北京市朝阳区2020-2022三年高一物理下学期期末试题分题型汇编2-实验题

北京市朝阳区2020-2022三年高一物理下学期期末试题分题型汇编2-实验题

1. （2020春·北京朝阳·高一期末）某同学利用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验。

(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的________。

A．动能变化量与势能变化量

B．速度变化量与势能变化量

C．速度变化量与高度变化量

(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是__________。

A．交流电源    B．刻度尺    C．秒表

(3)图2是该同学某次实验得到的一条纸带，O点是重物开始下落时打出的点，A、B、C是按打点先后顺序选取的三个计数点。通过测量得到O、A间距离为h1，O、B间距离为h2，O、C间距离为h3.已知计数点A、B间和B、C间的时间间隔均为T，重物质量为m。从重物开始下落到打点计时器打B点的过程中，重物动能的增加量为__________。

(4)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3所示的v2 - h图像，由图像可求得当地的重力加速度__________m/s2

2. （2020春·北京朝阳·高一期末）平抛运动的轨迹是曲线，比直线运动复杂。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点。

(1)如图1所示，用小锤打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地；改变小球距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地。根据实验，______（选填“能”或“不能”）判断出A球在竖直方向做自由落体运动；______（选填“能”或“不能”）判断出A球在水平方向做匀速直线运动。

(2)如图2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PO滑下后从O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为了保证钢球从O点飞出的轨迹是一定的，下列实验条件必须满足的是______。

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末段水平

C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

②某同学通过实验，得到了钢球做平抛运动的轨迹，如图3中的曲线OP所示。以O点为坐标原点，水平方向为x轴、竖直方向为y轴建立坐标系。已知小球在y方向的分运动是自由落体运动，他猜想小球在x方向的分运动是匀速直线运动。请你简要说明如何验证该同学的猜想_______________。

3. （2021春·北京朝阳·高一期末）某同学用如图所示的装置，研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图中点是小球抛出点在水平地面上的竖直投影。实验时，先让入射小球多次从斜轨上的S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置，测量出平抛的射程。然后把被碰小球静置于水平轨道的末端，再将入射小球从斜轨上的S位置由静止释放，与被碰小球相碰，并且多次重复。得到两小球落点的平均位置分别为、。

（1）关于本实验，下列说法正确的是______。

A．同一组实验中，入射小球可以从不同位置由静止释放

B．入射小球的质量必须大于被碰小球的质量且两小球半径相同

C．轨道的倾斜部分必须光滑且轨道末端水平

（2）实验中，除了要测出平抛射程、、外，还需要测量的物理量有______。

A．入射小球和被碰小球的质量、

B．入射小球释放点距水平轨道的高度

C．小球抛出点距地面的高度

（3）在某次实验中记录的落点平均位置、几乎与在同一条直线上，在实验误差允许范围内，若满足关系式______，则可以认为两球碰撞前后在方向上的动量守恒；若同时满足关系式______，则还可以判定两球的碰撞为弹性碰撞。[用（2）中物理量的字母表示]

4. （2021春·北京朝阳·高一期末）如图1所示，利用该装置做“验证机械能守恒定律”实验。

已知当地的重力加速度为，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。

（1）实验过程中某同学进行了如下操作，其中不必要操作或操作不当的步骤是______

A．必须先用天平测量重物的质量，然后固定纸带穿过打点计时器

B．将电火花打点计时器接到低压直流电源上

C．在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离

（2）用重物下落到各点时的瞬时速度和下落高度绘制出图像，如图2所示。下列说法正确的是_____

A．若忽略阻力影响，通过测量图线倾角可得到重力加速度大小为

B．若忽略阻力影响根据图像得出重力加速度大小为

C．若考虑阻力影响，该图线的斜率略小于

（3）如图3所示，是某同学在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、、。已知重物质量为，打点计时器的打点周期为。从打下点到打下点的过程中，重物重力势能的减小量______（用题目中的已知量表达）。若该同学按照来计算动能的增加量，发现计算结果总有，通过再研究纸带发现纸带最左端两点间距离约为，由此推断，出现上述结果的原因可能是：___________________________

5. （2022春·北京朝阳·高一期末）探究向心力大小F与物体的质量m、角速度和轨道半径r的关系实验。

（1）本实验所采用的实验探究方法与下列哪个实验是相同的__________；

A．探究平抛运动的特点

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

（2）一组同学用向心力演示器进行实验，实验情境如图甲、乙、丙所示。

三个情境图中，探究向心力大小F与质量m关系的是图__________（选填“甲”、“乙”、“丙”）。

（3）另一组同学用如下图所示实验装置进行探究，圆柱体放置在水平圆盘上做匀速圆周运动，圆柱体与圆盘之间的摩擦可忽略不计。力传感器测量向心力大小F，角速度传感器测量角速度大小，该组同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究F与的关系。

该组同学让圆柱体做半径为r的匀速圆周运动，得到如图1所示图像，对图线的数据进行处理，获得了如图2所示的图像，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是__________，如果直线的斜率为k，则可以得到圆柱体的质量为__________。

6. （2022春·北京朝阳·高一期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中：

（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、重物、铁架台、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．刻度尺    C．直流电源

