高中物理第二章实验探究小车速度随时间变化的规律.docx

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高中物理第二章实验探究小车速度随时间变化的规律

第二章2.1实验：

探究小车速度随时间变化的规律

【学习目标】

1．会正确使用打点计时器打出的匀变速直线运动的纸带。

2．会用描点法作出v-t图象。

3．能从v-t图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律。

4．培养学生的探索发现精神。

【学习任务】

1．实验操作问题

例1

在测定匀变速直线运动加速度的实验中，某同学操作中有以下实验步骤：

A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；

B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路；

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码；

D．取下纸带；

E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动；

F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；

（1）其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H、…）________．

（2）将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上：

_

2．利用纸带分析物体的运动情况

例2

如图2－1－1是某同学用打点计时器研究物体运动规律时得到的一段纸带，根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断物体运动的性质．

图2－1－1

拓展探究

上例中，若该同学打出的点如图2－1－2所示，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s.

图2－1－2

（1）计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度（要求小数点后保留三位有效数字）：

vB＝_______m/s，vC＝_______m/s，vD＝________m/s，vE＝________m/s，vF＝________m/s.

（2）将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在图2－1－3所示的坐标纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

（3）分析小车的运动特点．

归纳总结：

1．判断物体运动情况的方法是：

（1）直接由纸带上打的点的疏密程度粗略判断．

（2）先算出各段的平均速度，再由平均速度的大小判断．

（3）利用所画出的v－t图线，直观地判断．

（4）若相邻相同时间间隔内的位移之差为一恒量，则为匀变速直线运动．

2．通常通过求平均速度的方法求出某一点的瞬时速度.

3、加速度的求解方法

[例3

某实验小组在用打点计时器研究匀变速直线运动规律的实验中，得到一条纸带如图2－1－4所示，A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间时间间隔为0.10s，利用刻度尺已经测量得到x1＝1.20cm，x2＝1.60cm，x3＝1.98cm，x4＝2.38cm，x5＝2.79cm，x6＝3.18cm.

图2－1－4

（1）根据给出的实验数据，判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么？

（2）计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度．

（3）在图2－1－5中作出v－t图象，并由图象求物体的加速度．

图2－1－5

归纳总结

1．v－t图象的截距表示物体运动的初速度．

2．v－t图象的斜率表示物体运动的加速度，可用a＝

来求解加速度

3．研究物体运动速度随时间的变化规律，除使用打点计时器外，也可以采用频闪照相利用光电门测量瞬时速度，还可以用数字信息系统（DIS）来测量物体的瞬时速度，并测量运动的加速度，从而作出v－t图象，找出速度随时间变化的规律.

【补充学习材料】

1.实验操作问题

例1

在测定匀变速直线运动加速度的实验中，某同学操作中有以下实验步骤：

A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；

B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路；

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码；

D．取下纸带；

E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动；

F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；

（1）其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H、…）________．

（2）将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上：

_

2利用纸带分析物体运动情况

例2

如图2－1－1是某同学用打点计时器研究物体运动规律时得到的一段纸带，根据图中的数据，计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断物体运动的性质．

图2－1－1

1．判断物体运动情况的方法是：

（1）直接由纸带上打的点的疏密程度粗略判断．

（2）先算出各段的平均速度，再由平均速度的大小判断．

（3）利用所画出的v－t图线，直观地判断．

（4）若相邻相同时间间隔内的位移之差为一恒量，则为匀变速直线运动．

2．通常通过求平均速度的方法求出某一点的瞬时速度.

题型3加速度的求解方法

选做[例3

某实验小组在用打点计时器研究匀变速直线运动规律的实验中，得到一条纸带如图2－1－4所示，A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻计数点间时间间隔为0.10s，利用刻度尺已经测量得到x1＝1.20cm，x2＝1.60cm，x3＝1.98cm，x4＝2.38cm，x5＝2.79cm，x6＝3.18cm.

图2－1－4

（1）根据给出的实验数据，判断该实验小组使用的刻度尺的最小刻度是什么？

（2）计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度．

（3）在图2－1－5中作出v－t图象，并由图象求物体的加速度．

1．v－t图象的截距表示物体运动的初速度．

2．v－t图象的斜率表示物体运动的加速度，可用a＝

来求解加速度

3．研究物体运动速度随时间的变化规律，除使用打点计时器外，也可以采用频闪照相利用光电门测量瞬时速度，还可以用数字信息系统（DIS）来测量物体的瞬时速度，并测量运动的加速度，从而作出v－t图象，找出速度随时间变化的规律.

