2021高考物理总复习课件(首选版)考点3 实验：研究匀变速直线运动

D．振针与复写纸间的距离
(3)接通电源与让纸带(随物体)开始运动，这两个操作的时间关系应当是 ( A)
A．先接通电源，再释放纸带 B．先释放纸带，再接通电源 C．释放纸带的同时接通电源 D．不同的实验要求不同
解析 (1)打点计时器每隔 0.02 s 打一个点，通过点的数量就可以知道 时间间隔。通过用刻度尺量出始末两点之间的距离，可以直接得到小车运 动的位移，A 正确，B、C、D 错误。
把手放在尺的下端(位置恰好处于 L 刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住
下落的尺。
(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后
快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为 L1，重力加速度大小为 g，
则乙的反应时间为
2L－L1
__________g________(用 L、L1 和 g 表示)。
(1)如图 1 是实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的 3 个计数点，依次为 B、C、D，相邻计数点之间还有 4 个点没有画出。打点 计时器接在频率为 50 Hz 的交流电源上。打点计时器打 C 点时，小车的速 度为___0_.4_4___ m/s。(结果保留两位有效数字)
(2)其余各点的速度都标在了 v-t 坐标系中，如图 2 所示。t＝0.10 s 时， 打点计时器恰好打 B 点。请你将(1)中所得结果标在图 2 所示坐标系中(其他 点已标出)，并作出小车运动的 v-t 图线；利用图线可知，小车的速度随时 间增加，小车做加速度__不__变____的加速直线运动，其加速度 a＝___1_.1____ m/s2。(结果保留两位有效数字)
解析 物块加速下滑，因此打点间距逐渐增大，故先打出 A 点。 打 C 点时物块的速度大小 vC＝x2BTD＝5.85－21×.200.1×10－2 m/s≈0.233 m/s。 物块下滑的加速度大小 a＝xCE2－Tx2AC＝9.30－3.150－.232 .15×10－2 m/s2＝0.75 m/s2。
(2)关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确 的是__B__C_E___。
A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低 B．在释放小车前，小车应靠近打点计时器 C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车 D．打点计时器应接在低压直流电源上 E．小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行 F．作 v-t 图象时，应先描点后连线，并且要把描出的所有点都连接起 来
由下落的加速度 a＝____4____。
解析 (1)由图可知，小球下落的高度 h＝21.19 cm＝0.2119 m。
(2)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：T＝1f；根据 s2－2s1＝a(2T)2，得 a＝s2－42s1f2。 解析
7．在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，某同学是采用 v-t 图象来求加速度的。
解析 (1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均 速度，可得
vB＝x2ATC＝4.61＋60.5.29×10－2 m/s＝0.56 m/s vD＝x2CTE＝8.61＋100..621×10－2 m/s≈0.96 m/s。
解析
(2)根据匀变速直线运动的推论公式 Δx＝aT2 可知
考点3
实验：研究匀变速直线运 动
题组一 基础与经典题 1．(1)用螺旋测微器测量一个“圆柱形”导体的直径 R，如图 1 所示， 则 R＝__2_._1_5_0__ mm。 (2)用游标卡尺测量一个“圆柱形”导体的长度 L，如图 2 所示，则 L ＝__1_0_4_.0_0__ mm。
解析 (1)由题图 1 得：R＝2 mm＋0.01 mm×15.0＝2.150 mm。 (2)由题图 2 得：L＝104 mm＋0.05 mm×0＝104.00 mm。
解析
4．光电计时器是物理学中常用的一种研究物体运动情况的计时仪器， 其结构如图甲所示。a、b 分别为光电门的激光发射和接收装置，当有物体 从 a、b 间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间，这样就可以 将物体通过光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速度。如图乙所示， 气垫导轨上安装有 A、B 两个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度 为 d 的遮光片。现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动，并依次通 过光电门 A、B，光电计时器记录的时间分别为 t1、t2，并测得遮光片从光 电门 A 运动到光电门 B 所用的时间 Δt。
解析
2．关于打点计时器的使用，请完成以下各题。
