位置可移动,当滑块自长木板上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以测出遮光片从光电门1至光电门2所用的时间t。改变光电门1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,并用米尺测量光电门1、光电门2之间的距离x,记录滑块从光电门1到光电门2的时间t。请回答下列问题:
(1)实验中,是否需要平衡摩擦力?______(选填“需要”或“不需要”)
(2)根据实验中多次记录的x、t的值,用描点法在坐标纸上作出图线,它是一条倾斜的直线,则该图线纵截距表示的物理意义是______;算得该图线的斜率为k,则滑块做匀变速直线运动的加速度大小为______。
(3)作出的图线中,有一个点偏离直线且在直线上面,可能原因是______。
A.滑块的释放点偏上
B.滑块的释放点偏下
C.滑块受到空气阻力
8.利用超声波遇到物体发生反射的特性,可测定物体运动的有关参量。图甲中仪器A和B通过电缆线连接,B为超声波发射与接收一体化装置,仪器A提供超声波信号源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形。现固定装置B,并将它对准匀加速行驶的小车C,使其每隔固定时间6T发射一短促的超声波脉冲,图乙中1、2、3为B发射的超声波信号,1'、2'、3'为对应的反射波信号。接收的反射波滞后时间已在图中标出,已知超声波在空气中的速度为v,则
(1)如图丙。以B为坐标原点,车运动方向为正,三次反射超声波时车尾的位置坐标分别是xI、xII、xIII。以乙图中峰值“1”为计时起点,三次反射超声波的时刻为tI、tII、tIII。完成下表:
反射超声波时,车尾坐标
xI=__________
xII=__________
xIII=__________
反射超声波的时刻
tII=__________
tII=__________
tIII=__________
(2)结合上表数据,计算汽车在此过程中的加速度大小为__________(结果不必小数表示)。
9.某同学利用图甲所示的实验装置,探究物体在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点顺次开始,每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示,打点计时器电源的频率为50Hz。(不计空气阻力,g=10m/s2)
(1)所用实验器材除电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有( )
A.电压合适的交流电源 B.电压合适的直流电源
C.刻度尺 D.秒表
E.天平
(2)物块减速运动过程中加速度大小a=______m/s2(保留三位有效数字)。
(3)重物落地瞬间,物块的速度为______(保留三位有效数字)。
10.某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停在桌面上(尚未到达滑轮处)。利用频闪照相机拍摄物体的运动过程,桌子边缘固定了刻度尺,可以测量物块前进的距离,频闪周期(不计空气阻力,),得到的结果如图乙所示:
(1)分析照片数据后选取物块运动的11个位置,取初始位置为0,依次得出后面10个位置间的距离如下表:
单位:cm
距离
坐标
3.00
5.01
7.01
9.00
11.01
12.28
10.60
8.61
6.60
4.60
(2)计数点3对应的速度大小_________(保留两位有效数字)。
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为________保留三位有效数字,下同)。
(4)重物落地瞬间,物块的速度为________。
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重难点专训01 探究小车速度变化规律的实验拓展与创新
目 录
研判·模型总结 1
模拟·基础演练 2
重难·创新演练 14
研判·模型总结
1.实验的改进创新的方法
1.实验器材的改进及速度的测量方法(如图)
2.获得加速度方法的改进
长木板倾斜靠重力获得加速度,如图甲、乙所示靠重物的拉力获得加速度.
3.用气垫导轨代替长木板.
4.用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器代替打点计时器.
通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定,使小车尽可能做匀加速直线运动,以提高实验的精确度.
2.创新方案
实验原理的创新
(a) (b)
1.滑块在斜面上靠重力的分力与摩擦力的合力获得加速度。
2.挡光片经过光电门的平均速度作为滑块速度。
3.平均速度的大小与挡光片的长度有关。
1.物块在斜面上靠重力的分力与摩擦力的合力获得加速度。
2.由纸带确定物块的加速度。
3.结合牛顿第二定律求动摩擦因数。
实验器材的创新
1.用滴水针头替代打点计时器打纸带。
2.小车在水平桌面上因摩擦做匀减速运动。
实验过程的创新
1.铁球靠重力产生加速度。
2.铁球由A到B的时间可由数字毫秒表读出。
3.铁球的加速度由 t图线分析得出。
模拟·基础演练
1.“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示,长木板水平放置,细绳与长木板平行。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。某次实验时小车做匀加速直线运动,实验获得的纸带及测量数据如下图。
(1)打出的纸带如图2所示,实验时纸带的______端应和小车相连接。(选填“甲”或“乙”)
(2)纸带上取连续的0至4点为计数点,每相邻两计数点间还有四个计时点(图中未标出),计数点间的距离如图2所示,打点3时,小车运动的速度v3=______m/s。(计算结果保留三位有效数字)
(3)由纸带上所给的数据可计算出实验时的加速度a=______m/s2。(计算结果保留三位有效数字)
【答案】(1)乙
(2)3.38
(3)9.71
【详解】(1)小车做匀加速直线运动,相同时间内位移将越来越大,则纸带的乙端与小车相连。
(2)由于交流电的频率为50Hz,则打点周期为0.02s,每相邻两个点之间还有4个点没有画出来,则纸带上每两个点之间的时间间隔为
根据匀变速直线运动的规律可知,某段位移的平均速度等于该段位移中间时刻的瞬时速度,所以
(3)由逐差公式可得
2.某实验小组为测量滑块的加速度大小,设计了如下实验:
①如图所示,把两个完全相同的光电门A和B安装在气垫导轨上;
②滑块上安装一宽度为的遮光条,滑块沿倾斜导轨先后通过光电门A、B,配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门A的时间为,通过光电门B的时间为,遮光条从开始遮住光电门A到开始遮住光电门B所经历的时间为,已知,且。
