还剩30页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
山东省日照三年（2020-2022）高一物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题
展开
这是一份山东省日照三年（2020-2022）高一物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题，共33页。试卷主要包含了实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
山东省日照三年（2020-2022）高一物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题
一、实验题
1．（2020春·山东日照·高一期末）某物理兴趣小组做“探究平抛运动的特点”的实验时，分成两组。
(1)其中一个实验小组使用平抛竖落仪，如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。A、B两球同时开始运动，多次改变小球距离地面的高度和打击的力度，发现A、B两球均同时落地，下列说法错误的是_____。
A．用小锤打击金属片前，要使A、B两个小球在同一水平面上
B．多次改变打击的力度是为了改变平抛运动的时间
C．多次改变小球距离地面的高度是为了改变平抛运动的时间
D．用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后，比用眼睛“看”要敏锐得多。
(2)另一个实验小组的同学让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图乙所示的照片，已知小方格的边长L，重力加速度为g。由图可知，小球水平方向的分运动是_____，频闪的时间间隔T=_____，小球平抛的初速度=_____，平抛到c点的时间为t=_____。
2．（2020春·山东日照·高一期末）有一量程为3V的电压表V，现要测量其内阻RV。可选用的器材有：滑动变阻器，最大阻值10Ω；电阻箱R2，最大阻值9999Ω；电源E，电动势约为9V，内阻不计；电压表V0，量程6V；开关两个。导线若干。一小组采用了如图所示的测量电路图，请根据电路图在答题卡中连接实物图_____。实验步骤如下：
(1)断开开关S2和S1，将R1的滑片移到最_____端的位置；（选填左或右）
(2)闭合开关S2和S1，调节R1使电压表V满偏，记下此时电压表V0的示数；
(3)断开开关S2，调节R1和R2，使电压表V示数达到半偏，且电压表V0的示数不变；读取并记录此时电阻箱的阻值为R0，则测出的电压表V的内阻RV=_____。
3．（2021春·山东日照·高一期末）在利用重物自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）纸带将被释放瞬间的四种情景如下图所示，其中操作最规范的是_______。
A． B． C． D．
（2）实验室提供了交流电源、铁架台、夹子、重物、导线、纸带等器材。为完成此实验，除了所给的器材，从下图还必须选取的实验器材是___________。
A． B． C． D．
（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。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。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。设重物的质量为，从打点到打点的过程中，动能的变化量________。
4．（2021春·山东日照·高一期末）小明找到一段粗细均匀的圆柱体导电材料，欲测量这种材料的电阻率，先用多用电表粗测其电阻约为，为进一步精确测得电阻率，实验室提供以下实验器材：
A．20分度的游标卡尺
B．螺旋测微器
C．电流表（量程：，内阻）
D．电流表（量程：，内阻约为）
E．电压表（量程：，内阻约为）
F．电压表（量程：，内阻约为）
G．滑动变阻器（，额定电流为）
H．滑动变阻器（，额定电流为）
I．定值电阻
J．直流电源（提供恒压）
K．开关一只，导线若干
小明设计的一部分电路如图丙所示，请回答下列问题：
（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数________，用螺旋测微器测得该样品的外直径如图乙所示，其示数________。
（2）定值电阻最合理的位置应该是_______（填“1”或“2”），应选的滑动变阻器是_______（填“”或“”）。
（3）用实线代替导线在答题卡中将电路图补充完整（需连好电压表和滑动变阻器）。( )
（4）实验中电表测量数据分别为，则这种材料的电阻率_________（用题中所给物理量字母表示）。
5．（2018春·山东日照·高一期末）某同学利用自由落体小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔T时间闪光一次，相邻位置间的距离如图所示。已知小球的质量为m，当地的重力加速度为g，根据已知条件回答下列问题：
(1)从位置2到位置5的过程中，重力势能减小量的表达式ΔEP＝___，动能增加量的表达式ΔEk＝___；
(2)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk 近似相等，则验证了机械能守恒定律。但在实验中往往测得ΔEP 比ΔEk 稍微大些，造成这种结果的主要原因是_______。
6．（2018春·山东日照·高一期末）某同学测定一根金属丝的电阻率．
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径如图甲所示，则该金属丝的直径为_____mm．
（2）该同学先用多用电表粗测其电阻．他将选择开关调到欧姆挡“×10”挡位并调零，测量时发现指针向右偏转角度太大，这时他应该：
a.将选择开关换成欧姆挡的____挡位（选填“×100”或“×l”）．
b.将红、黑表笔短接，调节_____旋钮，使欧姆表指针指在表盘右端零刻度处．
c.再次测量电阻丝的阻值，其表盘及指针所指位置如图乙所示，则此段电阻丝的电阻为_____Ω．
（3）现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了以下各种器材，4V的直流电源、3V量程的直流电压表（内阻约为3000Ω）、开关、导线等．还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用：
A．电流表A1（量程0.3A，内阻约1Ω）
B．电流表A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
C．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）
D．滑动变阻器R2（最大阻值为500Ω）
为了尽可能提高测量准确度且要求电压从0开始调节．电流表应选_____，滑动变阻器应选_____（填器材前面的字母）．
（4）请在答题纸的实物图中补齐连线，完成本实验．
7．（2022春·山东日照·高一期末）某同学利用图甲所示的装置验证机械能守恒定律。
（1）下列能够减小阻力对实验影响的措施是____________．
A．打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上
B．尽量选择质量大的重物
C．优先选择电火花打点计时器
D．先接通打点计时器的电源，再放开纸带
（2）选取一条较为理想的纸带，O点是打点计时器打下的第一个点，连续打出的三个点A、B、C到O点的距离如图乙所示。电源的频率为f，重物的质量为m，重力加速度大小为g（题中所有物理量都用国际单位），在纸带上打下点B时，重物的动能____________，在打点O到打点B的过程中，系统的重力势能减少量____________（用题中所给物理量符号表示），比较与，判断机械能,是否守恒。
8．（2022春·山东日照·高一期末）物理兴趣小组的同学们用电源、电阻箱、电流表、圆柱形玻璃管等器材设计实验测是淡盐水的电阻率。实验所用圆柱形玻璃管内径均匀，侧壁连接一细管，细管上加有一阀门K，以控制管内淡盐水的量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻忽略），右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动。主要实验步骤如下：
①装入淡盐水之前，先用图甲所示的游标卡尺测玻璃管的内径D；
②向玻璃管内注入淡盐水，并用刻度尺测水柱的长度L；
③连接好如图丙所示的电路，闭合开关，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的阻值R；
