2027届北京市高三物理一轮复习小专题拓展训练——实验：探究匀变速直线运动的特点

**基本信息** 聚焦匀变速直线运动实验的操作规范、数据处理及误差分析，通过问题链构建从器材使用到规律探究的完整认知体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础操作|3题（1/3/7）|正误判断|从打点计时器工作原理到实验步骤的规范训练| |数据处理|6题（2/4/5/8/9/11）|计算与图像分析|通过纸带数据、遮光条测量推导速度与加速度，体现运动观念| |误差分析|3题（6/10/12）|原因分析与改进|围绕瞬时速度近似、机械能守恒误差等培养质疑创新能力|

· 2027届北京市高三物理一轮复习小专题拓展训练 · 实验：探究匀变速直线运动的特点 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．以下是练习使用电火花计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是（　　） A．把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔 B．把打点计时器与交流电源相连 C．用手水平地拉动纸带，然后启动电源 D．关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离，用公式计算纸带运动的平均速度 2．同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点如图，四条纸带上a、b之间的距离相等，其中a、b间的平均速度最大的是（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，左图是打点计时器在某次实验中打出的纸带，右图是某打点计时器的示意图，则以下说法中正确的是（　　） A．该打点计时器应接在直流电源上 B．当打点计时器正常工作时，纸带上点迹越密的地方表示纸带的运动速度越大 C．纸带上相邻两点间的时间间隔为0.1s D．若纸带上打出D、F两点的时间间隔为，两点间距离为，则用大致表示打下E点时纸带的瞬时速度 4．某同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验，装置如图1所示，得到的一条纸带如图2所示，已知打点计时器打点的周期为T，黑色点为计时点，下列说法正确的是（　　） A．打计数点b时纸带的速度为 B．小车加速度为 C．打点时与小车相连是图2中纸带的A端 D．应先释放小车，再启动打点计时器 5．如图为测量滑块加速度的实验装置图，滑块上安装了宽度为的遮光条。某次测得滑块通过光电门1和光电门2的时间分别为和，两个光电门之间的距离为，下列说法正确的是（　　） A．实验前必须将气垫导轨右端调高 B．实验时必须保证砝码质量远大于滑块质量 C．滑块通过光电门2的速度大小为 D．滑块的加速度大小为 6．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间。测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度，正确的措施是（　　） A．换用宽度更窄的遮光条 B．提高测量遮光条宽度的仪器的精确度 C．使滑块的释放点更靠近光电门 D．减小气垫导轨与水平面的夹角 7．在“探究小车的速度随时间变化规律”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．必须把打下的第一个点作为第一个测量点 B．小车运动过程中可以与定滑轮相撞 C．实验中应先接通打点计时器电源，再释放小车 D．本实验要多次进行，目的是为了取平均值 8．在“实验：探究小车速度随时间变化的规律”中，为了算出小车的加速度，最好的方法是（　　） A．根据任意两个计数点的速度，用公式算出加速度 B．依次算出连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度 C．根据实验数据画出v－t图像，量出其倾角α，由公式a＝tanα算出加速度 D．根据实验数据画出v－t图像，由图像上任意两点所对应的速度，用公式a＝算出加速度 二、实验题 9．在做“研究匀变速直线运动”的实验中： (1)实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________________。 (2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔，其中、、、、、。 下表列出了打点计时器打下、、时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下、两点时小车的瞬时速度。 位置 速度/ 0.737 0.801 ________ ________ 0.994 (3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度-时间关系图线。 (4)根据你画出的小车的速度-时间关系图线计算出的小车的加速度________。 10．甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验。 (1)图中A、B、C、D、E是部分实验器材，甲同学需选用的器材有___________；乙同学需选用的器材有___________；（用字母表示） (2)甲同学实验时，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，O为计时器打下的第一个点，相邻计数点时间间隔为0.02s，g取。