(1)滑块沿倾斜导轨做________(选填“加速”“减速”或“匀速”)直线运动。
(2)滑块通过光电门A时的速度大小________,滑块从光电门A运动至光电门B的平均加速度大小________(均用题目中给定的物理量符号表示)
(3)为减小实验误差,应选择宽度较________(选填“宽”或“窄”)的遮光条进行实验。
【答案】(1)加速
(2)
(3)窄
【详解】(1)遮光条通过光电门的时间越短,代表滑块的瞬时速度越大。题目中,说明滑块通过光电门B时的速度比通过A时大,因此滑块做加速直线运动。
(2)[1]滑块通过光电门A、B时的速度大小分别为,
[2]滑块从光电门A运动至光电门B的平均加速度大小
(3)遮光条越窄,通过光电门的时间越短,平均速度就越接近瞬时速度,从而减小实验误差。
3.某物理兴趣小组受打点计时器原理启发,自制了“滴水计时器”。如图(a)所示,将装水的瓶子固定在小车旁,调节瓶盖小孔使水以固定间隔滴下。实验时,保持桌面水平,轻推小车使其带着初速度滑行,滴水计时器在桌面上留下一系列水滴痕迹。图(b)记录了小车减速过程中连续的6个水滴的位置。(已知水滴下落时间可忽略,且滴水计时器每内共滴下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_______,加速度大小为________。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1)从右向左
(2) 0.19 0.037/0.038
【详解】(1)在小车运动过程中,小车受到摩擦力的作用,速度逐渐减小,相邻两个滴水位置间的距离减小,由图(b)可知,小车在桌面上是从右向左运动的。
(2)[1]由题意可知滴水的时间间隔为
则小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为
[2]根据逐差法可得加速度大小为
4.按要求完成下列填空;
(1)乙同学利用如图所示的实验装置测定导轨上滑块运动的加速度,滑块上安装了宽度为的挡光片,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门A、B,配套的数字毫秒计(图中未画出)记录了挡光片通过光电门A、B的时间分别为、,若两个光电门A、B间距离为,则滑块通过第一个光电门的速度表达式为________(用题中符号表示);
(2)滑块加速度的表达式为a=________(用题中符号表示);
(3)为了减小滑块通过第一个光电门的速度的误差,可采取的办法是( )
A.增大遮光板的宽度 B.减小遮光板的宽度
C.增大两光电门的间距 D.减小两光电门的间距
【答案】(1)
(2)
(3)B
【详解】(1)滑块通过第一个光电门的速度表达式为
(2)滑块通过第一个光电门的速度表达式为
根据
解得
(3)遮光板的宽度越小,平均速度越接近瞬时速度,而与两光电门的距离无关。
故选B。
5.实验课上,一组同学运用打点计时器探究匀变速直线运动的规律,其实验装置如图甲所示,打出的一段纸带如图乙所示;二组同学借助电磁装置和光电门探究自由落体运动的规律,其实验装置如图丙所示,根据数据作出的图像如图丁所示。
(1)若打点计时器的频率为50Hz,图乙中每2个计数点间有4个计时点,则小车的加速度大小为______(结果保留两位有效数字)。
(2)图乙中,一组同学测量出计数点A与D的距离没有在纸带上标出,下列数据最接近真实值的是______(填正确答案标号)。
A.80.8 B.84.8 C.89.8 D.94.8
(3)二组同学断开电源释放小球的过程中,始终保持光电门1的位置不动,多次改变光电门2的位置,做出的图像中的横坐标h为光电门2到光电门1的距离,纵坐标中的为小球通过光电门2的时间,已知图像的截距为b,光电门2到光电门1的距离为时,对应的纵坐标为c,小球直径为d,则当地的重力加速度为______(用题中物理量的字母表示)。
【答案】(1)2.0
(2)C
(3)
【详解】(1)题意可知相邻计数点时间间隔,逐差法可知
(2)根据匀变速直线运动规律有
代入题中数据有
解得
可知C选项与之较为符合。
故选C。
(3)设小球经过光电门1的速度大小为,小球经过光电门2的速度大小为,则有
整理得
可知图像斜率为
整理得
6.如上图所示是利用光电门近似测量瞬时速度的实验,若遮光条宽度,滑块通过第一个光电门的时间为,通过第二个光电门的时间为,则滑块依次经过两个光电门时的速度分别为________,___________,若滑块在两个光电门间所用时间为2.00s,则滑块的加速度_________,在这个实验中要更准确的测出滑块通过光电门的瞬时速度,应该更换更__________________(填“宽”或“窄”)的遮光条。
【答案】 0.2 0.3 0.05 窄
【详解】[1]由于遮光条通过光电门的时间很短,可以认为滑块在这很短的时间内做匀速运动,也就是说用这段时间内的平均速度代表瞬时速度,第一个光电门时的瞬时速度为v1m/s=0.2m/s
[2]第二个光电门时的瞬时速度为v2m/s=0.3m/s
[3] 滑块的加速度
[4]遮光条通过光电门的平均速度代表瞬时速度,遮光条窄一些,通过光电门时间更短,误差更小。
7.探究小车做匀变速直线运动的速度变化的实验装置如图(a)所示,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四个点未画出。
(1)部分实验步骤如下:
A、将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连
B、测量完毕,关闭电源,取出纸带
C、把打点计时器固定在木板上,让纸带穿过限位孔
D、接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车
上述实验步骤的正确顺序是___________。
(2)图(b)中标出的相邻两计数点间隔的时间___________s。
(3)计数点C对应的瞬时速度___________m/s(保留两位有效数字)
(4)小车加速度___________m/s2(保留两位有效数字)
【答案】(1)CADB
(2)0.1
(3)0.48
(4)0.80
【详解】(1)实验时先组装仪器,再进行实验,最后整理数据,则实验步骤是CADB;
(2)每相邻两点之间还有四个点未画出,则相邻两计数点间隔的时间T=0.02s×5=0.1s
(3)计数点C对应的瞬时速度
(4)小车加速度
8.光电计时器是一种常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有滑块从a、b间通过时,光电计时器就可以显示出滑块的挡光时间。某同学利用下图所示的装置测定导轨上滑块运动的加速度,滑块先后两次通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别是,,从光电门1到光电门2所经历的总时间t,用分度值为1mm的刻度尺测量小滑块的长度d,示数如图乙所示。
(1)滑块的长度d为___________cm。
(2)请用,,t,d,表达后面两个量。滑块通过光电门1的速度v1为___________;滑块的加速度大小为_________。
【答案】(1)4.45/4.44/4.46
(2)
【详解】(1)由图乙可知,滑块的长度为
(2)[1]通过光电门1的速度为
[2]通过光电门2的速度为
则滑块的加速度大小为
9.为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为的遮光条。如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为,通过第二个光电门的时间为,遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为。数据处理:滑块通过光电门1的速度大小为______,滑块的加速度大小为______(保留三位有效数字)。
【答案】 0.100 0.150
【详解】[1]滑块经过光电门1的速度大小为。
[2]滑块经过光电门2的速度大小为
则滑块的加速度大小为
10.“探究匀变速直线运动的瞬时速度与加速度”的实验:
(1)某次实验得到一条纸带,部分计数点如下图所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出),测得 s1=6.20cm,s2=6.70 cm,s3=7.21cm,s4=7.73cm。已知打点计时器所接交流电源频率为 50Hz,则打D点时的瞬时速度为v=___________m/s;小车的加速度 a=___________ m/s2(要求充分利用测量数据,结果保留两位有效数字)。
(2)改用如图所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平,滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门 1、2 的遮光时间分别为,,测得两个光电门间距为x,遮光条宽度为d,则滑块加速度___________(用题中所给物理量符号表示)。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)[1]由于每相邻两个计数点间还有4个点未画出,则相邻计数点之间的时间间隔为
打D点时的瞬时速度为
[2]根据逐差法小车的加速度
(2)根据光电门测速原理可知,
根据速度与位移的关系有
解得滑块加速度
11.某同学用如图所示装置测量做直线运动的滑块的瞬时速度和加速度。
实验器材:气垫导轨、滑块、宽度为的遮光条、光电门(含数字计时器)、刻度尺。
回答下列问题:
(1)释放被压缩的弹簧,弹出滑块,数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的时间分别为、,则滑块通过光电门1的速度为________。
(2)从刻度尺上读出光电门1、2间的距离为。
(3)气垫导轨上滑块的加速度________(用含、、、的式子表示)。
【答案】
【详解】(1)[1]由于遮光条的宽度较小,遮光条通过光电门的平均速度近似等于其通过光电门的瞬时速度,所以滑块通过光电门1的速度为
(3)[2]同理,可得滑块通过光电门2的速度为
光电门1、2间的距离为,则有
联立求得滑块的加速度
12.光电门是由门一样的外形和光学传感器组成的,当物体通过光电门时光被挡住,计时器开始计时,当物体离开时停止计时,极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小,这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的瞬时速度;为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为d的挡光条,如图所示,滑块在拉力作用下,先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门时的时间为,通过第二个光电门的时间为,挡光条从第一个光电门到挡住第二个光电门之间的时间间隔为。则滑块通过第一个光电门时速度________,滑块通过第二个光电门时速度________。滑块的加速度为________。
【答案】
【详解】[1][2][3]由题意,可得滑块通过第一个光电门时速度为
滑块通过第二个光电门时速度
根据
可得滑块的加速度为
13.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30s内共滴下45个小水滴)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是________运动的。
A.从右向左 B.从左向右
(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___________,加速度大小为____________________(结果均保留2位有效数字)
【答案】 A 0.19 0.038
【详解】(1)[1]小车运动过程中减速,相同时间内位移逐渐减小,由图判断小车从右向左运动,A正确,B错误。
故选B。
(2)[2]滴水计时器每30s滴落46个小水滴,则两水滴之间的时间间隔为,由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可解得A点的瞬时速度大小为
[3]由逐差法解得加速度为
可知加速度大小为,方向与运动方向相反。
14.我们学习了多种测量物体加速度的方法。
(1)通过打点计时器,可以测量小车的加速度。实验装置如图1所示。通过实验得到了一条点迹清晰的纸带,如图2所示,在纸带上选取、、、、五个计数点(相邻两个计数点间还有4个计时点未画出)。打点计时器使用的交流电源的频率,则打点计时器在纸带上打下相邻两计数点的时间间隔为__s。根据纸带上的信息可计算出:小车在砂桶的拉力作用下做匀加速直线运动的加速度大小的测量值为__(计算结果保留2位有效数字)。
(2)通过光电门,同样可以测量物体的加速度。如图3,在滑块上安装宽度为的遮光条,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间,通过第二个光电门的时间,遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间,则可估算滑块加速度的大小为__(计算结果保留2位有效数字)。
(3)频闪照片也可以测量加速度。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某时刻,将一小球从点由静止释放,频闪仪每隔时间闪光一次。以点为原点,竖直向下为正方向建立坐标轴,并测量各时刻的位置坐标、、,如图4所示。为了减小偶然误差,用图像法计算小球的加速度大小。请分析说明:可以画什么样的线性函数图像,图像斜率和加速度的大小满足什么关系?
