专题10 实验（湖南专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高一物理下学期期末真题分类汇编

专题10 实验（原卷版） 【考点分析】 实验：探究平抛运动的特点 1．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）如图甲是“研究平抛运动”的实验装置图。 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线 。 (2)每次让小球从同一位置由静止释放，目的是_____； A．为了保证小球做平抛运动 B．为保证小球飞出时，轨迹是抛物线 C．使小球每次做平抛运动的初速度相同 D．让小球的运动靠近但不接触木板 (3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动中的三个位置，如图乙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 ；小球经过点的速度为 。（取）（小数点后保留两位） 2．（23-24高一下·湖南·期末）某实验小组同学利用频闪相机研究小球的平抛运动，得到了小球做平抛运动时的频闪照片。已知相机的闪光频率为f，选A位置的球心为坐标原点，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向建立坐标系，B、C、D三点的球心坐标结合比例尺换算成的实际距离已经标出，如图所示，则可得到竖直方向的加速度大小为 ，平抛物体的初速度大小为 ，位置D的竖直坐标为 （用、表示）。 3．（23-24高一下·湖南·期末）某小组利用频闪照相法来探究平抛运动的规律，如图甲所示，将玻璃管弹射器固定在水平桌边，将小钢球压缩弹簧后由静止释放，小钢球和玻璃管之间的摩擦可忽略不计，弹簧原长状态时其末端恰好位于桌子边缘，利用频闪照相法拍下小球在空中运动的部分像点，如图乙所示，已知背景方格的边长为5cm，频闪周期为0.1s，取重力加速度g=10m/s2。 (1)以下实验操作合理且必要的是（　　） A．应该测量出弹簧的劲度系数 B．释放小球前，弹簧的压缩量越大越好 C．实验时应先打开频闪仪，再由静止释放小球 D．用直线连接相邻的像点，即可得小球运动的轨迹 (2)根据图乙频闪照片，小球经过B点时对应的竖直速度v= m/s，小球平抛的初速度为v0= m/s（结果均保留两位有效数字）。 (3)若要粗测小球释放前弹簧的弹性势能，只需要再测量一个物理量为（　　） A．小球的质量 B．小球下落的高度 C．弹簧压缩后的长度 D．弹簧的劲度系数 4．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中： (1)如图甲所示的实验中，用锤子敲弹片后A球作自由落体运动，我们观察到两球同时落地，说明作平抛运动的B球在竖直方向做 运动；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，球2的轨道的水平部分也是光滑的，释放后，球2到达水平轨道后作匀速直线运动，我们观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明作平抛运动的球1在水平方向做 运动； (2)该同学用频闪照相机拍摄到如图丙所示的小球平抛运动的照片，照片中小方格的边长，小球在平拋运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，如果我们把平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，则由图可知：照相机每隔 s曝光一次，小球平拋初速度为 （当地重力加速度大小）。 5．（23-24高一下·湖南邵阳·期末）平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速运动，②竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，某同学设计了以下实验： (1)用如图1所示装置探究平抛运动竖直分运动的待点。用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开并自由下落，比较两球的落地时间。多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，由此______。 A．只能说明上述规律中的第①条 B．只能说明上述规律中的第②条 C．不能说明上述规律中的任何一条 D．能同时说明上述两条规律 (2)用如图2所示装置研究平抛运动水平分运动的特点。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道PQ滑下后从斜槽末端Q飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。 ①下列操作中，必要的是 （选填选项前的字母） A．通过调节使斜槽末段保持水平    B．每次需要从不同位置静止释放A球 C．通过调节使硬板保持竖直    D．尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦 ②某同学用图2的实验装置得到的痕迹点如图3所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验 （选填选项前的字母） A．A球释放的高度偏高    B．A球释放的高度偏低 C．A球没有被静止释放    D．挡板MN未水平放置 实验：探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系 6．（23-24高一下·湖南长沙·期末）在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中。 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到的方法是：（　　） A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量 D．演绎法 (2)如图所示，A、B都为质量相同的钢球，图中所示是在研究向心力的大小与__________的关系。 A．质量m B．角速度 C．半径r (3)如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为 。 7．（23-24高一下·湖南永州·期末）某同学利用如图所示的装置来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，调节装置。转动手柄，使长槽和短槽分别随变速塔轮在水平面内匀速转动，槽内的钢球做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的弹力提供向心力，钢球对挡板的弹力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间等分格显示出两个钢球所受向心力的大小。图中左侧短槽的挡板距标尺1的距离与右侧挡板距标尺2的距相等。 (1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．演绎推理法 (2)为了探究钢球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是______： A．应使用两个质量不等的钢球 B．应使两钢球离转轴的距离相同 C．应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上 (3)在某次探究实验中，当a、b两个相同钢球转动的半径相等时，若左右标尺上红白相间的等分格显示出a、b两个钢球所受向心力的比值为4∶9，由此可知皮带连接的左右两个变速塔轮对应的半径之比为 。 实验：验证机械能守恒定律 8．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在8V、50Hz的交流电源上，自由下落的重锤质量为0.5kg，选出一条理想的纸带如图所示，A、B、C为连续打出的点，取，O为始起点，则： (1)打点计时器打B点时，重锤下落的速度 （保留两位有效数字）； (2)从起点O到打下点B点的过程中，重锤的重力势能减少量 J，动能的增加量 J；（、均保留三位有效数字）； (3)由以上数据可以知道总是略大于，其原因是_____。 A．由于数据测量有误差造成的 B．由于纸带和限位孔有摩擦造成的 C．由于实验操作不规范造成的 D．由于重物下落过程有空气阻力造成的 9．（23-24高一下·湖南长沙·期末）某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有__________。（选填器材前的字母） A．大小合适的铁质重锤 B．体积较大的木质重锤 C．刻度尺 D．天平 (2)安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。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、、。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式__________（用题中所给字母表示）。 A． B． C． (3)经过计算发现增加的动能大于减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是： 。 10．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，可输出交流电和直流电。重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。 (1)下列几个操作步骤中： A．按照图示，安装好实验装置 B．将打点计时器接到电源的“交流输出”上 C． 用天平测出重锤的质量 D．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点 E. 测量纸带上某些点间的距离 F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 没有必要的是 ，操作错误的是 。（填步骤前相应的字母） (2)在选定的纸带上依次取计数点如图乙所示，纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻对应的位置，那么纸带的 （填“左”或“右”）端与重锤相连。 (3)已知交流电频率为50Hz，重锤质量为200g，当地重力加速度g＝9.80m/s2，则从O点到C点，重锤的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝ J、打C点的动能EkC＝ J（计算结果均保留3位有效数字）。 (4)比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是______。 A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带 11．（23-24高一下·湖南郴州·期末）利用如下图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。 (1)除带夹子的重物、交流电源、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是 (选填“刻度尺”或“天平”)； (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如下图所示的一条纸带。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，重物的重力势能减少量 ，动能增加量 12．（23-24高一下·湖南邵阳·期末）某同学利用如图甲所示装置验证“机械能守恒定律”。 (1)用弹簧测力计测量重物的重力时，测量结果如图乙所示，则重物的重力 N； (2)实验时，按甲图中所示用手拿好纸带之后，应该______； A．先接通打点计时器电源，后释放纸带 B．先释放纸带，后接通打点计时器电源 C．释放纸带与接通打点计时器电源没有严格的先后顺序 (3)在打好点的纸带中他挑选出一条点迹清晰的纸带，如图丙所示。把第一个点记作O，从O点后某个点开始，依次为1、2、3、…，分别测出各个记数点到O点的距离，已标在图丙中，已知打点计时器打点周期为，则打第4个标记点时重物的速度 ； (4)若重物的重力大小为（1）中测量值，当地重力加速度大小为，则从开始下落到打第4个标记点时重物的机械能损失为 J（保留一位有效数字）； (5)请分析重物机械能损失的主要原因 。 13．（23-24高一下·湖南长沙·期末）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图（a）所示的装置，让金属小球从静止开始下落，实验过程如下： （1）让小球从某一固定高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后立即停止。 （2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径d= mm。 （3）测量时，应 （选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次通过光电门的遮光时间。 （4）若适当调低光电门位置（不会接触橡胶材料），将会 （选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。 14．（23-24高一下·湖南·期末）某实验小组用图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。 (1)下列关于本实验的说法正确的是（　　） A．实验时打点计时器连接的电源为交流电源 B．实验时选用的重物应是质量小、横截面积大的物体 C．实验时需要测量重物的质量，否则无法验证机械能守恒定律 D．释放重物前，重物应置于远离打点计时器处 (2)某同学按照正确的操作完成实验后，得到的纸带如图乙所示，其中纸带上的A、B、C为连续的三个计时点，O点为纸带上打出的第一个点，各点到O点的距离分别为h1、h2、h3，O点到A点有部分点未画出。已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度大小为g，则纸带上打出B点时重物的速度大小v= （用题中所给物理量表示，下同），重物从开始下落到纸带上打出B点的过程中，若在误差允许范围内满足表达式 时，则可推出重物下落过程中减少的重力势能∆E，等于增加的动能∆Eₖ，即机械能守恒。 (3)某同学按第（2）问中的方法处理数据后，发现∆Ek略小于∆Ep，造成该误差的原因可能是 （写出一种原因即可）。 15．（23-24高一下·湖南怀化·期末）用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。 (1)下列物理量需要测量的是 ，通过计算得到的是 （填写代号）。 A．重锤质量    B．重锤下落的高度    C．与下落高度对应的重锤的速度 (2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g。图乙是实验得到的一条纸带， A、B、C、D、E为相邻的连续点。根据测得的，写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式 ，动能增加量的表达式 。 (3)关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是______ A．纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小 B．纸带上第1、2两点间距若不接近2mm，无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大 C．处理纸带时，可以直接用打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法 16．（23-24高一下·湖南邵阳·期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量m的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示。其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是、、、、。当地重力加速度为g，本实验所用电源的打点周期T。 (1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度 ，打点计时器打下点D时，重锤下落的速度 。 (2)从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能的减少量 ，重锤动能的增加量 。 (3)在误差允许范围内，通过比较 就可以验证重锤下落过程中机械能守恒。 17．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）某同学用图甲所示的实验装置探究线速度与角速度的关系并验证机械能守恒定律。先将两个完全相同的钢球P、Q固定在长为3L的轻质空心刚性杆两端，然后在杆长处安装一个阻力非常小的固定转轴O。最后在两个钢球的球心处分别固定一个相同的挡光片，挡光片宽度为d，如图乙所示，保证挡光片所在平面和杆垂直。已知重力加速度为g。实验步骤如下： （1）该同学将杆抬至水平位置后由静止释放，当P转到最低点时，固定在钢球P、Q球心处的挡光片刚好同时通过光电门1、光电门2；（两个光电门规格相同，均安装在过O点的竖直轴上） （2）若挡光片通过光电门1、光电门2的时间分别为和，根据该同学的设计，之比应为 ； （3）若要验证“机械能守恒定律”，该同学 （选填“需要”或者“不需要”）测量钢球的质量m； （4）在误差允许范围内，关系式 成立，则可验证机械能守恒定律（关系式用g、L、d、、表示）； （5）通过多次测量和计算，发现第（4）问的关系式中重力势能的减少量一定大于动能的增加量，造成误差的主要原因可能是 。 18．（23-24高一下·湖南永州·期末）用如图甲所示的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，拉着纸带向上运动，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械守恒定律。如图乙所示是实验中获取的一条纸带；O点是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离已标注，打点计时器所接电源频率为50Hz。已知、，则（计算结果均保留三位有效数字） (1)在打下O点到打下B点的过程中系统动能的增量 J，系统势能的减少量 J。（取重力加速度） (2)在某次实验中系统动能的增加量小于系统重力势能的减少量，造成该实验结果的可能原因是 。 (3)若上升高度为h时对应的速度大小为v，请写出计算重力加速度g的表达式 （用、、v、h表示）；若某同学作出图像如图丙所示，计算重力加速度 。 19．（23-24高一下·湖南邵阳·期末）在探究平抛运动规律实验中，利用一管口直径略大于小球直径的直管来确定平抛小球的落点及速度方向（只有当小球速度方向沿直管方向才能飞入管中），重力加速度为g。 (1)实验一：如图（a）所示，一倾角为θ的斜面AB，A点为斜面最低点，直管保持与斜面垂直，管口与斜面在同一平面内，平抛运动实验轨道抛出口位于A点正上方某处。为让小球能够落入直管，可以根据需要沿斜面移动直管。某次平抛运动中，直管移动至P点时小球恰好可以落入其中，测量出P点至A点距离为L，根据以上数据可以计算出此次平抛运动在空中飞行时间 ，初速度 。（用L、g、θ表示） (2)实验二：如图（b）所示，一半径为R的四分之一圆弧面AB，圆心为O，OA竖直，直管保持沿圆弧面的半径方向，管口在圆弧面内，直管可以根据需要沿圆弧面移动。平抛运动实验轨道抛出口位于OA线上可以上下移动，抛出口至O点的距离为h。上下移动轨道，多次重复实验，记录每次实验抛出口至O点的距离，不断调节直管位置以及小球平抛初速度，让小球能够落入直管。为提高小球能够落入直管的成功率及实验的可操作性，可以按如下步骤进行：首先确定能够落入直管小球在圆弧面上的落点，当h确定时，理论上小球在圆弧面上的落点位置是 （填“确定”或“不确定”）的，再调节小球释放位置，让小球获得合适的平抛初速度平抛至该位置即可落入直管。满足上述条件的平抛运动初速度满足 （用h、R、g表示）。 20．（23-24高一下·湖南·期末）某实验小组利用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，已知当地的重力加速度为g，实验时完成了如下的操作： a.首先接通气垫导轨，然后调节气垫导轨水平，将光电门固定在气垫导轨上的B处； b.测量出遮光条的宽度d； c.将滑块移至图示位置的A处，测出遮光条到光电门的距离l； d.将质量为m的钩码通过细线与滑块连接，调节滑轮的高度使细线水平； e.释放滑块，测量遮光条经过光电门时的挡光时间； f.改变遮光条到光电门的距离，测量滑块经过光电门时相应的挡光时间。 (1)为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量及符号 (2)遮光条通过光电门时的速度大小为 . (3)在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了 ，系统的动能增加量为 。 (4)改变l，做多组实验，作出如图2所示以l为横坐标，以为纵坐标的图像。若机械能守恒定律成立，则图像斜率为 . (5)关于实验中的操作及要求，下列操作中不必要的是______.（填选项序号）。 A．使细线与气垫导轨平行 B．钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量 C．使位置A与B间的距离适当大些 21．（23-24高一下·湖南·期末）某同学验证机械能守恒定律的装置如图1所示，该装置由悬挂在铁架台上的细线、小球和铁架台下方的光电门组成，当地重力加速度为g。 （1）实验中用毫米刻度尺测量悬点到小球上端的细线长度为l，用某测量工具测量小球的直径d （2）该同学将细绳拉直至与悬点等高的位置后由静止释放，记录小球通过最低点时光电门的遮光时间t，则小球通过最低点的速度大小为 （用所测物理量字母表示） （3）本实验验证机械能守恒定律时，只需在误差允许范围内验证表达式 是否成立即可； （4）多次改变细线长度l，重复以上操作，若以为纵坐标，l为横坐标，根据实验数据作出的图像如图2所示，图中的纵截距为b，c为纵轴上的一个数值，则可得重力加速度测量值 （用图中给的字母或所测物理量表示）； （5）用实验所得重力加速度与当地重力加速度g比较，在误差范围内两个数值近似相等，则验证了小球机械能守恒。 实验：探究影响电荷间的静电力的因素 22．（23-24高一下·江西萍乡·期末）某物理兴趣小组利用如图甲所示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个固定在绝缘支架上带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作： 步骤一：把系在丝线上的同一带电小球先后挂在横杆上的等位置，比较小球在不同位置所受静电力的大小。 步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。 (1)图甲中实验采用的方法是_____（填正确选项前的字母）。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 (2)图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)接着该组同学进行如下探究：如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个电荷量不变的小球B，缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为，改变小球A的电荷量，重复以上实验步骤，测出悬线偏离竖直方向的夹角为。若两次实验中A球的电荷量分别为和，分别为30°和45°，则 。 实验：观察电容器的充放电过程 23．（23-24高一下·湖南·期末）电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连，显示出电流随时间变化的图像。利用电流传感器研究电容器的放电过程的电路如图甲所示，其中电源两端电压。S是单刀双掷开关，C为平行板电容器。先使开关S与2相连，电容器充电结束后把开关S掷向1，电容器通过电阻 R放电。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流 I随时间t变化的曲线如图乙所示。 (1)其放电电流随时间变化图像如图乙所示，已知图中所围的面积约为40个方格，每一小格，可算出电容器的电容为 F。 (2)若将电容器上板A接正极，下板 B接负极，且将上极板接地，如图丙所示。有一带电液滴静止在电容器内部 P点，闭合开关 S，现将电容器下极板 B向下平移一小段距离，则液滴 填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”，电容器中P点电势 填“升高”、“降低”、“不变”。 24．（23-24高一下·湖南长沙·期末）某学校兴趣小组利用电流传感器观察电容器的充、放电现象，设计电路如图甲所示。开关K闭合，将开关S与端点2连接时电源短时间内对电容器完成充电，充电后电容器右极板带负电；然后把开关S连接端点1，电容器通过电阻放电，计算机记录下电流传感器中电流随时间的变化关系。如图乙是计算机输出的电容器充、放电过程电流随时间变化的图像； (1)根据图像估算电容器在充电结束时储存的电荷量为 （结果保留两位有效数字）； (2)已知直流电源的电压为6V，则电容器的电容约为 F（结果保留两位有效数字）； (3)如果不改变电路其他参数，断开开关K，重复上述实验，则充电时的图像可能是图丙中的虚线 （选填“a”“b”或“c”中的一个，实线为闭合开关K时的图像）。 18 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 实验（解析版） 【考点分析】 实验：探究平抛运动的特点 1．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）如图甲是“研究平抛运动”的实验装置图。 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线 。 (2)每次让小球从同一位置由静止释放，目的是_____； A．为了保证小球做平抛运动 B．为保证小球飞出时，轨迹是抛物线 C．使小球每次做平抛运动的初速度相同 D．让小球的运动靠近但不接触木板 (3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动中的三个位置，如图乙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 ；小球经过点的速度为 。（取）（小数点后保留两位） 【答案】(1)水平 (2)C (3) 0.75 1.25 【详解】（1）为了保证小球抛出的速度处于水平方向，实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平。 （2）每次让小球从同一位置由静止释放，目的是使小球每次做平抛运动的初速度相同。 故选C。 （3）[1]由图可知，小球在段和段的水平位移相等，则所用时间相等，竖直方向根据 可得 则该小球做平抛运动的初速度为 [2]小球经过点的竖直分速度为 则小球经过点的速度为 2．（23-24高一下·湖南·期末）某实验小组同学利用频闪相机研究小球的平抛运动，得到了小球做平抛运动时的频闪照片。已知相机的闪光频率为f，选A位置的球心为坐标原点，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向建立坐标系，B、C、D三点的球心坐标结合比例尺换算成的实际距离已经标出，如图所示，则可得到竖直方向的加速度大小为 ，平抛物体的初速度大小为 ，位置D的竖直坐标为 （用、表示）。 【答案】 【详解】[1]相机的曝光时间为 A、B、C、D两两相邻位置的时间间隔为 由，可得 而， [2]平抛物体的初速度为 [3]设位置D的竖直坐标为，由于相邻的相等时间内的位移之差是定值，则 得 3．（23-24高一下·湖南·期末）某小组利用频闪照相法来探究平抛运动的规律，如图甲所示，将玻璃管弹射器固定在水平桌边，将小钢球压缩弹簧后由静止释放，小钢球和玻璃管之间的摩擦可忽略不计，弹簧原长状态时其末端恰好位于桌子边缘，利用频闪照相法拍下小球在空中运动的部分像点，如图乙所示，已知背景方格的边长为5cm，频闪周期为0.1s，取重力加速度g=10m/s2。 (1)以下实验操作合理且必要的是（　　） A．应该测量出弹簧的劲度系数 B．释放小球前，弹簧的压缩量越大越好 C．实验时应先打开频闪仪，再由静止释放小球 D．用直线连接相邻的像点，即可得小球运动的轨迹 (2)根据图乙频闪照片，小球经过B点时对应的竖直速度v= m/s，小球平抛的初速度为v0= m/s（结果均保留两位有效数字）。 (3)若要粗测小球释放前弹簧的弹性势能，只需要再测量一个物理量为（　　） A．小球的质量 B．小球下落的高度 C．弹簧压缩后的长度 D．弹簧的劲度系数 【答案】(1)C (2) 3.0 2.5 (3)A 【详解】（1）A．弹簧的作用是给小球一个初速度，不需要知道弹簧的劲度系数，故A错误； B．释放小球前，弹簧的压缩量应该适当，使小球以适当的初速度做平抛运动，故B错误； C．实验时应先打开频闪仪，再由静止释放小球，故C正确； D．以平滑曲线连接相邻的像点，可得小球的运动轨迹，故D错误。 故选C。 （2）[1] 小球在竖直方向做匀加速直线运动，根据 可得 [2] 在水平方向做匀速直线运动，则初速度 （3）根据机械能守恒，弹簧的弹性势能 只需要测量出小球的质量即可。 故选A。 4．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中： (1)如图甲所示的实验中，用锤子敲弹片后A球作自由落体运动，我们观察到两球同时落地，说明作平抛运动的B球在竖直方向做 运动；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，球2的轨道的水平部分也是光滑的，释放后，球2到达水平轨道后作匀速直线运动，我们观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明作平抛运动的球1在水平方向做 运动； (2)该同学用频闪照相机拍摄到如图丙所示的小球平抛运动的照片，照片中小方格的边长，小球在平拋运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，如果我们把平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，则由图可知：照相机每隔 s曝光一次，小球平拋初速度为 （当地重力加速度大小）。 【答案】(1) 自由落体 匀速直线 (2) 0.02 0.4 【详解】（1）[1][2]用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动；因为观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2，可知球1在水平方向上的运动规律与球2相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。 （2）在竖直方向上，根据匀变速直线运动的规律可得 得照相机的曝光时间为 在水平方向有 得 5．（23-24高一下·湖南邵阳·期末）平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速运动，②竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，某同学设计了以下实验： (1)用如图1所示装置探究平抛运动竖直分运动的待点。用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开并自由下落，比较两球的落地时间。多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，由此______。 A．只能说明上述规律中的第①条 B．只能说明上述规律中的第②条 C．不能说明上述规律中的任何一条 D．能同时说明上述两条规律 (2)用如图2所示装置研究平抛运动水平分运动的特点。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道PQ滑下后从斜槽末端Q飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。 ①下列操作中，必要的是 （选填选项前的字母） A．通过调节使斜槽末段保持水平    B．每次需要从不同位置静止释放A球 C．通过调节使硬板保持竖直    D．尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦 ②某同学用图2的实验装置得到的痕迹点如图3所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验 （选填选项前的字母） A．A球释放的高度偏高    B．A球释放的高度偏低 C．A球没有被静止释放    D．挡板MN未水平放置 【答案】(1)B (2) AC/CA AC/CA 【详解】（1）B做自由落体运动，A做平抛运动，多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，表明两气体下落高度相同时，下落的时间也相同，由此能够说明A球竖直方向分运动为自由落体运动。