高中物理实验题

用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验:
（1）为进行该实验，备有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关。其中不必要的器材是                  。缺少的器材是            。
（2）若实验中所用重物的质量m=1kg，打点时间间隔为0.02s，打出的纸带如下图所示，O、A、B、C、D为相邻的几点，测的OA=0.18cm、OB=0.76cm、OC=1.7cm、OD=3.0cm，查出当地的重力加速度g=9.80m/s²，则重物在B点时的动能E_kB=         J。从开始下落到B点的过程中，重物的重力势能减少量是     J，由此得出的结论是                                         。(计算结果保留三位有效数字)

（3）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落的距离h，以v²/2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                  。

如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题。

（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的一个器材是______
A．螺旋测微器            B．秒表
C．多用电表              D．交流电源
（2）下面列举了该实验的几个操作步骤中，其中操作不当的一个步骤是____
A．用天平测出重锤的质量
B．按照图示的装置安装器件
C．先释放纸带，后接通电源
D．测量纸带上某些点间的距离
（3）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示。使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a＝_______（用x₁、x₂、x₃、x₄及f表示）

某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0V．0.7A”；
电流表A₁，量程3A，内阻约为0.1Ω;
电流表A₂，量程0.6A，内阻r2=0.2Ω;
电压表V，量程3V，内阻rV=9kΩ；
标准电阻R₁，阻值1Ω；
标准电阻R₂，阻值3kΩ;
滑动变阻器R，阻值范围O~ 10Ω,；
学生电源E，电动势6V，内阻不计； 开关S及导线若干。

①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，请问读数________V，此时L的电阻为__________Ω。
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是____________V。
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。

如图所示，半径R = 0.8m的光滑绝缘导轨固定于竖直平面内，加上某一水平方向的匀强电场时，带正电的小球沿轨道内侧做圆周运动，它的电量q＝1.00×10^－7C。圆心O与A点的连线与竖直成一角度θ，在A点时小球对轨道的压力N = 1.2N，此时小球的动能最大．若小球的最大动能比最小动能多0.32J，且小球能够到达轨道上的任意一点（不计空气阻力，g取10m/s²）．则：

⑴小球的最小动能是多少？
⑵小球受到重力和电场力的合力是多少？
⑶现小球在动能最小的位置突然撤去轨道，并保持其他量都不变，若小球在0.4s后的动能与它在A点时的动能相等，求小球的质量和电场强度。

如图1所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图．图中A为小车，B为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50H_Z交流电．小车的质量为m₁，小桶（及砝码）的质量为m₂．

（1）下列说法正确的是      ．

A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

B．实验时应先释放小车后接通电源

C．本实验m2应远大于m1

D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣图象

（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a﹣F图象，可能是图2中的图线      ．（选填“甲”、“乙”、“丙”）

某同学利用图甲所示装置来探究平抛运动的规律，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸损坏了一部分，剩余部分如图乙所示，P₁、P₂和P₃是轨迹图线上的3个点，P₁和P₂、P₂和P₃之间的水平距离相等。设P₁、P₂和P₃的横坐标分别为x₁，x₂和x₃，纵坐标分别为y₁、y₂和y₃，由图乙可侧出，；。若已知抛出后小球在水平方向做匀速运动，则小球从P₁运动到P₂所用的时间为    s，小球抛出后的水平速度为＿m/s。（g取9.8 m/s²，结果保留2位有效数字）

未来“嫦娥五号”落月后，轨道飞行器将作为中继卫星在绕月轨道上做圆周运动，如图所示．设卫星距离月球表面高为h，绕行周期为T，已知月球绕地球公转的周期为T₀，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球半径为r，万有引力常量为G．试分别求出：

（1）地球的质量和月球的质量；
（2）中继卫星向地球发送的信号到达地球，最少需要多长时间？（已知光速为c，且h≤r≤R）

小明同学用下列器材描绘额定电压为3．0V的小灯泡伏安特性曲线（电压变化要求从零开始），研究小灯泡实际电阻值等问题。
A．电流表（0．6 A，内阻约lΩ）
B．电压表（3V，内阻约1 kΩ）
C．滑动变阻器（10Ω，l A）
D．滑动变阻器（100Ω，3 A）
E．电源（4 V，内阻不计）
（1）用笔画线代替导线，将图中的实验仪器连成完整的实验电路。

（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用            。（填写器材序号）
（3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于      端（填“a”或“b”）。
（4）闭合开关，变阻器的滑片向b端移动，电压表的示数逐渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为____，（填选项前的字母）
A．小灯泡灯丝断了
B．小灯泡被短接
C．滑动片接触不好（断路）
（5）排除故障后，小明完成了实验，并由实验数据画出小灯泡I-U图象如图中实线所示。由图可确定小灯泡在电压为2.0 V时，小灯泡的电阻值为____Ω（保留两位有效数字）。
（6）若I—U图中的虚线I或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实线相比，虚线____（填“I”或“Ⅱ”）才是真实的伏安特性曲线。

如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度与力的关系”的实验装置：

（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持               ，用钩码所受的重力作为             。用DIS测出小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出a—F关系图线（如图所示）

①分析此图线的OA段可得出的实验结论是                     
②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是       
A. 小车与轨道之间存在摩擦
B. 导轨保持了水平状态
C. 所挂钩码的总质量太大
D. 所用小车的质量太大
（3）某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图：长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。

实验步骤如下：①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d, 用天平测量滑块的质量m；
②用直尺测量AB之间的距离s, 以及A点到水平桌面的垂直距离h₁，B点到水平桌面的垂直距离h₂;
③将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t;
④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值;
⑤利用所测数据求出摩擦力F_f和斜面倾角的余弦值cos α；
⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，作出F_f—cosα关系曲线.
用以上测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）；
①斜面倾角的余弦cosα=                   
②滑块通过光电门时的速度v=               
③滑块运动时的加速度a=             
④滑块运动时所受到的摩擦阻力F_f=                           

现用频闪照相机方法来研究物块的匀变速运动，在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示，拍摄时频闪频率是10Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离为x₁、x₂、x₃、x₄.（单位：cm）

根据表中数据，完成下列填空：
①物块的加速度a=_______m/s²（保留3为有效数字）
②若相机故障，拍摄时频率小于10Hz，计算结果比真实值_______（填“偏大”或“偏小”）

如图下图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．


①该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如上图所示，则d=________mm．
②实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是________；
③下列必要的实验要求是________．（请填写选项前对应的字母）

A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些

C．应将气垫导轨调节水平

D．应使细线与气垫导轨平行

④改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________图象．（选填“”、“”或“”）．

如图，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移一时间(s- t)图像和速率一时间( v- t)图像．整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h.

(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如题b图所示．从图线可得滑块A下滑时的加速度a =     m/s²（保留一位有效数字），摩擦力对滑块A运动的影响   （选填“A、明显，不可忽略”或“B.不明显，可忽略，’）
(2)此装置还可用来测量重力加速度g.实验时保持斜面的长度为l不变，通过改变h的大小，测出对应的加速度a，然后做出a-h图像(a为纵轴，h为横轴），图像中的图线是一条倾斜的直线，为求出重力加速度g需要从图像中找出＿   ．
A.图线与a轴截距a₀    B.图线与h轴截距b₀
C.图线的斜率k         D.图线与坐标轴所夹面积S
则重力加速度g＝     （用题中和选项中给出的字母表示）．

(3)若实验测得车＝0.6，且将气垫导轨换成长木板，滑块A换成滑块A，若滑块A与长木板间的动摩擦因数恒定，给滑块A一沿滑板向上的初速度，A的s-t图线如题c图．通过图线可求得滑块与长木板间的动摩擦因数=     （结果保留一位有效数字）．

如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，请完成以下填空．

实验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平
②测出挡光条的宽度l和两光电门1中心之间的距离x．
③将滑块移至光电门1左侧某一处，待祛码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．
④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间
⑤用天平称出滑块和挡光．条的总质量M，再称出托盘和砝码的总量m．
⑥滑块通过光电门1时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能为
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中卜系统势能的减少量（重力加速度为g）
⑧如果满足关系式＿＿＿＿＿＿＿＿，则可认为验证了机械能守恒定律。

某同学把带铁夹的铁架台、电火花计时器、纸带、质量为的重物甲和质量为的重物乙（）等器材组装成如图所示的实验装置，以此研究系统机械能守恒定律。此外还准备了天平（砝码）、毫米刻度尺、导线等。

（1）实验中得到一条比较理想的纸带，先记下第一个点的位置。然后选取、、、四个相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。分别测量出、、、到点的距离分别为、、、。已知打点计时器使用交流电的频率为。重物甲下落的加速度            。（计算结果保留2位有效数字）

（2）若当地的重力加速度为，系统从运动到的过程中，只要满足关系式          ，则表明系统机械能守恒。(用给出物理量的符号表示)

如图下图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．


①该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如上右图所示，则d=________mm．
②实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是________；
③下列不必要的一项实验要求是________．（请填写选项前对应的字母）

A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些

C．应将气垫导轨调节水平

D．应使细线与气垫导轨平行

④改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________图象．（选填“”、“”或“”）．