2009届高考物理实验能力训练(一).doc

上教考资源网 助您教考无忧2009届高考物理实验能力训练（一）1某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：用天平测出电动小车的质量为0.5kg；将电动小车、纸带和打点计时器按图甲所示安装；接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）。在关闭小车电源前后，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。 请你分析纸带数据，回答下列问题：（计算结果保留二位有效数字）（1）该电动小车运动的最大速度为 m/s；（2）在关闭小车电源后，该电动小车运动的加速度大小为 m/s2；（3）该电动小车的额定功率为 W。2下列中是某老师上“牛顿第二定律”一节演示实验所记录的部分的数据。组别小车质量m/kg受力F/N加速度a/(ms2)10.50.2520.5031.0041.051.5若利用1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系，则2、3组数据中物体的质量分别为_，_；若利用3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系，则4、5组数据中物体所受的力分别为_，_。3 一列火车在平直的水平轨道上起动时的加速度约 0.20.5m/s2. 几个同学在火车上 , 想测量火车起动时的加速度 , 可以提供的器材有 :A. 质量 M = 1 Kg 的玩具小车B. 电磁打点计时器c. 电压可调的学生电源D. 秒表E. 长度 L0为 10cm, 劲度系数 K 为 10N/m 的轻弹簧 , 弹性限度为 5NF. 长度L0为 20cm, 劲度系数 K 为 102N/m 的轻弹簧 , 弹性限度为 1.5NG. 长为 50cm 的刻度尺 , 最小刻度为 1mm此外还有一些短线和挂钩等 , 可以用来连接和固定所选用器材 .请设计一种简单可行的实验方案 , 测量在平直轨道上火车起动时的加速度 .设火车开始停在车站 , 起动后做匀加速运动 , 匀加速运动持续的时间约 2min. 火车内有一张固定、桌面光滑的水平桌 .就你设计的方案 , 回答下列问题 :实验必须选用的器材 说明测量方法和步骤 , 指明要测量的物理量 计算加速度的表达式 ( 用所测量的物理量和己知量的符号表示 ) .4密度大于液体的固体颗粒，在液体中竖直下沉，开始时是加速下沉，但随着下沉速度变大，固体所受阻力（粘滞阻力）也变大，故下沉到一定深度后，固体颗粒是匀速下沉的。下面是研究球形固体颗粒在水中竖直匀速下沉的速度与哪些量有关的实验数据记录表格。（水的密度为0=1.0103/m3）序号固体球的半径r（m）固体的密度p（kg/m3）迅速下沉的速度v（m/s）10.5010-32.01030.5521.0010-32.01032.2031.5010-32.01034.9540.5010-33.01031.1051.0010-33.01034.4060.5010-34.01031.6571.0010-34.01036.60（1）假定下沉速度与实验处的重力加速度g成正比。根据以上数据实验，推导出球形固体在水中匀速下沉的速度还与哪些量有关以及有何关系？写出关系式。（2）对匀速下沉的固体球作受力分析，假定水对下沉球的阻力f与下沉速度有最简单的关系，试分析和推导f与V和r的关系式。5ABa为测量物体与接触面间的动摩擦因数,某同学设计了如图所示的实验。将一带正电物体从斜面的A处由静止开始滑下，经过一水平面后又滑上右边的斜面并停留在B处，若物体与接触面的动摩擦因数处处相等，斜面与水平面接触处是小圆弧，已量得AB连线与水平面成a角，则物体与接触面间的动摩擦因数= 。若在整个空间加上竖直向下的电场，则该物体从A点由静止滑下，到达右边的斜面并停留在C处（图中未标出），AC连线与水平面夹角为b，则a、b的关系是a_b（选填“大于”、“小于”或“等于”）。6某研究性学习小组，为探究航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力（风力）的影响因素，进行了模拟实验研究。如图为测定风力的实验装置图，其中CD是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝，其阻值较大，一质量和电阻都不计的细长裸金属丝一端固定于O点，另一端悬挂球P，无风时细金属丝竖直，恰与电阻丝在C点接触，OC=H；有风时金属丝将偏离竖直方向，与电阻丝相交于某一点如图中虚线所示，细金属丝与电阻丝始终保护良好的导电接触。