高中物理重难点强化练四实验综合训练教科版.docx
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高中物理重难点强化练四实验综合训练教科版
2019-2020年高中物理重难点强化练四实验综合训练教科版
1．如图1是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。
加速度大小用a表示。
图1
（1）O、E间的距离为________cm。
（2）如图2是根据实验数据绘出的xt2图线（x为各计数点至同一起点的距离），斜率表示________，加速度大小为________m/s2（保留3位有效数字）。
图2
解析：
（1）此刻度尺的分度值为1mm，要估读到0.1mm。
（2）由x＝
at2可知图线的斜率k＝
a，由图中数据可计算出k，则加速度大小为0.933m/s2。
答案：
（1）1.80
（2）
a 0.933
2．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：
一轻弹簧一端固定于某一深度为h＝0.25m、且开口向右的小筒中（没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内），如图3甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l，作出Fl变化的图线如图乙所示。
图3
（1）由此图线可得出的结论是________________________________________________；
（2）弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长l0＝________m；
（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于：
_____________
________________________________________________________________________，
缺点在于：
__________________________________________________。
解析：
（1）在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比。
（2）由ΔF＝kΔx和乙图可知：
（30－10）＝k×20×10－2
所以k＝100N/m，
由乙图可知F＝20N时，l＝10cm＝0.1m，
所以20＝k（0.1＋0.25－l0），
即l0＝0.15m。
（3）优点是避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点是弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差。
答案：
见解析
3.在“利用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交变电源上，某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5个点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间还有四个点）。
从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图4所示。
图4
（1）若把每一段纸带的右上端连接起来，结果得到一条倾斜的直线，如图所示，由图可知纸带做________运动，且直线与－x方向夹角越大，说明纸带运动的________越大。
（2）从第一个计数点A开始计时，为求出0.25s时刻纸带的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？
答：
________。
（3）若测得a段纸带的长度为10.0cm，e段纸带的长度为2.0cm，则可求出加速度的大小为________m/s2。
（结果保留2位有效数字）
解析：
（1）由匀变速直线运动的位移规律，可得每段纸带的平均速度与该段纸带的长度有关，则图像可看做vt图，可得纸带做匀减速直线运动，图线倾角的大小反映了加速度的大小。
（2）横轴x轴即可等效成t轴，0.25s时恰好对应纸带c的中间时刻，故测出c段的长度即可求出0.25s时刻纸带的瞬时速度。
（3）根据xm－xn＝（m－n）aT2，代入数据可求得加速度为2.0m/s2。
答案：
（1）匀减速直线 加速度
（2）c段 （3）2.0
4．有同学利用如图5所示的装置来验证力的平行四边形定则：
在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：
图5
（1）（多选）改变钩码个数，实验能完成的是（ ）
A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4
B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4
C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4
D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5
（2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是（ ）
A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C．用量角器量出三段绳子之间的夹角
D．用天平测出钩码的质量
（3）在作图时，你认为图6中________（选填“甲”或“乙”）是正确的。
图6
解析：
（1）对O点受力分析如图所示，OA、OB、OC分别表示N1、N2、N3的大小，由于三共点力处于平衡，所以N1、N2的合力大小等于N3，且N3＜N1＋N2，即|N1－N2|＜N3＜N1＋N2，故B、C、D能完成实验。
（2）为验证平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要做好记录，应从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误。
（3）以O点为研究对象，F3的实际作用效果在OC这条线上，由于误差的存在，F1、F2的合力的理论值与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际。
答案：
（1）BCD
（2）A （3）甲
5．利用如图7甲所示的装置可以测量滑块和滑板间的动摩擦因数。
将质量为M的滑块A放在倾斜滑板B上，倾角α＝37°，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出滑块A的速率—时间（vt）图像。
（取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
图7
（1）先给滑块A一个沿滑板B向上的初速度，得到的vt图像如图乙所示。
利用该图像可算出滑块A上滑时加速度的大小为________m/s2。
（2）从图线可得滑块与滑板之间的动摩擦因数μ＝______。
解析：
（1）根据vt图像容易求得滑块A上滑时加速度的大小为a1＝
＝
m/s2＝8.0m/s2。
（2）滑块A沿滑板B向下滑时的加速度a2＝
＝
m/s2＝4.0m/s2，此过程中，根据牛顿第二定律，滑块A向下滑动时，有mgsinα－μmgcosα＝ma2，而滑块A向上滑动时，则有mgsinα＋μmgcosα＝ma1，解得μ＝0.25。
答案：
（1）8.0
（2）0.25
6.如图8所示为用光电门测定钢球下落时受到的阻力的实验装置。
直径为d、质量为m的钢球自由下落的过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。
用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。
测出两光电门间的距离为h，当地的重力加速度为g。
图8
（1）钢球下落的加速度大小a＝________，钢球受到的空气平均阻力f＝________。
（2）本题“用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度”，但从严格意义上讲是不准确的，实际上钢球通过光电门的平均速度________（选填“＞”或“＜”）钢球球心通过光电门的瞬时速度。
解析：
（1）钢球在竖直方向上做匀加速运动，通过两光电门时时间很短，可近似看作匀速运动，可用平均速度代替瞬时速度，故钢球通过两光电门的瞬时速度vA＝
和vB＝
，根据匀变速直线运动的速度位移关系vB2－vA2＝2ah，得钢球下落的加速度大小a＝
＝
。
对钢球受力分析，根据牛顿第二定律有：
mg－f＝ma，得平均阻力f＝mg－ma＝mg－
。
（2）钢球通过光电门的瞬时速度使用平均速度代替，而平均速度等于中间时刻的速度v
＝
，钢球通过光电门的瞬时速度应为中间位移的速度，v
＝
，由数学知识可知v
＜v
，即钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。
答案：
（1）
mg－
（2）＜
7．某同学利用如图9所示的装置探究加速度与合外力的关系。
小车质量为M，桶和砂子的总质量为m，通过改变m改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出。
现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验，得到多组a、F值（F为弹簧测力计的示数）。
图9
（1）图10为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，打点计时器的频率为50Hz，则C点的速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2。
（以上两空保留一位有效数字）
图10
（2）根据实验数据画出了如图11所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小，横轴应为________。
（选填字母代号）
图11
A.
B.
C．mgD．F
（3）当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，关于图11的说法，正确的是________。
（选填字母代号）
A．图线逐渐偏向纵轴
B．图线逐渐偏向横轴
C．图线仍保持原方向不变
解析：
（1）做匀变速直线运动过程中一段过程中的中间时刻速度等于该段过程中的平均速度，故vC＝
＝
f＝0.8m/s，根据逐差法可得xDE－xBC＝2aT2，xCD－xAB＝2aT2，联立可得a＝4m/s2。
（2）从图中可得加速度与横坐标表示的物理量成正比，根据牛顿第二定律可得F＝ma，当质量一定时，外力与加速度成正比，故D正确。
（3）由于图像的斜率为k＝
，所以增大砂和砂桶质量，k不变，仍保持原方向不变，所以C正确。
答案：
（1）0.8 4
（2）D （3）C
