河北省石家庄市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-实验题、解答题

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河北省石家庄市三年（2020-2022）高一物理下学期期末试题题型分类汇编3-实验题、解答题 一、实验题1．（2020春·河北石家庄·高一期末）在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度g取9.8 m/s2，那么(1)根据图上所得的数据，应取图中O点到________点来验证机械能守恒定律．(2)从O点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔEp＝________ J，动能增加量ΔEk＝________J(结果取三位有效数字)．2．（2020春·河北石家庄·高一期末）利用如图所示的方式验证碰撞中的动量守恒,竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切,先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，测量出滑块在水平桌面滑行的距离x1(图甲)；然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测量出整体沿桌面滑动的距离x2(图乙)。圆弧轨道的半径为R，A和B完全相同,重力加速度为g。(1)滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v=_________(用R和g表示)；(2)滑块与桌面的动摩擦因数μ=____________(用R和x1表示)；(3)若x1和x2的比值=____________，则验证了A和B的碰撞动量守恒。3．（2021春·河北石家庄·高一期末）某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：（1）用游标卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为L＝_______mm。（2）用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径D＝_______mm。（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为________Ω。（4）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R；电流表A1（量程0~4mA，内阻约50Ω）；电流表A2（量程0~30mA，内阻约30Ω）；电压表V1（量程0~3V，内阻约10kΩ）；电压表V2（量程0~15V，内阻约25kΩ）；滑动变阻器R1（阻值范围0~15Ω，允许通过的最大电流2.0A）；滑动变阻器R2（阻值范围0~2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）；直流电源E（电动势4V，内阻不计）；开关S；导线若干则电流表应选_______，电压表应选_________，滑动变阻器应选_______（5）为使实验误差较小，要求尽量多测几组数据进行分析，请在上面丁图中设计出电路图______。4．（2021春·河北石家庄·高一期末）在“用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻”的实验中，提供的器材有：A．干电池一节                B．电流表（量程0.6A）C．电压表（量程3V）        D．开关S和若干导线E．滑动变阻器（最大阻值20Ω，允许最大电流2A）F．滑动变阻器（最大阻值200Ω，允许最大电流1A）（1）按图甲所示电路测量干电池的电动势和内阻，滑动变阻器应选______（填“”或“”）。（2）图乙电路中部分导线已连接，请用笔画线代替导线将电路补充完整______（提示：有两条线需要连接），要求变阻器的滑片滑至最左端时，其使用电阻值最大。（3）闭合开关，调节滑动变阻器，读取电压表和电流表的示数、用同样方法测量多组数据，将实验测得的数据标在如图丙所示的坐标图中，请作出U—I图线____，由此求得待测电池的电动势______V，内电阻______Ω。（结果保留三位有效数字）5．（2022春·河北石家庄·高一期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，某同学利用图甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示。处理实验数据时，该同学取A、B两点来验证实验，重力加速度g取9.8m/s2。