（1）已知电源电动势为E，内阻不计，理想电压表两接线柱分别与O点和C点相连，球P的质量为m，重力加速度为g，由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系式为F= .（2）研究小组的同学猜想：风力大小F可能与风速v大小有关，于是他们进行了如下实验：使用同一球，改变风速，记录了在不同风速下电压表的示数.球半径0.50cm风速v(m/s)10152030电压表示数U（V）2.413.604.817.10在球半径一定的情况下，由表中数据可得到的结论是 ，通过分析，可以得到有关风力大小与风速大小关系的结论是 。7某实验小组用如图所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验先让弹簧的最上端与标尺的零刻度对齐，测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码。测出指针所指的标尺刻度即弹簧长度，所得数据下表所示。g=98 ms2 根据所测数据，在坐标纸上通过描点作出弹簧指针的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线 以弹簧长度工为自变量，弹簧在弹性限度内弹力F与x的关系式是_根据该关系式，当所挂砝码质量为07 kg时，假设求得指针所指的标尺刻度为x7，在实验中指针所指的标尺刻度应该_x7(填“大于”、“小于”或“约等于”)8某同学在电子小制作活动中为了较准确地测量一个600左右的电阻Rx，他从实验室中找到了以下器材：电源E（电动势为5V，内阻约为2）；定值电阻R0两个（电阻A：阻值为700，电阻B：阻值为2000）；电流表一只（量程为10mA 内阻约为10）；滑动变阻器R两个（变阻器C：10 3A；变阻器D：2000.2A）；单刀双掷开关k1和单刀开关k2，导线若干该同学利用以上器材设计了如图所示电路图。 1ARxRR0k2k1E2该同学在选择器材连接电路时，滑动变阻器R应该选用_(填编号)；为了使电表在读数时不小于其量程的，R0应该选用_(填编号)， 该同学在测量时，先闭合k2，然后使k1的单刀和1闭合，调整R，使得电流表有合适的读数I1，保持R不变，再使k1的单刀和2闭合，读出此时电流表的读数I2，利用上述测得量和R0即可计算电阻Rx，请写出该同学计算Rx的表达式Rx ；指导老师对该同学设计的电路提出了改进意见，指出在保持原电路不变的基础上只增加一个仪表，就可以进一步提高测量的精度。请你在虚线框中按指导老师的意见帮该同学画出改进后的电路图。9利用如图甲所示电路图可以测定定值电阻R0的阻值、电源电动势E及内电阻r的值，利用实验测出的数据作出UI图线如右图乙所示。 （1）测得a图线的电压表应该是 （填“V1”或“V2”） （2）要使实验中测量定值电阻R0的误差可能小，对电流表A的内电阻大小的要求是 ；（选填字母代号）A尽可能选小一点 B尽可能选大一点 C无要求 （3）要使实验中测量电源电动势E和内阻r的误差尽可能小对电压表V1的内电阻大小的要求是 ；（选填字母代号）A尽可能选小一点 B尽可能选大一点 C无要求 （4）请根据甲图所示电路完成实物连接。AR图一外电阻R（）电流 I（mA）电流倒数1/I (mA-1)9000 0.050219.92 8000 0.052818.936000 0.059416.84 5000 0.063315.80 4000 0.068014.71 2000 0.080012.50 10听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬作为电源，接了如图一所示电路。电路中R是可变电阻箱，其阻值可调且可读出其接入电路中电阻的大小。他们多次改变电阻箱的电阻值，记录下相应的电流表示数，算出电流的倒数，数据填在图二的表中（1）根据表中的数据，在图三中画出该实验的R-1/I关系图线（2）利用图线可求出该柠檬电池的电动势为_V，内阻为_。（3）完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是：_R（）1/I（mA-1）8000-80004000-400005101520图三11某同学在实验室采用两种方法测量一只未知电阻Rx的值.（1）他先用多用电表欧姆档进行测量，按照正确的步骤操作后，表针指示情况如图所示，根据学过的物理知识可知，这种情况误差较大，为了使多用电表测量的结果更准确，应将选择开关旋至欧姆档的 位置。（2）若采用“伏安法”测量该电阻，所采用的器材及电路图如图所示。测量电阻两端电压时，开关S应 ，将多用电表选择开关置于直流电压档，红表笔接 （填“a”、“b”或“c”，下同），黑表笔接 ，记下电阻两端电压值U1；测量通过电阻的电流时，开关S应 ，将多用电表选择开关置于直流电压挡，红表笔接 记下通过电阻的电流I1，调节滑动变阻器触头的位置，重复上述方法再测出两组数据U2、I2和U3、I3，利用上述三组数据可求出被测电阻的阻值Rx= .12数字万用电表是近年来发展起来的高科技数码产品，是传统机械式表的更新换代产品。如图甲所示。数字万用表有测量精度高、读数方便等许多独特的优点。 具体表现在：测量精度高，以型号“DF930”普通数字万用表为例，其电压挡所有量程内阻高达10M，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧，内电阻高出23个数量级。直流电压挡和直流电流挡的精度为0.05，欧姆挡精度为0.08，而用指针式电压表、电流表的精度只有2.5，欧姆表的精度更低，数字万用表内电阻非常理想。现有一块型号为“DF930”的数字万用电表，用它来测量一只电池的电动势和内电阻。提供的测量器材还有：一只滑动变阻器R（030），两只开关，导线若干。实验要求：利用这些器材，尽量采用最简单的测量方法，分两步进行。首先测量电动势，待电动势测定之后再测量其内电阻。（1）连接数字万用表。在图乙中，电路中的各个元器件都已连接妥当，数字万用表的一个表笔也已与电路连接好，请将另一只表笔正确连入电路。答：另一只表笔应接在 点（2）操作步骤：将数字万用表选择开关置于 档，选择合适的量程，断开开关 ，闭合开关 ，记录表的示数，然后反复测量多次，取平均值并记为X将数字万用表选择开关置于 档，选择合适的量程，断开开关 ，闭合开关 ，记录表的示数，记为Y，紧接着进行以下的操作：将选择开关置于 档，选择合适的量程，然后同时闭合开关S1和S2，记录表的示数并记作Z，把Y和对应的Z作为一组数据记录下来，然后反复测量多次，得到多组数据。 即为干电池的电动势（填“X”、“Y”或“Z”）干电池的内电阻的表达式r = （用X、Y、Z表示），将步骤测得的数据代入公式，求出r的平均值，即为干电池的内电阻13有如下实验器材：干电池2节；标有“3V、1W”的小灯泡一个；最大阻值为50的滑动变阻器一只；电键、导线若干。某实验小组利用以上实验器材连成如图所示的电路，在闭合电键后发现小灯泡不亮。为了探究小灯泡不亮的原因，同学们进行了如下的检测。实验一：一位同学用多用电表的电压档进行检测。选择直流电压5V档，首先断开开关，红黑表笔分别接在a、d两点，表的示数接近3V；然后闭合开关，再测量a、d两点之间的电压，发现表的示数为2.6V测量a、b两点之间的电压时，表的示数为零；测b、c两点的电压时，表的示数为2.4V；测c、d两点的电压时，表的示数接近0.2V。实验二：另一位同学用多用电表的欧姆档（表盘中央刻度为20）进行测量。在对多用电表进行了正确的操作之后，断开开关，两表笔分别接在开关的左端和b点，表的示数为零；两表笔接在b、c两点，表的示数为30左右；两表笔接在c、d两点，表的示数为3左右；两表笔接在d点和电池的负极，表的示数为零。20070319问：（1）实验一中“断开开关，红黑表笔分别接在a、d两点，伏特表的示数接近3V；然后闭合开关，再测量a、d两点的电压时，发现伏特表的示数为2.6V”。根据这句话对判断小灯泡不亮的原因你能得到哪些有用的结论？（三条）a. ；b. ；c. ； （2）实验二中“对多用电表进行了正确的操作”指的是 （填字母代号）A将红、黑表笔分别插入“+”、“”测试笔插孔B将红、黑表笔分别插入“”、“+”测试笔插孔C将选择开关置于欧姆档的“1”档D将选择开关置于欧姆档的“10”档E将选择开关置于欧姆档的“100”档F短接红、黑表笔，调整调零旋钮，使指针指在欧姆档的“0”刻度线处，然后断开表笔。G短接红、黑表笔，调整调零旋钮，使指针指在电流表的“0”刻度线处，然后断开表笔。 （3）“欧姆表的两表笔分别接在c、d两点，表的示数为3左右”，而根据公式计算小灯泡的电阻是9，其原因是 （4）综合实验一和实验二可以判断小灯泡不亮的原因是 （填字母代号）A小灯泡短路B小灯泡断路C滑动变阻器短路D滑动变阻器断路E闭合开关后开关断路F电源的内阻太大G电源的电动势远小于正常值H滑动变阻器接入电路的电阻太大14量程为3V的电压表，其内阻大约为2 k。现要求测出该电压表内阻的精确值。实验室中可提供的器材有：取值范围为0.1到9999.9的电阻箱R标准电阻R1=2 k标准电阻R2=5 k标准电阻R3=7 k标准电阻R4=9 k开路电压约为12V，内阻可忽略不计的电原E电键K以及供连接用的导线若干。现从给定的四个标准电阻中选用合适的一个，用它和其它器材来设计一个易于操作的测量电路，如图所示。先正确连接好电路，再调节电阻箱R的电阻值，使得电压表的指针指向1.5V（即指针半偏），记下此时电阻箱R电阻值Ra；然后减小电阻箱R的电阻值，使电压表的指针指向3.0V（即指针满偏），记下此时电阻箱R的电阻值Rb。实验中选用的标准电阻应当是 ；此实验计算电压表内阻RV的表达式为RV= _ 。（用题中给定的字母表示）15如图12所示，某同学设计了一个测量金属丝电阻率的实验。将直径为d的待测金属丝固定在接线柱a、b上，在金属丝上安一个小金属滑片c，连接好电路，电路中R0是保护电阻（阻值未知）。已知电压表的内阻远大于金属丝的电阻，电压表的分流作用可以忽略不计。闭合开关后电流表的读数为I0，调节滑片c的位置，分别测量出长度L及所对应的电压值U，然后作出U-L图象，如图所示。(1)在图线上取一点P，P点的横坐标值为L0，纵坐标值为U0，由此可得该金属丝的电阻率为_。AVabcR0KEUOL0U0P图12(2)用实线连接实验线路图16现仅有以下器材：表：量程0.2A 表：量程0.02A 表：量程3V表：量程100V 滑线变阻器R：010 电阻箱R0：09999.9, 0.1A蓄电池组E：=6V，r=0.1 电键S及导线若干为较准确地测定一电阻值Rx约1.2的电阻丝的阻值，已有甲、乙两位同学分别设计了甲、乙二个电路图来测量Rx。但甲、乙两电路设计均有不合理之处，请指出存在的问题（各图分别指出两处即得满分）。甲图不合理之处： ， 。乙图不合理之处： ， 。请设计一个实用的较合理的电路图，画在规定方框内，并写出Rx的计算公式。（说明公式中各物理量的意义）Rx= ；各量的意义是： 。17使用如图甲所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率。已知小灯泡标有“6V，3W”的字样，电源是铅蓄电池串联组成的电池组，滑动变阻器有两个规格，R1标有“5，2A”，R2标有“100，20mA”.各电表的量程如图中所示，测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并能测量多组数据。（1）用笔所画的线为导线，将图甲中实物连成完整的实验电路。（2）滑动变阻器应选用_ 。（填R1 或R2 ）图中乙指示测量时电压表的示数为_ _。（3）在图丙坐标系P-U2中定性作出小灯泡的电功率P与它两端的电压平方（U2）的关系曲线。（已知小灯的电阻率随温度的升高而增大）18有一标有“6V，0.5A”的小型直流电动机，转子是铜导线绕制的线圈组成，阻值约为0.8.现要测量该直流电动机正常工作时的输出功率，提供的器材除导线和开关外还有（ ）A直流电源E：8V（内阻不计） B直流电流表A1：00.6A（内阻约为0.1）C直流电流表A2：00.3A（内阻约为5）20070321 D直流电压表V1：00.3V（内阻约为3k）E直流电压表V2：010V（内阻约为20k） F滑动变阻器R：010，2A （1）采用图a所示的电路图较准确地测量电动机线圈的电阻，图中“”表示电动机.在电路中中填入你选择的电流表和电压表（填电表的字母代号）闭合S，调整R，在测量电动机线圈电阻时应（ ）A使电动机转动稳定后读出电流表、电压表示数B控制电动机不转动时读出电流表、电压表示数C使电动机两端电压达到额定值D使两电表指针偏转角度大于满偏时的若电压表的示数为0.20V，电流表的示数为0.20A，电动机线圈电阻为 （2）利用图b所示的电路图测量电动机正常工作时的输出功率.闭合S，调整R，使电压表的示数为 V，电动机正常工作。该电动机输出的机械功率为 W。电动机正常工作时，可使1kg的物体匀速上升的速度为 m/s。19（1）用螺旋测微器测一金属丝的直径，示数如图所示由图可读出金属丝的直径为 mm （2）现用游标为50分度的卡尺的 （填图中的A或B）测脚，测定某圆筒的内径，卡尺上的示数如图，可读出圆筒的内径为 mm1245670891033012456789001212AB20某同学为了测电流表A的内阻精确值，有如下器材：电流表A1（量程300 mA，内阻约为5);电流表A2（量程600 mA，内阻约为1) ; 电压表V（量程15 V，内阻约为3 k) ;定值电阻R0 (5) ;滑动变阻器R1(010，额定电流为1 A);滑动变阻器R2(0250，额定电流为0. 3 A) ;电源E（电动势3 V，内阻较小）导线、开关若干(1)要求电流表 A1的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差在如图所示线框内画出测量用的电路图，并在图中标出所用仪器的代号(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1 = ；式中各符号的意义是 。21一个标有“12 V”字样，功率未知的灯泡，测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系图线如图所示，利用这条图线计算：(1)在正常发光情况下，灯泡的电功率P= W.(2)假设灯丝电阻与其绝对温度成正比，室温有300 K，在正常发光情况下，灯丝的温度为 K.(3)若一定值电阻与灯泡串联，接在20 V的电压上，灯泡能正常发光，则串联电阻的阻值为 .22有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示此金属材料重约12 N，长约为30 cm，电阻约为10已知这种金属的电阻率为，密度为因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：A毫米刻度尺B螺旋测微器C电流表（600 mA,1. 0)D电流表（3 A,0. 1)E电压表（3 V,6 k)F滑动变阻器（2 k,0. 5 A)G滑动变阻器（10 k,2 A)H蓄电池（6 V,0.05)I开关一个，带夹子的导线若千(1)除待测金属管线外，还应选用的器材有 （只填代号字母）(2)在图中画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路(3)实验中要测量的物理量有： ，计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0= 。23用下列器材，测定小灯泡的额定功率（A） 待测小灯泡，额定电压6V，额定功率约为3W（B） 电流表：量程0.6A、内阻约为0.5 （C）电压表：量程3V、内阻约为5K （D）滑动变阻器R:最大阻值20、额定电流1A（E）电源：电动势10V、内阻很小 （F）定值电阻:R0=10KG开关一个,导线若干（1）画出实验电路图（2）实验中，电压表的示数应调为多少伏？若此时电流表示数为 I A，则小灯泡的额定功率为多大？24小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I/(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在左下框中画出实验电路图可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围010）、电源、小灯泡、电键、导线若于（2）在图55中画出小灯泡的UI曲线图55（3）若将该小灯泡接在电动势是1.5V，内阻是2.0的电池两端，小灯泡的实际功率是多少?（简要写出求解过程，若需作图，可直接画在图中）参考答案1 1.5 2.0 1.52 （1）0.5kg（2分） 0.5kg（1分）； 1.00N（2分） 1.00N（1分）34(1)取相同的、组数据比较得，r2 2分 取r相同的、组数据比较得，v(-0) 2分 由以上得v=kgr2(-0),k=220 2分（2）匀速下沉， 3分故得 1分5 tg 等于 6（1）F=U（5分） （2）U与v成正比或Uv或U=kv（3分）； F与v成正比（3分）78C，A；如图所示（每问分）9（1）V2 （2）C （3）B （4）实物连线如图所示10(1)(2)V (9000-11000) (3)电源内阻过大11（1）100（3分） （2）闭合，b，a，断开，c，b（以上每空1分） （2分）12（1）b点或c点（1分）（2）电压档 断开S1 闭合S2（3分） （测出电动势E=X） 欧姆档 断开S2 闭合S1，（3分）（测出变阻器的阻值R=Y）再换成电压档 同时闭合S1和S2，测出路端电压U=Z， X（2分） （3分）13（1）a.干电池正常；b.电键正常；c.闭合天关关回路是连通的，没有断路之处。（3分）（每答对一