曲线运动探究实验 实验题专项强化练习 - 2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦曲线运动核心实验，通过平抛运动和向心力探究，系统整合实验原理、数据处理与误差分析，强化科学探究与科学思维素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |探究平抛运动的特点|3题|装置分析、轨迹数据处理、运动分解验证|从平抛运动分解（水平匀速/竖直自由落体）出发，通过频闪照相、轨迹坐标测量验证规律，推导初速度计算方法| |探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系|3题|控制变量法应用、遮光条测速、力传感器数据处理|基于向心力公式，通过改变转速、半径、质量，结合光电门测速度/周期，验证F与v²、ω²、r、m的定量关系|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 实验题专项强化练习 曲线运动探究实验 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　探究平抛运动的特点 1． BC 2.0 【详解】(1)[1]竖直方向自由落体运动，解得 飞行时间t与初速度v0大小无关，平抛运动水平方向做做匀速运动，x=v0t，所以落地点的水平距离d与初速度v0成正比，故BC正确。 故选BC。 (2)[2]， 根据得 根据得 则小球平抛运动的初速度为 2．(1)C (2)A (3) 0.1 0.2 【详解】（1）由图乙可知，两球在相同时间内下落的高度总是相同，则两球在竖直方向有相同的运动情景，可判断A球在竖直方向上做自由落体运动。 故选C。 （2）A．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，斜槽末端切线必须保持水平，故A正确； B．挡板高度不需要等间距变化，故B错误； C．为了保证每次小球抛出的速度相同，每次需要从斜槽上同一位置无初速度释放钢球，故C错误。 故选A。 （3）[1]由题图可知，可知AB和BC所用时间相等，竖直方向根据 可得小球从A运动到B的时间为 [2]小球经过B点的竖直分速度为 则B点距抛出点的高度为 3．(1) 匀加速直线 9.85 (2) 匀速直线 1.98 【详解】（1）[1]依题意，可得 可知 即在误差允许范围内 小球在竖直方向做匀加速直线运动。 [2]木板上相邻影子的时间间隔为 由逐差法，可得 （2）[1]依题意，可得 ，，， 可知在误差允许范围内 小球在水平方向做匀速直线运动。 [2]平抛初速度为 小专题2　探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 1．(1) (2) v2 【详解】（1）[1]金属块做圆周运动的线速度大小 [2]由， 解得 （2）[1]由前面的分析可知、 结合题中图像可得出结论，做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与v2成正比； [2]结合向心力表达式 可知 可得 解得 2．(1)控制变量法 (2) 一 (3)B (4) 【详解】（1）用如图甲所示的实验装置来探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，所以采用控制变量法研究。 （2）[1][2]根据控制变量法的原理可知，为了研究向心力大小与质量之间的关系，则两球运动的半径和角速度要相同，故将选好的铝球放到短槽处，钢球应该放在长槽处；两变速轮塔通过皮带传动，故线速度相同，所以要保证两小球的角速度相同，则两变速轮塔转动的半径要相同，故调整皮带时应将其放置在第一层组装变速轮塔。 （3）在探究向心力与角速度的关系时，则小球的质量和半径相同，由题知，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，则角速度之比为，两变速轮塔通过皮带传动，故线速度相同，根据，可知与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比与角速度成反比，即为。 故选B。 （4）[1]由题意可知线速度为 根据 联立解得 [2]根据向心力公式 可知图像的斜率为 解得。 3． 变大 变小 ① 【详解】（1）[1][2]小球做圆周运动时有 所以当小球运动半径不变，仅减小运动周期，小球受到的拉力将变大；若保持小球运动的周期不变，仅减小运动半径，小球受到的拉力将变小。 （2）[3]根据题意有 可得 因为甲球的质量较大，所以可得曲线①为小球甲的实验数据。 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 实验题专项强化练习 曲线运动探究实验 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　探究平抛运动的特点 1．如图（甲）所示，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t，底板上的标尺可以测得水平位移d。 （1）控制斜槽轨道的水平槽口高度h不变，让小球从斜槽的不同高度处滚下，以不同的速度冲出水平槽口，下列说法正确的是( ) A．落地点的水平距离d与初速度v0成反比 B．落地点的水平距离d与初速度v0成正比 C．飞行时间t与初速度v0大小无关 D．飞行时间t与初速度v0成正比 （2） 另一位同学做实验时根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，如图乙所示，O为抛出点。在轨迹上任取两点A、B，分别测得A点的竖直坐标y1=4.90cm、B点的竖直坐标：y2=44.10cm，A、B两点水平坐标间的距离△x=40.00cm，g取9.80m/s2，则平抛小球的初速度 v0为____m/s。 2．某物理学习小组用图甲和图丙所示的两种装置探究平抛运动的特点。 (1)如图甲所示，用小锤击打弹性金属片，球A沿水平方向飞出做平抛运动，与此同时，与球A相同的球B被松开做自由落体运动。某次实验，用频闪照相拍摄两小球的运动，如图乙所示。分析乙图照片，以下说法合理的是__________。 A．可判断A球在水平方向上做匀加速直线运动 B．可判断A球在竖直方向上做匀速直线运动 C．可判断A球在竖直方向上做自由落体运动 (2)如图丙所示，将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上，小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端Q点飞出，落在水平挡板MN上，在坐标纸上挤压出一个痕迹点，移动挡板，重复上述操作，坐标纸上将留下一系列痕迹点。以下说法合理的是__________。 A．斜槽末端切线必须保持水平 B．挡板高度必须等间距变化 C．每次可从斜槽上不同的位置无初速度释放钢球 (3)该小组利用图丙装置记录了运动轨迹上的3个点A、B、C，如图丁所示，测得AB和BC的水平间距均为15cm，AB的竖直间距等于15cm，BC的竖直间距等于25cm，则小球从A运动到B的时间为______s，B点距抛出点的高度为__________m（取重力加速度）。 3．为了探究物体做平抛运动的规律，某同学设计了下面一个实验。 (1)如图甲所示，OD为一竖直木板，小球从斜槽上挡板处由静止开始运动，离开O点后做平抛运动，右侧用一束平行光照射小球，小球在运动过程中便在木板上留下影子。如图甲是用频闪照相机拍摄的小球在运动过程中的位置以及在木板上留下的影子的位置，如图中A、B、C、D点。 现测得各点到点的距离分别为5.0cm、19.8cm、44.6cm、79.0cm。分析数据可知在误差允许范围内小球在竖直方向做______运动且加速度大小为______m/s2。（已知照相机的闪光频率为10Hz）（保留3位有效数字） (2)若将平行光改为沿竖直方向，小球在运动过程中会在地面上留下影子，如图乙所示，用频闪照相机拍摄的影子的位置如图中的O´、A´、B´、C´、D´点。现测得各点到O´点的距离分别为19.6cm、39.3cm、59.1cm、79.1cm，由影子的运动情况可知在误差允许范围内小球在水平方向做______运动，平抛初速度为______。（保留3位有效数字） 小专题2　探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 1．“天工”实验小组的同学为完成“探究向心力大小的表达式”实验，设计了如图甲所示的装置。水平转台（转速可调整）中心固定有定滑轮，细线跨过定滑轮将放置在转台边缘处的金属块与竖直固定的力传感器相连，定滑轮与金属块之间的细线与转台平行。金属块中心的正下方固定有宽度为d的遮光条。金属块和遮光条一起随转台做匀速圆周运动时，位于水平地面的光电计时器可以记录下遮光条经过光电计时器的遮光时间t1和相邻两次经过光电计时器的时间间隔t2（），力传感器可以记录下细线上的拉力F。金属块与转台之间的摩擦力可忽略。 (1)金属块做圆周运动的线速度大小v=________，半径r=________。（均用给定的物理量符号表示） (2)仅改变转台转速，多次实验后，测得多组F、t1、t2的数据，为了更直观地得出结论，同学们绘制出如图乙所示的图像。由此可以得出结论：做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小与________（填“v”“v2”或“”）成正比。若已知该图线的斜率为k，则金属块的质量m=________（用k、d表示）。 2．用如图甲所示的实验装置来探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球做匀速圆周运动。挡板对球的支持力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力计下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为，图甲中左右两侧的变速轮塔从上到下都有三层，每层左右半径之比分别为、和，传送带从上到下一共有三种放置方式，分别是第一层、第二层、第三层。 (1)该实验采用的实验方法是：_________ (2)为了研究向心力F大小与质量m之间的关系，选用体积相同质量不相等的钢球和铝球对照研究，将选好的铝球放到短槽C处，钢球应该放在长槽_________（选填“A”或“B”）处；这时应该调整皮带，将其放置在第_________层组装变速轮塔； (3)在探究向心力F与角速度ω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_________ A． B． C． D． (4)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（结果保留两位有效数字）。 3．某实验小组用如图甲所示的装置探究向心力大小与周期、半径之间的关系，轻绳一端系着小球，另一端固定在竖直杆上的力传感器上，小球套在光滑水平杆上。水平杆在电动机带动下可以在水平面内绕竖直杆匀速转动。已知小球质量为m，小球做圆周运动的半径为r，电子计数器可记录杆做圆周运动的圈数，用秒表记录小球转动n圈的时间为t。 （1）若保持小球运动半径不变，仅减小运动周期，小球受到的拉力将___________；若保持小球运动的周期不变，仅减小运动半径，小球受到的拉力将___________。（以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”） （2）该小组同学做实验时，保持小球做圆周运动的半径不变，选用质量为的小球甲和质量为的小球乙做了两组实验。两组实验中分别多次改变小球运动的转速，记录实验数据，作出了F与关系如图乙所示的①和②两条曲线，图中反映小球甲的实验数据是_________（选填“①”或“②”）。 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $