[實(shí)驗(yàn)(一)]探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

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(建議用時(shí)：50分鐘)

1．(10分)(2023·福建福州一模)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是高中物理實(shí)驗(yàn)中常用的實(shí)驗(yàn)器材，請(qǐng)你完

成下列有關(guān)問(wèn)題：

(1)圖中所示是______(選填“A”或“B”)(3分)

A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B．電火花計(jì)時(shí)器

(2)一小車(chē)在重物牽引下拖著穿過(guò)限位孔的紙帶沿平直軌道加速運(yùn)動(dòng)，下圖是打出的紙

帶的一段，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為

50Hz。

①圖中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝________s；(3分)

②小車(chē)的加速度為a＝______m/s2(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(4分)

解析：(1)圖中所示是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故填A(yù)。

(2)①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，每隔0.02s打一次點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有

4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，會(huì)有5個(gè)時(shí)間間隔，故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.02s×5＝0.10s；

②根據(jù)Δx＝aT2，可得小車(chē)的加速度大小

xBD－xOB15.05－6.74－6.74－

a＝＝×102m/s2≈0.39m/s2。

（2T）24×0.102

答案：(1)A(2)①0.10②0.39

2．(10分)某一物理興趣實(shí)驗(yàn)小組利用節(jié)拍器和手機(jī)攝像功能來(lái)研究摩托車(chē)啟動(dòng)過(guò)程中

速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。如圖所示，節(jié)拍器工作原理與單擺類(lèi)似，擺桿每次經(jīng)過(guò)中間標(biāo)尺位

置時(shí)會(huì)發(fā)出“啪”的一聲響。實(shí)驗(yàn)時(shí)首先調(diào)節(jié)節(jié)拍器的周期T＝1.0s，摩托車(chē)啟動(dòng)時(shí)節(jié)拍器

剛好響了一聲“啪”，并計(jì)序號(hào)為0，通過(guò)拍攝影像，確定每一次“啪”聲對(duì)應(yīng)車(chē)的位置，

數(shù)據(jù)如下表。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(結(jié)果均保留兩位小數(shù))：

節(jié)拍器

012345678

聲響序號(hào)

摩托車(chē)

00.481.242.323.725.467.539.9112.60

位置/m

(1)由表格數(shù)據(jù)可判斷摩托車(chē)近似做勻加速直運(yùn)動(dòng)，理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；(3

分)

(2)當(dāng)x＝1.24m時(shí)摩托車(chē)的速度為_(kāi)_______m/s；(3分)

(3)摩托車(chē)的加速度大小為_(kāi)_______m/s2。(4分)

解析：(1)由表格數(shù)據(jù)可知，摩托車(chē)在相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差近似等于0.32m，由此

可知，摩托車(chē)近似做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

(2)當(dāng)x＝1.24m時(shí)摩托車(chē)的速度為

2.32－0.48

v＝m/s＝1.84m/s。

2×0.5

(3)由逐差法可知，摩托車(chē)的加速度為

（12.60－3.72）－3.72

a＝m/s2＝1.29m/s2。

（4×0.5）2

答案：相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差近似相等1.841.29

3．(10分)(2023·天津河西二模)小明用氣墊導(dǎo)軌和光電門(mén)測(cè)量滑塊做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速

度，如圖所示。

(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)遮光條寬度d，測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則d＝________mm；(3分)

(2)按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材并測(cè)出兩光電門(mén)間的距離L。接通電源，釋放滑塊，記下遮光

條通過(guò)光電門(mén)A、B的時(shí)間分別為t1、t2，則遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)B的速度vB＝____________；

(3分)

(3)滑塊的加速度a＝________(用測(cè)出的物理量符號(hào)L，d，t1，t2表示)。(4分)

解析：(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為

d＝1mm＋16×0.05mm＝1.80mm。

dd

(2)遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)A、B的速度分別為vA＝，vB＝。

t1t2

22

(3)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2aL＝vB－vA

聯(lián)立可得滑塊的加速度

11

222－

vB－vAd22

a＝＝t2t1。

2L2L

11

2－

dd22

答案：(1)1.80(2)(3)t2t1

t22L

4．(10分)用如圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定重力加速度。實(shí)驗(yàn)器材有：小鋼珠、固定底座、

帶有標(biāo)尺的豎直桿、光電門(mén)1和2組成的光電計(jì)時(shí)器(其中光電門(mén)1更靠近小鋼珠釋放點(diǎn))，

小鋼珠釋放器(可使小鋼珠無(wú)初速釋放)、網(wǎng)兜。實(shí)驗(yàn)時(shí)可用兩光電門(mén)測(cè)量小鋼珠從光電門(mén)1

運(yùn)動(dòng)至光電門(mén)2的時(shí)間t，并從豎直桿上讀出兩光電門(mén)間的距離h。

(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼珠的直徑如圖b所示，則直徑為_(kāi)_________cm；(3分)

(2)保持光電門(mén)1的位置不變，改變光電門(mén)2的位置，測(cè)得多組h、t。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)

h

作出-t圖線(xiàn)，若圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值為k，與縱軸的截距為a，根據(jù)圖線(xiàn)可求出重力加速度

t

大小為_(kāi)_________；縱截距a與________________的大小相等。(忽略空氣阻力)(7分)

