物理必修 第二册1 圆周运动优秀测试题

这是一份物理必修 第二册1 圆周运动优秀测试题，文件包含85《实验验证机械能守恒定律》分层练习含解原卷版-人教版高中物理必修二docx、85《实验验证机械能守恒定律》分层练习解析版-人教版高中物理必修二docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共42页， 欢迎下载使用。

实验原理及器材
1．用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，其中一条纸带如图乙所示，已知交流电频率为50Hz。
（1）根据纸带所给数据，打下C点时重物的速度为________m/s（保留3位有效数字）。
（2）改用质量不同的重物a、b进行实验，根据测得的数据画出的图像，如图丙所示，通过分析发现，造成斜率小于g的原因是_____________。已知重物b的质量，当地重力加速度，则重物b所受的平均阻力=________N（保留2位有效数字）。
2．小吴利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。所用器材有：小球、细线、拉力传感器（可以测量细线的拉力）、托盘秤。当地的重力加速度大小为g。
（1）将小球静置于托盘秤上，如图乙所示，托盘秤表盘的示数如图丙所示，则小球的质量______kg。
（2）细线一端与小球相连，另一端绕在水平轴O上。将小球拉至与水平轴O同一高度处后由静止释放，小球在竖直平面内做圆周运动，若小球通过最低点时拉力传感器的示数为F，则能验证机械能守恒定律的等式为__________。
（3）若测得水平轴O与小球之间的细线长度为L，小球的直径为d，则小球做圆周运动的最大速度__________。
3．（2023春·福建南平·高一校考阶段练习）用如图的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。实验中获取的一条纸带如图所示，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点（图中未标出），打点频率为50 Hz，计数点间的距离已标记在纸带上。已知m1=50 g，m2=150 g，则（g=9.8 m/s2，所有结果均保留三位有效数字）
（1）在纸带上打下计数点5时的速度v5=______m/s。
（2）在打下0~5的过程中系统动能的增量ΔEk=______J，系统势能的减少量ΔEp=______J。
（3）由此得出的结论是：______；
（4）在本实验中，若某同学作出了的图像，如图所示：
则当地的重力加速度的测量值g=______ m/s2。
4．某实验小组成员用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。他们在气垫导轨上安装了一个光电门，调节气垫导轨水平，装有遮光条的滑块放在导轨上，用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线将滑块与钩码相连。
（1）实验前先用游标卡尺测出遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则__________。
（2）由静止释放物块，与光电门相连的数字计时器，记录遮光条遮光的时间t，若滑块和遮光条的总质量为M，钩码的质量为m，滑块没有释放时遮光条到光电门的距离为L，则表达式____________________在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律得到验证。
（3）多次改变滑块遮光条到光电门的距离L，记录每次遮光条遮光的时间t，作出图像，如果图像是一条过原点的直线，图像的斜率等于__________，则机械能守恒定律得到验证。
实验步骤与数据处理
5．小明利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，所用器材包括：安装phyphx APP的智能手机、铁球、刻度尺、钢尺等。
（1）下列实验操作步骤，正确顺序是______
①将质量为m的铁球放在钢尺末端
②迅速敲击钢尺侧面，铁球自由下落
③传感器记录下声音振幅随时间变化曲线
④将钢尺伸出水平桌面少许，用刻度尺测出钢尺上表面与地板间的高度差h
⑤将手机位于桌面上方，运行手机中的声音“振幅”（声音传感器）项目
（2）声音振幅随时间变化曲线如图乙所示，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应铁球开始下落和落地时刻，对应的时间间隔t=______s；
（3）若铁球下落过程中机械能守恒，则应满足等式：mgh=______（用m、h、t表示）。
（4）若敲击钢尺侧面时铁球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果______（选填“有”或“没有”）影响。
（5）小华认为应将手机放在钢尺与地板间的中点附近测量时间。你认为哪位同学的时间测量结果更准确，请简要说明理由_______。
6．（2023春·四川内江·高一四川省内江市第六中学校考阶段练习）如图所示，气垫导轨上质量为M的滑块通过轻质细绳绕过轻质动滑轮与拉力传感器相连，动滑轮下悬挂质量为m的钩码，滑块上遮光条宽度为d。实验时，滑块由静止释放，测得遮光条通过光电门的时间为△t，拉力传感器的读数为F。
（1）某同学在“探究绳子拉力对滑块做功与滑块动能变化的关系”实验时，记录滑块的初位置与光电门的距离L及挡光条通过光电门的时间△t，测得多组L和△t值。应用图像法处理数据时，为了获得线性图像应作___________图像（选填“L-”、“L−”或“L-”），该图像的斜率k=___________；
（2）该同学通过实验发现：绳子拉力F做的功总大于滑块动能的变化量。若实验数据测量准确，出现该情况的可能原因是___________；
A．钩码质量m未远小于滑块质量M B．滑块运动过程中克服阻力做功
C．气垫导轨没有调节水平 D．没有考虑动滑轮的质量
（3）若用上述装置研究系统（含滑块、钩码）机械能守恒，设滑块由静止开始的释放点与光电门的距离为L、挡光条通过光电门的时间为△t，则满足关系式___________（用已知量符号表示）时，运动过程中系统机械能守恒。
