专题08 实验专题（期中压轴题训练）高一物理下学期人教版

画学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 专题08实验专题 1 专项攻坚·一战通关 考点1：探究平抛运动特点 【答案】(1)ABC (2) 1.5m/s -30cm,-20cm】 (3)2.5 2. 【答案】 是 V2L 3. 【答案】(IC (2)ABC 3) 不是 10 2.0m/s 4. 【答案】(1)C (2)a (3)D (4上 考点2：探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 5. 【答案】(1) 1.50 1.5 (2) 见解析 0.106 (3)C 6. 【答案】(I)D (2)三 (3)3:2 1/4 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 考点3：验证机械能守恒定律 7. 【答案】0号 1 md2 (3)mg1-43) (4gk 8. 【答案】(1) 挡光片宽度 偏小 (2)选取经过O点的水平面为零势能面 (3) 2g 摆锤释放时的初速度 9. 【答案】()大 (2)左 (3)0.78 【详解】(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，为减小空气阻力，下落物体应选择质量尽量大体积小的物 体，即密度大的重物。 (2)重物下落做加速运动，连接重物的一端纸带速度小，点迹密集，故纸带的左端连接重物。 (3)图乙中，记录C点的速度为'c= 49.0-17.8 ×103m/s=0.78m/s 0.04 靶向预测·精准刷题 1. 【答案】(I)DE ②x\2 8 (3)4hL (④)小球圆周运动半径大于摆锤圆周运动半径，摆到最低点时，小球的速度大于摆锤的速度，故由小球速度 测算出的摆锤动能增量大于摆锤重力势能的减少量 2/4 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 2. d 【答案】（① t 4mg (2) A 4Mod2+md2 2m (3) 见详解 m+4M 3. 【答案】(I)AC 2mhe-h)2 8T2 (3)AC 1 (4) 遮光条初始位置到光电门的距离 d m18r=2m+m, △t 4. 【答案】(1)D (2) (3)1:9 ④A (5)0.45/0.44 5. 【答案】(I)B 34 r△ (3)C 、kr 6. 【答案】(1)C (2)是 (3)1.5 7. 【答案】(IB 3/4 命学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 (2)C (3) 2.0 (-10,-1.25) 8. 【答案】(I)BD (2) 球心 需要 大于 8 Vy2-yi (3)B 4/4 专题08 实验专题 考点1：探究平抛运动特点 1．（24-25高一下·浙江杭州·期中）(1)“研究平抛物体的运动”实验的装置如图所示，在实验前应_____ A．将斜槽的末端切线调成水平 B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 C．小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放 D．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点 (2)在“研究平抛物体的运动”实验中，某同学记录了A、B、C三点，取A点为坐标原点，建立了如图所示的坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。那么小球平抛的初速度为________ ，小球抛出点的坐标为________ 。（取） (3)A点的速度为_____m/s。 【答案】(1)ABC (2) (3) 【详解】（1）[1] A．实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用，A正确； B．根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此在实验前，应使用重锤线调整木板在竖直平面内，即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行，B正确； C．由于要记录小球的运动轨迹，必须重复多次，才能画出几个点，因此为了保证每次平抛的轨迹相同，所以要求小球每次从同一高度释放，C正确； D．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，不能作为小球做平抛运动的起点，应该以小球在末端时，球心在竖直平面上的投影作为起点和所建坐标系的原点，D错误。 故选ABC。 （2）[2][3] 小球做平抛运动，竖直方向有 解得 水平速度 由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得点的竖直速度 所以从抛出到点的时间 小球下落的初始位置到点的竖直距离 所以小球下落的初始位置的纵坐标 小球下落的初始位置到点的水平距离 所以小球下落的初始位置的横坐标 故小球抛出点的坐标为 （3）[4]小球从点到点，在竖直方向上有 所以 故A点的速度为 解得 2．（24-25高一下·云南大理·期中）某学习小组用实验探究平抛运动规律，采用如图甲所示的实验装置。 （1）刚开始时，让小球A、B处于同一高度，用小锤击打弹性金属片，使小球A水平飞出，同时小球B被松开。 （2）改变小锤打击的力度，观察A、B两小球落地的先后情况，发现_________。（填字母） A．击打的力度大时，小球A先落地 B．击打的力度大时，小球A后落地 C．无论击打的力度如何，A、B两小球总是同时落地 （3）一位同学采用频闪摄影的方法拍摄到小球A做平抛运动的照片，如图乙所示。图中每个小方格的边长为L，分析可知，位置a_________（选填“是”或“不是”）平抛运动的起点，该频闪摄像照片的频率为_________（用含有L和当地重力加速度g的式子表示）。 【答案】 C 是 【详解】（2）[1]平抛运动竖直方向上做自由落体运动，改变小锤打击的力度，观察A、B两球落地的先后情况，发现无论击打的力度如何，两球总是同时落地。 故选C。 （3）[2]由图乙可知，在水平方向有 由于平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动，可得 在相同时间内，竖直方向上的位移为 由此可判断出a是平抛运动的起点。 [3]由图乙可得 又有 解得频闪摄像照片的频率为 3．（24-25高一下·广东·月考）兴趣小组采用如下实验方案做“探究平抛运动的特点”实验，在黑板正前方适当位置固定好手机，将手机调至频闪照相模式，紧贴着黑板安装好平抛实验仪，然后进行实验；如图甲所示。 (1)本实验中下列器材必需的是________（填正确答案标号）。 A．秒表 B．弹簧测力计 C．刻度尺 D．天平 (2)下列实验要求说法正确的是________（填正确答案标号）。 A．小球应选重而小的球 B．固定斜槽时要确保斜槽末端切线水平 C．小球每次必须从同一位置由静止释放 D．