题目讲解答案解析

科目：gzwl 来源： 题型：

在《验证机械能守恒定律》的实验中，质量为m的重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，就可以验证机械能守恒定律．
①如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s₀，点A、C间的距离为s₁，点C、E间的距离为s₂，使用的交流电的频率为f，用以上给出的已知量写出C点速度的表达式为v_C=

(s1+s2)f

4

(s1+s2)f

4

，打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤的重力势能的减少量为

mg（s₀+s₁）

mg（s₀+s₁）

，利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a，则加速度的表达式为a=

(s2-s1)f2

4

(s2-s1)f2

4

．
②在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落过程中存在着阻力的作用，若已知当地的重力加速度的值为g，用题目中给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小F=

mg-m

(s2-s1)f2

4

mg-m

(s2-s1)f2

4

．

科目：gzwl 来源： 题型：

（2011•双流县模拟）如图所示，长为L的木板A静止在光滑的水平桌面上，A的左端上方放有小物体B（可视为质点），一端连在B上的细绳，绕过固定在桌子边沿的定滑轮后，另一端连在小物体C上，设法用外力使A、B静止，此时C被悬挂着．A的右端距离滑轮足够远，C距离地面足够高．已知A的质量为6m，B的质量为3m，C的质量为m．现将C物体竖直向上提高距离2L，同时撤去固定A、B的外力．再将C无初速释放，当细绳被拉直时B、C速度的大小立即变成相等，由于细绳被拉直的时间极短，此过程中重力和摩擦力的作用可以忽略不计，细绳不可伸长，且能承受足够大的拉力．最后发现B在A上相对A滑行的最大距离为

1

2

L．细绳始终在滑轮上，不计滑轮与细绳之间的摩擦，计算中可认为A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s²．
（1）求细绳被拉直前瞬间C物体速度的大小υ₀；
（2）求细绳被拉直后瞬间B、C速度的大小υ；
（3）在题目所述情景中，只改变C物体的质量，可以使B从A上滑下来．
设C的质量为km，求k至少为多大？

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（1）某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律．
①某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径d=

 

cm．
②图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为△t_A、△t_B．用刻度尺测出光电门A、B问的距离h，已知小球的质量为m，当地的重力加速度为g，在误差范围内，若公式

 

成立，就可以验证机械能守恒（用题目中给出的物理量符号表示）．
（2）用下列器材组成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能描绘出小灯泡的伏安特性曲线．
A．电压表V₁（量程6V，内阻很大）
B．电压表V₂（量程3V，内阻很大）
C．电流表A（量程3A，内阻很小）
D．滑动变阻器尺（最大阻值10Ω，额定电流4A）
E．小灯泡（2A，5W）
F．电池组（电动势E，内阻r）
G．开关一只，导线若干
实验时，调节变阻器，多次测量，发现若电压表V₁的示数变大，则电压表V₂的示数变小．
①请将实验电路图在答题纸上图丙的虚线方框中补充完整．
②每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V₁和电压表V₂的示数，组成两个坐标点（I₁，U₁）、（I₁，U₂），标到I-U坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图丁所示．则电池组的电动势E=

 

V，内阻r=

 

（结果保留两位有效数字）．
③I-U坐标中画出的两条图线在P点（2.0A，2.5V）相交，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为

 

Ω．

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（2013•合肥模拟）某同学用如图1所示的实验电路测定一节干电池的电动势和内电阻，备有下列器材：

A．待测干电池
B．电流表G（满偏电流1mA，内阻Rg=1OΩ）
C．电阻箱R，阻值范围为0〜9999Ω
D．定值电阻R₁（阻值1990Ω）
E．定值电阻R₂（阻值2990Ω）
F．开关与导线若干
（1）根据题目提供的实验器材，图中R₀应选用

R₁

R₁

；
（2）某次调节后，电阻箱面板示数如图2所示，读得电阻值是

4.6

4.6

Ω
（3）多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R 和对应的电流表示数I，由测得的数据，绘出了如图3所示的图线，则由图线可以得到被测干电池的电动势E=

1.5

1.5

V，内阻r=

1.0

1.0

Ω．（结果保留两位有效数字）

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选做题（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑．如都作答则按A、B两小题评分．）
A． （选修模块3-3）
（1）一定质量的理想气体发生等容变化，下列图象正确的是

C

C

．
（2）将剩有半杯热水的玻璃杯盖子旋紧后经过一段时间，若玻璃杯盖子不漏气，则杯内水蒸汽分子内能

减小

减小

  （填“增大”、“减小”或“不变”），杯内气体压强

减小

减小

  （填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）如图气缸放置在水平地面上，缸内封闭一定质量的理想气体，活塞横截面积为S，外界大气压强为p0，气缸内电热丝热功率为P，测得通电时间t内活塞缓慢向左移动距离为h，气缸向外界放出热量为Q，不计活塞与气缸之间的摩擦，则在时间t内缸内气体内能的变化量为

Pt-p₀Sh-Q

Pt-p₀Sh-Q

．

B．（选修模块3-4）
（1）下列说法中正确的是

D

D

A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强
B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐
C．同一列声波在不同介质中传播速度不同，光波在不同介质中传播速度相同
D．爱因斯坦狭义相对论指出：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
（2）如图1所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=2m/s．试回答下列问题：

①写出x=0.5m处的质点做简谐运动的表达式：

y=5cos2πt

y=5cos2πt

 cm；
②x=0.5m处质点在0～5.5s内通过的路程为

110

110

   cm．
（3）（4分）直角玻璃三棱镜的截面如图2所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α=60°．已知这种玻璃的折射率n

2

，则：
①这条光线在AB面上的入射角为

45°

45°

；
②图中光线ab

不能

不能

（填“能”或“不能”）从AC面折射出去．
C． （选修模块3-5）幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是

AB

AB

 
A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
（2）（4分）目前核电站是利用核裂变产生的巨大能量来发电的．请完成下面铀核裂变可能的一个反应方程：

235 52

U

+

1 0

n

→

141 56

Ba

+

92 36

Kr+

3¹₀n

3¹₀n

．已知

235 52

U、

141 56

Ba、

92 36

Kr和中子的质量分别为m₁、m₂、m₃和m₄，则此反应中一个铀核裂变释放的能量为

(m1-m2-m3-2m4)c2

(m1-m2-m3-2m4)c2

；
（3）一同学利用水平气垫导轨做《探究碰撞中的不变量》的实验时，测出一个质量为0.8kg的滑块甲以0.4m/s的速度与另一个质量为0.6kg、速度为0.2m/s的滑块乙迎面相撞，碰撞后滑块乙的速度大小变为0.3m/s，此时滑块甲的速度大小为

0.025

0.025

 m/s，方向与它原来的速度方向

相同

相同

（选填“相同”或“相反”）．

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小昕所在的实验小组利用图a 所示的实验装置验证机械能守恒定律，打出的纸带如图b所示，O点速度为零，A、B、C、D、E、F是打出的连续的点，已知交流电的周期为T，BC间距离为s₁，CD 间距离为s₂，DE间距离为s₃，EF间距离为s₄．
（1）对于该实验，以下说法正确的是

 

A．应该用天平测量重物的质量
B．应该用秒表测量重物下落的时间
C．选择重锤时，应该选择质量和体积都较大的
D．如果用电磁打点计时器，不能用4节干电池（一节干电池的电压为1.5V）供电，只能接4-6V的交流电源
E．在作匀速圆周运动的“神舟十号飞船”中，“王亚平”可以用图a装置来验证机械能守恒定律
F．实验时，应该先闭合电源再松开纸带
G．实验时，要从几条打上点的纸带中挑选第一、第二两点之间的距离接近2cm且点迹清晰的纸带进行测量．
（2）小华所在的实验小组则用该实验装置来验证动能定理，若还知道当地的重力加速度为g，但纸带B之前的点（不包含B点）模糊不清，请用题目所给的条件，写出验证动能定理的符号表达式：

 

（用题干所给的符号表示）．实际上，在实验中总有重力所做的功W_G

 

△E_K（动能的变化量）（填“＞，=，＜”），其原因是：

 

．
（3）小明所在的实验小组则用该实验装置，采用作图法来验证机械能守恒定律，如果以v²为纵轴，以h（h为各点到初始点O的距离）为横轴，下图ABCD选项中是四个同学根据实验数据绘出的v²-h图线，则正确的图象是：

 

，根据正确的v²-h图线，该图线的斜率等于

 

（4）小红所在的实验小组则利用该实验装置打出的纸带，还测出当地的重力加速度，其符号表达式为 g=

 

（用题干所给的符号表示）．

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（2010•黑龙江模拟）（按题目要求作答，写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不得分）
如图，竖直平面内，长度为L的不可伸长的轻质细线，一端系一质量为m的小物块a，另一端固定在O点，小物块自M点以竖直向下的初速度V_m．运动至最低点N后，沿粗糙轨道NP运动到P点，M、O、P三点位于同一水平线上．当小物块运动到P点时与静止于P点的质量为m电量为q的小球b发生碰撞，并交换速度，碰后b球电量不变，b球以竖直向上的速度进入水平方向的匀强电场，当b球到达最高点Q时，其水平速度大小为P点撞出时速度大小的2倍，P、Q间的水平距离为S．空气阻力不计，重力加速度为g．
求：（1）小物块到达N点时的速度大小．
（2）电场强度的大小．
（3）小物块从N到P的过程中，系统因摩擦产生的热量是多少？

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某校高三学习型小组开展互帮互学活动，甲同学命制了一道物理试题给小组其它同学做，题目如下：
如图所示，竖直平面内固定一个半径为R的光滑圆弧轨道，其端点P在圆心O的正上方，另一个端点Q与圆心O在同一水平面上．一只小球（可视为质点）从Q点的正上方某一高度处自由下落，小球从Q点进入轨道，为使小球能沿圆弧轨道运动且从P点飞出后，恰好又从Q点进入圆弧轨道，求小球开始下落时的位置到Q点的高度h是多大？
乙同学给出了如下解答：
解：小球从下落到P点的过程中，根据机械能守恒定律得mgh=

1

2

mv2+mgR
从P点平抛，根据平抛运动规律得

R=vt R= 1 2 gt2

…
请你对甲同学命制的试题和乙同学的解答作出评价．如果没有问题，请你求出h；如果存在问题，请给予必要的分析说明．

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（1）某同学用伏安法测量一只干电池的电动势和内阻得出如图1所示的U-I图，从U-I图可知该干电池的电动势E=

 

内阻r=

 

（2）测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）．器材：量程3V的理想电压表V，量程0.5A的电流表A（具有一定内阻），固定电阻R₀=4Ω，滑线变阻器R，电键S，导线若干．
①在图2方框内画出实验电路原理图．图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出．
②实验中，当电流表读数为I₁时，电压表读数为U₁；当电流表读数为I₂时，电压表读数为U₂．则可以求出E=

 

，r=

 

（都用I₁，I₂，U₁，U₂及R表示）

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（1）某同学做“利用单摆测重力加速度”的实验，测得g值偏小，其可能原因是

BD

BD

A．测摆线长时，摆线拉得过紧
B．摆线未系牢，摆动中松弛了
C．实验中误将49次全振动数计为50次
D．实验中误将51次全振动数计为50次
（2）在“利用单摆测重力加速度”中：
①实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径d=

14.15

14.15

 mm．
②接着测量了摆线的长度为l₀，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，则重力加速度的表达式g=

π2(L0+ d 2 )

4t 2 0

π2(L0+ d 2 )

4t 2 0

（用题目中的物理量表示）．
③某小组改变摆线长度l₀，测量了多组数据．在进行数据处理时，甲同学把摆线长l₀作为摆长，直接利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值；乙同学作出T²-l₀图象后求出斜率，然后算出重力加速度．两同学处理数据的方法对结果的影响是：甲

偏小

偏小

，乙

无影响

无影响

（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

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（1）在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置，先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近处．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C．若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B间距离y₁=4.78cm，B、C间距离y₂=14.58cm．（g取9.80m/s²）
①根据以上直接测量的物理量得小球初速度

 

（用题中所给字母表示）．
②小球初速度的测量值为

 

_m/s．（保留两位有效数字）
（2）在利用电磁打点计时器（电磁打点计时器所用电源频率为50Hz）验证“机械能守恒定律”的实验中：
①某同学进行实验后，得到如图所示的纸带，把第一点（初速度为零）记作O点，测出点O、A间的距离为68.97cm，点A、C间的距离为15.24cm，点C、E间的距离为16.76cm，已知当地重力加速度为9.8m/s²，重锤的质量为m=1.0kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为

