高中物理必修2实验专题训练含答案

高中物理必修2实验专题训练含答案

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、实验题

1．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B 处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．

(1)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔE k＝_________，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p ＝________，在误差允许的范围内，若ΔE k＝ΔE p，则可认为系统的机械能守恒．(用题中字母表示)

(2)在上述实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2－d图象如图乙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝________m/s2.

2．在“研究小球做平抛运动”的实验中：

(1)安装实验装置的过程中，斜槽末端切线必须是水平的，这样做的目的是_____。A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小

B．保证小球飞出时，初速度水平

C．保证小球在空中运动的时间每次都相等

D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线

(2)在做“研究平抛运动”实验中，引起实验结果偏差较大的原因可能是_________。 ①安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平

②确定Oy 轴时，没有用重垂线

③斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦

④空气阻力对小球运动有较大影响

A ．①③

B ．①②④

C ．③④

D ．②④

(3)该同学采用频闪照相机拍摄到如图所示的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长为5cm L =，、、A B C 是摄下的三个小球位置，如果取210m/s g =，那么照相机拍摄时每_________s 曝光一次；小球做平抛运动的初速度的大小为_________m/s 。 3．某学习小组利用气垫导轨装置来探究“做功与物体动能改变的关系”, 图示为实验装置示意图. 利用气垫导轨上的光电门可测出滑块上的细窄挡光片经过时的挡光时间.重力加速度为g ,气垫导轨水平放置,不计滑轻和导轨摩擦.实验步骤如下:

A ．测出挡光片的宽度为d ,滑块与挡光片的质量为M ;

B ．轻细线的一端固定在滑块上,另一端绕过定滑轮挂上一砝码盘, 盘和砝码的总质量为()?m m M ,细绳与导轨行;

C ．让滑块静止放在导轨左侧的某一位置,测出挡光片到光电门的距离为x ;

D ．释放滑块,测出挡光片经过光电门的挡光时间为t ?;

E.改变砝码的质量,保证滑块每次都在同一位置由静止释放,光电门可测得对应的挡光时间.

（1）滑块经过光电门时速度的计算式v =_____(用题目中所给的字母来表达)

（2）细线的拉力做功的表达式为W =_____,滑块的动能改变的表达式为K E =

_____(用题目中所给的字母来表示)

（3）我们可以通过测得的多组数据来建立2

1m t -?的关系图像来进行更准确的实验验证,则图示中哪一项更符合真实的实验情况（_____）

A ．

B ．

C ．

4．某研究性学习小组进行了如下实验：如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体R(R 视为质点)，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y 轴重合，在R 从坐标原点以速度0v =3cm/s 匀速上浮的同时，玻璃管沿x 轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动.

(1)R 在上升过程中运动轨迹的示意图是图乙中的______(填选项序号).

(2)同学们测出某时刻R 的坐标为(4cm ，6cm)，此时R 的速度大小为________cm/s.R 的加速度大小为______cm/s2(填选项字号).

参考答案

1．2

2()2M m b t

+ ()2M m gd - 9.6 【解析】

【分析】

【详解】

（1）滑块从A 处到达B 处的速度:b v t

＝ 则系统动能的增加量：()()222122k M m b E M m v t ++=＝ 系统重力势能的减小量：△E p =mgd-Mgdsin30°

=（m?2

M ）gd （2）根据系统机械能守恒的：12（M+m ）v 2＝（m?2M ）gd 则：()22m M gd

v M m -+＝

图线的斜率：2 2.40.5

m M k g M m -=

+＝ 解得：g=9.6m/s 2 2．B B 0.1 1.5

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]斜槽末端切线必须是水平的，这样做的目的是保证小球飞出时初速度水平，故选B 。

(2)[2]①当斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后做斜抛运动，但在实验中，仍按平抛运动分析处理数据，会造成较大误差，故斜槽末端切线不水平会造成误差； ②确定Oy 轴时，没有用重垂线，就不能调节斜槽末端切线水平，和①类似，所以②会引起实验误差；

③只要让它从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即使球与槽之间存在摩擦力，仍能保证球做平抛运动的初速度相同，因此，斜槽轨道不必要光滑，所以③不会引起实验误差；

④空气阻力对小球运动有较大影响时，物体做的就不是平抛运动了，平抛的规律就不能用了，所以④会引起实验误差。综上所述会引起实验误差的有①②④，故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

(3)[3]在竖直方向上，根据

22y L gT ?==

得

0.1s T =

= [4]则小球初速度为 030.15m/s 1.5m/s 0.1L v T =

== 3．d t ? mgx 212d M t ?? ????

丙 【解析】

【分析】

(1)根据很短时间内，平均速度等于瞬时速度，即可求解；

(2)根据拉力做功表达式，以及熟练应用匀变速直线运动规律，即可求解；

(3)平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．

【详解】

(1) 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小，可知小物块经过光电门时速度的大小是d v t

=?； (2) 由题意可知，细线的拉力做功，则即为盘和砝码对应重力做的功，即：mgx ； 滑块的动能改变表达为2

21122k d E Mv M t ??== ????

； (3) 该实验中保持小车质量M 不变， 因此有：v 2=2as ，a=2

222d v t s s

?? ????= 而F mg a M M

=

= 所以2212gs m t d M =?重物质量m 增加不能远小于小车的质量时，直线在末端发生弯曲，则此

结果对应于图中的图C ．

【点睛】

考查光电门测量瞬时速度的原理．

本实验与教材中的实验有所不同，但是根据所学物理知识，明确了实验原理，即可正确解答． 4．(1)D ； (2)5； 2；

【解析】

【分析】

【详解】

(1)因合外力沿x 轴，由合外力指向曲线弯曲的内侧来判断轨迹示意图是D ．

(2)小圆柱体R 在y 轴竖直方向做匀速运动，有0y v t =，则有02y t s v =

=， 在x 轴水平方向做初速为0的匀加速直线运动，有：212x at =

， 解得22cm a s = ，

则R 的速度大小：5cm v s =

= ；