尽量减少小球与斜槽间的摩擦 (3)某次实验得到小球运动过程的频闪底片，在底片清洗时设计了沿平行重锤线方向的坐标纸，得到一张清晰照片，如图乙所示。已知照片与实物比例为，照片上坐标格长度，重力加速度取，则 ①坐标纸上的点________（填“是”或“不是”）平抛运动的起点。 ②手机频闪的频率为________。 ③小球做平抛运动的初速度大小________。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)C (2)ABC (3) 不是 【详解】（1）A．本实验采用频闪照相模式来探究平抛运动的特点，故不需要秒表来测量时间，故A不符合题意； BD．本实验不需要测量力和小球质量，故不需要弹簧测力计和天平，故BD不符合题意 C．本实验需要测量小球的水平位移和竖直位移，故需要刻度尺，故C符合题意。 故选C。 （2）A．小球应选重而小的球，这样可以减小阻力的影响，故A正确； B．固定斜槽时要确保斜槽末端切线水平，保证小球做平抛运动，故B正确； CD．小球每次必须从同一位置由静止释放，保证小球每次运动的初速度相等，小球与斜槽间的摩擦与此无关，故C正确，D错误。 故选ABC。 （3）[1]根据乙图，可知各点之间的水平位移相等，根据平抛运动的特点，水平方向做匀速直线运动，可知各点之间的时间间隔是相同的，但是各点之间的竖直位移之比为，若点是平抛运动的起点，竖直方向做初速度为0的匀变速直线运动，根据，可知各点之间的竖直位移之比应为，故点不是平抛运动的起点。 [2]照片与实物比例为，竖直方向，根据逐差公式可得 可得，根据，可得频率为 [3]照片与实物比例为，一个周期内的水平位移为 根据，解得初速度大小 4．（24-25高一下·江西赣州·期中）某实验小组利用频闪仪探究平抛运动的规律。如图甲所示，分别在该实验装置的正上方处和右侧正前方处安装一个照相机，在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的小球，于是胶片上记录了小球在几个闪光时刻的位置。得到的频闪照片如图乙所示，为抛出点小球球心的位置，请分析下列问题： (1)下面关于实验器材的说法正确的是___________ A．选择质量大，体积大的小球 B．须选择光滑的斜槽轨道 C．斜槽轨道末端切线须水平 D．须选用秒表记录时间 (2)处照相机所拍摄的频闪照片为乙图中的___________（选填“”或“”）。 (3)该同学再对频闪照片进行测量，照片中小球两相邻位置的距离几乎均匀增大约为，则可估算出频闪的频率约为___________ A．2 B．3 C．7 D．1 (4)某同学对两频闪照片、进行测量，记录小球的位置与点的水平距离，以及对应的与点的竖直距离，作出图像如图所示，则图像不过原点的可能原因是所标的点在抛出点的小球圆心的___________方。（选填“左”、“右”、“上”、“下”） 【答案】(1)C (2) (3)D (4)上 【详解】（1）A．为了减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大、体积小的小球，A错误； B．斜槽轨道是否光滑对实验没有影响，只要每次从同一位置由静止释放小球，保证小球平抛的初速度相同即可，B错误； C．斜槽轨道末端切线必须水平，这样才能保证小球做平抛运动，C正确； D．实验中利用频闪仪记录时间，不需要秒表，D错误。 故选C。 （2）小球做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，所以 A 处（正上方）照相机拍摄的频闪照片中，小球在水平方向的位置是均匀分布的，对应乙图中的a。 （3）小球在竖直方向做自由落体运动，根据 代入数据得 频闪频率 故选D。 （4）平抛运动中，竖直方向 水平方向 联立可得 正常情况下图像过原点。现在图像不过原点，且当时， 说明所标的O点在抛出点的小球圆心的上方。 考点2：探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 5．（24-25高一下·江苏南京·期中）如图甲所示是某同学验证“做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系”的实验装置。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的正下方靠近A处。 在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，用天平测出小钢球的质量为m，用刻度尺测出摆线长度l，实验步骤如下： 1 2 3 4 5 F/N 0.125 0.143 0.162 0.181 0.200 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 (1)将小球竖直悬挂，测出悬点到钢球球心之间的距离，得到钢球运动的半径为R；用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________cm；将钢球拉至某一位置释放，测得挡光时间为0.010s，小钢球在A点的速度大小__________m/s。 (2)将钢球拉至不同位置由静止释放，读出钢球经过A点时力传感器的读数F及光电门的遮光时间t，算出钢球速度的平方值，具体数据如上表所示： 在图丙中画出的关系图像______，由图可知：钢球的重力为___________N。（结果保留3位小数） (3)某同学利用向心力的公式，发现实验中求得钢球经过A点的向心力比测量得到的向心力大，你认为产生误差的主要原因是 。 A．钢球运动过程中受到空气阻力的影响 B．钢球经过光电门的时间过长 C．光电门测出的是遮光条通过时的速度，大于钢球球心通过最低点的速度 D．钢球释放的初始位置细绳与竖直方向的夹角太大 【答案】(1) 1.50 1.5 (2) 见解析 0.106 (3)C 【详解】（1）[1]由图乙可知遮光条宽度为 [2]将钢球拉至某一位置释放，测得挡光时间为0.010s，小钢球在A点的速度大小 （2）[1]根据表格数据描点，作出的关系图像如图所示 [2]根据牛顿第二定律可得 可得 可知图像的纵轴截距为钢球的重力，则有 （3）某同学利用向心力的公式，发现实验中求得钢球经过A点的向心力比测量得到的向心力大，根据向心力的计算公式 若向心力偏大，则可能原因是小钢球的速度测量偏大，故产生误差的主要原因是光电门测出的是遮光条通过时的速度，大于钢球球心通过最低点的速度。 故选C。 6．（24-25高一下·广东湛江·期中）某兴趣小组用图甲所示的向心力演示器验证向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。已知小球在挡板、、处做圆周运动的半径之比为，变速塔轮自上而下每层左、右半径之比分别为、和，如图乙所示。 (1)在进行下列实验时采用的方法与本实验相同的是_____（填正确答案标号）。 A．伽利略对自由落体的研究 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．卡文迪什通过扭秤实验测出引力常量 D．探究加速度与力、质量的关系 (2)在某次实验中，验证向心力与角速度之间的关系时，左、右两标尺露出的格子数之比为1：9，运用圆周运动知识可以判断是将传动皮带调至第_____（填“一”“二”或“三”）层塔轮。 (3)现有两小球1和2，质量分别为和，且，在另一次实验中，把小球1放在位置，小球2放在位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_____。 【答案】(1)D (2)三 (3) 【详解】（1）在这个实验中，利用了控制变量法来验证向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，D项探究加速度与力、质量的关系采用了控制变量法。 故选D。 （2）在验证向心力和角速度的关系实验中，应取质量相同的小球分别放在图甲中挡板和挡板处，变速塔轮用皮带连接，塔轮边缘上点的线速度大小相等，根据 可得与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为 故需要将传动皮带调至第三层塔轮。 （3）小球1、2质量比为，在实验中把小球1放在位置，小球2放在位置，即转动半径之比为 传动皮带位于第二层，两塔轮半径之比为 则根据 可知，角速度之比为 根据 可知向心力之比为，则转动手柄，当塔轮匀速转动时，左、右两标尺露出的格子数之比约为 考点3：验证机械能守恒定律 7．（24-25高一下·重庆·期中）某同学用如图所示的装置验证轻弹簧和小物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的栓接点（A、B）在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油。以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。小物块连同遮光条的总质量为，弹簧的劲度系数为，弹性势能（为弹簧形变量），重力加速度为，遮光条的宽度为，小物块释放点与光电门之间的距离为（远远小于）。现将小物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间。 (1)物块通过光电门时的速度为________； (2)改变光电门的位置，重复实验，每次滑块均从点静止释放，记录多组l和对应的时间，做出图像如图所示，若在误差允许的范围内，满足关系式________时，可验证轻弹簧和小物块组成的系统机械能守恒； (3)在（2）中条件下，和时，物块通过光电门时弹簧具有的两弹性势能分别为、，则________（用、、、表示）； (4)在（2）中条件下，取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为________（、、表示）。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）遮光条的宽度为，通过光电门的时间，则物块通过光电门时的速度为 （2）若系统机械能守恒，则有 变式为 所以图像若能在误差允许的范围内满足 即可验证弹簧和小物块组成的系统机械能守恒。 （3）由图像可知和时，时间相等，则物块的速度大小相等，动能相等，可得， 联立可得 （4）由图像可知时遮光条挡光时间最短，此时物块通过光电门时的速度最大，可得 又 联立可得 8．（24-25高一下·上海嘉定·期中）某同学设计了如图（a）所示的装置来研究机械能是否守恒。轻质细线的上端固定在O点，下端连接圆柱形的摆锤P，在摆锤摆动的路径上，固定了四个光电门A、B、C、D。实验时，分别测出四个光电门到悬点O的高度差，从某一高度释放摆锤，利用光电门测出摆锤经过四个光电门的速度。 (1)利用光电门测量速度时，测量摆锤的直径的目的是：______。若摆锤直径的测量值比实际值偏小，则摆锤动能的测量值比实际值______。 (2)该同学认为：测得摆锤的质量为，可由公式计算出摆锤在A、B、C、D四个位置的重力势能。他这样计算重力势能的依据是______。 (3)另一同学在得到摆锤经过四个光电门的速度和光电门距离悬点O的高度差后，作出如图（b）所示的图线。若摆动过程中机械能守恒，则该直线的斜率为______。决定图线与纵轴交点位置的因素是______。 【答案】(1) 挡光片宽度 偏小 (2)选取经过O点的水平面为零势能面 (3) 2g 摆锤释放时的初速度 【详解】（1）利用光电门测量速度时，测量摆锤的直径的目的是确定遮光片的宽度。若摆锤直径的测量值比实际值偏小，则根据可知速度的测量值偏小，摆锤动能的测量值比实际值偏小。 （2）选取经过O点的水平面为零势能面，则摆锤在A、B、C、D四个位置的重力势能可用计算。 （3）[1][2]若机械能守恒则满足 即 则图像的斜率 由图（b）所示的v2-h图线可知，当h为零时v2＞0，说明重锤释放时有初速度。 9．（24-25高一下·贵州毕节·期中）在“验证机械能守恒定律”实验中，一实验小组采用了如图甲所示的装置。该实验所用打点计时器的电源频率为，图乙是实验得到的一条纸带，、为连续相邻的点，为第一个点，点到点的距离已标出。 (1)下落物体应选择密度_____（选填“大”或“小”）的重物； (2)纸带_____（选填“左”或“右"）端连接重物； (3)图乙中，记录点时，重物的速度_____m/s（结果保留2位有效数字）。 【答案】(1)大 (2)左 (3)0.78 【详解】（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，为减小空气阻力，下落物体应选择质量尽量大体积小的物体，即密度大的重物。 （2）重物下落做加速运动，连接重物的一端纸带速度小，点迹密集，故纸带的左端连接重物。 （3）图乙中，记录C点的速度为 1．某兴趣小组设计了图1所示的实验来验证机械能守恒定律。长为L的轻绳下端固定一个带有“=”形凹槽的摆锤，另一端可绕O点自由转动，凹槽内装有一小球。现将摆锤拉起，使轻绳偏离竖直方向成角时，由静止释放摆锤，摆锤和小球一起向下摆动。当摆锤到达最低位置时，受到竖直挡板P的阻挡而立即停止运动，小球飞离凹槽做平抛运动，已知当地重力加速度为g。 (1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒，除了偏角和绳长L之外，实验中还需要测量的物理量有________。 A．小球的质量m B．摆锤的质量M C．释放摆锤到停止运动的时间t D．小球飞离摆锤时离地面的高度h E．小球平抛运动过程中在水平方向的距离x (2)由平抛运动规律可知，摆锤刚到达最低位置时，小球的速度大小________（用题目已知数据和（1）中所选各物理量的符号表示）； (3)改变小球静止释放时轻绳与竖直方向的夹角，多次重复操作，测出不同角度释放后，小球平抛运动的水平位移x。以为横坐标，为纵坐标，得到如图2所示图像。若图像的斜率大小为________即可验证机械能守恒（用题目已知数据和（1）中所选物理量的符号表示）。 (4)实验时发现，由以上方法测得摆锤动能的增加量总是大于摆锤重力势能的减少量，你认为导致此现象的原因是：________。 【答案】(1)DE (2) (3)4hL (4)小球圆周运动半径大于摆锤圆周运动半径，摆到最低点时，小球的速度大于摆锤的速度，故由小球速度测算出的摆锤动能增量大于摆锤重力势能的减少量 【详解】（1）为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度。小球在最低点飞出时做平抛运动，小球平抛的初速度即为摆锤在最低点的速度，根据平抛运动规律可得， 联立求得 因此要想求出平抛运动的初速度，应该测量小球飞离摆锤时离地面的高度h和小球平抛运动过程中在水平方向的距离x。 故选DE。 （2）由小问1可知 （3）小球从静止运动到最低点的过程中，由动能定理得 又 联立得 可知图像的斜率大小为 （4）小球圆周运动半径大于摆锤圆周运动半径，摆到最低点时，小球的速度大于摆锤的速度，故由小球速度测算出的摆锤动能增量大于摆锤重力势能的减少量 2．某科创小组利用实验室提供的传感器设计了如图甲所示的实验装置，用以探究机械能守恒定律，以及加速度与力、质量的关系。他们将附有刻度尺的气垫导轨调整水平，在导轨左侧处固定一光电门，将轻绳一端固定在点，另一端与滑块相连，滑块上安装遮光条，并且可以增加砝码以改变其质量，在轻绳上通过不计质量的动滑轮悬挂一个重物。打开气泵，将滑块从导轨右侧处由静止释放，记录遮光条通过光电门的时间以及和之间的距离。已知重物的质量为m，遮光条的宽度为d，重力加速度为g，滑块、遮光条以及砝码的总质量用M表示，遮光条通过光电门的时间用t表示，和之间的距离用L表示。 (1)若某次实验中遮光条挡光时间为，此时滑块的速度为________。 (2)该小组探究系统机械能守恒定律时，使滑块总质量保持为不变，改变L进行若干次实验，根据实验数据画出的图线是图乙中的________（选填“A”或“B”），图线斜率________（用所给的字母表示）。 (3)该小组探究加速度与力、质量的关系时，保持L不变，改变滑块M进行了若干次实验，根据实验数据画出了如图丙所示的一条过坐标原点的直线，其纵轴为滑块M的加速度a，经测量其斜率恰为重力加速度g，则该图线的横轴为________（用所给的字母表示），若气垫导轨未调整水平，滑块M加速度的测量值________________。 【答案】(1) (2) A (3) 见详解 【详解】（1）此时滑块的速度为 （2）[1]由系统机械能守恒有 变形得 画出的图线是图乙中的A [2] 图线斜率 （3）[1] 设绳的张力为F，由牛顿第二定律对重物 对滑块 联立解得 则该图线的横轴为 [2] 若气垫导轨左低右高，滑块M加速度的测量值偏大； 若气垫导轨左高右低，滑块M加速度的测量值偏小 3．利用图1所示的装置验证机械能守恒定律。 (1)下列操作步骤，正确的是（　　） A．先接通电源后释放纸带 B．用秒表测量重物下落的时间 C．在纸带上用刻度尺测量重物下落的高度 (2)实验得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到重物下落的起始点的距离分别为。已知当地重力加速度为，计时器打点周期为，设重物的质量为，运动到点时的动能为_______________________________。 (3)小明用两个物体、分别进行实验，多次记录下落的高度和对应的速度大小，作出图像如图3所示，实验操作规范。通过图像可以确定（　　） A．受到的阻力大小恒定 B．的质量小于的质量 C．选择进行实验误差更小 (4)小丽用图4所示的装置验证机械能守恒定律。实验时，将气垫导轨调至水平，在气垫导轨上安装一个光电门，滑块上固定一个遮光条，将滑块用细线绕过轻质定滑轮与托盘相连。测出遮光条的宽度为，托盘和砝码的总质量为，滑块和遮光条的总质量为，滑块由静止释放，读取遮光条通过光电门的遮光时间。重力加速度为。为验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是_________________，将该物理量用表示。机械能守恒定律，以上测得的物理量满足的关系式为__________________________________。 【答案】(1)AC (2) (3)AC (4) 遮光条初始位置到光电门的距离 【详解】（1）A．利用打点计时器打点时，要先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，故A正确； B．打点计时器本身就可以记录打点的时间，故不需要停表记录时间，故B错误； C．验证机械能守恒，需要知道重物下落的高度，通过再纸带上用刻度尺测量点迹之间的距离可以得到重物下落的高度，故C正确。 故选AC。 （2）重物运动到B点时的速度大小 则重物运动到B点时的动能为 （3）A.对物体有 整理得 可知图像斜率为 图像可知Q的图像斜率恒定，因此Q受到的阻力大小恒定，故A正确； B.图像可知P的图像斜率大，因此有 整理得 因此阻力对P的影响更小，故选择P进行实验误差更小，故B错误，C正确； 故选AC。 （4）[1]由于要计算重力势能的变化量，需要知道重物下落的高度，故需要测量遮光条释放的位置到光电门之间的距离； [2]要验证系统的机械能守恒，则需要验证 因为 联立整理得 4．小明同学在科技节的实验室开放期间，进入力学实验室自主探究，他做探究影响向心力大小因素的实验： 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，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、和。回答以下问题： (1)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______； 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．探究平抛运动的特点 D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (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”）； (3)现将质量相等的两小钢球分别放在A、C位置，将传送带调至第三层塔轮，则两球转动时所受向心力之比为______。 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： (4)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______； (5)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与角速度的关系，作图线如图丁所示，若滑块P运动半径，细线质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由图线可得滑块P质量______（结果保留2位有效数字）。 【答案】(1)D (2)一 (3) (4) (5)0.45/0.44 【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C错误； D．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D正确。 故选D。 （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）现将质量相等的两小钢球分别放在A、C位置，则两球做圆周运动的半径相等；将传送带调至第三层塔轮，根据可知，左、右塔轮的角速度之比为；根据可知，两球转动时所受向心力之比为。 （4）挡光条的线速度大小为 滑块P的角速度等于挡光条的角速度，则有 （5）根据向心力表达式 可知图线的斜率为 解得滑块P质量为 5．某实验小组的同学为了探究向心力大小与角速度的关系，设计了如图甲所示的实验装置：电动机带动转轴匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中是固定在竖直转轴上的水平凹槽，端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。忽略小球所受的摩擦力。具体实验步骤如下： ①小钢球的球心到转轴与挡光片到转轴的距离相同，测出均为。 ②启动电动机，使凹槽绕转轴匀速转动： ③记录下此时压力传感器的示数和光电门的挡光时间； ④多次改变转速后，利用记录的数据作出了如图乙所示的图像。 (1)本实验采用的实验方法是_____________。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 (2)根据上述条件，则小钢球角速度的表达式为___________（结果用表示）。 (3)在测出多组实验数据后，为了探究向心力和角速度的数学关系，可以直接探究向心力和挡光时间的关系，绘制出了如图乙所示的图像，乙图中坐标系的横轴应为___________（选填A、B或C）； A． B． C． (4)若通过上述图像得到的斜率为，则可以求出本实验中所使用的小钢球的质量_________（用题目中字母表示即可）。 【答案】(1)B (2) (3)C (4) 【详解】（1）为了探究向心力大小与角速度的关系, 应该控制小钢球质量和做匀速圆周运动的半径不变, 故本实验采用的实验方法是控制变量法 故选B。 （2）小钢球的线速度 又 故 （3）而 故 故选C。 （4）斜率为 故 6．某实验小组用如图甲所示的实验装置来完成“探究平抛运动的特点”的实验。 (1)关于该实验，下列说法正确的是___________； A．尽可能使用密度小、体积大的球进行实验 B．应想办法尽量减小小球与轨道之间的摩擦 C．每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放 D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 (2)正确操作后，获得如图乙所示的坐标纸。已知A、B、C为小球做平抛运动经过的三个位置，结合平抛运动规律可判断出O点___________（选填“是”或“不是”）小球做平抛运动轨迹上的一点。 (3)若图中背景方格的边长均为5cm，重力加速度g取，则小球平抛的初速度大小___________m/s。 【答案】(1)C (2)是 (3)1.5 【详解】（1）A．为了减小空气阻力的影响，应选用体积小、密度大的小球，故A错误； BC．为了保证小球每次抛出时的速度相同，每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放，但斜槽轨道不需要光滑，故B错误，C正确； D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点应用平滑曲线连接，故D错误。 故选C。 （2）平抛运动在水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动。由图可知，O点到A点、A点到B点、B点到C点的水平位移为，可知O点到A点、A点到B点、B点到C点的时间相等。竖直方向上，O点到A点、A点到B点、B点到C点的竖直位移之比满足，故O点是小球做平抛运动轨迹上的一点。 （3）竖直方向上有 解得 水平方向有 解得小球平抛的初速度大小 7．某兴趣小组为探究平抛运动的特点，做了如下几个实验： (1)图1中用象棋中的两枚棋子，一枚置于拇指与弯曲的食指之间，另一枚放于中指上，它们处于同一高度，如图1所示，食指弹击放于中指上的棋子使其水平飞出，同时拇指食指间的棋子被释放。由此实验可判断_____________ A．平抛运动的水平分运动是匀速直线运动 B．平抛运动的竖直分运动是自由落体 C．降低手所在高度，两棋子不同时落地 (2)图3是利用图2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)图4为物体的运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出（g取），由图可知，小球由a到b的时间与由b到c时间相等，小球平抛的初速度_____________（保留两位有效数字）；小球开始做平抛运动的位置坐标_____________。 【答案】(1)B (2)C (3) 2.0 【详解】（1）AB．由于两枚棋子从同一高度同时释放，一枚棋子做自由落体运动，另一枚棋子做平抛运动，只要两枚棋子同时落地，即可验证平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，故A错误，B正确； C．只要两枚棋子在同一高度，同时释放，它们就必然同时落地，故C错误。 故选B。 （2）C．由图可知小球做斜抛运动，则斜槽末端切线不水平，故C正确； A．释放小球时初速度不为0，不会使物体斜抛出去，故A错误； B．释放小球的初始位置不同，从斜槽末端飞出的速度不同，不会使物体斜抛出去，故B错误。 故选C。 （3）根据逐差法求加速度有 解得 水平方向做匀速直线运动，有 b点的竖直分速度 在竖直方向小球做自由落体运动，有 代入数据得 则小球开始做平抛运动的位置坐标 由计算出小球运动到b点的时间 则水平方向运动的距离 故小球开始做平抛运动的位置坐标 8．用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，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，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 (1)下列实验条件必须满足的有______。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 (2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______（选填“需要”或者“不需要”）y轴与铅垂线平行。 b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则______（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为________（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。 (3)某同学将实验方案做了改变，如图3所示，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道固定位置P滚下的小球能够打在正对的墙上，把白纸和复写纸附着在墙上，记录小球的落点。该同学在实验中仅水平移动桌子，使固定于斜槽末端的重锤线依次处于图中1、2、3的位置进行实验，1与2的水平间距等于2与3的水平间距。通过三次实验，记录到小球在白纸上同一竖直线上的三个落点，则下列三幅图中______图可能正确。 【答案】(1)BD (2) 球心 需要 大于 (3)B 【详解】（1）本实验中要保证小球飞出斜槽末端时的速度为水平，即小球做平抛运动，且每次飞出时的速度应相同，所以只要每次将小球从斜槽上同一位置由静止释放即可。 故选BD。 （2）[1]平抛运动的起始点应为钢球静置于Q点时，钢球的球心对应纸上的位置； [2]由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动，所以在确定y轴时需要y轴与重锤线平行； [3]由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为可知，由于A点不是抛出点，所以； [4] 设AB、BC间所用的时间为T，竖直方向，则有 水平方向则有 联立解得 （3）1与2的水平间距等于2与3的水平间距，故1与2小球的平抛运动的时间差等于2与3的平抛运动的时间差，则在竖直方向上，根据 可知，2与3的平抛运动的竖直位移差比1与2的平抛运动的竖直位移差多。 故选B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 实验专题 考点1：探究平抛运动特点 1．（24-25高一下·浙江杭州·期中）(1)“研究平抛物体的运动”实验的装置如图所示，在实验前应_____ A．将斜槽的末端切线调成水平 B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 C．小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放 D．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点 (2)在“研究平抛物体的运动”实验中，某同学记录了A、B、C三点，取A点为坐标原点，建立了如图所示的坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。那么小球平抛的初速度为________ ，小球抛出点的坐标为________ 。（取） (3)A点的速度为_____m/s。 2．（24-25高一下·云南大理·期中）某学习小组用实验探究平抛运动规律，采用如图甲所示的实验装置。 （1）刚开始时，让小球A、B处于同一高度，用小锤击打弹性金属片，使小球A水平飞出，同时小球B被松开。 （2）改变小锤打击的力度，观察A、B两小球落地的先后情况，发现_________。（填字母） A．击打的力度大时，小球A先落地 B．击打的力度大时，小球A后落地 C．无论击打的力度如何，A、B两小球总是同时落地 （3）一位同学采用频闪摄影的方法拍摄到小球A做平抛运动的照片，如图乙所示。图中每个小方格的边长为L，分析可知，位置a_________（选填“是”或“不是”）平抛运动的起点，该频闪摄像照片的频率为_________（用含有L和当地重力加速度g的式子表示）。 3．（24-25高一下·广东·月考）兴趣小组采用如下实验方案做“探究平抛运动的特点”实验，在黑板正前方适当位置固定好手机，将手机调至频闪照相模式，紧贴着黑板安装好平抛实验仪，然后进行实验；如图甲所示。 (1)本实验中下列器材必需的是________（填正确答案标号）。 A．秒表 B．弹簧测力计 C．刻度尺 D．天平 (2)下列实验要求说法正确的是________（填正确答案标号）。 A．小球应选重而小的球 B．固定斜槽时要确保斜槽末端切线水平 C．小球每次必须从同一位置由静止释放 D．尽量减少小球与斜槽间的摩擦 (3)某次实验得到小球运动过程的频闪底片，在底片清洗时设计了沿平行重锤线方向的坐标纸，得到一张清晰照片，如图乙所示。已知照片与实物比例为，照片上坐标格长度，重力加速度取，则 ①坐标纸上的点________（填“是”或“不是”）平抛运动的起点。 ②手机频闪的频率为________。 ③小球做平抛运动的初速度大小________。（结果保留两位有效数字） 4．（24-25高一下·江西赣州·期中）某实验小组利用频闪仪探究平抛运动的规律。如图甲所示，分别在该实验装置的正上方处和右侧正前方处安装一个照相机，在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的小球，于是胶片上记录了小球在几个闪光时刻的位置。得到的频闪照片如图乙所示，为抛出点小球球心的位置，请分析下列问题： (1)下面关于实验器材的说法正确的是___________ A．选择质量大，体积大的小球 B．须选择光滑的斜槽轨道 C．斜槽轨道末端切线须水平 D．须选用秒表记录时间 (2)处照相机所拍摄的频闪照片为乙图中的___________（选填“”或“”）。 (3)该同学再对频闪照片进行测量，照片中小球两相邻位置的距离几乎均匀增大约为，则可估算出频闪的频率约为___________ A．2 B．3 C．7 D．1 (4)某同学对两频闪照片、进行测量，记录小球的位置与点的水平距离，以及对应的与点的竖直距离，作出图像如图所示，则图像不过原点的可能原因是所标的点在抛出点的小球圆心的___________方。（选填“左”、“右”、“上”、“下”） 考点2：探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 5．（24-25高一下·江苏南京·期中）如图甲所示是某同学验证“做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系”的实验装置。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的正下方靠近A处。 在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，用天平测出小钢球的质量为m，用刻度尺测出摆线长度l，实验步骤如下： 1 2 3 4 5 F/N 0.125 0.143 0.162 0.181 0.200 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 (1)将小球竖直悬挂，测出悬点到钢球球心之间的距离，得到钢球运动的半径为R；用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________cm；将钢球拉至某一位置释放，测得挡光时间为0.010s，小钢球在A点的速度大小__________m/s。 (2)将钢球拉至不同位置由静止释放，读出钢球经过A点时力传感器的读数F及光电门的遮光时间t，算出钢球速度的平方值，具体数据如上表所示： 在图丙中画出的关系图像______，由图可知：钢球的重力为___________N。（结果保留3位小数） (3)某同学利用向心力的公式，发现实验中求得钢球经过A点的向心力比测量得到的向心力大，你认为产生误差的主要原因是 。 A．钢球运动过程中受到空气阻力的影响 B．钢球经过光电门的时间过长 C．光电门测出的是遮光条通过时的速度，大于钢球球心通过最低点的速度 D．钢球释放的初始位置细绳与竖直方向的夹角太大 6．（24-25高一下·广东湛江·期中）某兴趣小组用图甲所示的向心力演示器验证向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。已知小球在挡板、、处做圆周运动的半径之比为，变速塔轮自上而下每层左、右半径之比分别为、和，如图乙所示。 (1)在进行下列实验时采用的方法与本实验相同的是_____（填正确答案标号）。 A．伽利略对自由落体的研究 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．卡文迪什通过扭秤实验测出引力常量 D．探究加速度与力、质量的关系 (2)在某次实验中，验证向心力与角速度之间的关系时，左、右两标尺露出的格子数之比为1：9，运用圆周运动知识可以判断是将传动皮带调至第_____（填“一”“二”或“三”）层塔轮。 (3)现有两小球1和2，质量分别为和，且，在另一次实验中，把小球1放在位置，小球2放在位置，传动皮带位于第二层，转动手柄，当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数之比约为_____。 考点3：验证机械能守恒定律 7．（24-25高一下·重庆·期中）某同学用如图所示的装置验证轻弹簧和小物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的栓接点（A、B）在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量不计且滑轮凹槽中涂有润滑油。以保证细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。小物块连同遮光条的总质量为，弹簧的劲度系数为，弹性势能（为弹簧形变量），重力加速度为，遮光条的宽度为，小物块释放点与光电门之间的距离为（远远小于）。现将小物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间。 (1)物块通过光电门时的速度为________； (2)改变光电门的位置，重复实验，每次滑块均从点静止释放，记录多组l和对应的时间，做出图像如图所示，若在误差允许的范围内，满足关系式________时，可验证轻弹簧和小物块组成的系统机械能守恒； (3)在（2）中条件下，和时，物块通过光电门时弹簧具有的两弹性势能分别为、，则________（用、、、表示）； (4)在（2）中条件下，取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为________（、、表示）。 8．（24-25高一下·上海嘉定·期中）某同学设计了如图（a）所示的装置来研究机械能是否守恒。轻质细线的上端固定在O点，下端连接圆柱形的摆锤P，在摆锤摆动的路径上，固定了四个光电门A、B、C、D。实验时，分别测出四个光电门到悬点O的高度差，从某一高度释放摆锤，利用光电门测出摆锤经过四个光电门的速度。 (1)利用光电门测量速度时，测量摆锤的直径的目的是：______。若摆锤直径的测量值比实际值偏小，则摆锤动能的测量值比实际值______。 (2)该同学认为：测得摆锤的质量为，可由公式计算出摆锤在A、B、C、D四个位置的重力势能。他这样计算重力势能的依据是______。 (3)另一同学在得到摆锤经过四个光电门的速度和光电门距离悬点O的高度差后，作出如图（b）所示的图线。若摆动过程中机械能守恒，则该直线的斜率为______。决定图线与纵轴交点位置的因素是______。 9．（24-25高一下·贵州毕节·期中）在“验证机械能守恒定律”实验中，一实验小组采用了如图甲所示的装置。该实验所用打点计时器的电源频率为，图乙是实验得到的一条纸带，、为连续相邻的点，为第一个点，点到点的距离已标出。 (1)下落物体应选择密度_____（选填“大”或“小”）的重物； (2)纸带_____（选填“左”或“右"）端连接重物； (3)图乙中，记录点时，重物的速度_____m/s（结果保留2位有效数字）。 1．某兴趣小组设计了图1所示的实验来验证机械能守恒定律。长为L的轻绳下端固定一个带有“=”形凹槽的摆锤，另一端可绕O点自由转动，凹槽内装有一小球。现将摆锤拉起，使轻绳偏离竖直方向成角时，由静止释放摆锤，摆锤和小球一起向下摆动。当摆锤到达最低位置时，受到竖直挡板P的阻挡而立即停止运动，小球飞离凹槽做平抛运动，已知当地重力加速度为g。 (1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒，除了偏角和绳长L之外，实验中还需要测量的物理量有________。 A．小球的质量m B．摆锤的质量M C．释放摆锤到停止运动的时间t D．小球飞离摆锤时离地面的高度h E．小球平抛运动过程中在水平方向的距离x (2)由平抛运动规律可知，摆锤刚到达最低位置时，小球的速度大小________（用题目已知数据和（1）中所选各物理量的符号表示）； (3)改变小球静止释放时轻绳与竖直方向的夹角，多次重复操作，测出不同角度释放后，小球平抛运动的水平位移x。以为横坐标，为纵坐标，得到如图2所示图像。若图像的斜率大小为________即可验证机械能守恒（用题目已知数据和（1）中所选物理量的符号表示）。 (4)实验时发现，由以上方法测得摆锤动能的增加量总是大于摆锤重力势能的减少量，你认为导致此现象的原因是：________。 2．某科创小组利用实验室提供的传感器设计了如图甲所示的实验装置，用以探究机械能守恒定律，以及加速度与力、质量的关系。他们将附有刻度尺的气垫导轨调整水平，在导轨左侧处固定一光电门，将轻绳一端固定在点，另一端与滑块相连，滑块上安装遮光条，并且可以增加砝码以改变其质量，在轻绳上通过不计质量的动滑轮悬挂一个重物。打开气泵，将滑块从导轨右侧处由静止释放，记录遮光条通过光电门的时间以及和之间的距离。已知重物的质量为m，遮光条的宽度为d，重力加速度为g，滑块、遮光条以及砝码的总质量用M表示，遮光条通过光电门的时间用t表示，和之间的距离用L表示。 (1)若某次实验中遮光条挡光时间为，此时滑块的速度为________。 (2)该小组探究系统机械能守恒定律时，使滑块总质量保持为不变，改变L进行若干次实验，根据实验数据画出的图线是图乙中的________（选填“A”或“B”），图线斜率________（用所给的字母表示）。 (3)该小组探究加速度与力、质量的关系时，保持L不变，改变滑块M进行了若干次实验，根据实验数据画出了如图丙所示的一条过坐标原点的直线，其纵轴为滑块M的加速度a，经测量其斜率恰为重力加速度g，则该图线的横轴为________（用所给的字母表示），若气垫导轨未调整水平，滑块M加速度的测量值________________。 3．利用图1所示的装置验证机械能守恒定律。 (1)下列操作步骤，正确的是（　　） A．先接通电源后释放纸带 B．用秒表测量重物下落的时间 C．在纸带上用刻度尺测量重物下落的高度 (2)实验得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到重物下落的起始点的距离分别为。已知当地重力加速度为，计时器打点周期为，设重物的质量为，运动到点时的动能为_______________________________。 (3)小明用两个物体、分别进行实验，多次记录下落的高度和对应的速度大小，作出图像如图3所示，实验操作规范。通过图像可以确定（　　） A．受到的阻力大小恒定 B．的质量小于的质量 C．选择进行实验误差更小 (4)小丽用图4所示的装置验证机械能守恒定律。实验时，将气垫导轨调至水平，在气垫导轨上安装一个光电门，滑块上固定一个遮光条，将滑块用细线绕过轻质定滑轮与托盘相连。