专题10 实验（安徽专用）-【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（解析版） 【考点分析】 探究平抛运动的规律 1．（23-24高一下·安徽马鞍山·期末）在做“探究平抛运动的规律”的实验时，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。 (1)为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，不正确的是_______。 A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须相同 C．小球运动时不应与木板上的白纸接触 D．每次小球不必由静止释放 (2)某同学在做“探究平抛运动的规律”的实验中，忘了记下小球做平抛运动的起点位置，A为小球运动一段时间后的位置。如图所示，以A为原点建立坐标系，B、C点的位置坐标如图，y轴方向竖直向下，重力加速度g取。则小球从B点运动到C点的时间为 s，小球做平抛运动的初速度为 m/s。 【答案】(1)D (2) 0.1 2 【详解】（1）A．通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动的初速度水平，故A正确； BD．因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故B正确，D错误； C．实验要求小球运动时不应与木板上的白纸接触，避免因摩擦而使运动轨迹改变，故C正确。 本题选择错误的，故选D。 （2）[1]小球做平抛运动，竖直方向，根据匀变速直线运动的推论 解得小球从B点运动到C点的时间为 [2]水平方向，小球做匀速直线运动，小球做平抛运动的初速度为 2．（23-24高一下·安徽蚌埠·期末）用图甲所示装置研究平抛运动。把坐标纸和复写纸叠放在一起压入竖直平板纸夹内，使接球槽上升到合适高度。把钢球吸在固定的电磁铁上，释放钢球，钢球沿着导轨凹槽滚下，最终落在接球槽上，撞击平板，通过复写纸在坐标纸上记录落点位置。 (1)要保证钢球抛出时的速度水平，应该进行的操作是： 。 (2)为了得到钢球做平抛运动的一条轨迹，下列操作正确的是（　　） A．坐标原点应选在导轨末端时钢球的下端 B．改变电磁铁的位置，将钢球从不同高度释放 C．将钢球从同一高度释放，改变接球槽的高度 (3)图乙为实验得到的一条轨迹，重力加速度取，则钢球水平抛出时的速度大小为 m/s。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)调节轨道末端至水平 (2)C (3)1.5 【详解】（1）为了保证钢球抛出时的速度水平，实验中需要调节轨道末端至水平。 （2）A．由于实验中通过钢球侧面撞击平板记录轨迹上的位置，则坐标原点应选在导轨末端时钢球的球心，故A错误； B．为了确保小球飞出轨道末端的速度大小一定，实验中，应使钢球从斜槽同一高度静止释放，故B错误； C．将钢球从同一高度释放，小球飞出末端的速度大小一定，改变接球槽的高度，得到多个不同位置的撞击点，故C正确。 故选C。 （3）根据， 则有 根据图乙可知，钢球轨迹通过了（40cm，35cm），代入上式解得 3．（23-24高一下·安徽亳州·期末）某同学利用小球做平抛运动测当地的重力加速度实验，某次实验用数码相机连拍的部分频闪照片如图，小球的瞬时位置如图中A、B、C所示。照片背景为一堵贴近小球的竖直砖墙，小球运动平面与墙面平行，已知每块砖的长度，厚度，频闪照片的拍摄频率。不计砖块间的缝隙宽度和空气阻力。 (1)图中相邻小球间隔时间为 s； (2)由以上已知量和测量量，可求得小球的水平初速度 ： (3)当地的重力加速度 。 【答案】(1)0.05 (2)4 (3)9.8 【详解】（1）根据题意可知，频闪照片的拍摄频率，则时间间隔为 （2）由图可知，水平方向上有 解得 （3）竖直方向上，由逐差法有 解得 4．（23-24高一下·安徽黄山·期末）用图示装置“探究平抛运动的特点”，甲图中，M、N为相同的斜槽，且都固定在背板上，开关S同时控制两斜槽上电磁铁的通断。P为一可以在横杆上左右移动的电磁铁，K为一光控开关（控制P的通断，当铁球经过此处时K断开，电磁铁P断电），Q为倾斜挡板，背板与底座垂直。步骤如下： ①调节高度旋钮，使两水平仪中气泡均处于中央，同时调节斜槽M和N使其末端水平； ②移去Q，接通电源，闭合S，让斜槽M、N上的电磁铁分别吸住两铁球，断开S，观察现象，发现两个小球能够相撞； ③再闭合S，让P及M上的电磁铁分别吸住两铁球，且小铁球经过M末端时的重心和P吸住的小铁球的重心等高，断开S，观察现象。改变P的位置，重复上述操作，发现两个小球均能够相撞； ④将一坐标纸和复写纸固定在背板上，装上Q闭合S，让M的电磁铁吸住小球，断开S，钢球落到Q上，挤压复写纸，在纸上留下印迹。上下调节Q，重复此过程，记录多个印迹； ⑤断开电源，取下坐标纸，根据印迹进行分析。 (1)步骤②观察到的现象说明了 ； (2)步骤③观察到的现象说明了 ； (3)图乙中a、b、c、d为小球在平抛运动途中的几个位置，小方格的边长，初速度 （取）； (4)小球从抛出点到a点所经历的时间 s（取）。 【答案】(1)平抛运动的水平方向为匀速直线运动 (2)平抛运动的竖直方向为自由落体运动 (3) (4) 【详解】（1）发现两个小球能够相撞，可知两小球水平方向的运动情况相同，说明平抛运动的水平方向为匀速直线运动。 （2）发现两个小球均能够相撞，可知两小球竖直方向的运动情况相同，说明平抛运动的竖直方向为自由落体运动。 （3）小球做平抛运动，竖直方向，根据匀变速直线运动的推论 可得 初速度 （4）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点竖直方向的速度为 a点竖直方向的速度为 小球从抛出点到a点所经历的时间 向心力大小与质量、角速度、半径的关系 5．（23-24高一下·安徽滁州·期末）如图所示为探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置。转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。槽内小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，小球对挡板的弹力使弹簧测力套筒下降，从而露出测力套筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。 (1)下列实验中采用的科学探究方法和本实验相同的是__________。 A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 C．伽利略的理想斜面实验 (2)在某次探究实验中，当a、b两个完全相同的小球转动的半径相等时，a球对应标尺上红白相间的等分格数是b球对应标尺上红白相间的等分格数的4倍，则a、b小球做匀速圆周运动的角速度之比为 。 【答案】(1)B (2) 【详解】（1）A．探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验时需要控制其中两个量不变从而研究F与另一个量间的关系，采用的科学研究方法是控制变量法。探究两个互成角度的力的合成规律是采用的等效代替法，故A不符合题意； B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系是采用的控制变量法，故B符合题意； C．伽利略的理想斜面实验是在可靠的事实为基础上，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，推理得出结论，所以采用了“理想化模型法”，故C不符合题意。 故选B。 （2）根据 两个完全相同的小球质量m相同，转动的半径r相等，可知小球的角速度之比为 6．（23-24高一下·安徽亳州·期末）为探究“向心力大小与质量、角速度、半径的关系”，某同学设计了如图1所示的实验装置，竖直转轴固定在电动机上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动，在水平直杆的左端套上一带孔滑块P，用轻杆将滑块与固定在转轴上的力传感器连接，当转轴转动时，直杆随转轴一起转动，力传感器可以记录轻杆上的力，在直杆的另一端安装宽度为d的遮光条，在遮光条经过的位置安装一光电门，光电门可以记录遮光条经过光电门的挡光时间。 (1)本实验中用到的物理方法是______（填选项序号）。 A．微元法 B．控制变量法 C．类比法 (2)改变电动机的转速，多次测量，得出五组轻杆上作用力F与对应角速度的数据如表格所示： 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.40 0.90 1.60 2.50 3.60 请在图2所给的坐标纸中标出未标注的坐标点，并画出图像 。 (3)根据图像分析，当滑块的质量m、转动半径一定时，轻杆上的作用力F随角速度的增大而 （填“增大”“不变”或“减小”），结合所作图像可知 kg。 【答案】(1)B (2) (3) 增大 1 【详解】（1）在探究向心力大小与角速度、半径的关系的实验中，需要先控制某些量不变，探究向心力与其中某个物理量的关系，即控制变量法。 故选B。 （2）根据所给数据描绘图像如图所示 （3）[1] 根据图像可知，随角速度的增大，轻杆作用力增大； [2] 轻杆对滑块的作用力为滑块做圆周运动提供向心力，根据，图线的斜率 解得 7．（23-24高一下·安徽·期末）根据公式和，某同学设计如下实验来感受向心力。如图甲所示，用一根细绳（可视为轻绳）一端拴一个小物体，绳上离小物体30cm处标为点A，60cm处标为点。将此装置放在光滑水平桌面上（如图乙所示）抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，请另一位同学帮助用秒表计时。 操作一：手握A点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周，体会此时绳子拉力的大小； 操作二：手握B点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周，体会此时绳子拉力的大小。 (1)小物体做匀速圆周运动的向心力由 提供； (2)操作二使小物体每秒运动周数与操作一相同，是为了控制小物体运动的 相同； (3)如果在上述操作中突然松手，小物体将做 运动。 (4)在上述操作中采用的研究方法是 。 【答案】(1)绳子拉力 (2)周期 (3)匀速直线 (4)控制变量法 【详解】（1）小物体竖直方向受到重力和支持力而平衡，水平方向只受到一个绳子拉力，小物体做匀速圆周运动的向心力由绳子拉力提供。 （2）操作二使小物体每秒运动周数与操作一相同，是为了控制小物体运动的周期相同。 （3）如果在上述操作中突然松手，不受力小物体将做匀速直线运动 （4）在上述操作中采用的研究方法是控制变量法。 验证机械能守恒 8．（23-24高一下·安徽马鞍山·期末）某实验小组用重物下落来验证机械能守恒。 (1)关于接通电源和放手让重物运动的先后顺序，下列说法正确的是____________。 A．接通电源和放手应同时 B．先接通电源后放手 C．先放手后接通电源 (2)下图是三位同学释放纸带瞬间的照片，你认为正确的是 （选填“甲”“乙”或“丙”）。 (3)若实验中所用重物质量，打点纸带如图所示，所用电源频率为50Hz，重力加速度g取。