广东省东莞市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-实验题、解答题

广东省东莞市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-实验题、解答题

一、实验题

1．（2020春·广东东莞·高一期末）“研究平抛物体的运动”的实验装置如图所示。

①在实验中，为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择下列的_____。

A．实心小铁球    B．空心铁球    C．实心小木球    D．以上三种球都可以

②在实验时，每次需将小球从轨道同一位置无初速释放，其目的是使小球_____。

A．抛出后只受重力

B．抛出后机械能守恒

C．抛出时的速度大小相同

D．抛出时的速度方向水平

③如图所示，在实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c所示，已知a为平抛运动的起点，则小球做平抛运动的初速度_____，小球运动到b点的速率_____，（用L、g表示）。

2．（2020春·广东东莞·高一期末）在利用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中，

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下列操作正确的是_____。

A．打点计时器应接到直流电源上

B．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器

C．实验时，先放手松开纸带，再接通打点计时器电源

③实验中，某实验小组得到如图乙所示的一条理想纸带，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A、B、C。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量_____，动能变化量_____。

④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是_____。

3．（2021春·广东东莞·高一期末） 如图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为∶带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤。回答下列问题∶

（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材___ （填入正确选项前的字母）

A．毫米刻度尺            B．秒表

C．低压直流电源          D．低压交流电源（频率50Hz）

（2）打点计时器安装时，要求两个限位孔必须在_________________；开始打点时，应先____________，然后_______________。

（3）对于该实验，下列选项中对减小实验误差有利的是____。

A．重锤选用质量和密度较大的金属锤

B．精确测量出重锤的质量

C．用手托稳重锤，接通电源后，撒手释放重锤

D．利用公式来求解瞬时速度

（4）某实验小组利用上述装置，按正确操作得到了一条完整的纸带， 由于纸带较长图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点其中O点为纸带上打出的第一个点。 重锤下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_______。

A．OA、AD和EG的长度              B．OC、BC和CD的长度

C．BD、CF和EG的长度               D．AC、BD和EG的长度

4．（2021春·广东东莞·高一期末）频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段．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，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律．他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙，O为抛出点，P为运动轨迹上某点．则根据平抛运动规律分析下列问题：

(1)乙图中，摄像头A所拍摄的频闪照片为________[选填“(a)”或“(b)”]．

(2)测得图乙(a)中OP距离为45 cm，(b)中OP距离为30 cm，g取10 m/s2则平抛物体的初速度大小应为________m/s，P点速度大小应为________m/s.

5．（2022春·广东东莞·高一期末）（1）在探究平抛运动的特点时，可以选用图中两种装置进行研究。

①图甲的实验中，听两球落地的声音，发现它们同时落地，分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，发现两球仍同时落地，该现象说明平抛运动在竖直方向的分运动是___________运动；

②图乙是实验室内研究平抛运动的装置。以下实验过程的一些做法，其中合理的有___________。

A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平     B．每次小球释放的初始位置可以任意选择

C．每次小球应从同一位置由静止释放     D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点应该用折线连接

（2）某实验小组在用重物下落来验证机械能守恒。

①下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，你认为操作正确的是___________。

②关于接通电源和放手让重物运动的先后顺序，下列说法正确的是___________。

A．同时接通电源和放手     B．先接通电源后放手

C．先放手后接通电源     D．以上说法都不对

③选出一条清晰的纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，另选连续的三个点A、B、C进行测量。用刻度尺测得，重锤的质量为，打点计时器工作频率为，当地的重力加速度g为。打点计时器打下B点时，重锤的速度大小___________。从打下O到打下B点过程中重锤动能增加量___________J，重势能减少量___________J。（计算结果均保留2位小数）

④实验中发现重锤获得的动能稍微小于减少的重力势能，则产生该系统误差的原因可能是______________________（至少写出一条主要原因）。

二、解答题

6．（2022春·广东东莞·高一期末）如图所示，质量的可视为质点的木块静止在高的平台上，木块距离平台右侧边缘，且木块与平台间的动摩擦因数，用水平恒力向右推木块，在木块恰好飞出平台瞬间撒去推力F（不考虑空气阻力，g取），求