【答案】(1) 0.1 0.80
(2)0.020
(3)根据匀变速直线运动的推论分别计算出点迹1、2、3、对应的小球速度,以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系,图像为线性函数,图像斜率表示加速度的大小
【详解】(1)[1]打点计时器的打点周期为,相邻计数点间有4个计时点未画出,因此相邻计数点的时间间隔
[2]从纸带读出相邻计数点间距、、、
由逐差法
(2)用平均速度近似表示遮光条通过光电门的瞬时速度
二者的时间间隔
因此加速度
(3)根据匀变速直线运动的推论分别计算出点迹1、2、3、对应的小球速度,以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系,图像为线性函数;
由,图像斜率表示加速度的大小。
15.某同学用自制的“滴水计时器”来研究小车在水平桌面上运动时的加速度大小。如图甲所示,将该计时器固定在小车旁,用力轻推一下小车,在小车运动过程中滴水计时器间隔相等时间滴下小水滴。图乙记录了桌面上连续5个水滴的位置,已知滴水计时器滴水时,从第1个小水滴刚离开滴水计时器到第11个小水滴刚离开滴水计时器的总时间为5s。(忽略针头到桌面的高度)
(1)由图乙可知,小车在水平桌面上是______(填“从左向右”或“从右向左”)运动的。
(2)滴水计时器滴水的等间隔时间______s。
(3)经分析可得小车的加速度大小为______。(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)从右向左
(2)0.5
(3)0.090
【详解】(1)由于小车在水平桌面上会做减速运动,由题图乙知,从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小,所以小车在水平桌面上是从右向左运动的。
(2)滴水计时器滴水时,10个滴水的时间间隔的总时间是5s,则滴水计时器滴水的等间隔时间为
(3)由逐差法可得小车的加速度大小为
重难·创新演练
1.用图1所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律。
(1)除小车、重物、打点计时器(含纸带、复写纸)、导线、开关等器材外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有______(填选项代号)。
A.电压可调的直流电源 B.电压合适的50Hz交流电源
C.秒表 D.刻度尺 E.天平
(2)接通打点计时器电源,释放小车,小车在重物的牵引下沿直线拉动纸带,纸带上打下一系列的点,其中一部分如图2所示,B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点(计数点之间还有点未画出),相邻计数点间的时间间隔为0.10s。从图中数据可知,在打C点时小车的瞬时速度为______m/s(结果保留两位有效数字)。
(3)计算出打纸带上各计数点时小车的速度,在坐标纸上建立坐标系,描点绘制小车运动的图像,若图像是一条倾斜的直线,则可判断小车做匀变速直线运动,其依据是____________________________________。
(4)某同学在家里研究小球沿斜面的运动,想通过实验验证小球的运动是匀加速直线运动。如图3所示,他让小钢球沿着细管内壁从静止开始运动,用手机秒表和米尺作为测量工具,测量小球从静止开始通过不同位移所用的时间,得到下表所示的数据。如何由这些数据验证小球的速度是随时间均匀变化的?( )
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
位移
0.1400
0.2540
0.3370
0.4330
0.5400
0.5510
0.7460
0.8370
时间
0.49
0.66
0.75
0.86
0.95
1.06
1.12
1.19
【答案】 BD 0.44 图中图线的斜率表示加速度 见解析
【详解】(1)[1]AB.打点计时器的工作电源是交流电,故A错误,B正确;
C.打点计时器是计时的仪器,故不需要秒表,故C错误;
D.实验中需要测量纸带上计数点间的距离,需要刻度尺,故D正确;
E.实验中小车做变速运动即可,因此不需要测量重物的质量,故E错误。
故选BD;
(2)[2]由图可读出
则在打C点时小车的瞬时速度为
(3)[3]图像表示速度随时间变化的关系,图线的斜率表示加速度;
(4)[4]如果小球做初速度为零的匀加速直线运动,位移与时间成正比,则有
,
排除第六组数据,在误差允许范围内,可以认为小球做匀加速直线运动,即速度随时间均匀变化。
2.某物理兴趣小组设计用如图甲所示的实验装置测当地的重力加速度,在水平地面上固定障碍物,长木板一端紧靠障碍物与地面组成角,另一端靠标准砖支撑构成斜面。已知标准砖的厚度为d,标准砖左侧与障碍物的距离为,在木板上固定打点计时器。
(1)实验过程中逐步增加垫高长木板的标准砖数量,垫第1块砖时物块静止在长木板上,加垫到第6块砖后物块依然静止在长木板上,垫第7块砖后物块开始加速下滑,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,根据上述实验过程实验小组成员初步判断物块和木板间的动摩擦因数______________________。实验小组继续在第6块砖上增垫小薄木板,当薄木板总厚度为时木块恰好开始下滑,则动摩擦因数___________。(均保留2位有效数字)
(2)当实验小组垫第11块砖时,启动打点计时器,释放物块,物块拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示(图中相邻两点间有4个计数点未画出)。所用交流电源频率为。根据实验数据分析,在打点计时器打出B点时,物块的速度大小为___________,物块的加速度大小为___________。(均保留2位有效数字)
(3)实验小组记录垫n块砖时对应的加速度为,动摩擦因数用表示,则当地的重力加速度___________。
【答案】 0.30 0.35 0.32 0.56 2.0
【详解】(1)[1][2]物体能静止在斜面上,则
开始加速滑动,则
垫第6块砖时垫第7块砖时
所以
[3]恰好开始下滑时
(2)[4]据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,所以
[5]根据匀变速直线运动的推论公式
可以求出加速度的大小为
(3)[6]根据牛顿第二定律有
可得
代入数据得
