2023屆高三物理復(fù)習(xí)重難點(diǎn)突破-探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（解析版）

專題07探究小車(chē)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(chē)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/'=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(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.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(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、交變電源..實(shí)驗(yàn)步驟小車(chē)紙小車(chē)紙帶 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)實(shí)驗(yàn)裝置如上圖，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電源；(2)把細(xì)繩的一端系在小車(chē)上繞過(guò)滑輪，另一端掛合適的槽碼，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車(chē)后面；(3)把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開(kāi)小車(chē)；(4)小車(chē)到達(dá)長(zhǎng)木板末端前讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，紙帶上就會(huì)打出一系列點(diǎn)跡.(5)斷開(kāi)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(cè)量、分析..數(shù)據(jù)處理(1)用平均速度求瞬時(shí)速度：『"等用逐差法求解平均加速度,卜可4x?悶-4*-看$右一%—4?京一小 席一生流一汨 51+as+53 加+照+旅—汨+加+照3/，6 3T2i3 9T23\=一屋3/，6 3T2i3 9T2⑵根據(jù)記錄的八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(guò)圖像的斜率求解物體的加速度。.依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)汨、生、X3…X”是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，Ax是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移差：AX\=X2—X\,XXi=的一用，….若Ax等于恒量(aF),則說(shuō)明小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)..注意事項(xiàng)(1)紙帶、細(xì)繩要與長(zhǎng)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(chē)運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢先斷開(kāi)電源，后取下紙帶.(4)在小車(chē)到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，防止小車(chē)與滑輪相撞.(5)對(duì)紙帶進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)測(cè)量出各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)。之間的距離.讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位..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(cè)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(guò)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(chē)停在靠近滑輪處D.將接好紙帶的小車(chē)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(chē)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。(2022?貴州?高二開(kāi)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1、和不,時(shí)間間隔為7,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.2T, B.27, C.T, D.T,2T 2T T T【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f=27這段時(shí)間內(nèi)紙帶的平均速度為。=干=號(hào)1 A正確，BCD錯(cuò)誤；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(cè)出〃點(diǎn)的瞬時(shí)速度。本實(shí)驗(yàn)采用包含〃點(diǎn)在內(nèi)的一段間隔中的平均速度來(lái)粗略地代表〃點(diǎn)的瞬時(shí)速度，下列幾種方法中最準(zhǔn)確的是( )(0ABCDEFG<??■?I\AGBEA.■-=vD9At/=0.14sB. …-。.。6sCECEC..一VDf△^=0.IsD.人—vd,△I4—0.04s【答案】D【解析】求〃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(lái)表示，vD=—△「4又皮間的時(shí)間間隔應(yīng)為0.04so(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(cè)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.打點(diǎn)小車(chē)紙帶計(jì)育器甲(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是.4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(chē)的質(zhì)量C.應(yīng)消除小車(chē)和長(zhǎng)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(chē)的細(xì)繩與長(zhǎng)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(chē)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(cè)得A、C兩點(diǎn)間的距離為X”B、D兩點(diǎn)間的距離為刈，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(chē)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小vb=:小車(chē)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(chē)運(yùn)動(dòng)v-t圖像，你認(rèn)為作圖正確的

