2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练 专题7.2 研究匀变速直线运动（提高篇）（解析版）.doc

2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第七部分 力学实验专题7.2 研究匀变速直线运动（提高篇）1(6分) （2019成都三模）用曝光时间为t的相机在真空实验室拍摄的羽毛与苹果同时开始下落一段时间后的一张局部频闪照片如图所示。 (1)这个实验表明：如果我们可以减小_对物体下落运动的影响，直至其可以忽略，那么轻重不同的物体下落的快慢程度将会相同。 (2)（单选）关于图中的x1、x2、x3，关系正确的是 。（填选项字母） A.x1:x2:x3=1:4:9 B.xl:x2:x3=1:3:5 C.2x2=x3 +x1 (3)（单选）利用图片提供的信息可以求出当地的重力加速度值g。下列计算式中，正确的是g= 。（填选项字母）A B C D【参考答案】（1）空气阻力 （2）C（3）C【命题意图】本题以真空实验室拍摄的羽毛与苹果同时开始下落的频闪照片为解题信息，考查自由落体运动，频闪照片数据处理（类纸带数据处理）及其相关知识点。【解题思路】（1）由真空实验室拍摄的羽毛与苹果同时开始下落的频闪照片可知，如果我们可以减小空气阻力对物体下落运动的影响，直至其可以忽略，那么轻重不同的物体下落的快慢程度将相同。（2）根据自由落体运动规律，h=gt2，第1个频闪时间间隔（即曝光时间t）、前2个频闪时间间隔、前3个频闪时间间隔内物体下落高度之比为h1h2h3= 149，图中x1x2x3= h1（h2- h1）（h3- h2）= 135，选项C正确。（3）由逐差法和公式x=gT2，T=t可得物体下落的加速度即当地的重力加速度g=，选项C正确。2.（2019山东济南三模）（1）利用游标卡尺和螺旋测微器测量一工件的直径和高度，测量结果如图甲和图乙所示。该工件的直径为d= ，高度为 。（2）图丙为“研究匀变速直线运动规律”实验中获得的一条纸带，已知打点计时器的频率为50Hz，采用逐差法求得加速度的大小为a= m/s2（结果保留两位小数）。【参考答案】（1）1.065 6.8606.863 （2）2.40 （此处要求逐差法，需要所有数据都用到） （每空2分）【命题意图】本题考查游标卡尺和螺旋测微器读数，刻度尺读数，纸带数据处理和逐差法及其相关知识点。【解题思路】（1）根据游标卡尺读数规则，该工件的直径为d=10mm+13×0.05mm=10.65mm=1.065cm；根据螺旋测微器读数规则，该工件高度为h=6.5mm+0.361mm=6.861mm。（2）打点计时器打两点之间的时间间隔T=1/f=0.02s，由图丙可读出相邻两点之间的位移，由x=aT2和逐差法求得加速度大小为a=2.40m/s2。3.（2019云南二模）某同学用图甲所示的实验装置测定当地的重力加速度，正确操作后获得图乙所示的一条纸带。他用天平测得小车的质量为M，钩码质量为m，毫米刻度尺测得纸带上自O点到连续点1、2、3、4、5、6的距离分别为：d1=1.07cm、d2=2.24cm、d3=3.48cm、d4=4.79cm、d5=6.20cm、d6=7.68cm。已知实验所用交流电频率为f=50Hz。(1)打点2时小车的速度大小为_m/s(结果保留两位有效数字)；(2)小车运动过程中的平均加速度大小为_m/s2(结果保留两位有效数字)；(3)以各点速度v的二次方为纵坐标，以各点到0点的距离d为横坐标，作v2-d图像，所得图线为一条斜率为k的倾斜直线，不考虑小车与桌面间的摩擦，则当地的重力加速度g=_(用m、M、k表示)【答案】（1）0.60 （2）2.0 （3）【命题意图】本题考查重力加速度测量、牛顿运动定律、纸带处理实验数据的方法及其相关知识点。【解题思路】（1）打点计时器打点周期T=1/f=0.02s，根据匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，解得打点2时小车的速度大小为v2=×10-2m/s=0.60m/s。（2）由x=aT2和逐差法，解得小车运动过程中的平均加速度为a=2.0m/s2。（3）隔离小车，设小车所受拉力为F，由牛顿第二定律，F=Ma，隔离钩码，由牛顿第二定律，F=mg，联立解得a=mg/M。由匀变速直线运动规律，v2=2ad，即v2=2d，所以v2d图像的斜率k=2，解得当地的重力加速度g=。4(2016·福州模拟)某同学利用打点计时器测量福州的重力加速度，某次实验得到的一段纸带如图所示，O、A、B、C、D为相邻的五个点，测得OA5.5 mm，OB14.9 mm，OC28.3 mm，OD45.2 mm，打下相邻两个点间的时间间隔为0.02 s。(1)用逐差法算出福州的重力加速度g_ m/s2。(结果保留三位有效数字)(2)通过查阅资料发现福州的重力加速度标准值为9.79 m/s2，比较(1)的结果发现两者并不相等，除了读数误差外，你认为产生误差的其它主要原因可能是_。(只要求写出一种原因)【名师解析】(1)由xaT2可以求出加速度的大小为a m/s29.63 m/s2。(2)由于纸带与限位孔之间的阻力(或空气阻力)等作用，物体下落的过程中合力不等于重力，所以两者并不相等。【参考答案】(1)9.63(2)纸带与限位孔之间的阻力(或空气阻力)5.某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片图，已知频闪仪每隔0.05 s闪光一次，图中所标数据为实际距离。(当地重力加速度取9.8 m/s2，小球质量m0.2 kg，结果保留三位有效数字)(1)由频闪照片上的数据计算t4时刻小球的速度v4_ m/s；(2)小球上升的加速度大小约为a_ m/s2；(3)对(2)的数据进行分析，可得到的结论是_。【名师解析】(1)做匀变速直线运动的物体，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故t4时刻的瞬时速度等于t3t5时间段的平均速度，即v4 m/s23.98 m/s。(2)由xaT2得，小球的加速度大小为a×102 m/s210.0 m/s2。(3)小球的加速度大于重力加速度，是由于小球上升过程中受到空气阻力的作用造成的。【参考答案】(1)3.98(2)10.0(3)上升过程中受到空气阻力的作用6.(2016·苏锡常镇四市调研)某研究性学习小组用图示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复的操作。测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度v；画出v ­t图象请根据实验，回答如下问题：(1)设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g。则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为_。(用v0、g和t表示)(2)实验测得的数据如下表：实验次数123456h(cm)10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.255v(m·s1)1.451.681.892.052.212.35请在坐标纸上画出v ­t图象。(3)根据v ­t图象，可以求得当地重力加速度g_ m/s2，试管夹到光电门1的距离约为_ cm。(以上结果均保留两位有效数字)【名师解析】(1)根据匀变速直线运动的规律：一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得vv0gt。(2)描点画图，如图所示。(3)根据vv0gt可知，v ­t图象的斜率表示k，解得g9.7 m/s2；图象与纵轴的截距为小球经过光电门1时的速度v0，约为1.10 m/s，根据v2gh得h6.0 cm。【参考答案】(1)vv0gt(2)见解析(3)9.76.07.某校研究性学习小组的同学用如图甲所示的滴水法测量小车在斜面上运动时的加速度。实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉固定；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准)；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；然后撤去浅盘并同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开。图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是x011.40 cm，x122.15 cm，x232.91 cm，x343.65 cm，x454.41 cm，x565.15 cm。试问：(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的_原理类似。(2)由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4_ m/s，小车的加速度a_ m/s2。(结果均保留二位有效数字)【名师解析】(1)滴水计时器是每隔相同的时间滴一滴水滴，在白纸上留下点迹，记录时间和位移；课本上介绍的打点计时器是每隔相同的时间打下一个点，在纸带上留下点迹，记录时间和位移，因此滴水计时器的原理与课本上介绍的打点计时器的原理类似。(2)可把小车的运动看做是匀变速直线运动，则v435 m/s0.20 m/s；求加速度利用逐差法，有(x56x45x34)(x23x12x01)9aT2，即(5.154.413.65)×102m(2.912.151.40)×102 m9a×(0.2 s)2，解得a0.19 m/s2。【参考答案】(1)打点计时器(2)0.200.198(9分)利用如图所示的装置，做“测定重力加速度”的实验中，得到了几条较为理想的纸带。已知每条纸带上每5个点取一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1 s，依打点先后编为0,1,2,3,4，由于不小心，纸带都被撕断了，如图所示，根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：(1)在B、C、D三段纸带中选出纸带A上撕下的那段应该是_(填正确答案标号)。(2)纸带A上，打点1时重物的速度是_ m/s(结果保留三位有效数字)。(3)当地的重力加速度大小是_ m/s2(结果保留三位有效数字)。【名师解析】(1)因为该实验是测定重力加速度，因此纸带做的是匀变速直线运动，所以x恒定，即x2x1x3x2x4x3，x2x19 cm，而取C段时x4x22(x2x1)18 cm，故是C段。