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(2017·新课标全国Ⅱ卷)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...

2017·新课标全国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:

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;

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;

用∆s表示挡光片沿运动方向的长度,如图(b)所示,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

将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与中的位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤

多次重复步骤

利用实验中得到的数据作出–∆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 与vA、a和∆t的关系式为=_____________

(2)由图(c)可求得,vA=_____________cm/s,a=_____________cm/s2。(结果保留位有效数字)

 

(1) (2)52.1 16.6(15.8~16.8) 【解析】(1)设挡光片末端到达光电门的速度为v,则由速度时间关系可知:,且,联立解得:; (2)由图(c)可求得vA=52.1 cm/s,,即a=16.6 cm/s2。 【名师点睛】此题主要考查学生对匀变速直线运动的基本规律的运用能力;解题时要搞清实验的原理,能通过运动公式找到图象的函数关系,结合图象的截距和斜率求解未知量。  
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2017·新课标全国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30 s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。(结果均保留位有效数字)

 

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科学探究活动通常包括以下环节:提出问题,作出假设,制定计划,搜集证据,评估交流等一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下

A.有同学认为:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关

B.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律,以验证假设

C.在相同的实验条件下,同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入表中,如图(a)是对应的位移—时间图线然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落,分别测出它们的速度—时间图线,如图(b)中图线1、2、3、4、5所示

D同学们对实验数据进行分析、归纳后,证实了他们的假设

回答下列提问:

(1)与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是________、________;

(2)图(a)中的AB段反映了运动物体在做________运动,表中x处的值为________;

(3)图(b)中各条图线具有共同特点,“小纸杯”在下落的开始阶段做__________运动,最后“小纸杯”做________运动;

 

时间(s)

下落距离(m)

时间(s)

下落距离(m)

0.0

0.000

1.2

0.957

0.4

0.036

1.6

1.447

0.8

0.469

2.0

x

 

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实验题

(1)关于电磁打点计时器和电火花计时器,下列说法正确的是_____________

A.电磁打点计时器用的是直流电源,而电火花计时器用的是交流电源

B.它们每隔0.02 s打一个点

C.它们的工作电压均为220 V的交流电源

D.使用它们计时时,必须先拉动纸带,再立即接通电源

(2)如图1所示是电火花计时器的示意图,其工作时的基本步骤如下:

A.当纸带完全通过电火花计时器后,及时关闭电火花计时器

B.接通开关,听到放电声,拖动纸带运动

C.将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器

D.将电火花计时器插头插入相应的电源插座

上述步骤正确的顺序是_____________(按顺序填写步骤编号)

(3)打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下如图2甲所示若工作电源的频率为50 Hz,纸带上打点如图2乙所示,则打点计时器打A点时小车的速度vA=_____________m/s,若小车做匀变速直线运动,该运动过程的加速度a=_____________m/s2

(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,为了计算加速度,最合理的方法是_____________

A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度

B.根据实验数据画出vt图象,量取其倾角θ,由公式a=tan θ求出加速度

C.根据实验数据画出vt图象,由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式算出加速度

D.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度

 

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如图1所示的(图中长木板水平固定)是高中物理常用的力学实验装置,现用该装置完成测定木块运动加速度

 

(1)图2中的实验照片中是否有实验错误、不合理或不必要之处?若存在问题,请指明问题所在。

(2)如图3所示为从实验中得到的一条认为最能反映木块匀变速运动纸带的一部分,0123456为计数点,相邻两计数点间还有4个打点未画出,从纸带上测得x1=3.20 cm、x2=4.52 cm 、x5=8.42 cm、x6=9.70 cm,则木块的加速度大小a=___________。(保留两位有效数字)

(3)下列哪些措施能有助于减小实验的误差_________。

A.选用输出电压稳定性更佳的稳恒电源

B.选用输出电压变化周期更稳定的交流电源

C.调节滑轮高度,使拉线与长木板平行

D.实验中满足砝码盘和砝码的总质量为远小于木块的质量M

E实验前先平衡滑块与木板间的摩擦力

 

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用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系.

(1)下列操作中正确的有_________。

A.调节滑轮的高度,使拉小车的细线与长木板保持平行

B.实验时,先放开小车后再接通打点计时器的电源

C.增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角

D.小车撞击到滑轮后立即关闭电源

(2)若砂和砂桶的质量为m,小车和砝码的质量为M,此实验_________(选填“需要”或“不需要”)满足M>>m的条件;

(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未标出量出相邻的计数点之间的距离分别为:xAB=3.20 cm、xBC=3.63 cm、xCD=4.06 cm、xDE=4.47 cm,xEF=4.89 cm,xFG=5.33cm已知打点计时器的工作频率为50 Hz,则小车的加速度a=_________m/s2(结果保留两位有效数字)

(4)某同学利用图示装置,将小车更换为木块,在长木板保持水平的情况下,测定木块与木板间的动摩擦因数μ某次实验中砂和砂桶的质量为m,木块的质量为M,利用纸带测出的加速度为a,力传感器的读数为F,重力加速度为gμ=_________(试用上述字母表示)

 

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