专题07 实验专讲（期末真题分类汇编，陕晋青宁专用）高一物理下学期

**基本信息** 聚焦高中物理三大核心实验（验证机械能守恒、曲线运动、电学），汇编晋陕宁多地区期末真题，注重实验操作、数据处理与误差分析，适配期末复习需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |实验题|27题|验证机械能守恒（打点计时器/气垫导轨/弹簧）、曲线运动（平抛/向心力）、电学实验（多用电表/电表改装）|真实实验情境（如光电门测速），强调数据处理（图像分析）与误差讨论，体现控制变量法等科学方法|

专题07 实验专讲 3大高频考点概览 考点01 验证机械能守恒 考点02有关曲线运动的实验 考点03 电学实验 地 城 考点01 验证机械能守恒 1．(24-25高一下·山西运城·期末)某同学利用图甲装置探究机械能守恒定律，已知重力加速度为。 实验主要步骤如下： （1）用毫米刻度尺测量遮光条的宽度，读数如图乙所示，则遮光条的宽度_______cm； （2）用天平测量滑块与遮光条的总质量以及钩码的质量； （3）把气垫导轨调节成水平状态； （4）将带有遮光条的滑块放在气垫导轨上，用跨过光滑定滑轮的轻绳连接滑块和钩码； （5）将滑块由气垫导轨的左侧某个位置由静止释放，通过刻度尺读出滑块与遮光条的重心与光电门之间的距离以及遮光条通过光电门的挡光时间，则滑块经过光电门时的速度_________。在上述过程中，钩码减少的重力势能为_________，系统增加的动能为___________；（以上均用题中已知物理量的字母表示） （6）改变滑块释放点与光电门之间的距离，多次实验，并根据测得的多组数据绘制图像，若该图线的斜率________，可表明钩码下落过程中，系统机械能守恒（用题中已知物理量的字母表示）。 2．(24-25高一下·陕西西安临潼区华清中学·期末)某实验小组用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)在选用钩码时________（填“需要”或“不需要”）满足钩码的质量远远小于滑块的质量。 (2)本实验需要通过调整调节旋钮P、Q将气垫导轨调为水平。若细线不连接钩码，接通气源后，调整调节旋钮P、Q，向左轻推滑块，滑块通过光电门1的遮光时间________（填“大于”“小于”或“等于”）滑块通过光电门2的遮光时间，则气垫导轨已经调为水平。 (3)调节气垫导轨后，挂上细线和钩码进行实验。测得光电门1、2间的距离为L，遮光条的宽度为d，滑块的质量为M，钩码的质量为m。若由光电计时器读出光电门1、2的遮光时间分别为t1、t2，当地的重力加速度大小为g，则验证系统机械能守恒的表达式为mgL=________________________。 3．(24-25高一下·陕西渭南韩城·期末)某小组同学用如图甲所示装置“验证机械能守恒定律”。 (1)实验时小李同学进行了如下操作，其中操作不当的步骤是（　　）。（填正确选项前的字母） A．对体积和形状相同的重物，选择密度大的进行实验 B．将打点计时器接到直流电源上 C．将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔 D．先释放纸带，再接通打点计时器的电源 (2)如图乙所示是实验时得到的一条纸带，选取纸带上清晰的某点记为O，再选取六个连续打出的点A、B、C、D、E、F，测出它们到O点的距离在图中已标出。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，重物质量m=300g，当地重力加速度g=9.8m/s²。由此可计算出打点计时器打下E点时重物下落的瞬时速度vE=__________m/s。从打下O点到打下E点的过程中，重物的重力势能减少量为__________J，重物动能的增加量ΔEk=__________J。（结果均保留3位有效数字） (3)小杨同学的实验结果显示，重物的重力势能减少量总是小于其动能增加量，最可能的原因是（　　）（填正确选项前的字母） A．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 B．将打下O点时重物的速度记为0 C．没有采用多次实验取平均值的方法 4．(24-25高一下·陕西渭南临渭区·期末)如图甲所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。 (1)关于本实验，下列说法正确的有（　　） A．为减小实验误差，应选用质量和密度较大的金属重锤作为重物 B．为减小实验误差，可将“释放纸带前用手拉住纸带上端”改为“用固定的夹子夹住纸带上端” C．必须用天平准确测量出重物的质量，否则无法进行验证 D．应先释放重物，再立即接通打点计时器的电源 (2)某同学对打出的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个连续打出的点，根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重物的速度为____________m/s，若重物的质量为0.2kg，从O点下落到B点的过程中重力势能的减少量为____________J。（g=9.8m/s2，交流电源频率为50Hz，计算结果均保留3位有效数字） (3)某同学在纸带上选取了多个计数点，测量它们到初速度为零的起始点的距离h，并计算出打相应计数点时重物的速度v，描点并绘出v2-h的图像．若实验中重物所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v2-h图像是下列选项图中的（　　） A． B． C． D． 5．(24-25高一下·山西晋中平遥县第二中学校·期末)物理小组用图所示的装置来探究系统的机械能守恒。实验前测得当地的重力加速度大小为。 （1）在气垫导轨上安装两个光电门1和2，测出两光电门之间的距离为L。 （2）实验前要对气垫导轨进行调整，保证其水平，本步骤中判断气垫导轨水平的依据是打开气源，气垫导轨正常工作后，在______（选填“挂”或“不挂”）槽码的情况下，给滑块一个初速度，滑块经过光电门1和2，两光电门记录的时间______（选填“相等”或“不相等”）。 （3）测出一个遮光条的宽度d，将此遮光条固定在滑块上，用天平测出滑块（带有遮光条）的质量M，测出槽码的质量m。 （4）用细线一端连接滑块，另一端跨过定滑轮挂上槽码，启动气源，让气垫导轨正常工作。 （5）将滑块从气垫导轨上光电门1的右侧某一位置静止释放，记录滑块经过光电门1和光电门2时光电门记录的时间和。 （6）滑块通过光电门1时的瞬时速度______，需要验证的机械能守恒的表达式为______（用M、m、L、d、、、g表示） 6．(24-25高一下·陕西安康汉滨区七校联考·期末)某同学设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，安装在竖直平面内、半径为R的带角度刻度线的光滑半圆轨道，最低点固定一光电门（图中未画出）。将小球（直径d<R）拉离竖直方向一定角度θ由静止释放，记录小球通过光电门的时间t。 (1)用游标卡尺测量小球的直径d，由于前小半部分被遮挡，只能看到后半部分，测量结果如图乙所示，则小球的直径为___________cm。 (2)若有关系式___________（用g、R、d、t、θ表示）成立，则可验证该过程小球的机械能守恒。 (3)小王同学用该装置测量当地的重力加速度大小，分别记录小球拉开的角度θ和对应的遮光的时间t，通过描点作出了如图丙所示的线性图像，则图像的横坐标应为___________（选填“”“”或“”）。不考虑误差，若该图线斜率的绝对值为k，则当地的重力加速度大小为___________（用d、R、k表示）。 7．(24-25高一下·陕西汉中·期末)在利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中 (1)关于实验，下列说法正确的是_____。 A．重物最好选择密度较小的木块 B．重物的质量可以不测量 C．实验中应先接通电源，后释放纸带 D．可以利用公式来求解瞬时速度 (2)实验中，某实验小组得到如图所示的一条理想纸带，在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离如图所示。已知重物的质量，当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，从打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量_____，动能增加量_____。（结果均保留三位有效数字） (3)大多数同学的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是_____。 (4)某同学利用他自己实验时打出的纸带，分别测量出打出的各点到第一个点之间的距离，算出各点对应的速度，以为横轴，为纵轴画出了如图所示的图线，图线未过原点的原因是_____。 8．(24-25高一下·山西阳泉·期末)某实验小组完成“验证机械能守恒定律”的实验中： (1)如图所示，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是______（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）； (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。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，重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了______，动能变化了______（用已知物理量和测得物理量的符号表示） (3)完成上述实验后，实验小组又用如图的装置探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系时，主要实验步骤如下： ①测出滑块（包括遮光片）的质量m以及遮光片的宽度d； ②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧； ③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x； ④释放滑块，记录滑块通过光电门的遮光时间Δt，算出滑块的速度； ⑤重复步骤③④，测出多组v与x的值。 回答下列问题：（用已知和测得物理量的符号表示） （1）滑块通过光电门时的速度v=_____； （2）弹簧的弹性势能Ep=_____。 （3）处理数据发现v与x成正比，则弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系满足______。 A、    B、    C、    D、 9．(24-25高一下·山西吕梁·期末)某实验小组用如下装置来完成“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)下列四幅图是实验时释放纸带前的瞬间状态图，其中重物和手的位置合理 A． B． C． D． (2)实验中，小明同学选出一条清晰的纸带如图所示。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，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，从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量______，重物动能的增加量______；多次实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是______。 (3)某同学多次实验，以重物速度的平方为纵轴，以重物下落的高度h为横轴，作出如图所示的图像，则当地的重力加速度______。（结果保留三位有效数字） 10．(24-25高一下·山西山西现代双语学校·期末)用单一物体的落体运动做《探究机械能守恒》的实验中： (1)有下列器材可供选择：铁架台、电磁打点计时器、复写纸、低压直流电源、重物（质量已知）、刻度尺、导线、开关、夹子。其中不必要的器材是_______，缺少的器材是_______。 (2)已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度，所用重物的质量为1.00kg。实验中得到一点迹清晰的纸带，把第一点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减小量等于_______J，动能的增加量等于_______J（均保留三位有效数字）。产生误差最可能的原因是____________________（写出一条即可）。 (3)若根据纸带算出各点的速度，量出下落的距离，则以为纵轴，以为横轴，画出的关系图线为_______。 A． B． C． D． 11．(24-25高一下·山西临汾部分学校·期末)某物理小组通过利用弹簧和钩码做“验证机械能守恒定律”的实验。如图甲所示，铁架台放在水平桌面上，横杆上悬挂一个带有指针的软弹簧，靠近弹簧的位置固定一个刻度尺（零刻度线与弹簧上端对齐），弹性势能的表达式为，其中为弹簧的劲度系数，为形变量，当地的重力加速度取。实验过程如下： (1)先记下未悬挂钩码时弹簧指针对应的刻度，即弹簧的原长，现将一个钩码悬挂在弹簧的下端，钩码的规格为，由图甲可知，此时弹簧上指针对应的刻度为______，由此可以计算出该弹簧的劲度系数_______。 (2)用手竖直向上缓慢托起钩码。直至弹簧恢复原长后迅速撤去手。观察钩码下降到最低点时指针的位置为，由此可以计算出钩码重力势能的减小量为_______（结果保留三位有效数字），弹簧弹性势能的增加量为。 (3)另一小组同学作出了钩码下降过程中重力势能的减小量和弹簧弹性势能的增加量（）随下降高度（h）的变化关系如图乙所示，请你帮我们解释一下图像不重合且间距越来越大可能的主要原因_______。 12．(24-25高一下·陕西西安中学·期末)在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为，当地重力加速度的值为，测得所用重物的质量为1.00 kg。若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如下图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s）（计算结果均保留两位有效数字），那么： (1)纸带的______端与重物相连； (2)打点计时器打下计数点B时，物体的速度______； (3)从起点到打下计数点B的过程中重力势能减少量是______，此过程中物体动能的增加量______； 13．(24-25高一下·山西大同·期末)如图甲所示，学生将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验（已知当地的重力加速度为g）。 (1)实验室提供的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还需要的器材是______。 A．天平及砝码 B．毫米刻度尺 C．直流电源 D．交流电源 (2)实验中得到如图乙所示的一条纸带（部分）。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，动能增加量ΔEk=______。 (3)该同学在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，得到如图丙所示的v2-h图像，由图像可求得当地的重力加速度g=______m/s2（保留三位有效数字）。 (4)用如图所示实验装置验证机械能守恒定律，连接小车与托盘的绳子与水平桌面平行，带遮光片的小车位于气垫导轨上（图中未画出，视为无摩擦力），重力加速度为g，先接通电源，后释放托盘与砝码，测得如下物理量：遮光片宽度d，遮光片释放点到光电门的长度l，遮光片通过光电门的挡光时间Δt，托盘与砝码的总质量m1，小车和遮光片的总质量m2。若在误差允许范围内能证明这一过程中系统机械能守恒，则满足的关系式是______（用题干中的字母表示）。 14．(23-24高一下·山西吕梁·期末)某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用计时器为电火花打点计时器： (1)下列关于该实验说法正确的是（　　） A．必须在接通电源的同时释放纸带 B．利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量 C．为了验证机械能守恒定律，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点 (2)按照正确的操作选得如图乙所示的纸带，其中O是重锤刚释放时所打的点，测得连续打下的五个点A、B、C、D、E到O点的距离h值如图乙所示。已知交流电源频率为50Hz，重锤质量为500g，当地重力加速度为。在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量______J，重锤重力势能的减少量______J（结果均保留三位有效数字）。 (3)该同学进一步求出纸带上其它点的速度大小v，然后作出相应的图像，画出的图线是一条通过坐标原点的直线。该同学认为：只要图线通过坐标原点，就可以判定重锤下落过程机械能守恒，该同学的分析______（选填“合理”或“不合理”）。 15．(24-25高一下·陕西西安铁一中学·期末)某同学用如图1所示的装置验证轻弹簧和物块（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拴接点在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，细线始终伸直。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，物块释放点与光电门之间的距离为（远远小于。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间 (1)改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从点静止释放，记录多组和对应的时间，作出图像如图2所示，若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的范围内，需要验证正确的关系式是______。 A． B． (2)在（1）中的条件下，和时，物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为和，则______（用表示）。 (3)在（1）中的条件下，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）。 16．(23-24高一下·陕西延安第一中学·期末)某同学设计了如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律，轻质动滑轮下方悬挂重物A，轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，用手托住重物B，使重物A、B处于静止状态。在重物A、B上分别固定相同的遮光片，测得重物A及遮光片、重物B及遮光片的质量均为m，重力加速度为g。用题中已知或测得的物理量字母回答下列问题： (1)测量遮光片的宽度为d，要使两遮光片分别同时到达两光电门1和2，则A上遮光片到光电门1的距离和B上遮光片到光电门2的距离的关系是__________。 (2)释放B后，A的加速度大小为__________。 (3)已知两遮光片分别同时到达两光电门1和2，A上遮光片通过光电门1的时间为t，则A通过光电门1时的速度为__________，B上遮光片通过光电门2的时间为__________。 (4)已知A上遮光片到光电门1的距离为h，若满足关系式gh=__________。则A、B组成的系统机械能守恒。 17．(23-24高一下·山西临汾翼城中学·期末)利用如图装置做“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、重锤、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．天平 B．秒表 C．刻度尺 (2)利用自由落体运动研究自由下落重锤的机械能，先接通电源再释放纸带，在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间距离约为__________mm的纸带。 (3)如图是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点的距离分别为，重锤质量用表示。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量__________，动能的增加量__________。 18．(23-24高一下·山西长治上党联盟·期末)某同学用如图所示装置做“验证机械能守恒”的实验。半径均为R的光滑半圆轨道和光滑四分之一圆弧轨道固定在同一竖直面内，过部分最高点D的切线水平，A、C、B在同一水平面上，在D点固定一个力传感器，D点在水平地面的投影为O，从A点正上方足够高的P点处由静止释放一个小球，小球沿轨道运动到D点通过D点的力传感器可测得此时对轨道的压力F。（已知当地重力加速度为g，小球可视为质点） (1)为了完成该实验，还需要测量____________（填选项前的字母序号）； A．释放点P到A的高度h B．小球的质量m C．小球从P到D的运动时间t (2)若满足关系式____________，则验证机械能守恒定律（用题中和所选的测量量的字母符号表示）； (3)多次改变P到A的高度h，使小球始终能通过D，测得多组h和F的数据，以F为纵轴、h为横轴建立坐标系，作出图像，若图像是一条倾斜直线，图像与纵轴的截距大小为____________，图像斜率为____________，则验证实验结论成立。 19．(24-25高一下·宁夏吴忠同心县多校·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。回答下列问题． (1)以下操作中没有必要或者操作不当的步骤是_______（选填选项前的字母）。 A．一定要用天平测出重物的质量 B．先释放纸带，后接通电源 C．在纸带上选取计数点，并测量计数点间的距离 (2)从误差因素分析，实验得到的重物重力势能减少量应_______（选填“大于”“小于”或“等于”）重物动能增加量． (3)在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带，如图乙所示．把打下的第一个点记作O，后五个点依次记为1、2、3、4、5，已知打点计时器打点周期T＝0.02s，重物下落的加速度大小为a＝_______m/s2。 (4)若当地重力加速度大小，重物的质量为0.5kg，从开始下落到打下第4个标记点时，重物的机械能损失为_______J。（结果保留两位有效数字） 20．(23-24高一下·山西临汾部分学校·期末)某实验小组用如图甲所示的装置来完成“验证机械能守恒定律”实验，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮，F为光电门，C为固定在物块A上、宽度为d的遮光条，物块B与物块A用跨过滑轮的细绳连接。铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。让遮光条C与位置O对齐，让物块A由静止开始下降，测得遮光条通过光电门时的遮光时间为t。实验时测得物块A（含遮光条）、B的质量分别为、，重力加速度大小为g。 (1)遮光条经过光电门时物块A的速度大小__________，从物块A开始下落到遮光条经过光电门的过程中，物块A、B构成的系统增加的动能__________，系统减少的重力势能__________。（均用题目中给定的物理量符号表示） (2)改变距离h，重复实验，测得各次遮光条的挡光时间t，以h为横轴、为纵轴建立平面直角坐标系，在坐标系中作出图像，如图乙所示，该图像的斜率为k，在实验误差允许范围内，若__________（用题目中给定的物理量符号表示）成立，说明系统机械能守恒。 (3)实验时总是测得系统增加的动能略小于减少的重力势能，造成该误差的原因可能是__________（任写一种即可）。 