河北省石家庄市三年（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

河北省石家庄市三年（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·河北石家庄·高一期末）在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度g取9.8 m/s2，那么

(1)根据图上所得的数据，应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律．

(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝________ J，动能增加量ΔEk＝________J(结果取三位有效数字)．

2．（2020春·河北石家庄·高一期末）利用如图所示的方式验证碰撞中的动量守恒,竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切,先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，测量出滑块在水平桌面滑行的距离x1(图甲)；然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测量出整体沿桌面滑动的距离x2(图乙)。圆弧轨道的半径为R，A和B完全相同,重力加速度为g。

(1)滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v=_________(用R和g表示)；

(2)滑块与桌面的动摩擦因数μ=____________(用R和x1表示)；

(3)若x1和x2的比值=____________，则验证了A和B的碰撞动量守恒。

3．（2021春·河北石家庄·高一期末）某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：

（1）用游标卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为L＝_______mm。

（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径D＝_______mm。

（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为________Ω。

（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：

待测圆柱体电阻R；

电流表A1（量程0~4mA，内阻约50Ω）；电流表A2（量程0~30mA，内阻约30Ω）；

电压表V1（量程0~3V，内阻约10kΩ）；电压表V2（量程0~15V，内阻约25kΩ）；

滑动变阻器R1（阻值范围0~15Ω，允许通过的最大电流2.0A）；

滑动变阻器R2（阻值范围0~2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）；

直流电源E（电动势4V，内阻不计）；开关S；导线若干

则电流表应选_______，电压表应选_________，滑动变阻器应选_______

（5）为使实验误差较小，要求尽量多测几组数据进行分析，请在上面丁图中设计出电路图______。

4．（2021春·河北石家庄·高一期末）在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中，提供的器材有：

A．干电池一节                

B．电流表（量程0.6A）

C．电压表（量程3V）        

D．开关S和若干导线

E．滑动变阻器（最大阻值20Ω，允许最大电流2A）

F．滑动变阻器（最大阻值200Ω，允许最大电流1A）

（1）按图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选______（填“”或“”）。

（2）图乙电路中部分导线已连接，请用笔画线代替导线将电路补充完整______（提示：有两条线需要连接），要求变阻器的滑片滑至最左端时，其使用电阻值最大。

（3）闭合开关，调节滑动变阻器，读取电压表和电流表的示数、用同样方法测量多组数据，将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中，请作出U—I图线____，由此求得待测电池的电动势______V，内电阻______Ω。（结果保留三位有效数字）

5．（2022春·河北石家庄·高一期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学利用图甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示。处理实验数据时，该同学取A、B两点来验证实验，重力加速度g取9.8m/s2。

（1）下列说法正确的是___________（填写正确答案序号）

A．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器

B．先释放重物再接通打点计时器电源

C．数据处理时，选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置

D．观察纸带可知连接重物的夹子夹在了纸带的左端

（2）图乙中的测量结果已记录在下面的表格中，请根据相关数据计算出B点的瞬时速度填入表格中的相应位置（计算结果保留三位有效数字）。

（3）若重物和夹子的总质量为0.500kg，则从A到B运动的过程中，动能的增加量为___________J，重力势能的减少量为___________J。（计算结果均保留三位有效数字）

6．（2022春·河北石家庄·高一期末）在“测量金属丝电阻率”的实验中，某同学取来一段粗细均匀、长为的金属丝进行实验。

（1）用螺旋测微器测得该金属丝的直径d如图甲所示，则___________mm。

（2）用一电阻挡有三个倍率（分别是 × 1、 × 10、 × 100）的多用电表粗测该金属丝电阻Rx。选用 × 10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到___________挡，重新正确操作后，表盘的示数如图乙所示，则该金属丝电阻约为___________Ω。

（3）为进一步准确测量该金属丝的电阻，实验室提供如下器材：

A．直流电源E（电动势3V，内阻不计）

B．电流表A1（量程0 ~ 0.6A，内阻约1Ω）

C．电流表A2（量程0 ~ 150mA，内阻约2Ω）

D．电压表V（量程0 ~ 3V，内阻约10kΩ）

E．滑动变阻器R1（阻值范围0 ~ 15Ω，允许通过的最大电流2.0A）

F．滑动变阻器R2（阻值范围0 ~ 2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）

G．待测金属丝Rx、开关、导线若干

①实验中，该同学设计了如图丙所示的电路，其中电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________。（填写正确答案的序号）

②按照图丙电路，用笔画线代替导线在图丁中完成实物电路连接。___________

③若实验中测得该金属丝的电阻为R0，则该电阻丝的电阻率表达式为___________（用题中测得的物理量符号表示）。

二、解答题

7．（2020春·河北石家庄·高一期末）在火炮发明并被大规模应用于实战之前，抛石机是中国古代常用的破城重器。某同学仿照古代拋石机制作一个拋石机模型如图所示，炮架上横置一个可以转动的轴，固定在轴上的长杆，可绕转轴O转动，转轴O到地面的距离为h=0.5m，发射前长杆A端着地与地面成30°夹角，A端半球形凹槽中放置一质量m=2kg的物体，用手搬动长杆另一端B至O点正下方，B贴近地面且速度，此时长杆受到装置作用迅速停止，A端物体从最高点水平飞出，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）物体从最高点飞出时的速度大小vA；

（2）物体从最高点飞出前对长杆凹槽在竖直方向上的压力大小。

8．（2020春·河北石家庄·高一期末）如图所示，光滑水平轨道AB与光滑半圆形轨道BC在B点相切连接，半圆轨道半径为R，轨道AB、BC在同一竖直平面内。一质量为m的物块在A处压缩弹簧，并由静止释放，物块恰好能通过半圆轨道的最高点C。已知物块在到达B点之前已经与弹簧分离，重力加速度为g。求：

（1）半圆轨道在B点时对物块的支持力大小；

（2）物块在A点时弹簧的弹性势能。

9．（2020春·河北石家庄·高一期末）如图所示，倾角=37°、长L=0.75m的直角斜面体固定在水平地面上。一质量为3m物体放置在斜面的底端A，另一质量为m物体Q放置在斜面的中点O，两物体与斜面间的动摩擦因数相同，且都能恰好静止在斜面上，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。给物体P沿斜面向上的一初速度，与物体Q发生弹性碰撞后，Q恰能运动到斜面的顶端B。已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

(1)两物体与斜面间的动摩擦因数；

(2)物体P的初速度大小v0。

10．（2021春·河北石家庄·高一期末）如图所示，竖直平面内的一半径R=0.50m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，质量m=0.10kg的小球从B点正上方H=0.75m高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出，不计空气阻力，（取g＝10 m/s2）求：

(1)小球经过B点时动能；

(2)小球经过最低点C时的速度大小vC；

11．（2021春·河北石家庄·高一期末）利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电动机内阻，电阻，重物质量。当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为。不计空气阻力和摩擦，取。求：

（1）流经电源的电流I和电动机两端的电压U2

（2）电动机的输入功率、热功率和输出功率

（3）重物匀速上升时的速度v

（4）电源的工作效率η

12．（2021春·河北石家庄·高一期末）如图，位于竖直平面内的直角坐标系xOy，x轴沿水平方向。在第一象限的角平分线OA上方存在有界匀强电场，场强，方向竖直向下；第二象限内有另一匀强电场E2，电场方向与x轴成45°角斜向上，如图所示。有一质量为m、电荷量为+q的带电小球在水平细线的拉力作用下恰好静止在坐标（l，-6l）处，绳子水平。现剪断细线，小球从静止开始运动，先后经过两电场后，从A点进入无电场区域，最终打在x轴上的D点，重力加速度为g。求：

（1）绳子拉力T及电场E2的场强

（2）A点的位置坐标

（3）到达D点时小球动能

13．（2022春·河北石家庄·高一期末）预计我国将在2030年前后实现航天员登月计划，航天员登上月球后进行相关的科学探测与实验.已知月球的半径为R，宇航员在月球表面高为h处静止释放一小球，经过时间t落地。万有引力常量为G，求：

（1）月球的质量M；

（2）月球的第一宇宙速度v；

14．（2022春·河北石家庄·高一期末）示波器是用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器，它的核心部件是示波管，示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内为真空。电子枪可放出初速度为0的电子，经电压为U0的电场加速后形成电子束。偏转电极YY′、XX′之间可加电压形成偏转电场，荧光屏可使打在上面的电子形成亮斑。已知电子的电量为e，质量为m，不计电子重力。

（1）若偏转电极YY′、XX′之间都不加电压，求电子打在荧光屏上的速率；

（2）若仅在YY′偏转电极上加上恒定电压UY，在荧光屏上得到亮斑。已知偏转电极YY′的极板长度为L1、板间距为d，YY′极板右端到荧光屏的距离为L2，求亮斑在Y轴的偏转距离DY。

15．（2022春·河北石家庄·高一期末）如图，半径为的光滑圆弧轨道AB固定在光滑水平地面上，A点与圆心0等高，圆弧轨道与放在地面上质量为的长木板上表面相切于B点。现将质量的小物块从A点由静止释放，小物块从B点离开圆弧后滑上长木板，一段时间后共速，继续运动一段时间后，长木板与右侧竖直墙壁碰撞后原速率反弹（碰撞时间忽略不计）。已知小物块与长木板间的动摩擦因数，重力加速度求：

（1）小物块滑至圆弧末端B点时对圆弧的压力大小；

（2）小物块从滑上长木板到两者第一次共速，由于相互摩擦产生的热量；

（3）若长木板与墙碰撞后与小物块恰好能再次共速，求长木板的长度。

参考答案：

1．     (1)B     (2)1.88     1.84

【详解】(1)因为通过某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可以求出B点的速度，所以取图中O点到B点来验证机械能守恒定律．

(2)重物重力势能的减少量ΔEp＝mgΔh＝1.00×9.8×0.1920J≈1.88 J；B点的速度，则B点的动能 所以动能的增加量ΔEk＝1.84 J．

2．               4

【详解】(1)[1]A在圆弧面上运动时机械能守恒，则有

mgR=mv2

解得

(2)[2]对A下滑的全过程由动能定理要分析可知

mgR-μmgx1=0

解得

(3)[3]如果碰撞中动量守恒，则有

mv=2mv'再对碰后的AB物体分析，由动能定理可知

mv'2=μ•2mgx2

则

故 ；因此只要满足即可证明动量守恒。

【点睛】本题考查动量守恒定律以及功能关系的应用，要注意明确实验原理，知道实验中如何验证动量守恒定律，明确机械能守恒定律以及动量守恒定律的正确应用。

3．     50.15     4.700     120     A2     V1     R1    

【详解】(1)[1]主尺读数为50mm，游标上第5条刻度线与主尺对齐，读数为5×0.05mm=0.25mm，则长度为50.25mm；

(2)[2]螺旋测微器固定刻度读数为1.5mm，刻度读数为0.200mm，则直径为1.700mm；

(3)[3]电阻的阻值R=12×10Ω=120Ω；

(4)[4]电路中可能出现的最大电流为

故电流表应选A2；

[5]电源电动势为4V，则电压表选V1；

[6]为方便实验操作滑动变阻器选择R1；

[7]因Rv≥R，故电流表应采用外接法；滑动变阻器应采用分压式接法；电路图如下

4．     R1               1.40     2.50

【详解】（1）[1]为方便实验操作，滑动变阻器应选择最大阻值较小的R1；

（2）[2]根据实验电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示

（3）[3][4][5]根据坐标系内描出的点，作出电源的U―I图象如图所示

由图示图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.40，则电源电动势为，

电源内阻为

5．     D     3.20     2.32     2.45

【详解】（1）[1] A．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让重物尽量靠近打点计时器，从而能有效利用纸带多打点，故A错误；

B．电源启动时打点不稳定，则应先接通打点计时器电源再释放重物，故B错误；

C．数据处理时，为了减小测量带来的偶然误差，则位移数据尽量大，故选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，故C错误；

D．因为重物速度越来越快，则相等时间内的位移越来越大，可知纸带可知连接重物的夹子夹在了纸带的左端，故D正确；

故选D。

（2）[2]由表中数据可知

由B点的瞬时速度等于前后两点所在段的平均速度，有

（3）[3]从A到B运动的过程中，动能的增加量为

[4]重力势能的减少量为

6．     1.850          18.0     C     E         

【详解】（1）[1]由图甲螺旋测微器读数可知

（2）[2]选用 × 10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，说明所选挡位太大，为了较准确的进行测量，应选用 × 1挡，由图乙可知，该金属丝电阻约为

（3）①[3]根据题意和图丙电路图，由闭合回路欧姆定律可得，电路中最大电流约为

其中电流表应选用C。

[4]由电路图丙可知，滑动变阻器采用分压接法，则应选用E。

②[5]按照图丙电路，用笔画线代替导线在图丁中完成实物电路连接，如图所示

③[6]根据公式，又有可得，该电阻丝的电阻率表达式为

7．（1）；（2）12N

【详解】（1）由几何关系可知，AO=2OB，因AB转动的角速度相同，由可知线速度与转动半径成正比，所以A端物体在最高点的速度为

（2）物体在最高点时，由重力和杆的支持力提供向心力

解得

N

物体对杆的压力和杆对物体的支持力是一对相互作用力，物体对杆的压力为12N。

8．（1）；（2）

【详解】（1）在C点时，由牛顿第二定律

物块由B到C过程中机械能守恒，有

设物块在B点时受到的半圆轨道的支持力为FN，有

解得

（2）由机械能守恒定律可知，物块在A点时弹簧的弹性势能为

解得

9．(1)；(2)

【详解】(1)物体Q恰好静止于斜面上，由平衡知识，有

解得两物体与斜面间的动摩擦因数

(2)物体P上滑，从A点到O点，由动能定理，有

两物体发生弹性碰撞，满足动量守恒和机械能守恒，则

碰后物体Q上滑，从O点到B点，由动能定理，有

联立解得物体P的初速度大小

10．(1) Ek=0.75J(2) v1=5m/s

【详解】(1)小球从A点到B点，根据动能定理有

代入数据得

Ek=0.75J

(2)小球从A点到C点，设经过C点速度为v1，由机械能守恒定律有

代入数据得

v1=5m/s

11．（1）0.5A，4V；（2）2W，0.5W，1.5W；（3）1.5m/s；（4）

【详解】（1）流经电源的电流

电动机两端的电压

（2）电动机的输入功率

热功率

输出功率

（3）重物匀速上升时

解得

v=1.5m/s

（4）电源的工作效率为

12．（1），；（2）（2l，2l）；（3）

【详解】（1）绳子剪断前，小球处于平衡状态

得

（2）剪断绳子后，小球受合力与绳子拉力相等为mg，小球沿水平方向做匀加速直线运动，设小球进入第一象限速度为，小球第二象限运用动能定律

 得

设A点坐标为（x，y），由于A在象限角平分线上得x=y，进入电场区域后，小球类平抛运动，竖直方向上有

水平方向上

联立解得

故A点坐标为（2l，2l）。

（3）从P到D全过程应用动能定理

‍‍

13．（1）；（2）

【详解】（1）自由落体运动

所以

月球表面物体的重力等于万有引力

解得月球的质量

（2）在月球表面所需的最大运行速度即为第一宇宙速度，有

得

14．（1）；（2）

【详解】（1）对电子由动能定理得

解得

（2）偏转电场的场强

设电子在偏转电场中的加速度为a，运动时间为t，偏转位移为y，有

由相似关系得

解得

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）根据题意，由A到B过程中，由机械能守恒定律有

得

由牛顿第二定律得

由牛顿第三定律得对圆弧的压力

（2）小物块滑上长木板后，设共同速度为，由系统动量守恒定律有

解得

对小物块，由牛顿第二定律有

解得

由运动学公式可得

解得

对长木板，由牛顿第二定律有

得

由运动学公式可得

解得

可得

由能量守恒定律可得

解得

（3）再次共速时的速度为，由动量守恒定律得

对木板，由运动学公式可得

解得

对小滑块，由运动学公式可得

解得

可得

则长木板的长度为