7．（2023春·福建南平·高一校考阶段练习）某同学用如图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，实验所用的电源为学生电源，可以提供输出电压为8V的交变电流和直流电，交变电流的频率为50Hz。重锤从高处由静止开始下落，电磁打点计时器在纸带上打出一系列的点，对纸带上的点测量并分析，即可验证机械能守恒定律。
（1）他进行了下面几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器材；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；
E.测量纸带上某些点间的距离；
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的功能
其中没有必要进行的步骤是______，操作不当的步骤是______。（均填步骤前的选项字母）
（2）这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图乙所示，其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点，根据纸带上的测量数据，可得出打B点时重锤的速度为______m/s，若重锤的质量为1.0kg，从O点下落到B的过程中重力势能的减少量为______J。O点下落到B的过程中动能增加量为______J（，计算结果均保留3位有效数字）
（3）他根据纸带上的数据算出各点的速度v，量出下落距离h，并以为纵轴、h为横轴画出的图像应是下图的______（填选项字母）。
实验注意事项与误差分析
8．（2023秋·湖北·高三统考期末）某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如下图所示。小钢球在最低点时给它一足够大的初速度使其能在竖直面内做完整圆周运动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值FTmax和最小值FTmin。改变小钢球的初速度，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线，已知直线的斜率为k，截距为b，重力加速度为g。
（1）若小钢球运动过程中机械能守恒，则直线斜率理论值为______，小球质量为______。（用b，g来表示）
（2）该实验系统误差的主要来源是______（填正确答案标号）。
A．小钢球质量很大 B．小钢球初速度不同 C．小钢球摆动过程中有空气阻力
9．某同学“验证机械能守恒定律”的装置如图甲所示。
（1）实验时，该同学进行了如下操作：①将质量均为M（A含挡光片、B含挂钩）的重物用轻绳连接后，跨放在光滑的定滑轮上，处于静止状态。测量出______（填“A的上表面”“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h；
②在B的下端挂上质量为m的物块C，如图乙，让物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt；
③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律。
（2）若系统的机械能守恒，则应满足的关系式为______（用（1）中所测物理量表示，已知重力加速度为g）。
（3）引起该实验系统误差的原因有______（写一条即可）。
（4）验证实验结束后，该同学想；如果系统的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间的关系式为______（用M、m和g表示），a的值将趋于______。
10．某同学用如图所示的实验装置来验证重物B和滑块A所组成的系统机械能守恒。实验前先将气垫导轨固定在水平桌面上，调成水平，右端固定一轻质定滑轮，滑块A和重物B分别系在一条跨过定滑轮的细绳两端，将一遮光条固定在滑块A上，将一光电门固定在气垫导轨上方，使滑块运动过程中遮光条能穿过光电门。
（1）实验时，用20分度的游标卡尺测量遮光条宽度，如图所示，则遮光条宽度d=___________mm。
（2）若测得滑块A的质量、重物B的质量，释放滑块时遮光条到光电门中心的距离为，遮光条通过光电门时光电计时器记录的时间为，取,则遮光条通过光电门时滑块A的速度大小为_________m/s，从释放滑块到遮光条通过光电门的过程中，滑块A和重物B组成的系统重力势能减小量为_________J、动能增加量为_________J。（计算结果均保留2位有效数字）
（3）为提高实验结果的淮确程度，某小组同学对此实验提出以下建议，其中对减小实验误差有用的是___________。
A．绳的质量要轻
B．将气垫导轨倾斜适当角度平衡摩擦力
C．应让重物B的质量远小于滑块A的质量
D．把连接两物块的绳子换为弹性绳
11．（2022·高一单元测试）DIS实验是利用现代信息技术进行的实验．学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，所显示的图像如图（b）所示，图像的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能、动能或机械能，试回答下列问题：
（1）图（b）的图像中，表示小球的重力势能、动能、机械能随小球距D点的高度变化关系的图线分别是________（按顺序填写相应图线所对应的文字）。
（2）图（a）所示的实验装置中，传感器K的名称是_________。
（3）根据图（b）所示的实验图像，可以得出的结论是_________________。
12．（1）某次实验将打点计时器接到频率为的交流电源上，实验完成后选出一条点迹清晰的纸带，标出部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个打下的点，图中未画出）。其中、、、、、。已知物体做匀加速直线运动，则物体的加速度______（要求充分利用测量的数据，结果保留2位有效数字）。
（2）为了探究物体质量与加速度的关系，某同学设计了如图所示的实验装置。质量分别为和的两个小车，用一条柔软的轻绳通过滑轮连起来，重物的质量为，忽略滑轮的质量和各种摩擦，使两车同时从静止开始运动，同时停止，两个小车发生的位移大小分别为x1和x2。
①如果想验证在合外力一定的情况下，小车的加速度和质量成反比，只需验证表达式______成立。（用题中所给物理量表示）
②实验中______（填“需要”或“不需要”）满足重物的质量远小于小车的质量。
（3）某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上点处有一带长方形遮光条的滑块（总质量为，遮光条两条长边与导轨垂直），左端由跨过定滑轮的细绳与一质量为的小球相连，导轨上点处有一光电门。实验时，将滑块从A点由静止释放，测得遮光条的宽度d，遮光条经过光电门时的挡光时间t，A点到点的距离l，A点与点间的高度差为。
①滑块从A点B点的过程中，动能增加量可表示为______，重力势能减少量可表示为______，在误差允许的范围内，若，则可认为系统的机械能守恒；（用题中所给字母以及重力加速度表示）
②该学习小组在斜面倾角为30°且的情况下，多次改变A、B间的距离，计算出多组滑块到达点时的速度，并作出图像如图乙示，根据图像可得重力加速度______（保留3位有效数字）。
13．（2021·浙江·高考真题）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。
①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是___________。
②已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值___________J、C点的动能___________J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是___________。
A．工作电压偏高 B．存在空气阻力和摩擦力 C．接通电源前释放了纸带
14．（2022·湖北·统考高考真题）某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值和最小值。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的图像是一条直线，如图乙所示。
（1）若小钢球摆动过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为_______。
（2）由图乙得:直线的斜率为______，小钢球的重力为_______N。（结果均保留2位有效数字）
（3）该实验系统误差的主要来源是______（单选，填正确答案标号）。
A．小钢球摆动角度偏大
B．小钢球初始释放位置不同
C．小钢球摆动过程中有空气阻力
15．（2022·河北·统考高考真题）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。
（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。
（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。
16．（2021·海南·高考真题）为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验。此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺。
（1）某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是___________；
①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；
②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；
③用游标卡尺测量遮光条的宽度d；
④通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；
⑤调整好气垫导轨的倾斜状态；
⑥将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间、；
⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面的高度、；
⑧改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量。
（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图所示，则___________；某次实验中，测得，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度___________（保留3位有效数字）；
（3）在误差允许范围内，若___________（用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为g），则认为滑块下滑过程中机械能守恒；
（4）写出两点产生误差的主要原因：___________。
17．（2021·山东·高考真题）某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下：
①固定好手机，打开录音功能；
②从一定高度由静止释放乒乓球；
③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。
根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。
根据实验数据，回答下列问题：
（1）利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为___________m（保留2位有效数字，当地重力加速度）。
（2）设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的___________倍（用k表示），第3次碰撞过程中___________（保留2位有效数字）。
（3）由于存在空气阻力，第（1）问中计算的弹起高度___________（填“高于”或“低于”）实际弹起高度。
碰撞次序
1
2
3
4
5
6
7
碰撞时刻（s）
1.12
1.58
2.00
2.40
2.78
3.14
3.47