2023年高考物理全國甲卷真題變式·分層精準練：第10題

更新時間：2023-06-13 瀏覽次數(shù)：94 類型：二輪復(fù)習

一、原題

1. (2023·全國甲卷) 某同學(xué)利用如圖(a)所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示。
1. （1）已知打出圖(b)中相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔均為0.1s。以打出A點時小車位置為初始位置，將打出B、C、D、E、F各點時小車的位移△x填到表中，小車發(fā)生應(yīng)位移所用時間和平均速度分別為△t和 $\text{[math]}$ 。表中△x_AD=cm， $\text{[math]}$ =cm/s。
  
  位移區(qū)間 AB AC AD AE AF
  
  △r(cm) 6.60 14.60 △x_AD 34.90 47.30
  
  $\text{[math]}$ (cm) 66.0 73.0 $\text{[math]}$ 87.3 94.6
2. （2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度 $\text{[math]}$ 隨時間△t的變化關(guān)系，如圖(c)所示。題卡上的圖中補全實驗點。
3. （3）從實驗結(jié)果可知，小車運動的 $\text{[math]}$ -△t圖線可視為一條直線，此直線用方程 $\text{[math]}$ 表示，其中k=cm/s² ， b=cm/s。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
4. （4）根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出A點時小車速度大小v_A=，小車的加速度大小a=。(結(jié)果用字母k，b表示)
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二、基礎(chǔ)

2. (2023高一上·楚雄期末) 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)記錄小車運動情況的紙帶如圖所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，打相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=0.2s，結(jié)果均保留三位有效數(shù)字。
1. （1）打D點時，小車的瞬時速度大小vD=m/s。
2. （2）由以上數(shù)據(jù)可求出小車的加速度大小a=m/s²。
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3. (2021高一上·青島期中) 在研究小車變速直線運動的實驗中，請回答下面的問題：
1. （1）實驗中，除電磁打點計時器（紙帶、復(fù)寫紙）、刻度尺、小車、平板和重物外，在下面的器材中，還須使用的是________（選填選項前的字母）。
  
  A . 天平 B . 秒表 C . 低壓交流電源 D . 低壓直流電源
2. （2）如圖，某同學(xué)實驗中獲得一條紙帶。已知所用電源的頻率為 $\text{[math]}$ ，則打A點時小車運動的速度大小v_A＝ $\text{[math]}$ ，小車運動的加速度大小a＝ $\text{[math]}$ 。（結(jié)果要求保留兩位有效數(shù)字）
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4. (2021高一上·江西期中)
1. （1）某同學(xué)進行“用打點計時器測速度”實驗時，打點計時器采用（選填“交流”或“直流”）電源，在實驗操作中，下列說法正確的是。
  A．應(yīng)先拉動紙帶，再接通電源打點計時器開始打點
  B．拉動紙帶，同時接通電源打點計時器開始打點
  C．應(yīng)先接通電源，在打點計時器開始打點后再拉動紙帶
  D．先拉動紙帶或先接通電源打點計時器開始打點都可以
2. （2）把紙帶的下端固定在重物上，上端用手提著，紙帶穿過打點計時器。按正確的方法操作打點計時器，重物便拉著紙帶下落，紙帶被打出一系列點，其中有一段如圖所示，則與重物相連的一端是紙帶的（填“左端”或“右端”）。
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5. (2021高一上·杭州月考) 打點計時器是高中物理中重要的實驗儀器，圖中的甲，乙兩種打點計時器是高中物理實驗中常用的，請回答下面的問題：
1. （1）圖乙是 $\text{[math]}$ 填“電磁”或“電火花 $\text{[math]}$ 打點計時器，電源采用頻率為50赫茲的 $\text{[math]}$ 填“交流 $\text{[math]}$ 、“交流220V”、“四節(jié)干電池 $\text{[math]}$
2. （2）某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中獲得的一條紙帶如下圖所示，其中：s₁=1.9mm，s₂=5.7mm，s₃=9.7mm，s₄=13.6mm，s₅=17.6mm，s₆=21.4mm，則打第3點的速度是v= $\text{[math]}$ 小車運動的加速度是a= $\text{[math]}$ 計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。
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6. (2020高一上·浦東月考) 某研究性學(xué)習小組采用如圖所示的裝置，測量物體從斜面下滑做勻加速直線運動的加速度。實驗所提供器材有：導(dǎo)軌、小車（裝有寬度為d的遮光板）、光電門兩只、米尺等。
1. （1）若在一次實驗中，測出兩光電門間的距離為L，遮光板通過光電門1的時間為 $\text{[math]}$ ，通過光電門2的時間為 $\text{[math]}$ ，則加速度 $\text{[math]}$ ；
2. （2）經(jīng)過討論，該小組發(fā)現(xiàn)：使用該方案測量加速度，若在不考慮空氣阻力，且操作無誤的前提下，因光電門將遮光時間內(nèi)的平均速度作為遮光板前端進入光電門時的瞬時速度，會導(dǎo)致測得的加速度 $\text{[math]}$ （選填“偏大”或“偏小”）；
3. （3）為減小上述誤差，以下可采用的方法有：_____
  
