优化集训23　必修二实验--2026物理学考专题练（含解析）

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2026物理学考专题练
优化集训23　必修二实验
基础巩固
1.用如图所示的实验装置“探究平抛运动的特点”,得到小球做平抛运动的轨迹,下列说法正确的是 (　　)
A.水平方向上做匀减速直线运动
B.水平方向上做匀加速直线运动
C.竖直方向上做匀减速直线运动
D.竖直方向上做匀加速直线运动
2.以下是做研究平抛物体运动实验的步骤:
A.将斜槽固定于实验桌上。
B.将坐标纸固定于木板上,并使木板面竖直且与小球运动轨迹平行和靠近,在坐标纸上记下过槽口的竖直线作为y轴,并作出小球在槽口时在坐标纸上的水平投影点作为原点。
C.将钢球从斜槽上某处由静止释放,它离开斜槽轨道后做平抛运动,先用眼睛粗略地确定小球经过某一x处(如x=1 cm)的y值;然后使小球再次从原位置滚下,再用铅笔准确地确定小球通过的位置并在坐标纸上记下来。依次改变x的值,同样确定出多个点的位置。
D.取下坐标纸,作出x轴,然后将记录的各相邻点用直线连接起来,得到轨迹。
E.在轨迹上取一点,用尺测出x和y的值,求出初速度。
在以上步骤中有三处错误或不足,请指出并改正过来。
(1)___________________________________________________。
(2)___________________________________________________。
(3)___________________________________________________。
3.(2022浙江台州高一期中)研究平抛运动的实验
(1)在研究平抛运动的实验中,为减小空气阻力对小球运动的影响,应采用　　　　。
A.空心小铁球
B.实心小铁球
C.实心小木球
D.以上三种小球都可以
(2)安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是　　　　。
A.保证小球飞出时,初速度水平
B.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小
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
(3)如图所示,某同学在做平抛运动的实验时,小球运动过程中先后经历了轨迹(轨迹未画出)上的a、b、c、d四个点;已知图中每个小方格的边长l=1.6 cm,g取10 m/s2,请你根据小方格纸上的信息,完成下面的问题:
①若已知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动,则小球运动过程中从a→b、b→c、c→d所经历的时间　　　　(选填“相同”或“不同”)。
②小球运动过程中a→b的时间t=　　　　 s;
③小球平抛运动的初速度v0=　　　 m/s。
4.用如图甲所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系,塔轮自上而下有三层,每层左右半径之比由上至下分别是1∶1、2∶1和3∶1(如图乙所示)。左右塔轮通过不打滑的传动皮带连接,并可通过改变传动皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比,实验时,将两个小球分别放在短槽的C处和长槽的A(或B)处,A、C分别到左右塔轮中心的距离相等,B到左塔轮中心的距离是A到左塔轮中心距离的2倍,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮一起匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动。请回答相关问题:
甲
乙
(1)下列实验的实验方法与本实验相同的是　。
A.探究两个互成角度的力的合成规律
B.探究加速度与力、质量的关系
C.伽利略对自由落体运动的研究
D.探究平抛运动的特点
(2)某次实验中,小吴同学把两个质量相等的钢球放在B、C位置,将传动皮带调至第一层塔轮,转动手柄,观察左右标出的刻度,此时可研究向心力的大小与　　　　的关系。
A.质量m
B.角速度ω
C.半径r
(3)若传动皮带套在塔轮第三层,则塔轮转动时,A、C两处的角速度之比为　　　　。
(4)在另一次实验中,小吴同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置。传动皮带位于第二层,转动手柄,则当塔轮匀速转动时,左右两标尺露出的格子数之比为　　　　。
(5)某实验小组通过如图丙所示的装置进行实验。滑块套在水平杆上,可随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动,力传感器通过细绳连接滑块,可测绳上拉力大小。滑块上固定一遮光片,宽度为d,光电门可以记录遮光片通过的时间,测出滑块中心到竖直杆的距离为L。实验过程中细绳始终被拉直。
①滑块随杆转动做匀速圆周运动时,每经过光电门一次。力传感器和光电门就同时获得一组拉力F和遮光时间t,则滑块的角速度ω=　　　　(用t、L、d表示);
②为探究向心力大小与角速度的关系,得到多组实验数据后,应作出F与　　　 选填“t”“”“t2”或“”的关系图像。若作出的图像是一条过原点的倾斜直线,表明此实验过程中向心力与　　　　　　　　(选填“角速度”“角速度平方”或“角速度二次方根”)成正比。
③若作出的图像如图丁所示,图线不过坐标原点的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.在验证机械能守恒定律的实验中,所用电源的频率f=50 Hz,某次实验选择一条较理想纸带,某同学用毫米刻度尺测量从起始点O依次到A、B、C、D、E、F各点的距离分别记作x1、x2、x3、x4、x5、x6,并记录在下表中。
符号 x1 x2 x3 x4 x5 x6
数值(×10-2 m) 0.19 0.76 1.71 3.06 4.78 6.87
(1)在实验过程中需要用工具进行直接测量的是　　　　。
A.重锤的质量 B.重力加速度
C.重锤下降的高度 D.重锤的瞬时速度
(2)该同学用重锤在OE段的运动来验证机械能守恒定律。已知重锤的质量为1 kg,当地的重力加速度为9.80 m/s2。则此过程中重锤重力势能减少量为　　　　 J,而动能的增加量为　　　　 J。(结果均保留三位有效数字)
(3)另一位同学根据这一条纸带来计算重锤下落过程中的加速度a,为了充分利用记录数据,尽可能减少实验操作和测量过程中的误差,他的计算式应为a=　　　　,代入数据,求得a=　　　　 m/s2(结果保留三位有效数字)。因此　　　　(选填“能”或“不能”)用v=gt求重锤在E点处的速度。
能力提高
6.如图所示是研究平抛运动的实验装置示意图,桌面上的小球经压缩状态的弹簧弹开后,飞出桌面做平抛运动。撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上,并留下痕迹A。重复实验,木板依次后退水平距离相同,都为x,小球撞在木板上,留下痕迹B、C,测量A、B、C点到同一点O的距离y1、y2、y3,其中O点与小球抛出时圆心位置等高。
(1)关于此实验,以下说法正确的是　　　　。
A.重复实验时,必须将弹簧压缩到同一位置,再释放小球
B.桌面必须保证严格水平
C.桌面必须尽量光滑,多次重复实验
D.一定会有y1∶y2∶y3=1∶4∶9
(2)利用题目中所给数据,可得到平抛运动的初速度为v0=　　　　　(已知当地重力加速度为g)。
7.某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中,提出了如图所示的甲、乙两种方案:甲方案为用自由落体运动进行实验,乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验。
(1)小组同学对两种方案进行了深入的讨论分析,最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案,你认为该小组选择的方案是　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图丙所示,相邻两点之间的时间间隔为0.02 s,请根据纸带计算出B点的速度大小为　　　　 m/s。(结果保留三位有效数字)
丙
8.在“探究向心力大小的表达式”实验中,所用向心力演示仪如图甲所示。图乙是部分原理示意图:其中皮带轮①、④的半径相同,轮②的半径是轮①的2倍,轮④的半径是轮⑤的2倍,两转臂上黑白格的长度相等。A、B、C为三根固定在转臂上的挡板,可对转臂上做圆周运动的实验球产生挤压,从而提供向心力,图甲中的标尺1和2可以显示出两球所受向心力的大小关系。可供选择的实验球有:质量均为2m的球Ⅰ和球Ⅱ,质量为m的球Ⅲ。
甲
乙
(1)为探究向心力与圆周运动轨道半径的关系,实验时应将皮带与轮①和轮　　　　　　相连,同时应选择球Ⅰ和球　　　　　　作为实验球;
(2)若实验时将皮带与轮②和轮⑤相连,这是要探究向心力与　　　　　　(填物理量的名称)的关系,此时轮②和轮⑤的这个物理量值之比为　　　　　　　,应将两个实验球分别置于挡板C和挡板　　　　　　处;
(3)本实验采用的实验方法是　　　　　,下列实验也采用此方法的是　　　　。
A.探究平抛运动的特点
B.验证机械能守恒定律
C.探究加速度与力和质量的关系
D.探究两个互成角度的力的合成规律
甲
9.(2025浙江衢州)利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”的实验。
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、重锤、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有　　　　　。(选填器材前的字母)
A.天平 B.刻度尺
C.游标卡尺 D.直流电源
E.交流电源 F.秒表
(2)图乙是实验中得到的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。重锤质量用m表示,已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的时间间隔为T。从打下O点到打下B点的过程中,重锤重力势能的减少量ΔEp=　　　　,动能的增加量ΔEk=___________________。
乙
(3)在实验过程中,下列做法正确的是　　　　　。
A.做实验时,先接通打点计时器的电源,再释放重锤
B.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v,可测量该点到O点的距离h,再根据公式计算,其中g应取当地的重力加速度
C.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v