（1）下列说法正确的是___________（填写正确答案序号）A．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器B．先释放重物再接通打点计时器电源C．数据处理时，选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置D．观察纸带可知连接重物的夹子夹在了纸带的左端（2）图乙中的测量结果已记录在下面的表格中，请根据相关数据计算出B点的瞬时速度填入表格中的相应位置（计算结果保留三位有效数字）。项目x1/cmA点瞬时速度/（m·s-1）x2/cmB点瞬时速度/（m·s-1）A、B间距离/cm数据3.920.9812.80___________50.00 （3）若重物和夹子的总质量为0.500kg，则从A到B运动的过程中，动能的增加量为___________J，重力势能的减少量为___________J。（计算结果均保留三位有效数字）6．（2022春·河北石家庄·高一期末）在“测量金属丝电阻率”的实验中，某同学取来一段粗细均匀、长为的金属丝进行实验。（1）用螺旋测微器测得该金属丝的直径d如图甲所示，则___________mm。（2）用一电阻挡有三个倍率（分别是 × 1、 × 10、 × 100）的多用电表粗测该金属丝电阻Rx。选用 × 10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到___________挡，重新正确操作后，表盘的示数如图乙所示，则该金属丝电阻约为___________Ω。（3）为进一步准确测量该金属丝的电阻，实验室提供如下器材：A．直流电源E（电动势3V，内阻不计）B．电流表A1（量程0 ~ 0.6A，内阻约1Ω）C．电流表A2（量程0 ~ 150mA，内阻约2Ω）D．电压表V（量程0 ~ 3V，内阻约10kΩ）E．滑动变阻器R1（阻值范围0 ~ 15Ω，允许通过的最大电流2.0A）F．滑动变阻器R2（阻值范围0 ~ 2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）G．待测金属丝Rx、开关、导线若干①实验中，该同学设计了如图丙所示的电路，其中电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________。（填写正确答案的序号）②按照图丙电路，用笔画线代替导线在图丁中完成实物电路连接。___________③若实验中测得该金属丝的电阻为R0，则该电阻丝的电阻率表达式为___________（用题中测得的物理量符号表示）。 二、解答题7．（2020春·河北石家庄·高一期末）在火炮发明并被大规模应用于实战之前，抛石机是中国古代常用的破城重器。某同学仿照古代拋石机制作一个拋石机模型如图所示，炮架上横置一个可以转动的轴，固定在轴上的长杆，可绕转轴O转动，转轴O到地面的距离为h=0.5m，发射前长杆A端着地与地面成30°夹角，A端半球形凹槽中放置一质量m=2kg的物体，用手搬动长杆另一端B至O点正下方，B贴近地面且速度，此时长杆受到装置作用迅速停止，A端物体从最高点水平飞出，重力加速度g=10m/s2。求：（1）物体从最高点飞出时的速度大小vA；（2）物体从最高点飞出前对长杆凹槽在竖直方向上的压力大小。8．（2020春·河北石家庄·高一期末）如图所示，光滑水平轨道AB与光滑半圆形轨道BC在B点相切连接，半圆轨道半径为R，轨道AB、BC在同一竖直平面内。一质量为m的物块在A处压缩弹簧，并由静止释放，物块恰好能通过半圆轨道的最高点C。已知物块在到达B点之前已经与弹簧分离，重力加速度为g。求：（1）半圆轨道在B点时对物块的支持力大小；（2）物块在A点时弹簧的弹性势能。9．（2020春·河北石家庄·高一期末）如图所示，倾角=37°、长L=0.75m的直角斜面体固定在水平地面上。一质量为3m物体放置在斜面的底端A，另一质量为m物体Q放置在斜面的中点O，两物体与斜面间的动摩擦因数相同，且都能恰好静止在斜面上，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。给物体P沿斜面向上的一初速度，与物体Q发生弹性碰撞后，Q恰能运动到斜面的顶端B。已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：(1)两物体与斜面间的动摩擦因数；(2)物体P的初速度大小v0。10．（2021春·河北石家庄·高一期末）如图所示，竖直平面内的一半径R=0.50m的光滑圆弧槽BCD，B点与圆心O等高，质量m=0.10kg的小球从B点正上方H=0.75m高处的A点自由下落，由B点进入圆弧轨道，从D点飞出，不计空气阻力，（取g＝10 m/s2）求：(1)小球经过B点时动能； (2)小球经过最低点C时的速度大小vC；11．