高中物理计算题

（1）用如图1所示的装置，来验证碰撞过程中的动量守恒。图中PQ是斜槽，QR为水平槽。O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，A、B两球的质量之比m_A：m_B＝3：1。先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P，重复10次，得到10个落点。再把B球放在水平槽上的末端R处，让A球仍从同一高度处由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次。A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图2所示，其中米尺的零点与O点对齐。


①碰撞后A球的水平射程应取_____________cm。
②本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度。下面的实验条件中，可能不能使小球飞行的水平距离的大小表示为水平初速度大小的是__________________。
A．使A、B两小球的质量之比改变为5：1
B．升高小球初始释放点的位置
C．使A、B两小球的直径之比改变为1：3
D．升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度
③利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量与碰撞后的总动量的比值为         。（结果保留三位有效数字）
（2）某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”，该同学利用下列所给器材测量水果电池的电动势E和内阻r。
A.电流表G₁（内阻R_g=15Ω，满偏电流I_g=2mA）
B.电流表G₂（量程20mA，内阻约2Ω）
C.滑动变阻器R₁（0～1000Ω）
D.电阻箱R₂ (0～9999.9Ω)
E.待测水果电池（电动势E约4V，内阻r约500Ω）
F.开关S，导线若干
①实验中用电流表G₁改装成量程0～4V的电压表，需       （选填“串联”或“并联”）一个阻值为         Ω的电阻。
②该同学用电流表G₂和改装成的电压表测量水果电池的电动势和内阻，设计了如图3所示的实验电路图。请根据电路图，将图4中的实物连接成实验用的电路。


③接通开关，逐次调节滑动变阻器，读取电流表示数I和对应的电压表的示数U，记录了6组数据，并在图中标注出了几个与测量对应的坐标点，如图5所示。请你在图5上把已经描绘出的坐标点连成U-I图线。
④根据图5描绘出的图线可得出水果电池的电动势E=_______V，内电阻r=_______Ω

一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下图甲所示，在离地面高为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。

（1）若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s，则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为         ；
（2）该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据：

弹簧压缩量x/cm	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50
小球飞行水平距离s/m	2.01	3.00	4.01	4.96	6.01	6.97

结合（1）问与表中数据，弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为        ；
（3）完成实验后，该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变：（I）在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；（II）将木板向右平移适当的距离固定，再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板上得到痕迹P；（III）用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L，则（II）步骤中弹簧的压缩量应该为       ；
（4）若该同学在完成图乙实验的过程中，弹簧与桌子右边缘不垂直，用（3）问的方法计算得出的弹簧压缩量比实际      （选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”）。

用图甲所示的电路测定某电源的电动势和内阻，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω，R₀是保护电阻，电压表内阻对电路的影响可忽略不计。

该同学连接好电路后，闭合开关S，改变电阻箱接入电路的电阻值，读取电压表的示数。根据读取的多组数据，他画出了图乙所示的图像。
（1）在图乙所示图像中，当=0.10V^-1时，外电路处于       状态。（选填“通路”、“断路”或“短路”）。

（2）根据该图像可求得该电池的电动势E=    V，内阻r=     Ω。

在“描绘电场等势线”的实验中，有同学想模拟负点电荷附近电场在一个平面上的等势线，他在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，并用图钉固定，然后在导电纸中央平放上一个小圆柱形电极A，如图所示。则通电时应将电极A接在电源的       （选填“正极”或“负极”），本实验还需要一个         电极（请写出形状）连接电源。

左图为在暗室中观察肥皂薄膜干涉的实验装置，灯芯上洒有食盐的酒精灯发出黄色火焰，在图示的情况下，从肥皂薄膜的       （选填“右面”或“左面”）观察时，可看到黄黑相间的       （选填“水平”、“竖直”或“倾斜”）干涉条纹。当用白光照射肥皂薄膜时，可观察到       （选填“黑白”或“彩色”）的干涉条纹。

（共20分）
（1）为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接，当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器输入的是        信号，经过传感器转换后，输出的是         信号。
（2）某同学设计了一个测定滑块与木板问动摩擦因数的实验。装置如图1所示，       其中M为滑块，m和m′是质量可调的片码，细绳和滑轮的质量都可以忽略不计。实验过程中，该同学在片码总质量m+ m′=m₀保持不变的条件下，改变m和m′的大小，测出不同，m下系统的加速度，然后通过实验数据的分析就可以求出滑块和木板间的动摩擦因数。