测出遮光条的宽度为，托盘和砝码的总质量为，滑块和遮光条的总质量为，滑块由静止释放，读取遮光条通过光电门的遮光时间。重力加速度为。为验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是_________________，将该物理量用表示。机械能守恒定律，以上测得的物理量满足的关系式为__________________________________。 4．小明同学在科技节的实验室开放期间，进入力学实验室自主探究，他做探究影响向心力大小因素的实验： 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，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、和。回答以下问题： (1)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的______； 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．探究平抛运动的特点 D．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (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”）； (3)现将质量相等的两小钢球分别放在A、C位置，将传送带调至第三层塔轮，则两球转动时所受向心力之比为______。 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： (4)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______； (5)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与角速度的关系，作图线如图丁所示，若滑块P运动半径，细线质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由图线可得滑块P质量______（结果保留2位有效数字）。 5．某实验小组的同学为了探究向心力大小与角速度的关系，设计了如图甲所示的实验装置：电动机带动转轴匀速转动，改变电动机的电压可以改变转轴的转速；其中是固定在竖直转轴上的水平凹槽，端固定的压力传感器可测出小球对其压力的大小，B端固定一宽度为的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。忽略小球所受的摩擦力。具体实验步骤如下： ①小钢球的球心到转轴与挡光片到转轴的距离相同，测出均为。 ②启动电动机，使凹槽绕转轴匀速转动： ③记录下此时压力传感器的示数和光电门的挡光时间； ④多次改变转速后，利用记录的数据作出了如图乙所示的图像。 (1)本实验采用的实验方法是_____________。 A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 (2)根据上述条件，则小钢球角速度的表达式为___________（结果用表示）。 (3)在测出多组实验数据后，为了探究向心力和角速度的数学关系，可以直接探究向心力和挡光时间的关系，绘制出了如图乙所示的图像，乙图中坐标系的横轴应为___________（选填A、B或C）； A． B． C． (4)若通过上述图像得到的斜率为，则可以求出本实验中所使用的小钢球的质量_________（用题目中字母表示即可）。 6．某实验小组用如图甲所示的实验装置来完成“探究平抛运动的特点”的实验。 (1)关于该实验，下列说法正确的是___________； A．尽可能使用密度小、体积大的球进行实验 B．应想办法尽量减小小球与轨道之间的摩擦 C．每次应将小球从斜槽轨道上同一位置由静止释放 D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 (2)正确操作后，获得如图乙所示的坐标纸。已知A、B、C为小球做平抛运动经过的三个位置，结合平抛运动规律可判断出O点___________（选填“是”或“不是”）小球做平抛运动轨迹上的一点。 (3)若图中背景方格的边长均为5cm，重力加速度g取，则小球平抛的初速度大小___________m/s。 7．某兴趣小组为探究平抛运动的特点，做了如下几个实验： (1)图1中用象棋中的两枚棋子，一枚置于拇指与弯曲的食指之间，另一枚放于中指上，它们处于同一高度，如图1所示，食指弹击放于中指上的棋子使其水平飞出，同时拇指食指间的棋子被释放。由此实验可判断_____________ A．平抛运动的水平分运动是匀速直线运动 B．平抛运动的竖直分运动是自由落体 C．降低手所在高度，两棋子不同时落地 (2)图3是利用图2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)图4为物体的运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出（g取），由图可知，小球由a到b的时间与由b到c时间相等，小球平抛的初速度_____________（保留两位有效数字）；小球开始做平抛运动的位置坐标_____________。 8．用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，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，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 (1)下列实验条件必须满足的有______。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 (2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______（选填“需要”或者“不需要”）y轴与铅垂线平行。 b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则______（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为________（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。 (3)某同学将实验方案做了改变，如图3所示，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道固定位置P滚下的小球能够打在正对的墙上，把白纸和复写纸附着在墙上，记录小球的落点。该同学在实验中仅水平移动桌子，使固定于斜槽末端的重锤线依次处于图中1、2、3的位置进行实验，1与2的水平间距等于2与3的水平间距。通过三次实验，记录到小球在白纸上同一竖直线上的三个落点，则下列三幅图中______图可能正确。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 1 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