(1)根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到或直接测
量而得到的物理量是( A )
①时间间隔；②位移；③加速度；④平均速度
A．①②
B．①③
C．①②④
D．①②③④
(2)打点计时器振针打点的周期取决于( B )
A．交流电压的高低
B．交流电的频率
C．永久磁铁的磁性强弱
cm、ac＝58.7 cm，则该地的重力加速度大小为 g＝___9_._7___ m/s2。(保留两
位有效数字) 解析 (1)利用频闪照片测重力加速度时需要测量小球下落的距离，因
此实验中还必须使用米尺，A 正确。
(2)将米尺竖直放置，小球靠近米尺下落，从照片上直接读出小球下落
的距离。
(3) 根 据
Δs ＝ gT2
根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下 问题：
(1)在打点计时器打出 B 点时，物块的速度大小为___0_.5_6___ m/s，在打 出 D 点时，物块的速度大小为__0_._9_6___ m/s。(保留两位有效数字)
(2)物块的加速度大小为___2_.0____ m/s2。(保留两位有效数字)
解析 (1)用极短时间内的平均速度表示瞬时速度时，时间越短所测瞬 时速度越准确，所以应选择较窄的遮光片。
(2)由题可知：v1＝td1，v2＝td2。 (3)滑块的加速度 a＝v2－Δtv1＝dtt11t－2Δtt2。
解析
5．某同学利用图 a 所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块 放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码，打点计 时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为 50 Hz，纸带穿过打点计时器连 接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带 运动。打点计时器打出的纸带如图 b 所示(图中相邻两点间有 4 个点未画出)。
A．米尺
B．秒表
C．光电门
D．天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。 答：_____将__米__尺__竖__直__放__置__，__使__小__球__下__落__时__尽__量__靠__近__米__尺________。
(3)实验中两同学由连续 3 幅照片上小球的位置 a、b 和 c 得到 ab＝24.5
(1)在实验中，为了更准确地测得滑块通过光电门的速度，应选用较
___窄_____(填“宽”或“窄”)的遮光片。
d
(2)由题可知，遮光片通过光电门 A 时的速度表达式 v1＝____t1____，通
d
过光电门 B 时的速度表达式 v2＝____t2____。
dt1－t2
(3)滑块在气垫上运动的加速度的表达式 a＝_____t1_t2_Δ_t_____。
答案 图见解析
解析 (1)中间时刻的瞬时速度等于该过程
0.1333－0.0450
的 平 均 速 度 ， 故 vC ＝ v BD ＝
2×0.1
m/s≈0.44 m/s。
(2)在 v-t 坐标系中描点作图，如图。由图线
可知，小车的速度随时间均匀增加，小车做加速
度不变的加速直线运动；图象的斜率表示加速度，
解析
9．(2019·全国卷Ⅲ)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重
力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球
自由下落的时候拍照。已知相机每间隔 0.1 s 拍 1 幅照片。
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器 材是____A____。(填正确答案标号)
解析
11．(2017·全国卷Ⅰ)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 30 s 内共滴下 46 个小水滴)
(1)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____0_._2_1_1_9_(_0_.2_1_1_6_～__0_._2_1_1_9_均__可__)____ m。
(2)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 1
离分别为 s1、s2，则照相机相邻两次曝光的时间间隔 T＝____f____，小球自 s2－2s1f2
解析 (1)电磁打点计时器使用低压交流电源，所以不需要的器材是电 池组。为了得到小车的运动规律，还需要刻度尺来测量计数点之间的距离， 所以还需要低压交流电源、刻度尺。
(2)长木板不能侧向倾斜，但是可以一端高一端低，故 A 错误；在释放 小车前，小车应尽量靠近打点计时器，以能在纸带上打出更多的点，有利 于实验数据的处理，故 B 正确；实验中应先接通电源，待打点计时器打点 稳定后再释放小车，故 C 正确；打点计时器应接在低压交流电源上，故 D 错误；小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行，故 E 正确； 作 v-t 图象时，让尽量多的点在图线上，不在图线上的点均匀分布在图线的 两侧，描绘成平滑的曲线，不要求所有的点都在图线上，故 F 错误。
x3－x1＝2a1T2 x4－x2＝2a2T2 为了更加准确地求解加速度，对两个加速度取平均值，得
a＝12(a1＋a2)＝x3＋x44－T2x1＋x2