解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm，游標(biāo)讀數(shù)為

0．05×14mm＝0.70mm

則最終讀數(shù)為11.70mm＝1.170cm。

1h1h

(2)根據(jù)h＝vt＋gt2知＝v＋gt，作出-t圖線(xiàn)，

2t2t

1

則圖線(xiàn)的斜率絕對(duì)值k＝g，解得g＝2k，縱截距a，即為小鋼珠經(jīng)過(guò)光電門(mén)1的速度。

2

答案：(1)1.170(2)2k小鋼珠經(jīng)過(guò)光電門(mén)1的速度

5．(10分)某同學(xué)假期在家里進(jìn)行了重力加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。如圖(a)所示，將一根米尺豎

直固定，在米尺零刻度處由靜止釋放實(shí)心小鋼球，小球下落途經(jīng)某位置時(shí)，使用相機(jī)對(duì)其進(jìn)

1

行拍照，相機(jī)曝光時(shí)間為s。由于小球的運(yùn)動(dòng)，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。根

500

據(jù)照片中米尺刻度讀出小球所在位置到釋放點(diǎn)的距離H、小球在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離Δl。

計(jì)算出小球通過(guò)該位置時(shí)的速度大小v，進(jìn)而得出重力加速度大小g。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

次數(shù)12345

Δl/cm0.850.860.820.830.85

－

v/(m·s1)4.254.104.154.25

H/m0.91810.94230.85300.88600.9231

(1)測(cè)量該小球直徑時(shí)，游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖(b)所示，小球直徑為_(kāi)_______mm。(2分)

(2)在第2次實(shí)驗(yàn)中，小球下落H＝0.9423m時(shí)的速度大小v＝________m/s(保留3位有

效數(shù)字)；第3次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮＝________m/s2(保留3位有效數(shù)字)。(6

分)

(3)可以減小本實(shí)驗(yàn)重力加速度大小測(cè)量誤差的措施有________。(2分)

A．適當(dāng)減小相機(jī)的曝光時(shí)間

B．讓小球在真空管中自由下落

C．用質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球代替實(shí)心鋼球

解析：(1)由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知，小球的直徑為15mm＋15×0.05mm＝15.75mm。

(2)由題意可知，小球下落H＝0.9423m時(shí)的速度

－2

Δl0.86×10

v＝＝m/s＝4.30m/s

T1

500

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2＝2gH得

v24.102

g＝＝m/s2≈9.85m/s2。

2H2×0.8530

(3)小球下落一定高度時(shí)的瞬時(shí)速度近似為曝光時(shí)間內(nèi)的平均速度，曝光時(shí)間越短，曝

光時(shí)間內(nèi)的平均速度越接近瞬時(shí)速度，實(shí)驗(yàn)誤差越小，故A正確；讓小球在真空管中自由

下落，可減小空氣阻力的影響，可減小實(shí)驗(yàn)誤差，故B正確；質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球代替實(shí)

心鋼球時(shí)，鋁球體積更大，阻力對(duì)鋁球的影響較大，實(shí)驗(yàn)誤差較大，故C錯(cuò)誤。

答案：(1)15.75(2)4.309.85(3)AB

6．(15分)探究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，滑塊在與重物相連的細(xì)

線(xiàn)牽引下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為f，紙帶上各記錄點(diǎn)之間的位移如圖

乙所示，每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有3個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出。

(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)裝置及操作，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是________。(2分)

A．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前滑塊應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

B．滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中應(yīng)讓細(xì)線(xiàn)平行于木板

C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放滑塊再接通電源打點(diǎn)

D．實(shí)驗(yàn)時(shí)木板一定要保持水平放置

(2)在計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)“5”時(shí)，滑塊瞬時(shí)速度大小計(jì)算式為v5＝

________________________________________________________________________。(2分)

(3)為了充分利用記錄數(shù)據(jù)來(lái)減少誤差，滑塊加速度大小計(jì)算式為a＝

________________________________________________________________________。(2分)

xx

(4)以0點(diǎn)到其他計(jì)數(shù)點(diǎn)的位移與時(shí)間的比值為縱坐標(biāo)，作出-t圖像，若圖線(xiàn)斜

tt

率為k，則加速度a＝____________。(2分)

(5)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)物體速度變化太慢，請(qǐng)你幫他想出一條能使速度變化加快的有

效方案________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。(3

分)

(6)本實(shí)驗(yàn)中滑塊與木板之間的摩擦力________(填“一定”或“不一定”，下同)要平衡；

重物質(zhì)量m與滑塊質(zhì)量m0______要滿(mǎn)足mm0的關(guān)系。(4分)

解析：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)讓細(xì)線(xiàn)平行于木板，使細(xì)線(xiàn)拉力沿木板方向；打點(diǎn)前滑塊應(yīng)靠近打

?

點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源再釋放滑塊，這樣打出的紙帶點(diǎn)跡較多，數(shù)據(jù)處理得更準(zhǔn)確；實(shí)驗(yàn)時(shí)

木板水平或傾斜放置均可，只要滑塊做勻加速運(yùn)動(dòng)即可。故A、B正確，C、D錯(cuò)誤。

4

(2)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔T＝，由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)間中點(diǎn)速度等于該過(guò)程的平均速

f

x5＋x6（x5＋x6）f

度，可得v5＝＝。

2T8

(3)利用6個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)列式計(jì)算誤差最小，把x1＋x2＋x3與x4＋x5＋x6視為一個(gè)整體，其時(shí)

（x4＋x5＋x6）－（x1