地 城 考点02 有关曲线运动的实验 1．(24-25高一下·陕西渭南韩城·期末)如图甲，用小锤轻击弹簧金属片，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动。 (1)用不同的力击打弹簧金属片，观察到（　　）（多选，填正确选项前的字母） A．A、B两球同时落地 B．A、B两球的运动路线相同 C．A球的运动路线不同，B球的运动路线相同 D．击打的力越大，A、B两球落地时间间隔越大 (2)图乙是某同学“研究平抛运动的特点”实验。通过描点画出小球平抛的运动轨迹。为了能较准确的描绘出小球的运动轨迹，下列实验要求中，正确的是（　　）（多选，填正确选项前的字母） A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次必须由静止释放小球 C．斜槽轨道必须是光滑的 D．记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降 (3)该同学绘制了一条小球做平抛运动的轨迹，如图丙所示，其中O点为小球平抛运动的起点，根据图中给出的数据可计算出小球做平抛运动的初速度______m/s。（已知当地的重力加速度为9.8m/s²） 2．(24-25高一下·山西大同·期末)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。第一组选用了如图甲所示的装置，实验操作是：在小球A、B处于某一高度时，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)让A、B两球恢复初始状态，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 (2)改变高度，重复实验。关于实验结论。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 (3)第二组借助该装置用数码相机的连拍功能探究平抛运动的特点，连拍间隔时间相等。如图乙为用闪光照相机拍摄的照片处理后的一部分，A、B、C三点为连续三次频闪照相时小球经过的位置，图中背景方格的边长均为5cm，取重力加速度大小，则频闪照相的时间间隔______s，小球平抛的初速度大小______m/s。（计算结果均保留两位有效数字） 3．(24-25高一下·陕西榆林榆林实验中学·期末)某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点。 (1)安装实验装置时，_____（选填“需要”或“不需要”）保证斜槽末端水平，斜槽_____（选填“需要”或“不需要”）光滑； (2)用图甲所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图乙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），图中小方格的边长均为，重力加速度取，则小球平抛初速度的大小为_____，小球在点速度的大小为_____（结果均保留两位有效数字）。 4．(24-25高一下·陕西汉中·期末)在某次研究平抛运动的实验中： (1)如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地；改变小锤打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两小球仍然同时落地。这说明平抛运动的物体在竖直方向上做_____（选填“自由落体”或“匀速直线”）运动。 (2)如图乙所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，落在水平挡板上。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为了保证钢球从点水平飞出且初速度是一定的，下列实验条件必须满足的是_____。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末端水平 C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 ②取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于点，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。 (3)丙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点为坐标原点，建立坐标系（轴沿水平方向、轴沿竖直方向），如图丙所示。在轨迹中选取、两点，坐标纸中每个小方格的边长为，重力加速度为，根据题中给出的信息，可以求出小球平抛运动的初速度为_____（计算结果用，表示） 5．(24-25高一下·陕西榆林榆林实验中学·期末)我们可以用如图所示的实验装置来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。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。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，由标尺上的红白相间的等分格可得出两个球所受向心力的比值。则 (1)当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与___________的关系（选填“半径”、“角速度”或“质量”，下同）； (2)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与___________的关系； (3)当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量不相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与___________的关系。 6．(24-25高一下·陕西安康汉滨区七校联考·期末)探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，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。某探究小组用如图所示的向心力演示器“探究向心力大小的表达式”。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨道半径之比为1：2：1，请回答以下问题： (1)本实验采取的主要研究方法是_____ A．控制变量法 B．理想实验法 C．等效替代法 (2)某次实验时将体积相等的钢球和铝球分别放在挡板A处和C处，调整左右变速塔轮的半径相等，这是为了探究向心力大小与_______（选填“半径”、“角速度”或“小球质量”）间的关系。 (3)某次实验时将相同的两个铁球分别放在A、C位置，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为1：4，由此可知左右塔轮圆盘的半径之比为______。 7．(24-25高一下·山西吕梁·期末)某同学设计了如图所示的实验装置来探究向心力与质量、半径的关系。水平杆光滑，竖直杆与水平杆铰合在一起，绕过定滑轮的细线两端分别与物块和力传感器连接。实验时水平杆绕竖直杆转动，物块1和物块2跟随水平杆一起转动，力传感器上分别显示出拉力的大小（忽略细线与定滑轮间的摩擦）。 (1)探究向心力与半径的关系时，物块1、2的质量需______（填“相同”或“不同”），使物块到竖直杆的距离______（填“相同”或“不同”），转动水平杆，读出两个力传感器的示数。这里用到的实验方法为______。 (2)实验中保持物块1的质量、物块到竖直杆的距离不变时，两次实验中力传感器1的读数之比为1：4，则两次实验中水平杆的转速之比为______。 8．(23-24高一下·山西临汾翼城中学·期末)“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置如图所示，挡板A和挡板B固定在左侧长槽上，距转轴的距离分别为L和2L，挡板C固定在右侧短槽上，距转轴的距离为L。 (1)在研究向心力大小F与半径r、角速度、质量m的关系时，主要采用的实验方法是（　　） A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 (2)探究向心力大小F与半径r的关系时，应选择两个质量______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与挡板______（选填“A”或“B”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮。匀速转动手柄，会发现此时左边标尺上露出的红白相间的等分格数为右边的______倍。 9．(24-25高一下·山西运城·期末)某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。 (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了物理学中______的方法。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法 (2)在探究向心力F与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______（填选项前的字母）。 A． B． C． D． (3)为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，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AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A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d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为L； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r； ③启动电动机，使凹槽AB绕转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。 （a）小钢球转动的角速度______（用L、d、表示）； （b）该同学为了探究向心力大小F与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量______kg。（结果保留2位有效数字） 10．(24-25高一下·陕西西安铁一中学·期末)利用“探究单摆摆长和周期关系”实验来测定当地的重力加速度。 ①如图给出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为选用哪种方式较好___________（选填“甲”或“乙”）； ②小明同学用刻度尺测量摆线长度当作单摆的摆长，并测出多组数据，作出T2-L图像，那么小明作出的图像应为图中的___________，再利用图像法求出的重力加速度___________真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）。 地 城 考点03 电学实验 1．(24-25高一下·陕西西安临潼区华清中学·期末)某同学练习使用多用电表。多用电表的表盘如图所示。 (1)使用多用电表前，观察指针是否对齐左端“0”刻度线。若未对齐，则应调节________（填“机械调零”或“欧姆调零”）旋钮。 (2)将选择开关旋至欧姆挡“×10”倍率，红、黑表笔分别与某一电阻R1的两端相接，若指针指在图甲中的虚线①位置，则选择开关应旋至________（填“×1”或“×100”）倍率，然后欧姆调零，再测量R1，指针指在图甲中的实线②位置，则R1=________Ω。 2．