备战高考物理实验专题复习《研究匀变速直线运动》(解析版)

《研究匀变速直线运动》
一、实验题
1.某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，他将打点计时器接到频率为
50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明测量时发现B点已模糊不清，他只测得AC长为，CD长为，DE长为。

为了探究匀变速直线运动的规律，该同学所取的计时点个数_____填字母序号
A.偏少偏多合适
若小车是做匀变速直线运动，由该同学所测的实验数据，请你帮他求出：小车的加速度_____，A点时小车的瞬时速度_____。

计算结果保留三位有效数字
2.某实验小组利用如图1所示的装置研究物体做匀变速直线运动的情况：按如图所示
装置准备好器材后，先接通电源，然后释放小车，让它拖着纸带运动，得到如图2所示纸带，纸带上选取A、B、C、D、E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。

根据纸带上的信息可计算出：在打下计数点C时小车运动的速度大小的测量值为______；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______计算结果均保留2位有效数字
3.现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。

在一小物块沿斜面向下运动的过程中，
用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。

拍摄时频闪频率是；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为、、、。

已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s。

数据如下表所示。

重力加速度大小。

单位：cm
根据表中数据，完成下列填空：
物块的加速度________保留3位有效数字。

因为________________，可知斜面是粗糙的。

4.关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是______
A.电磁打点计时器使用的是～的直流电源
B.在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C.使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D.纸带上打的点越密，说明物体运动的越快
在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，最佳的方法是______
A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B.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
C.根据实验数据画出图象，量取其倾角，用求出加速度
D.根据实验数据画出图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公
式算出加速度
在研究匀变速直线运动的实验中电源频率为50Hz，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻记数点间有4个计时点未标出，设A点为计时起点
点的瞬时速度______，
小车的加速度______计算结果保留两位有效数字
5.某同学用频闪照相法研究小球的自由落体运动，选择一张清晰的频闪照片，剪掉前
面小球重叠部分进行研究。

已知小球在释放位置时，球心与刻度尺的零刻度线对齐。

根据照片中刻度尺的数据，请读出小球运动到照片中第5个像点时下落的高度为______m。

若所用照相机的曝光频率为f，照片上1、3像点距离和1、5像点距离分别为、，则照相机相邻两次曝光的时间间隔______，小球自由下落的加速度______。

6.利用知图1所示的装置可以“研究匀变速直线运动的规律”。

将质量为的物块1
与质量为的物块通过轻绳悬挂在定滑轮上，打点计时器用频率为50Hz的交流电固定在竖直方向上，物块l与穿过打点计时器的纸带相连接。

开始时托住物块2使两物块均处于静止状态，之后将物块2释放。

图2所示为实验中打点计时器打出的一条点迹清晰的纸带。

O是打点计时器打下的第一个点，相邻两个计数点之间还有四个点没有画出。

相邻两计数点之间的时间间隔为______ s；
实验时要在接通打点计时器电源之______释放物块选填“前”或“后”；
将各计数点至0点的距离依次记为、、、，测得，
，请计算打点计时器打下C点时物块的速度大小为______ ；
根据测出物块l上升的高度h与相应的时间t，描绘出如图3所示的图线，由此可以求出物块的加速度大小为______ 。

7.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，
如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出。

打点计时器接频率为的交流电源。

每两个相邻的计数点的时间间隔为______s，打点计时器使用的是______选填“交流”或“直流”电源。

打下E点时纸带的速度______用题中给定字母表示；
若测得，，物体的加速度______；
如果当时电网中交变电流的频率，但当时做实验的同学并不知道，那
么测得的加速度值比真实值______选填“偏大”或“偏小”。

8.用图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。

实验的主要步骤：
用游标卡尺测量挡光片的宽度d，结果如图乙所示，读得______mm；
用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x；
滑块从A点静止释放已知砝码落地前挡光片已通过光电门；
读出挡光片通过光电门所用的时间t；
改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的x值并读出t值。

根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出图线如图丙所示，求得该图线的斜率______；由此进一步求得滑块的加速度______计算结果均保留3位有效数字
9.用如图甲的装置研究自由落体运动规律。

已知打点计时器的工作频50Hz。

电火花打点计时器必须接______填“220交流”、“低压交流”或“低压直流”电源。

部分实验步骤如下：
A.测量完毕，关闭电源，取出纸带。

B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开重锤。

C.扶着重锤停靠在打点计时器附近，重锤与纸带相连。

D.把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。

上述实验步骤的正确顺序是：______用字母填写。

图乙中标出的每相邻两点之间还有4个记录点未画出，则相邻两计数点的时间间隔______s。

计数点C对应的瞬时速度大小为______。

根据实验记录的数据计算重锤的加速度大小______。

以上计算结果均保留三位有效数字
10.某实验小组利用如图甲所示的实验装置来测量匀加速直线运动的加速度．滑块上的
左右端各有一个完全一样的遮光板．若光线被遮光板遮挡，光电传感器会输出高电平．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光板1、2分别经过光电传感器时，通过计算机可以得到如图乙所示的电平随时间变化的图
象．
实验前，接通气源，将滑块不挂钩码置于气垫导轨上，轻推滑块，则图乙中的、、、间满足关系______则说明气垫导轨已经水平．
如图丙所示，用游标卡尺测量遮光板的宽度______mm挂上钩码后，将滑块由如图甲所示位置释放，通过光电传感器和计算机得到的图象如图乙所示，若、、、和d已知，则遮光板1和遮光板2在经过光电传感器过程中的平均速度分别为______、______用已知量的字母表示
在情况下，滑块运动的加速度______用已知量的字母表示
11.某同学利用打点计时器研究斜面上小车由静止开始下滑的运动。

挑选出较为理想的
纸带后，舍去前段较为密集的点，然后以A点为起点，每5个计时点选取一个计数点，标注如图所示。

现分别测出计数点B、C、D、E、F、G与A点的距离、、、、、，若打点计时器所用的交流电的频率为f，用逐差法求出加速度______。

关于这个实验，下列说法正确的是______。

A.应将小车拉到打点计时器附近，然后释放小车，再接通电源
B.可用来判定小车做匀加速直线
运动
C.若逐渐增大斜面倾角，每次实验都证明小车做匀加速直线运动，则可合理外推得
出自由落体运动是匀加速直线运动
D.本次实验需要用到秒表和刻度尺
12.某同学利用实验装置研究匀变速直线运动的规律。

实验时，打点计时器接在频率为
50Hz的交流电源上。

图为某次实验得到的纸带，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。

计数点F 到计数点O之间的距离为___________㎝，相邻计数点之间的时间间隔为_________s，打点计时器打C点时，小车的速度为__________；小车速度的计算结果保留二位有效数字
为了测量此次小车运动的加速度a，下面给出的几个计算加速度a的关系式中误差最小的是：
A.B．C．D．
13.某实验小组利用如图1所示的装置研究物体做匀变速直线运动的情况：
按如图所示装置准备好器材后，先接通电源，然后后释放小车，让它拖着纸带运动，得到如图2所示纸带，纸带上选取A、B、C、D、E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：在打下计数点C时小车运动的速度大小的测量值为______；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______计算结果均保留2位有效数字
14.利用图所示装置可以做力学中的许多实验．
以下说法正确的是________．
A.利用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力
的影响
B.利用此装置“探究加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的
关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比
C.利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端
适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面的分力补偿小车运动中所受阻力的影响
小华在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，因为不断增加所挂钩码的个数，导致钩码的质量远远大于小车的质量，则小车加速度a的值随钩码个数的增加将趋近于________的值．
15.某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。

实验中必要的措施是____________
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
以下是该同学操作的实验步骤。

A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源
B.将打点计时器固定在平板上，并接好电路；
C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码；
D.取下纸带；
E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动；
F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。

指出其中错误、多余或遗漏的步骤______________________________。

若遗漏步骤可编上序号G、H，将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序_______。

若他在实验时将打点计时器接到频率为的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出；
；；；；；；
则小车的加速度_________要求充分利用测量数据。

结果保留两位有效数字
16.一某同学用气垫导轨做验证机械能守恒定律的实验，已知当地重力加速度为g，
步骤如下：
用天平测出滑块和遮光条的总质量为M、重物的质量为m，用卡尺测出遮光条的宽度d；
按图安装好装置，调节气垫导轨水平；
测出遮光条到光电门的距离L，将滑块从该位置静止释放后，光电计时器记录遮光条遮光时间t，实验要验证的表达式为________。

填正确答案的标号
A.B．
保持滑块每次从同一位置处释放，改变光电门的位置进行多次实验，测出多组遮光条到光电门的距离L及遮光条遮光时间t，为了直观地得到t与L的关系，应
作出________选填“”、“”、“”或“”图象，如果在误差允许范围内，图象是一条过原点倾斜的直线，且图象的斜率为________时，则机械能守恒得到验证。