①在实验器材方面，该同学选择了打点计时器、每片质量为150g的片码总共10片、滑 块、木板、滑轮各一个、细线若干。，除此以外根据本实验所要测量的物理量，你认为除了该同学已选择的仪器以外，在下列备选仪器中还需要：          (填写字母代号即可)。
A：秒表    B：毫米刻度尺         C：学生用直流电源     D：学生用交流电源
②以下是为了测量滑块的加速度，由实验得来的一条纸带。从比较清晰的O点开始，该同学每数5个点做为一个汁数点，它们分别为：A、B、C、D、E、F等，测量出各相邻 计数点之间的距离，如图2所示。根据这条纸带，求出这次实验时滑块的加速度为：
          m／s²(结果保留到小数点后两位)。

③在实验的数据处理过程中，该同学以片码m的质量为横轴，以系统的加速度a为纵轴，绘制了如下图3所示的实验图线。
理论和实验均已证明，在滑动的条件下，a和m是一次函数关系，即可以写成：
            。a=km+c（式中的k和c为常数）的形式。那么，本实验中的常数具体表达式因数肚：k=             ，c=        ；结合本实验图线得出的滑块与木板问的动摩擦因数μ=           。

在用电流表和电压表测电池电动势和内电阻的实验中：
（1）请你用实线代替导线把实物图连成实验电路，注意两个电表选用适当量程，并要求滑动变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大；

（2）某同学记录的6组数据见表，试根据这些数据在图中画出U－I图线，根据图线求出电池的电动势E＝_______V，内阻r＝_______Ω（结果要求保留到小数点后两位）。

	1	2	3	4	5	6
U／V	1.37	1.32	1.24	1.16	1.10	1.05
I／A	0.12	0.20	0.31	0.32	0.50	0.57

 

在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80 m／s²，测得所用重物的质量为1.00 kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示。经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm。

（1）根据以上数据，计算出打B点时重物的瞬时速度v_B＝_______ m／s，重物由O点运动到B点，重力势能减少了_______ J，动能增加了_______ J（最后两问结果要求保留三位有效数字）。
（2）根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_______ m／s²，则物体在下落的过程中所受到的阻力为_______N。

请完成以下两小题。
（1）伽利略在《两种新科学的对话》一书中，讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题，提出了这样的猜想：物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动。同时他还运用实验验证了其猜想。某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案，设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。

①实验时，让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑，并同时打开装置中的阀门，使水箱中的水流到量筒中；当滑块碰到挡板的同耐关闭阀门（整个过程中水流可视为均匀稳定）。该探究方案利用量筒中收集的水量来测量           。
②下表是该小组测得的有关数据，其中s为滑块从斜面的不同位置由静止释放后沿斜面下滑的距离，y为相应过程中量筒中收集的水量。分析表中数据，根据    可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。

次数	1	2	3	4	5	6	7
s/m	4.5	3.9	3.0	2.1	1.5	0.9	0.3
V/mL	90	84	72	62	52	40	23.5
	5.6×10^-4	5.5×10^-4	5.8×10^-4	5.5×10^-4	5.6×10^-4	5.6×10^-4	5.4×10^-4

③本实验误差的主要来源有：距离s的测量有误差，水从水箱中流出不够稳定，还可能来源于             等。（写出一种即可）
（2）硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件。某同学利用图口所示电路探究某硅光电池的路端电压U与电流I的关系。图中R₀=2Ω，电压表、电流表均可视为理想电表。 
①用“笔画线”代替导线，将图b中的电路补充完整。
②实验一：  
用一定强度的光照射硅光电池，闭合电键S，调节可调电阻的阻值，通过测量得到该电池的U—I曲线a（见图c）。则由图象可知，当电流小于200 mA时，该硅光电池的电动势为          V，内阻为         Ω。
③实验二：
减小光照强度，重复实验，通过测量得到该电池的U—I曲线b（见图c）。

当可调电阻R的阻值调到某值时，若该电路在实验一中的路端电压为1.5 V，则在实验二中可调电阻R的电功率为        mV（计算结果保留两位有效数字）。

某物理课外小组想探究“带风帆的玩具小车所受阻力与运动速度的关系”，他们进行了以下实验探究：

（1）猜想：①f_阻与车的速度v无关；②；③
（2）探究步骤
①将带有风帆的玩具小车、已连接好电源的打点计时器和纸带按如图10甲所示安装在光滑倾斜的长木板上；
②接通打点计时器电源（电源频率f=50Hz），使玩具小车从静止开始加速运动，足够长的时间后关闭打点计时器；
③改变长木板的倾角，重复以上实验，记录实验数据如下表所示：