（计算结果均保留2位有效数字） ①打点计时器打下计数点B时，重锤的速度___________m/s； ②从点O到打下计数点B的过程中，重锤重力势能的减小量___________J； ③若甲同学选取了包含O点在内的某个过程，发现重锤动能的增加量略大于重力势能的减小量，造成这一结果的原因可能是___________。 A．重锤质量过大    B．重锤质量测量错误    C．先释放纸带，后接通电源 11．在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中： (1)除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有______（填选项代号） A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 (2)实验过程中，下列做法正确的是______。 A．先接通电源，再使纸带运动 B．先使纸带运动，再接通电源 C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 (3)如下图是小车拖动纸带做匀加速直线运动，通过打点计时器打出的一条纸带，则小车运动的加速度a＝______，打B点时小车运动的速度v＝______m/s．（计算结果均保留两位有效数字） 12．利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图1所示。 (1)按照图1安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为________（填各实验步骤前的字母）。 A．释放小车     B．接通打点计时器的电源     C． 调整滑轮位置，使细线与木板平行 (2)实验中打出的一条纸带如图2所示，为依次选取的三个计数点（相邻计数点间有4个点未画出），可以判断纸带的________（填“左端”或“右端”）与小车相连。 (3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度________。 (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为，圆盘半径。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为________；打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为________。（结果均保留两位有效数字） 试卷第2页，共6页 试卷第1页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 $ · 2027届北京市高三物理一轮复习小专题拓展训练 · 实验：探究匀变速直线运动的特点 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．以下是练习使用电火花计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是（　　） A．把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔 B．把打点计时器与交流电源相连 C．用手水平地拉动纸带，然后启动电源 D．关闭电源，取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离，用公式计算纸带运动的平均速度 【答案】C 【详解】实验时应先启动电源，再拉动纸带，C错误。 2．同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点如图，四条纸带上a、b之间的距离相等，其中a、b间的平均速度最大的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由于打点计时器打点的时间间隔相等，在打下相同个数的点的过程中，所用的时间相同，而纸带A打点最少，四条纸带中a到b位移相等，所以纸带A的平均速度最大，故选A。 3．如图所示，左图是打点计时器在某次实验中打出的纸带，右图是某打点计时器的示意图，则以下说法中正确的是（　　） A．该打点计时器应接在直流电源上 B．当打点计时器正常工作时，纸带上点迹越密的地方表示纸带的运动速度越大 C．纸带上相邻两点间的时间间隔为0.1s D．若纸带上打出D、F两点的时间间隔为，两点间距离为，则用大致表示打下E点时纸带的瞬时速度 【答案】D 【详解】A．该打点计时器应接在交流电源上。故A错误； B．当打点计时器正常工作时，纸带上点迹越密的地方，所需时间越长，表示纸带的运动速度越小。故B错误； C．纸带上相邻两点间的时间间隔为 故C错误； D．若纸带上打出D、F两点的时间间隔为，两点间距离为，则用大致表示打下E点时纸带的瞬时速度。故D正确。 故选D。 4．某同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验，装置如图1所示，得到的一条纸带如图2所示，已知打点计时器打点的周期为T，黑色点为计时点，下列说法正确的是（　　） A．打计数点b时纸带的速度为 B．小车加速度为 C．打点时与小车相连是图2中纸带的A端 D．应先释放小车，再启动打点计时器 【答案】C 【详解】A．根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，打计数点b时纸带的速度为 故A错误； B．根据匀变速直线运动相邻相等时间间隔内发生的位移差的关系 小车加速度为 故B错误； C．小车做加速运动，速度逐渐增大，纸带上相邻两计数点间的距离增大，故打点时与小车相连是图2中纸带的A端，故C正确； D．为打点稳定，应先启动打点计时器，再释放小车，故D错误。 故选C。 5．如图为测量滑块加速度的实验装置图，滑块上安装了宽度为的遮光条。