福建省南平市三年(2020-2022)高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-填空题、实验题
展开一、填空题
1.(2021春·福建南平·高一期末)如图所示,有一个中心轴线竖直的锥形漏斗,内壁光滑,内壁上有两个完全相同的小球甲和乙,各自在不同水平面内做匀速圆周运动,则它们的运转周期________(选填“大于”“小于”或“等于”);小球甲、乙运转所需的向心力________(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
2.(2021春·福建南平·高一期末)南平高铁的开通为广大市民出行提供了便利。高铁技术的进步对车辆和铁路建设提出了更高的要求。一方面,火车提速需要增大发动机功率,如果火车行驶时所受阻力与成正比,当火车最大速度变为原来的2倍时,发动机功率应增大为原来的___________倍;另一方面,铁路转弯处要求外轨比内轨稍高,其内外轨高度差h的设计不仅与弯道半径r有关,还与火车在弯道上的行驶速率v有关。铁路轨道内外轨之间的距离L一定,如果r一定时,v越大则要求h越___________(选填“大”、“小”或“不变”)。
3.(2022春·福建南平·高一期末)如图所示,一质量为m的小球从桌面上方高H处静止释放,桌面离地高度为h。若取桌面为重力势能的零参考平面,小球释放瞬间的机械能为___________;不计空气阻力,小球下落到地面时的动能为___________。
4.(2022春·福建南平·高一期末)物体A穿在光滑的竖直杆上,人用绳子通过光滑轻质定滑轮拉A,使其向上运动,到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为θ,物体A速度大小为v0,此刻人拉绳的速度大小是___________,若物体的重力是mg,人的拉力是F,此刻物体的加速度大小为___________。
二、实验题
5.(2020春·福建南平·高一期末)用如图甲所示装置研究平抛运动,将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有____________;
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的________(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;
b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图乙所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则______(选填“>”、“=”或者“<”)。可求得钢球平抛的初速度大小为______(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
6.(2020春·福建南平·高一期末)如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可验证机械能守恒定律。
(1)安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如下图所示。纸带的___端(选填“左”或“右”)与重物相连;
(2)上图中O点为打点起始点,且速度为零。选取纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点,为验证重物对应O点和F点机械能是否相等,应测量O、F两点间的距离h1和________两点间(图中纸带对应的点)的距离h2,已知打点计时器打点周期为T,重力加速度为g,从O点到F点的过程中若满足________表达式,说明重物下落过程机械能守恒(用本题所给物理量表示);
(3)某同学在实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,于是深入研究阻力对本实验的影响。他测出各计数点到起始点O的距离h,并计算出各计数点的速度v,用实验测得的数据绘制出如图所示的v2-h图线。已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,由图线求得重物下落时受到阻力与所受重力的百分比为__________%(保留三位有效数字)。
7.(2021春·福建南平·高一期末)用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球,请回答相关问题:
(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系时,我们主要用到了物理学中的___________。
A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.演绎法
(2)在某次实验中,某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置,将皮带处于塔轮的某一层上。研究的目的是向心力的大小与___________的关系。
A.质量m B.角速度 C.半径r
(3)在(2)的实验中,某同学匀速转动手柄时,左边标尺露出1个分格,右边标尺露出4个分格,则皮带连接的左、右塔轮半径之比为___________。
8.(2021春·福建南平·高一期末)如图所示,是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。
(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后,选出一条纸带如图所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,用刻度尺测得OA=12.41cm,OB=18.60cm,OC=27.21cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物质量为0.50kg,g=9.80m/s2.在OB段运动过程中,重物重力势能的减少量___________J;重物的动能增加量___________J(结果均保留三位有效数字)。
(2)根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落的距离h,以为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图中的___________,就证明机械能是守恒的。图像的斜率代表的物理量是___________。
