高考物理二、三轮复习总攻略专题6.5高考创新实验常关注的3个命题视角(原卷版+解析)

第六部分实验优化指导专题6.5高考创新实验常关注的3个命题视角目录TOC\o"1-3"\h\u命题视角(一)动摩擦因数的测定 1命题视角(二)电阻的测定 13命题视角(三)电表的改装与校准 25命题视角(一)动摩擦因数的测定测定动摩擦因数实验一般结合在“测量做直线运动物体的瞬时速度”“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”或“探究平抛运动的特点”等实验中考查。实验的原理是：利用打点计时器等器材测出物体做匀变速运动的加速度，再利用牛顿第二定律计算动摩擦因数，或者利用平衡条件、动能定理或能量守恒定律等计算动摩擦因数。实验方法创新思维实验原理将研究运动物体转化为研究静止物体利用F弹＝Ff＝μFN求μ让物块先做加速直线运动，当重物掉到地面上之后物块做匀减速直线运动匀减速运动中，利用逐差法求加速度，利用F＝μmg＝ma进一步求μ将动摩擦因数的测量转化为角度的测量利用a＝gsinθ－μgcosθ求μ(a通过逐差法求解)将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量利用vB2－vA2＝2as和动力学知识得到μ＝eq\f(mg－m＋Ma,Mg)将动摩擦因数转化为速度的测量，并营造多过程切入水平滑动情景A→B过程中，机械能守恒；C→D过程中，物块Q做平抛运动；B→C过程中，对物块Q只有摩擦力做功，利用Wf＝EkC－EkB，进一步求μ1．(2022·宜宾调研)某实验小组利用图甲所示器材测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验步骤：①用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧测力计相连，如图甲所示。在A端向右水平拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，将读数记作F；③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如下表所示：次数力123456G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61(1)根据表中数据在图乙坐标纸上作出F­G图线。(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留两位有效数字)。(3)在A端向右水平拉动木板速度的大小对动摩擦因数的测量________(选填“会”或“不会”)产生影响。2.某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图甲所示。甲乙(1)由图甲可知，弹簧的劲度系数为____________N/m。(2)为了测定两木块A、B间的动摩擦因数μ，两同学分别设计了如图乙所示的Ⅰ、Ⅱ两种方案。①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案________更合理。②方案Ⅰ中，若A和B受到的重力分别为10.0N和20.0N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0N，b的示数为11.0N，则A、B间的动摩擦因数为________。2.(2019·全国卷Ⅱ)如图(a)，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°。接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________(结果保留2位小数)。3.某同学利用一根压缩的弹簧来弹开带有遮光片的滑块测量滑块与木板间的动摩擦因数。实验装置如图(a)所示，将木板水平固定在桌面上，弹簧的左端固定在挡板上，右端与滑块刚好接触(但不连接)，然后将光电门固定在木板上靠近滑块处。实验步骤如下：(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图(b)所示，d＝________cm。(2)将光电门连接计时器，让滑块压缩弹簧至P点(图(a)中未画出)，释放后滑块被弹开并沿木板向右滑动，计时器记录遮光片通过光电门的时间Δt，再测量滑块停止时的位置与光电门的距离x，则可用________表示滑块经过光电门时速度的大小。(3)改变P点的位置，多次重复步骤(2)。(4)若用eq\f(1,Δt2)－x图象处理数据，所得图象如图所示，设重力加速度为g，则由图线可得滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用物理量的符号表示)。4．为测定小滑块与水平木板间的动摩擦因数μ，选用的实验器材为：带挡光片的小滑块、光电门、数字毫秒计、弧形斜面、游标卡尺、刻度尺，器材安装如图甲所示。(1)用游标卡尺测量挡光片宽度d，如图乙所示，则d＝________mm。(2)小滑块从弧形斜面上某位置由静止释放，读出小滑块上挡光片通过光电门时数字毫秒计的示数t；用刻度尺量出小滑块停止运动时，滑块上的挡光片中心与光电门间的水平距离L；小滑块与水平木板间的动摩擦因数μ＝________(用物理量d、L、t、g表示)。(3)实验中将挡光片通过光电门的平均速度当作小滑块通过光电门的瞬时速度，这样处理测得的小滑块与水平木板间的动摩擦因数μ与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“无偏差”)。5.(2021·全国甲卷)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面(已知sinα＝0.34，cosα＝0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT＝0.20s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i＝1，2，3，4，5)，如下表所示。s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为________(结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2)。6.(2022·山东泰安市高三期末)某同学用图甲所示的实验装置测量滑块与桌面之间的动摩擦因数．光电门固定在水平直轨道上的O点，拉力传感器固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将滑块与钩码相连，遮光条的宽度为d，滑块初始位置A点到O点的距离为L，重力加速度为g.实验步骤如下：A．将滑块从A点由静止释放，传感器显示滑块所受拉力为F，光电门记录遮光条通过光电门的时间为t；B．改变钩码的个数重复步骤A；C．正确记录每一组F与t对应的数据，作出F－eq\f(1,t2)的关系图象如图乙所示(图中b、c为已知量)．(1)根据步骤A中测出的物理量可知，滑块的加速度a＝________；(2)滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝________；(3)增加滑块的质量重新进行实验，得到的F－eq\f(1,t2)图象与两坐标轴交点坐标的绝对值b、c的变化情况是：b________，c________.(均填“变大”“变小”或“不变”)7.某同学利用图中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块(质量为200g，其上可放钩码)、刻度尺，当地重力加速度为9.80m/s2，实验操作步骤如下：①安装器材，调整两个光电门的距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图所示；②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统(包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量ΔEk及系统总机械能的减少量ΔE，结果如下表所示：M/kg0.2000.2500.3000.3500.400ΔEk/J0.5870.4900.3920.2940.195ΔE/J0.3930.4900.6860.785回答下列问题：(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为________J(保留三位有效数字)；(2)步骤④中的表格所缺数据为________；(3)若M为横轴，ΔE为纵轴，选择合适的标度，在图13中绘出ΔE－M图象；(4)若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，则物块与木板之间的摩擦因数为________.(保留两位有效数字)8.(2022·河北唐山市高三下学期3月一模)在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力.(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是________.A.必须用天平测出砂和砂桶的质量B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量C.应当先释放小车，再接通电源D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带(2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是________m/s2.(计算结果保留三位有效数字)(3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示.则小车与桌面的滑动摩擦力Ff＝________N.9.(2022·新疆高三下第二次适应性检测)某实验小组利用如图所示装置测量滑块与木板间的动摩擦因数，主要实验步骤如下：a.测量出两光电门之间的距离L和遮光条的宽度d.b.将四个相同的钩码都放在滑块上，从滑块上取一个钩码挂在细绳的牵引端，将滑块从光电门1的右侧由静止释放，记录遮光条通过光电门1和光电门2的时间Δt1、Δt2.计算出滑块的加速度a1.c.再依次从滑块上取下钩码增加到牵引端，重复上述步骤，分别计算出滑块的加速度a2、a3、a4.d.在a－m(m为牵引端钩码总质量)坐标系中描点，再用直线拟合，根据图象计算出滑块与桌面间的动摩擦因数.结合上述实验步骤完成下列任务：(1)用图中的螺旋测微器测得遮光条的宽度d＝________mm；(2)关于实验原理及操作，下列说法正确的是________.A.实验时必须平衡摩擦力B.滑轮与滑块间的细绳必须与木板平行C.必须保证牵引端钩码总质量远小于滑块、遮光条和其上剩余钩码的总质量D.本实验必须要测量滑块的质量(3)由步骤b计算出的滑块加速度a＝________；(用题目中所给的字母表示)(4)a－m图象中图线在a轴上截距的绝对值为b，已知重力加速度为g，则滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________.10.(2022·四川成都市第二次诊断)如图所示为某实验小组设计的“用量角器和刻度尺测定动摩擦因数”的实验装置。(1)实验步骤为：①将小球和滑块用细绳连接，使其跨过固定的斜面，均处于静止状态；②剪断细绳，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；③保持小球和滑块的位置不变，调整________________位置，重复以上操作，直到同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；④用量角器测出斜面的倾角θ，用刻度尺测出小球下落的高度H和滑块沿斜面运动的位移x。(2)由实验可求得：滑块沿斜面运动的加速度和重力加速度的比值eq\f(a,g)＝________；滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝________。命题视角(二)电阻的测定电阻的测定是欧姆定律的重要应用，是整个电学实验的核心，是高考电学实验命题的热点。以教材中伏安法测电阻为原形实验，变换出安安法、伏伏法、比较法、半偏法、替代法等多种不同的测量方式，综合考查仪器选择、电路设计与分析、实验数据处理与误差分析，从而全方位考查考生的实验能力。伏安法(内接法)(外接法)Rx＝eq\f(U,I)大电阻用内接法，测量结果偏大；小电阻用外接法，测量结果偏小，简记为“大内偏大，小外偏小”安安法如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝eq\f(I1R1,I2)串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2＝eq\f(I1R1＋R0,I2)伏伏法两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝eq\f(U2,U1)R1并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝eq\f(U2,\f(U1,R1)＋\f(U1,R0))比较法测得电阻箱R1的阻值及表、表的示数I1、I2，可得Rx＝eq\f(I2R1,I1)(电表阻值不计)半偏法电阻箱与电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测＜R真(测电流表内阻)电阻箱与电压表串联，滑动变阻器为小电阻的变阻器，R测＞R真(测电压表内阻)替代法(电流等效替代)调整R0，使S1、S3均闭合与S1、S2均闭合时电流表示数相等，则Rx＝R0(电压等效替代)调整R0，使S1、S3均闭合与S1、S2均闭合时电压表示数相等，则Rx＝R01．(2022·潍坊五校联考)某同学在实验室发现一根粗细均匀、中空的圆柱形导电元件，其横截面为同心圆环，如图甲所示，该同学想知道中空部分的内径d，但该元件的内径太小，无法直接测量，他设计了如下实验进行测量，已知该元件的长度L及电阻率ρ。(1)用螺旋测微器测元件的外径D，结果如图乙所示，该读数为________mm。(2)用多用电表测出其阻值，多用电表的“Ω”挡有“×1”“×10”“×100”“×1k”四挡，选用“×100”挡测量时，发现指针偏转角度过大，换用相邻的某倍率，重新调零后进行测量，结果如图丙所示，则该元件的电阻为________Ω。(3)为精确地测量该元件电阻，有下列器材可供选择：A．电流表A1(量程50mA，内阻r1＝100Ω)B．电流表A2(量程150mA，内阻r2大约为40Ω)C．电流表A3(量程3A，内阻r3大约为0.1Ω)D．滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)E．直流电源E(9V，内阻不计)F．导电元件RxG．开关一只，导线若干请选择合适的仪器，将实验电路图画在虚线框内，并标明所选器材的代号。eq\x(\a\al(,,,,,))(4)若测得该元件的电阻为R，则元件的内径d＝________________。(用已知量和所测物理量的符号表示)2.(2021·浙江6月选考)小李在实验室测量一电阻R的阻值。(1)因电表内阻未知，用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65V，电流表的示数如图乙所示，其读数I1＝________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75V，I2＝0.33A。由此可知应采用电流表________(填“内”或“外”)接法。(2)完成上述实验后，小李进一步尝试用其他方法进行实验：①器材与连线如图丙所示，请在虚线框中画出对应的电路图；②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图丁所示。则待测电阻Rx＝________Ω。此方法________(填“有”或“无”)明显的实验误差，其理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(2022·西宁一模)某同学在进行“测定金属丝的电阻率”的实验中：(1)如图甲所示，该同学用螺旋测微器测量金属丝的直径D＝________mm。(2)该同学用如图乙所示电路图测量金属丝Rx的电阻，供选择的仪器如下：①电流表A1(内阻为r)；②电流表A2；③滑动变阻器R1(0～1000Ω)；④滑动变阻器R2(0～20Ω)；⑤蓄电池(2V)；⑥开关S及导线若干。(3)滑动变阻器应选择__________(选填“R1”或“R2”)；在图丙中按图乙用笔画线代替导线连接实物图。(4)闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录A1、A2的读数I1、I2，通过调节滑动变阻器，得到多组实验数据；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图像，如图丁所示。根据I2­I1图像的斜率k及电流表A1内阻r，写出金属丝电阻的表达式Rx＝________。(5)测得金属丝连入电路的长度为L，则金属丝电阻率ρ＝________(用k、D、L、r表示)。4.(2022·哈尔滨三中模拟)某同学采用“半偏法”测量一个量程为3V的电压表的内阻(约3kΩ)，电路图如图所示。(1)要使测量值尽量准确，除了选用电源、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________(选填“A”或“B”)，电阻箱中选用________(选填“C”或“D”)，电源中选用________(选填“E”或“F”)。A.滑动变阻器(0～50Ω)B.滑动变阻器(0～2kΩ)C.电阻箱(0～999.9Ω)，阻值最小改变量为0.1ΩD.电阻箱(0～9999.9Ω)，阻值最小改变量为0.1ΩE.电源电动势1.5V，内阻可忽略F.电源电动势4.5V，内阻可忽略(2)该同学在测量电压表的内阻时，实验步骤如下：①按实验原理图连接好电路，把开关S1、S2断开，把滑动变阻器的滑片P置于________(选填“a”或“b”)；②闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为3.00V；③保持P位置不变，再断开开关S2，调节电阻箱的阻值使电压表的示数为1V，此时电阻箱的阻值为6.2kΩ，则被测电压表内阻的测量值RV＝________kΩ。(3)电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________(选填“略大于”“略小于”或“等于”)R真。5．(2022·合肥模拟)某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测铅笔芯Rx、电源E、开关S及导线等。操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表A1、A2的示数分别为I1、I2。请回答以下问题：(1)若电流表的内阻可忽略，则电流表示数I2＝______I1时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。(2)用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该笔芯的直径为________mm。(3)已测得该笔芯的长度L＝20.00cm，电阻箱R1的读数为5.00Ω，根据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率ρ＝________Ω·m。(结果保留3位有效数字)(4)若电流表A2的内阻不能忽略，仍利用(1)中方法，则笔芯电阻的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。6.(2022·山东卷，14)某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材：干电池E(电动势1.5V，内阻未知)；电流表A1(量程10mA，内阻为90Ω)；电流表A2(量程30mA，内阻为30Ω)；定值电阻R0(阻值为150Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为100Ω)；待测电阻Rx；开关S，导线若干。测量电路如图所示。(1)断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端。将定值电阻R0接入电路；闭合开关，调节滑片位置。使电流表指针指在满刻度的eq\f(1,2)处。该同学选用的电流表为________(选填“A1”或“A2”)；若不考虑电池内阻。此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为________Ω。(2)断开开关，保持滑片的位置不变。用Rx替换R0，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的eq\f(3,5)处，则Rx的测量值为________Ω。(3)本实验中未考虑电池内阻，对Rx的测量值________(选填“有”或“无”)影响。7.(2022·四川成都二模)为将一只毫安表A(量程3mA，内阻约几十欧姆)改装成量程为1.5V的电压表，实验室提供了下列器材：电源E(电动势约6V，内阻不计)；滑动变阻器R1(0～50Ω)；滑动变阻器R2(0～5kΩ)；电阻箱R(0～999.9Ω)；开关两个、导线若干。某同学先按图示电路连接线路，测量表A的内阻。他的操作步骤如下：a.将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合S1后调节变阻器的阻值，使表A的指针满偏；b.闭合S2保持变阻器的阻值不变，调节电阻箱R的阻值，使表A的指针偏转到量程的eq\f(1,2)位置；c.记下R的阻值为30.0Ω。(1)上述实验中，滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)。(2)表A的内阻测量值RA＝________Ω。此测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)表A内阻的真实值。(3)若取表A内阻的测量值RA进行计算，为达成改装的目的，可将表A与电阻箱R________(选填“串联”或“并联”)，且将电阻箱R的阻值调到________Ω。8.(2022·河南开封二模)某同学利用如图所示的电路测量多个物理量。实验室提供的器材有：两个相同的待测电源(内阻r约为1Ω)电阻箱R1(最大阻值为999.9Ω)电阻箱R2(最大阻值为999.9Ω)电压表V(内阻约为2kΩ)电流表A(内阻约为2Ω)灵敏电流计G，两个开关S1、S2主要实验步骤如下：①按图连接好电路，调节电阻箱R1和R2至最大，闭合开关S1和S2，再反复调节R1和R2，使电流计G的示数为0，读出电流表A、电压表V、电阻箱R1、电阻箱R2的示数分别为0.41A、12.0V、30.0Ω、28.2Ω；②反复调节电阻箱R1和R2(与①中的电阻值不同)，使电流计G的示数为0，读出电流表A、电压表V的示数分别为0.60A、11.7V。回答下列问题：(1)步骤①中：电流计G的示数为0时，电路中A和B两点的电势差UAB＝________V；A和C两点的电势差UAC＝________V；A和D两点的电势差UAD＝________V。(2)利用步骤①中的测量数据可以求得电压表V的内阻RV＝________Ω；电流表A的内阻RA＝________Ω。(3)结合步骤①步骤②的测量数据，电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。9.(2022·山东临沂市一模)在研究金属电阻阻值与温度的关系时，为了能够较准确地测出金属电阻的阻值，设计了如图所示的电路．除了金属电阻Rx外，还提供的实验器材有：学生电源E，灵敏电流计G，滑动变阻器R、Rs，定值电阻R1、R2，电阻箱R0，开关S，控温装置，导线若干．①按照电路图连接好电路后，将R0调至适当数值，R的滑片调至最右端，Rs的滑片调至最下端，闭合开关S；②把R的滑片调至适当位置，调节R0，并逐步减小Rs的阻值，电流计G指针不发生偏转，记录R0的阻值和Rx的温度；③多次改变温度，重复实验；④实验完毕，整理器材．根据上述实验回答以下问题：(1)上述②中，电流计G指针不发生偏转时，a点电势________(选填“大于”“等于”或“小于”)b点电势．(2)用R0、R1、R2表示Rx，Rx＝________.(3)本实验中Rs的作用为_________________________________________________．(4)若只考虑系统误差，用该方法测得的Rx的阻值________(选填“大于”“等于”或“小于”)Rx的真实值．10.(2022·广西桂林市第一次联合调研)利用如图所示电路测量一量程为300mV的电压表的内阻RV(约为300Ω)．某同学的实验步骤如下：①按电路图正确连接好电路，把滑动变阻器R的滑片P滑到a端，闭合电键S2，并将电阻箱R0的阻值调到较大；②闭合电键S1，调节滑动变阻器滑片的位置，使电压表的指针指到最大刻度；③保持电键S1闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变，断开电键S2，调整电阻箱R0的阻值大小，使电压表的指针指到最大刻度的三分之一；读出此时电阻箱的阻值R0＝596Ω，则电压表内电阻RV＝____________Ω.实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱(最大阻值999.9Ω)、电池(电动势约1.5V，内阻可忽略不计)、导线和电键之外，还有如下可供选择的实验器材：A．滑动变阻器：最大阻值200ΩB．滑动变阻器：最大阻值10ΩC．定值电阻：阻值为20ΩD．定值电阻：阻值为200Ω根据以上设计的实验方法，回答下列问题．(1)为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器R应选用________，定值电阻R′应选用________________(填写可供选择实验器材前面的序号)．(2)对于上述的测量方法，从实验原理分析可知，在测量操作无误的情况下，实际测出的电压表内阻的测量值R测________真实值RV(填“大于”“小于”或“等于”)，此误差属于________误差(填“偶然”或者“系统”)，且在其他条件不变的情况下，RV越大，其测量值R测的误差就越________(填“大”或“小”)．命题视角(三)电表的改装与校准实验室中通常使用的机械式电表有电流表、电压表及多用电表，这些电表都是由小量程的电流表G(表头)经过改装再校准而制成的，是欧姆定律的具体应用，也是高考命题的热点。eq\a\vs4\al(一、电流表的改装与校准)1．电流表的改装(1)原理：部分电路欧姆定律。(2)改装电路：(3)分流电阻R的大小：R＝eq\f(U,IR)＝eq\f(IgRg,I－Ig)。2．电流表的校准(1)校准电路：eq\a\vs4\al(为了保护仪器，电流表的校准控制电路最好采用限流式连接。)(2)校准过程：①移动滑动变阻器的滑片，使电路中的标准电流表取不同数值，校对改装成的电流表的示数是否相同。②对分流电阻进行补偿设改装电流表满偏时，标准电流表的示数为IA，改装电流表的量程为I，则IA＝Ig＋eq\f(IgRg,R)。若IA＞I，说明分流电阻偏小，应增大些，若IA＜I，说明分流电阻偏大，应减小些。1.某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________。(填正确答案标号)A．18mA B．21mAC．25mA D．28mA(3)产生上述问题的原因可能是________。(填正确答案标号)A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200ΩB．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200ΩC．R值计算错误，接入的电阻偏小D．R值计算错误，接入的电阻偏大(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝________。2.(2022·安徽A10联盟开年考)用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为110Ω)，实验室可提供如下器材：电源E：电动势4V，内阻忽略不计；电流表A1：量程0～15mA，内阻为100Ω；电流表A2：量程0～0.6A，内阻约为0.3Ω；电压表V1：量程0～3V，内阻约3kΩ；电压表V2：量程0～15V，内阻约15kΩ；滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω；定值电阻R1：阻值为10Ω；定值电阻R2：阻值为100Ω；开关S、导线若干．(1)实验要求尽可能准确地测量Rx的阻值，电流表应选__________，电压表应选__________．(填字母代号)(2)在图甲虚线框中画出测量Rx阻值的完整电路图，并在图中标明器材代号．(3)调节滑动变阻器R，当电压表的示数为2.60V时，电流表的指针所指刻度如图乙所示，可读出电流表的示数是________mA，则待测电阻Rx的阻值为________Ω.eq\a\vs4\al(二、电压表的改装与校准)1．电压表的改装(1)原理：部分电路欧姆定律。(2)改装电路：(3)分压电阻的大小：R＝eq\f(UR,IR)＝eq\f(U－IgRg,Ig)。2．电压表的校准(1)校准电路：eq\a\vs4\al(为对改装电压表刻度进行一一校对，应采用分压式连接。)(2)校准过程：①移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数逐渐增大，核对改装电压表与标准电压表示数是否相同。②对分压电阻进行补偿设改装电压表满偏时标准电压表的电压示数为UV，改装电压表的量程为U，则UV＝Ig(Rg＋R)。若UV＞U，则应使分压电阻R减小，若UV＜U，则应使分压电阻R增大。3.(1)甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计G改装成量度范围是0～4V的直流电压表。①他按如图甲所示的电路用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1kΩ。为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用__________，电阻器R1应选用__________，电阻器R2应选用________。(选填器材前的字母)A．电源(电动势1.5V)B．电源(电动势6V)C．电阻箱(0～999.9Ω)D．滑动变阻器(0～500Ω)E．电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(0～5.1kΩ)F．电位器(0～51kΩ)②该同学在开关断开的情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是__________，__________，__________，__________，最后记录R1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母)A．闭合S1B．闭合S2C．调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度D．调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半E．调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半F．调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度③如果所得的R1的阻值为300.0Ω，则图甲中被测电流计G的内阻rg的测量值为__________Ω，该测量值__________实际值(选填“略大于”“略小于”或“等于”)。④给电流计G________联(选填“串”或“并”)一个阻值为________kΩ的电阻，就可以将该电流计G改装为量程4V的电压表。(2)乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表V0、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻。①该同学从上述具体条件出发，先将待改装的电流计G直接与电压表V0校准。请你画完图乙虚线框中的校准电路图。②实验中，当定值电阻R选用17.0kΩ时，调整滑动变阻器R′的阻值，电压表V0的示数是4.0V时，电流计G的指针恰好指到满量程的eq\f(2,5)；当R选用7.0kΩ时，调整R′的阻值，电压表V0的示数是2.0V时，电流计G的指针又指到满量程的eq\f(2,5)。由此可以判定，电流计G的内阻rg为___________kΩ，满偏电流Ig为__________mA。若要将电流计G改装为量程是15V的电压表，应配备一个________kΩ的电阻。eq\a\vs4\al(三、欧姆表的改装与校准)1．欧姆表的改装(1)原理：闭合电路欧姆定律。(2)改装电路：如图所示。(3)欧姆表内阻：红、黑表笔短接，调节调零电阻R，使电流表满偏时，Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R)＝eq\f(E,R内)，可得：R内＝eq\f(E,Ig)＝Rg＋r＋R。(4)待测电阻Rx与电流表示数Ix的对应关系：Ix＝eq\f(E,Rg＋r＋R＋Rx)＝eq\f(E,R内＋Rx)。当Ix＝0时，Rx→∞；当Ix＝eq\f(3,4)Ig时，Rx＝eq\f(1,3)R内；当Ix＝eq\f(1,2)Ig时，Rx＝R内；当Ix＝eq\f(1,4)Ig时，Rx＝3R内；当Ix＝eq\f(1,8)Ig时，Rx＝7R内……最后，再将原表盘的电流刻度值按照上述规律标出其电阻值，完成改装。2．欧姆表的校准先进行欧姆表调零，再将欧姆表红、黑表笔与电阻箱相接，校准时可采用两种方式：①使指针指示不同的角度，使电流分别等于eq\f(3,4)Ig，eq\f(1,2)Ig，eq\f(1,4)Ig，eq\f(1,8)Ig……直接将电阻箱阻值替换原标称电阻的值；②使电阻箱分别取不同的值，如1Ω，5Ω，10Ω，15Ω……在指针所指的位置直接标出电阻箱上的示数。两种方法均不管电源电动势和满偏电流的数值是否正确。4.某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999.9Ω)，干电池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，红、黑表笔和导线若干。(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________。(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω。5.(2022·安徽六安市质量检测)图甲为某多用电表的简化电路图，已知图中电源电动势为15V，内阻可忽略，灵敏电流计量程为0～100mA，内阻为20Ω.(1)已知选择开关接1时，改装后电流表的量程为0～200mA，则R0＝________Ω；(2)当选择开关接2时，欧姆表的中值电阻为________Ω；(3)现利用图乙所示电路测量某种电池(电动势约1.5V，内阻约几欧姆)的电动势和内阻．将多用电表选择开关接1后接入电路，连接好电路，闭合开关S，多次改变电阻箱的阻值，读出对应的多用电表的读数I并作出eq\f(1,I)－R图线，如图丙所示．根据eq\f(1,I)－R图线求出电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)6.(2022·湖南卷，12)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表，其内部结构如图7所示，R0为调零电阻(最大阻值为R0m)，Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs＋R0m<Rm<Rn)，电流计G的内阻为RG(Rs≪RG)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：(1)短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计G示数为Im；保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计G示数变为In，则Im________In(选填“大于”或“小于”)；(2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为________(选填“×1”或“×10”)；(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点(欧姆零点在电流计G满偏刻度处)时，调零电阻R0的滑片应该________调节(选填“向上”或“向下”)；(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100Ω的定值电阻R1，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的eq\f(2,3)；取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的eq\f(1,3)，则Rx＝________Ω。第六部分实验优化指导专题6.5高考创新实验常关注的3个命题视角目录TOC\o"1-3"\h\u命题视角(一)动摩擦因数的测定 1命题视角(二)电阻的测定 13命题视角(三)电表的改装与校准 25命题视角(一)动摩擦因数的测定测定动摩擦因数实验一般结合在“测量做直线运动物体的瞬时速度”“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”或“探究平抛运动的特点”等实验中考查。实验的原理是：利用打点计时器等器材测出物体做匀变速运动的加速度，再利用牛顿第二定律计算动摩擦因数，或者利用平衡条件、动能定理或能量守恒定律等计算动摩擦因数。实验方法创新思维实验原理将研究运动物体转化为研究静止物体利用F弹＝Ff＝μFN求μ让物块先做加速直线运动，当重物掉到地面上之后物块做匀减速直线运动匀减速运动中，利用逐差法求加速度，利用F＝μmg＝ma进一步求μ将动摩擦因数的测量转化为角度的测量利用a＝gsinθ－μgcosθ求μ(a通过逐差法求解)将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量利用vB2－vA2＝2as和动力学知识得到μ＝eq\f(mg－m＋Ma,Mg)将动摩擦因数转化为速度的测量，并营造多过程切入水平滑动情景A→B过程中，机械能守恒；C→D过程中，物块Q做平抛运动；B→C过程中，对物块Q只有摩擦力做功，利用Wf＝EkC－EkB，进一步求μ1．(2022·宜宾调研)某实验小组利用图甲所示器材测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验步骤：①用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧测力计相连，如图甲所示。在A端向右水平拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，将读数记作F；③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如下表所示：次数力123456G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61(1)根据表中数据在图乙坐标纸上作出F­G图线。