2023高考物理基礎(chǔ)知識(shí)綜合復(fù)習(xí)優(yōu)化集訓(xùn)23必修二實(shí)驗(yàn)

優(yōu)化集訓(xùn)23必修二實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)鞏固1.如圖所示,在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí),小球A沿軌道滑下,離開(kāi)軌道末端(末端水平)時(shí)撞開(kāi)輕質(zhì)接觸式開(kāi)關(guān)S,被電磁鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落。改變整個(gè)裝置的高度做同樣的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時(shí)落地。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了A球在離開(kāi)軌道后()A.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)B.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)D.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)2.以下是做研究平拋物體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的步驟:A.將斜槽固定于實(shí)驗(yàn)桌上。B.將坐標(biāo)紙固定于木板上,并使木板面豎直且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡平行和靠近,在坐標(biāo)紙上記下過(guò)槽口的豎直線作為y軸,并作出小球在槽口時(shí)在坐標(biāo)紙上的水平投影點(diǎn)作為原點(diǎn)。C.將鋼球從斜槽上某處由靜止釋放,它離開(kāi)斜槽軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),先用眼睛粗略地確定小球經(jīng)過(guò)某一x處(如x=1cm)的y值;然后使小球再次從原位置滾下,再用鉛筆準(zhǔn)確地確定小球通過(guò)的位置并在坐標(biāo)紙上記下來(lái)。依次改變x的值,同樣確定出多個(gè)點(diǎn)的位置。D.取下坐標(biāo)紙,作出x軸,然后將記錄的各相鄰點(diǎn)用直線連接起來(lái),得到軌跡。E.在軌跡上取一點(diǎn),用尺測(cè)出x和y的值,求出初速度。在以上步驟中有三處錯(cuò)誤或不足,請(qǐng)指出并改正過(guò)來(lái)。(1)______________________________________________________________。

(2)______________________________________________________________。

(3)______________________________________________________________。

3.(2022浙江臺(tái)州高一期中)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)(1)在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,為減小空氣阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)的影響,應(yīng)采用。

A.空心小鐵球B.實(shí)心小鐵球C.實(shí)心小木球D.以上三種小球都可以(2)安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程中,斜槽末端的切線必須是水平的,這樣做的目的是。

A.保證小球飛出時(shí),初速度水平B.保證小球飛出時(shí),速度既不太大,也不太小C.保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等D.保證小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線(3)如圖所示,某同學(xué)在做平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí),小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先后經(jīng)歷了軌跡(軌跡未畫(huà)出)上的a、b、c、d四個(gè)點(diǎn);已知圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)l=1.6cm,g取10m/s2,請(qǐng)你根據(jù)小方格紙上的信息,完成下面的問(wèn)題:①若已知平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng),則小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中從a→b、b→c、c→d所經(jīng)歷的時(shí)間(選填“相同”或“不同”)。

②小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中a→b的時(shí)間t=s;

③小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0=m/s。

4.探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,可使塔輪、長(zhǎng)槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。塔輪自上而下有三層,每層左右半徑比分別是1∶1、2∶1和3∶1。左右塔輪通過(guò)皮帶連接,并可通過(guò)改變皮帶所處的層來(lái)改變左右塔輪的角速度之比。實(shí)驗(yàn)時(shí),將兩個(gè)小球分別放在短槽C處和長(zhǎng)槽的A(或B)處,A、C到塔輪中心的距離相等。兩個(gè)小球隨塔輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng),向心力大小可由塔輪中心標(biāo)尺露出的等分格的格數(shù)讀出。(1)在該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了來(lái)探究向心力的大小與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。

A.理想實(shí)驗(yàn)法B.控制變量法C.等效替代法(2)用兩個(gè)質(zhì)量相等的小球放在A、C位置,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),左邊標(biāo)尺露出1格,右邊標(biāo)尺露出4格,則皮帶連接的左右塔輪半徑之比為。

5.某同學(xué)用如圖所示裝置做探究向心力大小與角速度大小的關(guān)系。裝置中水平光滑直桿隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),一個(gè)滑塊套在水平光滑桿上,用細(xì)線將滑塊與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接,細(xì)繩處于水平伸直狀態(tài),當(dāng)滑塊隨水平桿一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),細(xì)線的拉力就是滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力。拉力的大小可以通過(guò)力傳感器測(cè)得,滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可以通過(guò)輕質(zhì)角速度傳感器測(cè)得。(1)保持滑塊的質(zhì)量和到豎直轉(zhuǎn)軸的距離r不變,僅多次改變豎直轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢,測(cè)得多組力傳感器的示數(shù)F及角速度傳感器的示數(shù)ω,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到F-ω2的圖線斜率為k,則滑塊的質(zhì)量為。(用題目中的字母表示)

(2)若水平桿不光滑,根據(jù)(1)得到圖線的斜率將(選填“增大”“不變”或“減小”)。

6.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,所用電源的頻率f=50Hz,某次實(shí)驗(yàn)選擇一條較理想紙帶,某同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量從起始點(diǎn)O依次到A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的距離分別記作x1、x2、x3、x4、x5、x6,并記錄在下表中。符號(hào)x1x2x3x4x5x6數(shù)值(×10-2m)0.190.761.713.064.786.87(1)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要用工具進(jìn)行直接測(cè)量的是。