A. B.
C. D.
9.(2022春·福建南平·高一期末)某实验装置如图所示。水平光滑圆盘可绕通过圆心的竖直轴匀速转动,竖直轴的角速度可以由电动机控制,圆盘沿半径方向有一个小槽,槽内有可移动的压力传感器,用来测量向心力的大小,将实验小球紧贴压力传感器放置。利用该装置可探究做圆周运动的物体向心力F的大小与小球运动半径r、角速度ω及质量m的关系
(1)换用不同m的小球,在保证___________和r不变的条件下,观察F的大小;发现圆周运动所需向心力随小球的___________的增大而增大。(均用题干所给的符号表示)
(2)经过探究,可以得出向心力大小的表达式F=___________。(用题干所给的符号表示)
(3)物理学中此种实验方法叫___________。
A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法
10.(2022春·福建南平·高一期末)若航天员在一个未知星球上做探究平抛运动规律的实验。
(1)如图甲所示,在水平地面上竖直放置两个相同的弧形光滑轨道M、N,让两小铁球P、Q均能以相同的初速度同时分别从两轨道下端水平射出。实验中观察到P球落地时刚好和Q球相遇。仅仅改变弧形轨道M的高度H,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明___________。
A.平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
B.平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
C.平抛运动在水平方向上是匀加速直线运动
(2)在有坐标纸的背景屏前用频闪数码相机拍下小球在平抛运动过程中的不同位置,如图乙所示,a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置,已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s,照片中每个格子边长1.0cm。又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,则由以上信息,可知a点___________(填“是”或“不是”)小球的抛出点;
(3)由(2)所得信息,可以推算出该星球表面的重力加速度为___________m/s2;小球平抛的初速度v0=___________m/s。(结果均保留两位有效数字)
参考答案:
1. 大于 等于
【详解】[1][2]设锥体顶角为2θ,则小球甲、乙运转所需的向心力
根据
可知甲的半径较大,则周期较大,大于。
2. 8 大
【详解】[1] 火车行驶时所受阻力与成正比,则有
火车以最大速度行驶时,可知
当火车最大速度变为原来的2倍时,发动机功率应增大为
是原来的8倍;
[2]设轨道与水平面夹角为α,夹角很小,可以认为
有向心力公式可得
联立可得
可知,铁路轨道内外轨之间的距离L一定,如果r一定时,v越大则要求h越大。
3.
【详解】[1]根据题意可知,小球释放瞬间的动能为零,重力势能为
小球释放瞬间的机械能为
[2] 不计空气阻力,由机械能守恒定律有
可得
4. v0csθ
【详解】[1]将物体A的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向,如图所示
可得人拉绳的速度大小为
[2]对物体A受力分析,如图所示
根据牛顿第二定律可得
解得
5. BD 球心 >
【详解】(1)[1]通过步骤理解实验原理和方法,控制实验条件,确保平抛的初速度大小一定、方向水平,只要无初速度等高点释放,由动能定理知道,到斜槽末端速度大小一定,和斜槽是否光滑无关;为了描出运动轨迹,和挡板是否竖直等间距移动无关,故选BD。
(2)[2]为了凸显研究质点的运动,应该体现球心,所以选球心为原点;
[3]由水平间距相等,知道时间等时,在竖直方向匀变速,若初速度为零,竖直间距的比值应该是1:3:5,而A点不是抛出点,比值应该更大,填写“>”;
[4]由
可得
6. 左 E、G 1.02
【详解】(1)[1]根据纸带加速过程中在相同时间内间距逐渐增大,从而可确定和重物连接的点便是运动起始点,所以纸带的左端与重物相连,故填“左”;
(2)[2]匀变速直线运动中:某段的平均速度等于该段中间时刻的瞬时速度。而且研究过程要求距离相对较大,实验误差较小,所以选末状态为“F”点,而且可通过E、G两点间求平均速度来求得,所以应填写“E、G”;
[3]重物从O点到F点的过程中,若满足
又
联立可得
所以,重物下落过程中若满足,说明重物机械能守恒;
(3)[4]由于重物受到阻力作用且做匀加速直线运动,所以有
故图线的斜为2a,由图线代入数据可求得:a=9.7m/s2
由牛顿第二定律有
可求得:f=0.1m
所以
7. C B 2:1
【详解】(1)[1] 在研究向心力的大小F与质量m的关系时,控制角速度和半径r不变,在研究向心力的大小F与角速度的关系时,控制质量m和半径r不变,在研究向心力的大小F与和半径r之间的关系时,控制角速度和质量m不变,故C正确,ABD错误;
(2)[2] 把两个质量相等的钢球放在A、C位置时,则控制质量相等、半径相等,研究的目的是向心力的大小与角速度的关系,故B正确,AC错误;
(3)[3]由题意可知左右两球做圆周运动的向心力之比为
则由
可得
由
可知皮带连接的左、右塔轮半径之比为
8. 0.911 0.856 C g或重力加速度
【详解】(1)[1][2] 在OB段运动过程中,重物重力势能的减少量
由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度得B点的速度为
则增加的动能为
(2)[3]由公式
整理得
可得图像是过原点的直线,故C正确,ABD错误。
[4]由
可得图像的斜率代表的物理量是g(重力加速度)。
9.
m mω2r C
【详解】(1)[1][2]根据控制变量法准量,在探究向心力和质量m之间的关系时,应保证其余两个变量不发生改变,即保证和,可以观察到向心力随着球的质量增大而增大。
(2)[3]向心力表达式为
(3)[4]该试验主要采用的方法为控制变量法,ABD错误,C正确。
故选C。
10. B 不是 4.0 m/s2 0.80m/s
【详解】(1)[1]实验中观察到P球落地时刚好和Q球相遇。说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
故选B。
(2)[2]由图可知,竖直方向上相等时间内的位移之比为1:2:3,不符合初速度为零的匀变速直线运动特点,可知a点的竖直分速度不为零,a点不是小球的抛出点。
(3)[3]该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,可知图中正方形的边长为4cm,竖直方向有
解得
[4]小球水平方向做匀速直线运动,其初速度为
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