第08講-期末實驗專題-(精講)-下期末復(fù)習(xí)專題

試卷第=page88頁，共=sectionpages99頁第08講：期末實驗專題題型一：探究平拋運動實驗1．（2023秋·河北承德·高一校考期末）圖甲是某種“研究平拋運動”的實驗裝置，斜槽末端口N與小球離地面的高度均為H，實驗時，當(dāng)P小球從斜槽末端飛出與擋片相碰，立即斷開電路使電磁鐵釋放Q小球，發(fā)現(xiàn)兩小球同時落地，改變H大小，重復(fù)實驗，P、Q仍同時落地。（1）關(guān)于實驗條件的說法，正確的有______。A．斜槽軌道必須光滑B．斜槽軌道末段N端必須水平C．P小球可以從斜槽上不同的位置無初速度釋放D．P小球每次必須從斜槽上相同的位置無初速度釋放（2）該實驗結(jié)果可表明______。A．兩小球落地速度的大小相同B．P小球在水平方向的分運動是勻速直線運動C．P小球在豎直方向的分運動是勻速直線運動D．P小球在豎直方向的分運動與Q小球的運動相同（3）若用一張印有小方格（小方格的邊長為L=10cm）的紙記錄P小球的軌跡，小球在同一位置平拋運動途中的幾個位置如圖乙中的a、b、c、d所示，重力加速度g=10m/s2，則P小球經(jīng)過b位置時速度的大小為______m/s，若以a點為坐標(biāo)原點，水平向有為x軸，豎直向下為y軸，則拋出點的坐標(biāo)為______（結(jié)果以cm為單位）。2．（2021春·重慶·高一期末）采用如下圖所示的實驗裝置做”探究平拋運動的特點”的實驗。（1）實驗時不需要下列哪個器材___________填器材前的字母A．彈簧測力計

B．重垂線

C．打點計時器

D．坐標(biāo)紙（2）以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的有___________。A．要求斜槽軌道保持水平且光滑B．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇C．每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放D．為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接（3）如圖為一小球做平拋運動時用閃光照相的方法獲得的相片的一部分，圖中背景小方格的邊長為1.25cm取，則：①拍攝時間___________S；②圖中點___________平拋的起點選填“是”或“不是”；③小球運動的初速度v0=___________m/s；④小球過點的豎直方向速度vBy=___________m/s。3．（2023秋·江蘇南京·高一南京師大附中?？计谀┎捎萌鐖D1所示的裝置可以研究平拋運動。圖2是確定小球位置的硬紙片的示意圖，帶有一大一小兩個孔，大孔寬度與做平拋的小球的直徑d相當(dāng)，可沿虛線折成圖1中的樣式，放在如圖1中的多個合適位置，可用來確定小球經(jīng)過的運動軌跡。已知重力加速度為g。（1）已備有器材：有孔的硬紙片、坐標(biāo)紙、圖釘、長方形平木板、鉛筆、三角板、刻度尺、弧形斜槽、小球、鐵架臺（含鐵夾），還需要的一種實驗器材是___________。A．秒表

