专题05 实验专题（期中真题汇编，广东专用）高一物理下学期

专题05 实验专题 2大高频考点概览 考点01 平抛运动的实验 考点02 圆周运动的实验 地 城 考点01 平抛运动的实验 一、实验题 1．【答案】 CD/DC C 1.0 （-10、-5）或（-10cm、-5cm） 【详解】（1）[1]A．对斜槽轨道是否光滑无要求，根据动能定理，每次合外力做功相同，就会获得相同大小的速度。故有无摩擦力对实验没有影响。A错误； B．使用密度小、体积大的钢球，实验误差会增大。B错误； C．实验中为保证速度大小恒定，则要求每次从斜槽上相同的位置无初速度释放。实验误差会减小。C正确； D．斜槽的作用是提供一个恒定的水平速度，水平速度要求斜槽轨道末端水平。实验误差会减小。D正确； 故选CD。 （2）[2]建立坐标系时，应将小球在斜槽末端时，球心在竖直面上的投影为坐标原点。 故选C。 （3）[3]如图所示，根据平抛运动规律知，在竖直方向 代入得 水平方向初速度为 代入得 [4]由图知，小球经过B点时的速度为 代入得 则小球从抛出点到B点的时间为 根据竖直方向小球做自由落体运动，小球从抛出点到B点的竖直方向位移为 代入得 则抛出点坐标为（-10，-5） 2．【答案】 保证小球飞出时，初速度水平或保证小球飞出后做平抛运动 C 1.5 30 20 【详解】（1）[1]研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时，才能确保做平抛运动。 （2）[2]因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以 故C正确。 （3）[3]从图3来看，由于 若从A点开始的竖直位移之比应为，故A点不是抛出点。从A到B到C，水平位移是相同，则它们的时间间隔相等，设为T，根据匀变速直线运动的推论，在竖直方向有 解得 则平抛的初速度 [4]小球从抛出点运动到A点的时间恰好等于从A点运动到B点时间，则小球从抛出点运动到A点的水平位移为30cm，抛出点横坐标-30cm。 [5]根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于这段时间的平均速度可知 根据竖直方向的速度 代入数据解得 则竖直位移 代入数据解得 可知抛出点纵坐标为 3．【答案】 平抛运动在竖直方向上为自由落体运动 1.0 0.125 【详解】（1）[1]在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。 （2）[2]平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动；已知 在竖直方向由 可得 水平方向匀速直线运动由 可得 [3]竖直方向做自由落体运动，有 根据 可得 s 4.【答案】 同时 BD CD ABC 1：3 1：1 【详解】（1）[1]他观察到的现象是：小球A、B同时落地； [2]让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球平抛运动的初速度增大，根据①可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，而自由落体运动的时间由下落的高度决定，可知，A球在空中运动的时间将不变，A、B也同时落地； 故选BD； [3]上述现象说明：平抛运动的时间与初速度大小无关，且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动； 故选CD； （2）[4]A．调整轨道，使其末端切线水平，才能确保小球做平抛运动，故A正确； BD．做平抛运动的物体在同一竖直面内运动，固定白纸的木板必须调节成竖直，小球运动时不应与木板上的白纸相接触，以免有阻力的影响，故B正确，D错误； C．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C正确。 故选ABC； [5]将平抛运动分解成水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，因O为抛出点，则在竖直方向，初速度为0的匀加速直线运动，因OA、AB段时间间隔相等，设时间为t，则有 、 则有 y1：y2=1：3 [6]因OA、AB段时间间隔相等，若 1：1 则说明小球在水平方向上的分运动是匀速直线运动。 5．【答案】(1)A (2) 9.8 2.6 (3)B 【详解】（1）为了减少空气阻力的影响，在选择小球时，应尽可能选择质量大、体积小（密度大）的小球，故A符合题意，BC不符合题意； 故选A。 （2）斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，由图乙（1）可得斜抛运动水平方向上的速度 设斜抛运动初速度为，与水平方向夹角为，水平位移 竖直方向上位移 结合图乙（2）可知，小球的加速度 小球竖直方向的初速度为 小球在原点处速度与水平方向夹角的正切值为 （3）竖直方向上升到最高点的时间 结合图乙（2）可知，上升到最高点 该视频的帧率为 故选B。 6．【答案】 否 水平桌面不水平或不是从同一位置静止释放 【详解】（1）[1]要求小球每次都从同一位置静止释放，这样小球每次滑到桌边缘 （抛出点）的速度相同，斜面和桌面是否光滑并不影响实验。 （3）[2]已知平抛运动竖直方向上的运动与自由落体的运动相同，由 可得 若小钢球水平方向做匀速直线运动，则水平方向位移为 当木板到桌边缘的高度为y时，痕迹到桌边缘出的水平距离 当木板到桌边缘的高度为2y时，痕迹到桌边缘出的水平距离 若小钢球水平方向做匀速运动，则 因此，当和满足关系时，验证小钢球水平方向做匀速运动。 （4）[3]实验时得不到，可能是因为水平桌面不水平或不是从同一位置静止释放。水平桌面不水平，则小钢球初速度不水平，做的不是平抛运动；不是从同一位置静止释放，则小钢球做平抛运动初速度大小不同。 7．【答案】 B C 10 【详解】（1）[1]A．要保证小球的初速度相同，小球每次从斜槽上开始运动的位置必须相同，斜槽轨道不一定要光滑，故A错误； B．记录的点适当多一些可以减小误差，故B正确； C．为比较准确地描出小球运动的轨迹，根据记录点的分布规律，用平滑曲线拟合成运动轨迹，个别偏差较大的点，应当舍去，故C错误； D．描绘轨迹不需要等间距描点，所以图中挡条N每次不必等间距下移，故D错误。 故选B。 （2）[2]AB．由图可知，该小球的初速度方向偏上，与小球的初速度的大小无关，与释放小球的位置也无关，故AB错误； C．由图可知，该小球的初速度方向偏上，即小球的初速度的方向不是沿水平方向，则可知是斜槽末端切线不水平，故C正确。 故选C。 （3）[3]设该相机的频闪周期为T，相邻两小球位置之间的竖直间距分别为 竖直方向小球做自由落体运动，由 得 代入数据解得 则该频闪相机频率为 地 城 考点02 圆周运动的实验 一、实验题 1．【答案】(1) 0.3g g (2)均匀 (3) 【详解】（1）[1]设图（甲）中细线与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律可得 根据几何关系可得 可得图（甲）中P刻度应该标记的加速度为 [2]该装置可测加速度最大值是 （2）设直尺中央刻度为，刻度为x时，对应的加速度为a，则有 其中， 可知加速度与刻度x成线性关系，则该加速度计的刻度均匀。 （3）测出小球做n次完整圆周运动的时间为t，则小球做圆周运动的周期为 设细线与竖直方向夹角为a，以小球为对象，根据牛顿第二定律 联立解得 2．【答案】 垂直 测出钢球运动n周的时间 【详解】（1）[1]从直尺上方，保持视线与直尺垂直往下看，视线如果与直尺不垂直，会造成读数偏大或偏小； （2）[2]利用秒表测得钢球运动一周的时间即为圆周运动周期T，可利用公式计算钢球运动时需要的向心力大小； （3）[3]对于步骤（2）测量钢球周期T，为减小误差，应利用秒表测得钢球运动n周的时间t，求出圆周运动周期，其中n尽可能多一些； （4）[4]钢球受重力和拉力，合力为 3．【答案】(1)C (2)一 (3) (4)0.20 【详解】（1）在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。 A．探究小车速度随时间变化规律，利用极限思想计算小车的速度，故A错误； B．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故C正确； D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D错误； 故选C。 （2）把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 （3）挡光条的线速度为 则滑块P的角速度为 （4）根据向心力大小公式 所以图线的斜率为 解得滑块P质量为 4．【答案】(1) (2) (3) 偏小 滑块与水平杆间有摩擦力 【详解】（1）挡光片宽度为d，挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速 （2）绳的张力充当向心力，由向心力公式，如果 则向心力的表达式得到验证。 （3）[1]滑块做圆周运动时，滑块受到水平杆的摩擦力，设滑块受水平杆的摩擦力大小是，方向沿水平杆指向圆心，对滑块由牛顿第二定律可得 解得 可知拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比偏小。 [2]偏小的主要原因是由于滑块与水平杆间有摩擦力，因此会产生实验误差。 5．【答案】(1)C (2) A C 1:4 【详解】（1）本实验所用的研究方法是控制变量法，与验证牛顿第二定律实验的实验方法相同。 故选C。 （2）[1][2]若探究向心力和角速度的关系，则要保持质量和半径不变，即要将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C上。 [3]若将传动皮带套在两半径之比等于2：1的轮盘上，因两轮盘边缘的线速度相同，根据可知，角速度之比为1：2 根据可知，向心力之比为1：4，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为1：4。 [4]若仅改变皮带位置，通过对比皮带所在位置的轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力与角速度的平方成正比。 6．【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1] 遮光片的线速度大小为 [2]根据线速度与角速度公式可知 （2）根据图像可知时，，此时有 解得 7．【答案】 等高 4 【详解】[1]由牛顿第二定律有 又有 解得小球a的质量为 [2] 该实验是在太空完全失重环境下进行，当小球a运动至最低点时剪断轻绳，由于惯性小球a将沿着圆周最低点切线方向做匀速直线运动，所以要使小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度等高。 [3] 经过光电门时小球a的速度为 小球b的速度为 则若小球a、b的碰撞为弹性碰撞，应满足 若测得，则由以上各式解得 8．【答案】 【详解】（1）[1]由图（b）可知，最小分度为，则该示数为 [2]则玩具小车的质量为 （2）[3]由题中表中数据可知，托盘秤的最大示数为 设小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为,对凹形桥，根据平衡条件有 解得 [4]根据牛顿第三定律可知，凹形桥对小车的支持力为 当小车运动到最低点时，根据牛顿第二定律有 解得 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 实验专题 2大高频考点概览 考点01 平抛运动的实验 考点02 圆周运动的实验 地 城 考点01 平抛运动的实验 一、实验题 1．(24-25高一下·广东深圳部分学校·期中)利用实验室的斜面小槽等器材研究平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，要想得到钢球在空中做平抛运动的轨迹就得设法用铅笔描出小球经过的位置（每次使用铅笔记下小球球心在木板上的水平投影点）。通过多次实验，把在竖直白纸上记录的钢球的多个位置，用平滑曲线连起来就得到了钢球做平抛运动的轨迹。 （1）研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是_____________。 A．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 B．使用密度小、体积大的钢球 C．实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下 D．使斜槽末端切线保持水平 （2）实验过程中，要建立直角坐标系，在下图中，建系坐标原点选择正确的是_____________。 A．   B．C。    D． （3）若某同学只记录了小球运动途中的三点的位置，如图，取点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示，小球平抛的初速度大小_____________（重力加速度取，结果保留两位有效数字）；小球抛出点的位置坐标是_____________（以为单位，答案不用写单位，注意正负号）。 2．(24-25高一下·广东广州第十六中学·期中)甲乙两位同学用图1所示装置研究平抛运动 （1）在实验过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是_______。 （2）甲同学在实验时，依次将水平板向下移动相同距离（如图2中的1、2、3的位置），每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，小球从斜槽末端水平飞出。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是_______。 A．    B． C．     D．无法判断 （3）乙同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图3所示的坐标系，轨迹上的这三点坐标值图中已标出。则小球平抛的初速度为_______m/s，小球抛出点的坐标为_______cm，_______cm。（取g=10m/s2，计算结果均保留两位有效数字） 3．(24-25高一下·广东省东莞五校·期中)两个同学根据不同的实验条件，做了“探究平抛运动规律”的实验。 （1）甲同学采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度大小，两球仍然同时落地，这说明______； （2）乙同学采用频闪照相法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L=2.5cm，重力加速度g取10m/s2.则该小球做平抛运动的初速度大小为______m/s，小球运动到C位置时已在空中运动了______s。 4．(24-25高一下·广东省端州中学·期中)在“探究平抛运动的特点”实验中，两个实验小组选用不同的仪器进行实验。 （1）第一组采用了图甲所示的装置，实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。 ①他观察到的现象是：小球A、B_____________（填“同时”或“不同时”）落地； ②让A、B球恢复初始状态，高度不变，用较大的力敲击弹性金属片。则_____； A．小球A的运动时间变长 B．小球A的运动时间不变 C．小球A、B不同时落地 D．小球A、B仍同时落地 ③以下说法正确的是___________； A．实验说明小球A在水平方向的运动特点 B．实验说明小球A在水平方向做匀速直线运动 C．实验说明小球A与B在竖直方向运动特点相同 D．实验说明小球A在竖直方向做自由落体运动 （2）第二组采用了图乙所示的装置，实验操作是：让小球多次沿同一轨道运动，描绘出小球平抛运动的轨迹。 ①下列操作正确的是_______________。 A．必须调整斜槽，使其末端水平 B．小球运动时挡板及白纸应保持竖直 C．每次必须从斜槽上同一位置由静止释放小球 D．小球在运动过程中与白纸间有摩擦不影响实验结论 ②描出小球平抛运动的轨迹如图丙所示，O为抛出点，A、B为轨迹上的两点，OA、竖直方向高度分别为、，按照自由落体规律，若______________，则OA、段时间间隔相等；在误差允许的范围内，若_______________，则说明小球在水平方向上的分运动是匀速直线运动。 5．(24-25高一下·广东广州三校·期中)为研究小球斜上抛运动的规律，某兴趣小组用手机拍摄了一段小球斜上抛运动视频，图甲为利用Tracker视频分析软件按帧获取的小球位置。取运动过程的某点为原点，水平向右为轴正方向，竖直向上为轴正方向，建立坐标系。经软件分析得到实际位置坐标、图像及对应拟合曲线方程，如图乙所示。 (1)本实验中，为了减小误差，应选择的小球是 A．直径为2cm的钢球 B．直径为4cm的钢球 C．直径为2cm的木球 (2)由图乙得小球的加速度大小为_______m/s2，在原点处速度与水平方向夹角的正切值为______； (3)帧率表示视频在1s内记录的静止画面数量，单位为赫兹（Hz）。Tracker视频分析软件是按视频的帧率来获取小球的位置，图乙中描绘的点为软件捕获的每帧小球实际位置坐标随时间的变 化关系，由此可以判断该视频的帧率最接近________。 A．20Hz B．30Hz C．60Hz D．120Hz 6．(24-25高一下·广东深圳实验中学·期中)某同学设计了一个探究平抛运动规律的实验：在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，让小钢球从斜面上滚下，滚出桌面后做平抛运动，在小钢球抛出后经过的地方，水平放置一木板，木板到桌边缘 （抛出点）的高度可以调节，在木板上放一张白纸，在白纸上放有复写纸。已知平抛运动竖直方向上的运动与自由落体的运动相同。 （1）实验时是否要求斜面和桌面光滑___________（填“是”或“否”） （2）调节好木板到桌边缘的高度为y，让小钢球从斜面上某一位置自由滚下，记下小钢球在白纸上留下的痕迹，用刻度尺测量出痕迹到桌边缘出的水平距离。 （3）调节木板到桌边缘的高度为，重复（2）过程，痕迹到桌边缘出的水平距离。当和满足___________关系时，验证小钢球水平方向做匀速运动。 （4）实验时得不到（3）中关系，造成的可能原因是___________。（写出一条即可） 7．(24-25高一下·广东江门第一中学·期中)某兴趣小组采用如图所示的实验装置“探究平抛运动的特点”： （1）根据实验过程，以下说法正确的是______________； A．斜槽M轨道必须光滑 B．记录的点应适当多一些 C．用平滑曲线把所有的点连接起来 D．图中挡条N每次必须等间距下移 （2）图是利用装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是___________。 A．释放小球时初速度不为0        B．释放小球的初始位置不同       C．斜槽末端切线不水平 （3）改用频闪照相来研究平抛运动，将频闪得到的连续三张照片叠放在方格纸上，如图所示，已知小球的直径为2cm，方格纸的边分别为水平和竖直方向，则该频闪相机频率为___________Hz。（重力加速度g取10m/s2） 地 城 考点02 圆周运动的实验 一、实验题 1．(24-25高一下·广东广州第二中学·期中)一位同学想用直尺设计可以测量水平加速度的加速度计，步骤如下： (1)如图甲所示。将一总刻度长为20cm的直尺水平固定在一个T型架的竖直杆上，将一端系有小球的细线悬于T型架上的O点，O点位于直尺中央刻度的正上方，O点距直尺上沿10cm。将该装置底座平放在车上。当车静止不动时，小球静止在O点正下方。当小车水平加速时，细线与直尺的交点P的刻度稳定在如图甲所示时，可得到车水平运动时的加速度为__________，该装置可测加速度最大值为_________，已知重力加速度为g。（以上结果均用g表示） (2)该加速度计的刻度__________（选填“均匀”或“不均匀”）。 (3)为了制作加速度计的刻度盘，需要测量当地的重力加速度。该同学将器材改装成图乙所示圆锥摆进行测量。让小球某段时间内在离桌面一定高度处的某一水平面做匀速圆周运动，测出小球做n次完整圆周运动的时间为t，又测出悬点到小球做圆周运动平面的高为h。则当地重力加速度大小g= ________（用题中所给物理量符号表示）。 2．(24-25高一下·广东广州四校（培英中学、113中、秀全中学、西关外国语）·期中)为验证向心力公式，某实验探究小组设计了如图所示的实验装置，在贴近刻度尺的下边缘处钻一个小孔O，细绳上端固定于O点，下端挂着一质量为m的钢球，O点到钢球长度为L，钢球半径远小于L，当地重力加速度为g，实验方案如下：将直尺固定在水平桌面上，使钢球在水平面内绕圆心做匀速圆周运动，待钢球的运动稳定后： （1）从直尺上方，保持视线与直尺______往下看，视线与钢球运动圆周边缘相切时，记录视线与刻度尺交点A，测量之间距离即可估测圆周运动的半径r； （2）利用秒表测得钢球运动一周的时间即为圆周运动周期T，可利用公式_______计算钢球运动时需要的向心力大小； （3）对于步骤（2）测量钢球周期T，为减小误差，可进行如下改进：______； （4）对钢球进行受力分析，可估算钢球受到的合力______（用L，r，m，g表示）； （5）若向心力与合力在误差范围内相等，便粗略验证了向心力公式的正确性。 3．(24-25高一下·广东广州第六中学·期中)某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验： ①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1和3：1。回答以下问题： (1)本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是______； A探究小车速度随时间变化规律 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D．探究平抛运动的特点 (2)某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（填“一”“二”或“三”）。 ②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（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。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题： (3)若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为ω=______； (4)实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，作出F-ω2图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.45m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由F-ω2图线可得滑块P质量m=______kg（结果保留2位有效数字）。 4．(24-25高一下·广东广州第八十九中学·期中)某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为m的滑块套在水平杆上（不会翻到），力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力F的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动。滑块的中心固定一块挡光片，宽度为d，滑块的中心到转轴的距离为L，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力F和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。 (1)某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速______； (2)认为绳的张力充当向心力，如果______（用已知量和待测量的符号表示），则向心力的表达式得到验证。 (3)该小组验证向心力的表达式时，经多次实验，仪器正常，操作和读数均没有问题，发现拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比______（填“偏大”或“偏小”），主要原因是____________。 5．(24-25高一下·广东江门两校·期中)如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验装置.转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动.皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值.那么： (1)下列实验的实验方法与本实验相同的是________（填标号）； A．探究小车速度随时间变化规律 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与力、质量的关系 D．验证机械能守恒定律 (2)若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等.探究向心力F和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于2:1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板________和挡板________（均填“A”“B”或“C”）处，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为________.若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与________成正比. 6．(24-25高一下·广东惠州部分学校·期中)某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲，电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。 (1)圆盘转动时，宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间为，则遮光片的线速度大小为___________，圆盘半径为R，可计算出滑块做圆周运动的角速度为___________。（用所给物理量的符号表示） (2)保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度，并记录数据，做出图线如图乙所示，从而验证与关系。该同学发现图乙中的图线不过坐标原点，且图线在横轴上的截距为，滑块做圆周运动的半径为，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则滑块与圆盘间的动摩擦因数为___________。（用所给物理量的符号表示） 7．(24-25高一下·广东江门第一中学·期中)我国天宫实验室中曾进行过“应用动力学方法测质量”的实验。某兴趣小组受到启发，设计了在太空完全失重环境下（忽略空气阻力）测小球质量并验证弹性碰撞的实验方案： （1）装置如图，在环绕地球运转的空间站中的桌面上固定一个支架，支架上端通过力传感器O连接一根轻绳，轻绳末端系一个直径为d的小球a； （2）保持轻绳拉直，给小球a一个初速度，小球a在与桌面垂直的平面内做匀速圆周运动，支架上端O与小球球心的距离为L。当小球a运动至最高点时，该处的光电门M可记录下小球a通过该位置的遮光时间，记为，并同时记下力传感器显示的读数F。根据以上测量数据，可得小球a的质量______（用“L，F，，d”表示）； （3）更换大小相同的小球b，重复以上操作，可测得小球b的质量； （4）在小球a匀速圆周运动的过程中，将小球b放置在桌面右侧的固定支架上，支架在小球a运动的平面内。当小球a运动至最低点时剪断轻绳，为保证小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度相比，应______（选填“等高”“稍高一些”或“稍低一些”）； （5）小球a与b碰后，依次通过右侧的光电门N，光电门记录下小球a的遮光时间为、小球b的遮光时间为，若测得，则当测出______时，即可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞。 8．(24-25高一下·广东江门第十六中学·期中)物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验.所用器材有： 玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器，（圆弧部分的半径为）。完成下列填空：将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为； （1）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为__________kg；则玩具小车的质量为_________kg。将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示。 序号 1 2 3 4 5 m（kg） 2.20 2.19 2.20 2.21 2.20 （2）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为__________N；小车通过最低点时的速度大小为__________m/s（重力加速度大小取10m/s2）。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 实验专题 2大高频考点概览 考点01 平抛运动的实验 考点02 圆周运动的实验 地 城 考点01 平抛运动的实验 一、实验题 1．(24-25高一下·广东深圳部分学校·期中)利用实验室的斜面小槽等器材研究平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，要想得到钢球在空中做平抛运动的轨迹就得设法用铅笔描出小球经过的位置（每次使用铅笔记下小球球心在木板上的水平投影点）。通过多次实验，把在竖直白纸上记录的钢球的多个位置，用平滑曲线连起来就得到了钢球做平抛运动的轨迹。 （1）研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是_____________。 A．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 B．使用密度小、体积大的钢球 C．实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下 D．使斜槽末端切线保持水平 （2）实验过程中，要建立直角坐标系，在下图中，建系坐标原点选择正确的是_____________。 A．   B．C。    D． （3）若某同学只记录了小球运动途中的三点的位置，如图，取点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示，小球平抛的初速度大小_____________（重力加速度取，结果保留两位有效数字）；小球抛出点的位置坐标是_____________（以为单位，答案不用写单位，注意正负号）。 【答案】 CD/DC C 1.0 （-10、-5）或（-10cm、-5cm） 【详解】（1）[1]A．对斜槽轨道是否光滑无要求，根据动能定理，每次合外力做功相同，就会获得相同大小的速度。故有无摩擦力对实验没有影响。A错误； B．使用密度小、体积大的钢球，实验误差会增大。B错误； C．实验中为保证速度大小恒定，则要求每次从斜槽上相同的位置无初速度释放。实验误差会减小。C正确； D．斜槽的作用是提供一个恒定的水平速度，水平速度要求斜槽轨道末端水平。实验误差会减小。D正确； 故选CD。 （2）[2]建立坐标系时，应将小球在斜槽末端时，球心在竖直面上的投影为坐标原点。 故选C。 （3）[3]如图所示，根据平抛运动规律知，在竖直方向 代入得 水平方向初速度为 代入得 [4]由图知，小球经过B点时的速度为 代入得 则小球从抛出点到B点的时间为 根据竖直方向小球做自由落体运动，小球从抛出点到B点的竖直方向位移为 代入得 则抛出点坐标为（-10，-5） 2．(24-25高一下·广东广州第十六中学·期中)甲乙两位同学用图1所示装置研究平抛运动 （1）在实验过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是_______。 （2）甲同学在实验时，依次将水平板向下移动相同距离（如图2中的1、2、3的位置），每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，小球从斜槽末端水平飞出。若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是_______。 A．    B． C．     D．无法判断 （3）乙同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图3所示的坐标系，轨迹上的这三点坐标值图中已标出。则小球平抛的初速度为_______m/s，小球抛出点的坐标为_______cm，_______cm。（取g=10m/s2，计算结果均保留两位有效数字） 【答案】 保证小球飞出时，初速度水平或保证小球飞出后做平抛运动 C 1.5 30 20 【详解】（1）[1]研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时，才能确保做平抛运动。 （2）[2]因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向上做匀速直线运动，所以 故C正确。 （3）[3]从图3来看，由于 若从A点开始的竖直位移之比应为，故A点不是抛出点。从A到B到C，水平位移是相同，则它们的时间间隔相等，设为T，根据匀变速直线运动的推论，在竖直方向有 解得 则平抛的初速度 [4]小球从抛出点运动到A点的时间恰好等于从A点运动到B点时间，则小球从抛出点运动到A点的水平位移为30cm，抛出点横坐标-30cm。 [5]根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于这段时间的平均速度可知 根据竖直方向的速度 代入数据解得 则竖直位移 代入数据解得 可知抛出点纵坐标为 3．(24-25高一下·广东省东莞五校·期中)两个同学根据不同的实验条件，做了“探究平抛运动规律”的实验。 （1）甲同学采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度大小，两球仍然同时落地，这说明______； （2）乙同学采用频闪照相法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L=2.5cm，重力加速度g取10m/s2.则该小球做平抛运动的初速度大小为______m/s，小球运动到C位置时已在空中运动了______s。 【答案】 平抛运动在竖直方向上为自由落体运动 1.0 0.125 【详解】（1）[1]在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。 （2）[2]平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动；已知 在竖直方向由 可得 水平方向匀速直线运动由 可得 [3]竖直方向做自由落体运动，有 根据 可得 s 4．(24-25高一下·广东省端州中学·期中)在“探究平抛运动的特点”实验中，两个实验小组选用不同的仪器进行实验。 （1）第一组采用了图甲所示的装置，实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。 ①他观察到的现象是：小球A、B_____________（填“同时”或“不同时”）落地； ②让A、B球恢复初始状态，高度不变，用较大的力敲击弹性金属片。则_____； A．小球A的运动时间变长 B．小球A的运动时间不变 C．小球A、B不同时落地 D．小球A、B仍同时落地 ③以下说法正确的是___________； A．实验说明小球A在水平方向的运动特点 B．实验说明小球A在水平方向做匀速直线运动 C．实验说明小球A与B在竖直方向运动特点相同 D．实验说明小球A在竖直方向做自由落体运动 （2）第二组采用了图乙所示的装置，实验操作是：让小球多次沿同一轨道运动，描绘出小球平抛运动的轨迹。 ①下列操作正确的是_______________。 A．必须调整斜槽，使其末端水平 B．小球运动时挡板及白纸应保持竖直 C．每次必须从斜槽上同一位置由静止释放小球 D．