3.某同学利用如图1所示的装置测量自由落体加速度。该同学多次实验后选出一条点迹清晰的纸带,从纸带上的A点开始,选取B、C、D、E五个计数点(含A点),用刻度尺测得各点到A点的距离如图2所示。已知相邻两计数点间还有4个点未画出,打点计时器所接电源的频率为50Hz。
(1)下列说法正确的是________。
A.在木球、塑料球、铁球中选重物时应选铁球
B.要用天平测出所选重物的质量
C.若使用电磁打点计时器,则电源应使用220V的交流电
D.实验时应先接通电源后释放重物
(2)根据图2中的数据可知,打D点时的速度大小为________m/s,重物下落的加速度大小为________。(两空均保留三位有效数字)
(3)执信中学某研究性学习小组的同学们为测量广州的自由落体运动加速度,使用纯铜材料制作了梯阶等间距的梯子模型,通过细线悬挂在铁架台上,如图甲、乙所示,在梯子下端梯阶(第一个梯阶)中心P点正下方固定一个光电门。实验步骤如下:
①测出梯阶(遮光条)的宽度d;用刻度尺量出相邻两个梯阶中心Q点到P点距离h;
②让梯子由静止开始自由下落,每个梯阶依次通过光电门时的遮光时间分别用、、…,表示。
回答下列问题:
a、若某个梯阶通过光电门时的遮光时间为t,则此梯阶通过光电门时的速度v=_________。(用题中所给的字母表示);
b、根据实验记录的多组数据,作出图像如图丙所示,则自由落体加速度大小g=_________。(用a、b、c、d和h表示)
【答案】(1)AD
(2) 2.83 9.75
(3)
【详解】(1)A.在木球、塑料球、铁球中选重物时应选铁球,以减小阻力的影响,A正确;
B.该实验不需要用天平测出所选重物的质量,B错误;
C.若使用电火花打点计时器,则电源应使用220V的交流电,C错误;
D.实验时应先接通电源,等打点稳定后释放重物,D正确。
故选AD。
(2)[1]相邻两计数点间还有4个点未画出,可知T=0.1s,打D点时的速度大小为
[2]重物下落的加速度大小为
(3)a、[1]若某个梯阶通过光电门时的遮光时间为t,则此梯阶通过光电门时的速度;
b、[2]根据
其中,
可得
由图像可知,
可得自由落体加速度大小
4.利用相机的连拍功能,结合拍摄过程的曝光时间,也可以获得运动残影来研究物体的运动。现定义:“曝光时间”为每次快门开启、相机进行拍摄的时间;“曝光间隔时间”为相邻两次快门执行“开启操作”的时间间隔,示意图如图所示。
某同学使一个小球从某砖墙前自由落下的同时开始连拍,得到如图所示的照片(图中1、2、3……是由于小球的运动而在照片上留下的模糊径迹)。测得每块砖的平均厚度为,以此推算每个径迹的实际长度。
(1)他为了验证小球下落过程是否可视为自由落体运动,他重新将曝光时间调节为,曝光间隔时间设定为,测量两条相邻的径迹长度为和,设重力加速度为,若满足条件:___________,说明小球下落可视为自由落体运动。
(2)通过验证,小球下落可视为自由落体运动,取。该同学通过照片,推算出第9条径迹的长度为,从下落点到第9条径迹上端共有16层砖的厚度,则相机最初连拍过程,单次曝光时间为_________s;他又推算出第3条径迹的长度为,则曝光间隔时间为________s(均保留1位有效数字)。
【答案】(1)
(2) 0.02 0.05
【详解】(1)设第一个曝光时间T内的初速度为v0;根据运动学公式,第一个曝光时间T内的位移
第二次曝光的初速度v=v0+g×2T=v0+2gT
第二次曝光时间T内的位移
因此x2-x1=2gT2
解得重力加速度
(2)[1]第9条经迹的长度为,其对应曝光时间内的自由落体位移;从下落点到第9条径迹上端共有16层砖,每块砖厚,因此上端到下落点的距离
经迹下端到下落点的距离为
根据自由落体的位移公式有
解得上端时间为
由
可得下端时间为
则曝光时间为
[2]第3条经迹长度为;设第3条径迹上端到下落点的距离为,则下端距离为;由自由落体公式
又因为第9条经迹上端时间,且第3条到第9条之间有6个曝光间隔时间,即
第三条经迹对应位移为
即
由于曝光时间很短,有,可近似认为,且
带入解得
联立解得
5.某学习小组利用手机安装的、带刻度尺的轨道、小车、和几粒小磁粒等,设计了一个测量小车在斜面上做匀变速直线运动加速度的实验。操作如下:
(1)用游标卡尺测量:小车的车身为,测得一个小磁粒直径d读数如图乙_____________。
(2)在小车车身前、后端分别固定一个小磁粒。将带刻度尺的轨道一端垫高,形成斜面。小车车身前端小磁粒中心与“0”刻度线对齐,每次实验小车都从“0”刻度线处无初速度释放。智能手机顶部紧贴轨道,如图甲所示。第一次将智能手机的左边缘与位置刻度线对齐、运行智能手机中的程序,打开磁力计。释放小车,当小车从智能手机附近经过时,小车前后端的磁粒引发的空间磁场变化被智能手机中的磁力计感知并记录下来并将智能手机位置换至处同样对齐,再做一次。两次操作记录的数据如图丙所示。由图丙可知,智能手机磁力计测得小车经过处用时约为,根据实验数据可求得小车和两磁粒经过处过程的平均速度为_____________(结果保留2位小数)。理论上若小车经过处瞬时速度为,经过处速度,则小车加速度可以表示为_____________(用)。
【答案】(1)0.515
(2) 0.19
【详解】(1)小磁粒直径
(2)[1] 小车车身前端小磁粒中心与“0”刻度线对齐,小车和两磁粒经过20cm处,计算位移是从前端小磁粒中心与20cm刻度线对齐到后端小磁粒中心与20cm刻度线对齐为止
平均速度
[2]根据速度-位移公式
得
解得
6.小明同学和小刚同学合作用图1所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后,接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四个点取一个计数点,如图2中0、1、2……7点所示。
(1)小明同学利用打出的纸带计算出打下1、2、3、4、5、6这六个计数点时小车的速度,并在图3上画出坐标点。请你利用小明同学在图3中标出坐标点,作出图像________。
(2)根据图3,测得小车的加速度________(结果保留2位有效数字)。
(3)小刚同学把这条纸带每隔剪断,得到若干短纸条,测得长度依次为、……(单位:m)。再把这些纸条并排贴在一张纸上。如图4所示,使这些纸条的下端对齐,作为时间轴,并以纸带的宽度代表T的时间间隔。这些短纸条上端的中心点近似在一条直线上,该同学把它们连接起来作出图像①。若将图像①转化为小车的图像。则图4中纵坐标位置标出的速度值为________(用题中的字母表示)。该同学发现每段短纸条上的第2个点,也近似在同一条直线上,如图像②所示。若测得图像②的斜率为k,则小车加速度a与斜率k的关系式________。