  A . 增大遮光板的寬度d B . 減小遮光板的寬度d C . 增大兩光電門間的距離L D . 減小兩光電門間的距離L
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7. (2020高一上·重慶期中) 某實驗小組用下圖甲所示的裝置測自由落體的加速度。其操作步驟如下：
A．按照圖甲的裝置安裝實驗器材；

B．將打點計時器接到學(xué)生電源的“交流輸出”上；

C．用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直，使重物遠離打點計時器；

D．先釋放紙帶，之后閉合開關(guān)接通電源，打出一條紙帶；

E．重復(fù)步驟C幾次，從打出的紙帶中選取較理想的一條如圖乙，測出紙帶上一些連續(xù)點的距離為AB=5.8mm，BC=9.8mm，CD=13.6mm，DE=17.6mm；

F．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)算出重力加速度。
1. （1）以上步驟中兩處有錯誤，請指出其錯誤步驟（填代號）并改正：；。
2. （2）分析紙帶可以得到B點速度為m/s，當?shù)刂亓铀俣葹?span id="nb46gyc" class="filling" >m/s²（交流電頻率為50Hz，保留三位有效數(shù)字）。用這種方法測出的重力加速度總比實際值偏小，其原因是。（寫一種原因就可以）
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三、鞏固

8. (2023·邢臺模擬) 某同學(xué)要研究一輛電動遙控玩具車啟動過程的加速度。實驗時，該同學(xué)通過遙控器控制按鈕啟動玩具車，玩具車拖動紙帶運動，打點計時器在紙帶上打出一系列的點跡，打點計時器打點頻率是50Hz。經(jīng)多次實驗，該同學(xué)選出了一條點跡清晰的紙帶，在紙帶上選取7個點作為計數(shù)點（相鄰兩計數(shù)點之間還有4個點），并測量出了相鄰兩計數(shù)點之間的距離，如圖所示。
1. （1）由圖中數(shù)據(jù)可以判別電動遙控玩具車做勻變速直線運動，請說明理由；
2. （2）利用圖中紙帶的數(shù)據(jù)計算打點計時器打下計數(shù)點3時玩具車的速度為 $\text{[math]}$ m/s；（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
3. （3）由圖可以計算出玩具車啟動階段運動的加速度為 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
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9. (2023高三下·古城月考) 利用圖示裝置可測量滑塊在斜面上運動的加速度：一傾斜斜墊導(dǎo)軌上安裝有一個光電門，該光電門的位置可移動，當一帶有遮光片的滑塊自傾斜氣墊導(dǎo)軌最高點滑下通過光電門時，與光電門相連的計時器可以顯示出遮光片通過光電門所用的時間。改變光電門的位置進行多次測量，每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑，并用刻度尺測遮光片到光電門之間的距離s，記下相應(yīng)的時間t值，已知遮光片的寬度為d。
1. （1）滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度v=；
2. （2）滑塊加速度的大小a、遮光片的寬度d、測量值s和t四個物理量之間所滿足的關(guān)系式是；
3. （3）根據(jù)實驗得到的t和s的值。畫出的 $\text{[math]}$ 圖線是一條斜率為k且過原點的直線，則滑塊的加速度為。
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10. (2023高三上·呼和浩特期末) 在“利用打點計時器研究勻加速直線運動”實驗中，某同學(xué)對同一個運動重復(fù)實驗，得到二條紙帶。由于打出的點間隔近，該同學(xué)每隔四個點做為一個計數(shù)點，以便分析計算。用刻度尺測量相鄰點間距，發(fā)現(xiàn)二條紙帶有一組數(shù)據(jù)不同，如圖所示（已知打點計時器電壓220V頻率50Hz，（測量結(jié)果保留二位有效數(shù)字）：
1. （1）通過勻加速直線運動規(guī)律判斷，測量錯誤的紙帶是；（選填“甲”或“乙”）
2. （2） D點速度大小為；
3. （3）勻加速直線運動的加速度大小為。
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11. (2023高一上·西安期末) “測量小車做勻變速直線運動時的加速度”實驗的斜面如圖甲所示，斜面上安裝了光電門。有一小車如圖乙所示，其上面固定有寬度均為b的擋光片A、B，小車從斜面頂端開始運動。
1. （1）若小車做勻加速直線運動，測得兩擋光片先、后經(jīng)過光電門的時間分別為 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，測得A、B間距離為x，則小車的加速度大小 $\text{[math]}$ 。
2. （2）若小車做勻加速直線運動，測得兩擋光片先、后經(jīng)過光電門的時間分別為 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，測得從A經(jīng)過光電門到B經(jīng)過光電門的時間為t，則小車的加速度大小 $\text{[math]}$ 。
3. （3）為減小實驗誤差，可采取的措施是_____。
  
