2012高考物理 考前30天之备战冲刺押题系列Ⅳ 专题14 物理实验

用心 爱心 专心1 专题十四专题十四 物理实验物理实验 内容说明 112 单位制 中学物理中涉及到的国际单 位制的基本单位和其他物理量的单位 小时 分 摄氏度 标准大气压 毫米汞柱 升 电子伏特 eV 113 长度的测量 114 研究匀变速直线运动 115 探究弹力和弹簧伸长的关系 116 验证力的平行四边形定则 117 验证动量守恒定律 118 研究平抛物体的运动 119 验证机械能守恒定律 120 用单摆测定重力加速度 121 用油膜法估测分子的大小 122 用描迹法画出电场中平面上的等势线 123 测定金属的电阻率 124 描绘小电珠的伏安特性曲线 125 把电流表改装为电压表 126 测定电源 的电动势和内阻 127 用电表探素黑箱内的电学元件 128 练习使用示波器 129 传感器的简单应用 130 测定玻璃的折射率 131 用双缝干涉测光的波长 1 知道 国际单位制中规定 的单位符号 2 要求会正确使用的仪器 主要有 刻度尺 游标卡 尺 螺旋测微器 天平 秒表 电火花计时器或电 磁打点计时器 弹簧测力 计 温度表 电流表 电 压表 多用电表 滑动变 阻器 电阻箱等 3 要求认识误差问题在实 验中的重要性 了解误差 的概念 知道系统误差和 偶然误差 知道用多次测 量求平均值的方法以减小 偶然误差 能在某些实验 中分析误差的主要来源 不要求计算误差 4 要求知道有效数字的概 念 会用有效数字表达直 接测量的结果 间接测量 的有效数字运算不作要求 名师解读 单位制要求较低 近十年来 单独考查单位制的试题很少 主要是渗透在其他试题之 中来考查 同学们要掌握中学物理中涉及到的国际单位制的基本单位 实验是高考必考内容之一 常考的教材中学生实验共有 19 个 其中涉及测量物理量的 用心 爱心 专心2 实验有 8 个 涉及验证和探索实验规律的有 11 个 高考热点为电阻的测量 包括电压表 电流表内阻的测量 电源电动势与内电阻的测量等 本部分命题重点是考查考生能否理解 物理概念和规律是如何在实验基础上建立起来的 考查大家对实验技能掌握的程度 复习 时 一定要掌握游标卡尺 螺旋测微器等基本仪器的正确使用方法 掌握如测定电源电动 势 测定内电阻等重要实验的原理 掌握用伏安法测电阻等基本实验的器材选取 步骤设 计等 还要仔细阅读教材 注意教材演示实验的原理 器材 操作程序等 另外还要学会 将所学的实验方法迁移应用 解决一些简单的设计性实验 样题解读 样题 1 1 验证动量守恒定律 的实验装置原来的教科书采用图 16 1 甲的方法 经过编者修改后 现行的教科书采用图 16 1 乙的方法 两个实验装置的区别在于 悬挂 重垂线的位置不同 图甲中设 计有一个支柱 通过调整 可使两球的球心在同一水平线上 上面的小球被碰离开后 支柱立即倒下 图乙中没有支柱 图甲中的入射小球和被碰小 球 B 采用图乙的实验装置时 需要测出两小球的直径 C 为了减小误差 采用图甲的实验装置时 应使斜槽末端水平部分尽量光滑 D 为了减小误差 采用图乙的实验装置时 应使斜槽末端水平部分尽量光滑 2 在做 碰撞中的动量守恒 实验中 如果采用 1 中乙图装置做 碰撞中的动 量守恒 实验 某次实验得出小球的落点情况如图 用心 爱心 专心3 16 2 所示 图中数据单位为 cm 假设碰撞动量守恒 则之比 m1 m2 在实验中根据小球的落点情况 若等式 ON 成立 则还可证明 碰撞中前后系统的动能相等 分析 1 采用图甲的实验装置时 入射球和被碰球做平抛运动的初始位置不同 需验证的是 m1OP m1OM m2 ON OO OO 2r 所 以需要测出两小球的直径 A 项正 确 采用图乙的实验装置时 入射球和被碰球从同一位置 