（2019）新人教版高中物理高一必修第二册期末复习专项训练-实验题.rar

高一下学期物理期末专项复习训练（三）高一下学期物理期末专项复习训练（三）-实验题专项（实验题专项（1 1）本专项练习共 4 小题，共 40 分1.某同学利用拉力传感器探究“圆锥摆摆线所受的拉力与摆球运动周期间的关系”，他采取了如下几步操作：如图所示，将摆球拉离竖直方向一个角度，给小球施加一个水平初速度，让小球在(1)水平面内做匀速圆周运动，他测出了小球完成 N 次圆周运动的时间为 t，则小球做圆周运动的周期 _ 。 =此后该同学的操作均保持摆线长为 50cm，改变摆球摆动的周期，拉力传感器测出(2)了细线的拉力与周期的关系如下所示 /2.55.07.510.012.5/0.2830.2000.1630.1410.1262/20.0800.0400.0270.0200.0162/212.5025.0037.5050.0062.50为了减小实验误差，该同学处理实验数据时采用了线性拟合的方法，他把 F 设定为纵轴变量，为了得到直线图像，他的横轴变量应该选择：_ 。A.T B. C. 22请你根据选择的横轴变量，用描点法画出图像。根据做出的图像，可求出小球的质量 _ 。 =新课标新课标 新教材新教材 新高考新高考实验题专项训练 第 2 页 2.在“验证机械能守恒定律”实验中。 甲同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图 1 所示。该同学(1)从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图 2 所示。选取纸带上连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点 O 的距离分别为、。已知重锤的质量为 m，打123点计时器所接交流电的频率为 f，当地的重力加速度为 g。从起始点 O 开始到打下 B 点的过程中，重锤重力势能的减小量 _ ，重锤动能的增加量 = =_ 。在误差允许的范围内，如果，则可验证机械能守恒。 = 乙同学利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒，实验装置如图 3 所示。实验(2)前，将气垫导轨调至水平，滑块通过细线与托盘和砝码相连。开启气泵，待出气稳定后将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为 t。已知刚释放时挡光条到光电门的距离为 l，挡光条的宽度为 d，托盘和砝码的总质量为 m，滑块和挡光条的总质量为 M，当地的重力加速度为 g。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能的减少量 _ ；系统动能的增加量 _ = =。在误差允许的范围内，如果，则可验证系统的机械能守恒。 = 3.用传感器观察电容器的放电过程：按图 甲 连接电路，电源电动势，电容器选用几百微法的电解电容器先使开() = 8关 S 与 1 端相连，电源向电容器充电，这个过程瞬间完成然后把开关 S 掷向 2 端，电容器通过电阻 R 放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线，如图 乙 ()估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量_ C；(1) =根据以上数据估算电容为_ (2) =4.如图为某实验小组利用气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验装置将气垫导轨放在水平桌面上，细绳两端分别与托盘 含砝码 和滑块 含遮光条 相连，滑块在托盘()()的牵引下运动已知光电门固定在的气垫导轨上，遮光条的宽度 d，托盘 含砝码 的质()量为 M，滑块的质量为 m，重力加速度为 g下列实验操作步骤，正确顺序是 (1) 测出遮光条到光电门的距离 l调节滑轮高度，使细绳与导轨平行将气垫导轨放在水平桌面，将导轨调至水平释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间 t打开气源，将滑块移至光电门右侧某适合的位置遮光条通过光电门时的速度大小为 用题中所给的字母表示 (2)()在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，若系统要符合机械能守恒定律的结论，(3)应满足的关系式为 用题中所给的字母表示 ()保持滑块和砝码质量不变，多次改变遮光条到光电门的距离 l，记录每次遮光条的(4)遮光时间 t 及对应的 ，数据见下表12/( 101)1.002.003.004.005.00/11.798.166.715.775.1412/( 1042)0.721.502.223.003.78请根据表中的数据，在方格纸上作出图像12某同学根据“图像是一条过原点的直线”得出了“系统机械能守恒”的结(5)12论你是否同意他的观点？请简要说明理由高一下学期物理期末专项复习训练（四）高一下学期物理期末专项复习训练（四）-实验题专项（实验题专项（2 2）本专项联系共 4 小题，共 40 分1.某同学设计了一个探究向心力 F 的大小与角速度 和半径 r 之间关系的实验选一根圆珠笔杆，取一根长的尼龙细线，一端系一个小钢球；另一端穿过圆珠笔杆，吊2.5上若干质量相同的钩码，如图所示调节尼龙细线，使小钢球距圆珠笔杆的顶口 笔尖(部 的线长为握住圆珠笔杆，并在该同学头部的上方尽量使小钢球稳定在一个水)0.5.平面内做匀速圆周运动新课标新课标 新教材新教材 新高考新高考实验题专项训练 第 4 页 为了让小球匀速圆周运动的向心力大小近似等于悬挂钩码的重力，应该保证圆珠笔(1)杆的顶口尽量光滑，且笔尖上方的尼龙线尽可能水平，此时钩码的质量应该_小球质量A.远小于 等于远大于. .在满足上述条件的情况下，该同学做了如下实验：(2)保持钩码个数不变，调节水平部分尼龙细线的长度为原来的 4 倍，此时钢球匀速圆周运动的频率应为原来的_倍保持水平部分尼龙细线的长度不变，改变钩码的个数，发现此时钢球匀速转动的频率为原来的 2 倍，此时钩码个数为原来的_倍在该实验中我们主要用到了物理学中的_(3)A.理想实验法等效替代法 .C.控制变量法演绎法 .2.如图所示为气垫导轨的示意图其中、为两个光电门，它们与数字计时器 图中12(未画出 相连，当滑行器通过光电门、时，光束被遮挡的时间、都可以被测)1212量并记录滑行器连同上面固定的条形挡光片的总质量为 M，挡光片水平宽度为 D，两光电门间距为 s，牵引砝码的质量为 m，重力加速度 g 已知，回答下列问题：实验开始时应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的(1)情况下，如何判定是否调节到位？_用上述装置做“探究滑块的加速度与力的关系实验”(2)若，改变 m 的值，进行多次实验，以下 m 的取值中最不合适的一个是 = 0.4_A. 1= 5 .2= 15 .3= 40 .4= 400在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为_ 用、D、s 表示 (12)若用上述装置做“探究恒力做功与滑块动能改变的关系”实验，需要直接测量的物(3)理量是_，探究结果的表达式是_ 用相应的符号表示 ()某学习小组还想用此装置来“验证机械能守恒定律”，是否可行？_ 如可行，(4).需要验证的表达式为_3.如甲图所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置电源输出电压恒为 8V，S 是单刀双掷开关，G 为灵敏电流计，C 为平行板电容器 当开关 S 接 时 选填“1”或“2” ，平行板电容器充电在充电开始(1)()时电路中的电流比较 选填“大”或“小” ，以后随着极板上电荷的增多，()电流逐渐 选填“增大”或“减小” ()当开关 S 接 时 选填“1”或“2” ，平行板电容器放电，流经 G 表的电(2)()流方向与充电时 选填“相同”或“相反” ()将 G 表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图象如(3)乙图所示已知如图所围的面积约为 40 个方格，可算出电容器的电容为 F.4.用如图实验装置验证 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图中给出的是实验中获取的一条纸带；0 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有 4 个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示已知 m150 g、m2150 g，则(g 取 9.8 m/s2，所有结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点 5 时的速度 v5_m/s；(2)在打点 05 过程中系统动能的增量 Ek_J，系统势能的减少量Ep_J，由此得出的结论是_；(3)若某同学作出 v2h 图象如图，则当地的实际重力加速度 g_m/s2.12高一下学期物理期末专项复习训练（三）高一下学期物理期末专项复习训练（三）-实验题专项（实验题专项（1 1）本专项练习共 4 小题，共 40 分1.某同学利用拉力传感器探究“圆锥摆摆线所受的拉力与摆球运动周期间的关系”，他采取了如下几步操作：如图所示，将摆球拉离竖直方向一个角度，给小球施加一个水平初速度，让小球在(1)水平面内做匀速圆周运动，他测出了小球完成 N 次圆周运动的时间为 t，则小球做圆周运动的周期 _ 。 =此后该同学的操作均保持摆线长为 50cm，改变摆球摆动的周期，拉力传感器测出(2)了细线的拉力与周期的关系如下所示 /2.55.07.510.012.5/0.2830.2000.1630.1410.1262/20.0800.0400.0270.0200.0162/212.5025.0037.5050.0062.50为了减小实验误差，该同学处理实验数据时采用了线性拟合的方法，他把 F 设定为纵轴变量，为了得到直线图像，他的横轴变量应该选择：_ 。A.T B. C. 22请你根据选择的横轴变量，用描点法画出图像。根据做出的图像，可求出小球的质量 _ 。 =【答案】 C 0.010【解析】解：小球做圆周运动的周期为(1) =由牛顿第二定律可得，整理得，所以他的横轴变(2) = (2)2 = 4212量应该选择，则 C 正确；AB 错误；2故选 C。新课标新课标 新教材新教材 新高考新高考实验题专项训练 第 2 页 描点法画出图像如图所示由图像可得图像的斜率为， = 42 =12.562.50 2= 0.20 2则小球的质量为。 =42=0.204 3.142 0.5 0.010故答案为：；图像见解答；(1)(2)0.010小球做圆周运动的周期为；(1) =根据合力提供向心力，计算 F 与 T 关系，分析选择；描点作图；求出图象(2)斜率进而分析小球质量。本题考查圆周运动相关内容，根据题目分析小球向心力来源，并计算出拉力 F 与周期T 关系是解题关键。2.在“验证机械能守恒定律”实验中。 甲同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图 1 所示。该同学(1)从打出的纸带中选出一条理想的纸带，如图 2 所示。选取纸带上连续打出的三个点A、B、C，测得它们到起始点 O 的距离分别为、。已知重锤的质量为 m，打123点计时器所接交流电的频率为 f，当地的重力加速度为 g。从起始点 O 开始到打下 B 点的过程中，重锤重力势能的减小量 _ ，重锤动能的增加量 = =_ 。在误差允许的范围内，如果，则可验证机械能守恒。 = 乙同学利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒，实验装置如图 3 所示。实验(2)前，将气垫导轨调至水平，滑块通过细线与托盘和砝码相连。开启气泵，待出气稳定后将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条通过光电门的挡光时间为 t。已知刚释放时挡光条到光电门的距离为 l，挡光条的宽度为 d，托盘和砝码的总质量为 m，滑块和挡光条的总质量为 M，当地的重力加速度为 g。在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统重力势能的减少量 _ ；系统动能的增加量 _ = =。在误差允许的范围内，如果，则可验证系统的机械能守恒。 = 【答案】 mgl 2(31)22812( + )()2【解析】解：用自由落体验证机械能守恒定律，从 O 到 B 点，重锤重力势能的减(1)小量为。 = 2打下 B 点的速度，动能的增加量=2=312 1=(31)2； =122=(31)228用气垫导轨来验证机械能守恒律，砝码和托盘下降 l 时，重力势能的减小量(2)。 = 滑块到光电门的速度为，则系统增加的动能 = =12( + )2=12( + )()2故答案为：、；、(1)2(31)228(2)12( + )()2根据下降的高度求出重力势能的减小量，根据某段时间内平均速度等于中间时刻的(1)瞬时速度求出 C 点的瞬时速度，从而得出动能的增加量；由于光电门的宽度 d 很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，根据(2)功能关系得重力做功的数值等于重力势能减小量。本题考查了两种不同的方法验证机械能守恒律，解决问题的关键是理解各实验的原理，平时要注意基础知识的学习与掌握。了解光电门测量瞬时速度的原理，实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面。3.用传感器观察电容器的放电过程：按图 甲 连接电路，电源电动势，电容器选用几百微法的电解电容器先使开() = 8关 S 与 1 端相连，电源向电容器充电，这个过程瞬间完成然后把开关 S 掷向 2 端，电容器通过电阻 R 放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线，如图 乙 ()估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量_ C；(1) =根据以上数据估算电容为_ (2) =【答案】；(1)3.5 103(2)437.5【解析】解：根据图象的含义，因，所以图线与坐标轴围成的面积表示为：(1) = 电容器的放电量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为，由大于半格算一个，0.25 103小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为 14，所以释放的电荷量是：； = 0.25 103 14 = 3.5 103根据电容器的电容可知：；(3) = =3.5 1038 = 4.375 104 = 437.5故答案为：；(1)3.5 103(2)437.5本题考查图象的含义，要通过类比明确图象的意义；知道如何通过图象求电量，掌握电容器的电容公式，理解其比值定义法4.如图为某实验小组利用气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验装置将气垫导轨放在水平桌面上，细绳两端分别与托盘 含砝码 和滑块 含遮光条 相连，滑块在托盘()()的牵引下运动已知光电门固定在的气垫导轨上，遮光条的宽度 d，托盘 含砝码 的质()量为 M，滑块的质量为 m，重力加速度为 g下列实验操作步骤，正确顺序是 (1)测出遮光条到光电门的距离 l调节滑轮高度，使细绳与导轨平行将气垫导轨放在水平桌面，将导轨调至水平新课标新课标 新教材新教材 新高考新高考实验题专项训练 第 4 页 释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间 t打开气源，将滑块移至光电门右侧某适合的位置遮光条通过光电门时的速度大小为 用题中所给的字母表示 (2)()在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，若系统要符合机械能守恒定律的结论，(3)应满足的关系式为 用题中所给的字母表示 ()保持滑块和砝码质量不变，多次改变遮光条到光电门的距离 l，记录每次遮光条的(4)遮光时间 t 及对应的 ，数据见下表12/( 101)1.002.003.004.005.00/11.798.166.715.775.1412/( 1042)0.721.502.223.003.78请根据表中的数据，在方格纸上作出图像12某同学根据“图像是一条过原点的直线”得出了“系统机械能守恒”的结(5)12论你是否同意他的观点？请简要说明理由【答案】或(1)() (2)(3) =12( + )()2如图所示：(4)不同意，图线的斜率近似等于才能得出该结论(5)2( + )2【解析】用气垫导轨验证机械能守恒定律时，将气垫导轨放在水平桌面，将导轨调(1)至水平，再调节滑轮高度，使细绳与导轨平行，打开气源，将滑块移至光电门右侧某适合的位置，再测出遮光条到光电门的距离 l，最后释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间 t。故正确的顺序是。根据瞬时速度的定义式可知，滑块经过光电门的速度为。(2) =设滑块和遮光条的总质量托盘和砝码下落过程中，系统增加的动能 (3)=12( + )，系统减少的重力势能即为托盘和砝码减少的重力势能，为2=12( + )()2，为了验证机械能守恒定律，需满足的关系是。= =12( + )()2根据数据做图如图所示：(4)，变形得：，只有图线的斜率近似等于才能得 =12( + )()212=22( + )2( + )2出系统机械能守恒，所以根据“图像是一条过原点的直线”得出了“系统机械能守12恒”的结论是错误的。高一下学期物理期末专项复习训练（四）高一下学期物理期末专项复习训练（四）-实验题专项（实验题专项（2 2）本专项联系共 4 小题，共 40 分1.某同学设计了一个探究向心力 F 的大小与角速度 和半径 r 之间关系的实验选一根圆珠笔杆，取一根长的尼龙细线，一端系一个小钢球；另一端穿过圆珠笔杆，吊2.5上若干质量相同的钩码，如图所示调节尼龙细线，使小钢球距圆珠笔杆的顶口 笔尖(部 的线长为握住圆珠笔杆，并在该同学头部的上方尽量使小钢球稳定在一个水)0.5.平面内做匀速圆周运动为了让小球匀速圆周运动的向心力大小近似等于(1)悬挂钩码的重力，应该保证圆珠笔杆的顶口尽量光滑，且笔尖上方的尼龙线尽可能水平，此时钩码的质量应该_小球质量A.远小于等于远大于.在满足上述条件的情况下，该同学做了如下实验：(2)保持钩码个数不变，调节水平部分尼龙细线的长度为原来的 4 倍，此时钢球匀速圆周运动的频率应为原来的_倍保持水平部分尼龙细线的长度不变，改变钩码的个数，发现此时钢球匀速转动的频率为原来的 2 倍，此时钩码个数为原来的_倍新课标新课标 新教材新教材 新高考新高考实验题专项训练 第 6 页 在该实验中我们主要用到了物理学中的_(3)A.理想实验法等效替代法 .C.控制变量法演绎法 .【答案】；(1)(2)0.54(3)【解析】要让小球做圆周运动，那么小球受到的向心力近似等于砝码的重力，由于(1)使小钢球稳定在一个水平面内转动，那么小球水平方向的拉力要远大于小球在竖直方向的重力，这样才能保证这两力的合力 向心力 是近似水平方向，则拉力等于砝码的()重力远大于小球重力，即钩码的质量应该远大于小球质量；， 时，； = 4 = 0.5，当 r 不变时，； = 2 = 4该实验需研究不同因素下的情况，则需控制某一个量变化，其他量不变，故用到的(3)主要实验方法是控制变量法，故选 C。2.如图所示为气垫导轨的示意图其中、为两个光电门，它们与数字计时器 图中12(未画出 相连，当滑行器通过光电门、时，光束被遮挡的时间、都可以被测)1212量并记录滑行器连同上面固定的条形挡光片的总质量为 M，挡光片水平宽度为 D，两光电门间距为 s，牵引砝码的质量为 m，重力加速度 g 已知，回答下列问题：实验开始时应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的(1)情况下，如何判定是否调节到位？_用上述装置做“探究滑块的加速度与力的关系实验”(2)若，改变 m 的值，进行多次实验，以下 m 的取值中最不合适的一个是 = 0.4_A. 1= 5 .2= 15 .3= 40 .4= 400在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为_ 用、D、s 表示 (12)若用上述装置做“探究恒力做功与滑块动能改变的关系”实验，需要直接测量的物(3)理量是_，探究结果的表达式是_ 用相应的符号表示 ()某学习小组还想用此装置来“验证机械能守恒定律”，是否可行？_ 如可行，(4).需要验证的表达式为_【答案】取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动，或者取下牵引砝码，轻推滑(1)行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间都相等；(2)、M、s、D；(3)12可行；。(4)【分析】明确实验原理以及气垫导轨装置的特点可正确解答；(1)在实验中，认为 m 的重力等于滑块所受的合力，所以 m 的质量应远小于 M 的质量；(2)滑块经过光电门时的速度近似等于滑块经过光电门时的平均速度，可由求出， = 然后由匀变速运动的速度位移公式求出滑块的加速度；本题“探究恒力做功与动能改变的关系”，则要知道恒力的大小，和小车的动能，(3)所以要测量滑行器的质量 M、砝码的质量 m；要探究的结论是合外力做的功等于滑行器动能的变化量；验证机械能守恒定律的研究对象是滑行器和砝码组成的系统。(4)解决本题的关键理解实验的原理，知道当 m 的质量远小于 M 的质量，m 的重力可以认为等于 M 所受的合力“探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力【解析】取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动，或者取下牵引砝码，轻推滑行器，数(1)字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间都相等；实验只有在满足的条件下，才可以将牵引砝码的重力近似看作对滑行器的(2) 拉力，所以 D 项是不合适的；由于挡光片通过光电门的时间很短，所以可以认为挡光片通过光电门的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即有，再根据运动学公式，得；2212= 2根据动能定理，有，研究对象是滑行器，拉力等于砝码的重力，(3) =12221212即，所以表达式为，故需要测量的物理量为砝码 = 的质量 m，滑行器的质量 M，滑行器通过两光电门时光束被遮挡的时间、，两12光电门之间的距离 s，挡光片的宽度 D；可行验证机械能守恒定律的研究对象是滑行器和砝码组成的系统，有(4)。答案为：3.如甲图所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置电源输出电压恒为 8V，S 是单刀双掷开关，G 为灵敏电流计，C 为平行板电容器 当开关 S 接 时 选填“1”或“2” ，平行板电容器充电在充电(1)()开始时电路中的电流比较 选填“大”或“小” ，以后随着极板上电()荷的增多，电流逐渐 选填“增大”或“减小” ()当开关 S 接 时 选填“1”或“2” ，平行板电容器放电，流经 G 表(2)()的电流方向与充电时 选填“相同”或“相反” ()新课标新课标 新教材新教材 新高考新高考实验题专项训练 第 8 页 将 G 表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图(3)象如乙图所示已知如图所围的面积约为 40 个方格，可算出电容器的电容为 F.【答案】； 大； 减小； (1)1； 相反；(2)2(3)4 104【分析】本实验考查观察电容器的充、放电现象的实验，难度一般。【解析】充电时必须将电容器接电源，故将单刀双掷开关拔向 1；(1)由乙图知，充电开始时电路中的电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小；开关接电容器时，即 S 接 2，平行板电容器放电，流经 G 表的电流方向与充电时相(2)反；已知有 40 个方格；一个格子的电量为；(3)8 105C所以释放的电荷量为：；Q = 8 105C 40 = 3.2 103C根据电容器的电容；C =QU=3.2 1038F = 4 104F4.用如图实验装置验证 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图中给出的是实验中获取的一条纸带；0 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有 4 个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示已知 m150 g、m2150 g，则(g 取 9.8 m/s2，所有结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点 5 时的速度 v5_m/s；(2)在打点 05 过程中系统动能的增量 Ek_J，系统势能的减少量Ep_J，由此得出的结论是_；(3)若某同学作出 v2h 图象如图，则当地的实际重力加速度 g_m/s2.12【解析】(1)v5m/s2.4 m/s（21.6026.40） 1020.1 2(2)Ek (m1m2)v200.58 J Epm2ghm1gh0.60 J12通过分析，在实验误差允许范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒(3)由(m2m1)gh (m1m2)v2知12v22（m2m1）ghm1m2即图象的斜率 k（m2m1）gm1m25.821.20解得 g9.7 m/s2.答案：(1)2.4(2)0.580.60见解析(3)9.7