④改变玻璃管内水柱长度，调整 ，使电流表再次满偏；
⑤重复步骤④多次，记录每一次R和L数据；
⑥断开开关，整理器材。
请回答下列问题：
（1）测量时，玻璃管内径应卡在图甲中游标卡尺的____________（选填“A”或“B”）部位，测得玻璃管内径图乙所示，读数为____________。
（2）完善步骤④的内容是____________。
（3）用记录的多组R和L数据，绘出了图线如图丁所示，截距分别为b和a，则淡盐水的电阻率表达式为____________（用给定的字母表示）。
（4）电流表的内阻对本实验结果____________（填“有”或“无”）影响。
二、解答题
9．（2020春·山东日照·高一期末）如图所示，发射地球卫星时，先将卫星发射至半径为R的近地圆形轨道Ⅰ上运行，然后在P处点火，使其沿椭圆轨道2运行，运行至Q处再次点火，将卫星送至半径为3R的圆形轨道3上运行。已知地球质量为M，引力常量为G，卫星质量为m0。又知若质量为m的物体在离地球无穷远处时其引力势能为零，则当物体与地球球心距离为r时，其引力势能，不计空气阻力。求
(1)卫星分别在圆形轨道1、3上正常运行时的速度大小、；
(2)卫星分别在圆形轨道1、3上正常运行时的机械能E1、E2。
10．（2020春·山东日照·高一期末）一总质量为m=5×105kg的列车，其发动机的额定功率为P=6×105W。列车在水平直轨道上行驶时，所受阻力F阻是车重的0.01倍，g取10m/s2。求：
(1)列车在水平轨道上行驶的最大速度；
(2)列车从静止开始，以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动的时间。
11．（2020春·山东日照·高一期末）在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘轻绳一端固定在O点，另一端系住一质量为m、电荷量为+q的小球，静止于A点，如图所示。已知θ=45°，重力加速度为g。
(1)若将小球拉至与O点等高的B点（OB间距离为L），无初速度释放，求小球经过A点时绝缘绳对小球拉力的大小。
(2)若将小球拉至与O点等高的C点（OC间距离为L），无初速度释放，求小球第一次运动到轨迹最低点的时间。（结果可保留根号）
12．（2020春·山东日照·高一期末）如图所示，装置的左边AB部分是长为L1=4m的水平台面，一水平放置的轻质弹簧左端固定，并处于原长状态。装置的中间BC部分是长为L2=4.5m的水平传送带，传送带始终以v=2m/s的速度顺时针转动。它与左边的台面等高，并平滑对接，与右边的光滑曲面相切与C点。质量m=1kg的小滑块从曲面上距水平台面h=5m的D处由静止下滑，滑块向左运动，最远到达O点，OA间距x=1m。已知物块与传送带及左边水平台面之间的摩擦因数μ=0.4，弹簧始终处在弹性限度内，g取10m/s2。求：
(1)滑块从D到O的过程中与皮带摩擦产生的热量；
(2)弹簧的最大弹性势能；
(3)滑块再次回到右边曲面部分所能到达的最大高度；
(4)滑块第八次从右边曲面部分滑到皮带上运动的过程中，距离A点的最小值。
13．（2021春·山东日照·高一统考期末）一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角，已知带电微粒的质量，电荷量，A、B相距。（取，结果保留两位有效数字）
(1)说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由；
(2)求电场强度的大小和方向；
(3)要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？
14．（2021春·山东日照·高一期末）“天问一号”于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道，2021年6月11日，中国国家航天局举行了“天问一号”探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图，标志着中国首次火星探测任务取得圆满成功。“天问一号”环绕器继续环绕火星运行在中继通信轨道上。“天问一号”环绕器运行轨道对应的周期为，离火星表面高度为，线速度为，万有引力常量为。
（1）求火星的质量；
（2）求火星表面的重力加速度大小。
15．（2021春·山东日照·高一期末）某种型号的轿车连同驾驶员总质量为，若该轿车行驶过程中所受阻力大小恒为车和驾驶员总重的，额定功率为；。求：
（1）若轿车在水平直线路面上以最高车速匀速行驶时，发动机功率是额定功率，此时轿车速度是多大？
（2）在某次官方测试中，驾驶员驾驶该轿车，在水平直线路面上以额定功率将车速由零提高到，此时轿车的加速度为多大？
（3）在（2）问中轿车以额定功率将车速由零提高到，行驶的距离为，则行驶的时间是多少？
16．（2021春·山东日照·高一期末）如图所示，一游戏装置由安装在水平面上的固定轻质弹簧、竖直圆轨道（在最低点分别与水平轨道和相连）、斜轨道组成，各部分平滑连接。游戏时，滑块从斜轨道端点由静止释放，沿斜轨道下滑经过圆轨道后压缩弹簧，然后被弹出，再次经过圆轨道并滑上斜轨道，循环往复。已知圆轨道半径，滑块质量且可视为质点，长，长，滑块与之间的动摩擦因数，滑块与其它轨道摩擦及空气阻力忽略不计，取。若某次游戏时释放点距地面高度为。
（1）求滑块第一次通过最高点时对轨道的压力；
（2）求弹簧获得的最大弹性势能；
（3）通过计算分析滑块是否会脱离轨道，若脱离轨道，请求出脱离轨道时距离地面的高度，若不脱离轨道，请确定出滑块最终停止的位置。
17．（2018春·山东日照·高一统考期末）如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电动机的电阻R0=1.0Ω，定值电阻R1=1.5Ω。电动机正常工作时，理想电压表的示数U1=3.0V。求：
(1)电源总功率；
(2)电源的输出功率；
(3)电动机消耗的电功率以及将电能转化为机械能的功率。
18．（2018春·山东日照·高一期末）2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有高精度地球物理场探测卫星的国家之一．通过观测可以得到“张衡一号”卫星绕地球运动的周期为T．已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g．若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响．求：
（1）“张衡一号”卫星运行轨道离地面的高度h；
（2）“张衡一号”卫星绕地球运动的线速度大小v．
19．（2018春·山东日照·高一期末）某兴趣小组对一辆遥控玩具小车的性能进行研究．他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，2s末小车达到最大功率，并在以后的运动中保持最大功率不变．传感器将小车运动的v－t图象描绘下来，如图所示．已知在小车运动的过程中，小车电动机的最大功率为9w，小车的质量为1.0kg，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变．求：
（1）小车所受到的阻力大小；
（2）小车的速度大小为4m/s时，小车的加速度大小；
（3）在0~12s的时间内小车位移大小．
20．（2018春·山东日照·高一期末）如图所示，虚线MV左侧有一场强为E1＝E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2＝2E的匀强电场，在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏．现将一电子（电荷量为e，质量为m），无初速度地放入电场E1中的A点，A与虚线MN的间距为，最后电子打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，不计电子所受重力．求：
（1）电子从释放到到达屏上所用的时间t；
（2）电子打到屏上的位置距O点的距离Y；
（3）电子到达荧光屏上时的动能．
21．（2022春·山东日照·高一统考期末）2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，实现了人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹。已知嫦娥四号探测器围绕月球做匀速圆周运动时，周期为T，离月球表面的高度为h，月球的半径为R，引力常量为G。求：
（1）月球的平均密度；
（2）月球的第一宇宙速度大小。
22．（2022春·山东日照·高一统考期末）图所示，水平向右的匀强电场中，一半径为R、圆心为O的光滑绝缘圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道上a点到O点的高度为，b点为轨道的最低点。质量为m、电荷量为q的小球甲恰好静止在a点，重力加速度大小为g。则
（1）画出小球甲的受力分析图（图上用字母标出各个力的名称）；
（2）求匀强电场的电场强度大小；
（3）现将小球甲固定在a点，将另一个质量也为m的带电小球乙放在b点，小球乙恰好静止且与轨道无作用力，两小球均视为点电荷，求小球乙的电荷（用题中给出的物理量表示）。
23．（2022春·山东日照·高一期末）如图甲所示，某装置由金属圆板（序号为0）、六个横截面积相同的金属圆筒、平行金属板和荧光屏构成，六个圆筒依次排列，长度遵照一定的规律依次增加，圆筒的中心轴线、平行金属板的中心线和荧光屏的中心在同一直线上，序号为奇数的圆筒和下金属板与交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和上金属板与该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示，电压的绝对值为，周期为。时，位于和偶数圆筒相连的金属圆板中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，电子到达圆筒各个间隙的时刻，恰好是该间隙的电场强度变为向左的时刻，电子通过间隙的时间可以忽略不计。电子离开金属圆筒6后立即进入两平行金属板之间，时离开平行金属板之间的电场，做匀速直线运动，直至打到荧光屏上某位置。已知电子的质量为、电荷量为，不计重力，两平行金属板之间的距离为，忽略边缘效应。求：
（1）第五个金属圆筒的长度；
（2）电子在整个运动过程中最大速度的大小；
（3）电子打在荧光屏上的位置到点的距离。
24．（2022春·山东日照·高一期末）小明同学为测试某玩具赛车（可看做质点）的性能，设计了如图所示的轨道模型。粗糙的水平轨道与光滑的倾斜轨道平滑连接于B点和E点，光滑竖直圆形轨道与倾斜轨道相切于C点。间有一固定在F点的轻弹簧，自然伸长到轨道上的G点。已知赛车的质量，倾斜轨道与水平方向夹角，圆形轨道的半径，赛车在两水平轨道上运动时受到的阻力等于重力的0.6倍，弹簧的劲度系数，g取。现让赛车从A点以的额定功率由静止开始启动，时到达B点，立即关闭发动机，赛车沿倾斜轨道继续运动，恰好能通过圆形轨道的最高点，之后继续沿着倾斜轨道到达水平轨道（）。求：
（1）赛车经过C点时的速度大小（结果可保留根号）；
（2）赛车经过圆形轨道上C点时对轨道的压力大小；
（3）水平轨道间的距离；
（4）赛车最终静止的位置与E点的距离（弹簧的弹性势能与弹簧形变量x之间的关系为）。
参考答案：
1． B 匀速直线运动
【详解】(1)[1]AD．两小球在同一水平面上时，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落，耳朵听到一个落地的声音，说明两球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，故AD不符合题意；
BC．实验时应改变装置的高度是为了改变平抛运动的时间，控制小锤打击力度来改变平抛初速度，多次实验，可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，从而体现分运动的独立性，故B符合题意，C不符合题意。
故选：B。
(2)[2][3]各个点迹之间的时间间隔相等，其水平分位移也相等，说明小球水平方向的分运动为匀速直线运动，平抛运动竖直方向上为匀变速直线运动，据位移差公式可得
解得
[4][5]平抛运动水平方向的分运动为匀速直线运动，有
2L=v0T
解得
根据匀变速直线运动的推论：某段时间内中间时刻的速度等于该段时间内的瞬时速度，可得
且有
vcy=gt
解得
2． 左 R0
【详解】[1]由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示
(1)[2]滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于最左端
(3)[3]电压表V0示数不变，分压电路分压不变，当电压表V示数达到半偏时，电压表V与电阻箱R2的两端电压相等，由串联电路特点可知，电压表V的内阻与电阻箱R2接入电路的阻值，因此电压表V的内阻
3． D D
【详解】（1）[1]释放纸带时应让重物紧靠打点计时器，手拉着纸带上方，保持纸带竖直，由静止释放。
故选D。
（2）[2]实验需要验证动能增加量与重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，故需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求出瞬时速度以及高度变化量。
故选D。
（3）[3]B点的瞬时速度为
由于O点为起始点，则动能的增量为
4． 5.015 4.700 1 H
【详解】（1）[1]用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数
[2]用螺旋测微器测得该样品的外直径如图乙所示，其示数
（2）[3]电路可能达到的最大电流为
则电流表选择A1即可；因A1的内阻已知，则可采用电流表内接电路；由于电压表的内阻都不是确定的值，则定值电阻最合理的位置应该是“2”；滑动变阻器要接成分压电路，则应选阻值较小的H。
（3）[4]电路如图；
（4）[5]实验中电表测量数据分别为，则待测电阻
又
解得
5． (1)mg（h2＋h3＋h1） 小球在下落过程中受到空气阻力的作用
【详解】(1)从位置2到位置5，小球下落的高度为，重力做正功，重力势能的减小量表达式为：；
小球经过位置2时的瞬时速度为：，经过位置5时的瞬时速度为，所以该小球动能的增加量为：；
(2)理想情况下，，但在实际情况中，由于小球在下落的过程中要克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，故总是比稍大一点。在误差允许的范围内即验证了机械能守恒。
【点睛】根据频闪照片上两个位置点，就可以知道小球下落的高度，从而得出小球下落过程中重力势能的减小量；根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可以求出起点和终点的两个位置点的瞬时速度，进而求出动能的增加量。
6． （1）0.5200（0.510到0.522之间都得分） （2）×1； 欧姆调零旋钮； 12（读成12.0也得分） （3）A；C （4）
【详解】（1）螺旋测微器的读数为0.5mm+2×0.01=0.520mm，由于人眼读数的差别，在最后估读一位存在差异，故0.520到0.522之间均正确；
（2）欧姆表指针向右偏转角过大，说明该次实验，欧姆挡位选择过大，应当往小调节，选择×1挡；换挡位后，在测量前应首先调节欧姆调零旋钮，进行欧姆调零；再次测量后，从图中可知，该欧姆表读数为12.0Ω；
（3）由（2）知，电阻丝阻值约为12Ω，而手头只有一个3V量程电压表，故流过该电阻丝的电流约为，故电流表选A合适；题目要求电流从0开始调节，则滑动变阻器采用分压式接法，应选择全阻值较小的滑动变阻器，使用方便；
（4）
7． ABC
【详解】（1）[1]A．实验中两限位孔必须在同一竖直线上，以减小阻力对实验带来的影响，A正确；
B．为了减小空气阻力的影响，选择较重的物体作为重物实验效果更好，B正确；
C．电火花打点计时器工作时是火花放电纸带不用接触，电磁打点计时器纸带和振针接触，摩擦较大，因此使用电火花计时器比使用电磁打点计时器更合理，C正确；
D．打点计时器要先通电,后释放纸带是为了保证从物体的初速为零时开始计时，与减小摩擦力无关，D错误。
故选ABC。
（2）[2][3]纸带在B点的速度为
所以动能
而减小的重力势能为
所以通过比较和，可以判断机械能是否守恒。
8． B
20.75 电阻箱接入电路中的阻值
无
【详解】（1）[1][2]实验需测量圆柱形容器的内径，应使用游标卡尺的B进行测量，为20分度游标卡尺，由图可知，读数为
（2）[3]改变水柱长度后，需要再次调整电阻箱阻值，使得电流表满偏。
（3）[4]根据闭合欧姆定律和欧姆定律
电阻率表达式为
又
解得
因此
解得
（4）[5]由（3）可知，电流表的内阻对本实验结果没有影响。
9．(1)、；(2)，
【详解】(1)卫星在1轨道上运行时，有
解得
卫星在3轨道上运行时，有
解得
(2)卫星在圆形轨道1上正常运行时的机械能
卫星在圆形轨道3上正常运行时的机械能
解得
，
10．(1)12m/s；(2)4s
【详解】(1)列车以最大速度行驶时，牵引力等于阻力，即
F=F阻=kmg
最大速度为
解得最大速度
vm=12m/s
(2)若火车做匀加速直线运动，牵引力不变，在此过程中，速度增大，根据
P=Fv
发动机功率也增大，当功率达到额定功率时，火车结束匀加速直线运动，设此时速度为v1，此过程的牵引力为F1，由牛顿第二定律得
F1-F阻=ma
代入数据得
F1=3×105N
根据
p=F1v1
可得
v1=2m/s
根据公式
v=v0+at
代入数据得
t=4s
11．(1)（3-2）mg；(2)
【详解】(1)小球在A点受力分析可知
qE=mg
小球从B到A的过程中
mgLsinθ-qE（L-Lcosθ）=-0
小球在A点时，有
F-mgsinθ-qEcosθ=
解得
F=（3-2）mg
(2)小球从C点释放时，由牛顿第二定律得
F合=mg=ma
解得，加速度
由位移公式得
解得
12．(1)22J；(2)20J；(3)0.2m；(4)8m
【详解】(1)滑块从D到C由动能定理
滑块从D到B由动能定理
滑块进入传送带后匀减速运动，由牛顿二定律
滑块由C到B运动的时间
皮带在时间t内的位移为，此过程滑块与皮带摩擦产生的热量
Q=μmg(L2＋l)=22J
(2)对滑块从D到O由能量守恒定律
Ep=mgh－μmg(L2＋L1－x)
得弹簧的最大弹性势能
Ep=20J
(3)设滑块从O点返回到达B点的速度为v2，由能量守恒定律
滑块再次进入传送带后匀减速运动，由牛顿二定律
滑块速度减小到v=2m/s时，在皮带上的位移为
所以滑块随皮带一起运动到C点的速度为v=2m/s，滑块从C到最高点，由机械能守恒
得滑块回到右边曲面部分所能到达的最大高度
h1=0.2m
(4)滑块在右边曲面部分运动的过程中机械能守恒，所以滑块回到C点时的速度
v3=v=2m/s
设滑块在皮带上由C点向左减速运动到速度为零的过程位移为X，由动能定理
得滑块向左运动距离C点X=0.5m时，速度为零，此时距离A点最小，滑块在皮带上由速度为零的位置向右加速运动到C点的过程中，由动能定理
得滑块向右运动到C点时的速度v4=2m/s，即以后每次经过C点速度大小都是2m/s。所以滑块每次从右边曲面部分滑到皮带上运动的过程中，距离A点的最小值都是
L1＋L2－X=8m
13．(1)匀减速运动，见解析；(2)1.73×104N/C，方向水平向左；(3)2.8m/s
【详解】(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动，在垂直于AB方向上的重力和电场力的分力必等大反向，可知电场力的方向水平向左，微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度vA方向相反，微粒做匀减速运动。
(2)在垂直于AB方向上，有
解得电场强度
电场强度的方向水平向左。
(3)微粒由A运动到B的速度vB=0时，微粒进入电场时的速度最小，由动能定理得
代入数据，解得
14．（1）；（2）
【详解】（1）由得
由万有引力定律得
联立解得
（2）设火星表面有一个小物体，其质量为，根据火星表面物体的重力等于万有引力可得
可解得
15．(1) ；(2) ；(3)
【详解】(1)根据题意可知
,
根据公式
得
(2)根据题意可知，由公式
得，
根据牛顿第二定律得
(3)由能量守恒定律可知，汽车发动机做功就等于汽车克服阻力做功和汽车动能变化量，所以根据公式
得
则代入数据得
16．（1）0.4N（2）0.04J（3）滑块不会脱离轨道，最终停止在距离O点0.2m的位置。
【详解】（1）从滑块从高为h=0.55m的斜轨道AB端点B由静止释放到滑块第一次过最高点过程中，由动能定理得
在最高点，由向心力公式得
联立解得：
FN=0.4N
根据牛顿第三定律可知，滑块第一次通过最高点时对轨道的压力0.4N；
（2）滑块从高为h=0.55m的斜轨道AB端点B由静止释放到弹簧获得的最大弹性势能过程中，由能量守恒定律得
（3）滑块第一次能经过圆轨道的最高点F，然后被弹簧弹回后，若再次能到达的高度为h，则由能量关系
解得
h′=0.05m
则滑块只能达到与圆心等高的位置，然后滑回到水平面上，来回滚动，不会脱离轨道，根据
可得
x=0.4m
则滑块最终停止在距离O点0.2m的位置。
17．(1)20W；(2)18W；(3)12W；8W
【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为
电源释放的总电功率为
(2) 电源的输出功率
(3)电动机两端的电压为
电动机消耗的电功率为
电动机消耗的热功率为
电动机将电能转化为机械能的功率，据能量守恒为
18．（1） （2）
【详解】（1）设地球的质量为M，万有引力常量为G，由于不考虑地球自转的影响，地球表面的物体所受的万有引力就等于重力，即G＝mg
“张衡一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r＝R＋h，万有引力提供向心力
联立，解得“张衡一号”卫星运行轨道高地面的高度
（2）根据圆周运动的公式，“张衡一号”卫星绕地球运动的线速度大小v＝
解得
19．（1）1.5N （2）0.75m/s2 （3）54m
【详解】（1）由图象可知，小车的最大速度是vm＝6m/s，此时小车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，
因此Pm＝fvm
可求出小车所受到的阻力大小f＝1.5N
（2）小车的速度大小为4m/s时，由图象可知小车已经达到最大功率，设此时牵引力为F，Pm＝Fv
求得牵引力大小F＝2.25N
由牛顿第二定律 F－f＝mα
求得加速度大小α＝0.75m/s2
（3）由图象可知，小车在0~2s的时间内做匀加速直线运动，位移大小x1＝v1t1
代入数据求得x1＝3m
2s末小车达到最大功率，在2s~12s的时间内，小车先做加速度减小的加速运动，后做匀速直线运动，设这段时间内小车的位移为x2，由动能定理，Pmt2－fx2＝
解得x2＝51m
在0~12s的时间内小车位移大小x＝x1＋x2＝54m
20．（1）t＝t1＋t2＝3 （2）Y=3L （3）
【详解】（1）电子在电场E中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为α1，由牛顿第二定律得：
eE1＝mα1
离开加速电场获得的速度为v1，v12＝2α1
解得：
经历的时间为t1，
电子离开加速电场到荧光屏的过程中，沿AO方向做匀速运动，经历时间t2，
运动的总时间为t＝t1＋t2＝3
（2）设电子在电场E2时沿平行电场线方向的加速度为α2，根据牛顿第二定律得，电子在电场中的加速度为
电子在偏转电场E2中运动时间为t3，
偏转位移y＝
联立上述三式可得y＝L
根据带电粒子在电场中做类平抛运动的规律，电子从电场E2离开时，速度的反向延长线过电场E2中水平位移的中点，根据几何关系
可得电子打到屏上的位置距O点的距离为Y＝3L
（3）电子从开始运动到离开偏转电场E2，由动能定理可得：
电子离开偏转电场后的动能不变，即打到荧光屏时的动能
21．（1）；（2）
【详解】（1）设月球的质量为M，根据万有引力提供向心力，有
解得
则月球的平均密度为
（2）设月球的第一宇宙速度为v，根据万有引力提供向心力得
解得
22．（1）见解析；（2）；（3）
【详解】（1）小球甲的受力图如下
（2）由几何关系可知，Oa与 竖直方向的夹角为60°，由受力关系可知
可得
（3）小球乙受力如图
由几何关系可知ab之间距离为R，甲乙之间的静电力为
由平衡关系可得
可得
23．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由题意可知，电子在每个金属圆筒的运动时间均为，由于屏蔽作用，电子在每个金属圆筒中做匀速直线运动，电子在每个间隙过程做加速运动，电子刚进入第五个金属圆筒的速度为，根据动能定理可得
解得
第五个金属圆筒的长度为
（2）设电子进入平行金属板的速度为，根据动能定理可得
解得
电子从静止开始到离开金属圆筒6所用时间为
可知电子在时刻进入两平行金属板，在时刻离开平行金属板，电子在平行金属板间的运动可分解为沿金属板方向的匀速直线运动，在内，电子垂直金属板方向向下做匀加速运动，在内，电子垂直金属板方向向下做匀减速运动，可知当时，电子具有最大速度，在内，垂直金属板方向上有
，，
电子在整个运动过程中最大速度为
（3）电子在内垂直金属板方向向下做匀加速运动，在内垂直金属板方向向下做匀减速运动，根据对称性可知，两段时间内向下运动的位移相等，在时电子离开电场，此时的速度等于刚进入平行金属板的速度，可知电子离开电场后以平行于金属板方向做匀速直线运动，故电子打在荧光屏上的位置到点的距离为
24．（1）；（2）27N；（3）；（4）
【详解】（1）设赛车恰好能通过圆形轨道的最高点的速度为，则有
代入数据解得
从圆形轨道的最高点到C点，根据机械能守恒定律有
代入数据解得
（2）在C点，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
根据牛顿第三定律可知赛车经过圆形轨道上C点时对轨道的压力大小为27N；
（3）赛车从A到C，根据动能定理有
代入数据解得
（4）赛车从C到E，再到弹簧压缩至最短，设压缩最短时弹簧形变量为x，根据能量守恒定律有
代入数据解得
然后从压缩最短到向左运动速度为零过程，根据动能定理有
解得
则赛车最终静止的位置与E点的距离
山东省日照三年（2020-2022）高一物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题
一、实验题
