2021年人教版力学实验题强化专练-研究匀变速直线运动含答案

实验题强化专练-研究匀变速直线运动
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、实验题
某实验小组利用如图1示的装置探究小车做匀变速直线运动规律
（1）对于该实验，下列说法正确的是______
A．实验前应抬高木板，使小车匀速下滑后再做次实验
B．打点计时器的电源应选交流电源
C．应保证小车质量远大于钩码质量
D．开始时应让小车尽量靠近打点计时器
（2）在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已知在每条纸带每5个计时点取好一个计数点，两个计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点时间顺序编号为0、1、2、3、4、5，由于不小心，纸带被撕断了，如图2所示。请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答
①在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应是______。
②打A纸带时，物体的加速度大小是______m/s2。
（3）在（2）的条件下，若每个点到0点距离为d，每个点的瞬时速度为v，做出v2-d的图象，该图象斜率的值应为______。
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、钩码、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）某同学想用纸带求出小车的加速度。电源频率f=50Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点。因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：SA=16.6mm、SB=126.5mm、SD=624.5mm。可由以上信息推知：
①相邻两计数点的时间间隔为______s；
②打C点时物体的速度大小为______m/s（取2位有效数字）；
③物体的加速度大小为______（用SA、SB、SD和f表示，不必计算结果）
如图所示为“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中某时刻的照片，
（1）按照实验要求应该______
A．先释放小车，再接通电源
B．先接通电源，再释放小车
C．同时释放小车和接通电源
（2）如图为在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中得到的纸带，从中确定五个计数点，量得：d1=8.00cm，d2=17.99cm，d3=30.00cm，d4=44.01cm，每相邻两个计数点间的时间间隔是0.1s．则打C点时小车的速度vC=______m/s，小车的加速度a=______m/s2．（结果保留2位有效数字）
图示纸带记录的为在研究匀变速直线运动规律的实验中小车的运动情况，A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T=0.1s，则：（计算结果保留两位有效数字）
（1）下列操作中正确的有______（填选项代号）
A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器
B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端
C．应先接通电源，后释放小车
D．电火花计时器应使用低压交流电源
（2）D点的瞬时速度大小为______m/s；
（3）运动小车的加速度大小为______m/s2；
（4）若电源实际频率高于50Hz，计算时仍按照50Hz计算，则加速度大小的测量值比真实值______（选填“偏大”“偏小”或“不变）。
在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如1图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G?7个计数点，每打5次点记为一个计数点，电火花计时器接220V、50Hz电源．
（1）设电火花计时器打计时点的周期为T，则计算计数点F的瞬时速度vF的公式为vF=______；
（2）他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表．以A点对应的时刻为t=0，试在图2所示坐标系中合理地选择标度，作出v-t图象，并利用该图象求出物体的加速度a=______?m/s2（结果保留两位有效数字）；
对应点
B
C
D
E
F
速度（m/s）
0.141
0.180
0.218
0.262
0.301
（
3）如果当时电网中交变电源的电压变成240V，打计时点的周期不变，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值将______．（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
答案和解析
1.【答案】BD
；C?
；6；12
【解析】解：（1）A、为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，是否需要平衡摩擦力没有影响，故A错误；
B、打点计时器的电源使用交流电源，故B正确；
C、本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量，只要能让小车做匀加速运动即可，故C错误；
D、开始时应让小车尽量靠近打点计时器，从而使得纸带打点较多，故D正确；
故选：BD；
（2）①相邻相等时间内的位移之差为：△x=36.0-30.0cm=6.0cm。
则4、5点间的距离为：x45=x12+3△x=36.0cm+6.0×3cm=54.0cm，故C正确，ABD错误。
故选：C。
②根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，
得：a=m/s2=6m/s2。
（3）若每个点到0点距离为d，每个点的瞬时速度为v，依据运动学公式，则有：
则有：v2=2ad+v；
结合v2-d的图象斜率k=2a，
那么该图象斜率的值应为k=2×6=12；
故答案为：（1）BD；
（2）①C；②6。
（3）12。
（1）分析实验目标和实验原理，明确实验中需要注意事项即可求解；
（2）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，求出位移之差，从而确定4、5点间的距离，选择正确的那段；根据△x=aT2求出物体的加速度；
（3）依据运动学速度与位移公式，结合v2-d的图象斜率，即可求解。
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。
2.【答案】弹簧测力计
?
0.1
?
2.5
?
【解析】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打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，
则相邻两计数点的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s。
②根据平均速度等于中间时刻速度得vC===?m/s=2.5m/s。
③匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大，即△x=aT2，所以有：
xBC=xAB+aT2，xCD=xBC+aT2=xAB+2aT2，xBD=2xAB+3aT2，
所以a==
故答案为：（1）弹簧测力计；?（2）①0.1；??②2.5；??③。
解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项；
纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度。
对于基本仪器的使用和工作原理，我们不仅从理论上学习它，还要从实践上去了解它，自己动手去做做，以加强基本仪器的了解和使用；
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；
要注意单位的换算和有效数字的保留，及能够知道相邻的计数点之间的时间间隔。
3.【答案】B
?
1.1
?
2.0
【解析】解：（1）先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，故AC错误、B正确．
故选：B．
（2）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，因此有：
=m/s2=2.0m/s2．
故答案为：（1）B；（2）1.1，2.0．
释放滑块时，应将滑块靠近打点计时器．
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B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xm-xn=（m-n）aT2，可以求出加速度的大小．
解决本题的关键知道实验的原理，掌握实验装置的安装，需加强这方面的实际操作，培养动手的能力．
4.【答案】AC
?
0.34
?
0.40
?
偏小
【解析】解：（1）A、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和误差的减小，故A正确。
B、打点计时器应放在长木板的有滑轮另一端，故B错误；
C、实验中为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，故C正确。
D、电火花计时器应使用220V的交流电源，故D错误。
故选：AC。
（2）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，可得：
vD==m/s=0.34m/s
（3）
根据匀变速直线运动推论△x=aT2可得：
a===0.40m/s2；
（4）若交流电频率为50Hz，则其打点周期为0.02s，当电源频率高于50Hz时，实际打点周期将变小，而进行计算时，仍然用0.02s，因此测出的速度数值将比物体的真实数值小。
故答案为：（1）AC；?（2）0.34；（3）0.40；（4）偏小。
正确解答本题需要掌握：打点计时器的使用以及简单构造等，明确《探究小车速度随时间变化的规律》实验中一些简单操作细节等；
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2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D点时小车的瞬时速度大小，明确频率和周期之间的关系即可判断测量的加速度与真实的加速度之间关系。
考查了基本仪器的使用和基础实验的操作细节，对于基础知识，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，注意：电源频率高于50Hz，若仍按照50Hz计算，是解题的关键。
5.【答案】（1）
?
（2）；0.40
?
???????（3）不变
【解析】解：（1）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，vF=；
（2）用描点法作出v-t图象如右图所示，
由图线的斜率求出加速度a==m/s2=0.40?m/s2；
（3）电网中交变电流的电压变化，并不改变电火花计时器的周期，故测量值不变．
故答案为：（1），（2）如图所示，0.40，（3）不变．
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F点的瞬时速度．
作出速度时间图线，结合图线的斜率求出加速度．
根据打点周期的测量误差，结合△x=aT2分析加速度的测量误差．
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．
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