（1）木块飞出平台瞬间速度的大小；

（2）木块在空中的运动时间；

（3）木块飞出平台到落地过程中重力做功的平均功率。

7．（2022春·广东东莞·高一期末）如图所示，质量为的小滑块（可视为质点）在半径为R的四分之一光滑圆弧轨道的最高点A，由静止开始释放，A点和圆心等高。它运动到圆弧轨道最低点B时速度为。当滑块经过B点后立即将圆弧轨道撒去。滑块在光滑水平面上运动一段距离后，通过换向轨道由C点过渡到倾角为、长的斜面上（未离开接触面），之间铺了一层匀质特殊材料，其与滑块间的动摩擦因数可在之间调节。斜面底部D点与光滑地面平滑相连，地面上一根轻弹簧一端固定在O点，自然状态下另一端恰好在D点。滑块在C、D两处换向时速度大小均不变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取，不计空气阻力。

（1）求光滑圆弧的半径R以及滑块经过圈弧B点时对圆弧轨道的压力大小；

（2）若设置，求弹簧的最大弹性势能；

（3）若滑块经多次往返运动，最终停在D点，求的取值范围。

8．（2021春·广东东莞·高一期末）一滑块(可视为质点)经水平轨道AB进入竖直平面内的四分之一圆弧形轨道BC．已知滑块的质量m=0.50kg，滑块经过A点时的速度vA=5.0m/s,AB长x=4.5m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10,圆弧形轨道的半径R=0.50m，滑块离开C点后竖直上升的最大高度h=0.10m。取g=10m/s2。求：

(1)滑块第一次经过B点时速度的大小；

(2)滑块刚刚滑上圆弧形轨道时，对轨道上B点压力的大小；

(3)滑块在从B运动到C的过程中克服摩擦力所做的功.

9．（2021春·广东东莞·高一期末）某砂场为提高运输效率，研究砂粒下滑的高度与砂粒在传送带上运动的关系，建立如图所示的物理模型．竖直平面内有一倾角θ=37°的直轨道AB，其下方右侧放置一水平传送带，直轨道末端B与传送带间距可近似为零，但允许砂粒通过．转轮半径R=0.4m、转轴间距L=2m的传送带以恒定的线速度逆时针转动，转轮最低点离地面的高度H=2.2m．现将一小物块放在距离传送带高h处静止释放，假设小物块从直轨道B端运动到达传送带上C点时，速度大小不变，方向变为水平向右．已知小物块与直轨道和传送带间的动摩擦因数均为μ=0.5．（sin37°=0.6）

（1）若h=2.4m，求小物块到达B端时速度的大小；

（2）若小物块落到传送带左侧地面，求h需要满足的条件

（3）改变小物块释放的高度h，小物块从传送带的D点水平向右抛出，求小物块落地点到D点的水平距离x与h的关系式及h需要满足的条件．

10．（2020春·广东东莞·高一期末）如图，小球从A点水平飞出落到B点，已知AB的高度差h=0.8m，小球的初速度，g取，在此过程中求：

（1）小球在空中飞行的时间；

（2）小球水平位移的大小；

（3）小球落到B点时的速度大小。

11．（2020春·广东东莞·高一期末）如图所示，半径R=1.6m的光滑圆轨道与水平地面相切于B点，且固定于竖直平面内。在水平地面上距B点x=5m处的A点放一质量m=3kg的小物块，小物块与水平地面间的动摩擦因数为=0.5，小物块在与水平地面夹角θ=37°斜向上的拉力F的作用下由静止向B点运动，运动到B点时撤去F，小物块沿圆轨道上滑，且恰能到圆轨道最高点C。圆弧的圆心为O，（g 取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）求：

（1）小物块在C点的速度的大小；

（2）小物块在B点时对轨道的压力大小；

（3）为使小物块能沿水平面运动并通过圆轨道C点，则拉力F的大小范围。

参考答案：

1．     A     C         

【详解】①[1]在实验中，为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择质量较大体积较小的球，故选A。

②[2]在实验时，每次需将小球从轨道同一位置无初速释放，其目的是使小球抛出时的速度大小相同，得到的轨迹相同，故选C。

③[3][4]根据∆h=gT2可得

小球做平抛运动的初速度

小球运动到b点的竖直速度

则b点的速度大小

2．     A     B               重物下落时有阻力作用

【详解】① [1]验证机械能守恒，即需比较重力势能的变化量与动能增加量的关系，A正确，BC错误；故选A。

②[2]A．打点计时器应接到交流电源上，选项A错误；

B．释放重物前，重物应尽量靠近打点计时器，以充分利用纸带，选项B正确；

C．实验时，先接通打点计时器电源，再放手松开纸带，选项C错误；

故选B。

③[3]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量

[4]B点的瞬时速度为

则动能的增加量为

④[5]重力势能的减少量大于动能的增加量，主要原因是重物下落时有阻力作用。

3．     AD     同一竖直线上     接通电源     释放纸带     A     BC

【详解】(1)[1] A．毫米刻度尺可以测纸带上两点间的距离，故A正确；

B．打点计时器就可以计时，不需要秒表，故B错误；

C D．打点计时器的工作电压是低压交流电源（频率50Hz），故C错误，D正确。

故选AD；

(2)[2] 打点计时器安装时，要求两个限位孔必须在同一竖直线上，以减小纸带跟计时器的摩擦；

[3][4] 开始打点时，应先接通电源，再释放纸带，以保证打第一个点时，重锤速度为零；

(3)[5] A．重锤选用质量和密度较大的金属锤，可以减小空气阻力对实验的影响，故A正确；

B．实验中只要验证即可，不需要测量出重锤的质量，故B错误；

C．用手托稳重锤，接通电源后，撤手释放重锤，这是为了节约资源以及保证打第一个点时重锤速度为零，不是为了减小误差，故C错误；

D．利用公式来求解瞬时速度的话，就默认了机械能守恒，失去验证的意义，并不能减小误差，故D错误。

故选A；

(4)[6] A． AD和EG不是相邻相等时间的位移，不能求出打某个点时，重锤的速度，故不能验证机械能守恒，故A错误；

B．测出OC的长度，就可以求出打C点时重锤重力势能减少量，测出BC和CD的长度，就可以求出打C点时重锤的速度，可以验证机械能守恒，故B正确；

C．测出BD的长度，可以求出打C点时重锤的速度，测出EG的长度，可以求出打E点时重锤的速度， 测出CF可以求出重锤从C到F重力势能减少量，可以验证机械能守恒，故C正确；

D．根据上述分析，测出AC、BD和EG的长度，不能验证机械能守恒，故D错误。

故选BC。

4．     选(b)图     1m/s    

【详解】试题分析：小球做平抛运动，摄像头A拍摄小球水平方向上的匀速直线运动，摄像头B拍摄小球竖直方向的自由落体运动，分别在水平方向和竖直方向上列式求解．

（1）小球做平抛运动，平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，摄像头A拍摄的是水平方向上的运动，故应该是间距相等的点．故摄像头A所拍摄的频闪照片为b图．

（2）摄像头A拍摄小球水平方向上的匀速直线运动，摄像头B拍摄小球竖直方向的自由落体运动，根据测得图乙（a）OP距离为，则，

解得．

由（b）中OP距离为s=30cm，则，

解得平抛物体的初速度大小为．

P点竖直速度大小为，

所以P点的速度大小，由勾股定理得．

5．     自由落体     AC##CA     A     B     1.92     0.37     0.38     纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦力做负功或有

空气阻力做负功

【详解】（1）①[1]小球B做自由落体运动，AB同时落地，所以A竖直方向也做自由落体运动，该现象说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动；

②[2] A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平，保证小球做平抛运动，故A正确；

BC．每次小球必须从同一位置静止释放，保证小球平抛的初速度相同，故B错误，C正确；

D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点应该用光滑曲线连接，故D错误。

故选AC。

（2）①[3]验证机械能守恒的实验中，用手捏住纸带的上端，竖直提起，使重物靠近打点计时器，然后接通电源，再释放纸带，故A正确，BCD错误。

故选A。

②[4]使用打点计时器实验时，应先接通电源，打点稳定后，再释放纸带，故ACD错误，B正确。

故选B。

③[5]打点计时器打下B点时，重锤的速度大小

[6]从打下O到打下B点过程中重锤动能增加量

[7]重势能减少量

④[8]重锤下落过程受到空气阻力、纸带和打点计时器限位孔之间有摩擦力作用，需要克服空气阻力和摩擦力做功，实验重锤获得的动能稍微小于减少的重力势能。

6．（1）v＝4m/s；（2）t＝0.2s；（3）10W

【详解】（1）取木块为研究对象，根据动能定理得

代入题中相关数据解得

（2）抛出后做平抛运动，在竖直方向上

代入数据得

（3）木块抛出后重力做功

则重力做功的平均功率

代入数据解得

7．（1）15N；（2）4J；（3）0.125≤μ<0.75

【详解】（1）滑块从A到B，由动能定理得

代入数据得

R＝0.2m

滑块在B点，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律有

代入数据得

F＝15N

由牛顿第三定律得：压力

F'＝15N

（2）滑块从C点运动到将弹簧压缩到最短位置过程中，根据能量守恒，弹簧的最大弹性势能

代入数据得

EP=4J

(3) 滑块在斜面 CD 和水平地面间多次往返运动，最终静止于 D 点，当滑块恰好能返回 C 点，则有

得

 μ1=0.125

当滑块恰好静止在斜面上，则有

 mgsinmgcos

得

 μ2=0.75

所以，当 0.125≤μ<0.75，滑块在 CD 和水平地面间多次往返运动后，最终静止于D点。

8．（1）vB=40 m/s；（2）N=21N；（3）

【详解】(1)滑块由A到B的过程中，应用动能定理得：

又

Ff=μmg

解得：vB=4.0m/s

(2)在B点，滑块开始做圆周运动，由牛顿第二定律可知

解得轨道对滑块的支持力FN=21 N

根据牛顿第三定律可知，滑块对轨道上B点压力的大小也为21 N

(3)滑块从B经过C上升到最高点的过程中，由动能定理得

解得滑块克服摩擦力做功W′Ff=1.0 J

9．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）物块由静止释放到B的过程中：

解得vB=4m/s

（2）左侧离开，D点速度为零时高为h1

解得h<h1=3.0m

（3）右侧抛出，D点的速度为v，则

x=vt

可得

为使能在D点水平抛出则：

解得h≥3.6m

10．(1)0.4s；(2)1.2m；(3)5m/s

【详解】(1)竖直方向由位移公式可得

解得

(2)小球水平位移的大小为

(3)小球落到B点时的竖直分速度为

合速度大小为

11．(1)4m/s；(2)180N；(3)

【详解】(1)小物块恰能到圆轨道最高点C，满足

解得

(2)小物块从B到C过程，据动能定理可得

解得

在B点满足

解得轨道的支持力

N=180N

由牛顿第三定律可知，小物块在B点时对轨道的压力大小为180N。

(3)当小物块恰好通过圆轨道C点时，拉力为最小值，小物块在水平面运动时，受到的滑动摩擦力为

由动能定理可得

联立解得拉力的最小值为

当小物块恰好要离开水平面时，拉力为最大值，满足

解得

为使小物块能沿水平面运动并通过圆轨道C点，则拉力F的大小范围为