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《2023屆高三物理復(fù)習(xí)重難點(diǎn)突破專題07探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（解析版）.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
專題07探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律本實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力不需要滿足懸掛槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量考點(diǎn)一 基本實(shí)驗(yàn)一、1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是記錄做直線運(yùn)動(dòng)物體的位置和時(shí)間的儀器．當(dāng)所用交變電源的頻率f＝50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn)．2.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是220V的交流電源；電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓是6V以下的交流電源。二、實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1．實(shí)驗(yàn)器材電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、交變電源．2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)實(shí)驗(yàn)裝置如上圖，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電源；(2)把細(xì)繩的一端系在小車上繞過滑輪，另一端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開小車；(4)小車到達(dá)長木板末端前讓小車停止運(yùn)動(dòng)，紙帶上就會(huì)打出一系列點(diǎn)跡．(5)斷開電源，取下紙帶，每5個(gè)點(diǎn)(即以0.1s為周期)標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖所示．(6)增減所掛的槽碼，更換紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量、分析．3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)用平均速度求瞬時(shí)速度：vn＝＝.用逐差法求解平均加速度a1＝，a2＝，a3＝?a＝＝.(2)根據(jù)記錄的v、t數(shù)據(jù),在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，根據(jù)描點(diǎn)作一條直線（不要連成折線），如圖，
通過圖像的斜率求解物體的加速度。4.依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)x1、x2、x3…xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，Δx是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，….若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．5．注意事項(xiàng)(1)紙帶、細(xì)繩要與長木板平行．(2)打點(diǎn)前，使物體停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置.(3)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢先斷開電源，后取下紙帶．(4)在小車到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，防止小車與滑輪相撞．(5)對紙帶進(jìn)行測量時(shí)，應(yīng)測量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)O之間的距離．讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位．6．誤差分析(1)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力不均勻，打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差．(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量有偶然誤差．(3)作圖有誤差．1．在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：實(shí)驗(yàn)過程中，下列做法正確的是（ ）A．先接通電源，再使紙帶運(yùn)動(dòng)B．先使紙帶運(yùn)動(dòng)，再接通電源C．將接好紙帶的小車停在靠近滑輪處D．將接好紙帶的小車停在距離滑輪和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相等的位置【答案】A【解析】AB．實(shí)驗(yàn)中要先接通電源，再使紙帶運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；CD．為了充分利用紙帶，將接好紙帶的小車停在遠(yuǎn)離滑輪而靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的附近處，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。2．（2022·貴州·高二開學(xué)考）如圖是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為、和，時(shí)間間隔為，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)1到3所需時(shí)間和這段時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度分別為（ ?。?A．，B．，C．，D．，【答案】A【解析】由紙帶可知計(jì)數(shù)點(diǎn)1到3有兩個(gè)打點(diǎn)時(shí)間間隔，故打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)1到3所需時(shí)間為這段時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度為A正確，BCD錯(cuò)誤；3．在實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到一條打點(diǎn)清晰的紙帶如圖所示，要求測出D點(diǎn)的瞬時(shí)速度。本實(shí)驗(yàn)采用包含D點(diǎn)在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來粗略地代表D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，下列幾種方法中最準(zhǔn)確的是（ ?。〢．＝vD，Δt1＝0.14sB．＝vD，Δt2＝0.06sC．＝vD，Δt3＝0.1sD．＝vD，Δt4＝0.04s【答案】D【解析】求D點(diǎn)的瞬時(shí)速度，最準(zhǔn)確的應(yīng)是用包含該點(diǎn)且與該點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)之間的平均速度來表示，又CE間的時(shí)間間隔應(yīng)為0.04s。4．（2022·寧夏·鹽池中學(xué)高三期中）某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)．裝置如圖甲所示，在調(diào)整好儀器后，正確操作得到點(diǎn)跡清晰的紙帶．(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________．A．打點(diǎn)時(shí)先釋放紙帶再接通電源B．應(yīng)使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C．應(yīng)消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響D．應(yīng)調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)繩與長木板平行(2)如圖乙所示是某同學(xué)一次實(shí)驗(yàn)得到小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，他進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理：在紙帶上連續(xù)選取六個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C、D、E、F并測得A、C兩點(diǎn)間的距離為x1，B、D兩點(diǎn)間的距離為x2
，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的交流電源的頻率為f，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下B點(diǎn)時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小vB＝______；小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝______．(3)如圖丙、丁所示是兩位同學(xué)用同一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別作出的小車運(yùn)動(dòng)vt圖像，你認(rèn)為作圖正確的是________．【答案】(1)D (2)12x1f 12(x2－x1)f2 (3)丙【解析】(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶，故A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)不需要測量小車所受合外力，即不需要使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)測定小車勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度，即只要小車受到的作用力恒定即可，不需要消除小車與長木板間的摩擦阻力的影響，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整滑輪高度使細(xì)線與木板平行，以保證小車運(yùn)動(dòng)過程中受到的合力不變，故D正確．(2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，某段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度，有vB＝x12T，f＝1T，聯(lián)立解得vB＝12x1f，由x2－x1＝2aT2，解得a＝12(x2－x1)f2.(3)圖丙中將異常的點(diǎn)舍棄掉，故選丙．5.(2022·浙江省高三模擬)某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(未到達(dá)滑輪處)．從紙帶上選取便于測量的部分，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示．(1)實(shí)驗(yàn)中除了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器外，下列還需要用到的測量器材是________．A．游標(biāo)卡尺B．秒表C．毫米刻度尺D．托盤天平(2)通過分析紙帶上的數(shù)據(jù)，可判斷物塊開始減速的時(shí)刻位于________．
A．計(jì)數(shù)點(diǎn)5和6之間某時(shí)刻B．計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻C．計(jì)數(shù)點(diǎn)7和8之間某時(shí)刻(3)若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為50Hz，計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的速度大小為________m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對應(yīng)的速度大小為________m/s.(均保留三位有效數(shù)字)【答案】(1)C (2)B (3)1.00 1.20【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)需要根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算物塊的速度，故需要用到刻度尺測量點(diǎn)距，C正確．(2)從題圖乙可以看出，物塊從計(jì)數(shù)點(diǎn)1開始加速，相鄰相等的時(shí)間間隔的位移差大約為2cm，而第6個(gè)到第7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離與第5個(gè)到第6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離相比增加了1.27cm，故開始減速的時(shí)刻位于計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻，B正確．(3)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝0.1s，則計(jì)數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的速度v5＝＝m/s≈1.00m/s由逐差法可得勻加速階段的加速度大小為a＝＝m/s2≈2.00m/s2因而v6＝v5＋aT＝1.20m/s.6.（2022·江蘇泰州·高二期末）某同學(xué)用圖甲所示的裝置研究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。
(1)實(shí)驗(yàn)中,除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含電源)、紙帶、復(fù)寫紙、小車、平板和重物外,在下面的器材中,必須使用的是 (選填選項(xiàng)前的字母)。?A.毫米刻度尺 B.秒表C.天平D.彈簧測力計(jì)(2)實(shí)驗(yàn)室有如下兩種計(jì)時(shí)器,A叫作 計(jì)時(shí)器,B叫作 計(jì)時(shí)器。?本次實(shí)驗(yàn)選擇的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為B,該計(jì)時(shí)器的工作電源為 (選填“交流”或“直流”)電源,電壓為 V。?(3)下列實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是 (用字母填寫)。?A.關(guān)閉電源,取下紙帶B.將小車?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,小車尾部與紙帶相連C.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上,讓紙帶穿過限位孔D.接通電源后,放開小車(4)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶如圖乙所示,在紙帶上依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出打點(diǎn)時(shí)小車的速度v,以v為縱坐標(biāo),t為橫坐標(biāo),做出如圖丙所示的v-t圖像。根據(jù)圖像求出小車的加速度a= m/s2(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。?【答案】(1)A (2)電磁打點(diǎn) 電火花 交流 220 (3)CBDA (4)1.44(1.42~1.46均可)【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)通過研究紙帶上點(diǎn)跡分布情況分析小車的運(yùn)動(dòng),所以需要用刻度尺測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,A選項(xiàng)正確。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有兩種,分別是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器;電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓約8V,電火花計(jì)時(shí)器用220V交流電源。(3)本實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是CBDA。(4)由v-t圖像的斜率可得加速度a=0.720.5m/s2=1.44m/s27.(2019·全國卷Ⅰ·22)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究．物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出．在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是_____點(diǎn)．在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為_____m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．
【答案】A 0.233 0.75【解析】根據(jù)題述，物塊加速下滑，在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是A點(diǎn)．根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點(diǎn)對應(yīng)的刻度為1.20cm，C點(diǎn)對應(yīng)的刻度為3.15cm，D點(diǎn)對應(yīng)的刻度為5.85cm，E點(diǎn)對應(yīng)的刻度為9.30cm，AB＝1.20cm，BC＝1.95cm，CD＝2.70cm，DE＝3.45cm.兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T＝5×s＝0.10s，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得，打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為vC＝≈0.233m/s.由逐差法可得a＝，解得a＝0.75m/s2.考點(diǎn)二 探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)利用光電門、頻閃照相等方法求出運(yùn)動(dòng)物體的速度進(jìn)而求出加速度8.(2020·海南卷·14)某同學(xué)用如圖(a)所示的裝置測量重力加速度．實(shí)驗(yàn)器材：有機(jī)玻璃條(白色是透光部分，黑色是寬度均為d＝1.00cm的擋光片)，鐵架臺(tái)，數(shù)字計(jì)時(shí)器(含光電門)，刻度尺．主要實(shí)驗(yàn)過程如下：(1)將光電門安裝在鐵架臺(tái)上，下方放置承接玻璃條下落的緩沖物；(2)用刻度尺測量兩擋光片間的距離，刻度尺的示數(shù)如圖(b)所示，讀出兩擋光片間的距離L＝________cm；(3)手提玻璃條上端使它靜止在________方向上，讓光電門的光束從玻璃條下端的透光部分通過；(4)讓玻璃條自由下落，測得兩次擋光的時(shí)間分別為t1＝10.003ms和t2＝5.000ms；(5)根據(jù)以上測量的數(shù)據(jù)計(jì)算出重力加速度g＝________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．
【答案】(2)15.40 (3)豎直 (5)9.74【解析】解析 (2)兩擋光片間的距離L＝15.40cm－0cm＝15.40cm(3)手提玻璃條上端使它靜止在豎直方向上，讓光電門的光束從玻璃條下端的透光部分通過．(5)玻璃條下部擋光條通過光電門時(shí)玻璃條的速度為v1＝＝m/s≈1m/s玻璃條上部擋光條通過光電門時(shí)玻璃條的速度為v2＝＝m/s＝2m/s根據(jù)速度位移公式有v22－v12＝2gL代入數(shù)據(jù)解得加速度g＝≈9.74m/s2.9.(2022湖南岳陽高三二模)利用圖甲裝置可以測量滑塊的加速度。氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處裝有兩個(gè)光電門1、2,滑塊上固定一遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電門會(huì)輸出高電壓?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng),遮光條經(jīng)過光電門1、2時(shí),通過與光電門相連的計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖像。甲乙丙(1)實(shí)驗(yàn)前,接通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊,計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示,則要將氣墊導(dǎo)軌右側(cè) (選填“調(diào)低”或“調(diào)高”)。?(2)用游標(biāo)卡尺測遮光條寬度d,測量結(jié)果如圖丙所示,則d= mm。?(3)若圖乙是正確操作所得圖像,則滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小a= (用題干已知物理量和測得物理量的字母符號(hào)表示)。?【答案】(1)調(diào)低 (2)9.50 (3)(t1-t2)dt1t2t【解析】(1)因?yàn)閠2