则记录C点时，重物的速度 ，重物的动能 J。从开始下落起至C点，重物的重力势能减少量 J。（计算结果均保留2位小数） 【答案】(1)B (2)丙 (3) 1.94 0.94 0.95 【详解】（1）为了充分利用纸带，实验时先接通电源后放手。 故选B。 （2）为了减小摩擦阻力的影响和充分利用纸带，应手竖直拉住纸带上端，纸带穿过打点计时器限位孔，且重物靠近打点计时器，所以正确的是丙。 （3）[1]记录C点时，重物的速度为 [2]重物的动能为 [3]从开始下落起至C点，重物的重力势能减少量为 9．（23-24高一下·安徽铜陵·期末）某同学利用如图所示方案验证机械能守恒定律：用粗细均匀、截面相同的杆组成边长为正方形方框，使其从光电门上方某一高处竖直下落。下落过程中，方框下边经过光电门的挡光为，方框上边经过光电门的挡光时间为。 (1)为减小实验误差，提高实验精度，方框的材料最佳为（　　） A．塑料细杆 B．塑料粗杆 C．金属细杆 D．金属粗杆 (2)若方框的杆的直径为d，则方框下边经过光电门时速度大小为 。 (3)在误差允许范围内，若 （用题中物理量字母表示），可认为方框在下落过中机械能守恒。 (4)实验得出的重力势能的减小量∆Ep和动能增加量∆Ek的关系为∆Ep ∆Ek（填“>”、“=”或“<”）。 【答案】(1)C (2) (3) (4)> 【详解】（1）为提高实验精度，杆应细一些，杆的密度应大一些。 故选C。 （2）方框下边经过光电门的速度大小为 （3）若机械能守恒，则有 解得 （4）由于存在空气阻力等，故 10．（23-24高一下·安徽合肥·期末）下左图为验证机械能守恒定律的实验装置图，右图为某次实验截取的一段纸带。 (1)在本实验中，下列哪些操作有利于较好地完成本次实验验证：________。（填正确选项前的字母） A．尽量选质量大、体积小的重锤 B．重锤质量一定要先测量出来 C．纸带越长越好 D．纸带上选择的第一个计数点对应物体速度一定要为0 (2)图为某次实验中得到的纸带，相邻两点时间间隔为。则打点时物体速度大小为 ；加速度大小为 。（均保留三位有效数字）。 (3)即使在实验操作规范，数据测量及数据处理均正确的前提下，实验求得的重锤减小的重力势能通常略 （选填“大于”或“小于”）增加的动能。 【答案】(1)A (2) 3.60 9.75 (3)大于 【详解】（1）A．尽量选质量大、体积小的重锤，以减小阻力的影响，选项A正确； B．要验证的关系式子两边都有质量m，则不需要测量重锤质量，选项B错误； C．纸带长短要适当，不是越长越好，选项C错误； D．要从纸带上选择点迹清晰的点作为第一个计数点，纸带上选择的第一个计数点对应物体速度不一定要为0，选项D错误。 故选A。 （2）[1]打点时物体速度大小为 [2]加速度大小为 （3）即使在实验操作规范，数据测量及数据处理均正确的前提下，由于阻力的做负功，则实验求得的重锤减小的重力势能通常略大于增加的动能。 11．（23-24高一下·安徽·期末）如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。 (1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是__________（填标号）； A．精确测量出重物的质量 B．两限位孔在同一竖直线上 C．重物选用质量和密度较大的金属锤 D．先释放重物，再接通打点计时器 (2)纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，在选定的纸带上依次取计数点如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔，那么纸带的 （填“左”或“右”）端与重物相连.设重物质量，O点为打下的第一个点，则从打下O点到E点的过程中，重物动能增加量为 （结果保留2位有效数字）； (3)根据纸带上的数据，算出重物在各位置的速度v，量出对应位置下落的距离h，并以为纵轴、h为横轴画出图像，则在下列A、B、C、D四个图像中，若在误差允许范围内，重物在下落过程中机械能守恒，则图像可能是 （填标号）。 A．B． C．D． 【答案】(1)BC (2) 左 0.48 (3)C 【详解】（1）A．因为本实验是比较动能的增加量和重力势能的减少量的大小关系，故质量可以约去，不需要测量重物的质量，精确测量重物的质量对减小实验误差没有影响，故A错误； B．为了减小纸带与限位孔之间的摩擦，两限位孔必须在同一竖直线上，这样可以减小纸带与限位孔的摩擦，从而减小实验误差，故B正确； C．实验供选择的重物应该是相对质量较大、体积较小的物体，这样能减小空气阻力的影响，从而减小实验误差，故C正确； D．实验时，先接通打点计时器的电源再松开纸带，为更有效的利用纸带，则重物离打点计时器下端近些，故D错误。 故选BC。 （2）[1]因纸带上从左到右点间距逐渐增加，那么纸带的左端与重物相连； [2]打下E点时的速度为 从打下O点到E点的过程中，重物动能增加量为 （3）根据 可得 则图像是过原点的直线。 故选C。 12．（23-24高一下·安徽·期末）某同学采用如图所示的装置做“验证小球摆动的过程中满足机械能守恒定律”的实验。细线上端固定在铁架台上的O点，下端悬挂一小球，将小球拉起一定角度，由静止释放，摆到最低点时，恰好通过固定在铁架台上的光电门，读出小球的遮光时间t。请回答下列问题。 (1)已知当地重力加速度为g，为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量有（　　） A．小球的直径d B．O点与小球之间细线的长L C．小球的质量m D．小球释放初始位置细线与竖直方向的夹角为 (2)小球通过光电门的瞬时速度 （用实验中测得的物理量符号表示）； (3)通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角，测出对应情况下小球通过光电门的时间t，为了直观地判断机械能是否守恒，可作______图像。（填字母序号） A． B． C． D． (4)若另一小组同学用安装在O点的力传感器代替光电门完成实验。将细线拉至水平状态，把小球由静止释放，当小球摆到O点正下方时，力传感器示数F为 ，则可验证小球在摆动的过程中满足机械能守恒。（用重力加速度g和小球质量m表示） 【答案】(1)ABD (2) (3)C (4) 【详解】[1]为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量有：细线的长度L，小球释放初始位置细线与竖直方向的夹角为，还要知道小球经光电门时的速度，因此需要测量小球的直径d，以求得小球经光电门时的速度，不需要测量小球的质量m，因在计算时可以约去质量m，故ABD正确，C错误。 故选ABD。 [2]由于小球直径较小，且通过光电门时的时间较短，因此可以用时间t内的小球的平均速度来近似表示其通过光电门时的瞬时速度，即 [3]若机械能守恒，则应有 解得 由上式可知，与成线性关系，所以为了直观地判断机械能是否守恒，可作图像。 故选C。 [4]若用力传感器测量小球摆到O点正下方时细线拉力为F，根据牛顿第二定律可得 若小球下落过程机械能守恒，则有 可得 因此当小球摆到O点正下方时，力传感器示数F为 3mg ，则可验证小球在摆动的过程中满足机械能守恒。 13．（23-24高一下·安徽亳州·期末）物理兴趣小组利用图1所示装置“验证机械能守恒定律”，在竖直背板左侧固定斜槽轨道，将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直背板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端水平飞出，落在水平挡板MN上。由于水平挡板靠近竖直背板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动水平挡板MN，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。根据坐标纸记录小球的运动轨迹，在轨迹上选取a、b、c、d四个点，以a点为坐标原点，水平向右为x轴正方向、竖直向下为y轴正方向建立平面直角坐标系，如图2所示，已知小方格的边长，重力加速度g取，忽略空气阻力，金属小球的质量。 (1)下列实验操作步骤中合理的是______（填选项序号）。 A．斜槽轨道必须光滑 B．应使小球每次从同一位置由静止释放 C．每次需要严格等间距下移挡板记录小球位置 (2)根据图2所给数据分析，小球离开斜槽末端时的速度大小 m/s，运动到位置b时的竖直分速度大小为 m/s，由此判断点a （填“是”或“不是”）平抛运动的起点。 (3)小球从位置b运动到位置c的过程中，重力势能减少 J，动能增加 J。 【答案】(1)B (2) 1 1 是 (3) 0.075 0.075 【详解】（1）AB．斜槽轨道不必光滑，只需保证每次从同一位置由静止释放即可，故A错误，B正确； C．每次不需要严格地等距离下降水平挡板记录小球位置，故C错误。 故选B。 （2）[1] 由图2可知，相邻两点水平距离相等，说明相邻两点之间时间相等，设为T，竖直方向 解得 初速度 [2] 运动到b点的竖直分速度 [3] 从起始点到b点的时间，从a到b的时间，所以点a是平抛运动的起点。 （3）[4]位置b运动到位置c的过程中，重力势能减少 [5] 小球在b点的速度 小球在位置c时，竖直方向分速度 在位置c的速度 则动能的变化量 14．（23-24高一下·安徽亳州·期末）实验小组利用以下装置验证机械能守恒定律。装置如图甲所示，物块A质量为，物块B质量为，且。物块A、B由跨过轻质定滑轮的细绳连接，物块B下端与打点计时器纸带相连。初始时，托住物块A。两物块保持静止，且纸带竖直绷紧。打点计时器相邻两次打点的时间间隔记为。回答下列问题。 (1)对于该实验，下列哪些操作是正确的______。（选填选项前的字母） A．物块A选用质量和密度较小的物体 B．两限位孔在同一竖直线上 C．实验时，先释放物块A，后接通电源 (2)接通打点计时器的电源，释放物块A，两物块开始运动，打出的纸带中的一段经整理后如图乙所示，每两个相邻的点之间还有4个打出的点未画出。将相邻点的间距依次记为、、、和，测量并记下它们的大小，重力加速度的大小为，从打出点到打出点，系统动能增加量为 ，系统的重力势能减少量为 。（用题目中相关物理量的字母符号表示） (3)写出一条本实验产生实验系统误差的原因： 。 【答案】(1)B (2) (3)见解析 【详解】（1）A．为了减小空气阻力和摩擦阻力的影响，物块A选用质量和密度较大的物体，故A错误； B．为了减小纸带与打点计时器间的摩擦，两限位孔应在同一竖直线上，故B正确； C．为了充分利用纸带，实验时，先接通电源后释放物块A，故C错误。 故选B。 （2）[1]每两个相邻的点之间还有4个打出的点未画出，则相邻两计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，从打出点和点速度分别为， 则从打出点到打出点，系统动能增加量为 [2]从打出点到打出点，系统的重力势能减少量为 （3）本实验产生实验系统误差的原因有：纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦消耗能量；绳子与滑轮之间的摩擦消耗能量等。 15．（23-24高一下·安徽六安·期末）某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度，记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒。 (1)用计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_________之间的竖直距离。 A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 (2)用计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度示数如图所示，某次测量中，计时器的示数为0.0100s，则钢球的速度为v= m/s。 (3)下表为该同学的实验结果：他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由 。 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 【答案】(1)B (2)1.50 (3)不同意，理由见解析 【详解】（1）小球不能视为质点，故应计算小球重心下落的高度，钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离。 故选B。 （2）根据示意图读数1.50cm，注意估读到毫米下一位。钢球的速度为 （3）如果是空气阻力造成的，会导致略大于，所以不同意他的观点。 16．（23-24高一下·安徽黄山·期末）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，装置如图所示。实验中将滑块由静止释放，当地重力加速度取，实验操作步骤如下： （1）用天平测出滑块和遮光条的质量、钩码的质量； （2）通过调节旋钮将气垫导轨调至水平，按图连接好实验装置，固定滑块的位置，遮光条中点与光电门光源之间距离； （3）遮光条宽度，滑块由静止释放后，光电门记录遮光条遮光时间，则滑块经过光电门的速率 ；遮光条通过光电门时，测量过程中系统重力势能的减少量 J，滑块和钩码增加的动能总和为 J．（结果均保留三位有效数字） （4）多次改变光电门的位置并测出多组L和t，描绘出的图像如下图所示。已知图像的斜率为k，为验证机械能守恒定律，则 。（用物理量M、m、d、g表示） 【答案】 1.60 0.421 0.416 【详解】（3）[1] 遮光条通过光电门时的速度为 [2] 测量过程中系统重力势能的减少量为J=0.421J [3]滑块和钩码增加的动能总和为J=0.416J [4]根据机械能守恒定律有 变形可得 结合图像的斜率可知 17．（23-24高一下·安徽阜阳·期末）某物理小组结合所学的知识设计了一个验证机械能守恒定律的实验。一个固定在竖直平面内的半圆形平板，点为圆心，调节板使其直径水平，半径处于竖直方向，点处固定一个力传感器，轻细线一端拴在力传感器信号输入端，另一端系一个小钢球。测出细线上端到球心的长度和钢球质量，小钢球静止时，细线与重合，保持细线呈张紧状态将其拉离竖直位置，让小钢球紧贴半圆板由静止释放，记录细线与重合时，力传感器的示数。已知重力加速度为。 (1)请写出小钢球经过最低点时的速度表达式 （用、、、表达）； (2)测出小钢球静止释放时球心的位置与其到达最低点处球心的位置之间的高度差，若小钢球在上述运动过程中满足机械能守恒定律，则等式： （用、、、、表达）成立； (3)改变，重复上述操作，记录对应的值，利用多组、数据，拟合得到图像，其形状可能是（    ） A． B． C． D． 【答案】(1) (2) (3)C 【详解】（1）根据牛顿第二定律有 解得 （2）根据机械能守恒定律有 解得 （3）根据机械能守恒定律有 变形可得 则图像是一次函数，且与y轴负半轴有交点。 故选C。 探究平行板电容器电容大小决定因素 18．（23-24高一下·安徽·期末）(1)如图甲所示为探究平行板电容器电容大小决定因素的实验，给电容器充电后与电源断开，保持电荷量不变。若将B板向右移动少许，静电计指针偏角 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)某同学用图乙所示电路观察电容器的充、放电现象。现提供如下实验器材：电源电压为5V（内阻不计）、电容器C、电阻箱R、毫安表、单刀双掷开关S和导线若干。 ①将开关S拨至位置1，电容器充电完毕后，将开关S拨至位置2，此过程得到的图像如图丙所示，则电容器充电完毕后的电荷量为 C，电容器的电容 F。（计算结果均保留两位有效数字） ②如果不改变电路其他参数，只增大电阻箱R接入电路的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将 （选填“减小”“不变”或“增大”）。 【答案】(1)变小 (2) // / 不变 【详解】（1）给电容器充电后与电源断开，即保持电荷量不变。若将B板右移，则极板间距减小，根据，则电容增大；根据，则电势差减少，静电计指针偏角变小。 （2）① [1][2]电容器放电时，根据公式，可知，在图像中，图线与横轴围成的面积表示通过电荷量的多少，由图乙可知图线与横轴围成的面积为30个小格，则电容器开始放电时所带的电荷量为，根据题意及图甲可知，电容器充电结束时，两极板间电压为5V，则电容器的电容为，② [3]根据 ， 可知，如果不改变电路其他参数，只减小电阻 R ，极板上的电荷量不变，则 图像中，图线与横轴围成面积不变。 1 / 23 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 实验（原卷版） 【考点分析】 探究平抛运动的规律 1．（23-24高一下·安徽马鞍山·期末）在做“探究平抛运动的规律”的实验时，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。 (1)为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，不正确的是_______。 