河北邢台市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-实验、解答题

河北邢台市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-实验、解答题

一、实验题

1．（2022春·河北邢台·高一期末）某同学利用如图甲所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”实验。实验的主要步骤如下：

（1）把坐标纸和复写纸叠放在一起压入竖直平板纸夹内，使接球槽上升到合适高度。把钢球吸在固定的电磁铁上，释放钢球，钢球沿着导轨凹槽滚下，为使钢球被水平抛出，导轨凹槽末端应___________，钢球最终落在接球槽上，通过复写纸，坐标纸上用笔记录落点位置。

（2）将接球槽逐次下降，重复上述操作，即可得到钢球的一系列运动点迹。用平滑的曲线将各点连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹，如图乙所示。图乙中坐标纸的正方形小格的边长为l，当地重力加速度大小为g，钢球从A点运动到D点的时间为___________，钢球被抛出时的初速度大小为___________。

2．（2022春·河北邢台·高一期末）某实验小组同学利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度大小

（1）小组同学想测重物的质量，但没有天平，该小组同学用弹簧测力计测出重物受到的重力如图乙所示，则重物受到的重力___________N，再算出重物的质量。

（2）按图甲中所示，用手拉住纸带使之静止，之后应该___________

A．先闭合打点计时器所接的电源开关，后松开手指让纸带自由下落

B．先松开手指让纸带自由下落，后闭合打点计时器所接的电源开关

（3）重复三次（2）中的正确操作，在打好点的纸带中挑选出一条点迹清晰的纸带如图丙所示。将打出的第一个点记作O，从O点后某个点开始，依次标为1、2、3、…，分别测出部分计时点到O点的距离，已知打点计时器打点周期，则打计时点“4”时重物的速度大小___________m/s。（保留三位有效数字）

（4）从重物开始下落到打计时点“4”时，重物减少的重力势能为___________J（保留三位有效数字）。比较打“4”时重物的动能，可以发现，在误差允许范围内，重物下落过程中机械能守恒。

3．（2021春·河北邢台·高一期末）小聪同学用图示装置来验证机械能守恒定律。不可伸长的细线一端固定于点，另一端系一直径为的小钢球，记下小球静止时球心的位置，在处固定一个光电门，然后将小球拉至球心距的高度为处由静止释放，记下小球通过光电门的挡光时间为。

（1）小球通过光电门的速度大小为______。（用题中涉及的物理量符表示）

（2）若当地的重力加速度大小为，在误差允许的范围内满足_____（用题中涉及的物理量符号表示），则小球运动过程中机械能守恒。

4．（2021春·河北邢台·高一期末）用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，实验装置如图所示。

（1）实验中，小球甲的质量应______（选填“大于”或“小于”）小球乙的质量。实验中_____（选填“需要”或“不需要”）测量小球在空中运动的时间。

（2）用天平测量小球甲的质量和小球乙的质量。图中点是小球抛出点在水平地面的垂直投影，实验时，先不放上小球乙，使小球甲多次从斜轨上位置由静止释放；然后，把小球乙静止于轨道水平部分的末端，再将小球甲从斜轨上______（选填“位置”或“其他位置）由静止释放，与小球乙相撞，并重复多次，分别找到小球的平均落点、、，并测量出平均水平位移、、。

（3）若______，则两小球碰撞过程中动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，则还应满足的表达式为_____。[均用（2）中测量的物理量表示]

5．（2020春·河北邢台·高一期末）“探究合力做的功与物体速度变化的关系”的实验装置如图所示。

(1)关于该实验，下列说法正确的是_________；

A．需要在同一位置释放小车，每次实验橡皮筋伸长的长度都保持一致

B．需要适当抬起木板，平衡摩擦阻力的作用

C．需要尽可能减小小车的质量，以增加小车的速度

(2)根据多次测量的数据作出W-v图象，其中符合实验结论的是__________。

A． B． C． D．

6．（2020春·河北邢台·高一期末）某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒。

(1)）用细绳将砂和砂桶通过定滑轮与小车连接。调节斜面的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，用天平测出砂和砂桶的总质量m和小车的质量M。

(2)保持斜面倾角θ不变，取下砂和砂桶，接通电源，在靠近定滑轮处重新释放小车。

(3)图乙是该同学在实验中打出的一条纸带的一部分，相邻两计数点间的时间间隔为T。

(4)在上述实验中。下列说法正确的是______。（填正确答案标号）

A．电火花计时器的电源应选取220V的直流电

B．小车到定滑轮之间的细绳应与斜面保持平行

C．小车的质量应远大于砂和砂桶的质量

(5)在上述实验过程中，电火花计时器打计数点A时小车的速度大小vA=_____、电火花计时器打计数点E时小车的速度大小vE=___，只需要满足，____ ，就验证了整个系统机械能守恒（用vA和题中给定的字母表示，重力加速度为g）。

二、解答题

7．（2022春·河北邢台·高一期末）2022年5月14日，中国商飞公司即将交付的首家用户的首架C919大飞机首次飞行试验成功。该飞机的质量为m，起飞过程中从静止开始沿直线滑跑，当位移大小为L时，飞机的速度大小为v。在此过程中飞机的牵引力和受到的阻力均为恒力，且阻力为飞机受到的重力的k倍，重力加速度大小为g。求：

（1）飞机的牵引力大小F；

（2）飞机的速度大小为v时，牵引力的功率P。

8．（2022春·河北邢台·高一统考期末）如图所示，将小球从A点对准竖直放置的圆盘的上边缘B点水平抛出，圆盘绕圆心O以的角速度匀速转动，小球运动到圆盘的边缘时速度方向正好与圆盘的边缘相切于D点，且速度大小与圆盘边缘的线速度相等，O、D的连线与竖直方向的夹角为60°，取重力加速度大小，不计空气阻力。求：

（1）小球从A点运动到D点所用的时间及圆盘的半径；

（2）小球从A点运动到D点的过程中，圆盘转过的角度（用弧度表示）；

（3）A、D两点间的距离。

9．（2022春·河北邢台·高一期末）如图甲所示，长木板静止放置在光滑的水平面上，木块（视为质点）放在长木板的右端，突然给长木板一个水平向右、大小为的初速度，最终木块刚好不离开长木板；仍然将该长木板静止放置在光滑的水平面上，在其左侧竖直面内固定一个光滑圆弧轨道，轨道的最低点切线水平，且与长木板上表面齐平，如图乙所示。让木块从轨道的最高点由静止开始下滑，最终木块刚好不离开长木板。已知木块与长木板间的动摩擦因数为，长木板的质量为木块质量的2倍，重力加速度大小为g，求：

（1）长木板的长度L；

（2）图乙中木块相对木板静止时的速度大小及圆弧轨道的半径r；

（3）图乙中，若把木块的释放点竖直向上移动r，求木块离开长木板时，木块的速度大小。

10．（2021春·河北邢台·高一期末）2021年4月29日，搭载空间站天和核心舱的“长征五号”B遥二运载火箭，在我国文昌航天发射场点火升空，天和核心舱与火箭成功分离进入预定轨道。已知核心舱入轨后在距地面高度为kR（R为地球的半径）的轨道上做匀速圆周运动，地球表面的重力加速度大小为g，忽略地球的自转，求：

(1)核心舱入轨后运动的向心加速度大小a；

(2)核心舱入轨后运动的线速度大小v。

11．（2021春·河北邢台·高一期末）狮子和鬣狗共同生活在非洲大草原上，是天生的死对头。一只狮子伏击一卧地休息的鬣狗，狮子咬住鬣狗前瞬间的水平速度大小=10m/s，咬住后它们一起沿水平地面滑行一段距离后停下。狮子和鬣狗的质量分别为m1=200kg、m2=50kg，它们滑行时与地面间的动摩擦因数=0.8，取重力加速度大小g=10m/s2。求：

（1）狮子咬住鬣狗的过程中损失的机械能E；

（2）狮子咬住鬣狗后一起向前滑行的距离x。

12．（2021春·河北邢台·高一期末）如图所示，质量的小球（可视为质点）从距B点高度的A点水平抛出，小球恰好无碰撞地通过半径的光滑圆弧轨道的左端B，小球沿圆弧轨道BC运动的过程中转过的圆心角，圆弧轨道与足够长的光滑水平直轨道相切于C点，小球运动至D点后进入半径也为R的竖直光滑半圆轨道，半圆轨道最高点为E，D、E在同一条竖直线上。不计空气阻力，取重力加速度大小，，。

(1)求小球从A点抛出时的速度大小；

(2)求小球通过E点时对轨道的压力大小F；

(3)若其他条件不变，圆弧轨道和半圆轨道的半径总保持相同且可调整，求小球通过E点落到水平直轨道上的位置到D点的距离最大时，圆弧轨道的半径应满足的条件。

13．（2020春·河北邢台·高一期末）如图所示，竖直平面内的圆形光滑轨道的半径R=10m，A端与圆心O等高，AD为与水平方向成角且足够长的斜面。圆弧轨道的B点在O点的正上方，一个质量=1kg的小球（视为质点）从A点正上方释放，下落至A点后进入圆弧轨道，运动到B点时，小球在B处受到的弹力大小30N。不计空气阻力，g=10m/s2，求：

(1)小球到达B点的速度大小；

(2)小球刚落到斜面上C点时的速度大小vC。

14．（2020春·河北邢台·高一期末）如图所示，质量的滑块（视为质点）静止在水平桌面AB上的A点。在水平向右的外力作用下，滑块由A点运动到B点，到达B点时撤去外力F。滑块从B点离开桌面后恰好从C点沿切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道CD。已知水平桌面AB的长度，滑块与桌面间的动摩擦因数，圆弧轨道CD的圆心角为，D点为轨道与地面的切点。圆心O与水平桌面等高。取，，。不计空气阻力。求：

(1)滑块做平抛运动的初速度大小和从B点运动到C点的时间t；

(2)圆弧轨道的半径R及滑块运动到圆弧轨道最低点D时轨道对滑块的支持力大小N（结果保留三位有效数字）。

15．（2020春·河北邢台·高一期末）如图所示，倾角、足够长的斜面固定在水平面上，滑块B恰好静止在斜面上的Q点，与Q点相距x=2.5m的P点处有一个光滑的滑块A，滑块A在外力作用下处于静止状态。某时刻撤去外力后滑块A沿斜面下滑，在Q处与滑块B发生弹性碰撞，碰后瞬间滑块A反向运动且速率变为原来的一半。已知滑块A、B均可视为质点，碰撞时间极短，滑块A的质量m=lkg，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：

(1)滑块A在与滑块B碰撞前瞬间的速度大小s；

(2)滑块B的质量加mB；

(3)滑块A、B第一次相碰与第二次相碰的时间间隔t。

参考答案：

1．     切线水平         

【详解】（1）[1] 为使钢球被水平抛出，导轨凹槽末端应切线水平

（2）[2] 根据竖直方向的运动特点

可得

钢球从A点运动到D点的时间

[3] 水平速度为

2．     2.15(范围内均可）     A     3.05     1.05

【详解】（1）[1]由图乙可知，弹簧测力计的最小刻度为，读数时估读到下一位，则重物受到的重力为

（2）[2]实验中应先接通打点计时器，再释放纸带，故B错误A正确。

故选A。

（3）[3]根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得

代入图丙中数据可得

（4）[4]由图丙可得，从重物开始下落到打计时点“4”时，重物下降的高度为

则重物减少的重力势能为

3．         

【详解】（1）[1]小球通过光电门的速度大小为

（2）[2]若机械能守恒，则满足

即

4．     大于     不需要     位置         

【详解】（1）[1][2]实验中，为防止碰后入射球反弹，则小球甲的质量应大于小球乙的质量。实验中，两球碰后做平抛运动，在下落高度相同时平抛的初速度与水平位移成正比，则实验时只需要测量小球做平抛运动的水平位移，不需要测量小球在空中运动的时间。

（2）[3]把小球乙静止于轨道水平部分的末端，小球甲每次应该从同一位置由静止释放，即再将小球甲从斜轨上位置由静止释放，与小球乙相撞，并重复多次；

（3）[4][5]若两球相碰前后的动量守恒，则

m1v0=m1v1+m2v2

又OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，代入得

m1OP=m1OM+m2ON

若碰撞是弹性碰撞，满足动能守恒，则

代入得

m1OP2=m1OM2+m2ON2

与

m1OP=m1OM+m2ON

联立可得

OP+OM=ON

5．     AB     C

【详解】(1)[1]A．需要在同一位置释放小车，每次实验橡皮筋伸长的长度都保持一致。在增加橡皮筋的条数时，才能保证橡皮筋对小车做的功时成倍的增加，所以A正确；

B．需要适当抬起木板，平衡摩擦阻力的作用。保证橡皮筋对小车做的功全部转化为小车的动能，以便探究合力做的功与物体速度变化的关系，所以B正确；

C．不需要尽可能减小小车的质量，以增加小车的速度，所以C错误。

故选AB。

(2)[2]根据本实验的实验原理可知，橡皮筋拉伸后具有弹性势能，通过对小车做功，将橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能。由动能定理得

所以作出的W-v图象是条抛物线，开口向上，所以选C。

6．     B              

【详解】(4)[1]A．电火花计时器的电源应选取220V的交流电，选项A错误；

B．小车到定滑轮之间的细绳应与斜面保持平行，选项B正确；

C．要使得挂上砂和砂桶时小车能沿斜面向下做匀速直线运动，则小车的质量不能远大于砂和砂桶的质量，选项C错误。

故选B。

(5)[2][3][4]在上述实验过程中，根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知，电火花计时器打计数点A时小车的速度大小

电火花计时器打计数点E时小车的速度大小

因开始平衡摩擦力时满足

从A到E若机械能守恒，则只需要满足

可得

就验证了整个系统机械能守恒.

7．（1）；（2）

【详解】（1）根据题意，由动能定理有

解得

（2）根据题意，由公式可得，飞机的速度大小为v时，牵引力的功率

8．（1），0.4m；（2）；（3）

【详解】（1）小球从A点运动到D点，设时间为t，初速度为 ，圆盘的半径r，则

把小球在D点的速度分解为水平方向和竖直方向，根据几何知识

解得

（2）根据

解得转过的角度

（3）小球从A点运动到D点，平抛运动的水平位移

A、D两点间的距离

解得

9．（1）；（2）木块相对木板静止时的速度大小；圆弧轨道的半径；（3）

【详解】（1）对木块由牛顿第二定律可得

对木板由牛顿第二定律可得

木块与木板的末速度相同，则由运动公式可得

联立可得

设木块的位移为x，对木板由动能定理可得

对木块由动能定理可得

联立可得

（2）设木块滑上木板时速度为，共速的速度为，则由速度公式可得

联立可得

对木块、木板整体由动能定理可得

可得

由动能定理

可得

（3）由动能定理可得

可得

对木块和木板由运动公式可得

对木块和木板整体由动能定理可得

联立可得木块离开长木板时，木块的速度大小

10．(1)；(2)

【详解】(1)设地球和核心舱的质量分别为M、m，有

当核心舱入轨后做圆周运动时，根据牛顿第二定律得

解得

(2)由匀速圆周运动的规律有

解得

11．（1）2000J；（2）4m

【详解】(1)设狮子咬住鬣狗后瞬间它们的共同速度大小为v，根据动量守恒定律有

根据能量守恒定律有

联立解得

v=8m/s，E=2000J

(2)滑行过程，根据功能关系有

解得

x=4m

12．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)小球通过B点时沿竖直方向的分速度大小

由几何关系可知，小球通过B点时的速度方向与水平方向的夹角即为

故

解得

(2)其中小球通过B点时的速度大小

设小球通过E点时的速度大小为，对小球从B点运动到E点的过程，根据动能定理有

解得

设小球通过最高点E时受到轨道的弹力大小为F＇，根据牛顿第二定律

根据牛顿第三定律有

解得

(3)当圆弧轨道的半径为R0时，小球通过E点时的速度大小

小球从E点飞出后，在空中运动的时间

小球通过E点落到水平直轨道上的位置到D点的距离

带入数据整理得

根据数学知识，当时，有最大值

此时，故满足要求。‍

13．(1)；(2)

【详解】（1）对小球受力分析，有

解得

（2）小球从B点飞出后做平抛运动，落在C点时，有

解得

故小球在C点竖直分速度大小

水平分速度大小

C点时的速度大小

14．(1)，；(2)，

【详解】(1)滑块从A点到B点做匀加速直线运动，由动能定理，有

解得

滑块从B点到C点做平抛运动，由几何关系知，通过C点时速度与水平方向的夹角为，有

竖直方向做自由落体运动，有

解得

(2)滑块从B点到C点做平抛运动，设B、C两点间的竖直高度为h。竖直方向做自由落体运动

由几何关系可得

解得

从B点到D点由动能定理，有

在D点由牛顿第二定律，有

解得

15．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)滑块A从P点运动到Q点，由动能定理得

解得

(2)取沿斜面向下为正方向，设碰后瞬间滑块A、B的速度分别为、，有

滑块A、B发生弹性碰撞，由动量守恒得

由能量守恒定律得

解得

(3)由于滑块B能静止在斜面上，即

所以碰撞后，滑块B做匀速运动     

滑块A、B第一次相碰与第二次相碰过程中，滑块B的位移

对滑块A由牛顿第二定律得

滑块A、B第一次相碰与第二次相碰过程中，滑块A的位移

同时，此过程中

解得