二某实验小组用如图所示装置研究匀变速直线运动，已知重力加速度为g。

接通频率为的电源，释放纸带，在打出的纸带上标出计数点，相邻两计数点间还有四个计时点没有标出，测出其它计数点到第一个计数点的距离如图所示，由此可以判断纸带的________选填“左”或“右”端与铁块相连，铁块运动的加速度大小________；
测得木板OA段长为L，OB段长为d，则铁块与木板间的动摩擦因数
________用字母g、d、a、L表示，用该方法测量的动摩擦因数与实际的动摩擦因数相比________选填“偏大”或“偏小”。

答案和解析
1.【答案】；；
【解析】【分析】
根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小，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，可以求出打纸带上A点时小车的瞬时速度大小。

要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，会根据作差法求出加速度，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。

【解答】
本实验根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小，应多取一些数据，根据作差法求出加速度，再求平均值，而该同学只取两组数据，计数点偏少，故A正确；
由于第1个计数点，在该点下标明A，第6个点下标明B，第11个点下标明C，第16个点下标明D，第21个点下标明E，
可知相邻的计数点间的时间间隔，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：
由于AC间的时间间隔，CE间的时间间隔也为，根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小，
，
代入数据得：；
根据匀变速直线运动速度时间公式得：
解得：；
故答案为：；；。

2.【答案】
【解析】解：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，则打点计时器打点的周期为，在纸带上打下相邻两计数点的时间间隔为；
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，可以求出打下计数点C时小车的瞬时速度大小；
根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小。

故答案为：；。

根据交流电源的频率分析打点的周期，相邻两个计数点间还有4个计时点未画出，据此计算相邻两计数点的时间间隔；根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求
出C点的速度，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，运用逐差法求出小车运动的加速度。

要提高应用匀变速直线运动的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。

3.【答案】；
物块加速度小于
【解析】【分析】
正确解答本题需要掌握：
在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，熟练应用逐差法求物体的加速度，逐差法是求物体加速度的一个重要方法，要熟练掌握其应用，提高解决实验能力。

根据牛顿第二定律可求得小物块在光滑斜面下滑时的加速度，然后判断斜面是光滑的还是粗糙的。

逐差法是求物体加速度的一个重要方法，要熟练掌握其应用，提高解决实验能力。

【解答】
根据逐差法求加速度的原理可知：
若斜面光滑则：知斜面是粗糙的。

故填：
物块加速度小于
4.【答案】C D
【解析】【分析】
根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的选项．
通过题目给出的数据作出速度时间图象，解出其斜率即是小车的加速度．误差最小．根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度．
解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用．
【解答】
、打点计时器使用的是的交流电源，故A错误．
B、测量物体速度时，应先接通电源，再释放纸带，故B错误．
C、使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小，故C正确．
D.纸带上打的点越密，说明物体运动的越慢，故D错误．
故选：C．
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，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式算出加速度，这样误差最小．故A、B错误，D正确．
根据实验数据画出图象，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，用公式算出的数值并不是加速度，故C错误．
故选：D．
打点的时间间隔为，相邻计数点间有4个计时点未标出，可知相邻计数点间的时间间隔为．
；
C点的瞬时速度为：．
；根据得，加速度为：．
故答案为：；
；
，．
5.【答案】
【解析】解：小球运动到照片中第5个像点时下落的高度为。

曝光周期和曝光频率互为倒数，则照相机相邻两次曝光的时间间隔为：，根据
得小球下落的加速度为：。

故答案为：～均可；；。

刻度尺的读数需读到最小刻度的下一位。

根据曝光频率求出相邻两次曝光的时间间隔，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出小球自由下落的加速度。

解决本题的关键掌握刻度尺的读数方法，知道频率和周期互为倒数，掌握匀变速直线运动的推论公式，并能灵活运用。

6.【答案】；后；；
【解析】解：相邻两个计数点之间还有四个点没有画出，相邻两计数点之间的时间间隔为：
；
实验时要在接通打点计时器之后释放物体；
点的瞬时的速度为BD点的平均速度为：
根据运动学公式，因此图线的斜率，得：
；
故答案为：；后；；。

根据相邻点时间间隔为，即可求解相邻两计数点之间的时间间隔；
先接通电源，后释放纸带；
中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度；
根据图象的斜率，即可求解物体的加速度。

考查计数点与实际打点的区别，注意先接通电源后，释放纸带，同时从纸带上求解速度和加速度是处理纸带的两个主要问题，一定要熟练掌握。

7.【答案】交流 3 偏小
【解析】解：使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，打点计时器使用的是交流电源，若电源频率为50HZ，则打点计时器打相邻两点的时间间隔是。

每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为。

利用匀变速直线运动的推论得：
，
根据匀变速直线运动的推论公式可得
；
如果在某次实验中，交流电的频率，那么实际打点周期变小，
根据运动学公式得：真实的加速度值就会偏大，
所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小。

故答案为：，交流；；；偏小。

了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的工作电压、工作原理即可正确解答；同时要熟练使用打点计时器进行有关的操作；
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，可以求出打纸带上E 点时小车的瞬时速度大小，根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小。

要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。

8.【答案】
【解析】解：游标卡尺的主尺读数为6mm，游标读数为，则。

滑块通过光电门的瞬时速度为：
根据速度位移公式得：
有：
整理得：
根据图线知图线的斜率为：；
根据得：。

故答案为：；～均正确，
～均正确
游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读。

根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块通过光电门的瞬时速度，结合速
度位移公式得出的关系式，从而求出滑块的加速度。

解决本题的关键知道实验的原理，对于图线问题，一般的解题思路是得出物理量间的关系式，结合图线的斜率或截距进行求解。

9.【答案】交流；；；；。

【解析】【分析】
电火花打点计时器使用220V交流电源；
先连接实验器材，测量时先接通电源，后释放纸带，测量完毕，关闭电源，取出纸带；
打点计时器的工作频50Hz，及每相邻两点之间还有4个记录点未画出，即可求解；
匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度；
根据公式运用作差法求解加速度。

该题考查了研究匀变速直线运动的实验的装置和仪器的位置安装，要注意单位的换算。

对于纸带的问题，我们要熟悉匀变速直线运动的特点和一些规律。

【解答】
电火花打点计时器使用220V交流电源；
先连接实验器材，后穿纸带，再连接小车，接通电源，后释放纸带，打点并选择纸带进行数据处理；
故答案为：DCBA；
打点计时器的工作频率为50Hz，每隔打一次电，每相邻两点之间还有4个记录点未画出，共5个，故；
匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故
；
根据，有：
则
代入数据得：。

故答案为：交流；；；；。

10.【答案】
【解析】解：如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平，所以．
游标卡尺的读数：游标卡尺主尺读数为10mm，游标读数为所以最终读数为．
根据题意得：遮光板1经过光电传感器过程中的平均速度
遮光板2经过光电传感器过程中的平均速度
根据得：
故答案为：；；；；
如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平．
游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读，根据求出平均速度．根据求解加速度．
掌握游标卡尺的读数方法，了解光电门测量瞬时速度的原理，注意求解加速度时时间的选取．
11.【答案】 C
【解析】解：每5个计时点选取一个计数点，且打点计时器所用的交流电的频率为f，根据，依据逐差法有：
应将小车拉到打点计时器附近，然后接通电源，再释放小车，故A错误；B.、、、、、，分别是计数点B、C、D、E、F、G与A点的距离，因此不可用来判定小车做匀加速直线运动，故B错误；
C.若逐渐增大斜面倾角，每次实验都证明小车做匀加速直线运动，则可合理外推得出自由落体运动是匀加速直线运动，故C正确；
D.本次实验需要用到刻度尺，但不需要秒表，因有打点计时器，故D错误；
故答案为：；。

根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小；
依据实验原理，结合实验操作，及注意事项，即可判定。

要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。

12.【答案】；；；。

【解析】【分析】
解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项；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，可以求出打纸带上记数点时的瞬时速度大小，根据求加速度。

只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握。

【解答】
图为某次实验得到的纸带，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。

计数点F到计数点O之间的距离为cm；相邻计数点之间还有4个计时点没有标出，相邻计数点之间的时间间隔为，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度
；
根据得
A.本身错误，故A错误；
B.本身正确，但是只用了两段，不符合多次测量减小误差得原则，故B错误；
C. 本身正确，但是也只用了两段，不符合多次测量减小误差得原则，故C错误；
D.利用逐差法本身正确，而且把所有得数据都用上了，故D正确。

故选D。

故答案为：；；；。

13.【答案】
【解析】解：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，则打点计时器打点的周期为，在纸带上打下相邻两计数点的时间间隔为；
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，可以求出打下计数点。