高考物理实验题专练(二)

实验题专练(二)1.国标(GB/T)规定自来水在15℃时电阻率应大于13Ω·m.某同学利用图1甲电路测量15℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动.实验器材还有：电源(电动势约为3V，内阻可忽略)，电压表V1(量程为3V，内阻很大)，电压表V2(量程为3V，内阻很大)，定值电阻R1(阻值4kΩ)，定值电阻R2(阻值2kΩ)，电阻箱R(最大阻值9999Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺.图1实验步骤如下：A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d；B.向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；C.把S拨到1位置，记录电压表V1示数；D.把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；E.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；F.断开S，整理好器材.(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙，则d＝________mm.(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为：Rx＝________(用R1、R2、R表示).(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图2所示的R－eq\f(1,L)关系图象.自来水的电阻率ρ＝_________Ω·m(保留两位有效数字).图2(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将___________(填“偏大”“不变”或“偏小”).答案(1)30.00(2)eq\f(R1R2,R)(3)14(4)偏大解析(1)根据游标卡尺的读数规则，玻璃管内径d＝30mm＋0×0.05mm＝30.00mm.(2)把S拨到1位置，记录电压表V1示数，得到通过水柱的电流I1＝eq\f(U,R1).由闭合电路欧姆定律得，E＝U＋eq\f(U,R1)Rx；把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R，得到该电路的电流I2＝eq\f(U,R).由闭合电路欧姆定律得，E＝U＋eq\f(U,R)R2；联立解得：Rx＝eq\f(R1R2,R).(3)由电阻律公式Rx＝eq\f(ρL,S)，Rx＝eq\f(R1R2,R)联立解得：R＝eq\f(R1R2S,ρ)·eq\f(1,L).R－eq\f(1,L)关系图象斜率k＝0.4×103Ω·m，k＝eq\f(R1R2S,ρ)，S＝eq\f(πd2,4)，解得：ρ＝eq\f(R1R2S,k)≈14Ω·m.(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则通过水柱的电流I1大于测量值，即eq\f(U,R1)Rx>eq\f(U,R)R2，得到Rx>eq\f(R1R2,R)，即自来水电阻测量值偏大，自来水电阻率测量结果将偏大.2.两位同学用如图3所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图3(1)实验中必须满足的条件是________.A.斜槽轨道尽量光滑以减小误差B.斜槽轨道末端的切线必须水平C.入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下D.两球的质量必须相等(2)测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平均射程分别为OM和ON.当所测物理量满足表达式____________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式____________时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞.(3)乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图4所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点.实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′.测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h1、h2、h3.若所测物理量满足表达式____________时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒.图4答案(1)BC(2)mA·OP＝mA·OM＋mB·ONOP＋OM＝ON(3)eq\f(mA,\r(h2))＝eq\f(mA,\r(h3))＋eq\f(mB,\r(h1))解析(1)“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，故D错误；故选B、C.(2)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒，则mAv0＝mAv1＋mBv2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，代入得：mA·OP＝mA·OM＋mB·ON，若碰撞是完全弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得：eq\f(1,2)mAveq\o\al(

2,0)＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(

2,1)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(

2,2)，将OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t代入得：mA·OP2＝mA·OM2＋mB·ON2.两式联立可得OP＋OM＝ON.(3)小球做平抛运动，在竖直方向上：h＝eq\f(1,2)gt2，平抛运动时间：t＝eq\r(\f(2h,g))，设轨道末端到木条的水平位置为x，小球做平抛运动的初速度：vA＝xeq\r(\f(g,2h2))，vA′＝xeq\r(\f(g,2h3))，vB′＝xeq\r(\f(g,2h1))，如果碰撞过程动量守恒，则：mAvA＝mAvA′＋mBvB′，将vA＝xeq\r(\f(g,2h2))，vA′＝xeq\r(\f(g,2h3))，vB′＝xeq\r(\f(g,2h1))代入上式，解得：eq\f(mA,\r(h2))＝eq\f(mA,\r(h3))＋eq\f(mB,\r(h1)).3.在“测量金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准、待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图5所示，其读数为_________mm(该值接近多次测量的平均值).图5(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势3V，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器(0～20Ω，额定电流2A)，开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图6中的________图(选填“甲”或“乙”).图6(3)图7是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完图中实物间的连线，并使开关闭合瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.图7(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图8所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，描绘出U－I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数字).图8(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为________(填选项前的符号).A.1×10－2Ω·m B.1×10－3Ω·mC.1×10－6Ω·m D.1×10－5Ω·m(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是________.A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D.用U－I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差答案(1)(0.396～0.399)mm(2)甲(3)见解析图(4)(4.3～4.7)Ω(5)C(6)CD解析(1)螺旋测微器的读数：0.01mm×39.8＝0.398mm；(2)由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约5Ω，则有Rx＜eq\r(RARV)，属于小电阻，用外接法测量误差小，由表格知实验要求电压电流从接近0开始调节，所以应该采用分压接法，故选甲.(3)注意连图时连线起点和终点在接线柱上导线不能交叉，结合(2)可知应该连接成外接分压接法(甲)，那么在连线时断开开关且使Rx两端的电压为0，先连外接电路部分，再连分压电路部分，此时滑片P必须置于变阻器的左端，实物图如图所示：(4)描绘出第2、4、6三个点后可见第6次测量数据的坐标点误差太大舍去，然后画出U－I图线，如图所示；其中第4次测量数据的坐标点在描绘出的U－I图线上，有：Rx＝eq\f(1,0.22)Ω≈4.5