1．（2020春·山东日照·高一期末）某物理兴趣小组做“探究平抛运动的特点”的实验时，分成两组。
(1)其中一个实验小组使用平抛竖落仪，如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落。A、B两球同时开始运动，多次改变小球距离地面的高度和打击的力度，发现A、B两球均同时落地，下列说法错误的是_____。
A．用小锤打击金属片前，要使A、B两个小球在同一水平面上
B．多次改变打击的力度是为了改变平抛运动的时间
C．多次改变小球距离地面的高度是为了改变平抛运动的时间
D．用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后，比用眼睛“看”要敏锐得多。
(2)另一个实验小组的同学让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图乙所示的照片，已知小方格的边长L，重力加速度为g。由图可知，小球水平方向的分运动是_____，频闪的时间间隔T=_____，小球平抛的初速度=_____，平抛到c点的时间为t=_____。
2．（2020春·山东日照·高一期末）有一量程为3V的电压表V，现要测量其内阻RV。可选用的器材有：滑动变阻器，最大阻值10Ω；电阻箱R2，最大阻值9999Ω；电源E，电动势约为9V，内阻不计；电压表V0，量程6V；开关两个。导线若干。一小组采用了如图所示的测量电路图，请根据电路图在答题卡中连接实物图_____。实验步骤如下：
(1)断开开关S2和S1，将R1的滑片移到最_____端的位置；（选填左或右）
(2)闭合开关S2和S1，调节R1使电压表V满偏，记下此时电压表V0的示数；
(3)断开开关S2，调节R1和R2，使电压表V示数达到半偏，且电压表V0的示数不变；读取并记录此时电阻箱的阻值为R0，则测出的电压表V的内阻RV=_____。
3．（2021春·山东日照·高一期末）在利用重物自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中：
（1）纸带将被释放瞬间的四种情景如下图所示，其中操作最规范的是_______。
A． B． C． D．
（2）实验室提供了交流电源、铁架台、夹子、重物、导线、纸带等器材。为完成此实验，除了所给的器材，从下图还必须选取的实验器材是___________。
A． B． C． D．
（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图所示的一条纸带。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。已知当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。设重物的质量为，从打点到打点的过程中，动能的变化量________。
4．（2021春·山东日照·高一期末）小明找到一段粗细均匀的圆柱体导电材料，欲测量这种材料的电阻率，先用多用电表粗测其电阻约为，为进一步精确测得电阻率，实验室提供以下实验器材：
A．20分度的游标卡尺
B．螺旋测微器
C．电流表（量程：，内阻）
D．电流表（量程：，内阻约为）
E．电压表（量程：，内阻约为）
F．电压表（量程：，内阻约为）
G．滑动变阻器（，额定电流为）
H．滑动变阻器（，额定电流为）
I．定值电阻
J．直流电源（提供恒压）
K．开关一只，导线若干
小明设计的一部分电路如图丙所示，请回答下列问题：
（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数________，用螺旋测微器测得该样品的外直径如图乙所示，其示数________。
（2）定值电阻最合理的位置应该是_______（填“1”或“2”），应选的滑动变阻器是_______（填“”或“”）。
（3）用实线代替导线在答题卡中将电路图补充完整（需连好电压表和滑动变阻器）。( )
（4）实验中电表测量数据分别为，则这种材料的电阻率_________（用题中所给物理量字母表示）。
5．（2018春·山东日照·高一期末）某同学利用自由落体小球的频闪照片验证机械能守恒定律。频闪仪每隔T时间闪光一次，相邻位置间的距离如图所示。已知小球的质量为m，当地的重力加速度为g，根据已知条件回答下列问题：
(1)从位置2到位置5的过程中，重力势能减小量的表达式ΔEP＝___，动能增加量的表达式ΔEk＝___；
(2)在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk 近似相等，则验证了机械能守恒定律。但在实验中往往测得ΔEP 比ΔEk 稍微大些，造成这种结果的主要原因是_______。
6．（2018春·山东日照·高一期末）某同学测定一根金属丝的电阻率．
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径如图甲所示，则该金属丝的直径为_____mm．
（2）该同学先用多用电表粗测其电阻．他将选择开关调到欧姆挡“×10”挡位并调零，测量时发现指针向右偏转角度太大，这时他应该：
a.将选择开关换成欧姆挡的____挡位（选填“×100”或“×l”）．
b.将红、黑表笔短接，调节_____旋钮，使欧姆表指针指在表盘右端零刻度处．
c.再次测量电阻丝的阻值，其表盘及指针所指位置如图乙所示，则此段电阻丝的电阻为_____Ω．
（3）现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了以下各种器材，4V的直流电源、3V量程的直流电压表（内阻约为3000Ω）、开关、导线等．还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用：
A．电流表A1（量程0.3A，内阻约1Ω）
B．电流表A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
C．滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）
D．滑动变阻器R2（最大阻值为500Ω）
为了尽可能提高测量准确度且要求电压从0开始调节．电流表应选_____，滑动变阻器应选_____（填器材前面的字母）．
（4）请在答题纸的实物图中补齐连线，完成本实验．
7．（2022春·山东日照·高一期末）某同学利用图甲所示的装置验证机械能守恒定律。
（1）下列能够减小阻力对实验影响的措施是____________．
A．打点计时器的两限位孔必须在同一竖直线上
B．尽量选择质量大的重物
C．优先选择电火花打点计时器
D．先接通打点计时器的电源，再放开纸带
（2）选取一条较为理想的纸带，O点是打点计时器打下的第一个点，连续打出的三个点A、B、C到O点的距离如图乙所示。电源的频率为f，重物的质量为m，重力加速度大小为g（题中所有物理量都用国际单位），在纸带上打下点B时，重物的动能____________，在打点O到打点B的过程中，系统的重力势能减少量____________（用题中所给物理量符号表示），比较与，判断机械能,是否守恒。
8．（2022春·山东日照·高一期末）物理兴趣小组的同学们用电源、电阻箱、电流表、圆柱形玻璃管等器材设计实验测是淡盐水的电阻率。实验所用圆柱形玻璃管内径均匀，侧壁连接一细管，细管上加有一阀门K，以控制管内淡盐水的量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻忽略），右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动。主要实验步骤如下：
①装入淡盐水之前，先用图甲所示的游标卡尺测玻璃管的内径D；
②向玻璃管内注入淡盐水，并用刻度尺测水柱的长度L；
③连接好如图丙所示的电路，闭合开关，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的阻值R；
④改变玻璃管内水柱长度，调整 ，使电流表再次满偏；
⑤重复步骤④多次，记录每一次R和L数据；
⑥断开开关，整理器材。
请回答下列问题：
（1）测量时，玻璃管内径应卡在图甲中游标卡尺的____________（选填“A”或“B”）部位，测得玻璃管内径图乙所示，读数为____________。
（2）完善步骤④的内容是____________。
（3）用记录的多组R和L数据，绘出了图线如图丁所示，截距分别为b和a，则淡盐水的电阻率表达式为____________（用给定的字母表示）。
（4）电流表的内阻对本实验结果____________（填“有”或“无”）影响。
二、解答题
9．（2020春·山东日照·高一期末）如图所示，发射地球卫星时，先将卫星发射至半径为R的近地圆形轨道Ⅰ上运行，然后在P处点火，使其沿椭圆轨道2运行，运行至Q处再次点火，将卫星送至半径为3R的圆形轨道3上运行。已知地球质量为M，引力常量为G，卫星质量为m0。又知若质量为m的物体在离地球无穷远处时其引力势能为零，则当物体与地球球心距离为r时，其引力势能，不计空气阻力。求
(1)卫星分别在圆形轨道1、3上正常运行时的速度大小、；
(2)卫星分别在圆形轨道1、3上正常运行时的机械能E1、E2。
10．（2020春·山东日照·高一期末）一总质量为m=5×105kg的列车，其发动机的额定功率为P=6×105W。列车在水平直轨道上行驶时，所受阻力F阻是车重的0.01倍，g取10m/s2。求：
(1)列车在水平轨道上行驶的最大速度；
(2)列车从静止开始，以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动的时间。
11．（2020春·山东日照·高一期末）在水平向右的匀强电场中，长为L的绝缘轻绳一端固定在O点，另一端系住一质量为m、电荷量为+q的小球，静止于A点，如图所示。已知θ=45°，重力加速度为g。
(1)若将小球拉至与O点等高的B点（OB间距离为L），无初速度释放，求小球经过A点时绝缘绳对小球拉力的大小。
(2)若将小球拉至与O点等高的C点（OC间距离为L），无初速度释放，求小球第一次运动到轨迹最低点的时间。（结果可保留根号）
12．（2020春·山东日照·高一期末）如图所示，装置的左边AB部分是长为L1=4m的水平台面，一水平放置的轻质弹簧左端固定，并处于原长状态。装置的中间BC部分是长为L2=4.5m的水平传送带，传送带始终以v=2m/s的速度顺时针转动。它与左边的台面等高，并平滑对接，与右边的光滑曲面相切与C点。质量m=1kg的小滑块从曲面上距水平台面h=5m的D处由静止下滑，滑块向左运动，最远到达O点，OA间距x=1m。已知物块与传送带及左边水平台面之间的摩擦因数μ=0.4，弹簧始终处在弹性限度内，g取10m/s2。求：
(1)滑块从D到O的过程中与皮带摩擦产生的热量；
(2)弹簧的最大弹性势能；
(3)滑块再次回到右边曲面部分所能到达的最大高度；
(4)滑块第八次从右边曲面部分滑到皮带上运动的过程中，距离A点的最小值。
13．（2021春·山东日照·高一统考期末）一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角，已知带电微粒的质量，电荷量，A、B相距。（取，结果保留两位有效数字）
(1)说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由；
(2)求电场强度的大小和方向；
(3)要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？
14．（2021春·山东日照·高一期末）“天问一号”于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道，2021年6月11日，中国国家航天局举行了“天问一号”探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图，标志着中国首次火星探测任务取得圆满成功。“天问一号”环绕器继续环绕火星运行在中继通信轨道上。“天问一号”环绕器运行轨道对应的周期为，离火星表面高度为，线速度为，万有引力常量为。
（1）求火星的质量；
（2）求火星表面的重力加速度大小。
15．（2021春·山东日照·高一期末）某种型号的轿车连同驾驶员总质量为，若该轿车行驶过程中所受阻力大小恒为车和驾驶员总重的，额定功率为；。求：
（1）若轿车在水平直线路面上以最高车速匀速行驶时，发动机功率是额定功率，此时轿车速度是多大？
（2）在某次官方测试中，驾驶员驾驶该轿车，在水平直线路面上以额定功率将车速由零提高到，此时轿车的加速度为多大？
（3）在（2）问中轿车以额定功率将车速由零提高到，行驶的距离为，则行驶的时间是多少？
16．（2021春·山东日照·高一期末）如图所示，一游戏装置由安装在水平面上的固定轻质弹簧、竖直圆轨道（在最低点分别与水平轨道和相连）、斜轨道组成，各部分平滑连接。游戏时，滑块从斜轨道端点由静止释放，沿斜轨道下滑经过圆轨道后压缩弹簧，然后被弹出，再次经过圆轨道并滑上斜轨道，循环往复。已知圆轨道半径，滑块质量且可视为质点，长，长，滑块与之间的动摩擦因数，滑块与其它轨道摩擦及空气阻力忽略不计，取。若某次游戏时释放点距地面高度为。
（1）求滑块第一次通过最高点时对轨道的压力；
（2）求弹簧获得的最大弹性势能；
（3）通过计算分析滑块是否会脱离轨道，若脱离轨道，请求出脱离轨道时距离地面的高度，若不脱离轨道，请确定出滑块最终停止的位置。
17．（2018春·山东日照·高一统考期末）如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电动机的电阻R0=1.0Ω，定值电阻R1=1.5Ω。电动机正常工作时，理想电压表的示数U1=3.0V。求：
(1)电源总功率；
(2)电源的输出功率；
(3)电动机消耗的电功率以及将电能转化为机械能的功率。
18．（2018春·山东日照·高一期末）2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有高精度地球物理场探测卫星的国家之一．通过观测可以得到“张衡一号”卫星绕地球运动的周期为T．已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g．若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响．求：
（1）“张衡一号”卫星运行轨道离地面的高度h；
（2）“张衡一号”卫星绕地球运动的线速度大小v．
19．（2018春·山东日照·高一期末）某兴趣小组对一辆遥控玩具小车的性能进行研究．他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，2s末小车达到最大功率，并在以后的运动中保持最大功率不变．传感器将小车运动的v－t图象描绘下来，如图所示．已知在小车运动的过程中，小车电动机的最大功率为9w，小车的质量为1.0kg，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变．求：
（1）小车所受到的阻力大小；
（2）小车的速度大小为4m/s时，小车的加速度大小；
（3）在0~12s的时间内小车位移大小．
20．（2018春·山东日照·高一期末）如图所示，虚线MV左侧有一场强为E1＝E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2＝2E的匀强电场，在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏．现将一电子（电荷量为e，质量为m），无初速度地放入电场E1中的A点，A与虚线MN的间距为，最后电子打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，不计电子所受重力．求：
（1）电子从释放到到达屏上所用的时间t；
（2）电子打到屏上的位置距O点的距离Y；
（3）电子到达荧光屏上时的动能．
21．（2022春·山东日照·高一统考期末）2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，实现了人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹。已知嫦娥四号探测器围绕月球做匀速圆周运动时，周期为T，离月球表面的高度为h，月球的半径为R，引力常量为G。求：
（1）月球的平均密度；
（2）月球的第一宇宙速度大小。
22．（2022春·山东日照·高一统考期末）图所示，水平向右的匀强电场中，一半径为R、圆心为O的光滑绝缘圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道上a点到O点的高度为，b点为轨道的最低点。质量为m、电荷量为q的小球甲恰好静止在a点，重力加速度大小为g。则
（1）画出小球甲的受力分析图（图上用字母标出各个力的名称）；
（2）求匀强电场的电场强度大小；
（3）现将小球甲固定在a点，将另一个质量也为m的带电小球乙放在b点，小球乙恰好静止且与轨道无作用力，两小球均视为点电荷，求小球乙的电荷（用题中给出的物理量表示）。
23．（2022春·山东日照·高一期末）如图甲所示，某装置由金属圆板（序号为0）、六个横截面积相同的金属圆筒、平行金属板和荧光屏构成，六个圆筒依次排列，长度遵照一定的规律依次增加，圆筒的中心轴线、平行金属板的中心线和荧光屏的中心在同一直线上，序号为奇数的圆筒和下金属板与交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和上金属板与该电源的另一个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示，电压的绝对值为，周期为。时，位于和偶数圆筒相连的金属圆板中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，电子到达圆筒各个间隙的时刻，恰好是该间隙的电场强度变为向左的时刻，电子通过间隙的时间可以忽略不计。电子离开金属圆筒6后立即进入两平行金属板之间，时离开平行金属板之间的电场，做匀速直线运动，直至打到荧光屏上某位置。已知电子的质量为、电荷量为，不计重力，两平行金属板之间的距离为，忽略边缘效应。求：
（1）第五个金属圆筒的长度；
（2）电子在整个运动过程中最大速度的大小；
（3）电子打在荧光屏上的位置到点的距离。
24．（2022春·山东日照·高一期末）小明同学为测试某玩具赛车（可看做质点）的性能，设计了如图所示的轨道模型。粗糙的水平轨道与光滑的倾斜轨道平滑连接于B点和E点，光滑竖直圆形轨道与倾斜轨道相切于C点。间有一固定在F点的轻弹簧，自然伸长到轨道上的G点。已知赛车的质量，倾斜轨道与水平方向夹角，圆形轨道的半径，赛车在两水平轨道上运动时受到的阻力等于重力的0.6倍，弹簧的劲度系数，g取。现让赛车从A点以的额定功率由静止开始启动，时到达B点，立即关闭发动机，赛车沿倾斜轨道继续运动，恰好能通过圆形轨道的最高点，之后继续沿着倾斜轨道到达水平轨道（）。求：
（1）赛车经过C点时的速度大小（结果可保留根号）；
（2）赛车经过圆形轨道上C点时对轨道的压力大小；
（3）水平轨道间的距离；
（4）赛车最终静止的位置与E点的距离（弹簧的弹性势能与弹簧形变量x之间的关系为）。
参考答案：
1． B 匀速直线运动
【详解】(1)[1]AD．两小球在同一水平面上时，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落，耳朵听到一个落地的声音，说明两球同时落地，可知平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，故AD不符合题意；
BC．实验时应改变装置的高度是为了改变平抛运动的时间，控制小锤打击力度来改变平抛初速度，多次实验，可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，从而体现分运动的独立性，故B符合题意，C不符合题意。
故选：B。
(2)[2][3]各个点迹之间的时间间隔相等，其水平分位移也相等，说明小球水平方向的分运动为匀速直线运动，平抛运动竖直方向上为匀变速直线运动，据位移差公式可得
解得
[4][5]平抛运动水平方向的分运动为匀速直线运动，有
2L=v0T
解得
根据匀变速直线运动的推论：某段时间内中间时刻的速度等于该段时间内的瞬时速度，可得
且有
vcy=gt
解得
2． 左 R0
【详解】[1]由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示
(1)[2]滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片应置于最左端
(3)[3]电压表V0示数不变，分压电路分压不变，当电压表V示数达到半偏时，电压表V与电阻箱R2的两端电压相等，由串联电路特点可知，电压表V的内阻与电阻箱R2接入电路的阻值，因此电压表V的内阻
3． D D
【详解】（1）[1]释放纸带时应让重物紧靠打点计时器，手拉着纸带上方，保持纸带竖直，由静止释放。
故选D。
（2）[2]实验需要验证动能增加量与重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，故需要用刻度尺测量点迹间的距离，从而求出瞬时速度以及高度变化量。
故选D。
（3）[3]B点的瞬时速度为
由于O点为起始点，则动能的增量为
4． 5.015 4.700 1 H
【详解】（1）[1]用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数
[2]用螺旋测微器测得该样品的外直径如图乙所示，其示数
（2）[3]电路可能达到的最大电流为
则电流表选择A1即可；因A1的内阻已知，则可采用电流表内接电路；由于电压表的内阻都不是确定的值，则定值电阻最合理的位置应该是“2”；滑动变阻器要接成分压电路，则应选阻值较小的H。
（3）[4]电路如图；
（4）[5]实验中电表测量数据分别为，则待测电阻
又
解得
5． (1)mg（h2＋h3＋h1） 小球在下落过程中受到空气阻力的作用
【详解】(1)从位置2到位置5，小球下落的高度为，重力做正功，重力势能的减小量表达式为：；
小球经过位置2时的瞬时速度为：，经过位置5时的瞬时速度为，所以该小球动能的增加量为：；
(2)理想情况下，，但在实际情况中，由于小球在下落的过程中要克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，故总是比稍大一点。在误差允许的范围内即验证了机械能守恒。
【点睛】根据频闪照片上两个位置点，就可以知道小球下落的高度，从而得出小球下落过程中重力势能的减小量；根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可以求出起点和终点的两个位置点的瞬时速度，进而求出动能的增加量。
6． （1）0.5200（0.510到0.522之间都得分） （2）×1； 欧姆调零旋钮； 12（读成12.0也得分） （3）A；C （4）
【详解】（1）螺旋测微器的读数为0.5mm+2×0.01=0.520mm，由于人眼读数的差别，在最后估读一位存在差异，故0.520到0.522之间均正确；
（2）欧姆表指针向右偏转角过大，说明该次实验，欧姆挡位选择过大，应当往小调节，选择×1挡；换挡位后，在测量前应首先调节欧姆调零旋钮，进行欧姆调零；再次测量后，从图中可知，该欧姆表读数为12.0Ω；
（3）由（2）知，电阻丝阻值约为12Ω，而手头只有一个3V量程电压表，故流过该电阻丝的电流约为，故电流表选A合适；题目要求电流从0开始调节，则滑动变阻器采用分压式接法，应选择全阻值较小的滑动变阻器，使用方便；
（4）
7． ABC
【详解】（1）[1]A．实验中两限位孔必须在同一竖直线上，以减小阻力对实验带来的影响，A正确；
B．为了减小空气阻力的影响，选择较重的物体作为重物实验效果更好，B正确；
C．电火花打点计时器工作时是火花放电纸带不用接触，电磁打点计时器纸带和振针接触，摩擦较大，因此使用电火花计时器比使用电磁打点计时器更合理，C正确；
D．打点计时器要先通电,后释放纸带是为了保证从物体的初速为零时开始计时，与减小摩擦力无关，D错误。
故选ABC。
（2）[2][3]纸带在B点的速度为
所以动能
而减小的重力势能为
所以通过比较和，可以判断机械能是否守恒。
8． B
20.75 电阻箱接入电路中的阻值
无
【详解】（1）[1][2]实验需测量圆柱形容器的内径，应使用游标卡尺的B进行测量，为20分度游标卡尺，由图可知，读数为
（2）[3]改变水柱长度后，需要再次调整电阻箱阻值，使得电流表满偏。
（3）[4]根据闭合欧姆定律和欧姆定律
电阻率表达式为
又
解得
因此
解得
（4）[5]由（3）可知，电流表的内阻对本实验结果没有影响。
9．(1)、；(2)，
【详解】(1)卫星在1轨道上运行时，有
解得
卫星在3轨道上运行时，有
解得
(2)卫星在圆形轨道1上正常运行时的机械能
卫星在圆形轨道3上正常运行时的机械能
解得
，
10．(1)12m/s；(2)4s
【详解】(1)列车以最大速度行驶时，牵引力等于阻力，即
F=F阻=kmg
最大速度为
解得最大速度
vm=12m/s
(2)若火车做匀加速直线运动，牵引力不变，在此过程中，速度增大，根据
P=Fv
发动机功率也增大，当功率达到额定功率时，火车结束匀加速直线运动，设此时速度为v1，此过程的牵引力为F1，由牛顿第二定律得
F1-F阻=ma
代入数据得
F1=3×105N
根据
p=F1v1
可得
v1=2m/s
根据公式
v=v0+at
代入数据得
t=4s
11．(1)（3-2）mg；(2)
【详解】(1)小球在A点受力分析可知
qE=mg
小球从B到A的过程中
mgLsinθ-qE（L-Lcosθ）=-0
小球在A点时，有
F-mgsinθ-qEcosθ=
解得
F=（3-2）mg
(2)小球从C点释放时，由牛顿第二定律得
F合=mg=ma
解得，加速度
由位移公式得
解得
12．(1)22J；(2)20J；(3)0.2m；(4)8m
【详解】(1)滑块从D到C由动能定理
滑块从D到B由动能定理
滑块进入传送带后匀减速运动，由牛顿二定律
滑块由C到B运动的时间
皮带在时间t内的位移为，此过程滑块与皮带摩擦产生的热量
Q=μmg(L2＋l)=22J
(2)对滑块从D到O由能量守恒定律
Ep=mgh－μmg(L2＋L1－x)
得弹簧的最大弹性势能
Ep=20J
(3)设滑块从O点返回到达B点的速度为v2，由能量守恒定律
滑块再次进入传送带后匀减速运动，由牛顿二定律
滑块速度减小到v=2m/s时，在皮带上的位移为
所以滑块随皮带一起运动到C点的速度为v=2m/s，滑块从C到最高点，由机械能守恒
得滑块回到右边曲面部分所能到达的最大高度
h1=0.2m
(4)滑块在右边曲面部分运动的过程中机械能守恒，所以滑块回到C点时的速度
v3=v=2m/s
设滑块在皮带上由C点向左减速运动到速度为零的过程位移为X，由动能定理
得滑块向左运动距离C点X=0.5m时，速度为零，此时距离A点最小，滑块在皮带上由速度为零的位置向右加速运动到C点的过程中，由动能定理
得滑块向右运动到C点时的速度v4=2m/s，即以后每次经过C点速度大小都是2m/s。所以滑块每次从右边曲面部分滑到皮带上运动的过程中，距离A点的最小值都是
L1＋L2－X=8m
13．(1)匀减速运动，见解析；(2)1.73×104N/C，方向水平向左；(3)2.8m/s
【详解】(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动，在垂直于AB方向上的重力和电场力的分力必等大反向，可知电场力的方向水平向左，微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度vA方向相反，微粒做匀减速运动。
(2)在垂直于AB方向上，有
解得电场强度
电场强度的方向水平向左。
(3)微粒由A运动到B的速度vB=0时，微粒进入电场时的速度最小，由动能定理得
代入数据，解得
14．（1）；（2）
【详解】（1）由得
由万有引力定律得
联立解得
（2）设火星表面有一个小物体，其质量为，根据火星表面物体的重力等于万有引力可得
可解得
15．(1) ；(2) ；(3)
【详解】(1)根据题意可知
,
根据公式
得
(2)根据题意可知，由公式
得，
根据牛顿第二定律得
(3)由能量守恒定律可知，汽车发动机做功就等于汽车克服阻力做功和汽车动能变化量，所以根据公式
得
则代入数据得
16．（1）0.4N（2）0.04J（3）滑块不会脱离轨道，最终停止在距离O点0.2m的位置。
【详解】（1）从滑块从高为h=0.55m的斜轨道AB端点B由静止释放到滑块第一次过最高点过程中，由动能定理得
在最高点，由向心力公式得
联立解得：
FN=0.4N
根据牛顿第三定律可知，滑块第一次通过最高点时对轨道的压力0.4N；
（2）滑块从高为h=0.55m的斜轨道AB端点B由静止释放到弹簧获得的最大弹性势能过程中，由能量守恒定律得
（3）滑块第一次能经过圆轨道的最高点F，然后被弹簧弹回后，若再次能到达的高度为h，则由能量关系
解得
h′=0.05m
则滑块只能达到与圆心等高的位置，然后滑回到水平面上，来回滚动，不会脱离轨道，根据
可得
x=0.4m
则滑块最终停止在距离O点0.2m的位置。
17．(1)20W；(2)18W；(3)12W；8W
【详解】(1)电动机正常工作时，总电流为
电源释放的总电功率为
(2) 电源的输出功率
(3)电动机两端的电压为
电动机消耗的电功率为
电动机消耗的热功率为
电动机将电能转化为机械能的功率，据能量守恒为
18．（1） （2）
【详解】（1）设地球的质量为M，万有引力常量为G，由于不考虑地球自转的影响，地球表面的物体所受的万有引力就等于重力，即G＝mg
“张衡一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r＝R＋h，万有引力提供向心力
联立，解得“张衡一号”卫星运行轨道高地面的高度
（2）根据圆周运动的公式，“张衡一号”卫星绕地球运动的线速度大小v＝
解得
19．（1）1.5N （2）0.75m/s2 （3）54m
【详解】（1）由图象可知，小车的最大速度是vm＝6m/s，此时小车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，
因此Pm＝fvm
可求出小车所受到的阻力大小f＝1.5N
（2）小车的速度大小为4m/s时，由图象可知小车已经达到最大功率，设此时牵引力为F，Pm＝Fv
求得牵引力大小F＝2.25N
由牛顿第二定律 F－f＝mα
求得加速度大小α＝0.75m/s2
（3）由图象可知，小车在0~2s的时间内做匀加速直线运动，位移大小x1＝v1t1
代入数据求得x1＝3m
2s末小车达到最大功率，在2s~12s的时间内，小车先做加速度减小的加速运动，后做匀速直线运动，设这段时间内小车的位移为x2，由动能定理，Pmt2－fx2＝
解得x2＝51m
在0~12s的时间内小车位移大小x＝x1＋x2＝54m
20．（1）t＝t1＋t2＝3 （2）Y=3L （3）
【详解】（1）电子在电场E中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为α1，由牛顿第二定律得：
eE1＝mα1
离开加速电场获得的速度为v1，v12＝2α1
解得：
经历的时间为t1，
电子离开加速电场到荧光屏的过程中，沿AO方向做匀速运动，经历时间t2，
运动的总时间为t＝t1＋t2＝3
（2）设电子在电场E2时沿平行电场线方向的加速度为α2，根据牛顿第二定律得，电子在电场中的加速度为
电子在偏转电场E2中运动时间为t3，
偏转位移y＝
联立上述三式可得y＝L
根据带电粒子在电场中做类平抛运动的规律，电子从电场E2离开时，速度的反向延长线过电场E2中水平位移的中点，根据几何关系
可得电子打到屏上的位置距O点的距离为Y＝3L
（3）电子从开始运动到离开偏转电场E2，由动能定理可得：
电子离开偏转电场后的动能不变，即打到荧光屏时的动能
21．（1）；（2）
【详解】（1）设月球的质量为M，根据万有引力提供向心力，有
解得
则月球的平均密度为
（2）设月球的第一宇宙速度为v，根据万有引力提供向心力得
解得
22．（1）见解析；（2）；（3）
【详解】（1）小球甲的受力图如下
（2）由几何关系可知，Oa与 竖直方向的夹角为60°，由受力关系可知
可得
（3）小球乙受力如图
由几何关系可知ab之间距离为R，甲乙之间的静电力为
由平衡关系可得
可得
23．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由题意可知，电子在每个金属圆筒的运动时间均为，由于屏蔽作用，电子在每个金属圆筒中做匀速直线运动，电子在每个间隙过程做加速运动，电子刚进入第五个金属圆筒的速度为，根据动能定理可得
解得
第五个金属圆筒的长度为
（2）设电子进入平行金属板的速度为，根据动能定理可得
解得
电子从静止开始到离开金属圆筒6所用时间为
可知电子在时刻进入两平行金属板，在时刻离开平行金属板，电子在平行金属板间的运动可分解为沿金属板方向的匀速直线运动，在内，电子垂直金属板方向向下做匀加速运动，在内，电子垂直金属板方向向下做匀减速运动，可知当时，电子具有最大速度，在内，垂直金属板方向上有
，，
电子在整个运动过程中最大速度为
（3）电子在内垂直金属板方向向下做匀加速运动，在内垂直金属板方向向下做匀减速运动，根据对称性可知，两段时间内向下运动的位移相等，在时电子离开电场，此时的速度等于刚进入平行金属板的速度，可知电子离开电场后以平行于金属板方向做匀速直线运动，故电子打在荧光屏上的位置到点的距离为
24．（1）；（2）27N；（3）；（4）
【详解】（1）设赛车恰好能通过圆形轨道的最高点的速度为，则有
代入数据解得
从圆形轨道的最高点到C点，根据机械能守恒定律有
代入数据解得
（2）在C点，根据牛顿第二定律有
代入数据解得
根据牛顿第三定律可知赛车经过圆形轨道上C点时对轨道的压力大小为27N；
（3）赛车从A到C，根据动能定理有
代入数据解得
（4）赛车从C到E，再到弹簧压缩至最短，设压缩最短时弹簧形变量为x，根据能量守恒定律有
代入数据解得
然后从压缩最短到向左运动速度为零过程，根据动能定理有
解得
则赛车最终静止的位置与E点的距离
相关试卷
山东省烟台市三年（2020-2022）高二物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题： 这是一份山东省烟台市三年（2020-2022）高二物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题，共46页。试卷主要包含了实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
天津东丽区三年（2020-2022）高一物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题： 这是一份天津东丽区三年（2020-2022）高一物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题，共24页。试卷主要包含了填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
山东省威海三年（2020-2022）高一物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题： 这是一份山东省威海三年（2020-2022）高一物理下学期期末测试题题型分类汇编3-实验、解答题，共24页。试卷主要包含了实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
