20202021年高三物理考点专项突破匀变速直线运动pdf含解析

2020-2021年高三物理考点专项突破：匀变速直线运动1.（2019年全国Ⅰ）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是点，在打出C点时物块的速度大小为m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为m/s2（保留2位有效数字）。【答案】：A0.2330.75【解析】：根据ABCDE两点间的距离分布可以判断出最先打在A点，由中间时刻的瞬时速度等于这段的平均速度可得：2CBCCDvt代入数据解得vC=0.233m/s，由纸带加速度的公式：24CEABat代入数据得a=0.75m/s22.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30s内共滴下46个小水滴）（1）由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为___________m/s，加速度大小为____________m/s2。（结果均保留2位有效数字）【答案】：（1）从右向左（2）0.190.037【解析】：（1）小车在做减速运动，根据水滴的位置可知小车从右向左做减速运动；（2）已知滴水计时器每30s内共有46个小水滴，则有45个空每两个水滴间的时间为：ssT324530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，则：smvA/19.0103221331173，根据2aTx可以求出加速度，则：232/038.010)32(4)133117()10083(sma，负号表示方向相反。3.某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t；③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度（如图（b）所示），v表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出v；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出v-∆t图，如图（c）所示。完成下列填空：（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v与vA、a和∆t的关系式为v=。（2）由图（c）可求得，vA=cm/s，a=cm/s2。（结果保留3位有效数字）【答案】：（1）v=Av+2at（2）52.116.4(15.8-16.8)【解析】：(1)根据题意可知遮光片做匀加速直线运动，设到遮光片末端到达光电门的速度为v则：Avvat，再根据平均速度公式：2Avvv可得：12Avvat。（2）由（1）中12Avvat解析式结合图C可得截距为：52.1则52.1/Avcms斜率为：223153.652.18.2/16.4/218010acmsacms故4．某同学利用打点计时器(每隔0.02s打出一个点)研究做直线运动小车的运动情况，图1所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点，相邻计数点间有4个点迹未画出。为研究小车的运动，此同学用剪刀把纸带上OB、BD、DF……等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图2所示。简要说明由图2怎样判断此小车是否做匀变速直线运动：________________。【答案】：连接每段纸带的左上角(或上方中点，或纸带中点)为一条直线(或每段纸带比前一段纸带长度增加量相等)【解析】：由于纸带上OB、BD、DF……等各段都是经过2个时间间隔的运动距离，它们相邻时间的位移增加量是相等的，故可以比较每段纸带比前一段纸带长度增加量是否相等，是否为一条直线，如果间距相等或者是一条直线，则运动就是匀变速直线运动。5.(2018·北京高考)用下图所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：a．安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F、…、所示。c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、…、点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5、…d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图所示。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________和________(填选项前的字母)。A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v­t图像。(3)观察v­t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_____________________。v­t图像斜率的物理意义是________。(4)描绘v­t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度ΔxΔt表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是____________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差________(选填“有关”或“无关”)。(5)早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。【答案】：(1)AC(2)图见解析(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关(5)如果小球的初速度为0，其速度v∝t，那么它通过的位移x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。【解析】：（1）根据实验原理，需要交流电和刻度尺，故选择AC。（2）绘图如下图所示：（3）根据图像可知，小车的速度随时间均匀变化图像的斜率表示加速度。（4）根据瞬时速度定义，时间越短越好，长度越小越好，故有关。（5）如果小球的初速度为0，其速度v∝t，那么它通过的位移x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。6．(2018·梅州二模)如图甲所示，是研究小车做匀变速直线运动规律的实验装置，打点计时器所接的交流电源的频率为f＝50Hz，试问：(1)实验中，必要的措施是__________。A．细线必须与长木板平行B．小车必须具有一定的初速度C．小车质量远大于钩码质量D．必须平衡小车与长木板间的摩擦力(2)如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G是刚打好的纸带上7个连续的点。从图乙中可读得s6＝________cm，计算F点对应的瞬时速度的表达式为vF＝________。(3)如图丙所示，是根据实验数据画出的v2­2s图线(v为各点的速度大小)，由图线可知小车运动的加速度为________m/s2。(保留两位有效数字)【答案】：(1)A(2)6.00fs6－s42(3)0.50(±0.02)【解析】：(1)实验中，长木板平行，以减小实验的误差，选项A正确；实验中让小车由静止释放，不需要初速度，故B错误；此实验不需要使得小车质量远大于钩码质量，故C错误；此实验没必要平衡小车与长木板间的摩擦力，选项D错误。(2)从图中得：s6＝6.00cm，vF＝s6－s42T＝fs6－s42。(3)由图可知加速度为：a＝Δv22s＝1.50－0.2525×10－1m/s2＝0.50m/s2。7.某同学用“实验图示记心中”所示的实验装置研究匀变速直线运动，实验步骤如下：A．安装好实验器材；B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图所示纸带中a、b、c、d等点；C．测出x1、x2、x3、……结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有________。(填选项代号)A．电压合适的50Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．秒表D．刻度尺E．天平F．重锤G．弹簧测力计H．滑动变阻器(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图所示，则x1、x2、x3的关系是________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是_________。(3)如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则小车的加速度a的表达式为：___________________。【答案】：（1）AD（2）3221xxxx2310xxt（3）6543212()()225xxxxxxat【解析】：（1）根据实验原理，可知电压合适的50Hz交流电源和刻度尺，故AD。（2）根据匀变速直线运动规律可得：3221xxxx，根据中间时刻的瞬时速度可得：2310xxt（3）由匀变速直线运动的规律，可知：6543212()()225xxxxxxat8.(2016·天津高考)某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中，必须的措施是________。A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm。则小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s。(结果均保留两位有效数字)【答案】：(1)AB(2)0.800.40【解析】：(1)实验目的研究小车的匀变速直线运动，故值需要细线与长木板要平行，A正确；由打点计时器工作原理，先接通电源，再释放小车，B正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无需保证小车质量远大于钩码的质量，C错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无需平衡摩擦力，选项D错误。(2)由运动学公式可知s4－s1＝3aT2、s5－s2＝3aT2、s6－s3＝3aT2加速度a＝s4＋s5＋s6－s1－s2－s39T2＝0.80m/s2中间时刻的的瞬时速度等于这段的平均速度，打B点时小车的速度vB＝s1＋s22T＝0.40m/s。9.(2018·运城期末)某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带如图所示，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E。测量时发现B点已模糊不清，他只测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm。(1)为了探究匀变速直