（2021春·河北石家庄·高一期末）利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电动机内阻，电阻，重物质量。当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为。不计空气阻力和摩擦，取。求：（1）流经电源的电流I和电动机两端的电压U2（2）电动机的输入功率、热功率和输出功率（3）重物匀速上升时的速度v（4）电源的工作效率η12．（2021春·河北石家庄·高一期末）如图，位于竖直平面内的直角坐标系xOy，x轴沿水平方向。在第一象限的角平分线OA上方存在有界匀强电场，场强，方向竖直向下；第二象限内有另一匀强电场E2，电场方向与x轴成45°角斜向上，如图所示。有一质量为m、电荷量为+q的带电小球在水平细线的拉力作用下恰好静止在坐标（l，-6l）处，绳子水平。现剪断细线，小球从静止开始运动，先后经过两电场后，从A点进入无电场区域，最终打在x轴上的D点，重力加速度为g。求：（1）绳子拉力T及电场E2的场强（2）A点的位置坐标（3）到达D点时小球动能13．（2022春·河北石家庄·高一期末）预计我国将在2030年前后实现航天员登月计划，航天员登上月球后进行相关的科学探测与实验.已知月球的半径为R，宇航员在月球表面高为h处静止释放一小球，经过时间t落地。万有引力常量为G，求：（1）月球的质量M；（2）月球的第一宇宙速度v；14．（2022春·河北石家庄·高一期末）示波器是用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器，它的核心部件是示波管，示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内为真空。电子枪可放出初速度为0的电子，经电压为U0的电场加速后形成电子束。偏转电极YY′、XX′之间可加电压形成偏转电场，荧光屏可使打在上面的电子形成亮斑。已知电子的电量为e，质量为m，不计电子重力。（1）若偏转电极YY′、XX′之间都不加电压，求电子打在荧光屏上的速率；（2）若仅在YY′偏转电极上加上恒定电压UY，在荧光屏上得到亮斑。已知偏转电极YY′的极板长度为L1、板间距为d，YY′极板右端到荧光屏的距离为L2，求亮斑在Y轴的偏转距离DY。15．（2022春·河北石家庄·高一期末）如图，半径为的光滑圆弧轨道AB固定在光滑水平地面上，A点与圆心0等高，圆弧轨道与放在地面上质量为的长木板上表面相切于B点。现将质量的小物块从A点由静止释放，小物块从B点离开圆弧后滑上长木板，一段时间后共速，继续运动一段时间后，长木板与右侧竖直墙壁碰撞后原速率反弹（碰撞时间忽略不计）。已知小物块与长木板间的动摩擦因数，重力加速度求：（1）小物块滑至圆弧末端B点时对圆弧的压力大小；（2）小物块从滑上长木板到两者第一次共速，由于相互摩擦产生的热量；（3）若长木板与墙碰撞后与小物块恰好能再次共速，求长木板的长度。
参考答案：1．     (1)B     (2)1.88     1.84【详解】(1)因为通过某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可以求出B点的速度，所以取图中O点到B点来验证机械能守恒定律．(2)重物重力势能的减少量ΔEp＝mgΔh＝1.00×9.8×0.1920J≈1.88 J；B点的速度，则B点的动能 所以动能的增加量ΔEk＝1.84 J．2．               4【详解】(1)[1]A在圆弧面上运动时机械能守恒，则有mgR=mv2解得(2)[2]对A下滑的全过程由动能定理要分析可知mgR-μmgx1=0解得(3)[3]如果碰撞中动量守恒，则有mv=2mv'再对碰后的AB物体分析，由动能定理可知mv'2=μ•2mgx2则 故 ；因此只要满足即可证明动量守恒。【点睛】本题考查动量守恒定律以及功能关系的应用，要注意明确实验原理，知道实验中如何验证动量守恒定律，明确机械能守恒定律以及动量守恒定律的正确应用。3．     50.15     4.700     120     A2     V1     R1     【详解】(1)[1]主尺读数为50mm，游标上第5条刻度线与主尺对齐，读数为5×0.05mm=0.25mm，则长度为50.25mm；(2)[2]螺旋测微器固定刻度读数为1.5mm，刻度读数为0.200mm，则直径为1.700mm；(3)[3]电阻的阻值R=12×10Ω=120Ω；(4)[4]电路中可能出现的最大电流为故电流表应选A2；[5]电源电动势为4V，则电压表选V1；[6]为方便实验操作滑动变阻器选择R1；[7]因Rv≥R，故电流表应采用外接法；滑动变阻器应采用分压式接法；电路图如下4．     