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题型必刷练1 “3 实验+4 计算”
1．两个同学相互配合，利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。跨过定滑轮的
细绳两端与两个钩码A、B 相连，其中钩码A 的质量为m，钩码B 的质量为M（M＞m）。实
验过程如下：
①钩码A 放置在地面上，钩码B 跨过定滑轮悬空，同学甲用手将钩码A 压在地面上，使得A、
B 静止不动，同学乙用米尺测量并记录钩码B 的底端距地面的高度为H，然后手持秒表，做好测
量B 落地时间的准备。
②某时刻，同学甲松手让A、B 运动起来，与此同时，同学乙开启秒表，在钩码B 落地时停止
计时，记录下钩码B 的运动时间。
③重复测量几次下落时间，取其平均值作为测量值t。
请回答下列问题：
（1）钩码B 落地时的瞬时速度v＝ 。
（2）根据实验数据，并知道当地重力加速度为g，如果关系式H＝ 成立，则可说明机械能守
恒定律成立。
（3）你认为本实验误差产生的原因，可能有 。（写出一条即可）
2．某同学利用如图甲所示的电路测量一电源的电动势和内阻（电动势E 约为2V，内阻
约为几欧姆）。
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可供选用的器材有
A．电流表A（量程0～30mA，内阻为45Ω）
B．电压表V1（量程0～3V，内阻约为2kΩ）
C．电压表V2（量程0～15V，内阻约为10kΩ）
D．滑动变阻器R（阻值0～50Ω）
E．定值电阻R1＝5Ω
F．定值电阻R2＝500Ω
（1）为更准确的进行实验测量，电压表应该选择 ，定值电阻应该选择 。（填器
材前的字母）
（2）实验中电压表和电流表的读数如下：
序号
1
2
3
4
5
6
I
（mA）
4.0
8.0
12.0
16.0
18.0
20.0
U（V）
1.72
1.44
1.16
0.88
0.74
0.60
（3）在图乙中已根据上述实验数据进行描点，请画出U﹣I 图象。
（4）由图象可知，电源电动势E＝ V，内阻r＝ Ω．（结果均保留2 位有
效数字）
3．（1）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中，下列说法正确的是
。
A．若去掉铁芯，实验结果不会受到影响
B．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
C．交变电流产生的磁场对铁芯有力的作用，可能使铁芯振动发出“嗡嗡”声
2
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（2）某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻（阻值较小），
为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先进行的操作是 。
A．断开导线A
B．断开开关
C．取下电池
（3）下列说法正确的是 。
A．图甲“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平
B．图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物
C．图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先滴入油酸酒精溶液，再撒入痱子粉
D．图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，可增加目镜中观
察到的亮条纹个数
4．空气悬挂减震（气体弹簧）正在广泛应用于各类车辆悬挂减震，不断提升汽车乘坐舒
适性。某新型国产轿车上的气体弹簧减震装置简化结构如图所示。直立圆柱形密闭气缸导热良
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好，缸内气体温度与环境温度保持一致，横截面积为S 的活塞通过连杆与车轮轴连接。初始时
气缸内密闭一段长度为L0，压强为p1的理想气体。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。某次汽车检
测时，车辆载重，相当于在气缸顶部加一个重物（图中未画出），活塞固定不动，稳定时气缸
下降了0.5L0。已知环境温度保持不变，重力加速度为g。
（1）气缸下降过程中，缸内气体是吸热还是放热，请说明你的判断依据；
（2）求重物的质量；
（3）为使气缸升到原位置，需向缸内充入与缸内气体温度相同、压强为p1、体积为多少的空气？
（此过程气体温度保持不变）
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5．某兴趣学习小组设计了如图所示装置，一滑块从足够长的倾斜轨道AB 上的某位置静
止滑下，经水平轨道BC 进入竖直光滑圆轨道后，可滑入水平轨道C'E（C 与C'沿垂直于纸面略
错开），倾斜轨道EF 与水平轨道C'E 相接于E 点，轨道各部分平滑连接。已知轨道AB 倾角α
＝37°，轨道EF 倾角为β（tanβ＜0.5），圆轨道半径R＝0.4m，水平轨道BC 长L1＝1.0m。C'E
长L2＝3.0m，滑块与轨道AB、BC、C'E、EF 之间的动摩擦因数μ 相同，且μ＝0.5，视为质点
的滑块质量m＝0.1kg，忽略空气阻力。（取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。g＝10m/s2）
（1）某次操作中将滑块从AB 斜面上某点静止释放后恰能通过圆轨道最高点D，求：
①滑块通过圆轨道最高点D 时的速度大小；
②滑块刚到圆轨道最低点C'时，滑块对圆轨道的压力。
（2）若滑块能到达E 点，并能滑向EF 轨道，求：
①滑块到达E 点时滑块动能Ek与滑块释放点到B 点距离x 之间的函数关系；
②滑块最终静止在轨道EF 上的位置与滑块释放位置之间连线与水平面的夹角的正切值。
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6．如图所示，足够长的光滑竖直平行金属轨道处于一个很大的匀强磁场中，已知轨道宽
为l，磁感应强度大小为B、方向垂直轨道平面水平指向纸里。轨道上端接入一个滑动变阻器和
一个定值电阻，已知滑动变阻器的最大阻值为R，定值电阻阻值为R
2
．轨道下端有根金属棒
CD 恰好水平搁在轨道上，接触良好，已知金属棒质量为m。起初滑片P 处于变阻器的中央，
CD 棒在一平行于轨道平面的竖直向上F 作用下，以某一初速度开始向上做匀减速直线运动，
已知初速度大小为v0，加速度大小为a。不考虑金属棒和轨道的电阻，重力加速度大小为g。则
（1）请说明金属棒运动过程中棒中感应电流方向；
（2）保持滑片P 位置不变，金属棒运动过程中经过多少时间时流过定值电阻的电流为零？此时
外力F 多大？
（3）保持滑片P 位置不变，金属棒运动过程中经过多少时间时流过定值电阻的电流为I0（I0已
知且非零值）？此时外力F 多大？
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7．托卡马克（Tokamak）装置是一种利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器，又称环
流器或“人造太阳”。如图是环流器局部截面的磁场简化示意图，环形磁场区域内边界半径为
R、外边界半径为2R，内有磁感应强度大小为B 的匀强磁场。以区域圆心O 为原点建立平面直
角坐标系xOy，在点（0.5R，0）处放置一个粒子源S，粒子源S 可以沿xOy 平面向外发射比荷
为k 的带正电的粒子，以此测试该装置的磁约束效果。忽略带电粒子间的相互作用，不计重力。
（1）若粒子源S 以v1 的速率朝x 轴正方向发射一个粒子，该粒子恰好不离开磁场外边界，求
v1；
（2）若粒子源S 以v2的速率平行于y 轴向上发射一个粒子，该粒子恰好不离开磁场外边界，求
v2及该粒子回到粒子源位置所经历的时间t（只考虑一次回到粒子源的时间）；
（3）若粒子源S 均匀地朝xOy 平面内各个方向发射速率均为v3= 6
7 kBR的粒子，求被束缚在磁
场内的粒子数占总粒子数的比例η。进一步分析，如果通过调整磁场的磁感应强度来实现上述粒
子的全部约束，求调整后磁场磁感应强度的最小值B′。
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