高考物理一轮复习 专题十七 实验习题课件.ppt

力学实验1 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 0g 钩码的质量为m 10 0g 打点计时器的电源为50hz的交流电 图1 a组自主命题 江苏卷题组 五年高考 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 80m s2 利用w mg x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 1s 由 得v1 m s 0 228m 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 0 10 3j开始 且每小格表示0 1 10 3j 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 8n 0 093n 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 2 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 0100s 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 49 1 51都算对 1 50 1 49 1 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 50cm 钢球的速度v m s 1 50m s 3 由动能定理可知 mgh wf ek 即 ep wf ek ep ek 所以空气阻力会造成 ep ek 但表中为 ek ep 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 3 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50hz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 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 0cm 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 8cm 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 答案 1 cd 2 39 0 3 逐渐增大到39 8cm 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 4 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 30n f2 3 85n和f3 4 25n 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 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 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 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 6 4 9n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 5 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 980m 10个小球下落的总时间t 6 5s 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 4m 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 1 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15ma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 电学实验 1 提供的实验器材有 电源e1 3v 内阻不计 电源e2 6v 内阻不计 滑动变阻器r1 0 200 滑动变阻器r2 0 500 热敏电阻rt 继电器 电阻箱 0 999 9 开关s 导线若干 为使该装置实现对30 80 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 图2 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 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 e2r2 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15ma时加热器停止加热 为使该装置实现对30 80 之间任一温度的控制 要求电路在30 80 之间的任一温度下的电流能通过调节达到15ma 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15ma 则所需电源电动势至少为emin irmin 3 29v 故电源只能选用电动势为6v的e2 为使温度控制在80 则在6v电源下电路中的电流能达到15ma 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6v 故应选择直流电压10v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15ma 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 2 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0 100ma 内阻约2 b 量程0 0 6a 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 6 0 04t 9 0都算对 解析此电源电动势为1 5v 回路总电阻最小约10 所以最大电流约150ma 若用量程为0 0 6a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0 100ma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 3 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 58 1 62都算对 1 2 1 18 1 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 6a 其分度值为0 02a 其示数为0 4a 2 0 02a 0 44a 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 60v 内阻r 1 2 3 见答案 4 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 23v和38ma 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 b0 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 0 0 01mm 0 410mm 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 5 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 0v1 8w 电源为12v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 一 力学实验1 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30s内共滴下46个小水滴 图 a 图 b b组统一命题 省 区 市 卷题组 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 0 190 037 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 30s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 19m s 由逐差法得小车运动的加速度为a mm s2 0 037m 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 2 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 解析本题考查匀变速直线运动中平均速度 瞬时速度和加速度之间的关系 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 a t 由图像的截距可知va 52 12cm s 52 1cm s其斜率k a 故物体的加速度a 2k 16 3cm s2 答案 1 va t 2 52 116 3 易错警示在匀变速直线运动中 平均速度等于这段时间内中间时刻速度 而不是中间位置速度 也不是挡光片末端通过光电门时的速度 因此 va a 而不是 va a t 3 2017课标 22 6分 某探究小组做 验证力的平行四边形定则 实验 将画有坐标轴 横轴为x轴 纵轴为y轴 最小刻度表示1mm 的纸贴在水平桌面上 如图 a 所示 将橡皮筋的一端q固定在y轴上的b点 位于图示部分之外 另一端p位于y轴上的a点时 橡皮筋处于原长 1 用一只测力计将橡皮筋的p端沿y轴从a点拉至坐标原点o 此时拉力f的大小可由测力计读出 测力计的示数如图 b 所示 f的大小为n 2 撤去 1 中的拉力 橡皮筋p端回到a点 现使用两个测力计同时拉橡皮筋 再次将p端拉至o点 此时观察到两个拉力分别沿图 a 中两条虚线所示的方向 由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为f1 4 2n和f2 5 6n 用5mm长度的线段表示1n的力 