（江苏专用）2020届高考物理一轮复习专题十七实验课件.pptx

专题十七 实验,高考物理 (江苏省专用),A组 自主命题江苏卷题组 考点一 力学实验,五年高考,1.(2019江苏单科,10,8分)某兴趣小组用如图1所示的装置验证动能定理。 图1 (1)有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用: A.电磁打点计时器 B.电火花打点计时器 为使纸带在运动时受到的阻力较小,应选择 (选填“A”或“B”)。,(2)保持长木板水平,将纸带固定在小车后端,纸带穿过打点计时器的限位孔。实验中,为消除 摩擦力的影响,在砝码盘中慢慢加入沙子,直到小车开始运动。同学甲认为此时摩擦力的影响 已得到消除。同学乙认为还应从盘中取出适量沙子,直至轻推小车观察到小车做匀速运动。 看法正确的同学是 (选填“甲”或“乙”)。 (3)消除摩擦力的影响后,在砝码盘中加入砝码。接通打点计时器电源,松开小车,小车运动。 纸带被打出一系列点,其中的一段如图2所示。图中纸带按11.65的比例画出,纸带上A点的 速度vA= m/s。 图2 (4)测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L。小车动能的变化量可用Ek= M 算出。砝码盘中砝码的质量为m,重力加速度为g。实验中,小车的质量应 (选填 “远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量,小车所受合力做的功可用 W=mgL算出。多次测量,若W与Ek均基本相等则验证了动能定理。,答案 (1)B (2)乙 (3)0.31(0.300.33都算对) (4)远大于,解析 本题通过验证动能定理的实验考查了打点计时器的选用、纸带的处理及误差分析等, 考查了学生的实验能力。体现了科学探究素养中的证据、解释、交流等要素。渗透了实验 操作实事求是、认真严谨的科学态度。 (1)因电磁打点计时器在工作时振针会产生打点阻力,故为使纸带在运动时受到的阻力较小,应 使用电火花打点计时器,故选B。 (2)当小车开始运动时,一方面小车从静止开始加速,要求拉力大于静摩擦力;另一方面,最大静 摩擦力总是略大于滑动摩擦力。由此可知,此时砝码盘与沙子的总重力一定大于小车所受摩 擦力,故乙同学看法正确。 (3)在图中A点两侧对称位置各取一点,用刻度尺测出其间隔,利用匀变速直线运动中中间时刻 的瞬时速度等于该过程的平均速度,可求得A点速度。由vA= ,代入测量数据,可得vA=0.31 m/s。 (4)本实验中要使砝码盘与沙子的总重力近似等于小车所受的合力,故需使小车质量远大于砝 码盘和沙子的总质量。,关联知识 设小车质量为M,砝码盘和沙子的总质量为m,平衡摩擦力后小车所受合力等于绳 中拉力T,有T=Ma,对小车、砝码盘及沙子受力分析,有mg=(M+m)a,两式联立可得T= g= mg= mg,只有当Mm时,才有Tmg。,2.(2018江苏单科,11,10分)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g。细绳跨过固 定在铁架台上的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为M的重锤。实验操作如下: 用米尺量出重锤1底端距地面的高度H; 在重锤1上加上质量为m的小钩码; 左手将重锤2压在地面上,保持系统静止。释放重锤2,同时右手开启秒表,在重锤1落地时停 止计时,记录下落时间; 重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t。 请回答下列问题:,(1)步骤可以减小对下落时间t测量的 (选填“偶然”或“系统”)误差。 (2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多,主要是为了 。 A.使H测得更准确 B.使重锤1下落的时间长一些 C.使系统的总质量近似等于2M D.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等 (3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。现提供一些橡皮泥用于减小该误差,可以怎么做? (4)使用橡皮泥改进实验后,重新进行实验测量,并测出所用橡皮泥的质量为m0。用实验中的测 量量和已知量表示g,得g= 。,答案 (1)偶然 (2)B (3)在重锤1上粘上橡皮泥,调整橡皮泥质量直至轻拉重锤1后松手,能观察到其匀速下落。 (4),解析 本题考查利用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律测重力加速度。 (2)m相对M越小,系统的加速度越小,重锤1下落的时间就越长,测量时间的相对误差就越小,故 选B。 (3)在重锤1上粘上橡皮泥,轻拉重锤1后松手,若能匀速运动,就说明平衡了摩擦阻力。 (4)系统匀加速下落的过程中有:H= at2 mg=(2M+m+m0)a 解得: g= 。,疑难突破 对于创新型的实验,弄清实验原理,一切问题就迎刃而解了。,3.(2017江苏单科,10,8分)利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。 小车的质量为M=200.0 g,钩码的质量为m=10.0 g,打点计时器的电源为50 Hz的交流电。 图1 (1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到 。 (2)挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图2所示。选择某一点为O,依次每隔4个计时点取 一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离x,记录在纸带上。计算打出各计数点时小,车的速度v,其中打出计数点“1”时小车的速度v1= m/s。 图2 (3)将钩码的重力视为小车受到的拉力,取g=9.80 m/s2,利用W=mgx算出拉力对小车做的 功W。利用Ek= Mv2算出小车动能,并求出动能的变化量Ek。计算结果见下表。,请根据表中的数据,在方格纸上作出Ek-W图像。 (4)实验结果表明,Ek总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。 用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F= N。,答案 (1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)如图所示 (4)0.093,解析 本题考查恒力做功与动能变化的关系。 (1)平衡摩擦力的方法是利用小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力相平衡,故在此状态下小车 获得速度后能匀速运动。 (2)由题意知相邻计数点间时间间隔T=0.1 s,由 = 得v1= = m/s=0.228 m/s。 (3)首先确定标度:为充分利用方格纸,依据给定数据范围及方格纸上格数多少,确定纵坐标、 横坐标皆从2.010-3 J开始,且每小格表示0.110-3 J。然后描点、连线,图像见答案。 (4)对钩码有mg-F=ma,对小车有F=Ma,联立可得:F= g= 9.8 N0.093 N。,方法指导 作图法处理实验数据 利用作图法处理实验数据的原则是使方格纸得到充分的利用,为此,坐标可以不从零开始。连 线的原则是作出平滑的曲线或直线,使尽可能多的点落在所连出的图线上,不在线上的点,要使 它们尽量对称地分布在线的两侧,显著偏离线的点要舍去。,4.(2016江苏单科,11,10分)某同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢 球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方,在钢球底部竖直地粘住一片 宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t可由计 时器测出,取v= 作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算 并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小Ep与动能变化大小Ek,就能验证机械能是 否守恒。,图1,(1)用Ep=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到 之间的竖直距离。 A.钢球在A点时的顶端 B.钢球在A点时的球心 C.钢球在A点时的底端 (2)用Ek= mv2计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图2所示,其读数 为 cm。某次测量中,计时器的示数为0.010 0 s,则钢球的速度为v= m/s。,图2,(3)下表为该同学的实验结果:,他发现表中的Ep与Ek之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的 观点?请说明理由。 (4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。,答案 (1)B (2)1.50(1.491.51都算对) 1.50(1.491.51都算对) (3)不同意,因为空气阻力会造成Ek小于Ep,但表中Ek大于Ep。 (4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l,计算Ek时,将v折算成钢球的速度v= v。,解析 (1)要考虑钢球重力势能的改变量大小,需要测量钢球球心下降的高度h,因此要测量钢 球在释放点和A点时球心之间的竖直距离,选项B正确。 (2)刻度尺的读数为1.50 cm,钢球的速度v= = m/s=1.50 m/s。 (3)由动能定理可知,mgh-Wf=Ek,即Ep-Wf=Ek,EpEk,所以空气阻力会造成EpEk,但表中 为EkEp,因此不同意他的观点。 (4)钢球球心和遮光条都绕悬点做圆周运动,但运动半径不同,因此分别测出光电门和球心到悬 点的长度L和l,遮光条在光电门处的速度v= ,则钢球的速度v= l,可以减小表中差异。,考查点 本题考查对验证机械能守恒定律实验原理的理解、刻度尺的读数、实验数据的处 理、误差分析和对实验方法的分析与改进,主要考查考生解决实验问题的基本素养,属于中等难度题。,解题指导 (1)钢球高度的改变应为钢球球心间的高度差,因此应测球心间的竖直距离。 (3)因存在空气阻力,故重力势能的改变量应大于动能的改变量。 (4)不同半径、同一圆心的圆周运动,其线速度不同,故应将遮光条在光电门处的速度折算成钢 球球心处的速度。,5.(2015江苏单科,11,10分)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。 实验装置如图1所示,打点计时器的电源为50 Hz的交流电。 图1 (1)下列实验操作中,不正确的有 。 A.将铜管竖直地固定在限位孔的正下方 B.纸带穿过限位孔,压在复写纸下面 C.用手捏紧磁铁保持静止,然后轻轻地松开让磁铁下落 D.在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源 (2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验”),将磁铁从管口处释放,打出一条纸带,取开 始下落的一段,确定一合适的点为O点,每隔一个计时点取一个计数点,标为1,2,8。用刻度尺,量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离,记录在纸带上,如图2所示。 图2 计算相邻计时点间的平均速度 ,粗略地表示各计数点的速度,抄入下表。请将表中的数据补 充完整。,(3)分析上表的实验数据可知:在这段纸带记录的时间内,磁铁运动速度的变化情况是 ;磁铁受到阻尼作用的变化情况是 。 (4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作(记为“实验”),结 果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同。请问实验是为了说明什么?