高考物理 专题冲刺集训 第14讲《物理实验》（含解析）.doc

2013届高考物理 专题冲刺集训 第14讲物理实验（含解析）1某实验小组研究橡皮筋伸长量与所受拉力的关系实验时，将原长约200 mm的上端固定在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20 g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量l与拉力f关系的图象如图所示从图象中可以得出_a增挂钩码时l与f成正比，而减挂钩码时l与f不成正比b当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大c当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等d增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度解析：从图象看，图线呈非线性关系，说明所挂钩码已使橡皮筋的形变超出弹性限度故选项d正确答案：d2在“验证机械能守恒定律”的实验中，选用点迹清晰的部分纸带进行测量测得重物下落至某点时的速度为v0，由该点下落高度h时的速度为v，以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是_解析：要满足机械能守恒则mghmvmv，故可得vghv，因此可得b正确答案：b3 某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”弹簧测力计a挂于固定点p，下端用细线挂一重物m.弹簧测力计b的一端用细线系于o点，手持另一端向左拉，使结点o静止在某位置分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录o点的位置和拉线的方向(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为n，图中a的示数为_n.(2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对应的字母)a应测量重物m所受的重力b弹簧测力计应在使用前校零c拉线方向应与木板平面平行d改变拉力，进行多次实验，每次都要使o点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计a的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法解析：(1)由题图知，弹簧测力计a的分度值为0.2 n，读数为3.6 n(2)验证力的平行四边形定则，只要记好合力与两分力的大小与方向，与结点位置无关， d错；m的重力即合力，a对；测量前弹簧测力计调零才能测量准确，b对；拉线与木板平行才能保证力在木板平面内，c对(3)对o点受力分析如图所示，可见若减小foa可调节fob的大小或方向，调节oa方向或减小物重g等答案：(1)3.6(2)d(3)减小弹簧测力计b的拉力；减小重物m的质量(或将a更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计b拉力的方向等)4.某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音用刻度尺测出小球下落的高度h、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x.(空气阻力对本实验的影响可以忽略)(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为_(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为_(3)以下能引起实验误差的是_a滑块的质量b当地重力加速度的大小c长度测量时的读数误差d小球落地和滑块撞击挡板不同时解析：(1)同时听到声音说明小球与木块运动时间相同，设都为t，则小球做自由落体运动，hgt2，木块沿斜面下滑做匀加速直线运动，xat2，由以上两式可得.(2)对木块进行受力分析如图所示，由牛顿第二定律得沿斜面方向：mgsinffma垂直斜面方向：fnmgcos0又有：fffn由以上三式解得agsingcos ，将代入可得：(3)由动摩擦因数的表达式可知选c、d.答案：(1)(2)(3)cd5某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示此玻璃的折射率计算式为n_(用图中的1、2表示)；如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量解析：(1)根据题意可知入射角为(901)，折射角为(902)，则玻璃的折射率为n；玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确，故应选用宽度大的玻璃砖来测量答案：(1)或大6如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系(1)试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量_(填选项前的序号)，间接地解决这个问题a小球开始释放高度hb小球抛出点距地面的高度hc小球做平抛运动的射程(2)图中o点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上s位置静止释放，找到其平均落地点的位置p，测量平抛射程op.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上s位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的序号)a用天平测量两个小球的质量m1、m2b测量小球m1开始释放的高度hc测量抛出点距地面的高度hd分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置m、ne测量平抛射程om、on(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用(2)中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_(用(2)中测量的量表示)(4)经测定，m145.0 g，m27.5 g ，小球落地点的平均位置距o点的距离如图所示碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1，则p1p1_11；若碰撞结束时m2的动量为p2，则p1 p211_.实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为_(5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大，请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程on的最大值为_cm.解析：(1)该实验是验证动量守恒定律，也就是验证两球碰撞前后动量是否相等，即验证m1v1m1v1m2v2，由题图中装置可以看出，不放被碰小球m2时，m1从抛出点下落高度与放上m2，两球相碰后下落的高度h相同，即在空中做平抛运动的下落时间t相同，故有v1，v1，v2，代入m1v1m1v1m2v2，可得1opm1omm2on，只需验证该式成立即可，在实验中不需测出速度，只需测出小球做平抛运动的水平位移即可(2)需先找出落地点才能测量小球的水平位移，测量小球的质量无先后之分(3)若是弹性碰撞，还应满足能量守恒，即m1vm1vm2v，即m1op2m1om2m2on2.(4)1411.112.9.1(11.01均可)(5)当两球发生弹性碰撞时，碰后m2的速度最大，射程最大，由m1opm1omm2on与m1op2m1om2m2on2可解出on的最大值为76.8 cm.答案：(1)c(2)ade或dea或dae(3)m1omm2onm1opm1om2m2on2m1op2(4)142.91(11.01均可)(5)76.87某同学在探究规格为“6 v,3w”的小电珠伏安特性曲线实验中：(1)在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至_挡进行测量(填选项前的字母)a直流电压10 vb直流电流5 mac欧姆100 d欧姆1(2)该同学采用图甲所示的电路进行测量图中r为滑动变阻器(阻值范围020 ，额定电流1.0 a)，l为待测小电珠，v为电压表(量程6 v，电阻20 k)，a为电流表(量程0.6 a，内阻1 )，e为电源(电动势8 v，内阻不计)，s为开关.在实验过程中，开关s闭合前，滑动变阻器的滑片p应置于最_端；(填“左”或“右”).在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关s后，无论如何调节滑片p，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是_点至_点的导线没有连接好；(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“_2_点至_3_点”的导线).该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_(填“不变”、“增大”或“减小”)解析：(1)因小电珠正常发光时的电阻r12 ，小电珠未接入电路的电阻要比正常发光时小得多(因温度的影响)，故用多用电表测未接入电路的小电珠的电阻，应选d.(2).在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值，故应使滑片p置于最左端.若1点到5点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路.在iu图象中的每一点与o点的连线的斜率逐渐减小，即电阻的倒数减小，所以电阻增大答案：(1)d(2).左.15(或51).增大8如图，一热敏电阻rt放在控温容器m内：a为毫安表，量程6 ma，内阻为数十欧姆；e为直流电源，电动势约为3 v，内阻很小；r为电阻箱，最大阻值为999.9 ；s为开关已知rt在95 时的阻值为150 ，在20 时的阻值约为550 .现要求在降温过程中测量在95 20 之间的多个温度下rt的阻值(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图(2)完成下列实验步骤中的填空依照实验原理连线电路图调节控温容器m内的温度，使得rt的温度为95 .将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全闭合开关调节电阻箱，记录电流表示数i0，并记录_将rt的温度降为t1(20 t195 )，调节电阻箱，使得电流表的读数_，记录_温度为t1时热敏电阻的电阻值rt1_.逐步降低t1的数值，直至20 为止；在每一温度下重复步骤.解析：(1)实验原理电路图，如图所示(2)要求出在不同温度下rt的阻值，在闭合电路中读出电流表的示数，然后记录电阻箱的读数r0，由闭合电路欧姆定律有：ei0(rtr0r)i0(150 r0r)改变rt的温度为t1，调节电阻箱，使得电流表的读数仍为i0，记录电阻箱的读数r1，则有：ei0(rt1r1r)解得rt1r0r1150 .答案：(1)见解析(2)电阻箱的读数r0仍为i0电阻箱的读数r1r0r1150 9在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到_(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值r，分别测出阻值r010 的定值电阻两端的电压u.下列两组r的取值方案中，比较合理的方案是_(填选“1”或“2”)方案编号电阻箱的阻值r/1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点，绘出的r图象是一条直线若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势e_，内阻r_.(用k、b和r0表示)解析：(1)电阻箱接入回路中的电阻越大，回路电流就越小，起保护电源、防止烧坏电压表的作用(2)方案1中电阻箱接入电路的电阻太大，电压表示数太小，误差太大因此采用方案2.(3)由闭合电路欧姆定律可知，r，所以k，b，解之得：e，rr0.答案：(1)最大值(2)2(3)r010为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车_(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点(2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：时间t/s00.501.001.502.002.50速度v/(ms1)0.120.190.230.260.280.29请根据实验数据作出小车的vt图象图(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大你是否同意他的观点？请根据vt图象简要阐述理由解析：(1)(2)略(3)由速度图象的斜率可以看出速度越大，加速度越小所以该同学分析合理答案：(1)之前(2)如图所示(3)同意在vt图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大11 (1)下图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带已知打点计时器电源频率为50 hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_a、b、c、d是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出从图中读出a、b两点间距s_；c点对应的速度是_(计算结果保留两位有效数字)(2)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻(r05 )一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图甲在图乙的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接请完成下列主要实验步骤：a检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图丙所示，读得电阻值是_；b将开关s1闭合，开关s2断开，电压表的示数是1.49 v；c将开关s2_，电压表的示数是1.16 v；断开开关s1.使用测得的数据计算出干电池的内阻是_(计算结果保留两位有效数字)由于所用电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”)解析：(1)打点计时器频率为50 hz，周期t0.02 s，故打相邻两点的时间间隔为0.02 s；两相邻计数点间的时间间隔为t0.025 s0.1 s，由图读出s7.0 mm0.70 cm.c点对应速度vc cm/s0.100 m/s.(2)见答案图由图丙读得电阻箱阻值为r20 ；将s1闭合s2断开，电压表示数为电源电动势e1.49 v，将s2再闭合，电压表示数为r两端电压将电压表视为理想电表，则干路电流i a0.058 a.因为i，所以rr0r(520) 0.69 .若考虑电压表的内阻，则s1闭合s2断开时，电压表示数为该表两端电压小于电源电动势答案：(1)0.02 s0.680.72 cm0.100 m/s(2)如图所示a.20 c闭合0.69 小12请完成以下两小题(1)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线mn、pq，并测出间距d.开始时将木板置于mn处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数f0，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数f1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到pq处的时间t.木板的加速度可以用d、t表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_.改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数f1的关系下列图象能表示该同学实验结果的是_用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_a可以改变滑动摩擦力的大小b可以更方便地获取多组实验数据c可以比较精确地测出摩擦力的大小d可以获得更大的加速度以提高实验精度(2)在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图所示闭合电键后，发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为e)：若电流表示数为零、电压表示数为e，则发生故障的是_(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障先将选择开关旋至_挡(填“欧姆100”“直流电压10 v”或“直流电流2.5 ma”)，再将_(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是_、_、_.解析：(1)由于木板做匀加速直线运动，且初速度为零，故有：dat2，则a.为减小测量加速度的偶然误差，可以采用多次测量取平均值的方法以矿泉水瓶为研究对象，设其质量为m，则有mgf0ma，即ag可知af图象不过原点，a、b项错；由于m逐渐增大，故af图象的斜率应逐渐减小，c项对，d项错不论用什么方法改变拉力的大小，都不能改变滑动摩擦力的大小，a项错；由于用加水的方法每次增加的拉力可大可小，故b、c项对；用两种方法都可以获得较大加速度，故d项错(2)电流表示数为零，说明电路断路，由于电压表示数为e，说明电压表两端与电源相连，因而待测金属丝断路判断电路故障问题，应利用多用电表的直流电压档，电流应从多用电表的红表笔流入多用电表，因而红表笔应与a接线柱相连，当只有滑动变阻器断路时，黑表笔接b时，多用电表不能与电源形成闭合回路，示数为零，黑表笔接c、d时，多用电表与电源两极相连，示数为电源电动势答案：(1)保持f1不变，多次测量时间t，取t的平均值cbc(2)待测金属丝直流电压10 v红0ee13. (1)用多用电表探测如图所示黑箱发现：用直流电压挡测量，e、g两点间和f、g两点间均有电压、e、f两点间无电压；用欧姆挡测量，黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接e点，红表笔(与电表内部电源的负极相连)接f点，阻值很小，但反接阻值很大那么，该黑箱内元件的接法可能是下图中的_在物理兴趣小组活动中，一同学利用下列器材设计并完成了“探究导体阻值与长度的关系”的实验电压表v1量程3 v内阻约为900 电压表v2量程10 v内阻约为3 k电流表a量程60 ma内阻约为5 电源e1电动势1.5 v内阻约为0.2 电源e2电动势4.5 v内阻约为0.4