A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须相同 C．小球运动时不应与木板上的白纸接触 D．每次小球不必由静止释放 (2)某同学在做“探究平抛运动的规律”的实验中，忘了记下小球做平抛运动的起点位置，A为小球运动一段时间后的位置。如图所示，以A为原点建立坐标系，B、C点的位置坐标如图，y轴方向竖直向下，重力加速度g取。则小球从B点运动到C点的时间为 s，小球做平抛运动的初速度为 m/s。 2．（23-24高一下·安徽蚌埠·期末）用图甲所示装置研究平抛运动。把坐标纸和复写纸叠放在一起压入竖直平板纸夹内，使接球槽上升到合适高度。把钢球吸在固定的电磁铁上，释放钢球，钢球沿着导轨凹槽滚下，最终落在接球槽上，撞击平板，通过复写纸在坐标纸上记录落点位置。 (1)要保证钢球抛出时的速度水平，应该进行的操作是： 。 (2)为了得到钢球做平抛运动的一条轨迹，下列操作正确的是（　　） A．坐标原点应选在导轨末端时钢球的下端 B．改变电磁铁的位置，将钢球从不同高度释放 C．将钢球从同一高度释放，改变接球槽的高度 (3)图乙为实验得到的一条轨迹，重力加速度取，则钢球水平抛出时的速度大小为 m/s。（结果保留两位有效数字） 3．（23-24高一下·安徽亳州·期末）某同学利用小球做平抛运动测当地的重力加速度实验，某次实验用数码相机连拍的部分频闪照片如图，小球的瞬时位置如图中A、B、C所示。照片背景为一堵贴近小球的竖直砖墙，小球运动平面与墙面平行，已知每块砖的长度，厚度，频闪照片的拍摄频率。不计砖块间的缝隙宽度和空气阻力。 (1)图中相邻小球间隔时间为 s； (2)由以上已知量和测量量，可求得小球的水平初速度 ： (3)当地的重力加速度 。 4．（23-24高一下·安徽黄山·期末）用图示装置“探究平抛运动的特点”，甲图中，M、N为相同的斜槽，且都固定在背板上，开关S同时控制两斜槽上电磁铁的通断。P为一可以在横杆上左右移动的电磁铁，K为一光控开关（控制P的通断，当铁球经过此处时K断开，电磁铁P断电），Q为倾斜挡板，背板与底座垂直。步骤如下： ①调节高度旋钮，使两水平仪中气泡均处于中央，同时调节斜槽M和N使其末端水平； ②移去Q，接通电源，闭合S，让斜槽M、N上的电磁铁分别吸住两铁球，断开S，观察现象，发现两个小球能够相撞； ③再闭合S，让P及M上的电磁铁分别吸住两铁球，且小铁球经过M末端时的重心和P吸住的小铁球的重心等高，断开S，观察现象。改变P的位置，重复上述操作，发现两个小球均能够相撞； ④将一坐标纸和复写纸固定在背板上，装上Q闭合S，让M的电磁铁吸住小球，断开S，钢球落到Q上，挤压复写纸，在纸上留下印迹。上下调节Q，重复此过程，记录多个印迹； ⑤断开电源，取下坐标纸，根据印迹进行分析。 (1)步骤②观察到的现象说明了 ； (2)步骤③观察到的现象说明了 ； (3)图乙中a、b、c、d为小球在平抛运动途中的几个位置，小方格的边长，初速度 （取）； (4)小球从抛出点到a点所经历的时间 s（取）。 向心力大小与质量、角速度、半径的关系 5．（23-24高一下·安徽滁州·期末）如图所示为探究向心力大小F与小球质量m、角速度和半径r之间关系的实验装置。转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。槽内小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，小球对挡板的弹力使弹簧测力套筒下降，从而露出测力套筒内的标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。 (1)下列实验中采用的科学探究方法和本实验相同的是__________。 A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 C．伽利略的理想斜面实验 (2)在某次探究实验中，当a、b两个完全相同的小球转动的半径相等时，a球对应标尺上红白相间的等分格数是b球对应标尺上红白相间的等分格数的4倍，则a、b小球做匀速圆周运动的角速度之比为 。 6．（23-24高一下·安徽亳州·期末）为探究“向心力大小与质量、角速度、半径的关系”，某同学设计了如图1所示的实验装置，竖直转轴固定在电动机上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动，在水平直杆的左端套上一带孔滑块P，用轻杆将滑块与固定在转轴上的力传感器连接，当转轴转动时，直杆随转轴一起转动，力传感器可以记录轻杆上的力，在直杆的另一端安装宽度为d的遮光条，在遮光条经过的位置安装一光电门，光电门可以记录遮光条经过光电门的挡光时间。 (1)本实验中用到的物理方法是______（填选项序号）。 A．微元法 B．控制变量法 C．类比法 (2)改变电动机的转速，多次测量，得出五组轻杆上作用力F与对应角速度的数据如表格所示： 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.40 0.90 1.60 2.50 3.60 请在图2所给的坐标纸中标出未标注的坐标点，并画出图像 。 (3)根据图像分析，当滑块的质量m、转动半径一定时，轻杆上的作用力F随角速度的增大而 （填“增大”“不变”或“减小”），结合所作图像可知 kg。 7．（23-24高一下·安徽·期末）根据公式和，某同学设计如下实验来感受向心力。如图甲所示，用一根细绳（可视为轻绳）一端拴一个小物体，绳上离小物体30cm处标为点A，60cm处标为点。将此装置放在光滑水平桌面上（如图乙所示）抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，请另一位同学帮助用秒表计时。 操作一：手握A点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周，体会此时绳子拉力的大小； 操作二：手握B点，使小物体在光滑水平桌面上每秒运动一周，体会此时绳子拉力的大小。 (1)小物体做匀速圆周运动的向心力由 提供； (2)操作二使小物体每秒运动周数与操作一相同，是为了控制小物体运动的 相同； (3)如果在上述操作中突然松手，小物体将做 运动。 (4)在上述操作中采用的研究方法是 。 验证机械能守恒 8．（23-24高一下·安徽马鞍山·期末）某实验小组用重物下落来验证机械能守恒。 (1)关于接通电源和放手让重物运动的先后顺序，下列说法正确的是____________。 A．接通电源和放手应同时 B．先接通电源后放手 C．先放手后接通电源 (2)下图是三位同学释放纸带瞬间的照片，你认为正确的是 （选填“甲”“乙”或“丙”）。 (3)若实验中所用重物质量，打点纸带如图所示，所用电源频率为50Hz，重力加速度g取。则记录C点时，重物的速度 ，重物的动能 J。从开始下落起至C点，重物的重力势能减少量 J。（计算结果均保留2位小数） 9．（23-24高一下·安徽铜陵·期末）某同学利用如图所示方案验证机械能守恒定律：用粗细均匀、截面相同的杆组成边长为正方形方框，使其从光电门上方某一高处竖直下落。下落过程中，方框下边经过光电门的挡光为，方框上边经过光电门的挡光时间为。 (1)为减小实验误差，提高实验精度，方框的材料最佳为（　　） A．塑料细杆 B．塑料粗杆 C．金属细杆 D．金属粗杆 (2)若方框的杆的直径为d，则方框下边经过光电门时速度大小为 。 (3)在误差允许范围内，若 （用题中物理量字母表示），可认为方框在下落过中机械能守恒。 (4)实验得出的重力势能的减小量∆Ep和动能增加量∆Ek的关系为∆Ep ∆Ek（填“>”、“=”或“<”）。 10．（23-24高一下·安徽合肥·期末）下左图为验证机械能守恒定律的实验装置图，右图为某次实验截取的一段纸带。 (1)在本实验中，下列哪些操作有利于较好地完成本次实验验证：________。（填正确选项前的字母） A．尽量选质量大、体积小的重锤 B．重锤质量一定要先测量出来 C．纸带越长越好 D．纸带上选择的第一个计数点对应物体速度一定要为0 (2)图为某次实验中得到的纸带，相邻两点时间间隔为。则打点时物体速度大小为 ；加速度大小为 。（均保留三位有效数字）。 (3)即使在实验操作规范，数据测量及数据处理均正确的前提下，实验求得的重锤减小的重力势能通常略 （选填“大于”或“小于”）增加的动能。 11．（23-24高一下·安徽·期末）如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。 (1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是__________（填标号）； A．精确测量出重物的质量 B．两限位孔在同一竖直线上 C．重物选用质量和密度较大的金属锤 D．先释放重物，再接通打点计时器 (2)纸带上所打的点记录了重物在不同时刻的位置，在选定的纸带上依次取计数点如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔，那么纸带的 （填“左”或“右”）端与重物相连.设重物质量，O点为打下的第一个点，则从打下O点到E点的过程中，重物动能增加量为 （结果保留2位有效数字）； (3)根据纸带上的数据，算出重物在各位置的速度v，量出对应位置下落的距离h，并以为纵轴、h为横轴画出图像，则在下列A、B、C、D四个图像中，若在误差允许范围内，重物在下落过程中机械能守恒，则图像可能是 （填标号）。 A．B． C．D． 12．（23-24高一下·安徽·期末）某同学采用如图所示的装置做“验证小球摆动的过程中满足机械能守恒定律”的实验。细线上端固定在铁架台上的O点，下端悬挂一小球，将小球拉起一定角度，由静止释放，摆到最低点时，恰好通过固定在铁架台上的光电门，读出小球的遮光时间t。请回答下列问题。 (1)已知当地重力加速度为g，为了验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量有（　　） A．小球的直径d B．O点与小球之间细线的长L C．小球的质量m D．小球释放初始位置细线与竖直方向的夹角为 (2)小球通过光电门的瞬时速度 （用实验中测得的物理量符号表示）； (3)通过改变小球由静止释放时细线与竖直方向的夹角，测出对应情况下小球通过光电门的时间t，为了直观地判断机械能是否守恒，可作______图像。（填字母序号） A． B． C． D． (4)若另一小组同学用安装在O点的力传感器代替光电门完成实验。将细线拉至水平状态，把小球由静止释放，当小球摆到O点正下方时，力传感器示数F为 ，则可验证小球在摆动的过程中满足机械能守恒。（用重力加速度g和小球质量m表示） 13．（23-24高一下·安徽亳州·期末）物理兴趣小组利用图1所示装置“验证机械能守恒定律”，在竖直背板左侧固定斜槽轨道，将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直背板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端水平飞出，落在水平挡板MN上。由于水平挡板靠近竖直背板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动水平挡板MN，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。根据坐标纸记录小球的运动轨迹，在轨迹上选取a、b、c、d四个点，以a点为坐标原点，水平向右为x轴正方向、竖直向下为y轴正方向建立平面直角坐标系，如图2所示，已知小方格的边长，重力加速度g取，忽略空气阻力，金属小球的质量。 (1)下列实验操作步骤中合理的是______（填选项序号）。 A．斜槽轨道必须光滑 B．应使小球每次从同一位置由静止释放 C．每次需要严格等间距下移挡板记录小球位置 (2)根据图2所给数据分析，小球离开斜槽末端时的速度大小 m/s，运动到位置b时的竖直分速度大小为 m/s，由此判断点a （填“是”或“不是”）平抛运动的起点。 (3)小球从位置b运动到位置c的过程中，重力势能减少 J，动能增加 J。 14．（23-24高一下·安徽亳州·期末）实验小组利用以下装置验证机械能守恒定律。装置如图甲所示，物块A质量为，物块B质量为，且。物块A、B由跨过轻质定滑轮的细绳连接，物块B下端与打点计时器纸带相连。初始时，托住物块A。两物块保持静止，且纸带竖直绷紧。打点计时器相邻两次打点的时间间隔记为。回答下列问题。 (1)对于该实验，下列哪些操作是正确的______。（选填选项前的字母） A．物块A选用质量和密度较小的物体 B．两限位孔在同一竖直线上 C．实验时，先释放物块A，后接通电源 (2)接通打点计时器的电源，释放物块A，两物块开始运动，打出的纸带中的一段经整理后如图乙所示，每两个相邻的点之间还有4个打出的点未画出。将相邻点的间距依次记为、、、和，测量并记下它们的大小，重力加速度的大小为，从打出点到打出点，系统动能增加量为 ，系统的重力势能减少量为 。（用题目中相关物理量的字母符号表示） (3)写出一条本实验产生实验系统误差的原因： 。 15．（23-24高一下·安徽六安·期末）某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条，将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过A点时的速度，记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小与动能变化大小，就能验证机械能是否守恒。 (1)用计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_________之间的竖直距离。 A．钢球在A点时的顶端 B．钢球在A点时的球心 C．钢球在A点时的底端 (2)用计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度示数如图所示，某次测量中，计时器的示数为0.0100s，则钢球的速度为v= m/s。 (3)下表为该同学的实验结果：他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由 。 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 16．（23-24高一下·安徽黄山·期末）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，装置如图所示。实验中将滑块由静止释放，当地重力加速度取，实验操作步骤如下： （1）用天平测出滑块和遮光条的质量、钩码的质量； （2）通过调节旋钮将气垫导轨调至水平，按图连接好实验装置，固定滑块的位置，遮光条中点与光电门光源之间距离； （3）遮光条宽度，滑块由静止释放后，光电门记录遮光条遮光时间，则滑块经过光电门的速率 ；遮光条通过光电门时，测量过程中系统重力势能的减少量 J，滑块和钩码增加的动能总和为 J．（结果均保留三位有效数字） （4）多次改变光电门的位置并测出多组L和t，描绘出的图像如下图所示。已知图像的斜率为k，为验证机械能守恒定律，则 。（用物理量M、m、d、g表示） 17．（23-24高一下·安徽阜阳·期末）某物理小组结合所学的知识设计了一个验证机械能守恒定律的实验。一个固定在竖直平面内的半圆形平板，点为圆心，调节板使其直径水平，半径处于竖直方向，点处固定一个力传感器，轻细线一端拴在力传感器信号输入端，另一端系一个小钢球。测出细线上端到球心的长度和钢球质量，小钢球静止时，细线与重合，保持细线呈张紧状态将其拉离竖直位置，让小钢球紧贴半圆板由静止释放，记录细线与重合时，力传感器的示数。已知重力加速度为。 (1)请写出小钢球经过最低点时的速度表达式 （用、、、表达）； (2)测出小钢球静止释放时球心的位置与其到达最低点处球心的位置之间的高度差，若小钢球在上述运动过程中满足机械能守恒定律，则等式： （用、、、、表达）成立； (3)改变，重复上述操作，记录对应的值，利用多组、数据，拟合得到图像，其形状可能是（    ） A． B． C． D． 探究平行板电容器电容大小决定因素 18．（23-24高一下·安徽·期末）(1)如图甲所示为探究平行板电容器电容大小决定因素的实验，给电容器充电后与电源断开，保持电荷量不变。若将B板向右移动少许，静电计指针偏角 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)某同学用图乙所示电路观察电容器的充、放电现象。现提供如下实验器材：电源电压为5V（内阻不计）、电容器C、电阻箱R、毫安表、单刀双掷开关S和导线若干。 ①将开关S拨至位置1，电容器充电完毕后，将开关S拨至位置2，此过程得到的图像如图丙所示，则电容器充电完毕后的电荷量为 C，电容器的电容 F。（计算结果均保留两位有效数字） ②如果不改变电路其他参数，只增大电阻箱R接入电路的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将 （选填“减小”“不变”或“增大”）。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$