O 点正上方 做平抛运动 需 验证的是 m1OP m1OM m2ON 所以不需要测出两小球的直径 B 项错误 采用图甲的实验装 置时 两球碰撞后立即做平抛运动 所以不需要斜槽末端水平部分尽量光滑 C 项错误 采用图乙的实验装置时 碰后入射球还要在斜槽末端水平部分运动一段距离才做平抛运动 为了减小误差 应使其尽量光滑 D 项正确 2 将图中数据代入 m1OP m1OM m2ON 可得 m1 m2 4 1 若要碰撞前后系统的动能相等 需要与 222 112 111 222 mOPmOMm ON m1OP m1OM m2ON 联立可求得 ON OM OP 答案 1 AD 2 m1 m2 4 1 ON OM OP 解读 本题是验证动量守恒定律的实验题 考查推理能力和实验能力 体现了 考 试大纲 中对 能够根据已知的知识和物理事实 条件 对物理问题进行逻辑推理和论证 得出正确的结论或作出正确的判断 和 能明确实验目的 能理解实验原理和方法 的能 力要求 本题将不同教材中验证动量守恒定律的实验进行对比 同学们可以体会实验改进 后测量误差减小了 不用测小球直径 实验操作简化了 当然摩擦力又带来新的误差 只 要控制地好 这种改进还是有价值的 样题 2 使用如图 16 3 所示器材测定小灯泡在不同电压下的电功率 已知小灯泡 标有 6 3 的字样 电源是 12 的直流电源 滑动变阻器有两种规格 R1标有 5 2 R2标有 100 20 各电表的量程在图中已标出 测量时要求小灯泡 两端的电压从零开始 并测多组数据 图 16 3 用心 爱心 专心4 1 把图中实物连成实验电路 滑动变阻器应选用 2 测量时电压表示数如图 16 4 所示 则 的能力要求 考生要重点掌握实验器材的选择依据 尤其是滑动变阻器分压式和限流 式接法的选择 样题 3 人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态 物体对支持面没有 压力 所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量 针对这种环境 某兴趣小组通过 用心 爱心 专心5 查资料获知 弹簧振子做简谐运动的周期为 其中 m 时振子的质量 k 时弹簧的 k m T 2 劲度系数 他们设计了一种装置来间接测量物体的质量 如图 16 6 所示 A 是带夹子的 金属块 金属块和夹子的总质量为 m0 B 是待测质量的物体 可以被 A 上的夹子固定 弹 簧的劲度系数 k 未知 当他们有一块秒表 1 请你简要地写出测量待测物体质量的方法 测量的物理量用字母表示 2 不放 B 时 放上 B 时 解得 2 1 0 2 4 T k m 2 2 0 2 4 T k mm 22 011 22 022 mTt mmTt 22 21 0 2 1 tt mm t 3 没有影响 因为人造卫星处于完全失重状态 物体对支持面没有压力 也没有摩 擦力 所以弹簧振子的周期不变 答案 1 不放 B 时用秒表测出弹簧振子完成 30 次全振动的时间 t1 将 B 固定在 A 上 用秒表测出弹簧振子完成 30 次全振动的时间 t2 2 22 21 0 2 1 tt m t 3 无 物体与支持面之间没有摩擦力 弹簧振子的周期不变 解读 本题考查推理能力和实验能力 体现了 考试大纲 中对 能够根据已知的 知识和物理事实 条件 对物理问题进行逻辑推理和论证 得出正确的结论或作出正确的 判断 和 能灵活地运用已学过的物理理论 实验方法和实验仪器去处理问题 的能力要 用心 爱心 专心6 求 2012 名师预测 1 某同学设计了一个测定滑块与木板间动摩擦因数的实验 装置如图 13 10 所示 其中M为滑块 m和m 是质量可调的片码 细绳和滑轮的质量都可以忽略不计 实验过 程中 该同学在片码总质量m m m0保持不变的条件下 改变m和m 的大小 测出不 同m下系统的加速度 然后通过实验数据的分析求出滑块和木板间的动摩擦因数 1 在实验器材方面 该同学选择了打点计时器 每片质量为 150 g 的片码总共 10 片 以及滑块 木板 滑轮各一个 细线若干 除此以外 根据本实验所要测量的物理量 你 认为在下列备选仪器中还需要 填写字母代号即可 A 秒表 B 毫米刻度尺 C 学生用直流电源 D 学生用交流电源 2 图 13 11 是为了测量滑块的加速度而实验得来的一条纸带 从比较清晰的O点开 始 该同学每数 5 个点取一个计数点 它们分别为A B C D E F等 测量出各相邻 计 轴 绘制了如图 13 12 所示的实验图线 理论和实验均已证明 在滑动的条件下 a和m 是一次函数关系 即可以写成a km c 式中的k和c为常数 的形式 其中 k c 结合本实验图线得出的滑块与木板 间的动摩擦因数 用心 爱心 专心7 2 验证机械能守恒定律 的实验可以采用如图 13 13 甲或乙所示的方案来进 行 甲 2 图 13 14 是该实验中得到的一条纸带 测得每两个计数点间的距离如图所示 已知 每两个计数点之间的时间间隔T 0 1 s 物体运动的加速度a 该纸带是采用 选填 甲 或 乙 实验方案得到的 简要写出判断依据 图 13 14 用心 爱心 专心8 3 某实验小组设计了如图 13 15 甲所示的实验装置 通过改变重物的质量 利用计 算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象 他们在轨道水平和倾斜的两种情 况下分别做了实验 得到了两条a F图线 如图乙所示 滑块和位移传感器发射部分的 总质 发出一束很细的红外线到接收端 当固定在运动物体上的一个已知宽度为d的挡光板通过 光电门挡住红外线时 和它连接的数字计时器可记下挡光的时间 t 则可以求出运动物 体通过光电门时的瞬时速度大小 1 为了减小测量瞬时速度的误差 应该选择宽度比较 选填 宽 或 窄 的 挡光板 2 如图乙所示是某同学利用光电门传感器探究小车加速度与力之间关系的实验装置 他将该光电门固定在水平轨道上的B点 用不同重物通过细线拉同一小车 小车每次都从 用心 爱心 专心9 从图乙A点静止释放 由数字计时器记下挡光板通过光电门时挡光时间间隔 t 0 02 s 则小车通过光电门时的瞬时速度大小为 m s 测出多组重物的质量m2和对应挡光板通过光电门的时间 t 并算出小车经过光电 门时的速度v 通过描点作出线性图象 研究小车的加速度与力之间的关系 处理数据时 应作出 选填 v m2 或 v2 m2 图象 某同学在 中作出的线性图象不过坐标原点 其可能的原因是 5 科技馆中有一个展品 展品周围环境较暗 该展品有一个不断均匀滴水的龙头 刚 滴出的水滴速度为零 在平行频闪光源的照射下 可以观察到一种奇特的现象 只要耐 心地缓慢调节水滴下落的时间间隔 在适当的情况下 看到水滴好像静止在各自固定的位 用心 爱心 专心10 置不动 如图 13 18 中A B C D所示 该展品的最大高度为 200 cm 重力加速度 g 10 m s2 3 若将滴水时间间隔减小为现在的一半 某次频闪时恰好有一滴水在初始位置 请 将该时刻观察到的所有水滴所处位置的刻度值按自上而下的顺序填在横线上 4 若将现在的光源闪光频率f略微调大一些 则将观察的奇特现象为 6 在 测定金属的电阻率 的实验中 待测金属丝的电阻Rx约为 5 实验室备有 下列实验器材 A 电压表 V1 量程 0 3 V 内阻约为 15 k B 电压表 V2 量程 0 15 V 内阻约为 75 k C 电流表 A1 量程 0 3 A 内阻约为 0 2 D 电流表 A2 量程 0 0 6 A 内阻约为 1 E 变阻器R1 0 10 0 6 A F 变阻器R2 0 2000 0 1 A G 电池组E 电动势为 3 V 内阻约为 0 3 H 开关 S 导线若干 1 为减小实验误差 应选用的实验器材有 填仪器前面的代号 此时 的读数I 用心 爱心 专心11 2 然后将 S 拨向接点 2 调节 使 记下此时RN的读数 3 多次重复上述过程 计算RN读数的 此即为待测微安表头内阻的测量 值 8 图 14 12 甲是改装并校准电流表的电路图 已知表头 A 的量程为Ig 600 A 内阻为Rg mA 是标准电流表 要求改装后的电流表量程为I 60 mA 完成下列填空 1 图 14 12 甲中分流电阻RP的阻值应为 用Ig Rg和I表示 电流表的电流为 mA 此时流过分流电阻RP的电流为 mA 保留一位小数 9 甲 乙两位同学在实验室中利用如图 14 13 a 所示的电路测定定值电阻R0 电源 的电动势E和内阻r 调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时 一个同学记录的 是电流表 A 和电压表 V1的测量数据 另一同学记录的是电流表 A 和电压表 V2的测量数 据 并根据数据描绘了如图 b 所示的两条U I图线 回答下列问题 2 图象中两直线的交点表示的物理意义是 用心 爱心 专心12 A 滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端 B 电源的输出功率最大 C 定值电阻R0上消耗的功率为 0 5 W D 电源的效率达到最大值 3 根据图 b 可以求出定值电阻R0 电源电动势E V 内阻 r 10 1 用如图 14 14 所示的多用电表测量电阻 要用到选择开关 K 和两个部件 S T 4 将两表笔分别与待测电阻相接 发现指针偏转角度过小 为了得到比较准确的测量结 果 请从下列选项中挑出合理的步骤 并按 的顺序进行操作 再完成读数测 量 A 将 K 旋转到电阻挡 1 k 的位置 B 将 K 旋转到电阻挡 10 的位置 C 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D 将两表笔短接 旋动合适部件 对电表进行校准 用心 爱心 专心13 答案及其解析 1 1 BD 2 0 81 3 g 0 3 1 g M m0 解析 1 当只有重力做功时机械能守恒 实际操作的方案中应该使摩擦力越小越 好 故甲方案好一些 2 a 4 8 m s2 因a远小于g 故为斜面上小车下滑的加速 xDE xCD xBC xAB 4T2 度 所以该纸带采用的是图乙所示的实验方案 3 0 5 0 2 用心 爱心 专心14 解析 由牛顿第二定律可知 轨道水平时 F mg ma 解得a g 由图线 F m 可知斜率k 2 所以m 0 5 kg 0 2 1 k 4 1 窄 2 11 50 0 575 m1 m2 v2 m2 小车与水平轨道间存在摩擦 力 解析 1 物体通过光电门过程中的平均速度大小为v 当d较小时可以认为 d t v即为此时的瞬时速度大小 2 由v 0 575 m s 设细线上的 d t 11 50 10 3m 0 02 s 拉力大小为F 重物向下运动的加速度大小为a 小车水平方向运动的加速度大小也是a 对重物与小车分别由牛顿第二定律得 m2g F m2a F m1a 由此可得 F 显然在m1 m2时有F m2g 设A B间距为x 则小车在B点时速度v m1m2g m1 m2 m2g 1 m2 m1 满足v2 2ax 在x m1一定时 显然v2与m2成线性关系 若考虑小车与水平轨 2m2gx m1 道间的摩擦力f 则有v2