小球在运动过程中与白纸间有摩擦不影响实验结论 ②描出小球平抛运动的轨迹如图丙所示，O为抛出点，A、B为轨迹上的两点，OA、竖直方向高度分别为、，按照自由落体规律，若______________，则OA、段时间间隔相等；在误差允许的范围内，若_______________，则说明小球在水平方向上的分运动是匀速直线运动。 【答案】 同时 BD CD ABC 1：3 1：1 【详解】（1）[1]他观察到的现象是：小球A、B同时落地； [2]让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球平抛运动的初速度增大，根据①可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，而自由落体运动的时间由下落的高度决定，可知，A球在空中运动的时间将不变，A、B也同时落地； 故选BD； [3]上述现象说明：平抛运动的时间与初速度大小无关，且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动； 故选CD； （2）[4]A．调整轨道，使其末端切线水平，才能确保小球做平抛运动，故A正确； BD．做平抛运动的物体在同一竖直面内运动，固定白纸的木板必须调节成竖直，小球运动时不应与木板上的白纸相接触，以免有阻力的影响，故B正确，D错误； C．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C正确。 故选ABC； [5]将平抛运动分解成水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，因O为抛出点，则在竖直方向，初速度为0的匀加速直线运动，因OA、AB段时间间隔相等，设时间为t，则有 、 则有 y1：y2=1：3 [6]因OA、AB段时间间隔相等，若 1：1 则说明小球在水平方向上的分运动是匀速直线运动。 5．(24-25高一下·广东广州三校·期中)为研究小球斜上抛运动的规律，某兴趣小组用手机拍摄了一段小球斜上抛运动视频，图甲为利用Tracker视频分析软件按帧获取的小球位置。取运动过程的某点为原点，水平向右为轴正方向，竖直向上为轴正方向，建立坐标系。经软件分析得到实际位置坐标、图像及对应拟合曲线方程，如图乙所示。 (1)本实验中，为了减小误差，应选择的小球是 A．直径为2cm的钢球 B．直径为4cm的钢球 C．直径为2cm的木球 (2)由图乙得小球的加速度大小为_______m/s2，在原点处速度与水平方向夹角的正切值为______； (3)帧率表示视频在1s内记录的静止画面数量，单位为赫兹（Hz）。Tracker视频分析软件是按视频的帧率来获取小球的位置，图乙中描绘的点为软件捕获的每帧小球实际位置坐标随时间的变 化关系，由此可以判断该视频的帧率最接近________。 A．20Hz B．30Hz C．60Hz D．120Hz 【答案】(1)A (2) 9.8 2.6 (3)B 【详解】（1）为了减少空气阻力的影响，在选择小球时，应尽可能选择质量大、体积小（密度大）的小球，故A符合题意，BC不符合题意； 故选A。 （2）斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，由图乙（1）可得斜抛运动水平方向上的速度 设斜抛运动初速度为，与水平方向夹角为，水平位移 竖直方向上位移 结合图乙（2）可知，小球的加速度 小球竖直方向的初速度为 小球在原点处速度与水平方向夹角的正切值为 （3）竖直方向上升到最高点的时间 结合图乙（2）可知，上升到最高点 该视频的帧率为 故选B。 6．(24-25高一下·广东深圳实验中学·期中)某同学设计了一个探究平抛运动规律的实验：在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，让小钢球从斜面上滚下，滚出桌面后做平抛运动，在小钢球抛出后经过的地方，水平放置一木板，木板到桌边缘 （抛出点）的高度可以调节，在木板上放一张白纸，在白纸上放有复写纸。已知平抛运动竖直方向上的运动与自由落体的运动相同。 （1）实验时是否要求斜面和桌面光滑___________（填“是”或“否”） （2）调节好木板到桌边缘的高度为y，让小钢球从斜面上某一位置自由滚下，记下小钢球在白纸上留下的痕迹，用刻度尺测量出痕迹到桌边缘出的水平距离。 （3）调节木板到桌边缘的高度为，重复（2）过程，痕迹到桌边缘出的水平距离。当和满足___________关系时，验证小钢球水平方向做匀速运动。 （4）实验时得不到（3）中关系，造成的可能原因是___________。（写出一条即可） 【答案】 否 水平桌面不水平或不是从同一位置静止释放 【详解】（1）[1]要求小球每次都从同一位置静止释放，这样小球每次滑到桌边缘 （抛出点）的速度相同，斜面和桌面是否光滑并不影响实验。 （3）[2]已知平抛运动竖直方向上的运动与自由落体的运动相同，由 可得 若小钢球水平方向做匀速直线运动，则水平方向位移为 当木板到桌边缘的高度为y时，痕迹到桌边缘出的水平距离 当木板到桌边缘的高度为2y时，痕迹到桌边缘出的水平距离 若小钢球水平方向做匀速运动，则 因此，当和满足关系时，验证小钢球水平方向做匀速运动。 （4）[3]实验时得不到，可能是因为水平桌面不水平或不是从同一位置静止释放。水平桌面不水平，则小钢球初速度不水平，做的不是平抛运动；不是从同一位置静止释放，则小钢球做平抛运动初速度大小不同。 7．(24-25高一下·广东江门第一中学·期中)某兴趣小组采用如图所示的实验装置“探究平抛运动的特点”： （1）根据实验过程，以下说法正确的是______________； A．斜槽M轨道必须光滑 B．记录的点应适当多一些 C．用平滑曲线把所有的点连接起来 D．图中挡条N每次必须等间距下移 （2）图是利用装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是___________。 A．释放小球时初速度不为0        B．释放小球的初始位置不同       C．斜槽末端切线不水平 （3）改用频闪照相来研究平抛运动，将频闪得到的连续三张照片叠放在方格纸上，如图所示，已知小球的直径为2cm，方格纸的边分别为水平和竖直方向，则该频闪相机频率为___________Hz。（重力加速度g取10m/s2） 【答案】 B C 10 【详解】（1）[1]A．要保证小球的初速度相同，小球每次从斜槽上开始运动的位置必须相同，斜槽轨道不一定要光滑，故A错误； B．记录的点适当多一些可以减小误差，故B正确； C．为比较准确地描出小球运动的轨迹，根据记录点的分布规律，用平滑曲线拟合成运动轨迹，个别偏差较大的点，应当舍去，故C错误； D．描绘轨迹不需要等间距描点，所以图中挡条N每次不必等间距下移，故D错误。 故选B。 （2）[2]AB．由图可知，该小球的初速度方向偏上，与小球的初速度的大小无关，与释放小球的位置也无关，故AB错误； C．由图可知，该小球的初速度方向偏上，即小球的初速度的方向不是沿水平方向，则可知是斜槽末端切线不水平，故C正确。 故选C。 （3）[3]设该相机的频闪周期为T，相邻两小球位置之间的竖直间距分别为 竖直方向小球做自由落体运动，由 得 代入数据解得 则该频闪相机频率为 地 城 考点02 圆周运动的实验 一、实验题 1．(24-25高一下·广东广州第二中学·期中)一位同学想用直尺设计可以测量水平加速度的加速度计，步骤如下： (1)如图甲所示。将一总刻度长为20cm的直尺水平固定在一个T型架的竖直杆上，将一端系有小球的细线悬于T型架上的O点，O点位于直尺中央刻度的正上方，O点距直尺上沿10cm。