B．天平

C．重錘線

D．彈簧測力計（2）關(guān)于本實驗的一些說法，正確的是___________。A．斜槽必須是光滑的，且每次釋放小球的初位置相同B．應(yīng)該將斜槽軌道的末端調(diào)成水平C．以斜槽末端，緊貼著槽口處作為小球做平拋運動的起點和所建坐標(biāo)的原點OD．為使所描曲線與小球運動軌跡吻合，應(yīng)將所有通過硬紙片確定的點都用直線依次連接（3）已知理想的平拋運動在水平方向和豎直方向的位移分別為x和y，則其初速度大小v0=___________。在實際的平拋運動實驗的研究中，也利用上述關(guān)系式計算初速度，那么計算的初速度誤差與x、y的大小選取是___________。（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）（4）甲同學(xué)得到部分運動軌跡如圖3所示。圖中水平方向與豎直方向每小格的長度均為l，P1、P2和P3是軌跡圖線上的三個點，P1和P2、P2和P3之間的水平距離相等。那么，小球從P1運動到P2所用的時間為___________，小球拋出后的水平速度為___________。（5）判斷所描繪曲線是否為拋物線是本實驗的目的之一、若乙同學(xué)實驗得到的平拋運動的軌跡是圖4所示的曲線，圖中的O點是小球做平拋運動的起點?？捎每潭瘸邷y量各點的x、y坐標(biāo)，如P1的坐標(biāo)（x1，y1）、P2的坐標(biāo)（x2，y2）、P3的坐標(biāo)（x3，y3）等。怎樣通過這些測量值來判斷這條曲線是否是一條拋物線？并請簡述判斷的方法___________。題型二：探究向心力實驗4．（2023秋·重慶九龍坡·高一重慶市育才中學(xué)?？计谀┬峭瑢W(xué)用如題圖甲所示的實驗裝置來探究小球做圓周運動所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系，塔輪自上而下有三層，每層左右半徑之比由上至下分別是1：1，2：1和3：1（如題圖乙所示）。左右塔輪通過不打滑的傳動皮帶連接，并可通過改變傳動皮帶所處的層來改變左右塔輪的角速度之比，實驗時，將兩個小球分別放在短槽的C處和長槽的A（或B）處，A、C分別到左右塔輪中心的距離相等，B到左塔輪中心的距離是A到左塔輪中心距離的2倍，轉(zhuǎn)動手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪一起勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對球的壓力提供了向心力，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個小球所受向心力的比值。請回答相關(guān)問題：（1）在某次實驗中，小吳同學(xué)把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在B、C位置，將傳動皮帶調(diào)至第一層塔輪，轉(zhuǎn)動手柄，觀察左右標(biāo)出的刻度，此時可研究向心力的大小與_________的關(guān)系；A．質(zhì)量mB．角速度C．半徑r（2）若傳動皮帶套在塔輪第三層，則塔輪轉(zhuǎn)動時，A、C兩處的角速度之比為_________；（3）在另一次實驗中，小吳同學(xué)把兩個質(zhì)量相等的鋼球放在A、C位置。傳動皮帶位于第二層，轉(zhuǎn)動手柄，則當(dāng)塔輪勻速轉(zhuǎn)動時，左右兩標(biāo)尺的露出的格子數(shù)之比為_________。5．（2022春·福建福州·高一校聯(lián)考期末）如圖所示是探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系的實驗裝置。轉(zhuǎn)動手柄，可使兩側(cè)變速輪塔以及長槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動。皮帶分別套在左右兩輪塔上的不同圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以各自的角速度做勻速圓周運動，其向心力由擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值，那么：（1）本實驗所采用到的實驗方法是()A．理想實驗法

B．等效替代法

C．微元法

D．控制變量法（2）某次實驗中，兩質(zhì)量相同的小球放置位置如圖所示，使得兩球的轉(zhuǎn)動半徑相同，已知用皮帶連接的左右變速輪塔的半徑之比為2：1，則左邊標(biāo)尺和右邊標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比應(yīng)為___________。6．（2022春·遼寧丹東·高一統(tǒng)考期末）用圖示裝置探究向心力大小的表達式。轉(zhuǎn)動手柄1，可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)皮帶分別套在塔輪2和3的不同圓盤上時，兩個槽內(nèi)的小球分別以不同的角速度做勻速圓周運動，小球做圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的彈力提供，兩球所受向心力大小之比可從標(biāo)尺7上得知。（1）下列實驗與本實驗中采用的實驗方法一致的是___________A．探究平拋運動的特點B．探究兩個互成角度力的合成規(guī)律C．研究影響平行板電容器電容大小的因素（2）實驗中，某同學(xué)將質(zhì)量相等的甲、乙兩小鋼球放在圖示位置上且甲球到左塔輪中心距離等于乙球到右塔輪中心距離，將皮帶套在塔輪2、3半徑不同的圓盤上，目的是研究向心力大小與___________的關(guān)系。A．半徑

B．角速度

C．向心加速度（3）在（2）條件下，轉(zhuǎn)動手柄1，由標(biāo)尺7得知甲、乙兩球所受向心力之比為4∶9，則皮帶連接的左右圓盤半徑之比為___________。題型三：探究機械能守恒定理實驗7．（2022春·北京房山·高一統(tǒng)考期末）利用如圖裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。

