一、选择题
1. (常州期末)如图所示,弹簧下端悬挂一个实心小球,用手托住小球,小球静止在A点,此时弹簧处于自然长度。释放小球,小球从A点运动到最低点B的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是 （）


A.小球的动能一直变大
B.小球的动能一直不变
C.小球的动能先变大再变小
D.小球的动能先变小再变大

1. C 提示:小球在下落过程中,重力不变,弹力不断增大,开始一段时间内弹力较小,重力和弹力的合力方向向下,小球加速向下运动,当重力和弹力的合力方向向上时,小球减速向下运动,故小球的速度先变大后变小,小球质量不变,则小球的动能先变大后变小。

【分析】
要判断小球从A点运动到B点过程中动能的变化，需结合小球的受力情况分析运动状态：A点时弹簧处于自然长度，释放小球后，初始阶段弹簧弹力为0，小球仅受重力向下加速；随着小球下落，弹簧逐渐伸长，弹力不断增大，当弹力小于重力时，合力向下，小球仍加速；当弹力等于重力时，小球速度达到最大；之后弹力大于重力，合力向上，小球开始减速，直到B点速度为0。由于动能与质量和速度有关，小球质量不变，速度先增大后减小，因此动能先变大后变小。
【解析】
小球从A点运动到B点的过程中：
1. 初始阶段：弹簧弹力为0，小球只受重力，合力向下，向下加速运动，速度增大，动能变大；
2. 中间阶段：弹簧伸长，弹力逐渐增大，当弹力小于重力时，合力仍向下，小球继续加速，动能持续增大；当弹力等于重力时，小球速度达到最大值，动能也达到最大值；
3. 后期阶段：弹力继续增大，超过重力，合力方向向上，小球开始减速，速度减小，动能逐渐减小，直到B点时速度为0，动能最小。
综上，小球的动能先变大后变小。
【答案】
C
【知识点】
动能、弹力、重力
【点评】
本题通过弹簧弹力与重力的变化分析小球的运动状态，核心是明确合力方向对运动的影响，进而结合动能与速度的关系判断动能变化，属于力学基础题，需掌握受力分析和动能的影响因素。
【难度系数】
0.5

2.（常州期末）如图所示电路中，电源电压不变，闭合开关S，灯$\mathrm{L}_{1}$和$\mathrm{L}_{2}$均发光，过了一段时间后，一盏灯突然熄灭，电流表和电压表的示数都不变，则故障可能是 （）

A.$\mathrm{L}_{1}$断路
B.$\mathrm{L}_{1}$短路
C.$\mathrm{L}_{2}$断路
D.$\mathrm{L}_{2}$短路

2. A 提示:灯$\mathrm{L}_{1}$断路,电压表直接测电源电压,且示数不变,$\mathrm{L}_{2}$支路不受影响,故电流表示数不变;灯$\mathrm{L}_{1}$短路,则电压表与导线并联,电压表被短路,电压表无示数;灯$\mathrm{L}_{2}$断路,则电流表被断路,电流表无示数;灯$\mathrm{L}_{2}$短路,则电流表直接与电源两极相连,电压表无示数。

【分析】首先明确电路结构：灯$\mathrm{L}_{1}$与$\mathrm{L}_{2}$并联，电压表$\mathrm{V}$并联在电源两端（测电源电压），电流表$\mathrm{A}$与$\mathrm{L}_{2}$串联（测$\mathrm{L}_{2}$支路的电流）。题目中“一盏灯熄灭，电流表和电压表示数都不变”，说明故障为断路（若为短路会造成电源短路，两灯均熄灭且电表异常），需结合各选项分析断路对电路的影响：若$\mathrm{L}_{1}$断路，$\mathrm{L}_{1}$熄灭但$\mathrm{L}_{2}$支路正常，电表均不受影响；若$\mathrm{L}_{2}$断路，电流表会无示数；短路故障会导致两灯均灭，不符合条件。
【解析】解：由电路图可知，$\mathrm{L}_{1}$与$\mathrm{L}_{2}$并联，电压表测电源电压，电流表测$\mathrm{L}_{2}$支路电流。
选项A：$\mathrm{L}_{1}$断路时，$\mathrm{L}_{1}$支路断开，$\mathrm{L}_{1}$熄灭；$\mathrm{L}_{2}$支路仍为通路，正常发光，电流表示数不变；电压表仍测电源电压，示数不变，符合题意。
选项B：$\mathrm{L}_{1}$短路时，电源被短路，两灯均熄灭，电压表被短路无示数，不符合题意。
选项C：$\mathrm{L}_{2}$断路时，电流表所在支路断开，电流表示数为0，不符合“电流表示数不变”，不符合题意。
选项D：$\mathrm{L}_{2}$短路时，电源被短路，两灯均熄灭，电流表直接接电源两极，电压表无示数，不符合题意。
综上，故障为$\mathrm{L}_{1}$断路，答案选A。
【答案】A
【知识点】并联电路故障分析、电流表使用、电压表使用
【点评】本题考查并联电路的故障分析，关键是明确各电表的测量对象，结合断路、短路对电路的影响逐一判断，属于电路故障分析的基础题型，需掌握并联电路的特点。
【难度系数】0.6

二、解答题
3. (常州期末)小明探究“影响物体动能大小的因素”实验中,选用质量为$m$和$2m$的两个钢球,分别从不同的高度$h_0$和$2h_0$由静止开始放下,观察木块被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。

(1) 小明通过观察来判断小球动能的大小,此处利用的研究方法是;若水平面绝对光滑且无空气阻力,本实验将(填“能”或“不能”)达到探究目的。
(2) 由甲、乙两图可得实验结论:相同,。
(3) 由、两图得出实验结论:速度相同,质量越大动能越大。

3. (1) 木块被撞击后移动的距离 转换法 不能 (2) 质量 速度越大,动能越大 (3) 甲 丙 提示:(1)实验中通过观察木块被撞击后移动的距离来判断小球的动能大小,用到的物理学研究方法是转换法;若水平面绝对光滑且无空气阻力,撞击后木块将保持匀速直线运动,本实验将不能达到探究目的。(2)甲、乙两图中,小球的质量相同,初始高度不同,到达水平面时的速度不同,木块被撞击后移动的距离不同,可得出结论:质量相同时,速度越大,动能越大。(3)甲、丙两图中,小球的初始高度相同,到达水平面时的速度相同,小球的质量不同,木块被撞击后移动的距离不同,可得出结论:速度相同时,质量越大动能越大。

【分析】
要解决这道题，需结合“探究影响物体动能大小的因素”实验的核心思路：①利用转换法，将小球动能的大小转换为木块被撞击后移动的距离，距离越远说明小球动能越大；②采用控制变量法，探究动能与质量的关系时，需控制速度相同（小球从同一高度释放）；探究动能与速度的关系时，需控制质量相同（使用同一质量的小球）；③若水平面绝对光滑，木块不受阻力，撞击后将做匀速直线运动，无法通过移动距离比较动能大小，因此不能达到实验目的。
【解析】
(1) 实验中无法直接观察小球动能，通过木块被撞击后移动的距离间接判断，该方法为转换法；若水平面绝对光滑，木块被撞击后不受摩擦力，将保持匀速直线运动，无法比较移动距离，故不能达到探究目的。
(2) 甲、乙两图中，小球质量相同，从不同高度释放，到达水平面时速度不同，乙图小球速度更大，木块移动距离更远，说明动能更大，因此结论为：质量相同时，速度越大，动能越大。
(3) 要探究“速度相同，质量越大动能越大”，需控制小球速度相同（同一高度释放）、改变质量，甲、丙两图符合该条件，因此选甲、丙两图。
【答案】
(1) 木块被撞击后移动的距离；转换法；不能
(2) 质量；速度越大，动能越大
(3) 甲；丙
【知识点】
动能的影响因素；转换法；控制变量法
【点评】
本题是探究动能影响因素的基础实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，需明确实验中变量的控制与转换法的原理，难度适中。
【难度系数】
0.6

4. (常州期末)小组同学测量定值电阻$R_{x}$的阻值。
(1)请按图甲所示的电路图,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整。

(2)闭合开关前滑动变阻器的滑片P应处于(填“A”或“B”)接线柱一端。
(3)闭合开关S,电流表无示数,发现电压表有示数,则故障原因是。
(4)排除故障后继续实验,当滑片移到某一位置时,电压表示数为1.5 V,电流表示数如图丙所示为A,则定值电阻$R_{x}$的阻值为$\Omega$。

(5)在没有电压表的情况下,同学们利用电流表以及阻值已知的定值电阻$R_{0}$,设计如图丁所示的电路,测量待测电阻$R_{x}$的阻值,请将实验步骤补充完整。
①闭合开关$\mathrm{S}_{1}$,测得电流表示数为$I_{1}$。
②闭合开关$\mathrm{S}_{1}$和$\mathrm{S}_{2}$,测得电流表示数为$I_{2}$。
③电阻$R_{x}$的阻值为(用已知量和测得量表示)。

4. (1) 如图所示 (2) B (3) 定值电阻$R_x$断路 (4) 0.3 5 (5) $\frac{I_{1}R_{0}}{I_{2}-I_{1}}$ 提示:(2)实验前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即B接线柱一端。(3)闭合开关S,电流表无示数,电压表有示数,说明与电压表并联的定值电阻$R_x$断路。(4)图丙中电流表示数为0.3 A,$R_x=\frac{U_x}{I}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$。(5)图丁中,通过定值电阻$R_0$的电流为$I_1$,通过定值电阻$R_x$的电流为$I_2-I_1$,定值电阻$R_x$和$R_0$并联,有$I_1 R_0=(I_2-I_1)R_x$,得$R_x=\frac{I_{1}R_{0}}{I_{2}-I_{1}}$。

【分析】
本题是测量定值电阻阻值的电学实验题，分5小问逐步思考：
1. 第(1)问：依据伏安法测电阻的电路规则，电流表串联、电压表并联在待测电阻两端，滑动变阻器“一上一下”接线，完成电路补充连接。
2. 第(2)问：闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值保护电路，根据滑动变阻器接线判断滑片位置。
3. 第(3)问：电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，据此判断故障。
4. 第(4)问：先确定电流表量程读出示数，再用欧姆定律计算电阻。
5. 第(5)问：利用并联电路电压相等的特点，结合已知电阻和电流推导待测电阻表达式。
【解析】
(1) 伏安法测电阻时，电流表串联在电路中，电压表并联在$R_x$两端，滑动变阻器按“一上一下”接线，连接后的电路如参考答案所示（对应id=1的图）。
(2) 闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于阻值最大处，本题滑动变阻器接A、D接线柱，滑片在B端时接入电阻最大，故填B。
(3) 电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表两端与电源两极连通，因此故障为定值电阻$R_x$断路。
(4) 电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.3A；由欧姆定律$R_x=\frac{U}{I}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$。
(5) 闭合$S_1$时，电路为$R_0$的简单电路，电源电压$U=I_1R_0$；闭合$S_1$、$S_2$时，$R_0$与$R_x$并联，总电流为$I_2$，则通过$R_x$的电流$I_x=I_2-I_1$，因并联电路电压相等，故$R_x=\frac{U}{I_x}=\frac{I_1R_0}{I_2-I_1}$。
【答案】
(1) (2) B (3) 定值电阻$R_x$断路 (4) 0.3；5 (5) $\frac{I_{1}R_{0}}{I_{2}-I_{1}}$
【知识点】
伏安法测电阻、电路故障分析、欧姆定律应用
【点评】
本题综合考查伏安法测电阻的实验操作、电路故障判断、欧姆定律及并联电路特点的应用，是电学实验的典型题型，需熟练掌握实验原理和相关规律。
【难度系数】
0.4