D．交流电源    E．秒表    F．弹簧测力计

（2）下列释放纸带的操作正确的是__________。

（3）本实验中需要间接测量的物理量有__________。

A．重物下落的时间    B．重物下落的高度    C．重物下落的瞬时速度

（4）打点计时器所接电源的频率为50Hz。某次打出的一条纸带如图所示，当打点计时器打B点时，重物的速度__________m/s。（结果保留3位有效数字）

（5）经多次操作，某同学打出多条纸带。为简化数据处理过程他想从中选出一条点迹清晰、特别是第一个点的点迹清晰的纸带，因为打第一个点时重物速度是零，如果选择第一个点作为数据起始点，可以简化数据处理。他关注到第一个点清晰的纸带中，前两个点的距离有的等于2mm，有的小于2mm，有的大于2mm，请分析他该如何选择，并说出理由：_____________。

【参考答案】

1.      A     A、B          9.7

【详解】(1)[1]验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中，任意两点间动能的增量和势能的减小量之间是否相等，因此A正确，BCD错误。

故选A。

(2)[2]打点计时器使用交流电源供电，且需要用刻度尺测出任意两点间的距离，从而算出下落的高度和打某个点时的瞬间速度，由于打点计时器就是计时仪器，因此实验器材中不再需要秒表计时，因此AB正确，C错误。

故选AB。

(3)[3]打点B时的速度等于AC段的平均速度

因此增加的动能

(4)[4]根据

可知在v2 - h图像中斜率等于2g，因此

解得

2.      能     不能     C     见解析

【详解】(1)[1] [2]无论在什么高度，两个小球都同时落地，说明两个小球在竖直方向运动完全相同，由于B小球做自由落体运动，因此可以判断出A球在竖直方向做自由落体运动；而在水平方向上没有任何比较，因此不能判断出A球在水平方向做何种运动。

(2)[3]如果小球每次都从斜槽的同一位置从静止滚下，无论斜槽是否光滑，末端是否水平，小球到达斜槽末端的速度一定相同，这样每次抛出的运动轨迹完全相同，C正确，AB错误。

故选C。

[4]如图所示，在曲线OP上取A、B、C、D四点，这四个点对应的坐标分别，、、，使

若

则说明钢球在x方向的分运动为匀速直线运动。

3.      B     A         

【详解】(1)[1]A．同一组实验中，入射小球必须从斜槽上同一位置由静止释放，A错误；

B．碰撞过程由动量守恒定律及机械能守恒定律分别可得

联立解得

，

只有满足，碰后两球才能都向前运动，两小球半径需相同，这样才能在水平方向发生对心碰撞，B正确；

C．轨道的倾斜部分不必光滑，轨道末端必须水平，C错误。

故选B。

(2)[2]由平抛的位移公式可得

联立可得

由于平抛下落的高度H均相同，故平抛的初速度与水平位移成正比，要验证的表达式可由

变形为

还需测量的物理量有入射小球和被碰小球的质量、，入射小球释放点距水平轨道的高度及小球抛出点距地面的高度不需要测量，A正确。

故选A。

(3)[3]若满足关系式

则可以认为两球碰撞前后在方向上的动量守恒。

[4]若为弹性碰撞，满足机械能守恒

两边同时乘以，可得

联立(3)[3]中表达式可得

4.      AB     AB          打点计时器先放开纸带再接通电源

【详解】（1）[1]A．本实验要验证

可知，质量可约去，所以本实验可不测质量，故A错误；

B．电火花打点计时器接到220V的交流电源上，故B错误；

C．本实验要验证动能的增加量与重力势能的减小量是否相等，则应在纸带上选取适当的数据点，并测量数据点间的距离，故C正确；

本题选不必要操作或操作不当的步骤，故选AB；

（2）[2]A．若忽略阻力影响，则有

得

图像斜率

得

故A正确；

B．若忽略阻力影响根据图像得

得重力加速度

故B正确；

C．若考虑阻力影响，则有

斜率为

故C错误；

故选AB；

（3）[3]打下点到打下点的过程中，重物重力势能的减小量

[4]纸带最左端两点间距离约为，说明纸带上的第一点的速度并不为0，出现上述结果的原因是打点计时器先放开纸带再接通电源。

5.      C     丙         

【详解】（1）[1]本实验采用的实验探究方法是控制变量法，采用这个探究方法的实验还有“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”，故选C。

（2）[2]探究向心力大小F与质量m的关系时，需要控制半径、角速度不变，采用不同质量的小球进行比较，故选“丙”。

（3）[3]由向心力公式

可知，当质量m和运动半径r不变时，

所以图像横坐标x代表的是。

 [4]图像的斜率

则可以得到圆柱体的质量为

6.      BD     A     C     1.83     选择前两个点的距离等于2mm的纸带，理由见解析

【详解】（1）[1]“验证机械能守恒定律”的实验需要用到打点计时器，打点计时器的工作电源是交流电源；在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，以及通过纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度；纸带上相邻两计时点的时间间隔已知，所以不需要秒表；重物的质量可以不测。

故选BD；

（2）[2]释放纸带时，手应该拉住纸带的末端且纸带处于竖直方向上，重物应该适当靠近打点计时器。

故选A；

（3）[3]“验证机械能守恒定律”的实验需要测量重物下落的高度，可以直接用刻度尺测量；同时还需要测量重物下落的瞬时速度。但是瞬时速度不是直接测量的，而是通过测量纸带上两点的距离，求出平均速度，从而可知瞬时速度。

故选C。

（4）[4]当打点计时器打B点时，重物的速度

（5）[5]打点计时器所接电源的频率为50Hz，则打点的时间间隔

重物做自由落体运动时，第1、2两点间距约为

可知第1、2两点间距约为2mm，这样可以保证第一个点的速度为零，可以减小误差。