(23-24高一下·陕西西安临潼区临潼中学·期末)某同学想把一量程为2、内阻未知的毫安表改成量程为0.6A的电流表，该同学先用多用电表测量此毫安表的内阻，进行了如下操作： （1）将多用电表挡位调到电阻“×10”挡，再将红表笔和黑表笔短接，调零点。 （2）将图甲中多用电表的红表笔和__________（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。 （3）测量电阻时发现多用电表指针偏转角度过小，需要将多用电表挡位调到电阻__________（填“×1”或“×100”）挡。 （4）将红表笔和黑表笔短接，调零点。 （5）如果需要改成量程为0.6A的电流表，需要__________（填“串联”或“并联”）__________Ω（结果保留2位有效数字）的电阻。 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 实验专讲 3大高频考点概览 考点01 验证机械能守恒 考点02有关曲线运动的实验 考点03 电学实验 地 城 考点01 验证机械能守恒 1．(24-25高一下·山西运城·期末)某同学利用图甲装置探究机械能守恒定律，已知重力加速度为。 实验主要步骤如下： （1）用毫米刻度尺测量遮光条的宽度，读数如图乙所示，则遮光条的宽度_______cm； （2）用天平测量滑块与遮光条的总质量以及钩码的质量； （3）把气垫导轨调节成水平状态； （4）将带有遮光条的滑块放在气垫导轨上，用跨过光滑定滑轮的轻绳连接滑块和钩码； （5）将滑块由气垫导轨的左侧某个位置由静止释放，通过刻度尺读出滑块与遮光条的重心与光电门之间的距离以及遮光条通过光电门的挡光时间，则滑块经过光电门时的速度_________。在上述过程中，钩码减少的重力势能为_________，系统增加的动能为___________；（以上均用题中已知物理量的字母表示） （6）改变滑块释放点与光电门之间的距离，多次实验，并根据测得的多组数据绘制图像，若该图线的斜率________，可表明钩码下落过程中，系统机械能守恒（用题中已知物理量的字母表示）。 【答案】 1.44/1.45/1.46 【详解】（1）[1]刻度尺最小刻度为1mm，则遮光条的宽度1.45cm； （2）[2]滑块经过光电门时的速度 [3]在上述过程中，钩码减少的重力势能为 [4]系统增加的动能为 （3）[5]若机械能守恒则满足 即 则若该图线的斜率 可表明钩码下落过程中，系统机械能守恒。 2．(24-25高一下·陕西西安临潼区华清中学·期末)某实验小组用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)在选用钩码时________（填“需要”或“不需要”）满足钩码的质量远远小于滑块的质量。 (2)本实验需要通过调整调节旋钮P、Q将气垫导轨调为水平。若细线不连接钩码，接通气源后，调整调节旋钮P、Q，向左轻推滑块，滑块通过光电门1的遮光时间________（填“大于”“小于”或“等于”）滑块通过光电门2的遮光时间，则气垫导轨已经调为水平。 (3)调节气垫导轨后，挂上细线和钩码进行实验。测得光电门1、2间的距离为L，遮光条的宽度为d，滑块的质量为M，钩码的质量为m。若由光电计时器读出光电门1、2的遮光时间分别为t1、t2，当地的重力加速度大小为g，则验证系统机械能守恒的表达式为mgL=________________________。 【答案】(1)不需要 (2)等于 (3) 【详解】（1）在选用钩码时不需要满足钩码的质量远远小于滑块的质量。因为本实验不需要测量细绳的拉力。 （2）滑块通过光电门1的遮光时间等于滑块通过光电门2的遮光时间，滑块做匀速直线运动。则气垫导轨已经调为水平。 （3）滑块通过光电门1、2的速度分别为， 根据机械能守恒定律 解得 则验证系统机械能守恒的表达式为 3．(24-25高一下·陕西渭南韩城·期末)某小组同学用如图甲所示装置“验证机械能守恒定律”。 (1)实验时小李同学进行了如下操作，其中操作不当的步骤是（　　）。（填正确选项前的字母） A．对体积和形状相同的重物，选择密度大的进行实验 B．将打点计时器接到直流电源上 C．将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔 D．先释放纸带，再接通打点计时器的电源 (2)如图乙所示是实验时得到的一条纸带，选取纸带上清晰的某点记为O，再选取六个连续打出的点A、B、C、D、E、F，测出它们到O点的距离在图中已标出。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，重物质量m=300g，当地重力加速度g=9.8m/s²。由此可计算出打点计时器打下E点时重物下落的瞬时速度vE=__________m/s。从打下O点到打下E点的过程中，重物的重力势能减少量为__________J，重物动能的增加量ΔEk=__________J。（结果均保留3位有效数字） (3)小杨同学的实验结果显示，重物的重力势能减少量总是小于其动能增加量，最可能的原因是（　　）（填正确选项前的字母） A．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 B．将打下O点时重物的速度记为0 C．没有采用多次实验取平均值的方法 【答案】(1)BD (2) 1.95 0.571 0.570 (3)B 【详解】（1）A．对体积和形状相同的重物，选择密度大的进行实验，以减小阻力影响，故A正确，不符合题意； B．将打点计时器接到交流电源上，故B错误，符合题意； C．将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔，故C正确，不符合题意； D．先接通打点计时器电源，再释放纸带，故D错误，符合题意。 故选BD。 （2）[1]打点计时器打下E点时重物下落的瞬时速度 [2]从打下O点到打下E点的过程中，重物的重力势能减少量为 [3]该过程重物动能的增加量 （3）A．存在空气阻力和摩擦阻力，会使重力势能减少量大于动能增加量，故A错误； B．若将打下O点时重物速度记为0，但实际O点速度不为0，后续计算中，重力势能减少量是从O点开始算的，而动能增加量是基于O点速度为0增加的，会导致重力势能减少量小于动能增加量，故B正确； C．没多次实验取平均值，是偶然误差，不会使重力势能减少量总是小于动能增加量，故C错误。 故选B。 4．(24-25高一下·陕西渭南临渭区·期末)如图甲所示为“验证机械能守恒定律”的实验装置。 (1)关于本实验，下列说法正确的有（　　） A．为减小实验误差，应选用质量和密度较大的金属重锤作为重物 B．为减小实验误差，可将“释放纸带前用手拉住纸带上端”改为“用固定的夹子夹住纸带上端” C．必须用天平准确测量出重物的质量，否则无法进行验证 D．应先释放重物，再立即接通打点计时器的电源 (2)某同学对打出的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个连续打出的点，根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重物的速度为____________m/s，若重物的质量为0.2kg，从O点下落到B点的过程中重力势能的减少量为____________J。（g=9.8m/s2，交流电源频率为50Hz，计算结果均保留3位有效数字） (3)某同学在纸带上选取了多个计数点，测量它们到初速度为零的起始点的距离h，并计算出打相应计数点时重物的速度v，描点并绘出v2-h的图像．若实验中重物所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v2-h图像是下列选项图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】(1)AB (2) 1.84 0.349 (3)A 【详解】（1）A．选用质量和密度较大的金属重锤作为重物能够减小实验误差，故A正确； B．为减小实验误差，可将“释放纸带前用手拉住纸带上端”改为“用固定的夹子夹住纸带上端”，故B正确； C．本实验是验证单个物体的机械能守恒，在守恒方程两侧质量可以消去，不需要测量，故C错误； D．为充分利用纸带，做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重物，故D错误。 故选AB。 （2）[1]由题知，频率为50Hz，则相邻计数点的时间间隔为 根据匀变速直线运动规律可得打B点时重物的速度为 [2]从O点下落到B的过程中重力势能的减少量为 （3）根据动能定理有 变形得 故选A。 5．(24-25高一下·山西晋中平遥县第二中学校·期末)物理小组用图所示的装置来探究系统的机械能守恒。实验前测得当地的重力加速度大小为。 （1）在气垫导轨上安装两个光电门1和2，测出两光电门之间的距离为L。 （2）实验前要对气垫导轨进行调整，保证其水平，本步骤中判断气垫导轨水平的依据是打开气源，气垫导轨正常工作后，在______（选填“挂”或“不挂”）槽码的情况下，给滑块一个初速度，滑块经过光电门1和2，两光电门记录的时间______（选填“相等”或“不相等”）。 （3）测出一个遮光条的宽度d，将此遮光条固定在滑块上，用天平测出滑块（带有遮光条）的质量M，测出槽码的质量m。 （4）用细线一端连接滑块，另一端跨过定滑轮挂上槽码，启动气源，让气垫导轨正常工作。 （5）将滑块从气垫导轨上光电门1的右侧某一位置静止释放，记录滑块经过光电门1和光电门2时光电门记录的时间和。 （6）滑块通过光电门1时的瞬时速度______，需要验证的机械能守恒的表达式为______（用M、m、L、d、、、g表示） 【答案】 不挂 相等 【详解】（2）[1] [2]滑块在气垫导轨上运动时忽略空气阻力作用，判断气垫导轨水平的依据是打开气源，气垫导轨正常工作后，在不挂槽码的情况下，给滑块一个初速度，此时滑块做匀速直线运动，则滑块经过光电门1和2，两光电门记录的时间相等。 （6）[3]根据光电门测速原理可知，滑块通过光电门1时的瞬时速度 [4]根据光电门测速原理可知，滑块通过光电门2时的瞬时速度 根据机械能守恒定律有 解得 6．(24-25高一下·陕西安康汉滨区七校联考·期末)某同学设计了如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，安装在竖直平面内、半径为R的带角度刻度线的光滑半圆轨道，最低点固定一光电门（图中未画出）。将小球（直径d<R）拉离竖直方向一定角度θ由静止释放，记录小球通过光电门的时间t。 (1)用游标卡尺测量小球的直径d，由于前小半部分被遮挡，只能看到后半部分，测量结果如图乙所示，则小球的直径为___________cm。 (2)若有关系式___________（用g、R、d、t、θ表示）成立，则可验证该过程小球的机械能守恒。 (3)小王同学用该装置测量当地的重力加速度大小，分别记录小球拉开的角度θ和对应的遮光的时间t，通过描点作出了如图丙所示的线性图像，则图像的横坐标应为___________（选填“”“”或“”）。不考虑误差，若该图线斜率的绝对值为k，则当地的重力加速度大小为___________（用d、R、k表示）。 【答案】(1)0.620 (2) (3) 【详解】（1）图中为20分度的游标卡尺，据其读数规律，该读数为 （2）由机械能守恒，有 据光电门测速原理，有 联立，得 （3）[1]结合上述有 变形可得 可知，图像横坐标应为 [2]图线斜率的绝对值为 则解得 7．(24-25高一下·陕西汉中·期末)在利用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中 (1)关于实验，下列说法正确的是_____。 A．重物最好选择密度较小的木块 B．重物的质量可以不测量 C．实验中应先接通电源，后释放纸带 D．可以利用公式来求解瞬时速度 (2)实验中，某实验小组得到如图所示的一条理想纸带，在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点的距离如图所示。已知重物的质量，当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，从打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量_____，动能增加量_____。（结果均保留三位有效数字） (3)大多数同学的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是_____。 (4)某同学利用他自己实验时打出的纸带，分别测量出打出的各点到第一个点之间的距离，算出各点对应的速度，以为横轴，为纵轴画出了如图所示的图线，图线未过原点的原因是_____。 【答案】(1)BC (2) 0.690J 0.684J (3)空气阻力和摩擦阻力的影响 (4)该同学先释放纸带之后才接通了打点计时器的电源或打第一个点时重物下落的速度不为0 【详解】（1）A．为了减小空气阻力的影响，重物应选用质量大、密度大的物体。故A错误； B．根据机械能守恒可得 整理得，该表达式与质量无关，因此重物的质量可以不测量。故B正确； C．该实验使用打点计时器，应先接通电源，后释放纸带。故C正确； D．使用该公式计算可以得出速度大小从而求出动能变化量，但这默认了机械能是守恒的，因此不能用公式直接求解。故D错误。 故选BC。 （2）[1]打点到打点的过程中，重物的重力势能减少量为 [2]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，则重物在点的速度大小为 打点到打点的过程中，动能变化量为 （3）实验中重力势能的减少量大于动能的增加量，原因为空气阻力和摩擦阻力的影响。 （4）图线不过原点，说明开始时物体已经具有速度，因此该同学先释放纸带之后才接通了打点计时器的电源或打第一个点时重物下落的速度不为0。 8．(24-25高一下·山西阳泉·期末)某实验小组完成“验证机械能守恒定律”的实验中： (1)如图所示，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是______（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）； (2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。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，重物的质量为m，从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化了______，动能变化了______（用已知物理量和测得物理量的符号表示） (3)完成上述实验后，实验小组又用如图的装置探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系时，主要实验步骤如下： ①测出滑块（包括遮光片）的质量m以及遮光片的宽度d； ②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧； ③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x； ④释放滑块，记录滑块通过光电门的遮光时间Δt，算出滑块的速度； ⑤重复步骤③④，测出多组v与x的值。 回答下列问题：（用已知和测得物理量的符号表示） （1）滑块通过光电门时的速度v=_____； （2）弹簧的弹性势能Ep=_____。 （3）处理数据发现v与x成正比，则弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系满足______。 A、    B、    C、    D、 【答案】(1)丙 (2) (3) C 【详解】（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，为了减小实验误差，释放纸带前，重锤应靠近打点计时器，手应提着纸带的上端且使纸带竖直，这样能保证纸带在下落过程中受到较小的阻力。所以观察甲、乙、丙、丁四幅图，只有丙图符合上述要求，即重锤和手的位置合理的是丙图。 （2）[1]从打O点到打B点的过程中，重物高度下降了hB，根据重力势能的变化公式可知，重物的重力势能变化了 [2]根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得B点的瞬时速度为 所以从打O点到打B点的过程中动能变化了 （3）[1]根据光电门测速原理可知，滑块通过光电门时的速度为 [2]当释放被弹簧压缩的滑块后，弹簧的弹性势能会全部转化为滑块的动能。根据能量守恒得弹簧的弹性势能为 [3]已知v与x成正比，而由（2）可知弹性势能与速度的平方成正比，所以弹性势能Ep与形变量x的平方成正比。 故选C。 9．(24-25高一下·山西吕梁·期末)某实验小组用如下装置来完成“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)下列四幅图是实验时释放纸带前的瞬间状态图，其中重物和手的位置合理 A． B． C． D． (2)实验中，小明同学选出一条清晰的纸带如图所示。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，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，从打下O点到打下B点的过程中，重物的重力势能减少量______，重物动能的增加量______；多次实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因是______。 (3)某同学多次实验，以重物速度的平方为纵轴，以重物下落的高度h为横轴，作出如图所示的图像，则当地的重力加速度______。（结果保留三位有效数字） 【答案】(1)C (2) 有阻力作用 (3)9.67 【详解】（1）为了减小实验误差，释放前必须保持提起的纸带处于竖直位置，并且使重物靠近打点计时器，故合理的位置应为C图。 故选C。 （2）从点到打点的过程中，则打点计时器打下B点时重物的重力势能比开始下落时减少为 打B点时的速度为 重物动能的增加量为 重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是阻力的影响，使得部分重力势能转化为内能； （3）根据机械能守恒定律可知，即 即有 所以图像中，其斜率即为重力加速度的两倍，所以 10．(24-25高一下·山西山西现代双语学校·期末)用单一物体的落体运动做《探究机械能守恒》的实验中： (1)有下列器材可供选择：铁架台、电磁打点计时器、复写纸、低压直流电源、重物（质量已知）、刻度尺、导线、开关、夹子。其中不必要的器材是_______，缺少的器材是_______。 (2)已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度，所用重物的质量为1.00kg。实验中得到一点迹清晰的纸带，把第一点记作O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm，根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减小量等于_______J，动能的增加量等于_______J（均保留三位有效数字）。产生误差最可能的原因是____________________（写出一条即可）。 (3)若根据纸带算出各点的速度，量出下落的距离，则以为纵轴，以为横轴，画出的关系图线为_______。 A． B． C． D． 【答案】(1) 低压直流电源 低压交流电源 (2) 7.62 7.56 空气阻力及打点针与纸带间的摩擦阻力做负功 (3)C 【详解】（1）[1][2]根据实验原理和电磁打点计时器工作原理可知，其中不必要的器材是低压直流电源，缺少的器材是低压交流电源。 （2）[1]重力势能减少量为 [2]重物由O点运动到C点时，速度大小为 动能的增加量 联立代入数据解得 [3]动能增加量小于势能减少量，产生误差最可能的原因是空气阻力及打点针与纸带间的摩擦阻力做负功。 （3）根据纸带算出各点的速度，如果满足机械能守恒定律，应该有 即 则图像为过原点的倾斜直线。 故选C。 11．(24-25高一下·山西临汾部分学校·期末)某物理小组通过利用弹簧和钩码做“验证机械能守恒定律”的实验。如图甲所示，铁架台放在水平桌面上，横杆上悬挂一个带有指针的软弹簧，靠近弹簧的位置固定一个刻度尺（零刻度线与弹簧上端对齐），弹性势能的表达式为，其中为弹簧的劲度系数，为形变量，当地的重力加速度取。实验过程如下： (1)先记下未悬挂钩码时弹簧指针对应的刻度，即弹簧的原长，现将一个钩码悬挂在弹簧的下端，钩码的规格为，由图甲可知，此时弹簧上指针对应的刻度为______，由此可以计算出该弹簧的劲度系数_______。 (2)用手竖直向上缓慢托起钩码。直至弹簧恢复原长后迅速撤去手。观察钩码下降到最低点时指针的位置为，由此可以计算出钩码重力势能的减小量为_______（结果保留三位有效数字），弹簧弹性势能的增加量为。 (3)另一小组同学作出了钩码下降过程中重力势能的减小量和弹簧弹性势能的增加量（）随下降高度（h）的变化关系如图乙所示，请你帮我们解释一下图像不重合且间距越来越大可能的主要原因_______。 【答案】(1) 12.49/12.50/12.51 100 (2)0.0757 (3)见解析 【详解】（1）[1]刻度尺的最小刻度为1mm，估读到0.1mm，弹簧的长度为12.50cm（12.49cm~12.51cm） [2]根据二力平衡可知 解得劲度系数为 （2）钩码重力势能的减小量为 （3）在钩码下降的过程中，钩码与弹簧、空气之间存在摩擦力等阻力，这些阻力对钩码做负功，使得钩码减少的重力势能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分克服阻力做功转化为内能；随着下降高度的增加，克服阻力做的功越来越多，导致重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，所以图像不重合且间距越来越大。 12．(24-25高一下·陕西西安中学·期末)在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为，当地重力加速度的值为，测得所用重物的质量为1.00 kg。若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如下图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s）（计算结果均保留两位有效数字），那么： (1)纸带的______端与重物相连； (2)打点计时器打下计数点B时，物体的速度______； (3)从起点到打下计数点B的过程中重力势能减少量是______，此过程中物体动能的增加量______； 【答案】(1)左 (2)0.98 (3) 0.49 0.48 【详解】（1）根据题图可知，纸带从左向右，相等时间内的位移越来越大，知纸带的左端与重物相连。 （2）B点的速度等于AC段的平均速度 （3）[1] 重力势能的减小量 [2] 动能的增加量 13．(24-25高一下·山西大同·期末)如图甲所示，学生将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置做“验证机械能守恒定律”实验（已知当地的重力加速度为g）。 (1)实验室提供的器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、铁架台和带夹子的重物，此外还需要的器材是______。 A．天平及砝码 B．毫米刻度尺 C．直流电源 D．交流电源 (2)实验中得到如图乙所示的一条纸带（部分）。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，动能增加量ΔEk=______。 (3)该同学在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，得到如图丙所示的v2-h图像，由图像可求得当地的重力加速度g=______m/s2（保留三位有效数字）。 (4)用如图所示实验装置验证机械能守恒定律，连接小车与托盘的绳子与水平桌面平行，带遮光片的小车位于气垫导轨上（图中未画出，视为无摩擦力），重力加速度为g，先接通电源，后释放托盘与砝码，测得如下物理量：遮光片宽度d，遮光片释放点到光电门的长度l，遮光片通过光电门的挡光时间Δt，托盘与砝码的总质量m1，小车和遮光片的总质量m2。若在误差允许范围内能证明这一过程中系统机械能守恒，则满足的关系式是______（用题干中的字母表示）。 【答案】(1)BD (2) (3)9.70 (4) 【详解】（1）A．根据 ，不需要天平及砝码，A不符合题意； B．需要毫米刻度尺测量计数点之间的距离，B符合题意； CD．不需要直流电源，需要交流电源给打点计时器供电，C不符合题意，D符合题意。 故选BD。 （2）动能增加量为 （3）根据机械能守恒定律得，解得 ，根据图像得 ，解得 ； （4）根据机械能守恒定律得 ，整理得。 14．(23-24高一下·山西吕梁·期末)某同学用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验，所用计时器为电火花打点计时器： (1)下列关于该实验说法正确的是（　　） A．必须在接通电源的同时释放纸带 B．利用本装置验证机械能守恒定律，可以不测量重物的质量 C．为了验证机械能守恒定律，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点 (2)按照正确的操作选得如图乙所示的纸带，其中O是重锤刚释放时所打的点，测得连续打下的五个点A、B、C、D、E到O点的距离h值如图乙所示。已知交流电源频率为50Hz，重锤质量为500g，当地重力加速度为。在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量______J，重锤重力势能的减少量______J（结果均保留三位有效数字）。 (3)该同学进一步求出纸带上其它点的速度大小v，然后作出相应的图像，画出的图线是一条通过坐标原点的直线。该同学认为：只要图线通过坐标原点，就可以判定重锤下落过程机械能守恒，该同学的分析______（选填“合理”或“不合理”）。 【答案】(1)B (2) 1.00 1.07 (3)不合理 【详解】（1）A．为了充分利用纸带，应先接通电源再释放纸带，故A错误； B．利用本装置验证机械能守恒定律，由于验证机械能守恒的表达式中，质量可以约去，所以可以不测量重物的质量，故B正确； C．验证机械能守恒的表达式为 为了验证机械能守恒，不一定需要选择纸带上打出的第一个点作为起点，故C错误； 故选B。 （2）[1]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，则打C点时的瞬时速度为 在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为 [2]在打O点到C点的这段时间内，重锤重力势能的减少量为 （3）根据机械能守恒定律，从起始点开始，若机械能守恒应满足 消去重锤的质量可得，做出的图像，若图像过原点，且其斜率等于当地的重力加速度，才可判定重锤下落过程机械能守恒；因此，若只满足图像过坐标原点，并不能判定重锤下落过程中机械能守恒，因此该同学的分析不合理。 15．(24-25高一下·陕西西安铁一中学·期末)某同学用如图1所示的装置验证轻弹簧和物块（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拴接点在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，细线始终伸直。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，物块释放点与光电门之间的距离为（远远小于。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间 (1)改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从点静止释放，记录多组和对应的时间，作出图像如图2所示，若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的范围内，需要验证正确的关系式是______。 A． B． (2)在（1）中的条件下，和时，物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为和，则______（用表示）。 (3)在（1）中的条件下，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)B (2) (3) 【详解】（1）小球经过光电门的速度为 若系统机械能守恒，则有 整理得 故选B。 （2）当和时，物块通过光电门的时间相等，即物块经过光电门的速度相等，故动能也相等，根据机械能守恒定律分别有 整理可得 （3）小物块经过光电门的速度越大，则小物块经过光电门所用时间越短，故由（1）可知，当时，小物块通过光电t时的速度最大时，且此时小物块的加速度为零。对其进行受力分析有 解得 代入（1）中可得最大速度为 16．(23-24高一下·陕西延安第一中学·期末)某同学设计了如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律，轻质动滑轮下方悬挂重物A，轻质定滑轮下方悬挂重物B，悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时，用手托住重物B，使重物A、B处于静止状态。在重物A、B上分别固定相同的遮光片，测得重物A及遮光片、重物B及遮光片的质量均为m，重力加速度为g。用题中已知或测得的物理量字母回答下列问题： (1)测量遮光片的宽度为d，要使两遮光片分别同时到达两光电门1和2，则A上遮光片到光电门1的距离和B上遮光片到光电门2的距离的关系是__________。 (2)释放B后，A的加速度大小为__________。 (3)已知两遮光片分别同时到达两光电门1和2，A上遮光片通过光电门1的时间为t，则A通过光电门1时的速度为__________，B上遮光片通过光电门2的时间为__________。 (4)已知A上遮光片到光电门1的距离为h，若满足关系式gh=__________。则A、B组成的系统机械能守恒。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）由动滑轮的特点和题图可知，在相同时间内，B下降的高度是A上升高度的两倍，所以要使两遮光片分别同时到达两光电门1和2，则A上遮光片到光电门1的距离和B上遮光片到光电门2的距离的关系是 （2）由公式 可知B的加速度是A加速度的2倍，即 对B受力分析，设细绳中拉力为，由牛顿第二定律有 对A受力分析，由牛顿第二定律有 联立解得 所以释放B后，A的加速度大小为。 （3）[1][2]已知两遮光片分别同时到达两光电门1和2，A上遮光片通过光电门1的时间是，则A通过光电门1时的速度为 由速度公式可知，由于B的加速度是A的加速度的两倍，所以同一时刻，B的速度是A的速度的2倍，即 又 所以B上遮光片通过光电门2的时间为 （4）已知A上遮光片到光电门1的距离为，当A上升时，B下降，由机械能守恒得 将，，代入化简即得到 17．(23-24高一下·山西临汾翼城中学·期末)利用如图装置做“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、重锤、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．天平 B．秒表 C．刻度尺 (2)利用自由落体运动研究自由下落重锤的机械能，先接通电源再释放纸带，在打好点的纸带中挑选点迹清晰且第1、2两计时点间距离约为__________mm的纸带。 (3)如图是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点的距离分别为，重锤质量用表示。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为，从打下点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量__________，动能的增加量__________。 【答案】(1)C (2)2 (3) 【详解】（1）由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要天平测质量；通过打点计时器可以知道纸带上计数点间的时间间隔，所以不需要秒表；需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离。 故选C。 （2）纸带点迹之间的时间间隔为002s，若先接通电源再释放纸带，则打第一点的速度为0，则第1、2点之间的间距约为 （3）[1]从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能的减少量为 [2]打B点的速度为 则动能的增加量为 解得 18．(23-24高一下·山西长治上党联盟·期末)某同学用如图所示装置做“验证机械能守恒”的实验。半径均为R的光滑半圆轨道和光滑四分之一圆弧轨道固定在同一竖直面内，过部分最高点D的切线水平，A、C、B在同一水平面上，在D点固定一个力传感器，D点在水平地面的投影为O，从A点正上方足够高的P点处由静止释放一个小球，小球沿轨道运动到D点通过D点的力传感器可测得此时对轨道的压力F。（已知当地重力加速度为g，小球可视为质点） (1)为了完成该实验，还需要测量____________（填选项前的字母序号）； A．释放点P到A的高度h B．小球的质量m C．小球从P到D的运动时间t (2)若满足关系式____________，则验证机械能守恒定律（用题中和所选的测量量的字母符号表示）； (3)多次改变P到A的高度h，使小球始终能通过D，测得多组h和F的数据，以F为纵轴、h为横轴建立坐标系，作出图像，若图像是一条倾斜直线，图像与纵轴的截距大小为____________，图像斜率为____________，则验证实验结论成立。 【答案】(1)AB (2) (3) 【详解】（1）验证机械能守恒，则从P到D的过程中，重力势能和动能相互转换，则需测出从P到A的高度h，但由于需要求解F的大小进行研究，故需要测量质量，也不需要测量时间。 故选AB。 （2）假设从P到D的过程中机械能守恒，则 在D点，根据牛顿第三定律可知压力大小等于支持力大小，根据牛顿第二定律可知 则 （3）[1][2]根据上式可知图像与纵轴的截距大小为，图像斜率为。 19．(24-25高一下·宁夏吴忠同心县多校·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。回答下列问题． (1)以下操作中没有必要或者操作不当的步骤是_______（选填选项前的字母）。 A．一定要用天平测出重物的质量 B．先释放纸带，后接通电源 C．在纸带上选取计数点，并测量计数点间的距离 (2)从误差因素分析，实验得到的重物重力势能减少量应_______（选填“大于”“小于”或“等于”）重物动能增加量． (3)在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带，如图乙所示．把打下的第一个点记作O，后五个点依次记为1、2、3、4、5，已知打点计时器打点周期T＝0.02s，重物下落的加速度大小为a＝_______m/s2。 (4)若当地重力加速度大小，重物的质量为0.5kg，从开始下落到打下第4个标记点时，重物的机械能损失为_______J。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)AB (2)大于 (3)9.75 (4)0.010 【详解】（1）没必要测量重物的质量，因为在验证的表达式 中两边可以消掉质量；实验中应该先接通电源，然后释放纸带。 故选AB。 （2）由于阻力影响，重物重力势能减少量应大于动能增加量。 （3）打点周期为 根据逐差法，利用纸带求解加速度 （4）重物做匀加速直线运动，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，打第4个标记点的瞬时速度为 下落过程中动能增加量为 重力势能减少量为 则机械能损失为 20．(23-24高一下·山西临汾部分学校·期末)某实验小组用如图甲所示的装置来完成“验证机械能守恒定律”实验，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮，F为光电门，C为固定在物块A上、宽度为d的遮光条，物块B与物块A用跨过滑轮的细绳连接。铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。让遮光条C与位置O对齐，让物块A由静止开始下降，测得遮光条通过光电门时的遮光时间为t。实验时测得物块A（含遮光条）、B的质量分别为、，重力加速度大小为g。 (1)遮光条经过光电门时物块A的速度大小__________，从物块A开始下落到遮光条经过光电门的过程中，物块A、B构成的系统增加的动能__________，系统减少的重力势能__________。（均用题目中给定的物理量符号表示） (2)改变距离h，重复实验，测得各次遮光条的挡光时间t，以h为横轴、为纵轴建立平面直角坐标系，在坐标系中作出图像，如图乙所示，该图像的斜率为k，在实验误差允许范围内，若__________（用题目中给定的物理量符号表示）成立，说明系统机械能守恒。 (3)实验时总是测得系统增加的动能略小于减少的重力势能，造成该误差的原因可能是__________（任写一种即可）。 【答案】(1) (2) (3)空气阻力/绳子与滑轮之间存在摩擦阻力 【详解】（1）[1]遮光条经过光电门时物块A的速度大小为 [2]系统增加的动能为 [3]系统减小的重力势能为 （2）若系统机械能守恒，则 即 整理得 所以，图线的斜率为 （3）实验时总是测得系统增加的动能略小于减少的重力势能，即机械能减小，造成该误差的原因可能是：空气阻力、绳子与滑轮之间存在摩擦阻力。 地 城 考点02 有关曲线运动的实验 1．(24-25高一下·陕西渭南韩城·期末)如图甲，用小锤轻击弹簧金属片，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动。 (1)用不同的力击打弹簧金属片，观察到（　　）（多选，填正确选项前的字母） A．A、B两球同时落地 B．A、B两球的运动路线相同 C．A球的运动路线不同，B球的运动路线相同 D．击打的力越大，A、B两球落地时间间隔越大 (2)图乙是某同学“研究平抛运动的特点”实验。通过描点画出小球平抛的运动轨迹。为了能较准确的描绘出小球的运动轨迹，下列实验要求中，正确的是（　　）（多选，填正确选项前的字母） A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次必须由静止释放小球 C．斜槽轨道必须是光滑的 D．记录小球经过不同高度的位置时，每次必须严格地等距离下降 (3)该同学绘制了一条小球做平抛运动的轨迹，如图丙所示，其中O点为小球平抛运动的起点，根据图中给出的数据可计算出小球做平抛运动的初速度______m/s。（已知当地的重力加速度为9.8m/s²） 【答案】(1)AC (2)AB (3)1.6 【详解】（1）A．A球做平抛运动，竖直方向是自由落体运动，B球是自由落体运动， 两球竖直方向运动情况相同，所以同时落地，故A正确； BC．不同的力击打弹簧金属片，A球平抛初速度不同，运动路线（平抛轨迹）不同；B球始终是自由落体，运动路线相同，故B错误，C正确； D．两球竖直方向均为自由落体，落地时间由高度决定，与击打力无关，落地时间间隔始终为0 ，故D错误。 故选AC。 （2）A．斜槽末端水平，才能保证小球做平抛运动，故A正确； B．每次由静止释放小球，能保证小球每次平抛初速度相同，轨迹重合，故B正确； C．斜槽是否光滑不影响，只要每次初速度由静止释放保证相同即可 ，故C错误； D．记录位置不需要严格等距离下降，故D错误。 故选AB。 （3）对小球,竖直方向有 水平方向有 联立解得初速度 2．(24-25高一下·山西大同·期末)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。第一组选用了如图甲所示的装置，实验操作是：在小球A、B处于某一高度时，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)让A、B两球恢复初始状态，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 (2)改变高度，重复实验。关于实验结论。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 (3)第二组借助该装置用数码相机的连拍功能探究平抛运动的特点，连拍间隔时间相等。如图乙为用闪光照相机拍摄的照片处理后的一部分，A、B、C三点为连续三次频闪照相时小球经过的位置，图中背景方格的边长均为5cm，取重力加速度大小，则频闪照相的时间间隔______s，小球平抛的初速度大小______m/s。（计算结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)BD (2)CD (3) 0.10 1.5 【详解】（1）用较大的力敲击弹性金属片，则A球初速度变大，但由于两球高度不变，则运动时间不变，同时落地，故选BD。 （2）两球运动时间相同，说明A球在竖直方向上做自由落体运动，故选CD。 （3）[1][2]竖直方向由 可得 A、B点时间间隔是0.1s。小球运动中水平分速度的大小为 3．(24-25高一下·陕西榆林榆林实验中学·期末)某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点。 (1)安装实验装置时，_____（选填“需要”或“不需要”）保证斜槽末端水平，斜槽_____（选填“需要”或“不需要”）光滑； (2)用图甲所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图乙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），图中小方格的边长均为，重力加速度取，则小球平抛初速度的大小为_____，小球在点速度的大小为_____（结果均保留两位有效数字）。 【答案】(1) 需要 不需要 (2) 【详解】（1）[1]安装实验装置时，为了保证小球做平抛运动，需要保证斜槽末端水平； [2]只要入射球每次从斜槽的同一位置由静止释放，入射球到达斜槽末端的速度就相等，不需要斜槽光滑。 （2）[1]由图乙可知 则小球在水平方向做匀速直线运动，小球从A到B与从B到C的运动时间相等；在竖直方向 又 解得 小球平抛初速度大小 [2]小球经过B点时的竖直分速度大小 小球在B点的速度大小 4．(24-25高一下·陕西汉中·期末)在某次研究平抛运动的实验中： (1)如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地；改变小锤打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两小球仍然同时落地。这说明平抛运动的物体在竖直方向上做_____（选填“自由落体”或“匀速直线”）运动。 (2)如图乙所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，落在水平挡板上。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为了保证钢球从点水平飞出且初速度是一定的，下列实验条件必须满足的是_____。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末端水平 C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 ②取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于点，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。 (3)丙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点为坐标原点，建立坐标系（轴沿水平方向、轴沿竖直方向），如图丙所示。在轨迹中选取、两点，坐标纸中每个小方格的边长为，重力加速度为，根据题中给出的信息，可以求出小球平抛运动的初速度为_____（计算结果用，表示） 【答案】(1)自由落体 (2) BC 球心 (3) 【详解】（1）用小锤打击弹性金属片，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球总是同时落地，说明A球平抛运动在竖直方向上的运动与B球相同，是自由落体运动。 （2）[1]ABC．斜槽轨道末端水平可以保证钢球水平飞出，每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球可以保证飞出的初速度是一定的，斜槽轨道光滑与否不影响实验效果。故A错误，BC正确。 故选BC。 [2]为了减小误差，取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于点，钢球的球心对应白纸上的位置即为原点。 （3）因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，且点到点的水平距离等于点到点的水平距离，则取 竖直方向由逐差法可得 所以小球从点运动到点的时间为 则小球平抛运动的初速度为 5．(24-25高一下·陕西榆林榆林实验中学·期末)我们可以用如图所示的实验装置来探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。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。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，由标尺上的红白相间的等分格可得出两个球所受向心力的比值。则 (1)当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与___________的关系（选填“半径”、“角速度”或“质量”，下同）； (2)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与___________的关系； (3)当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量不相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与___________的关系。 【答案】(1)半径 (2)角速度 (3)质量 【详解】（1）当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时，此时两球做圆周运动的角速度相等，可以探究向心力大小与半径的关系。 （2）当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在A、C时，此时两球做圆周运动的半径相等，可以探究向心力大小与角速度的关系。 （3）当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量不相等的小球分别放在A、C时，此时两球做圆周运动的角速度相等，做圆周运动的半径相等，可以探究向心力大小与质量的关系。 6．(24-25高一下·陕西安康汉滨区七校联考·期末)探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示，转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力筒下降，从而露出测力筒内的标尺，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。某探究小组用如图所示的向心力演示器“探究向心力大小的表达式”。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨道半径之比为1：2：1，请回答以下问题： (1)本实验采取的主要研究方法是_____ A．控制变量法 B．理想实验法 C．等效替代法 (2)某次实验时将体积相等的钢球和铝球分别放在挡板A处和C处，调整左右变速塔轮的半径相等，这是为了探究向心力大小与_______（选填“半径”、“角速度”或“小球质量”）间的关系。 (3)某次实验时将相同的两个铁球分别放在A、C位置，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为1：4，由此可知左右塔轮圆盘的半径之比为______。 【答案】(1)A (2)小球质量 (3) 【详解】（1）本实验采取的主要研究方法是控制变量法。 故选A。 （2）将体积相等的钢球和铝球分别放在挡板A处和C处，调整左右变速塔轮的半径相等，则两球质量不同，探究的是向心力大小与小球质量的关系。 （3）两球运动半径相等，小球质量相同，根据向心力公式 左右两标尺露出的格子数之比为1：4，则角速度之比为1:2 根据 可知左右塔轮圆盘的半径之比为2:1。 7．(24-25高一下·山西吕梁·期末)某同学设计了如图所示的实验装置来探究向心力与质量、半径的关系。水平杆光滑，竖直杆与水平杆铰合在一起，绕过定滑轮的细线两端分别与物块和力传感器连接。实验时水平杆绕竖直杆转动，物块1和物块2跟随水平杆一起转动，力传感器上分别显示出拉力的大小（忽略细线与定滑轮间的摩擦）。 (1)探究向心力与半径的关系时，物块1、2的质量需______（填“相同”或“不同”），使物块到竖直杆的距离______（填“相同”或“不同”），转动水平杆，读出两个力传感器的示数。这里用到的实验方法为______。 (2)实验中保持物块1的质量、物块到竖直杆的距离不变时，两次实验中力传感器1的读数之比为1：4，则两次实验中水平杆的转速之比为______。 【答案】(1) 相同 不同 控制变量法 (2) 【详解】（1）[1][2]探究向心力与半径关系时，需物块1、2的质量相同，使物块到竖直轴距离不同以改变物块做圆周运动的半径。 [3]这里用到的实验方法为控制变量法。 （2）根据向心力公式 可知两次实验中水平杆的角速度之比为，根据 可知两次实验中水平杆的转速之比为。 8．(23-24高一下·山西临汾翼城中学·期末)“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”的实验装置如图所示，挡板A和挡板B固定在左侧长槽上，距转轴的距离分别为L和2L，挡板C固定在右侧短槽上，距转轴的距离为L。 (1)在研究向心力大小F与半径r、角速度、质量m的关系时，主要采用的实验方法是（　　） A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 (2)探究向心力大小F与半径r的关系时，应选择两个质量______（选填“相同”或“不同”）的小球，分别放在挡板C与挡板______（选填“A”或“B”）处，同时选择半径______（选填“相同”或“不同”）的两个塔轮。匀速转动手柄，会发现此时左边标尺上露出的红白相间的等分格数为右边的______倍。 【答案】(1)D (2) 相同 B 相同 2 【详解】（1）研究向心力大小F与半径r、角速度、质量m的关系时，每次研究其中两个物理量的关系时，需要确保其它物理量不变，可知，实验采用了控制变量法。 故选D。 （2）[1]探究向心力大小F与半径r的关系时，需要保持小球质量相同； [2]探究向心力大小F与半径r的关系时，需要改变小球圆周运动的半径，即两小球分别放在挡板C与挡板B处； [3]探究向心力大小F与半径r的关系时，需要保持小球做圆周运动的角速度相同，即应该同时选择半径相同的两个塔轮； [4]由于保持小球质量与角速度一定，两小球分别放在挡板C与挡板B处，即左侧小球圆周运动的半径是右侧小球圆周运动半径的两倍，根据 即左侧小球圆周运动所需向心力是右侧小球圆周运动所需向心力的两倍，可知，此时左边标尺上露出的红白相间的等分格数为右边的2倍。 9．(24-25高一下·山西运城·期末)某实验小组用如图甲所示的装置来探究小球做匀速圆周运动时所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。 (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了物理学中______的方法。 A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法 (2)在探究向心力F与角速度的关系时，若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力之比为，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为______（填选项前的字母）。 A． B． C． D． (3)为验证做匀速圆周运动物体的向心力的定量表达式，实验组内某同学设计了如图乙所示的实验装置，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AB是固定在竖直转轴上的水平凹槽，A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d的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为L； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心与转轴的距离为r； ③启动电动机，使凹槽AB绕转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数F和挡光时间。 （a）小钢球转动的角速度______（用L、d、表示）； （b）该同学为了探究向心力大小F与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量______kg。（结果保留2位有效数字） 【答案】(1)C (2)B (3) 【详解】（1）在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时主要用到了物理学中控制变量法的方法，故选C。 （2）在探究向心力F与角速度的关系时，两个小球所受向心力之比为，根据 可知角速度之比为1:3；与皮带连接的两个变速塔轮边缘的线速度相等，根据v=ωR 可知两个变速塔轮边缘的半径之比为3:1，故选B。 （3）（a）[1]小钢球转动的角速度 （b）[2]根据由图像可知解得m=0.30kg 10．(24-25高一下·陕西西安铁一中学·期末)利用“探究单摆摆长和周期关系”实验来测定当地的重力加速度。 ①如图给出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为选用哪种方式较好___________（选填“甲”或“乙”）； ②小明同学用刻度尺测量摆线长度当作单摆的摆长，并测出多组数据，作出T2-L图像，那么小明作出的图像应为图中的___________，再利用图像法求出的重力加速度___________真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）。 【答案】 乙 A 等于 【详解】(1)[1]乙的悬挂较好，夹子夹住细线，可以保证试验过程中，单摆的摆长保持不变。 (2)[2]用刻度尺测量摆线长度当作单摆的摆长，则测量值比真实值少一个摆球的半径，在图像中会出现，“摆长”取零，单摆存在周期的情况。故小明做出的图像应为图中的A。 [3]根据单摆的周期公式，有 虽然测量摆长少加了半径，但是自变量L前面的系数，即斜率不变，故求出的重力加速度与真实值相等。 地 城 考点03 电学实验 1．(24-25高一下·陕西西安临潼区华清中学·期末)某同学练习使用多用电表。多用电表的表盘如图所示。 (1)使用多用电表前，观察指针是否对齐左端“0”刻度线。若未对齐，则应调节________（填“机械调零”或“欧姆调零”）旋钮。 (2)将选择开关旋至欧姆挡“×10”倍率，红、黑表笔分别与某一电阻R1的两端相接，若指针指在图甲中的虚线①位置，则选择开关应旋至________（填“×1”或“×100”）倍率，然后欧姆调零，再测量R1，指针指在图甲中的实线②位置，则R1=________Ω。 【答案】(1)机械调零 (2) ×100 1300 【详解】（1）使用多用电表前，观察指针是否对齐左端“0”刻度线。若未对齐，则应调节机械调零旋钮。 （2）[1]将选择开关旋至欧姆挡“×10”倍率，红、黑表笔分别与某一电阻R1的两端相接，若指针指在图甲中的虚线①位置，表明电阻阻值太大，则选择开关应旋至×100倍率。 [2]电阻 2．(23-24高一下·陕西西安临潼区临潼中学·期末)某同学想把一量程为2、内阻未知的毫安表改成量程为0.6A的电流表，该同学先用多用电表测量此毫安表的内阻，进行了如下操作： （1）将多用电表挡位调到电阻“×10”挡，再将红表笔和黑表笔短接，调零点。 （2）将图甲中多用电表的红表笔和__________（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。 （3）测量电阻时发现多用电表指针偏转角度过小，需要将多用电表挡位调到电阻__________（填“×1”或“×100”）挡。 （4）将红表笔和黑表笔短接，调零点。 （5）如果需要改成量程为0.6A的电流表，需要__________（填“串联”或“并联”）__________Ω（结果保留2位有效数字）的电阻。 【答案】 1 ×100 并联 5.0 【详解】（2）[1]因为多用电表选择的是欧姆挡，则电流从红表笔流入多用电表、黑表笔流出多用电表，从待测毫安表正接线柱流入、负接线柱流出，所以应将图甲中多用电表的红表笔和1端相连，黑表笔与2端相连。 （3）[2]测量电阻时发现多用电表指针偏转角度过小，说明读数过大，需要换用更高倍率挡位，所以需要将多用电表挡位调到电阻“×100”挡。 （5）[3][4]由图乙可知毫安表的内阻为 如果需要将毫安表改成量程为0.6A的电流表，则需要并联分流电阻的阻值符合 整理并代入数据解得 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 实验专讲 3大高频考点概览 考点01 验证机械能守恒 考点02有关曲线运动的实验 考点03 电学实验 地 城 考点01 验证机械能守恒 1． 1.44/1.45/1.46 2．(1)不需要 (2)等于 (3) 3．(1)BD (2) 1.95 0.571 0.570 (3)B 4．(1)AB (2) 1.84 0.349 (3)A 5． 不挂 相等 6．(1)0.620 (2) (3) 7．(1)BC (2) 0.690J 0.684J (3)空气阻力和摩擦阻力的影响 (4)该同学先释放纸带之后才接通了打点计时器的电源或打第一个点时重物下落的速度不为0 8．(1)丙 (2) (3) C 9．(1)C (2) 有阻力作用 (3)9.67 10．(1) 低压直流电源 低压交流电源 (2) 7.62 7.56 空气阻力及打点针与纸带间的摩擦阻力做负功 (3)C 11．(1) 12.49/12.50/12.51 100 (2)0.0757 (3)在钩码下降的过程中，钩码与弹簧、空气之间存在摩擦力等阻力，这些阻力对钩码做负功，使得钩码减少的重力势能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分克服阻力做功转化为内能；随着下降高度的增加，克服阻力做的功越来越多，导致重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，所以图像不重合且间距越来越大。 12．(1)左 (2)0.98 (3) 0.49 0.48 13．(1)BD (2) (3)9.70 (4) 14．(1)B (2) 1.00 1.07 (3)不合理 15．(1)B (2) (3) 16．(1) (2) (3) (4) 17．(1)C (2)2 (3) 18．(1)AB (2) (3) 19．(1)AB (2)大于 (3)9.75 (4)0.010 20．(1) (2) (3)空气阻力/绳子与滑轮之间存在摩擦阻力 地 城 考点02 有关曲线运动的实验 1．(1)AC (2)AB (3)1.6 2．(1)BD (2)CD (3) 0.10 1.5 3．(1) 需要 不需要 (2) 4．(1)自由落体 (2) BC 球心 (3) 5．(1)半径 (2)角速度 (3)质量 6．(1)A (2)小球质量 (3) 7．(1) 相同 不同 控制变量法 (2) 8．(1)D (2) 相同 B 相同 2 9．(1)C (2)B (3) 10． 乙 A 等于 地 城 考点03 电学实验 1．(1)机械调零 (2) ×100 1300 2． 1 ×100 并联 5.0 学科网（北京）股份有限公司 $