2021届高考冲刺物理实验最后一练16

2021届高考冲刺物理实验最后一练16

i.某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系

电磁“点计N器

他

i

图1

（1）下列做法正确的是（填字母代号）.

A.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有祛码的祛码桶通过定滑轮

拴在木块上

C.实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源

D.通过增减木块上的祛码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

（2）如图所示为某次实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，相邻计数点间的

时间间隔是0.1s,AB=1.2cm,AC=3.6cm,AD=7.2cm.A、B、C、D的中间各有四个

点未画出.纸带的加速度是m/s2,打B点时运动物体的速度

VB=m/s.（结果保留2位有效数字），在验证质量一定时加速度a和合外力

F的关系时，某学生根据实验数据作出了如图3所示的a-F图象，其原因是

【解析】（1）A、调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不

会等于合力，故A正确；B、在调节模板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬

挂“重物”，故B错误；C、打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的

电源待其平稳工作后再释放木块，而当实验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器,

故C错误；D、平衡摩擦力后，Wmgsin0=|imgcos0,即n=tan。，与质量无关，故通过

增减木块上的祛码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故D正确；故选AD；

（2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有:

%=幺="羽=0.18，〃/5；根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速

2T0.2

度的大小，则a=a=--------万/--------=1.2m/s2,在验证质量一JE时加速度a

和合外力F的关系时，某学生根据实验数据作出了如图所示的a-F图象，即F=0时，

加速度a9，其原因是平衡摩擦力过度.

2.要测量一电源的电动势E（小于3V）和内阻r（约1。），现有下列器材：电压表V

（3V和15V两个量程）、电阻箱（0~999.9Q）＞定值电阻R＜）=3。、开关和导线.某同学

根据所给器材设计如下的实验电路.

（1）电路中定值电阻Ro的作用是；

（2）请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路.

（3）该同学调节电阻箱阻值R,读出对应的电压表读数U,得到二组数据：4=1.00时

Ui=2.4V；R2=2.0Q时上=2.5匕由这二组数据可求得电源的电动势为E=（）V,

内阻为r=（）Q（保留两位有效数字）.

【答案】保护电源，防止短路3.0V1.0Q

【解析】（I）若无存在，当R调节到0时，电源即短路，有烧坏危险.作用是保护

电源，防止短路：

（2）如图所示，注意电压表量程选择，开关置于干路

试卷第2页，总18页

（3）根据闭合电路欧姆定律,得当电阻箱读数为R=2C时

E=G+———r①

R+R。

当电阻箱读数为&=5。时

②

E=U2+―5—r

-6+凡

联立上两式得

E=3.0V；r-l.OQ

3.两实验小组分别作“探究加速度和力、质量的关系”实验。

（DA组用如图甲所示的实验装置做实验。

小车、跌码打点计时器

5.047.059.1111.1313.0515.02„„

K单位：cm

6接交源电源

砂、砂桶乙

①在木板水平放置的情况下，A组同学打出一条如图乙所示的纸带，每两个计数点之间

还有四个计时点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的

频率为50Hz。打第4个计数点时小车的速度！=m/s；小车做匀加速直线运动的

加速度。=m/s2（保留三位有效数字）。

②在①的情况下，保持小车质量M不变，多次往砂桶里加砂，直到砂和砂桶的质量最

M

终达到在这过程中，测出每次加砂后，砂和砂桶的总重力厂和小车的加速度”，

作的图像及截距如图所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g,

下列说法不正确的是_______。

a

A.小车受到的最大静摩擦力为”

%

B.小车与木板的动摩擦因数为

C.小车质量为娱

%

D.当砂和砂桶质量为M一时，小车加速度为主s

33

（2）B组用如下图所示装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平丙桌面上，拉力传感

器与固定在木板一端定滑轮之间轻绳始终与木板面平行，传感器可直接显示绳上拉力的

大小。

①做实验时，下列操作必要且正确的是.

A.取下沙桶，将长木板右端适当垫高，使小车能匀速滑动拉力传感器

B.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器

的示数长木板

C.为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

D.用天平测出砂和砂桶的质量

②若B组已经完成平衡摩擦力的步骤，且传感器示数为F,则小车所受合外力为。

【答案】1.212.00DAB2F

【解析】（1）①7=5X0.02S=0.1S,打第4个计数点时小车的速度等于第3到第5个计数点

之间的平均速度，有

11.10+13.10......

V,-----------------xlmO2m/s=1.2lm/s

42x0.1

用逐差法求小车运动的加速度，其计算表达式为

03^=（".1。+13/。+15」。）一!9.1。+7.。5+5.。。）＞＜卡松2=2.。0侬2

9T29x0.12

试卷第4页，总18页

②对小车受力分析，由牛顿第二定律有

F-于=Ma

整理可得

1f

a=----Fr------

MM

A.由图像的横截距的意义是外力等于最大静摩擦力时加速度为零，故有

F0=fm

故A正确，不符题意；

C.由图像的纵截距的意义是外力为零时的加速度，有

a°-MA.

联立解得

M

故c正确，不符题意；

由图像的斜率表示小车的质量的倒数，有

M”

B.因最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则有

解得

g

故C正确，不符题意；

M

D.当砂和砂桶的质量最终达到三时，因砂和砂桶的质量不满足远远小于小车的质量,

则对系统由牛顿第二定律，有

号-£=(/+》

可解得加速度为

(

故D错误，符合题意;

故选D。

（2）①A.为了平衡摩擦力，需要将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动，故A

正确；

B.为了能稳定地够打出足够多的点，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小

车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数，故B正确；

CD.绳子的拉力由拉力传感器测出，不需要用砂和砂桶的重力去代替绳子拉力，不需

要测量砂和砂桶的质量,也不需要满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故CD错误；

故选AB。

②因拉力传感器已测出绳上的拉力为凡小车由绳绕过动滑轮拉动，即两个拉力水平拉

车，而已经完成平衡摩擦力，故小车的合外力为2凡

4.某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤：

（1）检查多用电表的机械零点。

（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程

处。

（3）将红、黑表笔一，进行欧姆调零。

（4）测反向电阻时，将红表笔接二极管正极，将黑表笔接二极管负极，当选择开关在xlOO

档时，指针位置如图所示，则此二极管的反向电阻为一Qo

（5）为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘—（填“左侧”、“右侧”或“中

央”）；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3）、（4）。

（6）在测量完成之后，应该将选择开关拨向_位置.

【答案】短接1500中央OFF（或交流电压最高挡）

【解析】（3）欧姆调零时，将红黑表笔短接；

（4）由图中可知，欧姆表的读书为

R=15xl00C=1500Q

（5）欧姆表的中央刻度读数最准确，故应该使指针尽量指在中央位置；

（6）欧姆表使用后，应该讲开关拨向OFF档或交流电压最大档。

5.（1）在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，实验室提供了以下器材：电火花

试卷第6页，总18页

计时器、一端附有定滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、秒

表.其中在本实验中不需要的器材是.

（2）如图所示，是某同学用电火花计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，

电火花计时器打点的时间间隔7=0.02s,将纸带上一点标记为4点，然后按打点顺序

每隔四个点（图上没画出）依次标为8、C、...,其中xi=7.05cm,X2=7.68cm,依=

8.33cm,X4=8.95cm,后=9.61cm,jce—10.26cm.

ABCDEFG

•…L+~~+~+——4

与

X|X2XiX5X6

下表列出了打点计时器打下3、C、E、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器

打下D点时小车的瞬时速度.

位置BCDEF

速度/(m/s)0.7370.801—0.9280.994

（3）以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度一时间关系图线.

（）

$/(«!•S')

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

0.75

0.70

00,100.200.300,400.50

（4）根据你画出的小车的速度一时间关系图线计算出的小车的加速度。=m/s2.

【答案】秒表0.8640.64（0.63~0.65均可）

【解析】(1)时间可以由纸带上的点数和打点频率算出，故不需要秒表.

(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知:

%一%(8.33+8.95)xlO-2,c皿，

VD=———-=----------------------------m/s=0.864m/s

2T2x0.1

(4)在v-t图象中，图线的斜率表示加速度的大小则：

Av,

a——=0.64m/sz

△t

6.如图所示为某次实验得到的一条纸带，从。点开始每5个点取一个测量点，分别为

4、3、C、D、E、F,各点间距如图。

(1)计算各点的瞬时速度，可得

C£

、

564「

783..34

vA=m/s,vB=m/s,vc=m/s,vD-m/s.vE-

________m/s。

(2)在如图所示坐标中作出小车的V-/图像，可判定小车做运动，根据图线求

出加速度。=m/s2«

试卷第8页，总18页

v/(ms-2)

(3)用其他方法可能求得加速度a=m/s2。

【答案】0.160.240.320.400.47匀加速直线0.780.78

【解析】(1)由匀变速直线运动的推论可得

x0B(1.22+2.00)x10-2

叭=3=----------------m/s=0.16m/s

,2T2x0.1

由匀变速直线运动的推论可得

旅=典生包话=。24mzs

82T2x0.1

由匀变速直线运动的推论可得

x(2.78+3.56)x10-2

v=HI)=----------------------m/s=0.32m/s

cr2T2x0.1

由匀变速直线运动的推论可得

X®(3.56+4.34)x10-2

v==----------------------m/s=0.40m/s

Dn2T2x0.1

由匀变速直线运动的推论可得

%=(4.34+5.12)x02mzs=o.47mzs

E2T2x0.1

(2)y-7图像中图线是一条倾斜的直线，可判定小车做匀加速直线运动，丫-/图像中图

线的斜率表示加速度，则有

Av0.47-0.08

m/s2=0.78m/s2

△t0.5

(3)由逐差法可得

-2

XX[(5.12+4.34+3.56)-(2.78+2.00+1.22)]x10

CF-OCm/s2=0.78m/s2

9T29x0.12

7.某研究性学习小组为了制作一个传感器，需要选用某种电学元件。实验中首先要描

绘该元件的伏安特性曲线，实验室备有下列器材：

A.待测元件（额定电压2V、额定电流200mA）

B.电流表Ai（量程0〜0.3A,内阻约为1C）

C.电流表A2（量程0〜0.6A,内阻约为0.5C）

D.电压表V（量程0〜3V,内阻约为10kC）

E.滑动变阻器Ri（阻值范围。〜5C,允许最大电流1A）

F.滑动变阻器R?（阻值范围0〜IkC,允许最大电流100mA）

G.直流电源E（输出电压3V,内阻不计）

H.开关S,导线若干

I.多用电表

（1）为提高实验的准确程度，电流表应选用一；滑动变阻器应选用一（以上均填

器材代号）.

（2）请在图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接.

（3）检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头，发现电流表和

电压表指针始终不发生偏转.在不断开电路的情况下，检查电路故障，应该使用多用电

表一挡；检查过程中将多用表的红、黑表笔与电流表接线柱接触时，多用电

表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是—.

【答案】AiRi直流电压电流表断路

【解析】（I）因待测元件额定电流200mA，故选Ai滑动变阻器需要分压接法，应选

Ri（2）如图所示

试卷第10页，总18页

(3)直流电压电流表断路

8.某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验时，主要步骤是：

A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上

B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳

的另一端系着绳套

C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达

某一位置0.记录下。点的位置，读出两个弹簧测力计的示数

D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力R和F2的图示，并用

平行四边形定则求出合力F

E.只用一只弹簧测力计:通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记

下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示

F.比较P和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论上述步骤中：

(1)有重要遗漏的步骤的序号是和;

(2)遗漏的内容分别是和；

(3)如图所示是甲、乙两位同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验

结果，若用F表示两个分力B、F2的合力，用F表示B和F2的等效力，则可以判断

(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的.

【答案】CE步骤C中未记下两条细绳的方向步骤E中未说明把橡皮条的

结点拉到位置0甲

【解析】(1)本实验为了验证力的平行四边形定则，采用的方法是作力的图示法，作出

合力和理论值和实际值，然后进行比较，得出结果.所以，实验时，除记录弹簧秤的示

数外，还要记下两条细绳的方向，以便确定两个拉力的方向，这样才能作出拉力的图

示.有重要遗漏的步骤的序号是c、E.

(2)遗漏的内容分别是：步骤C中未记下两条细绳的方向；步骤E中未说明把橡皮条

的结点拉到位置O.

(3)实验测的弹力方向沿绳子方向，即图中的A0方向，由于误差的存在，作图法得

到的合力与实验值有一定的差别，即作图得出的合力方向与A0方向有一定的夹角，故

甲同学更符合实验事实。

9.为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示实验装置.请思考探究思路

并回答下列问题：

(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是

A.将不带滑轮的木板一端垫高适当，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

(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，如图所示，已

知相邻计数点间的时间间隔为7,且间距加、X2、羽、松、X5、X6己量出，则小车加速度

的表达式为；

(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；

(4)在“探究加速度与质量的关系”时，保持祛码质量不变，改变小车质量〃?，得到的

实验数据如下表：

试卷第12页，总18页

实验次数12345

小车加速度a/ms'20.770.380.250.190.16

小车质量m/kg0.200.400.600.801.00

为了验证猜想，请在下列坐标系中作出最能直观反映。与俄之间关系的图象.

［答案］C.=(巧+工5+%)一(芭+龙2+七)M»m

9T2

【解析】(1)平衡摩擦力时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，故选C.

⑵根据Ax=aT2,运用逐差法得，a=(x4+x5+x6)-(X1+x2+x3)；

9T2

(3)设加速度为a:对小车：F=Ma对重物：mg-F=ma联立得：

Mmg_mg

+M=［m，只有当m«M时，才可以可用钩码总重力代替小车所受的拉力；

1H-----

M

(4)根据所提供数据，采用描点法作出a-1/m图线如图所示

10.某同学在做“探究加速度a与力F、质量m的关系”实验时，使用了如图(a)所示

的实验装置简图。实验中认为细绳对小车的拉力F等于砂和砂桶的总重力，小车运动的

加速度a可用纸带上打出的点求得。

（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为一m/s2保留

两位有效数字）

（2）在“探究加速度a与质量m的关系”时，保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m,

分别得到小车加速度a与质量m的相关数据如下表：

次数1234567

小车加速度a/m-s-21.721.481.2S1.000.750.500.30

小车质量m/kg0.290.330.400.S00.711.001.67

质量倒数2/kgT3.453.032.502.001.411.000.60

根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图（C）方格坐标纸中选择恰当

变量建立坐标系，并作出相应的图线，根据所作出的图线，可以得出的结论是

【答案】3.2在误差允许的范围内，保持外

力不变时，小车的加速度与质量成反比

【解析】（1）把纸带分成时间相等的两大段，由匀变速运动逐差法的推论♦x=at2,可

试卷第14页，总18页

_XCE_XAC(7.21+7.72-6.19-6.70)xlO-2

得小车的加速度大小为:a,-/、2=--m----/-s--2--=--3---.-2---m---/-s---2--------------------------------------------

(2T)-(2x0.04)2

（2）建立坐标系，作出a-‘的图象如下图所示:

根据图象的形状可以看出，加速度与质量的倒数成正比，即在误差允许的范围内，保持

外力不变，小车加速度与质量成反比。

11.已知某电阻的阻值约为300C,现提供两套相同的实验器材分甲、乙两小组利用伏

安法测量其阻值.实验器材如下：

A.电流表A（量程12mA、内阻约1Q）

B.电压表V（量程3V、内阻约IkC）

C.滑动变阻器R（总阻值10C,额定电流2A）

D.滑动变阻器心（总阻值100。，额定电流1A）

E.电源（电动势约3V、内阻约2Q）

F.待测电阻R、G.开关一个，导线若干

①滑动变阻器应该选择（填器材前的字母序号）.

②选定滑动变阻器后，甲、乙两组设计了不同的电路来测量，其中正确的电路图是

③甲、乙两组测量后发现其测量值存在系统误差，他们决定共同合作，一起设计了如

图1、2所示两种电路，不仅可以准确测量待测电阻的阻值，还可以测量电流表和电压

表的内阻.

假设在图1和图2中，电流表Ai、A2的示数均分别用八、/2来表示，电压表Vi、V?的

示数均分别用口、%来表示.则在图1中，电压表的内阻Rx,待测电阻的

阻值R=__________；在图2中，电流表的内阻私=,待测电阻的阻值

Rx-.

。5—a

A卜

【解析】(1)因为待测电阻较大，应该选择分压式接法，故滑动变阻器选择总阻值较小

的C.

(2)待测电阻阻值较大，选择电流表内接法，故电路图B正确.

(3)在题图1中，流过电压表V2的电流为LI,则电压表的内阻为凡=丁4；而

由并联电路关系可得，方+左=不一=才，解得Rx=“，,；一,〃；在题图2

U、-U\

中，电流表A2分得电压为U2-U],其内阻为RA=-，而由串联电路关系可得