A.重錘的質(zhì)量B.重力加速度C.重錘下降的高度D.重錘的瞬時(shí)速度(2)該同學(xué)用重錘在OE段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知重錘的質(zhì)量為1kg,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.80m/s2。則此過(guò)程中重錘重力勢(shì)能減少量為J,而動(dòng)能的增加量為J。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

(3)另一位同學(xué)根據(jù)這一條紙帶來(lái)計(jì)算重錘下落過(guò)程中的加速度a,為了充分利用記錄數(shù)據(jù),盡可能減少實(shí)驗(yàn)操作和測(cè)量過(guò)程中的誤差,他的計(jì)算式應(yīng)為a=,代入數(shù)據(jù),求得a=m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。因此(選填“能”或“不能”)用v=gt求重錘在E點(diǎn)處的速度。

能力提高7.如圖所示是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,桌面上的小球經(jīng)壓縮狀態(tài)的彈簧彈開(kāi)后,飛出桌面做平拋運(yùn)動(dòng)。撞到帶有白紙和復(fù)寫(xiě)紙的豎直長(zhǎng)木板上,并留下痕跡A。重復(fù)實(shí)驗(yàn),木板依次后退水平距離相同,都為x,小球撞在木板上,留下痕跡B、C,測(cè)量A、B、C點(diǎn)到同一點(diǎn)O的距離y1、y2、y3,其中O點(diǎn)與小球拋出時(shí)圓心位置等高。(1)關(guān)于此實(shí)驗(yàn),以下說(shuō)法正確的是。

A.重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí),必須將彈簧壓縮到同一位置,再釋放小球B.桌面必須保證嚴(yán)格水平C.桌面必須盡量光滑,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)D.一定會(huì)有y1∶y2∶y3=1∶4∶9(2)利用題目中所給數(shù)據(jù),可得到平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0=(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)。

8.某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中,提出了如圖所示的甲、乙兩種方案:甲方案為用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),乙方案為用小車(chē)在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)小組同學(xué)對(duì)兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析,最終確定了一個(gè)大家認(rèn)為誤差相對(duì)較小的方案,你認(rèn)為該小組選擇的方案是,理由是。

(2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖丙所示,相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02s,請(qǐng)根據(jù)紙帶計(jì)算出B點(diǎn)的速度大小為m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

丙9.在“探究向心力大小的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)中,所用向心力演示儀如圖甲所示。圖乙是部分原理示意圖:其中皮帶輪①、④的半徑相同,輪②的半徑是輪①的2倍,輪④的半徑是輪⑤的2倍,兩轉(zhuǎn)臂上黑白格的長(zhǎng)度相等。A、B、C為三根固定在轉(zhuǎn)臂上的擋板,可對(duì)轉(zhuǎn)臂上做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)球產(chǎn)生擠壓,從而提供向心力,圖甲中的標(biāo)尺1和2可以顯示出兩球所受向心力的大小關(guān)系?？晒┻x擇的實(shí)驗(yàn)球有:質(zhì)量均為2m的球Ⅰ和球Ⅱ,質(zhì)量為m的球Ⅲ。甲乙(1)為探究向心力與圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將皮帶與輪①和輪相連,同時(shí)應(yīng)選擇球Ⅰ和球作為實(shí)驗(yàn)球;

(2)若實(shí)驗(yàn)時(shí)將皮帶與輪②和輪⑤相連,這是要探究向心力與(填物理量的名稱)的關(guān)系,此時(shí)輪②和輪⑤的這個(gè)物理量值之比為,應(yīng)將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)球分別置于擋板C和擋板處;

(3)本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是,下列實(shí)驗(yàn)也采用此方法的是。

A.探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律C.探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系D.探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律10.(2021浙江衢州教學(xué)質(zhì)量測(cè)試)利用圖甲裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)。甲(1)除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙)、重錘、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外,在下面的器材中,必須使用的還有。(選填器材前的字母)

A.天平B.刻度尺C.游標(biāo)卡尺D.直流電源E.交流電源F.秒表(2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。重錘質(zhì)量用m表示,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)。從打下O點(diǎn)到打下B點(diǎn)的過(guò)程中,重錘重力勢(shì)能的減少量ΔEp=,動(dòng)能的增加量ΔEk=。

乙(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,下列做法正確的是。

A.做實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,再釋放重錘B.為測(cè)量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下某點(diǎn)時(shí)重錘的速度v,可測(cè)量該點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h,再根據(jù)公式計(jì)算,其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菴.用刻度尺測(cè)出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度,等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,測(cè)算出瞬時(shí)速度vD.用刻度尺測(cè)量某點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h,利用公式mgh計(jì)算重力勢(shì)能的減少量,其中g(shù)應(yīng)取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/p>