  A . 增大兩擋光片的寬度b B . 減小兩擋光片的寬度b C . 增大兩擋光片的間距x D . 減小兩擋光片的間距x
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12. (2023高一上·懷柔期末) 用圖1所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律。
1. （1）除圖1中標明的實驗器材外，在下列儀器或器材中，還需要的兩項是______。
  
  A . 電壓合適的50Hz交流電源 B . 電壓可調(diào)的直流電源 C . 刻度尺 D . 螺旋測微器 E . 天平（含砝碼） F . 秒表
2. （2）甲同學(xué)安裝并調(diào)整好實驗器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復(fù)幾次，打出若干條紙帶。從中選出了如圖2所示的一條紙帶并確定出O、A、B、C…計數(shù)點（相鄰計數(shù)點間還有4個計時點沒有標出），圖中標出了相鄰計數(shù)點之間的距離。他根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，盡可能精確地算出打下B、C、D、E計數(shù)點時小車的瞬時速度，記錄在表中，請你在表中補上A點的數(shù)據(jù)（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。
  
  計數(shù)點
  
  A
  
  B
  
  C
  
  D
  
  E
  
  瞬時速度 $\text{[math]}$
  
  0.810
  
  0.996
  
  1.176
  
  1.390
3. （3）乙同學(xué)也正確地完成了上述實驗，得到了小車速度v隨時間t變化的圖線，如圖3所示，他判斷該小車做勻變速直線運動，依據(jù)是______。
  
  A . 圖線表示小車通過的位移隨時間均勻變化 B . 該圖線表示小車的瞬時速度隨時間均勻變化 C . 該圖線表示小車的加速度隨時間均勻變化
4. （4）丙同學(xué)也正確地完成了上述實驗，選出了如圖4所示的一條紙帶并確定出O、A、B、C…計數(shù)點（相鄰計數(shù)點間還有4個計時點沒有標出），圖中標出了相鄰計數(shù)點之間的距離。他根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，算出小車的加速度大小是 m/s²。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）
5. （5）落體運動是特殊的勻加速直線運動。在研究落體運動時，伽利略認為最簡單的猜想就是速度v正比于通過的位移x或者所用的時間t。他運用邏輯推理的方法，論證了速度v正比于位移x的運動過程是不可能的，論證過程如下：若速度正比于位移，設(shè)物體通過位移x時的速度為v，所用時間 $\text{[math]}$ ；通過2倍位移2x時的速度按比例應(yīng)為2v，所用時間 $\text{[math]}$ ，這樣一來，通過第1段位移x的時間t₁與通過全程2x的時間t₂相同，進而得出通過第2段位移x不需要時間的荒謬結(jié)論。因此，落體運動中速度v不能正比于位移x。你是否同意上述伽利略的論證過程，請說明理由。
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四、提升

13. 在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器接在50 Hz的低壓交變電源上。某同學(xué)在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出），如圖甲所示。從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段（分別為a、b、c、d、e段），將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖乙所示。
1. （1）請你在xOy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示v-t關(guān)系的圖線（在圖乙中作答），并指出哪個軸相當于v軸？
2. （2）從第一個計數(shù)點開始計時，為了求出0.15 s時刻的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？。
3. （3）若測得a段紙帶的長度為2.0 cm，e段紙帶的長度為10.0 cm，則可求出加速度的大小為 $\text{[math]}$ 。
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14. (2017高三上·河南開學(xué)考) 研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖（a）所示，其中斜面傾角θ可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50Hz，紙帶上計數(shù)點的間距如圖（b）所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出．
①部分實驗步驟如下：
A．測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶
B．接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車
C．將小車依靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連
D．把打點計時器固定在平板上，讓紙穿過限位孔
上述實驗步驟的正確順序是：（用字母填寫）
②圖（b）中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=s
③計數(shù)點5對應(yīng)的瞬時速度大小計算式為v₅=．
④為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應(yīng)為a=．

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15. (2017高三上·匯川開學(xué)考) 某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動，實驗步驟如下：
A．安裝好實驗器材；
B．讓小車拖著紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一系列小點，重復(fù)幾次，選出一條點跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點開始，每五個點取一個計數(shù)點，如圖乙中a、b、c、d等點；
C．測出x₁、x₂、x₃、…
結(jié)合上述實驗步驟，請你繼續(xù)完成下列任務(wù)：
1. （1）實驗中，除打點計時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、一端附有滑輪的長木板、細繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有　　．（填選項代號）
  
  A . 電壓合適的50Hz交流電源 B . 電壓可調(diào)的直流電源 C . 秒表 D . 刻度尺 E . 天平 F . 重錘 G . 彈簧測力計 I . 滑動變阻器
2. （2）如果小車做勻加速運動，所得紙帶如圖乙所示，則x₁、x₂、x₃的關(guān)系是，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則打c點時小車的速度大小是．
3. （3）如果小車做勻加速直線運動，測出前六段相等時間內(nèi)的位移分別為x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆ ，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則小車的加速度a的表達式為：．
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16. (2023·湖南模擬) 為了探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規(guī)律，某同學(xué)在水平桌面上組裝了如圖甲所示的實驗裝置。實驗時，可在小車上安裝一輕薄板，以增大空氣對小車運動的阻力。實驗中所用的小車質(zhì)量為M。
1. （1）未裝薄板時，往砝碼盤中加入一小砝碼，接通打點計時器的電源后，再釋放小車，在紙帶上打出一系列的點，紙帶如圖乙所示。A、B、C、D、E是選取的五個計數(shù)點，其中相鄰計數(shù)點之間的時間間隔均為T，各計數(shù)點到第一個計數(shù)點A的距離分別為 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，已知未裝薄板時，小車所受空氣阻力可忽略，則小車加速度a＝（用題中給定的字母表示）。
2. （2）在（1）的裝置基礎(chǔ)上，給小車加裝上薄板后，利用紙帶求出小車不同時刻的速度，作出小車的v－t圖像（如圖丙所示），通過圖像分析，可知隨著運動速度的增加，小車所受的空氣阻力（選填“增大”、“減小”或“不變”）。
3. （3） v－t圖像中，若曲線在 $\text{[math]}$ 時刻的切線斜率為k。計算物體受到的空氣阻力時，若該同學(xué)仍然把砝碼和砝碼盤的總重力當作小車所受到的拉力，則 $\text{[math]}$ 時刻，他求得的空氣阻力f＝（用題中給定的字母表示）。
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