时的速度是。

减速运动时的加速度是。

高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1．将固定在水平地面上的斜面分为四等份，如图所示，AB=BC=CD=DE，在斜面的底端A点有一个小滑块以初速度v0沿斜面向上运动，刚好能到达斜面顶端E点。

则小滑块向上运动经过D点时速度大小是

A．

B．

C．

D．

2．如图所示，参考系B相对于参考系A以速度v沿x轴正向运动，固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光，光速为c，则在参考系B中接受到的光的情况是__________；

A．光速小于c，频率不变，波长变短B．光速小于c，频率变小，波长变长

C．光速等于c，频率不变，波长不变D．光速等于c，频率变小，波长变长

3．如图所示，光滑轨道ABCD由倾斜轨道AB、水平轨道BC和半径为R的竖直半圆形轨道CD组成。

质量为m的小球从A点由静止释放，沿轨道运动到最高点D时对轨道的压力大小为2mg，已知重力加速度为g，小球自倾斜轨道进入水平轨道无机械能损失，下列说法正确的是（）

A．在最高点D，小球的向心加速度大小为2g

B．在最低点C，小球对轨道压力为7mg

C．为了保证小球能通过最高点D，小球释放点相对于BC轨道的高度不能大于

D．若提高释放点的高度，小球在C、D两点对轨道的压力差恒为6mg

4．如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正。

以下说法正确的是

A．0～1s内圆环面积有扩张的趋势

B．1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力

C．1～2s内和2～3s内圆环中的感应电流方向相反

D．从上往下看，0～2s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向

5．如图所示为用绞车拖物块的示意图．拴接物块的细线被缠绕在轮轴上，轮轴逆时针转动从而拖动物块．已知轮轴的半径R＝0.5m，细线始终保持水平；被拖动物块质量m＝1kg，与地面间的动摩擦因数为0.5，细线能承受的最大拉力为10N；轮轴的角速度随时间变化的关系是ω＝kt，k＝2rad/s2，g取10m/s2，以下判断正确的是

A．细线对物块的拉力是5N

B．当物块的速度增大到某一值后，细线将被拉断

C．物块做匀速直线运动

D．物块做匀加速直线运动，加速度大小是1m/s2

6．如图是两个等量异种电荷形成的电场，AB为中垂线上两点，CD为两电荷连线上两点，且A、B、C、D与O点间距离相等，则

A．A、B、C、D四点场强相同

B．C点电势比D点电势低

C．正电荷从A运动到B，电场力不做功

D．正电荷从C运动到D，电势能增加

二、多项选择题

7．下列有关热现象的说法正确的是_____。

A．理想气体的温度变化时，其分子平均动能和分子势能也随之改变

B．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最大

C．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力

D．气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有关

E．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动

8．如图甲所示，两波源A、B分别位于

=1m和

处，产生两列简谐横波分别沿

轴正方向和负方向传播，传播速度均为

=2m/s，振幅均为A=2cm。

t=0时刻两波源同时开始振动，振动图象均如图乙所示，质点P的平衡位置处于x=5m处，则下列判断正确的是（_______）（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．质点P的起振方向沿y轴正方向

B．t=2s时刻，波源A、B都运动到P点

C．两列波在相遇区域内会形成干涉图样

D．质点P开始振动后，振幅为2cm，周期为2s

E.t=2.3s时刻，质点P位于平衡位置的上方且沿y轴正方向运动

9．如图所示，电荷量分别为+2q和-q的两个点电荷P、Q置于真空中，在它们的连线上取M、B、C、D、E五点,己知AB=BP=PC=CQ=QD=DE,下列判断正确的是

A．E点处的电场强度为零

B．A点的场强小于C点的场强

C．B点的电势低于C点的电势

D．把正试探电荷从D点移到E点，电场力做负功

10．如图所示为圆形匀强磁场，圆心为O，半径为R，磁场方向垂直纸面向里，一不计重力的粒子从边界的P点以指向圆心的水平初速度垂直磁场方向射入，从边界的Q点射出时速度方向偏转了90°；现将圆形磁场区域内的磁场换成场强为E的匀强电场，E的方向平行于OQ，该粒子以同样的初速度从P点射入电场，仍从Q点射出，已知粒子的质量为m，电荷量为q，则下列说法正确的是（）

A．粒子带正电

B．E的方向由Q指向O

C．磁感应强度

D．匀强电场对带电粒子做的功等于粒子初动能的4倍

三、实验题

11．绝热气缸A和导热气缸B固定在水平地面上，由刚性杆连接的两个等大活塞封闭着两部分体积均为V的理想气体，开始时气体的压强与外界大气压强p0相同，气体的温度与环境温度T0也相同。