某次测得滑块通过光电门1和光电门2的时间分别为和，两个光电门之间的距离为，下列说法正确的是（　　） A．实验前必须将气垫导轨右端调高 B．实验时必须保证砝码质量远大于滑块质量 C．滑块通过光电门2的速度大小为 D．滑块的加速度大小为 【答案】D 【详解】AB．该实验是根据来求滑块的加速度，不需要平衡摩擦力，因此实验前不需要将气垫导轨右端调高，也不需要让砝码质量远大于滑块质量，故AB错误； C．由于遮光条的宽度较小，因此可以用平均速度代替滑块通过光电门2的瞬时速度，滑块通过光电门2的速度大小为，故C错误； D．滑块通过光电门1的速度大小为 滑块的加速度大小为，故D正确。 故选D。 6．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间。测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度，正确的措施是（　　） A．换用宽度更窄的遮光条 B．提高测量遮光条宽度的仪器的精确度 C．使滑块的释放点更靠近光电门 D．减小气垫导轨与水平面的夹角 【答案】A 【详解】A．表示的是时间内的平均速度，遮光条的宽度越窄，则记录的遮光时间越小，越接近滑块通过光电门时的瞬时速度，故A正确； B．提高测量遮光条宽度的仪器的精确度只能使的测量更加准确，并不能使更接近瞬时速度，故B错误； CD．使滑块的释放点更靠近光电门和减小气垫导轨与水平面的夹角，均会使滑块通过光电门时速度变小，遮光条的遮光时间变长，更远离滑块通过光电门时的瞬时速度，故CD错误。 故选A。 7．在“探究小车的速度随时间变化规律”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．必须把打下的第一个点作为第一个测量点 B．小车运动过程中可以与定滑轮相撞 C．实验中应先接通打点计时器电源，再释放小车 D．本实验要多次进行，目的是为了取平均值 【答案】C 【详解】A．打下的第一个点通常点迹密集、误差较大，实验时只需选取点迹清晰、间距合适的点作为测量起点即可，无需必须选择第一个点，故A错误； B．小车若与定滑轮相撞，运动状态会发生突变，无法得到完整的匀变速运动数据，还可能损坏实验器材，实验中需避免该情况，故B错误； C．先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放小车，可充分利用纸带，获得足够多的有效打点数据，符合实验操作规范，故C正确； D．本实验的目的是探究小车速度随时间的变化规律，多次实验是为了避免单次实验的偶然性，验证规律的普遍性，并非为了取平均值，故D错误。 故选C。 8．在“实验：探究小车速度随时间变化的规律”中，为了算出小车的加速度，最好的方法是（　　） A．根据任意两个计数点的速度，用公式算出加速度 B．依次算出连续两个计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度 C．根据实验数据画出v－t图像，量出其倾角α，由公式a＝tanα算出加速度 D．根据实验数据画出v－t图像，由图像上任意两点所对应的速度，用公式a＝算出加速度 【答案】D 【详解】AD．在处理实验数据时，如果只使用其中两个数据，由于偶然误差的存在可能会造成最后误差较大；所以我们可以根据实验数据画出v-t图象，考虑到误差，不可能是所有点都整齐的排成一条直线，连线时，应该尽量使那些不能画在线上的点均匀地分布在线的两侧，这样图线上会舍弃误差较大的点，由图线上任意两点所对应的速度及时间，用公式 算出加速度，所以误差小，故A错误，D正确； B．这种方法是不对的，一是依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度，仅利用了初末位移，误差大；二是根本就不知道加速度是一个什么函数，如果是一个变化值这种方法完全是错误的，除非你能确定加速度是什么函数，故B错误； C．根据实验数据画出v-t图象，当纵坐标取不同的标度时，图象的倾角就会不同，所以量出其倾角，用公式a=tanα算出的数值并不是加速度，故C错误。 故选D。 二、实验题 9．在做“研究匀变速直线运动”的实验中： (1)实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________________。 (2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔，其中、、、、、。 下表列出了打点计时器打下、、时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下、两点时小车的瞬时速度。 位置 速度/ 0.737 0.801 ________ ________ 0.994 (3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度-时间关系图线。 (4)根据你画出的小车的速度-时间关系图线计算出的小车的加速度________。 【答案】(1)弹簧测力计 (2) 0.864 0.928 (3) (4)0.63 【详解】（1）本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计。 （2）[1]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知 其中 由此得 [2]同理可得 （3）小车的速度－时间关系图线如图所示。 （4）小车的加速度 10．甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验。 (1)图中A、B、C、D、E是部分实验器材，甲同学需选用的器材有___________；乙同学需选用的器材有___________；（用字母表示） (2)甲同学实验时，质量m=1kg的重锤自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图所示，O为计时器打下的第一个点，相邻计数点时间间隔为0.02s，g取。（计算结果均保留2位有效数字） ①打点计时器打下计数点B时，重锤的速度___________m/s； ②从点O到打下计数点B的过程中，重锤重力势能的减小量___________J； ③若甲同学选取了包含O点在内的某个过程，发现重锤动能的增加量略大于重力势能的减小量，造成这一结果的原因可能是___________。 A．重锤质量过大    B．重锤质量测量错误    C．先释放纸带，后接通电源 【答案】(1) AB BDE (2) 0.97 0.48 C 【详解】（1）[1]甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，需选用的器材有重锤A和打点计时器B。 [2]乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验，需选用的器材有打点计时器B、小车D和砝码E。 （2）[1]打点计时器打下计数点B时，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得物体的速度为 [2]从点O到打下计数点B的过程中，重锤重力势能的减小量 [3] AB．因为验证机械能守恒的表达式中，重物质量可以约去，所以重物质量过大和重物质量测量错误都不会使重物动能的增加量略大于重力势能的减小量，故AB错误； C．先释放纸带，后接通电源，则打第一个点时的速度已经不是零，则计算动能增加量时会造成偏大，使得重物动能的增加量略大于重力势能的减小量，故C正确。 故选C。 11．在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中： (1)除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有______（填选项代号） A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 (2)实验过程中，下列做法正确的是______。 A．先接通电源，再使纸带运动 B．先使纸带运动，再接通电源 C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 (3)如下图是小车拖动纸带做匀加速直线运动，通过打点计时器打出的一条纸带，则小车运动的加速度a＝______，打B点时小车运动的速度v＝______m/s．（计算结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)AC (2)AD (3) 3.2 1.6 【详解】（1）打点计时器需要连接电压合适的50Hz交流电源；需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离；通过打点计时器可以知道计数点间的时间间隔，所以不需要秒表；本实验不需要测质量，所以不需要天平。 故选AC。 （2）为了充分利用纸带，实验前应将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处；实验时先接通电源，再使纸带运动。 故选AD。 （3）[1]由纸带可知相邻计数点的时间间隔为 根据逐差法可得小车运动的加速度为 [2]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，可知打B点时小车运动的速度为 12．利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图1所示。 (1)按照图1安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为________（填各实验步骤前的字母）。 A．释放小车     B．接通打点计时器的电源     C． 调整滑轮位置，使细线与木板平行 (2)实验中打出的一条纸带如图2所示，为依次选取的三个计数点（相邻计数点间有4个点未画出），可以判断纸带的________（填“左端”或“右端”）与小车相连。 (3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度________。 (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为，圆盘半径。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为________；打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为________。（结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)CBA (2)左端 (3) (4) 0.81 【详解】（1）实验步骤中，首先调整滑轮位置使细线与木板平行，确保力的方向正确；接着接通打点计时器电源，让计时器先工作；最后释放小车。故顺序为CBA； （2）小车做匀加速直线运动时，速度越来越大，纸带上点间距逐渐增大。图2中纸带左端间距小，右端间距大，说明纸带左端与小车相连。 （3）根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。B点为A、C的中间时刻，AC间位移为x2，时间间隔为2T；则 （4）[1]根据逐差法可知 [2]B点是AC的中间时刻点，则有 此时向心加速度 试卷第2页，共11页 试卷第1页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $