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《走向高考》2013高考物理总复习 1-5实验(一)长度的测量 实验(二)研究匀变速直线运动


1-5 实验(一)长度的测量
一、选择题

实验(二)研究匀变速直线运动

1.关于游标卡尺,下列说法正确的是( A.利用一对外测量爪可测量圆筒的内径 B.利用一对内测量爪可测量圆筒的外径 C.利用一对外测量爪可测量乒乓球的直径 D.利用深度尺可测量槽或孔的深度 [答案] [解析] CD

)

游标卡尺的内测量爪可测圆筒的内径,外测量爪可测圆

筒的外径,深度尺可测槽或孔的深度。 2.某人用刻度尺去测量一个物体的长度,共测量 4 次,测得数 据分别为 1.42cm、1 43cm、1.42cm、1.44cm,物体长度的测量结果应 为( ) A.1.427 5cm C.1.43cm [答案] [解析] C 直接测量结果有三位有效数字,求平均值时仍应保留三 B.1.427cm D.1.4cm

1 位有效数字, cm 位是不可靠数字,只能保留 1 位不可靠数字,所 100 以结果应为 1.43cm。 3.在使用打点计时器时,发现打点计时器打点周期不稳定,其 原因可能是( )

A.交流电压不稳定 B.永久磁铁磁性太弱 C.电源的频率不稳定 D.振动片的固有频率与交流电源的频率有偏差

[答案] [解析]

CD 打点计时器的打点周期跟电源频率和振动片的固有频率

有关。一个性能良好的打点计时器振动片的固有频率和使用的交流电 频率相等。这样振动片发生共振,振幅较大,打点清晰,等时性好, 而电压的高低直接影响振动片的振动强弱,即振幅的大小,而不影响 振动片的振动周期,故也不影响打点计时器的打点周期。永久磁铁的 磁性能影响打点痕迹的轻重, 即点迹的清晰度, 并不影响打点的周期, 综上所述,引起打点周期不稳定的原因是 C、D 两选项所述,故答案 应为 C、D 两选项。 4.在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的 瞬时速度如下 计数点序号 计数点对应 的时刻/(s) 通过计数点时 的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 ) 118.0 138.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1 2 3 4 5 6

为了算出加速度,最合理的方法是(

A.根据任意两个计数点的速度,用公式 a=Δv/Δt 算出加速度 B.根据实验数据画出 v-t 图象,量出其倾角,用公式 a=tanα 算出加速度 C.根据实验数据画出 v-t 图象,由图象上任意两点所对应的速 度及时间,用公式 a=Δv/Δt 算出加速度 D.依次算出通过连续两个计数点间的加速度,算出平均值作为 小车的加速度 [答案] C

[解析] 选项 A 偶然误差较大,选项 D 偶然误差也较大,只有利 用实验数据画出对应的 v-t 图, 才可充分利用各次测量数据, 减小偶 然误差。由于物理问题中,两坐标的标度大小往往是不相等的,根据 同一组速度及时间数据,可以画出倾角不同的许多图象,选项 B 错; 正确的方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度值,然后用公式 a =Δv/Δt 算出加速度。故选 C。 二、非选择题 5. (2012· 黑龙江模拟)用游标为 10 分度的游标卡尺测量球的直径, 示数如图所示,球的直径为________cm。

[答案] 2.98 [解析] 主尺读数为 2.9cm, 游标尺的读数为 8×0.1=0.8mm, 故 球的直径为 2.98cm。 6.(2012· 贵州遵义模拟)如图是打点计时器测定匀变速直线运动 的加速度时得到的纸带,电源频率为 f=50Hz,从 O 点开始每隔 4 个 点取一个计数点,测得 OA=6.80cm,CD=3.20cm,DE=2.00cm, 则相邻两个计数点的时间间隔为________s, 物体运动的加速度大小为 ________m/s2,D 点的速度大小为________m/s。

[答案] 0.1 1.2

0.26

[解析] 由于是每隔 4 个点取一个计数点, 则计时间隔为 T=0.1s; 由 Δx=aT2,得 a= 0.26m/s。 7.(2012· 广东模拟)某同学在做“研究匀变速直线运动”实验时, 从打下的若干条纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有 4 个点 没有画出来), 图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离, 打点计时 器的电源频率为 50 Hz。 如果用 s1、s2、s3、s4、s5、s6 来表示各相邻两个计数点间的距离, 用 T 表示相邻两计数点间的时间间隔,由这些已知数据计算:该匀变 速直线运动的加速度的表达式为 a=________________,其大小为 a =________m/s2, 与纸带上 E 点相对应的瞬时速度 vE=________m/s。 (答案均要求保留 3 位有效数字) -0.012 2 xCE 0.052 m/s =-1.2m/s2,则 vD= = m/s= 0.01 2T 0.2

[答案]

s4+s5+s6-?s1+s2+s3? 9T2

1.93

1.39

[解析] 由逐差法可得: a= a=1.93m/s2。vE=

s4+s5+s6-?s1+s2+s3? , 代入数据得: 9T2

xDF ?12.70+15.10?cm = =1.39m/s。 2T 2×0.1s

8.如图所示的纸带,是某同学练习使用打点计时器得到的,纸 带的左端先通过打点计时器,从点迹的分布情况,可以断定纸带的速 度变化情况是__________;若使用的电源的频率是 50Hz,从打下 A 点到打下 D 点,共 13 个点迹,历时________s。当打点计时器使用的 电源的频率低于 50Hz 时,如果仍用 50Hz 的时间间隔打一个点计算,

则测出的速度值将比物体的真实值________。

[答案] 纸带的速度在减小

0.24 偏大

[解析] 由于点迹右端密集,说明纸带的速度在减小;A 点到 D 点之间共有 12 个时间间隔,对应的时间是 t=12×0.02s=0.24s;当交 流电的频率低于 50Hz 时,打点计时器打一次点的时间间隔将大于 0.02s,因此用 0.02s 的时间计算得出的速度偏大。 9.(1)用游标卡尺(卡尺的游标有 20 等份)测量一支铅笔的长度, 测量结果如图所示,由此可知铅笔的长度是________cm。

(2)在“研究匀变速直线运动”的实验中, 如图所示为实验得到的 一条纸带,纸带上每相邻的两计数点间的时间间隔均为 0.1s,测得 A 到 B 和 B 到 C 的距离分别为 5.60cm 和 7.82cm, 则物体的加速度大小 为________m/s2,B 点的速度大小为________m/s。

[答案] [解析]

(1)9.160

(2)2.22

0.671 1 ×12mm=9.160cm 20

(1)读数=9.1cm+

(2)Δs=aT2

Δs ?7.82-5.60?×10 ∴a= 2 = m/s2=2.22m/s2 2 T ?0.1?
-2

vB=

sAC 5.60+7.82 = m/s=0.671m/s。 2T 2×0.1

10.(2012· 广州测试一)如图 a 是某同学做“研究匀变速直线运 动”实验时获得的一条纸带。 (1)打点计时器电源频率为 50 Hz。A、B、C、D、E、F、G 是纸 带上 7 个连续的点, 点由于不清晰而未画出。 F 试根据纸带上的数据, 推 测 F 点 的 位 置 并 在 纸 带 上 标 出 , 算 出 对 应 的 速 度 vF = ________m/s(计算结果保留两位有效数字)。 (2)图 b 是该同学根据纸带上的数据,作出的 v-t 图象。根据图 象,t=0 时的速度 v0=________m/s,加速度 a=________m/s2(计算 结果保留两位有效数字)。

[答案]

(1)如图所示

7.0×10-1

(2)2.0×10-1 5.0 [解析] (1)由匀变速直线运动的规律可得 sEF-sDE=sDE-sCD, 可

得 sEF=1.30cm,所以 F 点在与刻度尺 5.00cm 对应处;由匀变速直线 运动的规律:vF= v EG=
-1

sEG ,其中 T=0.02s 代入可解得 vF=7.0×10 2T

m/s。(2)v-t 图象与纵轴的交点为 t=0 时的速度 v0=2.0×10-1m/s, Δv = Δt

物体做匀加速直线运动 v-t 图象的斜率大小为加速度 a= 0.70-0.20 2 2 -2 m/s =5.0m/s 。 10×10

11.某校研究性学习小组的同学用如图甲所示的滴水法测量一小 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 图钉钉住; 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 0.2s 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;随即在撤去浅盘的同时放 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 量出相邻两点之间的距离是 s01=1.40cm,s12=2.15cm,s23=2.91cm, s34=3.65cm,s45=4.41cm,s56=5.15cm。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 2 位有 效数字) [答案] (1)打点计时器 (2)0.20 0.19

[解析] 可把小车的运动看做是匀变速直线运动,则 s34+s45 ?3.65+4.41?×10-2 v4= v = = m/s=0.20m/s; 求加速度利 2T 2×0.2 用 逐 差 法 : (s56 + s45 + s34) - (s23 + s12 + s01) = 9aT2 , (5.15 + 4.41 + 3.65)×10-2-(2.91+2.15+1.40)×10-2=9a×0.22, 解得 a=0.19m/s2。 12.(2012· 安徽省城名校高三第二次联考)在做“研究匀变速直线 运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,如图所 示,并在其上取了 A、B、C、D、E、F 等 6 个计数点(每相邻两个计 数点间还有 4 个打点计时器打下的点, 本图中没有画出), 打点计时器 接的是“220V、50Hz”的交变电流。如图,他将一把毫米刻度尺放 在纸带上,其零刻度和计数点 A 对齐。

(1)打点计时器在打 B、C、D、E 各点时物体的瞬时速度如下表:

vB 0.12m/s 则 vD=________m/s。

vC 0.16m/s

vD

vE 0.25m/s

(2)根据(1)中得到的数据,试在图中所给的坐标系中,画出 v-t 图象,并从中可得出物体的加速度 a=______m/s2。

(3)如果当时电网中交变电流的频率是 f′=49Hz,而做实验的同 学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值 偏________。 [答案] (1)0.205 (2)如图所示 0.40~0.43

(3)大 [解析] (1)vD= CE 4.10cm = =0.205m/s 2T 0.2s

(2)作图时,先描点,后画出直线即可;再由 v-t 图象斜率求出 加速度; Δx (3)由 Δx=aT2 可得 a= 2 ,Δx 不变,f′=49Hz<50Hz,T′>T T =0.1s,仍将 T=0.1s 代入上式,则 a 比实际值偏大。


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