新课标2022届高三物理二轮复习专题学案学案23冷静解决实验题

学案 冷静解决实验题从近几年的新课程高考来看,实验的命题已经不是教材实验的原型,而是教材实验的拓展,这些试题多为设计性实验,难度相对增大,所占分值与比例稳中有增,设置内容大约占物理13%,新课程对实验的命题思想是,力争逐渐改变重理论、轻实验的做法,突出实验的地位与作用.类型一力学实验题例1某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械 能守恒定律,实验的简易示意图如图1所示.当有不 透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显 示物体的挡光时间.所用的西瓯XD-007光电门传感 器可测的最短时间为0.02ms.将挡光效果好、宽度 为d=3.8×10-3m的黑色磁带贴在透明直尺上，从 一定高度由静止释放直尺，并使其竖直通过光电门.

某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δti与 图中所示的高度差Δhi，并将部分数据进行了处 理，结果如下表所示.（取g=9.8m/s2.注:表格中M

为直尺质量）图1（1）从表中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi=d/Δti求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是

.（2）请将表格中数据填写完整.答案4.224.006M4.018M瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度Δti（10-3s）vi=d/Δti（m/s）ΔEki=Mvi2/2-Mv12/2Δhi（m）MgΔhi11.213.1321.153.310.58M0.060.58M31.003.782.24M0.232.25M40.954.003.10M0.323.14M50.900.41（3）通过实验得出的结论是

.（4）根据该实验请你判断下列ΔEki-Δhi图象中正确的是

.在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量C解析

（1）由于黑色磁带的宽度d仅有3.8×10-3m，可认为是极短位移.根据瞬时速度的意义,瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度,所以可以利用vi=d/Δti求出直尺上磁带通过光电门时的瞬时速度.（2）v5=d/Δt5=3.8×10-3m/（0.90×10-3）s=4.22m/sΔEk5=Mv52-Mv12=4.006MMgΔh5=M×9.8×0.41=4.018M.（3）显然ΔEk5≈MgΔh5,由此得出的实验结论是：在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量.（4）由ΔEki=MgΔhi可知ΔEki-Δhi图象应为过原点倾斜向上的直线,所以图象C正确.解题归纳分析选择图象一般先确定函数关系,再由函数关系选择正确的图象.预测1（2009·威海四调）为了探究加速度与力、质量的关系，现提供如图2所示实验装置，请思考回答下列问题：图2（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是

.A.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动C（2）在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到一条打点的纸带,如图3所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则小车加速度的表达式为a=

；图3（3）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码m与小车总质量M之间应满足的关系为

；mM（4）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码质量不变.改变小车质量m,得到的实验数据如下表:为了验证猜想，请在下列坐标系中作出最能直观反映a与m之间关系的图象.答案类型二电学实验题例2

在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：（1）在上述器材中，滑动变阻器应该选择

，电流表应该选择

.（填写器材代号）（2）在图4甲中用笔画线代替导线,把实验仪器连接成完整的实验电路.R1A2图4（3）利用实验中得到的实验数据在I-U坐标系中,描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图4乙所示.根据此图给出的信息,图中P为小灯泡的功率可以判断出下列选项中正确的是

.D解析（1）由于“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验电路中采用分压电路，滑动变阻器应该选用阻值比较小的R1；标有“3.8V、0.3A”字样的小灯泡的额定电流为0.3A，电流表选用量程为0~500mA，内阻为0.4Ω的电流表A2.（2）实验电路如图所示.（3）小灯泡的电功率P=U2/R=I2R,由于小灯泡的电阻随电压U或电流I的增大而增大,所以小灯泡的电功率P随U2变化的曲线是B,P随I2变化的曲线是D.解题归纳凡是要求电流或电压的测量值从零或很小开始逐渐增大的实验必须采用分压电路.分压电路中滑动变阻器选择阻值较小的.预测2要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻RL,实验室提供下列器材: ①待测线圈L，阻值约为2Ω，额定电流为2A； ②电流表A1量程为0.6A，内阻为r=0.2Ω； ③电流表A2量程为3A，内阻为r=0.2Ω； ④滑动变阻器R1阻值为1~10Ω； ⑤滑动变阻器R2阻值为0~1kΩ； ⑥定值电阻R3=10Ω，R4=100Ω； ⑦电池E，电动势为9V，内阻很小； ⑧开关S1、S2.

要求实验时,改变滑动变阻器,在尽可能大的范围内测得多组A1、A2的读数I1、I2,利用I1-I2的图象,求出电感线圈的电阻.（1）实验中定值电阻应选用

,滑动变阻器应选用

.（2）请在方框内画出电路图.（3）I2-I1对应的函数关系式为

.（4）实验结束时应先断开开关

.（5）由I2-I1图象得出I2/I1的平均值为6.0,则电感线圈的直流电阻为

Ω.解析（1）采用已知内阻的小量程电流表A1替代电压表测量电压,需要串联一个大于等于R=4V/0.6A=6.7Ω的定值电阻.所以实验中定值电阻应选用阻值为10Ω的R3,滑动变阻器应选用阻值为1~10Ω的R1.（2）测量线圈的电阻一般采用伏安法，为了防止测量自感系数很大的线圈断电产生的大自感电流烧坏电表，可与电表串联一个开关.由于待测线圈L的阻值约为2Ω，额定电流为2A，最大电压为4V，而电源电动势为9V，所以必须采用分压电路，电流表外接电路进行测量，电路如图所示.（3）由I1（R3+r）=（I2-I1）RL解得I2=（4）实验结束时应先断开开关S2（5）由 =6.0，解得RL=（R3+r）/5=2.04Ω.答案