（1）除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電火花打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中。還必須使用的兩種器材是________。A．交流電源

B．刻度尺

C．直流電源（2）為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的________。A．動能變化量與勢能變化量B．速度變化量與勢能變化量C．速度變化量與高度變化量（3）實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C。測得它們到起始點O的距離分別為。

已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m，從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減少量________，動能增加量________；（4）大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，造成這個結(jié)果的原因是________。A．利用公式計算重物速度B．利用公式計算重物速度C．存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D．沒有采用多次實驗取平均值的方法（5）如圖所示，利用重物由靜止開始做自由下落各點的瞬時速度v和下落高度h的數(shù)據(jù)，繪制出的圖像。請你說明如何利用圖像判斷該實驗過程中機械能守恒________________。

8．（2023春·上海松江·高一上海市松江一中?？计谀┠惩瑢W(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗證機械能守恒定律。頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實際距離，該同學(xué)通過計算得到不同時刻的速度如下表（當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m=0.2kg，結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）：時刻t2t3t4t5速度（m·s－1）5.595.094.58（1）由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計算t5時刻小球的速度v5=_________m/s。（2）從t2到t5時間內(nèi)，重力勢能增加量ΔEp=_________J，動能減少量ΔEk=_________J。（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗證了機械能守恒定律。由上述計算得ΔEp_________（選填“>”“<”或“=”）ΔEk，造成這種結(jié)果的主要原因是_________。9．（2022·上海·高一期末）“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、電磁打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、天平，回答下列問題：（1）為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的器材有___________.（填入正確選項前的字母）A．毫米刻度尺

