高中物理实验题

在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中。

距离	d1	d2	d3
测量值／cm

①计算小车通过计数点“2”的瞬时速度公式为v₂＝      （以d₁、d₂及相邻计数点间时间T来表示）代入得v₂＝       m/s．（结果保留两位有效数字）
②加速度a＝______（结果保留两位有效数字）

某同学利用如图所示装置做 “探究功与速度变化的关系”的实验。一轻质弹簧放在水平桌面上，左端与墙壁连接，右端与一小球接触不连接，弹簧旁边平行固定一直尺。从弹簧原长处向左推小球，使弹簧压缩Dx后静止释放，小球离开桌面做平抛运动。记录小球的水平位移s，改变弹簧的压缩量重复实验得到数据如下表所示

表

弹簧压缩量Dx/cm	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0
弹簧对小球做功W	W	4W	9W	16W	25W	36W
s/cm	10.10	20.15	29.98	40.05	50.10	59.90
s^2 /cm^2 （×10^2）	1.020	4.060	8.988	16.04	25.10	35.88
s^3 /cm^3（×10^3）	1.030	8.181	26.95	64.24	125.8	214.9

 
（1）为了提高实验的精确度，下列哪些操作方法是有效的
A．同一压缩量多测几次，找出平均落点
B．桌子必须保持水平并尽量光滑
C．小球球心与弹簧中轴线在同一直线上
D．精确测量小球下落高度
（2）已知小球从静止释放到离开弹簧过程中，弹簧对小球做功与弹簧压缩量的平方成正比。判断W与s之间的函数关系，用表中数据作图，并给出功与速度之间的关系                   。

在 练习使用打点计时器的实验中，某同学使小车做匀加速直线运动并打出一条点迹清晰的纸带，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个计数点（每两个计数点间有四个实验点未画出），分别标明0、1、2、3、4、5、6，用刻度尺量得各计数点到0计数点之间的距离如下图所示，已知电源的频率为50Hz，计算结果均保留三位有效数字，则：

（1）打点计时器打计数点2时，小车的速度大小v₂=        m∕s。
（2）小车的加速度大小a=        m∕s²。

某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带．他在纸带上按打点的顺序在便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标 明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E．测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为      m/s，小车运动的加速大小为       m/s²，小车运动的加速方向为      ，AB的距离应为      cm．（保留三位有效数字）

为了验证机械能守恒定律，某同学使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G₁、G₂为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器M通过G₁、G₂光电门时，光束被滑行器M上的挡光片遮挡的时间△t₁、△t₂都可以被测量并记录，滑行器连同挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门中心间的距离为x，牵引砝码的质量为m，细绳不可伸长且其质量可以忽略，重力加速度为g．该同学想在水平的气垫导轨上，只利用以上仪器，在滑行器通过G₁、G₂光电门的过程中验证机械能守恒定律，请回答下列问题：

（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺母，使气垫导轨水平．请在以下空白处填写实验要求．
在不增加其他测量器材的情况下，调水平的步骤是：取下牵引砝码m，接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，若滑行器M放在气垫导轨上的任意位置都能保持静止，或者轻推滑行器M，M分别通过光电门G₁、G₂的时间      ，则导轨水平；
（2）当气垫导轨调水平后，在接下来的实验操作中，以下操作合理的是      ；
A．挡光片的宽度D应尽可能选较小的
B．选用的牵引砝码的质量m应远小于滑行器和挡光片的总质量M
C．为了减小实验误差，光电门G₁、G₂的间距x应该尽可能大一些
D．用来牵引滑行器M的细绳可以与导轨不平行
（3）在每次实验中，若表达式          （用M、g、m、△t₁、△t₂、D、x表示）在误差允许的范围内成立，则机械能守恒定律成立．

某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带．如图所示，他在纸带上便于测量的地方选取第1个计时点，在这点下标明A，第6个点下标明B，第11个点下标明C，第16个点下标明D，第21个点下标明E．测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为      m/s，小车运动的加速度大小为      m/s²，AB的距离应为      cm．（本题答案全部保留2位有效数字）

某同学利用如图（甲）所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．图（乙）是他认为较理想的一条纸带，O点是打点计时器打出的第一个点（初速为零），A、B、C、D、E、F点是纸带上相邻的点．他们测出了各点与O点的距离h后做出了必要的计算，测量记录见下表

计数点	A	B	C	D	E	F
h/cm	6.9	9.47	12.40	15.71	19.41	23.49

（1）距离h的记录中不符合有效数字读数的一组是      （填写计数点名称）．
（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量
D．释放纸带，立即接通电源开关打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是      （填选项对应的字母）
（3）打点计时器的频率为50Hz，则计时器打下C点时，重物的速度大小为      m/s；
（4）计数点C、D、E与O点之间的距离分别用h_C、h_D、h_E表示，打点计时器的打点周期用T表示，若重物质量为m，重力加速度为g，则从O到D重物动能的增加量△E_k=     ；O到D重物重力势能的减少量△E_P=      （△E_k、△E_P均用h_C、h_D、h_E、T、m、g符号表示）．

如图1所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6，现在量得0、1间的距离x₁=5.18cm，1、2间的距离x₂=4.40cm，2、3间的距离x₃=3.62cm，3、4间的距离x₄=2.78cm，4、5间的距离x₅=2.00cm，5、6间的距离x₆="1.22cm" （f=50Hz）