以o为作用点 在图 a 中画出力f1 f2的图示 然后按平行四边形定则画出它们的合力f合 图 b f合的大小为n f合与拉力f的夹角的正切值为 若f合与拉力f的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内 则该实验验证了力的平行四边形定则 图 a 答案 1 4 0 2 f1 f2和f合如图所示 4 00 05 解析 1 测力计的分度值为0 2n f的大小为4 0n 2 图见答案 分别以f1 f2为邻边作平行四边形 并作出对角线 即得f合 表示f合的线段的长度为20 0mm f合 1n 4 0n f合与拉力f的夹角的正切值为tan 0 05 4 2017天津理综 9 2 如图所示 打点计时器固定在铁架台上 使重物带动纸带从静止开始自由下落 利用此装置验证机械能守恒定律 对于该实验 下列操作中对减小实验误差有利的是 a 重物选用质量和密度较大的金属锤b 两限位孔在同一竖直面内上下对正c 精确测量出重物的质量d 用手托稳重物 接通电源后 撤手释放重物 某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50hz的交流电源上 按正确操作得到了一条完整的纸带 由于纸带较长 图中有部分未画出 如图所示 纸带上各点是打点计时器打出的计时点 其中o点为纸带上打出的第一个点 重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出 利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 a oa ad和eg的长度b oc bc和cd的长度c bd cf和eg的长度d ac bd和eg的长度 解析本题考查 验证机械能守恒定律 实验 选用质量大的金属锤 可保证下落过程中纸带竖直不松弛 金属锤密度大 体积就小 下落过程中所受阻力小 上下限位孔对正 可减小摩擦 本实验中要验证mv2 mgh 即验证v2 2gh 不用测量重物的质量 实验时用手抓紧纸带上端 接通电源 打点计时器工作稳定后 再松手释放纸带 不用用手托住重物 本实验中 需要测某点的瞬时速度和从起始点到该点的距离 或者两点的速度及其间距 符合要求的选项有b c 答案 ab bc 试题评析如何减小实验误差和如何处理数据是实验题目的两大高频考点 考生在平时实验中 要充分思考这方面问题的处理办法 做到心中有数 在考试中就可游刃有余 5 2016课标 22 5分 某同学用图 a 所示的实验装置验证机械能守恒定律 其中打点计时器的电源为交流电源 可以使用的频率有20hz 30hz和40hz 打出纸带的一部分如图 b 所示 图 a 图 b 该同学在实验中没有记录交流电的频率f 需要用实验数据和其他题给条件进行推算 1 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落 利用f和图 b 中给出的物理量可以写出 在打点计时 器打出b点时 重物下落的速度大小为 打出c点时重物下落的速度大小为 重物下落的加速度大小为 2 已测得s1 8 89cm s2 9 50cm s3 10 10cm 当地重力加速度大小为9 80m s2 实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1 由此推算出f为hz 答案 1 s1 s2 f s2 s3 f s3 s1 f2 2 40 解析 1 匀变速直线运动中 某一段位移的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 vb s1 s2 f 同理vc s2 s3 f 加速度a s3 s1 f2 2 由牛顿第二定律可知 mg 0 01mg maa 0 99g 又由 1 问知 a 联立得f 40hz 解题指导 1 考查通过处理纸带求瞬时速度和加速度的方法 2 要求推算打点计时器所用电源的频率 问题新颖 但应注意到加速度表达式中 加速度与频率的相关性 只要知道加速度就可求出频率 由给出的受力情况 根据牛顿第二定律可求出加速度 再代入第 1 问中加速度的表达式求出频率 6 2016课标 23 10分 某物理课外小组利用图 a 中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系 图中 置于实验台上的长木板水平放置 其右端固定一轻滑轮 轻绳跨过滑轮 一端与放在木板上的小滑车相连 另一端可悬挂钩码 本实验中可用的钩码共有n 5个 每个质量均为0 010kg 实验步骤如下 图 a 1 将5个钩码全部放入小车中 在长木板左下方垫上适当厚度的小物块 使小车 和钩码 可以在木板上匀速下滑 2 将n 依次取n 1 2 3 4 5 个钩码挂在轻绳右端 其余n n个钩码仍留在小车内 用手按住小车并 使轻绳与木板平行 释放小车 同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s 绘制s t图像 经数据处理后可得到相应的加速度a 3 对应于不同的n的a值见下表 n 2时的s t图像如图 b 所示 由图 b 求出此时小车的加速度 保留2位有效数字 将结果填入下表 4 利用表中的数据在图 c 中补齐数据点 并作出a n图像 从图像可以看出 当物体质量一定时 物体的加速度与其所受的合外力成正比 图 b 图 c 5 利用a n图像求得小车 空载 的质量为kg 保留2位有效数字 重力加速度取g 9 8m s 2 6 若以 保持木板水平 来代替步骤 1 下列说法正确的是 填入正确选项前的标号 a a n图线不再是直线b a n图线仍是直线 但该直线不过原点c a n图线仍是直线 但该直线的斜率变大 答案 3 0 39 2分 在0 37 0 49范围内都给分 4 如图所示 3分 5 0 45 3分 在0 43 0 47范围内都给分 6 bc 2分 选对一个给1分 有选错的不给这2分 解析 3 由s at2得 a 在s t图像中找一点坐标 代入公式即可求出a 5 对小车和钩码组成的系统应用牛顿第二定律 nmg m nm a 则a a n图像的斜率k 从而可解出m 6 对于已平衡摩擦力的情况 对整体应用牛顿第二定律 nmg m nm a 则a n 对于木板水平的情况 对整体应用牛顿第二定律 nmg m n n m g m nm a 整理得 a n g 比较 可见 b c均正确 易错点拨 3 5 中的计算结果一定要按照有效数字的位数要求填写 画a n图像时 所画直线要符合以下要求 让尽可能多的点落在直线上 不能落在直线上的点要均匀分布于直线的两侧 一定要利用直尺画线 7 2016浙江理综 21 10分 某同学在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 测得图中弹簧oc的劲度系数为500n m 如图1所示 用弹簧oc和弹簧秤a b做 探究求合力的方法 实验 在保持弹簧伸长1 00cm不变的条件下 第21题图 1 若弹簧秤a b间夹角为90 弹簧秤a的读数是n 图2中所示 则弹簧秤b的读数可能 为n 2 若弹簧秤a b间夹角大于90 保持弹簧秤a与弹簧oc的夹角不变 减小弹簧秤b与弹簧oc的夹角 则弹簧秤a的读数 弹簧秤b的读数 填 变大 变小 或 不变 答案 1 3 00 3 023 9 4 1 有效数不作要求 2 变大变大 解析保持弹簧oc伸长1 00cm不变 其弹力f弹 k x 500 1 00 10 2n 5n保持不变 1 在图1中 弹簧秤a b的拉力fa fb的合力f f弹 如图所示 读图2可知fa 3 00n故fb 4 00n 2 减小弹簧秤b与弹簧oc的夹角意味着增大上图中fb与f的夹角 根据平行四边形定则可知fa fb均变大 疑难突破在保持fa与合力f夹角不变的情况下 分析fb与f夹角变化时fa fb的变化情况为动态平衡的分析问题 这类问题用矢量图分析最为简捷 如图所示 8 2016北京理综 21 2 利用图1所示装置做 验证机械能守恒定律 实验 图1 为验证机械能是否守恒 需要比较重物下落过程中任意两点间的 a 动能变化量与势能变化量b 速度变化量与势能变化量c 速度变化量与高度变化量 除带夹子的重物 纸带 铁架台 含铁夹 电磁打点计时器 导线及开关外 在下列器材中 还必须使用的两种器材是 a 交流电源b 刻度尺c 天平 含砝码 实验中 先接通电源 再释放重物 得到图2所示的一条纸带 在纸带上选取三个连续打出的点a b c 测得它们到起始点o的距离分别为ha hb hc 已知当地重力加速度为g 打点计时器打点的周期为t 设重物的质量为m 从打o点到打b点的过程中 重物的重力势能变化量 ep 动能变化量 ek 图2 大多数学生的实验结果显示 重力势能的减少量大于动能的增加量 原因是 a 利用公式v gt计算重物速度b 利用公式v 计算重物速度c 存在空气阻力和摩擦阻力的影响d 没有采用多次实验取平均值的方法 某同学想用下述方法研究机械能是否守恒 在纸带上选取多个计数点 测量它们到起始点o的 距离h 计算对应计数点的重物速度v 描绘v2 h图像 并做如下判断 若图像是一条过原点的直线 则重物下落过程中机械能守恒 请你分析论证该同学的判断依据是否正确 解析 重物的机械能指它的动能和重力势能 所以机械能是否守恒要看动能和重力势能变化量是否相等 所以选a项 因为电磁打点计时器用6v以下交流电源 所以a项器材需要 实验中需要用刻度尺测纸带上点间距离 所以b项器材需要 因为动能变化 重力势能变化都是对同一重物而言的 所以不需要测它的质量 故c项不需要 从打o点到打b点的过程中重物的重力势能在减少 所以 ep mghb 再由 得打b点时重物的速度为vb 故动能变化量为 ek m 0 m 因为做实验时存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力 故重物下落过程不是自由落体运动 所以 ep ek 所以c项正确 该同学的判断依据不正确 在重物下落h的过程中 若阻力f恒定 根据mgh fh mv2 0 v2 2 g h可知 v2 h图像就是过原点的一条直线 要想通过v2 h图像的方法验证机械能是否守恒 还必须看图像的斜率是否接近2g 答案 a ab mghbm c 见解析 9 2016课标 22 6分 某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究 实验装置如图 a 所示 轻弹簧放置在光滑水平桌面上 弹簧左端固定 右端与一物块接触而不连接 纸带穿过打点计时器并与物块连接 向左推物块使弹簧压缩一段距离 由静止释放物块 通过测量和计算 可求得弹簧被压缩后的弹性势能 图 a 1 实验中涉及下列操作步骤 把纸带向左拉直 松手释放物块 接通打点计时器电源 向左推物块使弹簧压缩 并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是 填入代表步骤的序号 2 图 b 中m和l纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果 打点计时器所用交流电的频率为50hz 由m纸带所给的数据 可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为m s 比较两纸带可知 填 m 或 l 纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大 图 b 解析 1 实验步骤中 一定要注意接通打点计时器电源之后再松手释放物块 若次序搞反 可能造成物块已离开桌面但打点计时器还没有开始工作 2 从纸带上看 最后两个数据2 58cm 2 57cm相差不大 表示物块已经脱离弹簧 所以速度v 10 2m s 1 29m s 同理可计算出打下l纸带时物块脱离弹簧的速度要小一些 答案 1 2 1 29m 10 2016天津理综 9 2 某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动 实验中 必要的措施是 a 细线必须与长木板平行b 先接通电源再释放小车c 小车的质量远大于钩码的质量 d 平衡小车与长木板间的摩擦力 他实验时将打点计时器接到频率为50hz的交流电源上 得到一条纸带 打出的部分计数点如图所示 每相邻两个计数点间还有4个点 图中未画出 s1 3 59cm s2 4 41cm s3 5 19cm s4 5 97cm s5 6 78cm s6 7 64cm 则小车的加速度a m s2 要求充分利用测量的数据 打点计时器在打b点时小车的速度vb m s 结果均保留两位有效数字 答案 ab 0 800 40 解析 若细线与长木板不平行 随着小车逐渐靠近滑轮 细线与水平方向的夹角增大 小车所受合力随之变化 因此小车的加速度发生变化 即小车不做匀变速直线运动 故细线必须与长木板平行 a选项必要 先接通电源 待打点计时器稳定工作后再释放小车 点迹按匀变速运动规律显现在纸带上 若先释放小车再接通电源 则开始阶段点迹不规律 误差较大 故b项必要 该实验研究小车的匀变速直线运动 与小车所受到的合力及合力大小的计算无关 故c d项不必要 交流电的频率为f 50hz 相邻两计数点间的时间间隔t 0 1s 由逐差法可求小车的加速度 a 0 80m s2vb m s 0 40m s 11 2016四川理综 8 6分 用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能 将弹簧放置在水平气垫导轨上 左端固定 右端在o点 在o点右侧的b c位置各安装一个光电门 计时器 图中未画出 与两个光电门相连 先用米尺测得b c两点间距离s 再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置a 静止释放 计时器显示遮光片从b到c所用的时间t 用米尺测量a o之间的距离x 1 计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是 2 为求出弹簧的弹性势能 还需要测量 a 弹簧原长b 当地重力加速度 c 滑块 含遮光片 的质量 3 增大a o之间的距离x 计时器显示时间t将 a 增大b 减小c 不变 答案 1 2 c 3 b 解析 1 滑块离开弹簧后做匀速运动 则速度的大小为 2 弹簧的弹性势能完全转化成滑块的动能 即ep弹 mv2 故除了测量速度外 还要测量滑块 含遮光片 的质量 3 增大x 弹簧弹性势能增大 滑块离开弹簧后的速度增大 故从b到c所用的时间减小 12 2015浙江理综 21 10分 甲同学准备做 验证机械能守恒定律 实验 乙同学准备做 探究加速度与力 质量的关系 实验 图1 1 图1中a b c d e表示部分实验器材 甲同学需在图中选用的器材 乙同学需在图中选用的器材 用字母表示 图2 2 乙同学在实验室选齐所需器材后 经正确操作获得如图2所示的两条纸带 和 纸带的加速度大 填 或 其加速度大小为 答案 1 abbde 2 2 5 0 2 m s2 解析 1 做 验证机械能守恒定律 实验时 需在图中选用 a重锤 b电火花打点计时器 做 探究加速度与力 质量的关系 实验时 需在图中选用 b电火花打点计时器 d小车 e钩码 2 在纸带 中 x1 1 0mm 在纸带 中 x2 0 5mm 所以 x1 x2再由 x at2可得纸带 的加速度大 其值为a m s2 2 5m s2 1 2017课标 23 10分 某同学研究小灯泡的伏安特性 所使用的器材有 小灯泡l 额定电压3 8v 额定电流0 32a 电压表 量程3v 内阻3k 电流表 量程0 5a 内阻0 5 固定电阻r0 阻值1000 滑动变阻器r 阻值0 9 0 电源e 电动势5v 内阻不计 开关s 导线若干 1 实验要求能够实现在0 3 8v的范围内对小灯泡的电压进行测量 画出实验电路原理图 2 实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图 a 所示 图 a 二 电学实验 图 b 由实验曲线可知 随着电流的增加小灯泡的电阻 填 增大 不变 或 减小 灯丝的电阻率 填 增大 不变 或 减小 3 用另一电源e0 电动势4v 内阻1 00 和题给器材连接成图 b 所示的电路 调节滑动变阻器r的阻值 可以改变小灯泡的实际功率 闭合开关s 在r的变化范围内 小灯泡的最小功率为w 最大功率为w 结果均保留2位小数 答案 1 实验电路原理图如图所示 2 增大增大 3 0 391 17 解析本题考查电路设计及伏安特性曲线的应用 1 先考虑测量电路 由于小灯泡的额定电压为3 8v 而电压表的量程只有3v 但其内阻已知 由给定器材规格可知 可串联固定电阻r0将其改装为量程4v的电压表 因小灯泡的电阻较小 采用电流表外接法 再考虑控制电路 由于实验中电压需从0开始变化 故控制电路需采用分压式 2 由r 知i u图线的斜率表示电阻的倒数 故随着电流的增加小灯泡电阻逐渐增大 再由r 可知 在l s不变的情况下 r增大的原因只能是电阻率 增大 3 当r全部电阻接入电路时 通过灯泡的电流最小 灯泡实际消耗的功率最小 设此时灯泡两端电压为u 通过的电流为i 由闭合电路欧姆定律得e u i r r 代入数据得i 0 4 0 1u 在灯泡的伏安特性曲线坐标系中作出i 0 4 0 1u的图线 两图线的交点坐标即为此时灯泡两端电压与通过灯泡的电流 有u 1 75v i 225ma 故最小功率为pmin iu 0 39w 当r接入电路中的阻值等于0时 电路中电流最大 灯泡实际消耗的功率最大 同理可得pmax 1 17w 方法技巧伏安特性曲线的应用当将伏安特性曲线已知的器件接入电路时 器件两端电压与通过器件的电流之间的关系既要受到伏安特性曲线的限制 又要受到闭合电路欧姆定律的限制 从数学角度说 器件两端电压与通过器件的电流是两方程组成的方程组的解 而从图线角度说 即为两图线交点的坐标 故在求解非线性元件的阻值 功率时 可通过作图解决 2 2017课标 23 9分 某同学利用如图 a 所示的电路测量一微安表 量程为100 a 内阻大约为2500 的内阻 可使用的器材有 两个滑动变阻器r1 r2 其中一个阻值为20 另一个阻值为2000 电阻箱rz 最大阻值为99999 9 电源e 电动势约为1 5v 单刀开关s1和s2 c d分别为两个滑动变阻器的滑片 图 a 图 b 1 按原理图 a 将图 b 中的实物连线 2 完成下列填空 r1的阻值为 填 20 或 2000 为了保护微安表 开始时将r1的滑片c滑到接近图 a 中滑动变阻器的端 填 左 或 右 对应的位置 将r2的滑片d置于中间位置附近 将电阻箱rz的阻值置于2500 0 接通s1 将r1的滑片置于适当位置 再反复调节r2的滑片d的位置 最终使得接通s2前后 微安表的示数保持不变 这说明s2接通前b与d所在位置的电势 填 相等 或 不相等 将电阻箱rz和微安表位置对调 其他条件保持不变 发现将rz的阻值置于2601 0 时 在接通s2前后 微安表的示数也保持不变 待测微安表的内阻为 结果保留到个位 3 写出一条提高测量微安表内阻精度的建议 答案 1 如图所示 2 20 左 相等 2550 3 调节r1上的分压 尽可能使微安表接近满量程 解析本题考查实物连接 电阻的测量 器材的选取 2 r1为分压电阻 为了有效控制测量电路 故选20 的小电阻 为了保护微安表 开始r1的滑片c应滑到左端 使微安表示数为零 当b与d的电势相等时 idb 0 s2闭合前后电路的电阻不变 导致微安表的示数不变 设r2中电流为i1 rz中电流为i2 当 b d时urz1 ur2左 urg ur2右即i2 rz1 i1r2左 i2rg i1r2右得 当rz与微安表对调时 有 故有 rg 2550 疑难突破微安表读数不变 b d两点电势相等 得到 问题就迎刃而解了 3 2017课标 23 9分 图 a 为某同学组装完成的简易多用电表的电路图 图中e是电池 r1 r2 r3 r4和r5是固定电阻 r6是可变电阻 表头的满偏电流为250 a 内阻为480 虚线方框内为换挡开关 a端和b端分别与两表笔相连 该多用电表有5个挡位 5个挡位为 直流电压1v挡和5v挡 直流电流1ma挡和2 5ma挡 欧姆 100 挡 图 a 图 b 1 图 a 中的a端与 填 红 或 黑 色表笔相连接 2 关于r6的使用 下列说法正确的是 填正确答案标号 a 在使用多用电表之前 调整r6使电表指针指在表盘左端电流 0 位置b 使用欧姆挡时 先将两表笔短接 调整r6使电表指针指在表盘右端电阻 0 位置c 使用电流挡时 调整r6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 3 根据题给条件可得r1 r2 r4 4 某次测量时该多用电表指针位置如图 b 所示 若此时b端是与 1 相连的 则多用电表读数为 若此时b端是与 3 相连的 则读数为 若此时b端是与 5 相连的 则读数为 结果均保留3位有效数字 答案 1 黑 2 b 3 160880 4 1 47ma1 10 103 2 9