高考物理二轮复习 拉分题特训 专题十二 实验与探究.doc

2014高考物理二轮复习拉分题特训：专题十二 实验与探究1.（2013潍坊四县一区联考，13）物理实验小组利用如图所示的自制实验装置进行探究实验.沿竖直墙面固定一根刻度尺，使刻度尺的零刻度与水平地面重合;在墙上，距离地面l的p点固定一小定滑轮，用一根轻质尼龙丝线绕过定滑轮，两端拴接质量不等的两个物体a、b.开始时，将两物体处于相等高度位置，丝线绷直；通过刻度尺，记录a、b两物体距离地面的高度为h；然后，同时由静止释放a、b物体，较重的a物体竖直下落与地面相碰后静止，较轻的b物体仍向上运动，观察b物体所能到达的最大高度为2.5h，并记录下来根据上述测量的物理量可计算a、b两物体质量之比; 用天平测量两物体质量，所得a、b两物体质量之比，与上述所得数据略有差距，试分析造成误差的原因 2.（2012江西重点中学第二次联考，23）如图所示的器材是：木质轨道（其倾斜部分倾角较大，水平部分足够长）、小铁块、两枚图钉、一根细线、一个量角器。只用上述器材测定小铁块与木质轨道间的动摩擦因数。实验步骤是：（1）将小铁块从木质轨道的倾斜部分的某点a静止释放，小铁块下滑，然后进入水平部分，最终静止于b点；（2）用图钉把细线_；（3）用量角器测量_。那么，动摩擦因数可表示为 = _.3.（2011山东理综，23，难）（1）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）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为. 滑块与斜面间的动摩擦因数为. 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（2）某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率. 图甲所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系上画出u-i图像. 根据所画u-i图像，可求得电流i=0. 20 a时电源的输出功率为w. （保留两位有效数字）实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计. 在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是. （rx阻值未知）图乙4.（2012天津理综，9（3），难）某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻. 他设计了一个用标准电流表g1来校对待测电流表g2的满偏电流和测定g2内阻的电路，如图所示. 已知g1的量程略大于g2的量程，图中r1为滑动变阻器，r2为电阻箱. 该同学顺利完成了这个实验. 实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为（填步骤的字母代号）；a. 合上开关s2b. 分别将r1和r2的阻值调至最大c. 记下r2的最终读数d. 反复调节r1和r2的阻值，使g1的示数仍为i1，使g2的指针偏转到满刻度的一半，此时r2的最终读数为re. 合上开关s1f. 调节r1使g2的指针偏转到满刻度，此时g1的示数为i1，记下此时g1的示数仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的g2内阻的测量值与真实值相比（填“偏大”、“偏小”或“相等”）；若要将g2的量程扩大为i，并结合前述实验过程中测量的结果，写出须在g2上并联的分流电阻rs的表达式，rs=. 5.（2008海南单科，14，难）一毫安表头ma满偏电流为9. 90 ma，内阻约为300 . 要求将此毫安表头改装成量程为1 a 的电流表，其电路原理如图所示. 图中，a是量程为2 a的标准电流表，r0为电阻箱，r为滑动变阻器，s为开关，e为电源. （1）完善下列实验步骤：将虚线框内的实物图按电路原理图连线；将滑动变阻器的滑动头调至端（填“a”或“b”），电阻箱r0的阻值调至零；合上开关；调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为1 a；调节电阻箱r0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会（填“增大”、“减小”或“不变”）；多次重复步骤，直至标准电流表的读数为，同时毫安表指针满偏. （2）回答下列问题：在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3. 1 ，由此可知毫安表头的内阻为. 用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为a. 对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：. 6.（2010北京理综，21，难）（1）甲同学要把一个量程为200 a的直流电流计，改装成量度范围是04 v的直流电压表. 她按图1所示电路、用半偏法测定电流计的内电阻rg，其中电阻r0约为1 k. 为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源e应选用，电阻器r1应选用，电阻器r2应选用（选填器材前的字母）. a. 电源（电动势1. 5 v）b. 电源（电动势6 v）c. 电阻箱（0999. 9 ）d. 滑动变阻器（0500 ）e. 电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（05. 1 k）f. 电位器（051 k）该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将r2的阻值调至最大. 后续的实验操作步骤依次是：，最后记录r1的阻值并整理好器材. （请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）a. 闭合s1b. 闭合s2c. 调节r2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度d. 调节r2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半e. 调节r1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半f. 调节r1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度如果所得的r1的阻值为300. 0 ，则图1中被测电流计的内阻rg的测量值为，该测量值实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）. 给电流计联（选填“串”或“并”）一个阻值为k的电阻，就可以将该电流计改装为量程4 v的电压表. （2）乙同学要将另一个电流计改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表v0、一个电池组e、一个滑动变阻器r和几个待用的阻值准确的定值电阻. 该同学从上述具体条件出发，先将待改装的表直接与一个定值电阻r相连接，组成一个电压表；然后用标准电压表v0校准. 请你画完图2方框中的校准电路图. 图2实验中，当定值电阻r选用17. 0 k时，调整滑动变阻器r的阻值，电压表v0的示数是4. 0 v时，表的指针恰好指到满量程的五分之二；当r选用7. 0 k时，调整r的阻值，电压表v0的示数是2. 0 v时，表的指针又指到满量程的五分之二. 由此可以判定，表的内阻rg是k，满偏电流ig是ma. 若要将表改装为量程是15 v的电压表，应配备一个k的电阻. 7.（2009重庆理综，22（2），难）硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件. 某同学用图乙所示电路探究硅光电池的路端电压u与总电流i的关系. 图中r0为已知定值电阻，电压表视为理想电压表. 请根据图乙，用笔画线代替导线将图丙中的实验器材连接成实验电路. 若电压表v2的读数为u0，则i=. 实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的u-i曲线a，见图丁. 由此可知电池内阻（填“是”或“不是”）常数，短路电流为ma，电动势为v. 实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得u-i曲线b，见图丁. 当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1. 5 v，则实验二中外电路消耗的电功率为mw（计算结果保留两位有效数字）. 8.（2009海南单科，14，难）图甲是利用两个电流表和测量干电池电动势e和内阻r的电路原理图. 图中s为开关，r为滑动变阻器，固定电阻r1和内阻之和为10 000 （比r和滑动变阻器的总电阻都大得多），为理想电流表. 按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线. 在闭合开关s前，将滑动变阻器的滑动端c移动至（填“a端”、“中央”或“b端”）. 闭合开关s，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表和的示数i1和i2. 多次改变滑动端c的位置，得到的数据为i1（ma）0. 1200. 1250. 1300. 1350. 1400. 145i2（ma）48040032023214068在图丙所示的坐标纸上以i1为纵坐标、i2为横坐标画出所对应的i1-i2曲线. 利用所得曲线求得电源的电动势e=v，内阻r=. （保留两位小数）该电路中电源输出的短路电流im=a. 9.（2009北京理综，21（2），难）某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池. 该同学想测量一下这个电池的电动势e和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999. 9 ，可当标准电阻用）、一只电流表（量程ig=0. 6 a，内阻rg=0. 1 ）和若干导线. 请根据测定电动势e和内电阻r的要求，设计图丁中器件的连接方式，画线把它们连接起来. 接通开关，逐次改变电阻箱的阻值r，读出与r对应的电流表的示数i，并作记录. 当电阻箱的阻值r=2. 6 时，其对应的电流表的示数如图戊所示. 处理实验数据时，首先计算出每个电流值i的倒数；再制作r-坐标图，如图己所示，图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点. 请你将与图戊实验数据对应的坐标点也标注在图己上. 在图己上把描绘出的坐标点连成图线. 根据图己描绘出的图线可得出这个电池的电动势e=v，内电阻r=. 10.（2009安徽理综，21，难）用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻. 电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻r0起保护作用. 除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：（a）电流表（量程0. 6 a、3 a）；（b）电压表（量程3 v、15 v）；（c）定值电阻（阻值1 、额定功率5 w）；（d）定值电阻（阻值10 、额定功率10 w）；（e）滑动变阻器（阻值范围010 、额定电流2 a）；（f）滑动变阻器（阻值范围0100 、额定电流1 a）. 那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择v，电流表的量程应选择a；r0应选择的定值电阻，r应选择阻值范围是的滑动变阻器. （2）引起该实验系统误差的主要原因是. 11.（2010江苏单科，10，难）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r0=10 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. （选填“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图像是一条直线. 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）12.（2011福建理综，19（2），难）某同学在探究规格为“6 v，3 w”的小电珠伏安特性曲线实验中：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100d. 欧姆1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，为电压表（量程6 v，内阻20 k），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. 甲乙. 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”13.（2009江苏单科，10，难）有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率、长度l和两底面直径d、d有关. 他进行了如下实验：（1）用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、d和长度l. 图乙中游标卡尺（游标尺上有20个等分刻度）的读数l=cm. （2）测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示（相关器材的参数已在图中标出）. 该合金棒的电阻约为几个欧姆. 图中有一处连接不当的导线是. （用标注在导线旁的数字表示）（3）改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻r=6. 72 . 根据电阻定律计算电阻率为、长为l、直径分别为d和d的圆柱状合金棒的电阻分别为rd=13. 3 、rd=3. 38 . 他发现：在误差允许范围内，电阻r满足r2=rdrd，由此推断该圆台状合金棒的电阻r=. （用、l、d、d表示）14.（2009广东单科，16，难）某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率. 所用的器材包括：输出为3 v的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等. （1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动. 请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图甲. （2）实验的主要步骤如下：正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关，合上开关，重复的操作. （3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图乙的关系图线，其斜率为a-1m-1（保留三位有效数字）；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了的电阻之和. （4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示. 金属丝的直径是，图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是，其数值和单位为（保留三位有效数字）. 15.（2011浙江理综，22，难）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为s=0. 20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路. m为金属丝c的左端点，o为金属丝a的右端点，p是金属丝上可移动的接触点. 在实验过程中，电流表读数始终为i=1. 25 a. 电压表读数u随op间距离x的变化如下表：x/mm6007008009001 0001 2001 400u/v3. 954. 505. 105. 906. 506. 656. 82x/mm1 6001 8002 0002 1002 2002 3002 400u/v6. 937. 027. 157. 858. 509. 059. 75（1）绘出电压表读数u随op间距离x变化的图线；（2）求出金属丝的电阻率，并进行比较. 16.（2010天津理综，9（3），难要测量电压表v1的内阻rv，其量程为2 v，内阻约2 k. 实验室提供的器材有：电流表a，量程0. 6 a，内阻约0. 1 ；电压表v2，量程5 v，内阻约5 k；定值电阻r1，阻值30 ；定值电阻r2，阻值3 k；滑动变阻器r3，最大阻值100 ，额定电流1. 5 a；电源e，电动势6 v，内阻约0. 5 ；开关s一个，导线若干. 有人拟将待测电压表v1和电流表a串联接入电压合适的测量电路中，测出v1的电压和电流，再计算出rv. 该方案实际上不可行，其最主要的原因是；请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表v1的内阻rv的实验电路. 要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成. 试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连好），并标出所选元件的相应字母代号；由上问写出v1内阻rv的表达式，说明式中各测量量的物理意义. 17.（2010福建理综，19（3），难如图所示是一些准备用来测量待测电阻rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：器材规格待测电阻rx电源e电压表v1电压表v2电流表a滑动变阻器r开关s、导线若干阻值在900 1 000 之间具有一定内阻，电动势约9. 0 v量程2. 0 v，内阻r1=1 000 量程5. 0 v，内阻r2=2 500 量程3. 0 a，内阻r=0. 10 最大阻值约100 ，额定电流0. 5 a为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化. 请用实线代替导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量rx阻值的电路. 18.（2010海南单科，13，难）下图为测量电压表v的内阻r的电路原理图. 图中两个固定电阻的阻值均为r，s1、s2是开关，e是电源（内阻可忽略）. （1）按电路原理图将图中的实物图连线；（2）开关s1保持断开，合上开关s2，此时电压表的读数为u1；再合上开关s1，电压表的读数变为u2，电压表内阻r=（用u1、u2和r表示）. 19.（2011上海单科，29，难）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联. 测量实际电流表g1内阻r1的电路如图所示. 供选择的仪器如下：待测电流表g1（05 ma，内阻约300 ），电流表g2（010 ma，内阻约100 ），定值电阻r1（300 ），定值电阻r2（10 ），滑动变阻器r3（01 000 ），滑动变阻器r4（020 ），干电池（1. 5 v），电键s及导线若干. （1）定值电阻应选，滑动变阻器应选. （在空格内填写序号）（2）用连线连接实物图. （3）补全实验步骤：按电路图连接电路，；闭合电键s，移动滑动触头至某一位置，记录g1，g2的读数i1，i2；以i2为纵坐标，i1为横坐标，作出相应图线，如图所示. （4）根据i2-i1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式. 20. （2011江苏单科，11，难）某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值. （1）将电阻箱接入a、b之间，闭合开关. 适当调节滑动变阻器r后保持其阻值不变. 改变电阻箱的阻值r，得到一组电压表的示数u与r的数据如下表：电阻r/5. 010. 015. 025. 035. 045. 0电压u/v1. 001. 501. 802. 142. 322. 45请根据实验数据作出u-r关系图像. （2）用待测电阻rx替换电阻箱，读得电压表示数为2. 00 v. 利用（1）中测绘的u-r图像可得rx=. （3）使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大. 若仍用本实验装置和（1）中测绘的u-r图像测定某一电阻，则测定结果将（选填“偏大”或“偏小”）. 现将一已知阻值为10 的电阻换接在a、b之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和（1）中测绘的u-r图像实现对待测电阻的准确测定?21. （2011安徽理综，21，难）（1）某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“1 k”挡位，测量时指针偏转如图（a）所示. 请你简述接下来的测量操作过程：（a）；测量结束后，将选择开关旋到“off”挡. （2）接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图（b）所示. 其中电压表内阻约为5 k，电流表内阻约为5 . 图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接. （b）（3）图（c）是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程. 当转换开关s旋到位置3时，可用来测量；当s旋到位置时，可用来测量电流，其中s旋到位置时量程较大. （c）22. （2008广东单科，16，难）某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码. 实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面. 打点计时器工作频率为50 hz. （1）实验的部分步骤如下：在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；将小车停在打点计时器附近，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，；改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复的操作. （2）下图是钩码质量为0. 03 kg，砝码质量为0. 02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点o及a、b、c、d和e五个计数点，可获得各计数点到o的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v，请将c点的测量结果填在表1中的相应位置. 表1纸带的测量结果（3）在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，做正功，做负功. （4）实验小组根据实验数据绘出了下图中的图线（其中v2=v2-），根据图线可获得的结论是. 要验证“动能定理”，还需测量的物理量是摩擦力和. 23. （2009上海单科，17，难）如图为“用dis（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度与力的关系”的实验装置. （1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持不变，用钩码所受的重力作为，用dis测小车的加速度. （2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量. 在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-f关系图线（如图所示）. 分析此图线的oa段可得出的实验结论是. （单选题）此图线的ab段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）a. 小车与轨道之间存在摩擦b. 导轨保持了水平状态c. 所挂钩码的总质量太大d. 所用小车的质量太大24. （2009江苏单科，11，难）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示. 甲（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示. 计时器打点的时间间隔为0. 02 s. 从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离. 该小车的加速度a=m/s2. （结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上. 挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度. 小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力f的实验数据如下表：请根据实验数据作出a-f的关系图像. （3）根据提供的实验数据作出的a-f图线不通过原点. 请说明主要原因. 答案1.3：1存在空气阻力或摩擦阻力、h或h的测量值有误差（回答出任一个均给分） 2. 拉直并固定于a、b两点 ；细线与木质轨道水平部分间的夹角；tan。3. （1）cd（2）如图所示0. 37（或0. 36）bc4. befadc相等 5.（1）实物图连线如下图所示b减小1 a（2）310 0. 495（0. 4940. 496）例如：电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；标准表和毫安表头的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比等等（只要答出的因素合理，都给分） 6.（1）bcfbcae300略小于串19. 7（2）如右图所示3. 00. 5027. 07. 见图不是0. 295（0. 2930. 297）2. 67（2. 642. 70）0. 065（0. 0600. 070）8.连线如图甲所示b端如图乙所示1. 49（在1. 481. 50范围内同样给分）0. 60（在0. 550. 65范围内同样给分）2