（1）根据上面记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中．

位置	1	2	3	4	5
v/（m·s^﹣1）

（2）根据（1）中表格，在图2中画出小车的速度时间图象．并说明小车速度变化特点．

要测绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作．已选用的器材有：
电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）：
电流表（量程为0～250mA．内阻约5Ω）；
电压表（量程为0～3V．内限约3kΩ）：
电键一个、导线若干．

①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的      （填字母代号）．
A．滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A）
B．滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）
②实验的电路图应选用图1中      （填字母代号）．
③实脸得到小灯泡的伏安特性曲线如图2所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5.0Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是      W．

某兴趣小组利用图甲所示实验装置，验证“合外力做功和动能变化的关系”．小车及车中砝码的质量为M，沙桶和沙的质量为m，小车的速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到．

（1）在实验中，下列说法正确的有（ ）

A．将木板的右端垫起，以平衡小车的摩擦力

B．每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力

C．用直尺测量细线的长度作为沙桶下落的高度

D．在小车运动过程中，对于M、m组成的系统，m的重力做正功

（2）图乙是某次实验时得到的一条纸带，点为静止开始释放沙桶纸带上打的第一个点，速度为0。相邻两个计数点之间的时间间隔为T，根据此纸带可得出小车通过计数点E时的速度v_E＝        ．
（3）若用、E两点来研究合外力做功和动能变化的关系，需要验证的关系式为                     
(用所测物理量的符号表示)．

某同学利用电磁打点计时器打出的纸带来验证机械能守恒定律，该同学在实验中得到一条纸带，如图所示，在纸带上取6个计数点，两个相邻计数点间的时间间隔为T=0.02s，其中1、2、3相邻，4、5、6相邻，在3点和4点之间还有若干点，是1、3两点的距离，是2、5两点的距离，是4、6两点的距离，

（1）实验过程中，下列操作正确的是_________

A．电磁打点计时器应接在220V的交流电源上

B．实验时应先松开纸带，然后迅速打开打点计时器

C．实验时应先打开打点计时器，然后松开纸带

D．纸带应理顺，穿过限位孔并保持竖直

（2）点2速度的表达式=_____________
（3）该同学测得的数据，重物（质量为m）在竖直方向上运动从点2运动到点5过程中，动能增加量为______m，势能减小量为_______m，（结果保留三位有效数字，重力加速度取）

如图所示，用“碰撞实验器”：可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量______  (填选项前的符号)，间接地解决这个问题。
A．小球开始释放高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球做平抛运动的射程
（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m_l多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。

然后，把被碰小球m₂静置于轨道的水平部分，再将入射球m_l从斜轨上S位置静止释放，与小球m₂相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_________。(填选项前的符号)
A．用天平测量两个小球的质量m_l、m₂
B．测量小球m₁开始释放高度h
C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m₁、m₂相碰后平均落地点的位置M、N
E．测量平抛射程OM、ON
（3）经测定，m₁=45.0g，m₂=7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示。碰撞前、后m₁的动量分别为p₁与p₁´，则p₁:p₁´="____" :11；若碰撞结束时m₂的动量为p₂´，则p₁´: p₂´=11:_______。
实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值为____________。（此问结果保留三位有效数字）

实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是     。（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
(2)现利用图(a)所示装置验证动量守恒定律。在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计数器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。

实验测得滑块A的质量m₁=0.301kg，滑块B的质量m₂=0.108kg，遮光片 的宽度d=1.00cm；打点计时器所用交流电的频率f=50.0Hz。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰。碰后光电计数器显示的时间为Δt_B=3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。

若实验允许的相对误差绝对值（）最大为5%，本实
验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。

用如图所示的实验装置验证m₁、m₂组成的系统机械能守恒。m₂从高处由静止开始下落，m₁上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示。已知m₁=50g，m₂=150g，则(计算结果保留两位有效数字)(实验用交流电
周期为0.02秒)


(1)在记数点0 5过程中系统动能的增量△E_k=__________J。为了简化计算，设g=10m/s²，则系统势能的减少量△E=______________J；
(2)在本实验中，若某同学作出了2v h图象，如图所示，h为从起点量起的长度， 则据此得到当地的重力加速度g=_________________m/s².

现要测量滑块与木板之间的动摩擦因数,实验装置如图1所示。表面粗糙的木板一端固定在水平桌面上,另一端抬起一定高度构成斜面;木板上有一滑块,其后端与穿过打点计时器的纸带相连;打点计时器固定在木板上,连接频率为50Hz的交流电源。接通电源后,从静止释放滑块,滑块带动纸带打出一系列的点迹。

(1)图2给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6是实验中选取的计 数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),2、3和5、6计数点间的距离如图所示,由图中数据求出滑块的加速度a=         m/s² (结果保留三位有效数字)。
(2)已知木板的长度为L,为了求出滑块与木板间的动摩擦因数,还应测量的物理量是（     ）

A．滑块到达斜面底端的速度v

B．滑块的质量m

C．滑块的运动时间 t

D．斜面高度h和底边长度x

(3)设重力加速度为g,滑块与木板间的动摩擦因数的表达式μ =____(用所需测物理量的字母表示)。