(2)由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度有v1 m/s3.47 m/s。(3)由a可得a m/s29.00 m/s2。【参考答案】(1)C(2)3.47(3)9.009.(2016·贵州七校联考)如图甲所示，将电磁打点计时器固定在铁架台上，使质量m50 g的重锤带动纸带由静止开始自由下落，利用此装置可以测量重力加速度。以下是某同学实验操作和计算过程，请完成以下内容：(1)多选以下操作正确是 ()A在进行实验时，应先释放纸带，再打开电源B打点计时器应接在220 V的交流电源上C释放纸带时，应将重锤的一端尽量靠近打点计时器，以便打出更多的点进行研究D实验中，应该让纸带保持竖直状态，以减小实验过程中的误差(2)取下纸带，取其中的一段标出计数点如图乙所示，测出计数点间的距离分别为x12.60 cm，x24.14 cm，x35.69 cm，x47.22 cm，x58.75 cm，x610.29 cm。已知打点计时器的频率为f50 Hz，则重锤运动的加速度计算式为a_，代入数据，可得加速度a_ m/s2(计算结果保留三位有效数字)。【名师解析】(1)在进行实验时，应先打开电源后释放纸带，A项错；电磁打点计时器应接在4 V6 V低压交流电源上，B项错；释放纸带时，为打出更多的点，需将重锤的一端尽量靠近打点计时器，C项正确；实验中保持纸带竖直，减小纸带与打点计时器之间的摩擦，从而减小实验误差，D项正确。(2)处理纸带数据时，为了更多地利用实验数据，采用逐差法，即a，又因为T，所以有af2，代入数据可得加速度a9.60 m/s2。【参考答案】(1)CD (2)f2 96010.利用图甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲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，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。s（m）0.5000.6000.7000.8000.9000.950t（ms）292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m/s)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：（1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_；(2)根据表中给出的数据，在图乙给出的坐标纸上画出s/t-t图线；（3）由所画出的s/t-t图线，得出滑块加速度的大小为a=_m/s2（保留2位有效数字）。【名师解析】设滑块经过光电门甲的速度为v0，由匀变速直线运动规律，s= (v0+vt)t， vt =v0+ at联立解得=-at+vt。s/t-t图线的斜率等于a，由s/t-t图线可知，其斜率等于1.0，所以滑块加速度的大小为a=2.0 m/s2。【参考答案】（1）=-at+vt （2）s/t-t图线如图2-4J所示。（3）2.0图2-4J【点评】此题以斜面和光电门测量加速度实验切入，考查匀变速直线运动规律、s/t-t图线的分析和理解等，意在考查对匀变速直线运动规律的理解运用和图象处理实验数据方法的掌握。注解：s/t-t图线向上倾斜，其斜率为正值，滑块做匀加速直线运动，图象与纵轴的截距等于初速度；s/t-t图线向下倾斜，其斜率为负值，滑块做匀减速直线运动，图象与纵轴的截距等于末速度。11.利用如题2-11图所示的装置可以测定做竖直下落运动的物体的加速度。立柱上端有一个电磁铁，通电时，具有磁性的小球被吸在电磁铁上，断电时，小球由初速度为零开始竖直下落，计时装置开始计时。立柱上还有5个光电门。当小球经过某一个光电门时，光电计时装置能测出小球通过光电门所用的时间t，用游标卡尺测出小球的直径d，就可以求出小球经过光电门时的速度v。用刻度尺再测出电磁铁到5个光电门的距离x，就可以求出物体竖直下落运动的加速度。所得数据如下表： 各光电门到电磁铁的距离x/m0.2000.3000.5000.7000.900小球经过光电门速度（）v/(m·s-1)1.9702.4103.1153.6944.180v2/(m·s-1)23.8815.8089.70313.58017.472完成下列填空和作图：（1）若小球所受空气阻力为一常量，小球加速度的大小a、小球经过某一光电门时的瞬时速度v、测量值x三个物理量之间所满足的关系式是_；（2）根据表中给出的数据，在给出的坐标纸上画出v2x图线；（3）由所画出的v2x图线，得出小球加速度的大小为a_m/s2。【参考答案】（1）v2=2ax （2）如题2-11图J所示 （3）9.70【名师解析】根据题述小球所受空气阻力为一常量可知，小球加速度的大小a恒定，小球做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动规律可知，小球经过某一光电门时的瞬时速度v、测量值x三个物理量之间所满足的关系式是v2=2ax。由描点法画出v2x图线，由v2=2ax可知，v2x图线的斜率等于2a。v2x图线的斜率为=19.4，小球加速度的大小为a19.4÷2 ms2 =9.70ms2。