B．秒表

C．約為8V的交流電源

D．220V的交流電源（2）關(guān)于重錘的選用，以下說法正確的是___________.A．重錘選用體積較大且質(zhì)量較小的B．重錘選用體積較小且質(zhì)量較大的C．選用重錘后要稱質(zhì)量（3）質(zhì)量的重錘自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖所示，相鄰計數(shù)點的時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s2.（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）：①打點計時器打下計數(shù)點B時，重錘的速度___________m/s.②從打下計數(shù)點O到打下計數(shù)點B的過程中，重錘重力勢能的減小量___________J，動能的增加量___________J.參考答案：1．BC/CBD2.5（，）【詳解】（1）[1]A．斜槽軌道光滑與否對實驗沒有影響，故A錯誤；B．為了保證小球離開斜槽末端時的初速度的方向是水平方向，故斜槽軌道末段N端必須水平，故B正確；CD．本實驗只驗證平拋運動的小球豎直方向的分運動，不需要每次水平初速度相同，所以小球可以在不同位置釋放，故C正確，D錯誤。故選BC。（2）[2]該實驗結(jié)果可表明P小球在豎直方向的分運動與Q小球的運動相同，即P小球在豎直方向的分運動為自由落體運動。故選D。（3）[3]小球P在豎直方向做自由落體運動，在水平方向做勻速直線運功，在豎直方向，根據(jù)勻變速直線運功的推論可得代入數(shù)據(jù)，解得所以水平方向的速度大小為小球經(jīng)過b點時豎直方向的速度大小為所以小球經(jīng)過b點時的速度大小為[4]小球運動到b點的時間為所以小球運動到b點時，豎直方向的位移為水平方向的位移為若以a點為坐標(biāo)原點，則拋出點的坐標(biāo)為（，）。2．ACC0.05不是1【詳解】（1）[1]A．該實驗不需要測量小球的重力，所以不需要彈簧測力計，因此A不需要；B．實驗時需要用重錘線確定y軸，故B需要；C．該實驗是用刻度尺來測量位移，用豎直方向做自由落體法求時間，故C不需要；D．坐標(biāo)紙用來記錄小球軌跡和數(shù)據(jù)分析，故D需要。故選AC。（2）[2]A．該實驗需要要求斜槽軌道有一定傾斜角度，末端水平且光滑，故A不合理；BC．由于要畫同一運動的軌跡，必須每次在相同位置靜止釋放小球，以保證相同的初速度，故B不合理，C合理；D．描點法描繪運動軌跡時，應(yīng)將各點連成平滑的曲線，不能連成折線或者直線，故D不合理。故選C。（3）[3][4][5][6]根據(jù)可得因與豎直位移之比為，不是從開始的連續(xù)奇數(shù)比，可知點不是平拋的起點位置，初速度通過點的豎直速度3．CB有關(guān)見解析【詳解】（1）[1]除已備有的器材外，實驗中還需要的一種實驗器材是重錘線，故選C。（2）[2]A．斜槽軌道不一定必須是光滑的，只要小球到達底端時速度相等即可，A錯誤；B．應(yīng)該將斜槽軌道的末端調(diào)成水平，以保證小球能做平拋運動，B正確；C．以斜槽末端以上小球球心的投影點處作為小鐵球做平拋運動的起點和所建坐標(biāo)的原點O，C錯誤；D．應(yīng)將所有通過硬紙片確定的點用平滑曲線連接，而不是用直線連接，D錯誤。故選B。（3）[3]根據(jù)，得則初速度[4]為了減小測量誤差，x、y取值應(yīng)大一些，可知計算初速度的誤差與x、y的大小選取是有關(guān)的。（4）[5]在豎直方向上，根據(jù)y=4l=gT2，得[6]水平分速度（5）[7]令y=ax2，代入實驗所得各點坐標(biāo)值求出a，看在誤差允許的范圍內(nèi)，a是否相等，可判斷實驗所得的曲線是否為拋物線。4．C1:31:4【詳解】（1）[1]第一層皮帶傳送時線速度相等且半徑相等，則兩盤轉(zhuǎn)動的角速度相等，將質(zhì)量相等的兩個小球分別放置擋板B和C處，就能保證有不同的半徑，根據(jù)，可知探究的是向心力和半徑的關(guān)系；故選C。（2）[2]若傳動皮帶套在塔輪第三層，同一皮帶的線速度相等，而兩輪的半徑之比為3:1，由可知，兩塔輪的角速度之比為1:3；（3）[3]兩個球的質(zhì)量相等，傳動皮帶位于第二層時因兩輪的半徑之比為2:1，則由可知，兩塔輪的角速度之比為1:2；A、C分別到左右塔輪中心的距離相等即轉(zhuǎn)動時的半徑相等，根據(jù)可知向心力之比為1:4，左右兩標(biāo)尺的露出的格子數(shù)向心力的大小關(guān)系，則格子數(shù)之比為1:4。5．D1：4【詳解】（1）[1]本實驗探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系，當(dāng)研究F與m的關(guān)系時，必須保證ω和r不變，當(dāng)研究F與ω關(guān)系時，必須保證m和r不變，當(dāng)研究F和r關(guān)系時，m和ω要保持不變，這種實驗方法稱為控制變量法。故選D。（2）[2]根據(jù)題意，兩球質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動半徑相同，故格數(shù)之比為由于兩塔輪通過皮帶連接，故塔輪邊緣點的線速度相同，則所以格數(shù)之比為6．CB3∶2【詳解】（1）[1]根據(jù)題意可知，本實驗探究向心力與多個因素的關(guān)系，需采用控制變量法A．探究平拋運動的特點，采用推理法，故A錯誤；B．探究兩個互成角度力的合成規(guī)律，采用等效法，故B錯誤；C．研究影響平行板電容器電容大小的因素，采用控制變量法，故C正確。故選C。（2）[2]根據(jù)題意可知，實驗中，小球的質(zhì)量相等，半徑相等，角速度不等，則目的是研究向心力大小與角速度的關(guān)系。故選B。（3）[3]根據(jù)題意，由公式可得則角速度之比為由于皮帶傳動，線速度相等，由可得，皮帶連接的左右圓盤半徑之比為7．AB/BAAC見解析【詳解】（1）[1]電火花打點計時器工作時需要交流電源，實驗中要得到重物下落的高度及計算打某點時重物的速度時要用刻度盡測量距離。故選AB；（2）[2]為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的動能變化量與勢能變化量。故選A