 

J，重力势能的减少量为

 

J．
②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a=

 

 m/s²．
③在实验中发现，重锤减小的重力势能总大于重锤增大的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用，用题目中人出的已知值可求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为

 

N．

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（2013•黄浦区二模）在“用单分子油膜估测单分子的大小”的实验中，按照酒精与油酸体积比为m：n配制油酸酒精溶液，现用滴管滴取油酸酒精溶液，N滴溶液的总体积为V．
（1）用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待稳定后将油酸薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示．已知坐标纸上每个小方格面积为S，则油膜面积为

10S

10S

．
（2）估算油酸分子直径的表达式为

nV

10NS(m+n)

nV

10NS(m+n)

．（用题目中物理量的字母表示）

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如图，质量为m的物体，在已知恒定水平拉力F作用下，以速度v₁开始沿水平向右运动，经位移s后速度变为v₂．已知物体与水平面的摩擦力恒为f，加速度为a．现在根据牛顿第二定律和运动学公式推导出，合外力对物体所做功与物体动能变化的关系．物体速度由v₁到v₂的过程中，请用题目给出的物理量，写出基本的物理公式，完成填空．
（1）根据牛顿第二定律，得合外力：F-f=

ma

ma

；
（2）根据运动学公式：得位移：S=

v 2 2 - v 2 1

2a

v 2 2 - v 2 1

2a

；
（3）根据做功的公式，得合外力做功：W=

（F-f）×s

（F-f）×s

；
（4）由上面3个公式，得动能定理的表达公式：W=

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

1

2

m

v

2 2

-

1

2

m

v

2 1

；
（5）得动能定理的中文表述：

合力对物体所做的功等于物体动能的变化

合力对物体所做的功等于物体动能的变化

．

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如图甲所示，在光滑的斜面上，有一滑块，一劲度系数为k的轻弹簧上端与滑块相连，下端与斜面上的固定挡板连接，在弹簧与挡板间有一力传感器（压力显示为正值，拉力显示为负值），能将各时刻弹簧中的弹力数据实时传送到计算机，经计算机处理后在屏幕上显示出F-t图象．现用力将滑块沿斜面压下一段距离，放手后滑块将在光滑斜面上做简谐运动，此时计算机屏幕上显示出如图乙所示图象．
（1）滑块做简谐运动的回复力是由

弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力

弹簧的弹力和重力沿斜面的分力的合力

 提供的；
（2）由图乙所示的F-t图象可知，滑块做简谐运动的周期为

0.4

0.4

 s；
（3）结合F-t图象的数据和题目中已知条件可知，滑块做简谐运动的振幅为

F1+F2

2K

F1+F2

2K

．

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（2010•黑龙江模拟）（按题目要求作答，写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案不得分）
如图所示，质量为m的物体从A点静止开始沿半径为R的四分之一光滑圆弧道下滑，A与圆心O在同一水平线上，到达圆弧最低点B时水平抛出，抛出点到达落地点的竖直高度为h，不计一切阻力，重力加速度为g．
求：（1）物体从B点抛出时的速度大小．
    （2）物体在B点受到的支持力的大小．
    （3）物体落地点与抛出点的水平距离．

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（1）在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题．
①图1甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是

 

．
②将下表中的光学元件放在图1丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．

元件代号	A	B	C	D	E
元件名称	光屏	双缝	白光光源	单缝	透红光的滤光片

将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为

 

．（填写元件代号）
③已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离L=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图7甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图2乙所示，则其示数为

 

mm；在B位置时游标卡尺如图2丙所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为

 

m．
（2）用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图3所示，斜槽与水平槽圆滑连接．安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O．接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．
①对于上述实验操作，下列说法正确的是

 

A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动
E．小球1的质量应大于小球2的质量
②本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有

 

．
A．A、B两点间的高度差h₁          B．B点离地面的高度h₂
C．小球1和小球2的质量m₁、m₂    D．小球1和小球2的半径r
③当所测物理量满足表达式

 

（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律．如果还满足表达式

 

（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失．
④完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图4所示．在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接．使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′．用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l₁、l₂、l₃．则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为

 

（用所测物理量的字母表示）．