改变小锤敲击弹性金属片的力度，A球平抛运动的初速度大小不一样，由于不能够确定时间与速度的具体值，即也不能确定水平位移的大小，因此不能说明A球水平方向分运动为匀速直线运动。 故选B。 （2）[1]A．为了确保小球飞出的初速度方向水平，实验中需要通过调节使斜槽末段保持水平，故A正确； B．由于实验需要确保小球飞出的初速度大小一定，则实验时每次需要从同一位置静止释放A球，故B错误； C．小球平抛运动的轨迹位于竖直平面，为了减小误差，准确作出小球运动的轨迹，实验时，需要通过调节使硬板保持竖直，故C正确； D．实验时每次小球均从斜槽同一高度静止释放，小球克服阻力做功相同，小球飞出的初速度大小相同，因此斜槽的摩擦对实验没有影响，故D错误。 故选AC。 [2]根据图像可知，偏差较大的点位于正常轨迹点的上侧，表明该点水平方向的速度比其它点的水平速度大，可知，有可能是小球释放是没有被静止释放，释放时有一定的初速度，或者小球释放位置偏高。 故选AC。 实验：探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系 6．（23-24高一下·湖南长沙·期末）在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中。 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到的方法是：（　　） A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量 D．演绎法 (2)如图所示，A、B都为质量相同的钢球，图中所示是在研究向心力的大小与__________的关系。 A．质量m B．角速度 C．半径r (3)如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为 。 【答案】(1)C (2)B (3)2∶1 【详解】（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时，由于可变量较多，因此主要用到的方法是：控制变量。 故选C。 （2）由题图可知，，A、B都为质量相同的钢球，两球都分别放在转动半径相同的位置上，因此实验是在研究向心力的大小与角速度的关系。 故选B。 （3）实验显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，由向心力公式可得 其中 解得 由于两塔轮是皮带传动，则两轮边缘的线速度大小相等，则有 可得 7．（23-24高一下·湖南永州·期末）某同学利用如图所示的装置来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，调节装置。转动手柄，使长槽和短槽分别随变速塔轮在水平面内匀速转动，槽内的钢球做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的弹力提供向心力，钢球对挡板的弹力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间等分格显示出两个钢球所受向心力的大小。图中左侧短槽的挡板距标尺1的距离与右侧挡板距标尺2的距相等。 (1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是______。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．演绎推理法 (2)为了探究钢球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，下列说法正确的是______： A．应使用两个质量不等的钢球 B．应使两钢球离转轴的距离相同 C．应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上 (3)在某次探究实验中，当a、b两个相同钢球转动的半径相等时，若左右标尺上红白相间的等分格显示出a、b两个钢球所受向心力的比值为4∶9，由此可知皮带连接的左右两个变速塔轮对应的半径之比为 。 【答案】(1)B (2)C (3) 【详解】（1）在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，先探究向心力与其中一个物理量的关系，保持另外两个物理量不变，用到的实验方法是控制变量法。 故选B。 （2）为了探究钢球的向心力F的大小与轨道半径r之间的关系，需控制小球的质量、角速度相同，轨道半径不同，则应使用两个质量相等的钢球，应使两钢球离转轴的距离不同，左右变速轮边缘的线速度大小相等，根据 为使小球的角速度相同，应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上。 故选C。 （3）根据向心力公式 可得 变速轮边缘的线速度大小相等，根据 右两个变速塔轮对应的半径之比为 实验：验证机械能守恒定律 8．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在8V、50Hz的交流电源上，自由下落的重锤质量为0.5kg，选出一条理想的纸带如图所示，A、B、C为连续打出的点，取，O为始起点，则： (1)打点计时器打B点时，重锤下落的速度 （保留两位有效数字）； (2)从起点O到打下点B点的过程中，重锤的重力势能减少量 J，动能的增加量 J；（、均保留三位有效数字）； (3)由以上数据可以知道总是略大于，其原因是_____。 A．由于数据测量有误差造成的 B．由于纸带和限位孔有摩擦造成的 C．由于实验操作不规范造成的 D．由于重物下落过程有空气阻力造成的 【答案】(1)1.0 (2) 0.255 0.250 (3)BD 【详解】（1）打点计时器打B点时，重锤下落的速度 （2）[1]从起点O到打下点B点的过程中，重锤的重力势能减少量 [2]动能的增加量 （3）A．由于数据测量造成的误差，可能大于，也可能小，选项A错误； B．由于纸带和限位孔有摩擦造成的，一部分重力势能转化为内能，则总是略大于，选项B正确； C．由于实验操作不规范造成的可能大于，也可能小，选项C错误； D．由于重物下落过程有空气阻力造成的，一部分重力势能克服阻力做功，则总是略大于，选项D正确。 故选BD。 9．（23-24高一下·湖南长沙·期末）某同学利用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有__________。（选填器材前的字母） A．大小合适的铁质重锤 B．体积较大的木质重锤 C．刻度尺 D．天平 (2)安装好实验装置，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示。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、、。设重锤质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。为了验证此实验过程中机械能是否守恒，应满足下面的哪个等式__________（用题中所给字母表示）。 A． B． C． (3)经过计算发现增加的动能大于减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是： 。 【答案】(1)AC (2)A (3)用公式计算速度 【详解】（1）为减小空气阻力的影响，实验需使用大小合适的铁质重锤，需使用刻度尺测量纸带上两点间的距离，验证机械能守恒的表达式中重锤的质量可以约去，不需要使用天平。 故选AC。 （2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度，B点的速度为 从O点到B点，重锤增加的动能为 从O点到B点，重锤减少的重力势能为 若此实验过程中机械能是否守恒，则 整理得 故选A。 （3）经过计算发现增加的动能大于减少的重力势能，则实验中可能存在的问题是用公式计算速度。 10．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，可输出交流电和直流电。重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。 (1)下列几个操作步骤中： A．按照图示，安装好实验装置 B．将打点计时器接到电源的“交流输出”上 C． 用天平测出重锤的质量 D．