（1）

（2）

（3）（4）S2（5）2.04R3R12.04A组1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,在研究加速度a与小车的质量M的关系时,由于没有注意始终满足Mm的条件,结果得到的图象应是下图中的 （）D2.在测量金属丝电阻率的实验中,已知电阻丝的电阻约为10Ω,现备有下列器材供选用: A.量程是0~0.6A,内阻是0.5Ω的电流表

B.量程是0~3A,内阻是0.1Ω的电流表

C.量程是0~3V,内阻是6kΩ的电压表

D.量程是0~15V,内阻是30kΩ的电压表

E.阻值为0~1kΩ,额定电流为0.5A的滑动变阻器

F.阻值为0~10Ω,额定电流为2A的滑动变阻器

G.蓄电池（6V）

H.开关一个,导线若干 （1）为使测量结果尽量准确,电流表应选用

,电压表应选用

,滑动变阻器应选用

.（只填字母代号）ACF（2）若图5所示的实验仪器就是我们选定的,请用铅笔画线连接实验电路.图5解析本题主要考查仪器的选择和电路的选择与连接.根据题意,测量数据的变化范围应尽量的大,因此滑动变阻器应采用分压式接法,故选总阻值较小的F,又因6V电压全加在10Ω两端时,最大电流才0.6A,故电流表选A.为了减小电压表的读数误差应选C,由R丝<得,电流表应采用外接法.答案（2）如下图所示B组1.某同学利用数码相机并配合计算机 对平抛运动实验进行现场摄像,实拍 实放,根据实验总结出平抛物体的运 动规律.实验装置如右图6所示:把两 条一模一样且较光滑的斜槽一高一低固定在竖直演示板左侧,在右上角固定一电磁铁.

具体操作分为以下几步:（1）准备实验仪器和摄像系统器材的选择和连接:演示实验装置如图6所示放在水平桌面上.准备两个一模一样的铁球.把数码相机直接安装在可调照明灯支架上.将数码相机的信号输出端用屏蔽导线连接到计算机上.图6（2）将其中一个铁球放在装置左上角斜槽的某一高度用电磁铁吸住,另一个放在装置右上角与斜槽末端相同的高度用电磁铁吸住.用开关自动控制:当第一个铁球离开斜槽末端瞬间,另一个铁球同时下落,录像片慢放时的几个镜头如图7所示:图7由这几个镜头能得出的结论是

.（3）将两个相同的铁球分别放在装置左上角和左下角斜槽某一高度处用电磁铁吸住,用开关控制让两个铁球同时下落,离开斜槽末端后,一个做平抛运动,一个近似做匀速运动.①此步骤中有些地方操作不当，其改进方法是

.改正操作后,得到录像片几个慢放镜头如图8所示:平抛运动竖直分运动可以看成是自由落体运动两铁球应从离斜槽末端相同的高度释放图8②由这几个镜头能得出的结论是

.（4）该同学利用Photoshop软件将多个影像合成为一幅照片,以铁球抛出点为坐标原点建立x轴和y轴，并描出了运动轨迹.但后来不小心将照片的上面的一小部分丢失了,如图所示.于是他从曲线上平抛运动水平方向分运动可以看成是匀速运动取A、B两点,用刻度尺分别量出它们到y轴的距离AA′=x1,BB′=x2，以及AB的竖直距离h，已知重力加速度为g，照片纵、横长均缩小为实物的,以上数据的单位均已化为国际制单位.仅从这些数据求出铁球抛出时的初速度v0为

.2.为了测定某电源内阻r和一段电阻线单位长度的电阻R0，设计了如下图9甲所示的电路，ab是一段粗细均匀的电阻线，R是阻值为2Ω的保护电阻，电源电动势为6V，电流表内阻不计，示数用I表示，滑动变阻器滑片P与电阻丝有良好接触，aP长度用Lx表示，其他导线电阻不计.实验时闭合电键,调节P的位置,将Lx和与之对应的I数据记录在下表.实验次数12345Lx（m）0.100.200.300.400.50I（A）1.961.451.201.020.881/I（A-1）0.510.690.830.981.14（1）在图9乙中画出1/I-Lx图象.图9（2）从图中根据截距和斜率，求出该电源内阻r为

Ω；该电阻线单位长度的电阻R0为

Ω.解析（1）1/I-Lx图象如图所示.（2）设电源电动势为E,aP之间的电阻Rx=LxR0,由闭合电路欧姆定律得I=E/（Rx+R+r）=E/（LxR0+R+r）,变形得 Lx+,由1/L-Lx图象截距 =0.35得电源的内阻r=0.1Ω,由斜率=（1.15-0.35）/（0.50-0）得R0=9.6Ω.答案（1）见解析（2）0.19.6

某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极（接触电阻不计），两电极相距L=0.700m，其间充满待测的导电溶液.用如下器材进行测量:电压表（量程15V,内阻约30kΩ）、电流表（量程300μA，内阻约50Ω）、滑动变阻器（100Ω，1A）、电池组（电