将该装置底座平放在车上。当车静止不动时，小球静止在O点正下方。当小车水平加速时，细线与直尺的交点P的刻度稳定在如图甲所示时，可得到车水平运动时的加速度为__________，该装置可测加速度最大值为_________，已知重力加速度为g。（以上结果均用g表示） (2)该加速度计的刻度__________（选填“均匀”或“不均匀”）。 (3)为了制作加速度计的刻度盘，需要测量当地的重力加速度。该同学将器材改装成图乙所示圆锥摆进行测量。让小球某段时间内在离桌面一定高度处的某一水平面做匀速圆周运动，测出小球做n次完整圆周运动的时间为t，又测出悬点到小球做圆周运动平面的高为h。则当地重力加速度大小g= ________（用题中所给物理量符号表示）。 【答案】(1) 0.3g g (2)均匀 (3) 【详解】（1）[1]设图（甲）中细线与竖直方向的夹角为，根据牛顿第二定律可得 根据几何关系可得 可得图（甲）中P刻度应该标记的加速度为 [2]该装置可测加速度最大值是 （2）设直尺中央刻度为，刻度为x时，对应的加速度为a，则有 其中， 可知加速度与刻度x成线性关系，则该加速度计的刻度均匀。 （3）测出小球做n次完整圆周运动的时间为t，则小球做圆周运动的周期为 设细线与竖直方向夹角为a，以小球为对象，根据牛顿第二定律 联立解得 2．(24-25高一下·广东广州四校（培英中学、113中、秀全中学、西关外国语）·期中)为验证向心力公式，某实验探究小组设计了如图所示的实验装置，在贴近刻度尺的下边缘处钻一个小孔O，细绳上端固定于O点，下端挂着一质量为m的钢球，O点到钢球长度为L，钢球半径远小于L，当地重力加速度为g，实验方案如下：将直尺固定在水平桌面上，使钢球在水平面内绕圆心做匀速圆周运动，待钢球的运动稳定后： （1）从直尺上方，保持视线与直尺______往下看，视线与钢球运动圆周边缘相切时，记录视线与刻度尺交点A，测量之间距离即可估测圆周运动的半径r； （2）利用秒表测得钢球运动一周的时间即为圆周运动周期T，可利用公式_______计算钢球运动时需要的向心力大小； （3）对于步骤（2）测量钢球周期T，为减小误差，可进行如下改进：______； （4）对钢球进行受力分析，可估算钢球受到的合力______（用L，r，m，g表示）； （5）若向心力与合力在误差范围内相等，便粗略验证了向心力公式的正确性。 【答案】 垂直 测出钢球运动n周的时间 【详解】（1）[1]从直尺上方，保持视线与直尺垂直往下看，视线如果与直尺不垂直，会造成读数偏大或偏小； （2）[2]利用秒表测得钢球运动一周的时间即为圆周运动周期T，可利用公式计算钢球运动时需要的向心力大小； （3）[3]对于步骤（2）测量钢球周期T，为减小误差，应利用秒表测得钢球运动n周的时间t，求出圆周运动周期，其中n尽可能多一些； （4）[4]钢球受重力和拉力，合力为 3．(24-25高一下·广东广州第六中学·期中)某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验： ①方案一：用如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1：2：1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1：1、2：1和3：1。回答以下问题： (1)本实验所采用的实验探究方法与下列实验相同的是______； A探究小车速度随时间变化规律 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D．探究平抛运动的特点 (2)某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第______层塔轮（填“一”“二”或“三”）。 ②方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（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。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题： (3)若某次实验中测得挡光条的挡光时间为，则滑块P的角速度表达式为ω=______； (4)实验小组保持滑块P质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，作出F-ω2图线如图丁所示，若滑块P运动半径r=0.45m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由F-ω2图线可得滑块P质量m=______kg（结果保留2位有效数字）。 【答案】(1)C (2)一 (3) (4)0.20 【详解】（1）在该实验中，通过控制质量、半径、角速度中两个物理量相同，探究向心力与另外一个物理量之间的关系，采用的科学方法是控制变量法。 A．探究小车速度随时间变化规律，利用极限思想计算小车的速度，故A错误； B．探究两个互成角度的力的合成规律，应用了等效替代法，故B错误； C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，应用了控制变量法，故C正确； D．探究平抛运动的特点，例如两球同时落地，两球在竖直方向上的运动效果相同，应用了等效思想，故D错误； 故选C。 （2）把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，应使两球的角速度相同，则需要将传动皮带调至第一层塔轮。 （3）挡光条的线速度为 则滑块P的角速度为 （4）根据向心力大小公式 所以图线的斜率为 解得滑块P质量为 4．(24-25高一下·广东广州第八十九中学·期中)某实验小组通过如图所示的装置验证向心力公式。一个体积较小，质量为m的滑块套在水平杆上（不会翻到），力传感器通过一根细绳连接滑块，用来测量绳中拉力F的大小，最初整个装置静止，细绳刚好伸直但无张力，然后让整个装置逐渐加速转动，最后滑块随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动。滑块的中心固定一块挡光片，宽度为d，滑块的中心到转轴的距离为L，每经过光电门一次，通过力传感器和光电计时器就同时获得一组细绳拉力F和挡光片经过光电门时的挡光时间的数据。 (1)某次旋转过程中挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速______； (2)认为绳的张力充当向心力，如果______（用已知量和待测量的符号表示），则向心力的表达式得到验证。 (3)该小组验证向心力的表达式时，经多次实验，仪器正常，操作和读数均没有问题，发现拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比______（填“偏大”或“偏小”），主要原因是____________。 【答案】(1) (2) (3) 偏小 滑块与水平杆间有摩擦力 【详解】（1）挡光片宽度为d，挡光片经过光电门时的挡光时间为，则滑块转动的线速 （2）绳的张力充当向心力，由向心力公式，如果 则向心力的表达式得到验证。 （3）[1]滑块做圆周运动时，滑块受到水平杆的摩擦力，设滑块受水平杆的摩擦力大小是，方向沿水平杆指向圆心，对滑块由牛顿第二定律可得 解得 可知拉力F的测量值与滑块的向心力的理论值相比偏小。 [2]偏小的主要原因是由于滑块与水平杆间有摩擦力，因此会产生实验误差。 