D.用刻度尺测量某点到O点的距离h,利用公式mgh计算重力势能的减少量,其中g应取当地的重力加速度
参考答案
1.D
2.解析 (1)步骤A,应调整斜槽轨道使其末端切线水平,这样才可以保证物体离开斜槽后做平抛运动,满足平抛运动的条件。
(2)步骤D,应该用平滑的曲线将各点连接起来,因为平抛运动的轨迹是一条曲线,而非直线。
(3)步骤E,要多取几个点,分别计算初速度,然后取平均值作为测量结果。
答案 见解析
3.解析 (1)为了减小空气阻力对小球的影响,要选择体积较小质量较大的小球,故选实心小铁球,故B正确,A、C、D错误。
(2)实验时必须确保抛出的速度方向是水平的,故A正确,B、C、D错误。
(3)a→b、b→c、c→d过程中水平方向的位移相等,则用时相同;在研究平抛运动的实验中,为保证小球做平抛运动斜槽末端要水平,为保证每次运动轨迹相同要求小球从同一位置释放,小球竖直方向做自由落体运动,有Δh=gT2
即为l=gT2
解得T=
故小球运动过程中a→b的时间
t=T= s=0.04 s
小球初速度为v0=
代入数据得v0=0.80 m/s。
答案 (1)B　(2)A　(3)①相同　②0.04　③0.80
4.解析 (1)该实验采用的是控制变量的思想,与探究加速度与力、质量的关系实验方法相同,故选B。
(2)某次实验中,小吴同学把两个质量相等的钢球放在B、C位置,即转动半径r不同,将传动皮带调至第一层塔轮,角速度ω相同,此时可研究向心力的大小与转动半径r的关系,故选C。
(3)若传动皮带套在塔轮第三层,因两塔轮边缘线速度相等,半径之比为3∶1,根据v=ωr,则塔轮转动时,A、C两处的角速度之比为1∶3。
(4)在另一次实验中,小吴同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置,转动半径相等。传动皮带位于第二层,因两塔轮边缘线速度相等,半径之比为2∶1,根据v=ωR,则塔轮转动时,A、C两处的角速度之比为1∶2;根据F=mω2r可知向心力之比为1∶4,即当塔轮匀速转动时,左右两标尺露出的格子数之比为1∶4。
(5)①滑块的角速度ω=。②为探究向心力大小与角速度的关系,根据F=mLω2=,得到多组实验数据后,应作出F与的关系图像。若作出的图像是一条过原点的倾斜直线,表明此实验过程中向心力与角速度平方成正比。③由图像可知,当角速度增加一定值时力传感器才有示数,则图线不过坐标原点的原因是滑块与水平杆之间有摩擦力。
答案 (1)B
(2)C
(3)1∶3
(4)1∶4
(5)①　②　角速度平方　③滑块与水平杆之间有摩擦力
5.解析 (1)在实验过程中重锤下降的高度需要用工具进行直接测量,C项正确。
(2)重力势能的减少量为mgh=1×9.80×4.78×10-2 J=0.468 J。由vE=,T=,EkE=,解得EkE=0.454 J。
(3)据Δx=aT2得,a=f2=9.58 m/s2。
答案 (1)C　(2)0.468　0.454
(3)　9.58　不能
6.解析 (1)重复实验时,必须将弹簧压缩到同一位置,再释放小球,以保证每次弹出的初速度都相同,选项A正确;桌面必须保证严格水平,以保证小球做平抛运动,选项B正确;桌面光滑与否与实验精度无关,只要弹出时速度相同即可,选项C错误;由于竖直板的初始位移与抛出点的距离不一定也是x,则O、A、B、C四点的时间间隔不一定相同,则不一定会有y1∶y2∶y3=1∶4∶9,选项D错误。
(2)由平抛运动的规律可知x=v0t;(y3-y2)-(y2-y1)=gt2;解得v0=x。
答案 (1)AB　(2)x
7.解析 (1)由甲、乙两图可知,乙图存在的摩擦远远大于甲图中摩擦,由此可知甲图验证机械能守恒更合适。
(2)因为做匀变速直线运动,因此有v==1.37 m/s。
答案 (1)甲　乙存在的摩擦远远大于甲的摩擦　(2)1.37
8.解析 (1)探究向心力与圆周运动轨道半径的关系,根据F=mω2r可知,需保证两球的质量和转动的角速度相同,所以应选择球Ⅰ和球Ⅱ作为实验球;为保证角速度相同,则在皮带传动的过程,线速度大小相等,只需要选择半径相同的轮①和轮④即可;
(2)实验时将皮带与轮②和轮⑤相连,因为轮②和轮⑤边缘的线速度大小相等,半径之比为4∶1,则两轮的角速度不同,所以实验是探究向心力与角速度的关系,则需保证小球转动时半径相等,故选用挡板A,根据v=ωr可知角速度之比为1∶4;
(3)该实验过程是保证了其余因素不变,探究向心力和其中一个影响因素的关系,所以采用的是控制变量法,而探究加速度与力和质量的关系时,也是保证力不变探究加速度与质量的关系和保证质量不变探究加速度与力的关系,故C项正确。
答案 (1)④　Ⅱ　(2)角速度　1∶4　A　(3)控制变量法　C
9.解析 (1)刻度尺用来测量纸带上各点间的距离;交流电源使打点计时器正常工作。
(2)从打下O点到打下B点的过程中,重锤重力势能的减少量为ΔEp=mghB
首先计算出打下B点的速度vB=
则动能的增加量为ΔEk=。
(3)做实验时,先接通打点计时器的电源,再释放重锤,故A正确;用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,故B错误,C正确;用刻度尺测量某点到O点的距离h,利用公式mgh计算重力势能的减少量,其中g应取当地的重力加速度,故D正确。
答案 (1)BE　(2)mghB　　(3)ACD
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