R1               1.40     2.50【详解】（1）[1]为方便实验操作，滑动变阻器应选择最大阻值较小的R1；（2）[2]根据实验电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示（3）[3][4][5]根据坐标系内描出的点，作出电源的U―I图象如图所示由图示图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.40，则电源电动势为，电源内阻为5．     D     3.20     2.32     2.45【详解】（1）[1] A．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让重物尽量靠近打点计时器，从而能有效利用纸带多打点，故A错误；B．电源启动时打点不稳定，则应先接通打点计时器电源再释放重物，故B错误；C．数据处理时，为了减小测量带来的偶然误差，则位移数据尽量大，故选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，故C错误；D．因为重物速度越来越快，则相等时间内的位移越来越大，可知纸带可知连接重物的夹子夹在了纸带的左端，故D正确；故选D。（2）[2]由表中数据可知由B点的瞬时速度等于前后两点所在段的平均速度，有（3）[3]从A到B运动的过程中，动能的增加量为[4]重力势能的减少量为6．     1.850          18.0     C     E          【详解】（1）[1]由图甲螺旋测微器读数可知（2）[2]选用 × 10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，说明所选挡位太大，为了较准确的进行测量，应选用 × 1挡，由图乙可知，该金属丝电阻约为（3）①[3]根据题意和图丙电路图，由闭合回路欧姆定律可得，电路中最大电流约为其中电流表应选用C。[4]由电路图丙可知，滑动变阻器采用分压接法，则应选用E。②[5]按照图丙电路，用笔画线代替导线在图丁中完成实物电路连接，如图所示③[6]根据公式，又有可得，该电阻丝的电阻率表达式为7．（1）；（2）12N【详解】（1）由几何关系可知，AO=2OB，因AB转动的角速度相同，由可知线速度与转动半径成正比，所以A端物体在最高点的速度为（2）物体在最高点时，由重力和杆的支持力提供向心力解得N物体对杆的压力和杆对物体的支持力是一对相互作用力，物体对杆的压力为12N。8．（1）；（2）【详解】（1）在C点时，由牛顿第二定律物块由B到C过程中机械能守恒，有设物块在B点时受到的半圆轨道的支持力为FN，有解得（2）由机械能守恒定律可知，物块在A点时弹簧的弹性势能为解得9．(1)；(2)【详解】(1)物体Q恰好静止于斜面上，由平衡知识，有解得两物体与斜面间的动摩擦因数(2)物体P上滑，从A点到O点，由动能定理，有两物体发生弹性碰撞，满足动量守恒和机械能守恒，则碰后物体Q上滑，从O点到B点，由动能定理，有联立解得物体P的初速度大小10．(1) Ek=0.75J(2) v1=5m/s【详解】(1)小球从A点到B点，根据动能定理有代入数据得Ek=0.75J(2)小球从A点到C点，设经过C点速度为v1，由机械能守恒定律有代入数据得v1=5m/s11．（1）0.5A，4V；（2）2W，0.5W，1.5W；（3）1.5m/s；（4）【详解】（1）流经电源的电流电动机两端的电压（2）电动机的输入功率热功率输出功率（3）重物匀速上升时解得v=1.5m/s（4）电源的工作效率为12．（1），；（2）（2l，2l）；（3）【详解】（1）绳子剪断前，小球处于平衡状态得（2）剪断绳子后，小球受合力与绳子拉力相等为mg，小球沿水平方向做匀加速直线运动，设小球进入第一象限速度为，小球第二象限运用动能定律 得设A点坐标为（x，y），由于A在象限角平分线上得x=y，进入电场区域后，小球类平抛运动，竖直方向上有水平方向上联立解得故A点坐标为（2l，2l）。（3）从P到D全过程应用动能定理‍‍13．（1）；（2）【详解】（1）自由落体运动所以月球表面物体的重力等于万有引力 解得月球的质量 （2）在月球表面所需的最大运行速度即为第一宇宙速度，有  得14．（1）；（2）【详解】（1）对电子由动能定理得解得（2）偏转电场的场强设电子在偏转电场中的加速度为a，运动时间为t，偏转位移为y，有由相似关系得解得15．（1）；（2）；（3）【详解】（1）根据题意，由A到B过程中，由机械能守恒定律有得由牛顿第二定律得由牛顿第三定律得对圆弧的压力（2）小物块滑上长木板后，设共同速度为，由系统动量守恒定律有解得对小物块，由牛顿第二定律有解得由运动学公式可得解得对长木板，由牛顿第二定律有得由运动学公式可得解得可得由能量守恒定律可得解得（3）再次共速时的速度为，由动量守恒定律得对木板，由运动学公式可得解得对小滑块，由运动学公式可得解得可得则长木板的长度为