5．(24-25高一下·广东江门两校·期中)如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验装置.转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动.皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值.那么： (1)下列实验的实验方法与本实验相同的是________（填标号）； A．探究小车速度随时间变化规律 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与力、质量的关系 D．验证机械能守恒定律 (2)若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等.探究向心力F和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于2:1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板________和挡板________（均填“A”“B”或“C”）处，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为________.若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与________成正比. 【答案】(1)C (2) A C 1:4 【详解】（1）本实验所用的研究方法是控制变量法，与验证牛顿第二定律实验的实验方法相同。 故选C。 （2）[1][2]若探究向心力和角速度的关系，则要保持质量和半径不变，即要将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C上。 [3]若将传动皮带套在两半径之比等于2：1的轮盘上，因两轮盘边缘的线速度相同，根据可知，角速度之比为1：2 根据可知，向心力之比为1：4，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为1：4。 [4]若仅改变皮带位置，通过对比皮带所在位置的轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力与角速度的平方成正比。 6．(24-25高一下·广东惠州部分学校·期中)某同学利用传感器验证向心力与角速度间的关系。如图甲，电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。 (1)圆盘转动时，宽度为d的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间为，则遮光片的线速度大小为___________，圆盘半径为R，可计算出滑块做圆周运动的角速度为___________。（用所给物理量的符号表示） (2)保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度，并记录数据，做出图线如图乙所示，从而验证与关系。该同学发现图乙中的图线不过坐标原点，且图线在横轴上的截距为，滑块做圆周运动的半径为，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则滑块与圆盘间的动摩擦因数为___________。（用所给物理量的符号表示） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1] 遮光片的线速度大小为 [2]根据线速度与角速度公式可知 （2）根据图像可知时，，此时有 解得 7．(24-25高一下·广东江门第一中学·期中)我国天宫实验室中曾进行过“应用动力学方法测质量”的实验。某兴趣小组受到启发，设计了在太空完全失重环境下（忽略空气阻力）测小球质量并验证弹性碰撞的实验方案： （1）装置如图，在环绕地球运转的空间站中的桌面上固定一个支架，支架上端通过力传感器O连接一根轻绳，轻绳末端系一个直径为d的小球a； （2）保持轻绳拉直，给小球a一个初速度，小球a在与桌面垂直的平面内做匀速圆周运动，支架上端O与小球球心的距离为L。当小球a运动至最高点时，该处的光电门M可记录下小球a通过该位置的遮光时间，记为，并同时记下力传感器显示的读数F。根据以上测量数据，可得小球a的质量______（用“L，F，，d”表示）； （3）更换大小相同的小球b，重复以上操作，可测得小球b的质量； （4）在小球a匀速圆周运动的过程中，将小球b放置在桌面右侧的固定支架上，支架在小球a运动的平面内。当小球a运动至最低点时剪断轻绳，为保证小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度相比，应______（选填“等高”“稍高一些”或“稍低一些”）； （5）小球a与b碰后，依次通过右侧的光电门N，光电门记录下小球a的遮光时间为、小球b的遮光时间为，若测得，则当测出______时，即可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞。 【答案】 等高 4 【详解】[1]由牛顿第二定律有 又有 解得小球a的质量为 [2] 该实验是在太空完全失重环境下进行，当小球a运动至最低点时剪断轻绳，由于惯性小球a将沿着圆周最低点切线方向做匀速直线运动，所以要使小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度等高。 [3] 经过光电门时小球a的速度为 小球b的速度为 则若小球a、b的碰撞为弹性碰撞，应满足 若测得，则由以上各式解得 8．(24-25高一下·广东江门第十六中学·期中)物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验.所用器材有： 玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器，（圆弧部分的半径为）。完成下列填空：将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为； （1）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为__________kg；则玩具小车的质量为_________kg。将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示。 序号 1 2 3 4 5 m（kg） 2.20 2.19 2.20 2.21 2.20 （2）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为__________N；小车通过最低点时的速度大小为__________m/s（重力加速度大小取10m/s2）。 【答案】 【详解】（1）[1]由图（b）可知，最小分度为，则该示数为 [2]则玩具小车的质量为 （2）[3]由题中表中数据可知，托盘秤的最大示数为 设小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为,对凹形桥，根据平衡条件有 解得 [4]根据牛顿第三定律可知，凹形桥对小车的支持力为 当小车运动到最低点时，根据牛顿第二定律有 解得 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $