5月理科综合物理实验（2）

2012年5月理科综合物理实验题（2）1i（4分）某研究小组在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，将不同数量的钩碼挂在竖直弹簧下端进行测量，根据实验数据，利用描点法作出钩碼的重力g与弹簧的总长l的关系图像，如图所示请根据图象回答下列问题（1）弹簧的原长为cm（2）弹簧的劲度系数为n/mii（11分）在“测电源电动势和内阻”的实验中，可用下列器材完成实验一节干电池、量程的电压表、量程为06a的电流表a（具有一定的内阻）、滑线变阻器（010）、滑线变阻器（0200）、开关s、导线若干。1r2r为方便实验调节能较准确地进行测量，滑线变阻器应选用该同学根据实验记录的数据，画出的ui图像。通过分析可知其中（填a或b）图像表示电压表v示数随电流表a示数变化的关系。根据图像求得电动势ev,内阻r（均保留两位有效数字）测得电源电动势值_真实值，测得内阻值_真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）2i（4分）某研究性小组设计了一个测量河水流速的实验装置，其原理如图甲所示。两端开口的“l”型玻璃管的水平部分置于待测的水流中，竖直部分露出水面，且露出水面部分的玻璃管足够长。当水流以速度v正对“l”型玻璃管的水平开口端匀速流动时，管内外液面的高度差为h，且h随水流速度的增大而增大。为了进一步研究水流速度v与高度差h的关系，该组同学进行了定量研究，得到了如下实验数据，并根据实验数据得到了vh图象，如图乙所示。v（m/s）0100141173200245300316h（m）0005010015020030045050（1）根据上表的数据和图乙中图线的形状，可猜想v和h之间的关系为_；甲（2）为验证猜想，请在图丙中确定纵轴所表示的物理量（将该量的符号及单位标在纵轴旁边的虚线框内），并作出图线，若该图线的形状为，说明猜想正确。ii（11分）（1）若多用电表的电阻档有三个倍率，分别是110100。用10档测量某电阻rx时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过大，为了较准确地进行测量，应换到_档。如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是_，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图甲，则该电阻的阻值是_。（2）现要用伏安法进一步测量上一小题中的待测电阻rx，可供使用的器材如下a电流表a1，量程06a，内阻约06b电流表a2，量程100ma，内阻约10c电压表v1，量程15v，内阻约15kd电压表v2，量程3v，内阻约3ke滑动变阻器r1，全电阻5f滑动变阻器r2，全电阻200g两节干电池，内阻很小h电键s导线若干要求测量结果尽量准确，实验操作方便。所选电流表为_（填“a1”或“a2”），所选电压表为_（填“v1”或“v2”），所选滑动变阻器为_（填“r1”或“r2”）。在虚线框内画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将图乙中实物连接成测量电路。图甲varx图丙乙h/mv/ms10010020030040050302010h/m00100200300400501080604020丙3i（6分）以下是一位同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验。（1）下列实验步骤是这位同学准备完成的，请写出正确的操作顺序_a以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，f）对应的点，并用平滑曲线连接起来b记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上指示的刻度l0c将铁架台固定在桌子上，将弹簧的一端系于横梁上让其自然竖直悬挂。在其近邻平行于弹簧固定一刻度尺d依次在弹簧的下端挂上1个、2个、3个、4个钩码，分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码，分别求出弹簧伸长量e以弹簧的伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量之间的关系式f解释表达式中常数的物理意义（2）如图所示为根据测量数据在坐标系中作出的fx图线，由图求出弹簧的劲度系数为_。ii（12分）某学习小组在用伏安法测定一节常用干电池的电动势和内阻的实验中，实验室备有下列器材a待测干电池b电流表（量程006a，内阻约为05）c电压表（量程006v，内阻为rv2000）d定值电阻r04000e滑动变阻器r（020）f开关和导线若干为了达到实验目的，在下面方框中完成实验电路图。（图中电压表与定值电阻r0已连接好）200400600800o100200300400f/nx/cmvr0ari/au/v05004003000100020030040050该小组同学连接好实验电路，测出七组实验数据，并利用测出的数据直接绘出了ui图线（i为电流表的示数，u为电压表的示数）如上图所示，若把电流表和改装后的电压表当成理想电表，则根据图线可得被测电池的电动势ev，内阻r。该实验测得的电动势和内阻的值与真实值存在误差，产生误差的原因可能是_。4i（4分）某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统由静止释放后机械能是否守恒。实验前已经调整气垫导轨底座使之水平，且选定滑块从静止开始运动的过程进行测量。（1）如图乙所示，用游标卡尺测得窄遮光条的宽度d_cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间s，210t则在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为_m/s。（计算结果保留两位有效数字）（2）若测出钩码质量为m，滑块质量为m，滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离为s，则通过比较_和是否相等（用直接测出的物理量符221td号写出表达式，重力加速度为g）即可验证系统的机械能是否守恒。ii（11分）某同学利用图（a）所示的电路研究灯泡l1（6v，15w）、l2（6v，10w）的发光情况（假设灯泡电阻恒定），图（b）为实物图。（1）他分别将l1、l2接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片p，当电压表示数为6v时，发现灯泡均能正常发光。在图（b）中用笔线代替导线将电路连线补充完整。（2）接着他将l1和l2串联后接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片p，当电压表示数为6v时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是。（3）现有如下器材电源e（6v，内阻不计），灯泡l1（6v，15w）、l2（6v，10w），l3（6v，10w），单刀双掷开关s。在图（c）中设计一个机动车转向灯的控制电路当单刀双掷开关s与1相接时，信号灯l1亮，右转向灯l2亮而左转向灯l3不亮；当单刀双掷开关s与2相接时，信号灯l1亮，左转向灯l3亮而右转向灯l2不亮。5（1）（4分）某同学完成测定玻璃的折射率实验后，根据课本思考题的要求，又继续对半圆柱形玻璃砖折射率进行测定。如图所示为实验过程中画出的过圆心0的入射光p1p2的光路图，p3是该入射光经玻璃砖折射后所经过的一点。现该同学身边仅有的测量工具为学生用三角板。请在图中作出入射光p1p2经玻璃砖折射后的折射光线根据提供的器材，用你测量出来的量表示半圆柱形玻璃砖折射率的表达式n（要求所用物理量与你在图上标的符号相一致）（2）（13分）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化。为研究这一现象，某同学用下列器材通过实验绘出了小灯泡的伏安特性曲线如下图所示。除了电源e、小灯泡l（额定电压为2v）、导线和开关外，还有以下一些器材可供选择电流表a1（量程100ma，内阻约2）a2（量程06a，内阻约03）电压表v1（量程3v，内阻约5k）v2（量程15v，内阻约15k）滑动变阻器r1（最大阻值10）r2（最大阻值2k）为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表，电压表，滑动变阻器。（填器材的符号）在右下框中画出该同学采用的实验电路图。通过实验，该同学发现小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而（选填“增avrr0大”、“减小”、“不变”），小灯泡正常工作时的电阻是常温下电阻的倍。参考答案1i112cm（2分）2165n/m（2分）iir1（2分）b（2分）147149v（2分）058075（2分）小于小于（3分）2i（4分）答案（1）v2h（1分）；（2）v2/m2s2（1分），图线如图所示（2分），直线（或过原点的直线）（1分）解析（1）根据表中的数据和图丙中图象的形状，可猜想v和h之间的关系为v2h（或v，或v220h，或v）。h20h（2）为验证猜想，在图丙中确定纵轴所表示的物理量应为v2，另作图象如图所示，该图象的形状为直线，则说明v2h。ii（11分）答案（1）1（1分），欧姆档调零（1分），22（1分）（2）a2，v2，r1（每空1分）；如图所示（电路图2分，实物连线3分）解析（1）如果偏转角度很大，则示数很小，说明量程选大了。故应换到1档；换档后要重新欧姆档调零；表盘读数是22，所以该电阻的阻值是22。（2）待测阻值约为22，电源电动势为3v，若用电流表a2，内阻约10，最大电流约为01a，故选用电流表a2测量结果较准确，电压表应选v2；滑动变阻器若选r2，可以有效利用的阻值较小，不便于操作，故滑动变阻器应选r1。待测阻值远小于电压表内阻，应采用电流表外接法。滑动变阻器r1比待测电阻小很多，应采用分压接法。3i（6分）（1）cbdaef（2）或50n/m5/cmkn评分参考本题共6分，每空3分ii（12分）如图所示150；108（在100110范围均视为正确）电压表分流导致误差评分标准本题共12分，问3分，问6分，问3分。4i（4分）答案（1）048（2分）；040（1分）；（2）mgs（1分）解析用游标卡尺测得窄遮光条的宽度代表物体的位移，数字计时器记录通过光电门的时间，由位移公式计算出物体通过光电门的平均速度，用该平均速度代替物体的瞬时速度v，测出钩码下降的高度h，即滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s，即可由mgs和是否相等来验证机械能守恒定律。22tdmmrxvaii（11分）答案（1）如图b（3分）（2）由于rl1比rl2大得多，灯泡l2分得的电压很小，其实际功率很小，不能发光。（3分）