对 比实验和的结果可得到什么结论?,答案 (1)CD (2)39.0 (3)逐渐增大到39.8 cm/s 逐渐增大到等于重力 (4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁 阻尼作用。,解析 (1)本实验的目的是研究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律,故实验中 必须保证小磁铁除受重力、磁力外不受其他力的作用,故铜管需竖直地固定在限位孔正下方 以保证磁铁在下落过程中不与铜管摩擦与碰撞,A正确。纸带穿过限位孔可以保证纸带的正 确方位,置于复写纸下面可以保证打点清晰,B正确。释放纸带前应手提纸带上端使纸带竖直, 小磁铁静止,故C错误。释放小磁铁前应先接通打点计时器的电源,待其工作稳定后方可放开 纸带,D错误。(2)由图2可得 = cm/s=39.0 cm/s。(3)由表中数据可以看出,磁铁运动 的速度在相等时间内的增量逐渐减小,最终保持39.8 cm/s的速度不变,即磁铁运动中加速度逐 渐减小,最终为零,则由mg-f=ma知阻尼作用逐渐增大直到等于重力。(4)见答案。,学习指导 平时的学习过程中,当有了做实验的机会,一定要紧紧抓住,亲自动手做一做,受益 就在动手之时。学习过程中还应注意培养观察能力、分析能力和语言表述能力。,考查点 本题考查实验仪器的理解,实验数据处理,以及对实验方案和结论进行分析、评价 等内容,属于中等难度题。,6.(2014江苏单科,11,10分)小明通过实验验证力的平行四边形定则。 (1)实验记录纸如图1所示,O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉 力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力F3的方向过P3点。三个力的 大小分别为:F1=3.30 N、F2=3.85 N和F3=4.25 N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。 图1,(2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果。他 用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过 程对橡皮筋弹性的影响。 实验装置如图2所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂 一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程,再次 记录下N的轨迹。,图2 图3,两次实验记录的轨迹如图3所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则实验中橡皮 筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为 。,(3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有哪些?( )(填写选项前的字母) A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长 C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较大 D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大 (4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。,答案 (1)如图 F合=4.64.9 N都算对 (2)Fa=Fb (3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋。(或:拉力不宜过大;选用弹性好的 橡皮筋;换用弹性好的轻弹簧),解析 (1)略。(2)分析端点N受力,设橡皮筋与竖直方向间的夹角为,由平衡条件易得橡皮筋 的拉力F=mg/cos ,可见相同时橡皮筋拉力相同。(3)图3中 表示两次拉力相同时橡皮筋的 长度之差,易知A错误、B正确。由图中的两轨迹间的距离变化可知,越大时长度差越大,结合 F=mg/cos 知对应的拉力越大,故D正确。因同样拉力下橡皮筋第2次长度较长,故同样长度下 橡皮筋第2次所受拉力较小,C错误。(4)从能在记录纸上完成实验的角度考虑有:橡皮筋不宜 过长,O点位置应靠近木板边缘,所选标度不能过小或过大等;从能测出拉力及减小相对误差角 度考虑有:拉力不宜过大或过小,两力之间夹角不宜过大或过小等;从能保证两次测量中力的作 用效果相同的角度考虑有:选用新的、弹性好的橡皮筋或换用弹性好的轻弹簧等。,考查点 本题考查力的平行四边形定则、实验数据处理、实验原理分析、实验结论得出及 对结论的分析、评价等内容,属于中等难度题。,规范答题 许多实验题中有作图的要求,规范作图是规范解答实验中很重要的一项。首先作 图工具要规范,要用铅笔、直尺、三角板、圆规等工具,如本题中要用直尺和三角板严格规范 地作平行四边形,不能大致平移。其次要统一标度,题中两个分力和合力要使用统一的标度。 最后画图要规范,如题中三个力都要用实线画出,平行四边形的另外两条边为辅助线,要用虚线 画,注意虚实分明。三个力都要标出箭头,并且强调线段的长度是从起点到箭头之间的长度,表 示力的大小,多余部分要擦掉。,7.(2013江苏单科,11,10分)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如图所 示。倾斜的球槽中放有若干个小铁球,闭合开关K,电磁铁吸住第1个小球。手动敲击弹性金属 片M,M与触头瞬间分开,第1个小球开始下落,M迅速恢复,电磁铁又吸住第2个小球。当第1个 小球撞击M时,M与触头分开,第2个小球开始下落这样,就可测出多个小球下落的总时间。,(1)在实验中,下列做法正确的有 。 A.电路中的电源只能选用交流电源 B.实验前应将M调整到电磁铁的正下方 C.用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度 D.手动敲击M的同时按下秒表开始计时,(2)实验测得小球下落的高度H=1.980 m,10个小球下落的总时间T=6.5 s。可求出重力加速度g = m/s2。(结果保留两位有效数字) (3)在不增加实验器材的情况下,请提出减小实验误差的两个办法。 (4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间t磁性才消失,因此,每个小球的实际下落时间 与它的测量时间相差t,这导致实验误差。为此,他分别取高度H1和H2,测量n个小球下落的总 时间T1和T2。他是否可以利用这两组数据消除t对实验结果的影响?请推导说明。,答案 (1)BD (2)9.4 (3)增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值。(其他答案只要合理也可) (4)由H1= g 和H2= g 可得g= ,因此可以消去t的影响。,解析 (1)M与触头接触期间,电磁铁应保持磁性存在,故电源用直流电源和交流电源均可,A项 错误;实验中要通过小球撞击M断开电路来释放下一小球,故M必须在电磁铁正下方,B项正确; 小球下落的高度应为电磁铁下端到M的竖直距离减去小球直径,C项错误;手敲击M瞬间,小球1 即开始下落,故应同时开始计时,D项正确。 (2)H= gt2= g( )2 所以g= = m/s2 =9.4 m/s2 (3)由g= 可知,误差主要来源于H和T的测量,故增加H,或者对H、T多次测量求平均值,均 可有效减小误差,另外,作出H-T2图像,从图线斜率k= 求得g,也可有效减小误差。 (4)见答案。,考查点 本题利用考生熟悉的实验装置、实验原理和方法设计了一个测量重力加速度的实 验,在问题的解决过程中考查考生的独立思考、科学探究的能力。属于较难题。,学习指导 本题告诉我们,实验复习要讲究灵活多变。有时实验目的相同,但实验装置可以变 化;有时实验装置相同,可以用其完成不同的实验研究。因此,实验复习时要真正理解实验原理 和方法,感悟体会实验方案设计的巧妙之处,知道实验操作的目的和注意事项,掌握处理实验数 据的常用方法,明白产生误差的原因,并将这些实验技能灵活地迁移到创新实验问题的解决中。,8.(2019江苏单科,11,10分)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下: (1)螺旋测微器如题图1所示。在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆 之间,再旋动 (选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当, 同时防止螺旋测微器的损坏。,考点二 电学实验,图1,(2)选择电阻丝的 (选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电 阻丝的直径。 (3)图2甲图中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2乙图实物电路中 的正确位置。,图2甲图,图2乙图,(4)为测量Rx,利用图2甲图所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1- I1关系图像如图3所示。接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见 下表:,请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图像。 图3 (5)由此,可求得电阻丝的Rx= 。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。,答案 (1)C (2)不同 (3)见图甲 (4)见图乙 (5)23.5(23.0 24.0都算对),图甲,图乙,解析 本题通过测电阻丝电阻率的实验考查了基本仪器的使用、电路实物图连接及数据的 处理等问题,考查了学生的实验操作、处理等能力,体现了科学探究中问题、证据、解释、交 流等素养要素,渗透了创新的价值观念。 (1)为防止测砧与测微螺杆对电阻丝产生的压力过大,应该旋动微调旋钮C。 (2)为防止电阻丝的粗细不均匀造成对其直径测量的误差,要求在电阻丝上不同位置测量后取 其平均值。 (3)实物图连接见答案。 (4)将表格中数据先在方格纸上描点,再用平滑的直线连接,图见答案。 (5)在题图甲电路中U1=I1(Rx+RA+R0),当电压表改接在a、b两端时U2=I2(RA+R0),可见U1-I1图线的 斜率k1=Rx+RA+R0,U2-I2图线的斜率k2=RA+R0,故由两图线的斜率可得被测电阻的阻值Rx=k1-k22 3.5 。,9.(2018江苏单科,10,8分)一同学测量某干电池的电动势和内阻。 (1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中 在器材操作上存在的两个不妥之处。 (2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的 数据见下表:,根据表中数据,在方格纸上作出R- 关系图像。 由图像可计算出该干电池的电动势为 V;内阻为 。 (3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并 联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图所示,则 该干电池的电动势应为 V;内阻应为 。,答案 (1)开关未断开;电阻箱阻值为零。 (2)如图所示 1.4(1.301.44都算对) 1.2(1.01.4都算对) (3)1.4结果与(2)问第一个空格一致 1.0结果比(2)问第二个空格小0.2,解析 本题考查测量干电池的电动势和内阻。 (1)在连接电路过程中,要求开关处于断开状态;在闭合开关前,要求电阻箱接入电路的电阻最 大。 (2)依照表中数据,描点连线,如答案图所示。由闭合电路欧姆定律可得I= ,整理可得R=E -r,与图像对应,则E=1.4 V,r=1.2 。 (3)由题图可知电压表的读数为66 mV,由欧姆定律可得电流表的内阻r=U/I=0.2 ,则由闭合电 路欧姆定律可得I= ,整理可得R=E -(r+r),与图像对应,则E=1.4 V,r=1.0 。,思路分析 本题是在课本实验基础上拓展出来的计算型实验题,需要利用闭合电路欧姆定律 列方程求解。,10.(2017江苏单科,11,10分)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图1 所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA时, 衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约20 ,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关 系如下表所示。,(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(02 00 )、滑动变阻器R2(0500 )、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0999.9 )、开关S、导线若干。 为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制,电源E应选用 (选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用 (选填“R1”或“R2”)。,图1,(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如 图2所示的选择开关旋至 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)。 (3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查。在图1中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针 (选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针 (选填“偏 转”或“不偏转”)。,图2,(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是 。(填写各步骤前的序号) 将热敏电阻接入电路 观察到继电器的衔铁被吸合 断开开关,将电阻箱从电路中移除 合上开关,调节滑动变阻器的阻值 断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 ,答案 (1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转 (4),解析 本题考查器材选择,故障检测,实验操作。(1)因通过继电器的电流超过15 mA时加热器 停止加热,为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制,要求电路在3080 之间的任一 温度下的电流能通过调节达到15 mA。当控制到30 时,电路的最小阻值为Rmin=199.5 +20 =219.5 ,要使电流达到15 mA,则所需电源电动势至少为Emin=IRmin=3.29 V,故电源只能选用 电动势为6 V的E2。为使温度控制在80 ,则在6 V电源下电路中的电流能达到15 mA,故此时 滑动变阻器接入电路中的阻值为R= -(Rt+R继)= -49.1 -20 =330.9 ,故滑动变阻器 应选用R2。 (2)由于是用多用电表测直流电压,且电源电动势为6 V,故应选择直流电压10 V挡。 (3)若只有b、c间断路,电路中无电流,a、b间电压为0,a、c间电压等于电源电压,故表笔接 入a、b时指针不偏转,接入a、c时指针偏转,且示数等于电源电动势。 (4)欲使衔铁在50 时被吸合,则要求温度达到50 时电路中电流达到15 mA,而此时热敏电 阻的阻值为108.1 。为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值,先将电阻箱调到108.1 并替代 热敏电阻接入电路,调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合,然后再保持滑动变阻器滑片位置不动, 将热敏电阻再替换回电阻箱即可,故合理的顺序应为。,方法技巧 故障检测方法 (1)利用电压表:当电路中只有一处发生断路时,断点在电表两接线柱之外时电压表示数为0,断 点在两接线柱之间时电压表示数等于电源两端电压。当电路中只有一处发生短路时,短路处 在电表两接线柱之外,电表示数变大,否则示数变小。 (2)利用电流表:当将电流表串联接入电路时,若电路发生断路故障,电流表无示数,发生短路故 障时有示数。当将电流表并联接入电路时,若电路中发生断路故障,电流表只有与发生故障处 并联时才有示数。 (3)用欧姆挡检测故障时,首先要将开关断开,再依次测量各元件的阻值。示数为无穷大时为断 路,示数为0时是短路。,11.(2016江苏单科,10,8分)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系。 已知该金属电阻在常温下的阻值约10 ,R随t的升高而增大。实验电路如图所示,控温箱用以 调节金属电阻的温度。 实验时闭合S,先将开关K与1端闭合,调节金属电阻的温度,分别记下温度t1,t2,和电流表的相 应示数I1,I2,。然后将开关K与2端闭合,调节电阻箱使电流表的示数再次为I1,I2,分别记下 电阻箱相应的示数R1,R2,。,(1)有以下两种电流表,实验电路中应选用 。 A.量程0100 mA,内阻约2 B.量程00.6 A,内阻可忽略 (2)实验过程中,要将电阻箱的阻值由9.9 调节至10.0 ,需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、 “b”、“c”,正确的操作顺序是 。 将旋钮a由“0”旋转至“1” 将旋钮b由“9”旋转至“0” 将旋钮c由“9”旋转至“0” (3)实验记录的t和R的数据见下表:,请根据表中数据,在方格纸上作出R-t图线。 由图线求得R随t的变化关系为R= 。,答案 (1)A (2)(或) (3)见下图 0.04t+8.8(0.04t+8.60.04t+9.0都算对),解析 此电源电动势为1.5 V,回路总电阻最小约10 ,所以最大电流约150 mA,若用量程为0 0.6 A的电流表测量,则电流表指针偏转不到满刻度的三分之一,测量误差偏大,且电路中还有 滑动变阻器可用于调节,所以应选量程为0100 mA的电流表。调节电阻箱的阻值时应保证电 路安全,所以必须先将旋钮a由“0”旋转至“1”。作图时应选择适合的标度和始点,让图线 尽可能展开,方便找出规律。,考查点 本题考查实验原理的理解,识别实物连接图中各元件的串、并联关系,电流表的选 择,电阻箱的使用,实验数据的处理与分析等内容。属于中等难度题。,解题指导 本题测电阻的方法属于“等效替代法”,这种测电阻的方法简单易行,而且不存在 系统误差,注意体会掌握。电表的选取既要考虑表的安全,又要考虑减小误差,故要从电路中可 能的电流最大值和最小值综合分析。,12.(2015江苏单科,10,8分)小明利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻。 图1 (1)图1中电流表的示数为 A。 (2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:,请根据表中的数据,在图2坐标纸上作出U-I图线。 图2 由图线求得:电动势E= V;内阻r= 。 (3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合。其实,从实验 误差考虑,这样的操作不妥,因为 。,答案 (1)0.44 (2)U-I图线如图 1.60(1.581.62都算对) 1.2(1.181.26都算对) (3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大,解析 (1)电流表所用量程为0.6 A,其分度值为0.02 A,其示数为0.4 A+20.02 A=0.44 A。 (2)U-I图线见答案。因U=E-Ir,故由U-I图线可得,电动势E=1.60 V,内阻r= = =1.2 。 (3)见答案。,考查点 本题考查基本实验仪器的使用、实验原理的理解和实验规范操作的掌握,以及用图像法处理实验数据的技能。属于容易题。,解题分析 本题得分率较高,但有不少考生在解答第(2)问中留下一些遗憾,很值得大家吸取教 训。如有的考生作图粗糙,不细致、不规范,以至于得到的E和r的值不在正确范围内;有的考生 不能合理设置坐标,图像太小,没有占满坐标纸;有的考生不能根据实验原理处理数据,将数据 点连成折线或曲线;有的考生不用直尺画直线,随手画线,粗糙难看且造成较大误差;有的考生 描线太轻,图线在扫描后很难看清。,13.(2014江苏单科,10,8分)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧题图 1所示的部件 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的 直径为 mm。 (2)题图2所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。合上开关,将滑动变 阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变 化。由此可以推断:电路中 (选填图中表示接线柱的数字)之间出现了 (选填 “短路”或“断路”)。,图1 图2,(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA, 由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 。为了更准确地测出合金丝的阻值, 在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进?请写出两条建议。,答案 (1)B 0.410 (2)7、9 断路 (3)电流表改为内接;测量多组电流和电压值,计算出电 阻的平均值。(或测量多组电流和电压值,用图像法求电阻值),解析 (1)读数前应先旋紧B防止读数时测微螺杆发生转动。 螺旋测微器读数=0+41.00.01 mm=0.410 mm (2)7、9之间发生断路,则内阻较大的电压表和内阻较小的电流表一起串联于电路中,此时改变 阻值较小的滑动变阻器阻值时,对电压表和电流表的示数影响很小,符合题述现象,同时满足两 表读数。 (3)因为Rx=58.7 =30 ,所以应选用电流表内接法。为了减小偶然误差可测量多组 电流和电压值,计算电阻的平均值。或测量多组电流和电压值,用图像法求电阻值。,考查点 本题考查了考生使用实验仪器,观察、分析实验现象,对实验方案和结论进行分 析、评价等内容。属于中等难度题。,学习指导 本题考查考生做实验的真实能力,真正做过实验的考生容易得分,而靠记忆、纸笔 练习的考生不易得分。这就告诉我们,平时不仅仅要重视实验原理的理解和实验方案的优化, 更要动手进行具体实验的操作,从中学会仪器的使用方法和体会操作过程中的方法技巧及其 注意事项,分析处理实验中得到的数据,这样才能真正培养实验的操作技能和实验探究能力。,14.(2013江苏单科,10,8分)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U 和电流I,利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V 1.8 W”,电源为12 V的 电池,滑动变阻器的最大阻值为10 。 (1)准备使用的实物电路如图1所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替 导线) 图1,(2)现有10 、20 和50 的定值电阻,电路中的电阻R1应选 的定值电阻。 (3)测量结束后,应先断开开关,拆除 两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。 (4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图2所示。请指出图像中不 恰当的地方。,图2,答案 (1)如图 (2)10 (3)电池 (4)图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当。,解析 (1)探究P和U的关系应较大范围测量U,滑动变阻器需要应用分压式接法。所以连接如 答案图。 (2)R1为电路保护电阻,10 阻值能保证安全,正常完成实验,20 和50 的阻值太大,不能保证 在较大范围内调节灯泡两端的电压,所以选10 电阻。 (3)根据实验的安全性原则,应先拆除电源再进行其他拆除操作。 (4)应用平滑曲线连接所描绘的点,不应画为直线。根据作出的图应尽量占满坐标的原则,横轴 坐标的标度不恰当。,考查点 本题考查实验器材的选择、电路的连接、实验操作的规范以及实验数据的处理等 基本实验技能。属于中等难度题。,解题方法 对于实物连接的问题,首先要画出电路原理图,然后对照原理图连线。,B组 统一命题、省(区、市)卷题组 考点一 力学实验,1.(2019课标,22,5分)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行 探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率 为50 Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个 点中,打点计时器最先打出的是 点。在打出C点时物块的速度大小为 m/s(保 留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为 m/s2(保留2位有效数字)。,答案 A 0.233 0.75,解析 本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系,以及考生处理 实验数据的能力,体现了以科学态度进行科学探究的核心素养。 物块沿倾斜的木板加速下滑时,纸带上打出的点逐渐变疏,故A点为先打出的点。 vC= = m/s=0.233 m/s a= = m/s2 0.75 m/s2,易错警示 本题相邻两计数点之间还有4个打出的点未画出,故T=50.02 s=0.1 s,不可用T=0.0 2 s计算。,2.(2019课标,22,5分)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材 有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带等。回答 下列问题: 图(a) (1)铁块与木板间动摩擦因数= (用木板与水平面的夹角、重力加速度g和铁块下滑 的加速度a表示)。 (2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使=30。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块,从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计 数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80 m/s2。可以计算出铁块 与木板间的动摩擦因数为 (结果保留2位小数)。,图(b),答案 (1) (2)0.35,解析 本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力,体现了科学探究与科学推理的核心素 养。 (1)对铁块,根据牛顿第二定律得mg sin -mg cos =ma,解得= 。 (2)利用逐差法可得a= m/s2=1.97 m/s2,由于=30,g=9.80 m/s2, 则=0.35。,解题关键 1.利用牛顿第二定律列方程得出的表达式。2.认真读题,注意g用9.80 m/s2来计算, 而不能习惯性用10 m/s2来计算。3.利用逐差法,精准计算加速度值。,3.(2019课标,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。 实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔 0.1 s拍1幅照片。 (1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是 。(填正确 答案标号) A.米尺 B.秒表 C.光电门 D.天平 (2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。 答: 。 (3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5 cm、ac=58.7 cm,则该地 的重力加速度大小为g= m/s2。(保留2位有效数字),答案 (1)A (2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺 (3)9.7,解析 本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算,考查了学生的实验能力,体 现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素,渗透了科技进步的价值观念。 (1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定,不需要秒表与光电门。本实验中不需要测量小 球的质量,故不需要天平。但需测量小球下落的距离,故需要米尺。 (2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际 下落距离,所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故米 尺只能竖直放置。 (3)由x=gT2得当地的重力加速度的大小为g= = m/s2=9.7 m/s2。,方法诠释 纸带问题及类纸带问题中求物体运动的加速度,当只有两个连续数据时,可利用x =aT2求解;当只有两个不连续的数据时,可利用xm-xn=(m-n)aT2计算;而当给定多个连续数据时,则 需采用逐差法计算。,4.(2018课标,22,5分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和 主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化 为图中的指针。 现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针, 此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度 线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为 cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s 2,此弹簧的劲度系数为 N/m(保留3位有效数字)。,答案 3.775 53.7,解析 本题考查游标卡尺的读数方法和胡克定律。此标尺为二十分度的标尺,精确度为0.05 mm,读数=整毫米数(主尺)+n精确度,所以读数为37 mm+150.05 mm=37.75 mm=3.775 cm。 当托盘中放入砝码稳定时,弹簧的伸长量x=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm。由平衡条件 得F=mg,由胡克定律得F=kx,联立得k=53.7 N/m。,5.(2018课标,22,6分)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下: (1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端,让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置 恰好处于L刻度处,但未碰到尺),准备用手指夹住下落的尺。 (2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若 夹住尺子的位置刻度为L1,重力加速度大小为g,则乙的反应时间为 (用L、L1和g表 示)。 (3)已知当地的重力加速度大小为g=9.80 m/s2,L=30.0 cm,L1=10.4 cm。乙的反应时间为 s。(结果保留2位有效数字) (4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议: 。,答案 (2) (3)0.20 (4)多次测量取平均值;初始时乙的手指尽可能接近尺子,解析 本题考查自由落体运动的应用。 (2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L1= gt2,解得t= = s=0.20 s,6.(2017课标,22,5分)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器” 计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推 一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续 的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴),图(a),图(b),(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的。 (2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的 速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字),答案 (1)从右向左 (2)0.19 0.037,解析 本题考查研究匀变速直线运动。(1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故 相邻水滴间的距离逐渐减小,结合图(b)可知小车向左运动。(2)由题意知,30 s内滴下46滴水,共 45个时间间隔,故相邻两滴水的时间间隔T= s= s。由匀变速直线运动中平均速度等于中 间时刻的瞬时速度可得vA= mm/s=0.19 m/s。由逐差法得小车运动的加速度为a= mm/s2=0.037 m/s2。,方法技巧 “纸带”的处理 处理“纸带”时,对于匀变速直线运动,求某点的瞬时速度需利用 = ,求加速度时应利用x= aT2。当需要考虑减小偶然误差时,应采用逐差法求加速度。,7.(2017课标,22,6分)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之 间的关系。使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。 实验步骤如下: 如图(a),将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于 斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑; 当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t; 用s表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示, 表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内 的平均速度大小,求出 ;,将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与中位置相同,令滑块由静止开始下滑, 重复步骤、; 多次重复步骤; 利用实验中得到的数据作出 -t图,如图(c)所示。 图(c) 完成下列填空: (1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小, 则 与vA、a和t的关系式为 = 。 (2)由图(c)可求得,vA= cm/s,a= cm/s2。(结果保留3位有效数字),答案 (1)vA+ t (2)52.1 16.3,解析 本题考查匀变速直线运动的基本规律、利用光电门测量平均速度的实验方法,考查学 生的实验能力和数据处理能力。挡光片通过光电门的平均速度 等于t时间段的中间时刻的 速度 由v=v0+at可知 =vA+a 即 =vA+ at,由图像的截距可知vA=52.12 cm/s52.1 cm/s 其斜率k= a,故