实验次数	木板倾角θ	sinθ	小车匀速运动时的速度v（m/s）	小车匀速运动时速度的平方v^2（m/s）^2
1	4°	0.07	0.60	0.36
2	10°	0.18		×
3	24°	0.41	3.51	12.32
4	36°	0.59	5.06	25.60
5	48°	0.74	6.34	40.20
6	60°	0.87		×

请你根据该小组的探究完成下列的问题：
（Ⅰ）图10乙是倾角θ=10°的一条打点纸带，通过计算完成表中对应的空白项；
（Ⅱ）通过观察表中的实验数据，试将θ=60°时小车匀速运动的速度填在表中对应的空白处．
（Ⅲ）结论：在实验误差范围内，通过对数据的观察分析，玩具小车所受的阻力与运动        速度的定性关系是                               ．也可以进一步通过图象法对数据进行分析得到运动小车所受到阻力与运动速度的定量关系．

要测量一电源的电动势E（小于3V）和内阻r（约1Ω），现有下列器材：电压表V（3V和15V两个量程）、电阻箱R（0~999.9Ω）、定值电阻R₀=3Ω、开关和导线。某同学根据所给器材设计如下的实验电路。
（1）电路中定值电阻R₀的作用是               。
（2）请根据图11甲电路，在图11乙中用笔画线代替导线连接电路。
（3）该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表读数U，得到二组数据：R₁=2.0Ω时U₁=2.37V；R₂=4.0Ω时U₂=2.51V。由这二组数可求得电源的电动势为E=       V，内阻为r=        Ω。
（4）为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下，请你对该同学提一条建议            。

如图甲所示，是一位同学在实验室中照的一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，由于照相时的疏忽，没有摆上背景方格板，图中方格是后来用直尺画在相片上的（图中格子的竖直线是实验中重垂线的方向，每小格的边长均为5mm ) ，为了补救这一过失，他对小球的直径进行了测量，如图乙所示，如果取重力加速度g=10m/s ²，则

（1）频闪照片闪光的频率为 _____Hz；
（2）小球作平抛运动的初速度为____m/s。

有一只电压表，量程已知，内阻为R_V，另有一蓄电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略），请用这只电压表和蓄电池，再用一个单刀双掷开关和一些连接导线，设计测量某一高值电阻R_x的实验方法（已知R_x的值与R_V相差不大）。
（1）在甲图的方框内，画出实验电路图；
（2）请用笔画线代替导线连接如图乙所示的实物图（其中部分已连好）；
（3）简要写出实验的主要步骤，并根据实验测得的数据，推导出高值电阻R_x的表达式。

某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统由静止释放后机械能是否守恒。实验前已经调整气垫导轨底座使之水平，且选定滑块从静止开始运动的过程进行测量。


（1）如图乙所示，用游标卡尺测得窄遮光条的宽度d=______cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间s，则在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为_______m/s。（计算结果保留两位有效数字）
（2）已知当地重力加速度为g，钩码的质量为m，滑块的质量为M，在本实验中还需要直接测量的物理量有：________（在横线上填入选项前的编号）。
①光电门到导轨左端定滑轮的距离x
②滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s
③气垫导轨的总长L
（3）本实验通过比较________和是否相等（用直接测出的物理量符号写出表达式，重力加速度为g）说明系统的机械能是否守恒。
（4）为提高实验结果的准确程度，该实验小组的同学对此实验提出以下建议，其中确实对提高准确程度有作用的是_____。（在横线上填入选项前的编号）
①绳的质量要轻，滑块与滑轮间绳要水平
②在“轻质绳”的前提下，绳越长越好
③钩码的质量m越小越好

某同学利用图（a）所示的电路研究灯泡L₁（6V，1.5W）、L₂（6V，10W）的发光情况（假设灯泡电阻恒定），图（b）为实物图。

 
（1）他分别将L₁、L₂接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发现灯泡均能正常发光。在图（b）中用笔线代替导线将电路连线补充完整。
（2）接着他将L₁和L₂串联后接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）现有如下器材：电源E（6V，内阻不计），灯泡L₁（6V，1.5W）、L₂（6V，10W），L₃（6V，10W），单刀双掷开关S。在图（c）中设计一个机动车转向灯的控制电路：当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L₁亮，右转向灯L₂亮而左转向灯L₃不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L₁亮，左转向灯L₃亮而右转向灯L₂不亮。