现给气缸A中的电热丝通电，缓慢加热缸内的封闭气体，当电热丝放出的热量为Q1时，气缸B内封闭气体的体积恰好变为原来的一半。

已知理想气体的内能U与热力学温度T的关系为U=αT，α为常量且α>0。

不计活塞与气缸之间的摩擦，求：

（i）气缸A内封闭气体的压强；

（ii）该过程中气缸B内封闭气体放出的热量Q2。

12．某同学设计了如下实验装置,用来测定小滑块与桌面间的动摩擦因数。

如图甲所示,水平桌面上有一滑槽,其末端与桌面相切。

让小滑块从滑槽的最高点由静止滑下,滑到桌面上后再滑行一段距离L,随后离开桌面做平抛运动,落在水面地面上的P点,记下平抛的水平位移x。

平移滑槽的位置后固定,多次改变距离L,每次让滑块从滑槽上同一最高点释放,得到不同的水平位移x。

作出x2-L图象,即可根据图象信息得到滑块与桌面间的动摩擦因数μ。

（1）除了L和x外,本实验还需要测量或告知的物理量是__________。

A．滑槽最高点与桌面的高度差hB．桌面与地面的高度差H

C．小滑块的质量mD．当地的重力加速度g

（2）若x2-L图象的斜率绝对值为k,纵轴上的截距为b,如图乙所示,则滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式为____________。

（用本题中提供的物理量符号表示）

四、解答题

13．如图，绝缘光滑斜面倾角为θ，所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的带正电小滑块静止在斜面上P点，P到斜面底端的距离为L。

滑块可视为质点，重力加速度为g。

（1）求匀强电场的场强大小；

（2）若仅将电场的方向变为平行于斜面向下，求滑块由静止从P点滑至斜面底端经历的时间。

14．如图所示，平静湖面岸边的垂钓者，眼睛恰好位于岸边P点正上方0.9m的高度处，水面与P点登高，浮标Q离P点1.2m远，鱼饵灯M在浮标正前方1.8m处的水下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率

，求：

①鱼饵灯离水面的深度；

②若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面PQ间射出。

【参考答案】

一、单项选择题

题号

1

2

3

4

5

6

答案

D

D

D

D

D

C

二、多项选择题

7．CDE

8．ACE

9．BD

10．BCD

三、实验题

11．（i）2p0（ii）Q1‒2αT0

12．滑块到达滑槽末端的速度相等；C；

四、解答题

13．

（1）

（2）

14．①

②

高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1．2019年1月3日，“嫦娥四号”成功软着陆在月球背面，踏出了全人类在月球背面着陆的第一步，中国人登上月球即将成为现实。

若月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的

，而月球的平均密度相当于地球平均密度的66%。

则月球的半径与地球的半径之比约为

A．1︰16B．1︰8C．1︰4D．1︰2

2．下图为氢原子的能级图，现有一大群处于n=5的激发态的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是：

A．跃迁中能释放的光子只有4种

B．跃迁到低能级后核外电子速率变小

C．若某种金属的逸出功为13ev，则跃迁释放的光子中有且只有一种能使该金属发生光电效应

D．若跃迁释放的光子中某些光子能使某种金属发生光电效应，则逸出的光电子动能一定大于13.6ev

3．如图所示，光滑斜面倾角为30°，轻绳一端通过两个滑轮与A相连，另一端固定于天花板上，不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量．已知物块A的质量为m，连接A的轻绳与斜面平行，挂上物块B后，滑轮两边轻绳的夹角为90°，A、B恰保持静止，则物块B的质量为（）

A．2mB．

C．mD．

4．如图所示，在静电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（）

A．场强EA>EB，电势φA>φB

B．将电荷+q从A点移到B点，电场力做负功

C．将重力可忽略的电荷+q从A点移到B点，加速度变小

D．将电荷–q分别放在A、B两点，具有的电势能EpA

5．如图所示，质量为

的木块在质量为

的长木板上向左滑行，木块同时受到向右的拉力F的作用，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数

，木板与地面间的动摩擦因数为

，则

A．木块受到木板的摩擦力的大小等于F

B．木板受到地面的摩擦力的大小一定是

C．木板受到地面的摩擦力的大小一定是

，方向向右

D．只要F足够大，木板就可能运动

6．如图所示，把球夹在竖直墙壁AC和木板BC之间，不计摩擦.设球对墙壁的压力大小为F1，对木板的压力大小为F2，现将木板BC绕着C点缓慢转动，使木板与竖直墙壁的夹角由30°增大到60°过程中:

A．F1减小、F2增加

B．F1增加、F2减小

C．F1、F2都增大

D．F1、F2都减小

二、多项选择题

7．下列叙述正确的是______________

A．理想气体等压膨胀过程一定吸热

B．液体的饱和气压随温度的升高而增大

C．第二类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律

D．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的

E.液体表面存在张力是因为液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离

8．（多选）如图所示，一辆小车静止在水平地面上，车内固定着一个倾角为60°的光滑斜面OA，光滑挡板OB可绕转轴O在竖直平面内转动。

现将一重力为G的圆球放在斜面与挡板之间，挡板与水平面的夹角θ＝60°。

下列说法正确的是（）

A．若保持挡板不动，则球对斜面的压力大小为G

B．若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对斜面的压力逐渐增大

C．若挡板从图示位置沿顺时针方向缓慢转动60°，则球对挡板的压力逐渐减小

D．若保持挡板不动，使小车水平向右做匀加速直线运动，则球对挡板的压力可能为零

9．图1中的B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。

图2为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图象，t=0时刻波恰好传到质点M。

已知此超声波的频率为1×107Hz。

下列说法正确的是________。

A．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103m/s

B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向

C．t=1.25×10–7s时质点M运动到横坐标x=3.5×10–4m处

D．0~1.25×10–7s内质点M的路程为2mm

E.t=1.5×10–7s时质点N恰好处于波谷

10．如图甲所示，水平抛出的物体，抵达斜面上端P处时速度恰好沿着斜面方向，紧贴斜面PQ无摩擦滑下，下图为物体沿x方向和y方向运动的位移-时间图象及速度-时间图象，其中可能正确的是（）

A．

B．

C．

D．

三、实验题

11．在光滑的水平面上存在如图所示直角坐标系，其一、二象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度

在第三象限

至

间有斜向右下方与水平方向夹角为

的匀强电场，场强

.在y轴正、负半轴上的M点和N点均有一个极短的平板，由A点（-2，0）静止释放一个质量m=0.01kg，电量

的小球，小球运动过程中会在该图中两平板上表面与y轴交点位置发生完全弹性碰撞（碰撞时，小球在x轴方向速度不变，y轴方向速度大小不变，方向相反），经过一段时间回到A点。

求：

（1）小球射出电场的速度及两平板M与N的坐标；

（2）小球从A点出发到返回至A点所经历的时间。

12．如图所示，在光滑水平地面上放置质量M＝2kg的长木板，木板上表面与固定的竖直弧形轨道相切。

一质量m＝1kg的小滑块自A点沿弧面由静止滑下，A点距离长木板上表面高度h＝0.6m。

滑块在木板上滑行t＝1s后，和木板以共同速度v＝1m/s匀速运动，取g＝10m/s2。

求：

（1）滑块与木板间的摩擦力大小；

（2）滑块沿弧面下滑过程中克服摩擦力做的功；

（3）滑块相对木板滑行的距离。

四、解答题

13．如图所示，某种材料制成的半球体，左侧面镀有水银，CD为半球底面直径，O为球心，直线OB垂直CD，且与半球面交于B点。

现有一单色光平行BO方向从半球面上的A点射入半球，经CD面反射后恰好从B点射出半球。

半球的半径为R，入射时单色光线与OB的距离d=

R，透明半球对该单色光的折射率

，不考虑单色光在B点的反射。

①求单色光从B点射出时的折射角

；

②已知光在真空中的传播速度为c，求单色光在半球内传播的总时间t。

14．有一玻璃半球，右侧面镀银，光源S在其对称轴PO上（O为半球的球心），且PO水平，如图所示，从光源S发出的一细光束射到半球面上，其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播，另一部分光经过折射进入玻璃半球内，经右侧镀银面反射恰能沿原路返回，若球面半径为R，玻璃折射率为

，求：

①光源S与球心O之间的距离；

②折射进入玻璃半球内的光线在球内经过的时间。

【参考答案】

一、单项选择题

题号

1

2

3

4

5

6

答案

C

C

D

D

C

D

二、多项选择题

7．ABD

8．AD

9．ADE

10．AD

三、实验题

11．

（1）2m/sM（0，2）N（0，-2）

（2）

12．

（1）2N；

（2）1.5J；（3）1.5m

四、解答题

13．①

=60°②

。

14．①

．②