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点 E. 测量纸带上某些点间的距离 F. 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 没有必要的是 ，操作错误的是 。（填步骤前相应的字母） (2)在选定的纸带上依次取计数点如图乙所示，纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻对应的位置，那么纸带的 （填“左”或“右”）端与重锤相连。 (3)已知交流电频率为50Hz，重锤质量为200g，当地重力加速度g＝9.80m/s2，则从O点到C点，重锤的重力势能变化量的绝对值|ΔEp|＝ J、打C点的动能EkC＝ J（计算结果均保留3位有效数字）。 (4)比较EkC与|ΔEp|的大小，出现这一结果的原因可能是______。 A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带 【答案】(1) C D (2)左 (3) 0.545 0.588 (4)C 【详解】（1）[1]根据 可知验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，不用测出重锤的质量；故没有必要的是C。 [2]为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放重锤，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点； 故操作错误的是D。 （2）重锤做加速运动，所以相同时间内的位移越来越大，故纸带的左端与重锤相连。 （3）[1]从O点到C点，重锤的重力势能变化量的绝对值为 [2]打C点的速度为 则打C点的动能为 （4）根据（3）问计算结果可知，，即重锤获得的动能大于其减小的重力势能，出现这一结果的原因可能是接通电源前释放了纸带，导致在打下第一个点时，重锤的速度不为0，使得初速度不为零。 故选C。 11．（23-24高一下·湖南郴州·期末）利用如下图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。 (1)除带夹子的重物、交流电源、纸带、铁架台(含铁夹)、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是 (选填“刻度尺”或“天平”)； (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如下图所示的一条纸带。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，重物的重力势能减少量 ，动能增加量 【答案】(1)刻度尺 (2) mghB 【详解】（1）在下列器材中，还必须使用的器材是刻度尺； （2）[1]从打O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能减少量 [2]打B点时的速度 动能增加量 12．（23-24高一下·湖南邵阳·期末）某同学利用如图甲所示装置验证“机械能守恒定律”。 (1)用弹簧测力计测量重物的重力时，测量结果如图乙所示，则重物的重力 N； (2)实验时，按甲图中所示用手拿好纸带之后，应该______； A．先接通打点计时器电源，后释放纸带 B．先释放纸带，后接通打点计时器电源 C．释放纸带与接通打点计时器电源没有严格的先后顺序 (3)在打好点的纸带中他挑选出一条点迹清晰的纸带，如图丙所示。把第一个点记作O，从O点后某个点开始，依次为1、2、3、…，分别测出各个记数点到O点的距离，已标在图丙中，已知打点计时器打点周期为，则打第4个标记点时重物的速度 ； (4)若重物的重力大小为（1）中测量值，当地重力加速度大小为，则从开始下落到打第4个标记点时重物的机械能损失为 J（保留一位有效数字）； (5)请分析重物机械能损失的主要原因 。 【答案】(1)1.70 (2)A (3)1.95 (4)0.003 (5)空气阻力，纸带与打点计时器间阻力 【详解】（1）根据弹簧测力计读数，可知。 （2）为了能稳定地打出足够多的点，应先接通打点计时器电源，后释放纸带，故选A。 （3）打第4个标记点时重物的速度 （4）由题图丙可知从下落刚开始到打第4个标记点时，下落高度 已知重力，取，则此过程中重物的机械能损失 （5）重物在下落时存在机械能损失，其原因主要是重物在下落过程中受空气阻力，纸带与打点计时器间存在摩擦力，使得重力势能没有完全转化成动能。 13．（23-24高一下·湖南长沙·期末）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图（a）所示的装置，让金属小球从静止开始下落，实验过程如下： （1）让小球从某一固定高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后立即停止。 （2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径d= mm。 （3）测量时，应 （选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次通过光电门的遮光时间。 （4）若适当调低光电门位置（不会接触橡胶材料），将会 （选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。 【答案】 7.884/7.883/7.885 B 增大 【详解】（2）[1]根据题意，由图（b）可知，小球的直径为 （3）[2]在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接通数字计时器，再释放小球。 故选B。 （4）[3]若调低光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的测量误差。 14．（23-24高一下·湖南·期末）某实验小组用图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律。 (1)下列关于本实验的说法正确的是（　　） A．实验时打点计时器连接的电源为交流电源 B．实验时选用的重物应是质量小、横截面积大的物体 C．实验时需要测量重物的质量，否则无法验证机械能守恒定律 D．释放重物前，重物应置于远离打点计时器处 (2)某同学按照正确的操作完成实验后，得到的纸带如图乙所示，其中纸带上的A、B、C为连续的三个计时点，O点为纸带上打出的第一个点，各点到O点的距离分别为h1、h2、h3，O点到A点有部分点未画出。已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度大小为g，则纸带上打出B点时重物的速度大小v= （用题中所给物理量表示，下同），重物从开始下落到纸带上打出B点的过程中，若在误差允许范围内满足表达式 时，则可推出重物下落过程中减少的重力势能∆E，等于增加的动能∆Eₖ，即机械能守恒。 (3)某同学按第（2）问中的方法处理数据后，发现∆Ek略小于∆Ep，造成该误差的原因可能是 （写出一种原因即可）。 【答案】(1)A (2) (3)空气阻力（或纸带和限位孔之间的摩擦力）做负功，机械能减少（其他答案合理均给分） 【详解】（1）A．实验时打点计时器连接的电源是交流电源，故A正确； B．为减小误差，实验时选用的重物应是质量大、横截面积小的物体，故B错误； C．本实验不需要测量重物的质量，故C错误； D．释放重物前，重物应靠近打点计时器，故D错误。 故选A。 （2）[1]纸带上打出B点时重物的速度大小 [2]重物从开始下落到纸带上打出B点的过程中增加的动能等于重物减小的重力势能 解得 （3）造成略小于的原因可能是空气阻力（或纸带和限位孔之间的摩擦力）做负功，机械能减少。 15．（23-24高一下·湖南怀化·期末）用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。 (1)下列物理量需要测量的是 ，通过计算得到的是 （填写代号）。 A．重锤质量    B．重锤下落的高度    C．与下落高度对应的重锤的速度 (2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g。图乙是实验得到的一条纸带， A、B、C、D、E为相邻的连续点。根据测得的，写出重锤由B点到D点势能减少量的表达式 ，动能增加量的表达式 。 (3)关于“验证机械能守恒定律”的实验中，以下说法正确的是______ A．纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越小，误差就越小 B．纸带上第1、2两点间距若不接近2mm，无论怎样处理实验数据，实验误差一定较大 C．处理纸带时，可以直接用打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法 【答案】(1) B C (2) (3)C 【详解】（1）[1]实验要验证的关系是 即 则不需要测量重锤的质量，需要测量的是重锤下落的高度；故选B。 [2]通过计算得到的是与下落高度对应的重锤的速度，故选C。 （2）[1]重锤由B点到D点势能减少量的表达式 [2]打B点时的速度 打D点时的速度 重锤由B点到D点动能增加量的表达式 （3）A．实验中摩擦是不可避免的，因此纸带越短越好，因为纸带越短，克服摩擦力做的功就越少，但要通过测量长度来求出变化的高度与瞬时速度，因此太短导致误差就越大，故A错误； B．根据h=gt2=×10×（0.02）2=2mm 要选用第1、2点间距离接近2mm的纸带，若纸带上第1、2两点间距大于2mm，说明不是静止释放的或先释放重物后接通电源，但可以求得动能与重力势能变化量的关系，实验误差不一定较大，故B错误； C．处理打点的纸带时，可以直接利用打点计时器打出的实际点迹，而不必采用“计数点”的方法，若采用计数点，是使测量长度变长，从而减小测量长度的误差，故C正确； 故选C。 16．（23-24高一下·湖南邵阳·期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，质量m的重锤拖着纸带下落，在此过程中，打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上选取五个连续的点A、B、C、D和E，如图所示。其中O为重锤开始下落时记录的点，各点到O点的距离分别是、、、、。当地重力加速度为g，本实验所用电源的打点周期T。 (1)打点计时器打下点B时，重锤下落的速度 ，打点计时器打下点D时，重锤下落的速度 。 (2)从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能的减少量 ，重锤动能的增加量 。 (3)在误差允许范围内，通过比较 就可以验证重锤下落过程中机械能守恒。 【答案】(1) (2) (3)重力势能的减小量和动能的增加量 【详解】（1）[1]因为电源打点周期为T，B点的速度等于AC段的平均速度，则有 [2]D点的速度等于CE段的平均速度，则有 （2）[1]从打下点B到打下点D的过程中，重锤重力势能的减少量为 [2]从打下点B到打下点D的过程中，结合上述，动能的增加量为 （3）在误差允许的范围内，通过比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等就可以验证重锤下落过程中的机械能守恒。 17．（23-24高一下·湖南岳阳·期末）某同学用图甲所示的实验装置探究线速度与角速度的关系并验证机械能守恒定律。先将两个完全相同的钢球P、Q固定在长为3L的轻质空心刚性杆两端，然后在杆长处安装一个阻力非常小的固定转轴O。最后在两个钢球的球心处分别固定一个相同的挡光片，挡光片宽度为d，如图乙所示，保证挡光片所在平面和杆垂直。已知重力加速度为g。实验步骤如下： （1）该同学将杆抬至水平位置后由静止释放，当P转到最低点时，固定在钢球P、Q球心处的挡光片刚好同时通过光电门1、光电门2；（两个光电门规格相同，均安装在过O点的竖直轴上） （2）若挡光片通过光电门1、光电门2的时间分别为和，根据该同学的设计，之比应为 ； （3）若要验证“机械能守恒定律”，该同学 （选填“需要”或者“不需要”）测量钢球的质量m； （4）在误差允许范围内，关系式 成立，则可验证机械能守恒定律（关系式用g、L、d、、表示）； （5）通过多次测量和计算，发现第（4）问的关系式中重力势能的减少量一定大于动能的增加量，造成误差的主要原因可能是 。 【答案】 不需要 见解析 【详解】（2）[1]根据题意可知，钢球P、Q转动过程中角速度相等，由公式可得 又有， 联立解得 （3）[2]本实验验证机械能守恒定律时，由于钢球P、Q的质量相等，则验证机械能表达式中质量可以约掉，所以不需要测量钢球的质量。 （4）[3]当系统转动过程中满足机械能守恒定律，有 整理可得 （5）[4]通过多次测量和计算，发现第（4）问的关系式中重力势能的减少量一定大于动能的增加量，造成误差的主要原因空气阻力和转轴阻力做负功，减少的重力势能有一部分转化成其它能量。 18．（23-24高一下·湖南永州·期末）用如图甲所示的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，拉着纸带向上运动，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械守恒定律。如图乙所示是实验中获取的一条纸带；O点是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离已标注，打点计时器所接电源频率为50Hz。已知、，则（计算结果均保留三位有效数字） (1)在打下O点到打下B点的过程中系统动能的增量 J，系统势能的减少量 J。（取重力加速度） (2)在某次实验中系统动能的增加量小于系统重力势能的减少量，造成该实验结果的可能原因是 。 (3)若上升高度为h时对应的速度大小为v，请写出计算重力加速度g的表达式 （用、、v、h表示）；若某同学作出图像如图丙所示，计算重力加速度 。 【答案】(1) 1.15 1.18 (2)还有其他阻力在做负功，如空气阻力、打点计时器与纸带之间的阻力 (3) 9.76 【详解】（1）[1]O点是打下的第一个点，则O点的速度为0，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），打点计时器所接电源频率为50Hz，则相邻两计数点的时间间隔为，由图乙中数据可求得B点的瞬时速度为 则在打下O点到打下B点的过程中系统动能的增加量 [2]系统势能的减少量 （2）系统动能的增加量小于系统重力势能的减少量，说明在整个过程中除了重力在做功，还有其他阻力在做负功，如空气阻力、打点计时器与纸带之间的阻力。 （3）[1]在误差允许的范围内，可认为系统动能的增加量等于系统势能的减少量，即 则计算重力加速度g的表达式为 [2]上式可转化为 根据某同学作出图像可知，直线斜率 代入数据，解得 19．（23-24高一下·湖南邵阳·期末）在探究平抛运动规律实验中，利用一管口直径略大于小球直径的直管来确定平抛小球的落点及速度方向（只有当小球速度方向沿直管方向才能飞入管中），重力加速度为g。 (1)实验一：如图（a）所示，一倾角为θ的斜面AB，A点为斜面最低点，直管保持与斜面垂直，管口与斜面在同一平面内，平抛运动实验轨道抛出口位于A点正上方某处。为让小球能够落入直管，可以根据需要沿斜面移动直管。某次平抛运动中，直管移动至P点时小球恰好可以落入其中，测量出P点至A点距离为L，根据以上数据可以计算出此次平抛运动在空中飞行时间 ，初速度 。（用L、g、θ表示） (2)实验二：如图（b）所示，一半径为R的四分之一圆弧面AB，圆心为O，OA竖直，直管保持沿圆弧面的半径方向，管口在圆弧面内，直管可以根据需要沿圆弧面移动。平抛运动实验轨道抛出口位于OA线上可以上下移动，抛出口至O点的距离为h。上下移动轨道，多次重复实验，记录每次实验抛出口至O点的距离，不断调节直管位置以及小球平抛初速度，让小球能够落入直管。为提高小球能够落入直管的成功率及实验的可操作性，可以按如下步骤进行：首先确定能够落入直管小球在圆弧面上的落点，当h确定时，理论上小球在圆弧面上的落点位置是 （填“确定”或“不确定”）的，再调节小球释放位置，让小球获得合适的平抛初速度平抛至该位置即可落入直管。满足上述条件的平抛运动初速度满足 （用h、R、g表示）。 【答案】(1) (2) 确定 【详解】（1）[1][2]由题意可知 解得 （2）[1]h一定时，设落点与O点连线与水平方向夹角为α，如图所示： 根据位移规律 由于直管沿半径方向，因此落点处速度方向的反向延长线必然经过O点；根据平抛运动的规律结合数学知识 联立解得 h一定，则用时一定，则竖直方向下落高度一定，则落点位置是确定的。 [2]由以上分析可知，竖直方向下落高度为 用时 根据几何关系 解得 20．（23-24高一下·湖南·期末）某实验小组利用如图1所示的装置验证机械能守恒定律，已知当地的重力加速度为g，实验时完成了如下的操作： a.首先接通气垫导轨，然后调节气垫导轨水平，将光电门固定在气垫导轨上的B处； b.