实验专题 必修第二册实验（word版）-【精英1号】2025年高中物理学考笔记·专题提升训练

必修第二册实验 1．[2023·浙江舟山·阶段练习]某同学利用重物的自由落体运动来验证机械能守恒定律。 (1)在该实验中，重物应采用图甲中的________。 (2)操作该实验时，其中一个重要的步骤是接通电源释放纸带，则如图乙所示操作中合理的是________。 【答案】(1)C　(2)D 【解析】(1)研究自由落体运动的机械能守恒时，应该挑选密度比较大且比较重的重物，从题图甲可以看出C符合要求，故选C。 (2)正确的手持纸带的方法：手持纸带的末端，让纸带保持竖直，重物靠近打点计时器，故选D。 2．如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空气中甩动，使杯在水平面内做圆周运动，来感受向心力。 (1)下列说法中正确的是________。 A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变 B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大 C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变 D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大 (2)如图甲所示，绳离杯心40 cm处打一结点A，80 cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据： 操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。 操作二：手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。 操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动2周，体会向心力的大小。 操作四：手握绳结A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。 ①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关； 操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关； 操作四与一相比较：________、________相同，向心力大小与________有关。 ②物理学中此种实验方法叫________________法。 【答案】(1)BD　(2)①角速度　半径　质量　②控制变量 【解析】(1)由题意，根据向心力公式，F向＝mω2r，由牛顿第二定律，则有FT＝mω2r，保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，据公式可知，绳对手的拉力将变大，故C错误，D正确。故选B、D。 (2)根据向心力公式F向＝mω2r，由牛顿第二定律，则有FT＝mω2r；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与质量有关；物理学中此种实验方法叫控制变量法。 3．在“研究小球做平抛运动”的实验中： (1)某同学先观察了如图甲所示的演示实验，A、B两球同时落地，说明____________________________________；该同学设计了如图乙所示的实验：将两个斜槽固定在同一竖直面内，最下端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，斜槽2与光滑水平板衔接，则他将观察到的现象是___________________________，这说明______________________________。 (2)该同学用频闪照相机拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长为L＝5 cm，A、B、C是拍摄的三个小球位置，如果g取10 m/s2，那么： ①照相机拍摄时每________ s曝光一次； ②小球做平抛运动的初速度的大小为________ m/s。 【答案】(1)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动　球1落到光滑水平板上并击中球2　平抛运动在水平方向上是匀速直线运动　(2)①0.1　②1.5 【解析】(1)题图甲中A、B两球同时落地，则B球的平抛运动在竖直方向的分运动与A球的运动相同，而A做自由落体运动，故可说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；题图乙中球1与球2恰好在平板上相碰，球1在水平方向做匀速直线运动，故可说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。 (2) ①在竖直方向上，根 据 推 论Δy＝gT2，其 中Δy＝2L＝0.1 m，可 得T＝0.1 s。 ②在水平方向，由x＝v0T，x＝3L＝0.15 m，可得v0＝1.5 m/s。 4．[2023·浙江绍兴·联考]如图1是向心力演示仪的示意图，匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由长槽及短槽上的挡板6对小球的弹力提供，该力的大小通过挡板的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，因此标尺8上露出的红白相间等分格子的数量可以显示出两个球所受向心力的比值。长槽上A挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等。A′挡板距左转轴的距离是A挡板距左转轴距离的两倍。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上(已知塔轮2由上到下，圆盘半径分别为6.00 cm、8.00 cm、9.00 cm；塔轮3由上到下，圆盘半径分别为6.00 cm、4.00 cm、3.00 cm)，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动所受向心力大小的影响因素。图2中甲、乙、丙是用控制变量法探究小球所受向心力大小与小球质量、小球转动角速度和转动半径之间关系的实验情境图，所用钢球质量相同，钢球质量大于铝球质量。 (1)本实验采用的实验方法是________。 A．放大法 B．累积法 C．微元法 D．控制变量法 (2)探究小球所受向心力大小与小球质量之间关系的是图2中的________(选填“甲”“乙”或“丙”)。 (3)探究小球所受向心力大小与小球转动角速度之间关系的是图2中的________(选填“甲”“乙”或“丙”)。 (4)可以得到的结果有________。 A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比 C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比 D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比 【答案】(1)D　(2)乙　(3)甲　(4)A 【解析】(1)使用向心力演示仪研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都相同，研究向心力大小与半径的关系时质量和角速度都相同，研究向心力大小与角速度的关系时质量和半径都相同，所以采用的科学方法为控制变量法。故选D。 (2)探究小球所受向心力大小与小球质量之间关系，需半径和角速度都相同，但质量不同，故选图乙。 (3)探究小球所受向心力大小与小球转动角速度之间关系， 需半径和质量都相同，故选图甲。 (4)根据公式F＝mω2r可知，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故A正确；根据公式F＝mω2r可知，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的二次方成正比，故B、C错误；根据公式F＝mω2r可知，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D错误。故选A。 5．[2023·浙江温州·联考]用下图所示实验装置验证机械能守恒定律。 通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过下方光电门B点时，毫秒计时器(图中未画出)记录下挡光时间 t，测出A、B 之间的距离为h, 且远大于小球直径，实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。(已知当地重力加速度g为9.8 m/s2) (1)为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量？________。 A．A点与地面间的距离H B．小铁球的质量m C．小铁球从A到B的下落时间tAB D．小铁球的直径d (2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v＝________，若下落过程中机械能守恒，则与h的关系式为＝________ 。 【答案】(1)D　(2)　 【解析】(1)为了验证机械能守恒定律，只需验证从A下落到B的过程中，重力势能减少量是否等于动能增加量即可，测量出小铁球的直径d，小铁球通过光电门时的瞬时速度为v＝，则验证下列等式是否成立就可以验证机械能守恒定律mgh＝m2，化简后得gh＝2，A、B、C错误，D正确。故选D。 (2)由以上分析可知，与h的关系式为＝。 6．[2023·浙江湖州·学考模拟]利用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。 (1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。 A．速度变化量和势能变化量 B．动能变化量与势能变化量 C．速度变化量和高度变化量 D．动能变化量和高度变化量 (2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是________。 A．刻度尺 B．天平(含砝码) C．交变电源 D．直流电源 (3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能减小量为________，动能增加量为____________。 (4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是________。 A．利用公式v＝gt计算重物速度 B．利用公式v＝计算重物速度 C．没有采用多次实验取平均值的方法 D．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 【答案】(1)B　(2)AC　(3)mghB　　(4)D 【解析】(1)验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量，故选B。 (2)电磁打点计时器使用低压交变电源，C正确，D错误； 需选用刻度尺测出纸带上各点到起点的距离，表示重锤下落的高度，A正确；要验证mgh＝mv－mv是否成立，等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平测质量，B错误。故选A、C。 (3)根据功能关系，重物的重力势能减少量的大小等于重力做的功的多少，所以，重物重力势能的减少量为mghB，B点的速度为vB＝，所以动能增加量为ΔEk＝mv＝。 (4)由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减少的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量。故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$