高中物理解答题

疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。

（1）家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是　　。

（2）下列主要操作步骤的正确顺序是　　。（填写各步骤前的序号）

①把刻度尺竖直固定在墙上

②捏住小球，从刻度尺旁静止释放

③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置

④打开手机摄像功能，开始摄像

$\left(3\right)$停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 $\frac{1}{6}s$，刻度尺的分度值是 $1\mathit{mm}$，由此测得重力加速度为　　 $m/s^2$。

（4）在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，　　（选填“仍能”或“不能” $)$用（3）问中的方法测出重力加速度。

某同学描绘一种电子元件的 $I-U$关系图象，采用的实验电路图如图1所示，为电压表，为电流表， $E$为电源（电动势约 $6V)$， $R$为滑动变阻器（最大阻值 $20\Omega )$， $R_0$为定值电阻， $S$为开关。

（1）请用笔画线代替导线，将图2所示的实物电路连接完整。

（2）调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如表：

电压 $U/V$	0.000	0.250	0.500	0.650	0.700	0.725	0.750
电流 $I/\mathit{mA}$	0.00	0.10	0.25	0.60	1.70	4.30	7.50

请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的 $I-U$图线。

（3）根据作出的 $I-U$图线可知，该元件是　　（选填“线性”或“非线性” $)$元件。

（4）在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻 $R_0$，会导致的两个后果是　　。

（A）电压和电流的测量误差增大

（B）可能因电流过大烧坏待测元件

（C）滑动变阻器允许的调节范围变小

（D）待测元件两端电压的可调节范围变小

某快点公司分拣邮件的水平传输装置示意图如图，皮带在电动机的带动下保持 $v=1m/s$ 的恒定速度向右运动，现将一质量为 $m=2kg$ 的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦力因数 $\mu =0.5$ ，设皮带足够长，取 $g=10m/s^2$ ，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求

（1）邮件滑动的时间 $t$

（2）邮件对地的位移大小 $x$

（3）邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功 $W$

图甲所示为用DIS系统测定木块与水平长木板间动摩擦因数的实验装置，实验中根据测得的多组数据描出木块的v﹣t图象如图乙所示．

（1）由图线可知木块做 匀加速直线 运动．已知木块和发射器的总质量为M，悬挂钩码质量为m，当地重力加速度为g，根据图线的数据求出木块加速度大小为a，则木块和木板间动摩擦因数μ=．
（2）为了保证木块运动过程中受恒力作用，实验中必须调整滑轮，使得．
（3）你认为还可以利用该装置完成哪些探究实验？（至少写一个）．

一实验小组为了测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动遥控车的质量为0.4kg
②将电动小车、纸带和打点计时器按下图甲安装
③接通打点计时器
④使电动小车以额定功率运动，待到达最大速度再运动一段时间后，关闭小车电源，待小车静止再断开打点计时器电源，设小车在整个运动过程中受到的阻力恒定，交流电源频率为50Hz，实验得到的纸带如图乙所示．
请根据纸带分析：

（1）小车以额定功率运动的最大速度大小为m/s．
（2）关闭小车电源后，小车加速度大小为m/s²．
（3）小车受到的阻力大小为N．
（4）该电动小车的额定功率大小为W．

在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源．他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：
对应点速度（m/s）
B 0.122
C 0.164
D 0.205
E 0.250
F 0.289

（1）计算v_F的公式为v_F=；
（2）根据表中得到的数据，求出物体的加速度a=m/s²；
（3）如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比（选填：偏大、偏小或不变）．

某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测量物体瞬时速度的实验，其装置如图所示．在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端．该同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据．
实验
次数不同的
挡光片通过光电门的时间
（s）速度
（m/s）
第一次 I 0.23044 0.347
第二次Ⅱ 0.17464 0.344
第三次Ⅲ 0.11662 0.343
第四次Ⅳ 0.05850 0.342
（1）则以下表述正确的是
①四个挡光片中，挡光片I的宽度最小
②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小
③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
A.①③B.②③C.①④D.②④
（2）这种方法得到的测量值跟实际值相比
A.偏大 B.偏小 C.相等
（3）若把挡光片装在小车的正中间，测量小车正中间到达光电门时的瞬时速度，测量值跟实际值相比
A.偏大 B.偏小 C.相等．

黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子ε=hν．
1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子说并成功解释了光电现象中有关极限频率、最大初动能等规律，并因此获得诺贝尔物理学奖．请写出爱因斯坦光电效应方程：；
1913年玻尔又受以上两位科学家的启发，把量子理论应用到原子结构中，假设了电子轨道及原子的能量是量子化的，并假定了能级跃迁时的频率条件，成功地解释了氢原子光谱的实验规律．请写出电子从高能定态（能量记为E_m）跃迁至低能态（能量记为E_n）时的频率条件方程：．

光滑水平面上有质量为M、高度为h的光滑斜面体A，斜面顶端放有质量为m的小物体B，A、B都处于静止状态从某时刻开始释放物体B，在B沿斜面下滑的同时斜面体A沿水平方向向左做匀加速运动．经过时间t，斜面体水平移动s，小物体B刚好滑到底端．

（1）求运动过程中斜面体A所受合力F_A的大小；
（2）分析小物体B做何种运动？并说明理由；
（3）求小物体B到达斜面体A底端时的速度v_B大小．

黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子ε=hν．
1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子说并成功解释了光电现象中有关极限频率、最大初动能等规律，并因此获得诺贝尔物理学奖．请写出爱因斯坦光电效应方程：；
1913年玻尔又受以上两位科学家的启发，把量子理论应用到原子结构中，假设了电子轨道及原子的能量是量子化的，并假定了能级跃迁时的频率条件，成功地解释了氢原子光谱的实验规律．请写出电子从高能定态（能量记为E_m）跃迁至低能态（能量记为E_n）时的频率条件方程：．

黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子ε=hν．1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子说并成功解释了光电现象中有关极限频率、最大初动能等规律，并因此获得诺贝尔物理学奖．请写出爱因斯坦光电效应方程：；1913年玻尔又受以上两位科学家的启发，把量子理论应用到原子结构中，假设了电子轨道及原子的能量是量子化的，并假定了能级跃迁时的频率条件，成功地解释了氢原子光谱的实验规律．请写出电子从高能定态（能量记为E_m）跃迁至低能态（能量记为E_n）时的频率条件方程：．

根据现代天文知识，恒星演化到最后可成为或或．

广义相对论认为，在任何参考系中，物理规律都是．

冰球运动员甲的质量为80.0 $kg$。当他以5.0 $m/s$的速度向前运动时，与另一质量为100 $kg$、速度为3.0 $m/s$的迎面而来的运动员乙相撞。碰后甲恰好静止。假设碰撞时间极短，求：
（1）碰后乙的速度的大小；

（2）碰撞中总机械能的损失。

如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为 $m_1$和 $m_2$，各接触面间的动摩擦因数均为 $\mu$。重力加速度为 $g$。

（1）当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力大小；

（2）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小；

（3）本实验中， $m_1=0.5kg$， $m_2=0.1kg$， $\mu =0.2$，砝码与纸板左端的距离 $d=0.1m$，取 $g=10m/s^2$。若砝码移动的距离超过 $l=0.002m$，人眼就能感知，为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大?