【答案】(DD(2)%/i(x2-x.)/⑶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(cè)量小車(chē)所受合外力，即不需要使而物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)測(cè)定小車(chē)勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度，即只要小車(chē)受到的作用力恒定即可，不需要消除小車(chē)與長(zhǎng)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(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)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v?=^,q",聯(lián)立解得“=*Z由M—xLZa?8,解得a=3(Xz—M)(3)圖丙中將異常的點(diǎn)舍棄掉，故選丙.(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(kāi)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(cè)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.打點(diǎn)瞥輪甲單位：cm/123~4 5 6 7 8 9~10113.0015.01.(叩].01[12.28[1().叫26平.叼3.0015.01乙(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(cè)量器材是一A.游標(biāo)卡尺 B.秒表C.毫米刻度尺 D.托盤(pán)天平(2)通過(guò)分析紙帶上的數(shù)據(jù)，可判斷物塊開(kāi)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(duì)應(yīng)的速度大小為m/s,計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為m/s.(均保留三位有效數(shù)字)【答案】(DC(2)B(3)1.001.20【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(cè)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(kāi)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(kāi)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r=o.1s,E7m上9.00+11.01Xio-2,. ,則計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度^=-= m/s^l.00m/sZ1 ZAU.1、士小匚幾曲小、土I二 笛6一筋 9.00+11.01--5.01—7.01X10 2由逐差法可得勻加速階段的加速度大小為a=4'= 4X0j m/s=2.00m/s"因而vs+aT=\.20m/s.(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(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。乙甲(1)實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含電源)、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、小車(chē)、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(cè)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。A B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(xiě))。A.關(guān)閉電源，取下紙帶B.將小車(chē)?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，小車(chē)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(guò)限位孔D.接通電源后，放開(kāi)小車(chē)(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(chē)的速度匕以r為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)，做出如圖丙所示的bt圖像。根據(jù)圖像求出小車(chē)的加速度a=m/s2(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)o【答案】(DA(2)電磁打點(diǎn)電火花交流220(3)CBDA(4)L44(1.42146均可)【解析】(1)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究紙帶上點(diǎn)跡分布情況分析小車(chē)的運(yùn)動(dòng)，所以需要用刻度尺測(cè)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CBDAo(4)由圖像的斜率可得加速度a塔ni/s2-l.44m/s2(2019?全國(guó)卷I?22)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)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?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫(huà)出.在1、B、C、D、￡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一m/s?(保留2位有效數(shù)字).012345678910)U 【答案】40.2330.75【解析】根據(jù)題述，物塊加速下滑，在人B、C、D、￡五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是｛點(diǎn).根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，6點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為1.20cm,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為3.15cm,〃點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為5.85cm,￡點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度為9.30cm,AB=\.20cm,BC=1.95cm,CD=2.70cm,應(yīng)'=3.45cm.兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔7=5X^-s=0.10s,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的oU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u八、士4,,BC+CD八 CD+DE-AB+BC5出八—一塊的速度大小為匕= ——0.233m/s.由逐差法可得a= 萬(wàn)s ?解得a=0.75m/s.考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)利用光電門(mén)、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(2020?海南卷?14)某同學(xué)用如圖(a)所示的裝置測(cè)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=L00cm的擋光片)，鐵架臺(tái)，數(shù)字計(jì)時(shí)器(含光電門(mén))，刻度尺.主要實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：(1)將光電門(mén)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(cè)量?jī)蓳豕馄g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/=cm；(3)手提玻璃條上端使它靜止在 方向上，讓光電門(mén)的光束從玻璃條下端的透光部分通過(guò)；(4)讓玻璃條自由下落,測(cè)得兩次擋光的時(shí)間分別為ti=10.003ms和t2=5.000ms；(5)根據(jù)以上測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算出重力加速度片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/=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(mén)的光束從玻璃條下端的透光部分通過(guò).(5)玻璃條下部擋光條通過(guò)光電門(mén)時(shí)玻璃條的速度為匕壬=4累曰*,m/s^lm/st\10.003X10

玻璃條上部擋光條通過(guò)光電門(mén)時(shí)玻璃條的速度為多=,=)黑d二m/s=2m/sL2□.UUUA1U根據(jù)速度位移公式有v—gL代入數(shù)據(jù)解得加速度產(chǎn)三產(chǎn)生9.74m/s2.(2022湖南岳陽(yáng)高三二模)利用圖甲裝置可以測(cè)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(mén)1、2,滑塊上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電門(mén)會(huì)輸出高電壓。滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)1、2時(shí)，通過(guò)與光電門(mén)相連的計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓〃隨時(shí)間t變化的圖像。光電門(mén)2光電門(mén)2光電門(mén)1滑塊遮光條連氣源

氣墊導(dǎo)軌0 5101520(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”)o(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)遮光條寬度d,測(cè)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(cè)得物理量的字母符號(hào)表示)?！敬鸢浮?1)調(diào)低(2)9.50(3)等當(dāng)2t【解析】(1)因?yàn)橛眩?,所以滑塊通過(guò)光電門(mén)1的速度小于通過(guò)光電門(mén)2的速度，即滑塊做加速運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌的右側(cè)調(diào)低。(2)20分度的游標(biāo)卡尺精度為0.05mm,游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為9mm,則d=9mm+10X0.0