测量出遮光条的宽度d； c.将滑块移至图示位置的A处，测出遮光条到光电门的距离l； d.将质量为m的钩码通过细线与滑块连接，调节滑轮的高度使细线水平； e.释放滑块，测量遮光条经过光电门时的挡光时间； f.改变遮光条到光电门的距离，测量滑块经过光电门时相应的挡光时间。 (1)为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量及符号 (2)遮光条通过光电门时的速度大小为 . (3)在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了 ，系统的动能增加量为 。 (4)改变l，做多组实验，作出如图2所示以l为横坐标，以为纵坐标的图像。若机械能守恒定律成立，则图像斜率为 . (5)关于实验中的操作及要求，下列操作中不必要的是______.（填选项序号）。 A．使细线与气垫导轨平行 B．钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量 C．使位置A与B间的距离适当大些 【答案】(1)滑块及遮光条的总质量M (2) (3) (4) (5)B 【详解】（1）为验证以滑块和遮光条及砝码为系统的机械能守恒，还需要测量滑块及遮光条的总质量M； （2）遮光条通过光电门时的速度为 （3）[1] 在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少量为 [2] 系统的动能增加量为 （4）若系统的机械能守恒，则有， 斜率 （5）A．为了使细线的拉力等于滑块的合外力，应使细线与气垫导轨平行，故A必要； B．本实验是以钩码和滑块组成的系统，验证机械能守恒定律，不需要使钩码质量远小于滑块和遮光条的总质量，故B不必要，故B错误； C．为便于数据处理，应使位置A与B间的距离适当大些，故C必要。 选不必要的，故选B。 21．（23-24高一下·湖南·期末）某同学验证机械能守恒定律的装置如图1所示，该装置由悬挂在铁架台上的细线、小球和铁架台下方的光电门组成，当地重力加速度为g。 （1）实验中用毫米刻度尺测量悬点到小球上端的细线长度为l，用某测量工具测量小球的直径d （2）该同学将细绳拉直至与悬点等高的位置后由静止释放，记录小球通过最低点时光电门的遮光时间t，则小球通过最低点的速度大小为 （用所测物理量字母表示） （3）本实验验证机械能守恒定律时，只需在误差允许范围内验证表达式 是否成立即可； （4）多次改变细线长度l，重复以上操作，若以为纵坐标，l为横坐标，根据实验数据作出的图像如图2所示，图中的纵截距为b，c为纵轴上的一个数值，则可得重力加速度测量值 （用图中给的字母或所测物理量表示）； （5）用实验所得重力加速度与当地重力加速度g比较，在误差范围内两个数值近似相等，则验证了小球机械能守恒。 【答案】 b 【详解】（2）[1]根据光电门的原理可知小球通过最低点的速度大小为 （3）[2]小球下落过程，根据机械能守恒可得 又 联立可得在误差允许范围内验证机械能守恒的表达式为 （4）[3]根据 变形可得 则重力加速度测量值为 实验：探究影响电荷间的静电力的因素 22．（23-24高一下·江西萍乡·期末）某物理兴趣小组利用如图甲所示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个固定在绝缘支架上带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作： 步骤一：把系在丝线上的同一带电小球先后挂在横杆上的等位置，比较小球在不同位置所受静电力的大小。 步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。 (1)图甲中实验采用的方法是_____（填正确选项前的字母）。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 (2)图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)接着该组同学进行如下探究：如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个电荷量不变的小球B，缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为，改变小球A的电荷量，重复以上实验步骤，测出悬线偏离竖直方向的夹角为。若两次实验中A球的电荷量分别为和，分别为30°和45°，则 。 【答案】(1)B (2)增大 (3) 【详解】（1）图甲中保持电荷量不变，只改变距离，研究力的变化情况或保持距离不变；只改变电荷量，研究力的变化情况，采用的是控制变量法，故AC错误，B正确； 故选B。 （2）本实验中，设小球静止时细线偏离竖直方向的角度，对小球受力分析可知 根据小球摆角的变化可以判断出小球所受静电力的大小变化。由图甲可知，保持电荷之间的距离不变，随电荷量的增大而增大；保持电荷量不变，随距离的减小而增大，所以，可推知电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而增大。 （3）对小球B受力分析，根据库仑定律结合平衡条件得， 解得 实验：观察电容器的充放电过程 23．（23-24高一下·湖南·期末）电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连，显示出电流随时间变化的图像。利用电流传感器研究电容器的放电过程的电路如图甲所示，其中电源两端电压。S是单刀双掷开关，C为平行板电容器。先使开关S与2相连，电容器充电结束后把开关S掷向1，电容器通过电阻 R放电。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流 I随时间t变化的曲线如图乙所示。 (1)其放电电流随时间变化图像如图乙所示，已知图中所围的面积约为40个方格，每一小格，可算出电容器的电容为 F。 (2)若将电容器上板A接正极，下板 B接负极，且将上极板接地，如图丙所示。有一带电液滴静止在电容器内部 P点，闭合开关 S，现将电容器下极板 B向下平移一小段距离，则液滴 填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”，电容器中P点电势 填“升高”、“降低”、“不变”。 【答案】(1) (2) 向下运动 升高 【详解】（1）根据，图像与时间轴围成的面积表示电量，由题可知 电容器的电容 （2）[1]电容器的电压不变，而将电容器下极板B向下平移一小段距离，d增大，根据，则电场强度要减小，电场力将小于重力，故液滴要向下运动； [2]闭合开关S，电容器与电源相连，则电容器两极板的电压U不变，将电容器下极板 B向下平移一小段距离，则电容器两板间距d增大，由，可知电容器两极板间的电场强度减小；P点距离上极板的距离不变，而电场强度减小，由可知上极板（零电势点）与P点之间的电势差减小，由 可知P点的电势升高。 24．（23-24高一下·湖南长沙·期末）某学校兴趣小组利用电流传感器观察电容器的充、放电现象，设计电路如图甲所示。开关K闭合，将开关S与端点2连接时电源短时间内对电容器完成充电，充电后电容器右极板带负电；然后把开关S连接端点1，电容器通过电阻放电，计算机记录下电流传感器中电流随时间的变化关系。如图乙是计算机输出的电容器充、放电过程电流随时间变化的图像； (1)根据图像估算电容器在充电结束时储存的电荷量为 （结果保留两位有效数字）； (2)已知直流电源的电压为6V，则电容器的电容约为 F（结果保留两位有效数字）； (3)如果不改变电路其他参数，断开开关K，重复上述实验，则充电时的图像可能是图丙中的虚线 （选填“a”“b”或“c”中的一个，实线为闭合开关K时的图像）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）I-t图像与横轴所围的面积表示电容存储的电荷量，1小格的面积为 超过半格算1格，不足半格的舍去，可知总共约18格，故电容器在全部放电过程中释放的电荷量为Q=18×2.5×10-5C=4.5×10-4C （2）已直流电源的电压为6V，则电容器的电容为 （3）由于电容存储的电荷量不变，如果不改变电路其他参数，断开开关K，重复上述实验，则充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不变。断开开关K，电容器串联的电阻值增大，充电电流变小，充电时间将变长。则充电时的图像可能是图丙中的虚线a。 1 / 31 学科网（北京）股份有限公司 $$