【答案】(1)
(2)0.46/0.45/0.44/0.47
(3)
【详解】(1)去掉异常点后,用平滑的曲线连接,图像如下图所示
(2)在图像中斜率可以表示加速度大小,即
(3)[1] 因为剪断的纸带所用的时间都是T=0.1s,即时间T相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的瞬时速度,即纸带的高度之比等于中间时刻瞬时速度之比。则图4中纵坐标位置标出的速度值为
[2] 图线的斜率表示加速度,可知小车加速度a的大小与斜率k的关系式为。
7.利用如图所示的装置研究滑块的匀变速直线运动。所用器材有:铁架台、长木板、滑块(带遮光片)、光电门、米尺等。实验时,光电门2固定在长木板上靠近底端处,光电门1的位置可移动,当滑块自长木板上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以测出遮光片从光电门1至光电门2所用的时间t。改变光电门1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,并用米尺测量光电门1、光电门2之间的距离x,记录滑块从光电门1到光电门2的时间t。请回答下列问题:
(1)实验中,是否需要平衡摩擦力?______(选填“需要”或“不需要”)
(2)根据实验中多次记录的x、t的值,用描点法在坐标纸上作出图线,它是一条倾斜的直线,则该图线纵截距表示的物理意义是______;算得该图线的斜率为k,则滑块做匀变速直线运动的加速度大小为______。
(3)作出的图线中,有一个点偏离直线且在直线上面,可能原因是______。
A.滑块的释放点偏上
B.滑块的释放点偏下
C.滑块受到空气阻力
【答案】(1)不需要
(2) 滑块的经过光电门2时速度大小
(3)A
【详解】(1)该实验只要保证滑块能匀加速下滑即可,不需要平衡摩擦力;
(2)[1]滑块每次都从同一位置由静止开始下滑,设滑块加速度大小为a,滑到光电门2时的速度大小为,从光电门1运动到光电门2,根据变速直线运动规律可得
即
可见所作出的的图线纵截距表示的是滑块经过光电门2时的速度大小。
[2] 图线的斜率为
滑块做匀变速直线运动的加速度大小为
(3)A.滑块的释放点偏上,会引起经过光电门2时的速度大小偏大,由
可知,相同的横坐标对应的纵坐标偏大,对应的点偏离直线且在直线上面,故A正确;
B.滑块的释放点偏下,会引起经过光电门2时的速度大小偏小,由
可知,相同的横坐标对应的纵坐标偏小,对应的点偏离直线且在直线下面,故B错误;
C.滑块受到空气阻力,会引起经过光电门2时的速度大小偏小,由
可知,相同的横坐标对应的纵坐标偏小,对应的点偏离直线且在直线下面,故C错误。
故选A。
8.利用超声波遇到物体发生反射的特性,可测定物体运动的有关参量。图甲中仪器A和B通过电缆线连接,B为超声波发射与接收一体化装置,仪器A提供超声波信号源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形。现固定装置B,并将它对准匀加速行驶的小车C,使其每隔固定时间6T发射一短促的超声波脉冲,图乙中1、2、3为B发射的超声波信号,1'、2'、3'为对应的反射波信号。接收的反射波滞后时间已在图中标出,已知超声波在空气中的速度为v,则
(1)如图丙。以B为坐标原点,车运动方向为正,三次反射超声波时车尾的位置坐标分别是xI、xII、xIII。以乙图中峰值“1”为计时起点,三次反射超声波的时刻为tI、tII、tIII。完成下表:
反射超声波时,车尾坐标
xI=__________
xII=__________
xIII=__________
反射超声波的时刻
tII=__________
tII=__________
tIII=__________
(2)结合上表数据,计算汽车在此过程中的加速度大小为__________(结果不必小数表示)。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)[1]反射超声波时,车尾坐标就是接收到超声波时距离超声波信号源的距离,小车第一次反射超声波时,车尾坐标
[2]小车第二次反射超声波时,车尾坐标
[3]小车第二次反射超声波时,车尾坐标
[4]由图乙可知,从发出超声波到小车第一次反射超声波的时刻为
[5]从第一次接受到超声波带第二次接受到超声波的时间间隔
从发出超声波到小车第二次反射超声波的时刻为
[6]从第二次接受到超声波带第三次接受到超声波的时间间隔
从发出超声波到小车第三次反射超声波的时刻为
(2)从第一次接受到超声波到第二次接收到超声波行驶的距离
从第一次接受到超声波到第三次接收到超声波行驶的距离
根据匀变速运动的公式可知,
联立解得
9.某同学利用图甲所示的实验装置,探究物体在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点顺次开始,每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示,打点计时器电源的频率为50Hz。(不计空气阻力,g=10m/s2)
(1)所用实验器材除电磁打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有( )
A.电压合适的交流电源 B.电压合适的直流电源
C.刻度尺 D.秒表
E.天平
(2)物块减速运动过程中加速度大小a=______m/s2(保留三位有效数字)。
(3)重物落地瞬间,物块的速度为______(保留三位有效数字)。
【答案】(1)AC
(2)2.00
(3)1.28
【详解】(1)AB.电磁打点计时器要打点,需要电压合适的交流电源,A正确,B错误;
C.打出的纸带需要测量点间的长度,需要刻度尺,C正确;
D.打点计时器就可以计时,不需要秒表,D错误;
E.可由打出的纸带来计算速度和加速度,不需要天平测量物体的质量,E错误。
故选AC。
(2)根据逐差法可得减速过程
(3)物块加速时
计数点4和9对应的速度大小,
从4到9点,设物块加速时间为t1,减速时间为t2,则有t1+t2=0.5s
由匀变速直线运动速度时间公式可有
解得v=1.28m/s
10.某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停在桌面上(尚未到达滑轮处)。利用频闪照相机拍摄物体的运动过程,桌子边缘固定了刻度尺,可以测量物块前进的距离,频闪周期(不计空气阻力,),得到的结果如图乙所示:
(1)分析照片数据后选取物块运动的11个位置,取初始位置为0,依次得出后面10个位置间的距离如下表:
单位:cm
距离
坐标
3.00
5.01
7.01
9.00
11.01
12.28
10.60
8.61
6.60
4.60
(2)计数点3对应的速度大小_________(保留两位有效数字)。
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为________保留三位有效数字,下同)。
(4)重物落地瞬间,物块的速度为________。
【答案】 0.80 2.00 1.28
【详解】(2)[1]由题意可知周期是
计数点3对应的速度大小
(3)[2]由匀变速直线运动的推论,可得物块做减速运动时的加速度大小为
(4)[3]物块加速时有
已知,计数点8对应的速度大小
设物块加速时间为,减速时间为,则有
由匀变速直线运动速度时间公式可得,
解得
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重难点专训01 探究小车速度变化规律的实验拓展与创新
模拟·基础演练
1.【答案】(1)乙
(2)3.38
(3)9.71
【详解】(1)小车做匀加速直线运动,相同时间内位移将越来越大,则纸带的乙端与小车相连。
(2)由于交流电的频率为50Hz,则打点周期为0.02s,每相邻两个点之间还有4个点没有画出来,则纸带上每两个点之间的时间间隔为
根据匀变速直线运动的规律可知,某段位移的平均速度等于该段位移中间时刻的瞬时速度,所以
(3)由逐差公式可得
2.【答案】(1)加速
(2)
(3)窄
【详解】(1)遮光条通过光电门的时间越短,代表滑块的瞬时速度越大。题目中,说明滑块通过光电门B时的速度比通过A时大,因此滑块做加速直线运动。
(2)[1]滑块通过光电门A、B时的速度大小分别为,
[2]滑块从光电门A运动至光电门B的平均加速度大小
(3)遮光条越窄,通过光电门的时间越短,平均速度就越接近瞬时速度,从而减小实验误差。
3.【答案】(1)从右向左
(2) 0.19 0.037/0.038
【详解】(1)在小车运动过程中,小车受到摩擦力的作用,速度逐渐减小,相邻两个滴水位置间的距离减小,由图(b)可知,小车在桌面上是从右向左运动的。
(2)[1]由题意可知滴水的时间间隔为
则小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为
[2]根据逐差法可得加速度大小为
4.【答案】(1)
(2)
(3)B
【详解】(1)滑块通过第一个光电门的速度表达式为
(2)滑块通过第一个光电门的速度表达式为
根据
解得
(3)遮光板的宽度越小,平均速度越接近瞬时速度,而与两光电门的距离无关。
故选B。
5.【答案】(1)2.0
(2)C
(3)
【详解】(1)题意可知相邻计数点时间间隔,逐差法可知
(2)根据匀变速直线运动规律有
代入题中数据有
解得
可知C选项与之较为符合。
故选C。
(3)设小球经过光电门1的速度大小为,小球经过光电门2的速度大小为,则有
整理得
可知图像斜率为
整理得
6.【答案】 0.2 0.3 0.05 窄
【详解】[1]由于遮光条通过光电门的时间很短,可以认为滑块在这很短的时间内做匀速运动,也就是说用这段时间内的平均速度代表瞬时速度,第一个光电门时的瞬时速度为v1m/s=0.2m/s
[2]第二个光电门时的瞬时速度为v2m/s=0.3m/s
[3] 滑块的加速度
[4]遮光条通过光电门的平均速度代表瞬时速度,遮光条窄一些,通过光电门时间更短,误差更小。
7.【答案】(1)CADB
(2)0.1
(3)0.48
(4)0.80
【详解】(1)实验时先组装仪器,再进行实验,最后整理数据,则实验步骤是CADB;
(2)每相邻两点之间还有四个点未画出,则相邻两计数点间隔的时间T=0.02s×5=0.1s
(3)计数点C对应的瞬时速度
(4)小车加速度
8.【答案】(1)4.45/4.44/4.46
(2)
【详解】(1)由图乙可知,滑块的长度为
(2)[1]通过光电门1的速度为
[2]通过光电门2的速度为
则滑块的加速度大小为
9.【答案】 0.100 0.150
【详解】[1]滑块经过光电门1的速度大小为。
[2]滑块经过光电门2的速度大小为
则滑块的加速度大小为
10.【答案】(1)
(2)
【详解】(1)[1]由于每相邻两个计数点间还有4个点未画出,则相邻计数点之间的时间间隔为
打D点时的瞬时速度为
[2]根据逐差法小车的加速度
(2)根据光电门测速原理可知,
根据速度与位移的关系有
解得滑块加速度
11.【答案】
【详解】(1)[1]由于遮光条的宽度较小,遮光条通过光电门的平均速度近似等于其通过光电门的瞬时速度,所以滑块通过光电门1的速度为
(3)[2]同理,可得滑块通过光电门2的速度为
光电门1、2间的距离为,则有
联立求得滑块的加速度
12.【答案】
【详解】[1][2][3]由题意,可得滑块通过第一个光电门时速度为
滑块通过第二个光电门时速度
根据
可得滑块的加速度为
13.【答案】 A 0.19 0.038
【详解】(1)[1]小车运动过程中减速,相同时间内位移逐渐减小,由图判断小车从右向左运动,A正确,B错误。
故选B。
(2)[2]滴水计时器每30s滴落46个小水滴,则两水滴之间的时间间隔为,由中间时刻的瞬时速度等于平均速度,可解得A点的瞬时速度大小为
[3]由逐差法解得加速度为
可知加速度大小为,方向与运动方向相反。
14.【答案】(1) 0.1 0.80
(2)0.020
(3)根据匀变速直线运动的推论分别计算出点迹1、2、3、对应的小球速度,以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系,图像为线性函数,图像斜率表示加速度的大小
【详解】(1)[1]打点计时器的打点周期为,相邻计数点间有4个计时点未画出,因此相邻计数点的时间间隔
[2]从纸带读出相邻计数点间距、、、
由逐差法
(2)用平均速度近似表示遮光条通过光电门的瞬时速度
二者的时间间隔
因此加速度
(3)根据匀变速直线运动的推论分别计算出点迹1、2、3、对应的小球速度,以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系,图像为线性函数;
由,图像斜率表示加速度的大小。
15.【答案】(1)从右向左
(2)0.5
(3)0.090
【详解】(1)由于小车在水平桌面上会做减速运动,由题图乙知,从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小,所以小车在水平桌面上是从右向左运动的。
(2)滴水计时器滴水时,10个滴水的时间间隔的总时间是5s,则滴水计时器滴水的等间隔时间为
(3)由逐差法可得小车的加速度大小为
重难·创新演练
1.【答案】 BD 0.44 图中图线的斜率表示加速度 见解析
【详解】(1)[1]AB.打点计时器的工作电源是交流电,故A错误,B正确;
C.打点计时器是计时的仪器,故不需要秒表,故C错误;
D.实验中需要测量纸带上计数点间的距离,需要刻度尺,故D正确;
E.实验中小车做变速运动即可,因此不需要测量重物的质量,故E错误。
故选BD;
(2)[2]由图可读出
则在打C点时小车的瞬时速度为
(3)[3]图像表示速度随时间变化的关系,图线的斜率表示加速度;
(4)[4]如果小球做初速度为零的匀加速直线运动,位移与时间成正比,则有
,
排除第六组数据,在误差允许范围内,可以认为小球做匀加速直线运动,即速度随时间均匀变化。
2.【答案】 0.30 0.35 0.32 0.56 2.0
【详解】(1)[1][2]物体能静止在斜面上,则
开始加速滑动,则
垫第6块砖时垫第7块砖时
所以
[3]恰好开始下滑时
(2)[4]据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度,所以
[5]根据匀变速直线运动的推论公式
可以求出加速度的大小为
(3)[6]根据牛顿第二定律有
可得
代入数据得
3.【答案】(1)AD
(2) 2.83 9.75
(3)
【详解】(1)A.在木球、塑料球、铁球中选重物时应选铁球,以减小阻力的影响,A正确;
B.该实验不需要用天平测出所选重物的质量,B错误;
C.若使用电火花打点计时器,则电源应使用220V的交流电,C错误;
D.实验时应先接通电源,等打点稳定后释放重物,D正确。
故选AD。
(2)[1]相邻两计数点间还有4个点未画出,可知T=0.1s,打D点时的速度大小为
[2]重物下落的加速度大小为
(3)a、[1]若某个梯阶通过光电门时的遮光时间为t,则此梯阶通过光电门时的速度;
b、[2]根据
其中,
可得
由图像可知,
可得自由落体加速度大小
4.【答案】(1)
(2) 0.02 0.05
【详解】(1)设第一个曝光时间T内的初速度为v0;根据运动学公式,第一个曝光时间T内的位移
第二次曝光的初速度v=v0+g×2T=v0+2gT
第二次曝光时间T内的位移
因此x2-x1=2gT2
解得重力加速度
(2)[1]第9条经迹的长度为,其对应曝光时间内的自由落体位移;从下落点到第9条径迹上端共有16层砖,每块砖厚,因此上端到下落点的距离
经迹下端到下落点的距离为
根据自由落体的位移公式有
解得上端时间为
由
可得下端时间为
则曝光时间为
[2]第3条经迹长度为;设第3条径迹上端到下落点的距离为,则下端距离为;由自由落体公式
又因为第9条经迹上端时间,且第3条到第9条之间有6个曝光间隔时间,即
第三条经迹对应位移为
即
由于曝光时间很短,有,可近似认为,且
带入解得
联立解得
5.【答案】(1)0.515
(2) 0.19
【详解】(1)小磁粒直径
(2)[1] 小车车身前端小磁粒中心与“0”刻度线对齐,小车和两磁粒经过20cm处,计算位移是从前端小磁粒中心与20cm刻度线对齐到后端小磁粒中心与20cm刻度线对齐为止
平均速度
[2]根据速度-位移公式
得
解得
6.【答案】(1)
(2)0.46/0.45/0.44/0.47
(3)
【详解】(1)去掉异常点后,用平滑的曲线连接,图像如下图所示
(2)在图像中斜率可以表示加速度大小,即
(3)[1] 因为剪断的纸带所用的时间都是T=0.1s,即时间T相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的瞬时速度,即纸带的高度之比等于中间时刻瞬时速度之比。则图4中纵坐标位置标出的速度值为
[2] 图线的斜率表示加速度,可知小车加速度a的大小与斜率k的关系式为。
7.【答案】(1)不需要
(2) 滑块的经过光电门2时速度大小
(3)A
【详解】(1)该实验只要保证滑块能匀加速下滑即可,不需要平衡摩擦力;
(2)[1]滑块每次都从同一位置由静止开始下滑,设滑块加速度大小为a,滑到光电门2时的速度大小为,从光电门1运动到光电门2,根据变速直线运动规律可得
即
可见所作出的的图线纵截距表示的是滑块经过光电门2时的速度大小。
[2] 图线的斜率为
滑块做匀变速直线运动的加速度大小为
(3)A.滑块的释放点偏上,会引起经过光电门2时的速度大小偏大,由
可知,相同的横坐标对应的纵坐标偏大,对应的点偏离直线且在直线上面,故A正确;
B.滑块的释放点偏下,会引起经过光电门2时的速度大小偏小,由
可知,相同的横坐标对应的纵坐标偏小,对应的点偏离直线且在直线下面,故B错误;
C.滑块受到空气阻力,会引起经过光电门2时的速度大小偏小,由
可知,相同的横坐标对应的纵坐标偏小,对应的点偏离直线且在直线下面,故C错误。
故选A。
8.【答案】(1)
(2)
【详解】(1)[1]反射超声波时,车尾坐标就是接收到超声波时距离超声波信号源的距离,小车第一次反射超声波时,车尾坐标
[2]小车第二次反射超声波时,车尾坐标
[3]小车第二次反射超声波时,车尾坐标
[4]由图乙可知,从发出超声波到小车第一次反射超声波的时刻为
[5]从第一次接受到超声波带第二次接受到超声波的时间间隔
从发出超声波到小车第二次反射超声波的时刻为
[6]从第二次接受到超声波带第三次接受到超声波的时间间隔
从发出超声波到小车第三次反射超声波的时刻为
(2)从第一次接受到超声波到第二次接收到超声波行驶的距离
从第一次接受到超声波到第三次接收到超声波行驶的距离
根据匀变速运动的公式可知,
联立解得
9.【答案】(1)AC
(2)2.00
(3)1.28
【详解】(1)AB.电磁打点计时器要打点,需要电压合适的交流电源,A正确,B错误;
C.打出的纸带需要测量点间的长度,需要刻度尺,C正确;
D.打点计时器就可以计时,不需要秒表,D错误;
E.可由打出的纸带来计算速度和加速度,不需要天平测量物体的质量,E错误。
故选AC。
(2)根据逐差法可得减速过程
(3)物块加速时
计数点4和9对应的速度大小,
从4到9点,设物块加速时间为t1,减速时间为t2,则有t1+t2=0.5s
由匀变速直线运动速度时间公式可有
解得v=1.28m/s
10.【答案】 0.80 2.00 1.28
【详解】(2)[1]由题意可知周期是
计数点3对应的速度大小
(3)[2]由匀变速直线运动的推论,可得物块做减速运动时的加速度大小为
(4)[3]物块加速时有
已知,计数点8对应的速度大小
设物块加速时间为,减速时间为,则有
由匀变速直线运动速度时间公式可得,
解得
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