8．某同学设计了如图12所示的装置，来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。
给定的实验器材有米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等。
滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m。
实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2。
图12
（1）若利用上述实验器材和公式a＝
可以测量滑块在A、B间运动时的加速度。
请你在下面的虚线框中设计一个记录两个物理量数据的表格，记录次数为5次。
在表格中标明要测量的两个物理量。
（2）根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：
a＝
m－μg
当上式中的（m′＋m）保持不变时，a是m的一次函数。
该同学想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ。
为了保证实验中（m′＋m）不变，在改变m时，应将从托盘中取出的砝码置于____________上。
（3）实验得到a与m的关系如图13所示，由此可知μ＝________。
（取两位有效数字）
图13
解析：
（1）这两个物理量分别是位移x和时间t，表格中记录原始数据，故如表所示。
1
2
3
4
5
x/m
t/s
（2）要使（m′＋m）不变，应将砝码从砝码盘中取出放入滑块上。
（3）在图线上找到两个点，一个是当a＝0.35m/s2时，m＝6.7kg，另一个是当a＝0.15m/s2时，m＝6.2kg，将两组数据代入到原公式中，并且将公式先变形一下为：
（a＋μg）[M＋（m′＋m）]＝（1＋μ）gm，代入后将两式相除，即可将[M＋（m′＋m）]与（1＋μ）约掉，从而计算出μ＝0.23。
答案：
（1）见解析
（2）滑块 （3）0.23（0.21～0.25均可）
2019-2020年高中物理阶段质量检测一曲线运动新人教版
一、单项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分）
1．（xx·泰安高一检测）关于平抛运动的叙述，下列说法不正确的是（ ）
A．平抛运动是一种在恒力作用下的曲线运动
B．平抛运动的速度方向与恒力方向的夹角保持不变
C．平抛运动的速度大小是时刻变化的
D．平抛运动的速度方向与加速度方向的夹角一定越来越小
2．荡秋千是儿童喜爱的运动，当秋千荡到最高点时小孩的加速度方向可能是图中的（ ）
A．1方向B．2方向
C．3方向D．4方向
3．已知河水的流速为v1，小船在静水中的速度为v2，且v2>v1，下面用小箭头表示小船船头的指向，则能正确反映小船在最短时间内渡河、最短位移渡河的情景的图示依次是（ ）
A．①②B．①⑤C．④⑤D．②③
4．（xx·沭阳高一检测）如图所示，质量为m的小球固定在长为L的细杆一端，绕细杆的另一端O在竖直面内做圆周运动，小球转到最高点A时，线速度大小为
，则（ ）
A．细杆受到
的拉力
B．细杆受到
的压力
C．细杆受到
的拉力
D．细杆受到
的压力
5．一根长为L的轻绳一端系一个质量为m的小球，另一端悬于固定点O，若小球一次在竖直面做单摆运动，另一次做圆锥摆运动。
单摆运动时的最大摆角和圆锥摆运动时的偏角均为θ，如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．单摆可能容易断B．单摆一定容易断
C．圆锥摆可能容易断D．圆锥摆一定容易断
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分）
6．如图所示，做匀速直线运动的小车A通过一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B，设重物和小车速度的大小分别为vB、vA，则（ ）
A．vA>vB
B．vAC．绳的拉力等于B的重力
D．绳的拉力大于B的重力
7．（xx·锦州高一检测）在一个光滑水平面内建立平面直角坐标系xOy，质量为1kg的物体原来静止在坐标原点O（0,0），从t＝0时刻起受到如图所示随时间变化的外力作用，Fy表示沿y轴方向的外力，Fx表示沿x轴方向的外力，下列说法中正确的是（ ）
A．前2s内物体沿x轴做匀加速直线运动
B．后2s内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿y轴方向
C．4s末物体坐标为（4m,4m）
D．4s末物体坐标为（12m,4m）
8．飞车走壁是观众喜爱的一项杂技表演。
如图是三位车手驾车沿圆台形表演台的侧壁的不同高度处飞车走壁，假设三车都是在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．离地越高的车线速度越大
B．离地越高的车角速度越大
C．离地越高的车向心加速度越大
D．离地越高的车周期越大
三、非选择题（本题共4小题，共52分）
9．（12分）在“研究平抛运动”的实验中：
（1）验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是：
在水平方向从起点处取两段连续相等的位移交于曲线两点，作水平线交于y轴，两段y轴位移之比为________。
（2）某同学建立的直角坐标如图所示，设他在安装实验装置和其他操作时准确无误，只有一处失误，即是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为（x，y），初速度的测量值为________，真实值为________________________________________________________________________。
10.（12分）（xx·邯郸高一检测）如图所示，一光滑的半径为R的半圆形轨道固定在水平面上，一个质量为m的小球以某一速度冲上轨道，然后小球从轨道上端B点飞出，最后落在水平面上。
已知小球落地点C距B点的距离为3R，求小球对轨道上端B点的压力为多大。
11．（12分）如图所示，质量为1kg的小球用长为0.5m的细线悬挂在O点，O点距地高度为1m，如果使小球绕OO′轴在水平面内做圆周运动，若细线受力为12.5N就会拉断，g取10m/s2，求：
（1）当小球的角速度为多大时细线将断裂；
（2）线刚好拉断时小球落地点与悬点的水平距离。
12．（16分）如图所示，一个小球质量为m，在半径为R的光滑管内的顶部A点水平飞出，恰好又从管口B点射入管内，则：
（1）小球在A点对上侧管壁有弹力作用还是对下侧管壁有弹力作用？
作用力为多大？
（重力加速度为g）
（2）若要使小球对上侧管壁弹力大小等于重力，则小球在A点的速度应为多少？
答案
1．解析：
选B 平抛运动只受重力作用，故A正确；平抛运动是曲线运动，速度时刻在变化，由v＝
知合速度在增大，C正确；加速度方向竖直向下，设速度方向与竖直方向的夹角为θ，有tanθ＝
＝
，因t增大，所以tanθ变小，θ变小，故D正确，B错误。
2．解析：
选B 当秋千荡到最高点时，小孩没有向心加速度，只有因重力产生的切向加速度，故此时加速度的方向可能为2方向，B正确。
3．解析：
选C 船的实际速度是v1和v2的合速度，v1与河岸平行，对渡河时间没有影响，所以v2与河岸垂直即船头指向对岸时，渡河时间最短为tmin＝
，式中d为河宽，此时合速度与河岸成一定夹角，船的实际路线应为④所示；最短位移为d，应使合速度垂直河岸，则v2应指向河岸上游，实际路线为⑤所示，综上所述，C正确。
4．解析：
选B 小球在最高点做圆周运动的向心力由小球的重力和细杆对小球的作用力的合力提供，假设细杆对球有拉力，则mg＋F＝m
，解得F＝－
mg，与假设方向相反，所以小球对细杆有
mg的压力，B正确，A、C、D错误。
5．解析：
选D 如图，分别对两小球进行受力分析
甲 乙
对于单摆小球，如图甲所示，所受合力沿轨迹的切线方向，提供回复力，由受力图知T1＝mgcosθ；对于圆锥摆小球，如图乙所示，所受合力沿水平方向，提供小球圆周运动的向心力，由受力图可知，T2cosθ＝mg，所以有：
＝cos2θ，由于cosθ<1，则：
T16．解析：
选AD 小车A向左运动的过程中，小车速度是合速度，
可分解为沿绳的方向与垂直于绳的方向的速度，如图所示
由图可知vB＝vAcosθ，则vB7．解析：
选AD 前2s内物体只受x轴方向的作用力，故沿x轴做匀加速直线运动，A正确；其加速度为ax＝2m/s2，位移为x1＝
axt
＝4m，速度为v1＝axt1＝4m/s；后2s内物体沿x轴方向做匀速直线运动，位移为x2＝v1t2＝8m，沿y轴方向做匀加速直线运动，加速度为ay＝2m/s2，位移为y＝
ayt
＝4m，故4s末物体坐标为（12m,4m），D正确。
8．解析：
选AD 设表演台侧壁与水平面的夹角为θ，向心加速度大小a＝g·tanθ是相同的，C错误；离地越高，做圆周运动的半径越大，根据an＝
＝ω2r＝
r，离地越高，车线速度越大，角速度越小，周期越大，A、D正确，B错误。
9．解析：
（1）平抛运动中，水平方向上是匀速直线运动，所以取的两段连续相等的位移所经历的两段时间相等，而竖直方向上是自由落体运动，因此两段y轴位移之比为1∶3。
（2）建立直角坐标时，坐标原点不是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点。
（3）根据平抛运动规律：
x＝v0t，y＝
gt2，联立得v0＝x
，即为初速度的测量值。
其真实值的计算应为x＝vt，y＋
＝
gt2，联立得v＝x
，其中d为小球的直径。
答案：
（1）1∶3
（2）坐标原点不应是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点 （3）x
x
（d为小球直径）
10．解析：
设小球经过B点时速度为v0，从B到C所用的时间为t，则小球平抛的水平位移为
x＝
＝
R
2R＝
gt2，t＝
v0＝
＝
＝
对小球过B点时由牛顿第二定律得F＋mg＝m
解得F＝
mg
由牛顿第三定律得F′＝F＝
mg
答案：
mg
11．解析：
（1）对小球受力分析如图，
绳的拉力和重力的合力充当向心力。
绳即将断裂时有
F合＝
＝
N＝7.5N
由向心力公式有F合＝mω2r
由相似三角形有
＝
＝
解得r＝0.3m，h1＝0.4m，ω＝5rad/s
（2）线断后小球做平抛运动，初速度
v0＝ωr＝1.5m/s
高度h2＝h－h1＝0.6m
由平抛运动知识h2＝
gt2得运动时间t＝
水平距离sx＝v0t＝v0
则落地点与悬点的水平距离
s＝
＝
＝
m＝0.6m
答案：
（1）5rad/s
（2）0.6m
12．解析：
（1）从A运动到B，小球做平抛运动，则有
R＝vAt
R＝
gt2
得vA＝
若小球对上、下管壁均无压力，则
mg＝
得v＝
因为vA<
，所以管壁对小球有向上的作用力
则mg－FN1＝
解得FN1＝
mg
由牛顿第三定律，小球对下侧管壁有压力，
大小FN′1＝
mg
（2）小球在A点时mg＋FN2＝
因为小球受到的上侧管壁的压力等于重力，则vA＝
答案：
（1）对下侧管壁有压力
mg
（2）
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