優(yōu)化集訓(xùn)23必修二實(shí)驗(yàn)1.C解析由于A、B兩球同時(shí)從同一高度開(kāi)始下落,并且同時(shí)到達(dá)地面,故在豎直方向兩球遵循相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,即速度、加速度總是相同,由于B球做自由落體運(yùn)動(dòng),故A球在平拋過(guò)程中在豎直方向也做自由落體運(yùn)動(dòng),故C正確,D錯(cuò)誤;而A球在水平方向的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有可以參照的物體,故無(wú)法確定平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向的運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律,故A、B無(wú)法判定。2.解析(1)步驟A,應(yīng)調(diào)整斜槽軌道使其末端切線水平,這樣才可以保證物體離開(kāi)斜槽后做平拋運(yùn)動(dòng),滿足平拋運(yùn)動(dòng)的條件。(2)步驟D,應(yīng)該用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來(lái),因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的軌跡是一條曲線,而非直線。(3)步驟E,要多取幾個(gè)點(diǎn),分別計(jì)算初速度,然后取平均值作為測(cè)量結(jié)果。答案見(jiàn)解析3.解析(1)為了減小空氣阻力對(duì)小球的影響,要選擇體積較小質(zhì)量較大的小球,故選實(shí)心小鐵球,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須確保拋出的速度方向是水平的,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。(3)a→b、b→c、c→d過(guò)程中水平方向的位移相等,則用時(shí)相同;在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)斜槽末端要水平,為保證每次運(yùn)動(dòng)軌跡相同要求小球從同一位置釋放,小球豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),有Δh=gT2即為l=gT2解得T=l故小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中a→b的時(shí)間t=T=lg=1.6小球初速度為v0=2代入數(shù)據(jù)得v0=0.80m/s。答案(1)B(2)A(3)①相同②0.04③0.804.解析(1)要探究向心力的大小與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系,需要采用控制變量法。(2)設(shè)皮帶連接的左右塔輪半徑分別為r1和r2,左右塔輪的角速度分別為ω1和ω2,A、C到塔輪中心的距離為r,A、C兩個(gè)小球向心力大小分別為F1和F2。根據(jù)題意知,F1∶F2=1∶4,根據(jù)F=mω2r知,m、r相等,則有F1∶F2=ω12∶ω22,則ω1∶ω2=1∶2,左右塔輪邊緣的線速度大小相等,由v=ωr得r1∶r2=ω2∶ω答案(1)B(2)2∶15.解析(1)由牛頓第二定律得,F=mω2r,則可知F-ω2的圖線斜率k=mr,所以滑塊的質(zhì)量為m=kr(2)若水平桿不光滑,由牛頓第二定律得,F+Ff=mω2r,則可知F-ω2的圖線斜率不發(fā)生變化。答案(1)kr(2)6.解析(1)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重錘下降的高度需要用工具進(jìn)行直接測(cè)量,C項(xiàng)正確。(2)重力勢(shì)能的減少量為mgh=1×9.80×4.78×10-2J=0.468J。由vE=x6-x42T,T=1f,EkE=12mv(3)據(jù)Δx=aT2得,a=(x6-x3)-x3答案(1)C(2)0.4680.454(3)(x6-2x37.解析(1)重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí),必須將彈簧壓縮到同一位置,再釋放小球,以保證每次彈出的初速度都相同,選項(xiàng)A正確;桌面必須保證嚴(yán)格水平,以保證小球做平拋運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;桌面光滑與否與實(shí)驗(yàn)精度無(wú)關(guān),只要彈出時(shí)速度相同即可,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于豎直板的初始位移與拋出點(diǎn)的距離不一定也是x,則O、A、B、C四點(diǎn)的時(shí)間間隔不一定相同,則不一定會(huì)有y1∶y2∶y3=1∶4∶9,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知x=v0t;(y3-y2)-(y2-y1)=gt2;解得v0=xgy答案(1)AB(2)xg8.解析(1)由甲、乙兩圖可知,乙圖存在的摩擦遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲圖中摩擦,由此可知甲圖驗(yàn)證機(jī)械能守恒更合適。(2)因?yàn)樽鰟蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng),因此有v=xAC2T=1答案(1)甲乙存在的摩擦遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲的摩擦(2)1.379.解析(1)探究向心力與圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑的關(guān)系,根據(jù)F=mω2r可知,需保證兩球的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同,所以應(yīng)選擇球Ⅰ和球Ⅱ作為實(shí)驗(yàn)球;為保證角速度相同,則在皮帶傳動(dòng)的過(guò)程,線速度大小相等,只需要選擇半徑相同的輪①和輪④即可;(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)將皮帶與輪②和輪⑤相連,因?yàn)檩啟诤洼啟葸吘壍木€速度大小相等,半徑之比為4∶1,則兩輪的角速度不同,所以實(shí)驗(yàn)是探究向心力與角速度的關(guān)系,則需保證小球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)半徑相等,故選用擋板A,根據(jù)v=ωr可知角速度之比為1∶4;(3)該實(shí)驗(yàn)過(guò)程是保證了其余因素不變,探究向心力和其中一個(gè)影響因素的關(guān)系,所以采用的是控制變量法,而探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系時(shí),也是保證力不變探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系和保證質(zhì)量不變探究加速度與力的關(guān)系,故C項(xiàng)正確。答案(1)④Ⅱ(2)角速度1∶4