(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留两位有效数字)。(3)在A端向右水平拉动木板速度的大小对动摩擦因数的测量________(选填“会”或“不会”)产生影响。【答案】：(1)见解析图(2)0.40(0.39～0.41均可)(3)不会【解析】：(1)根据表格中的数据在坐标纸上作出F­G图线，如图所示。(2)由题意可知，稳定时，弹簧测力计的示数等于滑块与木板间的滑动摩擦力，根据μ＝eq\f(f,FN)＝eq\f(F,G)知，图线的斜率等于滑块与木板间的动摩擦因数，则μ＝eq\f(1.8－0.4,4.5－1.0)＝0.40。(3)滑动摩擦力与相对速度无关，则在A端向右水平拉动木板速度的大小对动摩擦因数的测量不会产生影响。2.某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度L的关系如图甲所示。甲乙(1)由图甲可知，弹簧的劲度系数为____________N/m。(2)为了测定两木块A、B间的动摩擦因数μ，两同学分别设计了如图乙所示的Ⅰ、Ⅱ两种方案。①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案________更合理。②方案Ⅰ中，若A和B受到的重力分别为10.0N和20.0N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0N，b的示数为11.0N，则A、B间的动摩擦因数为________。【答案】(1)300(2)①Ⅰ②0.3【解析】(1)由题图甲可知弹簧的劲度系数为k＝eq\f(ΔF,Δl)＝eq\f(60,0.2)N/m＝300N/m。(2)①方案Ⅱ中必须要保证木块A做匀速运动，弹簧测力计的读数才等于木块A的摩擦力，所以方案Ⅰ更合理；②方案Ⅰ中弹簧测力计a的读数等于木块A对木块B的滑动摩擦力，则对木块B而言Ta＝μmBg，解得μ＝eq\f(Ta,mBg)＝eq\f(6,20)＝0.3。2.(2019·全国卷Ⅱ)如图(a)，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°。接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________(结果保留2位小数)。【答案】：(1)eq\f(gsinθ－a,gcosθ)(2)0.35【解析】：(1)铁块受重力、木板弹力及摩擦力作用，如图所示，由牛顿第二定律得：mgsinθ－μFN＝ma且FN＝mgcosθ解以上两式得μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)。(2)由逐差法求铁块加速度：a＝eq\f(x5＋x6＋x7－x1＋x2＋x3,12T2)＝eq\f(76.39－31.83－20.90,12×0.12)×10－2m/s2≈1.97m/s2代入μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)，得μ≈0.35。3.某同学利用一根压缩的弹簧来弹开带有遮光片的滑块测量滑块与木板间的动摩擦因数。实验装置如图(a)所示，将木板水平固定在桌面上，弹簧的左端固定在挡板上，右端与滑块刚好接触(但不连接)，然后将光电门固定在木板上靠近滑块处。实验步骤如下：(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图(b)所示，d＝________cm。(2)将光电门连接计时器，让滑块压缩弹簧至P点(图(a)中未画出)，释放后滑块被弹开并沿木板向右滑动，计时器记录遮光片通过光电门的时间Δt，再测量滑块停止时的位置与光电门的距离x，则可用________表示滑块经过光电门时速度的大小。(3)改变P点的位置，多次重复步骤(2)。(4)若用eq\f(1,Δt2)－x图象处理数据，所得图象如图所示，设重力加速度为g，则由图线可得滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用物理量的符号表示)。【答案】(1)1.02(2)eq\f(d,Δt)(4)eq\f(ad2,2bg)【解析】(1)游标卡尺的示数d＝1cm＋2×0.1mm＝1.02cm。(2)滑块经过光电门时速度的大小为v＝eq\f(d,Δt)①(4)物块从光电门到停止运动，由牛顿第二定律得μmg＝ma②由匀变速直线运动速度和位移的关系得v2＝2ax③由①②③可得eq\f(1,Δt2)＝eq\f(2μgx,d2)结合图16可得图象的斜率eq\f(a,b)＝eq\f(2μg,d2)解得μ＝eq\f(ad2,2bg)4．为测定小滑块与水平木板间的动摩擦因数μ，选用的实验器材为：带挡光片的小滑块、光电门、数字毫秒计、弧形斜面、游标卡尺、刻度尺，器材安装如图甲所示。(1)用游标卡尺测量挡光片宽度d，如图乙所示，则d＝________mm。(2)小滑块从弧形斜面上某位置由静止释放，读出小滑块上挡光片通过光电门时数字毫秒计的示数t；用刻度尺量出小滑块停止运动时，滑块上的挡光片中心与光电门间的水平距离L；小滑块与水平木板间的动摩擦因数μ＝________(用物理量d、L、t、g表示)。(3)实验中将挡光片通过光电门的平均速度当作小滑块通过光电门的瞬时速度，这样处理测得的小滑块与水平木板间的动摩擦因数μ与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“无偏差”)。【答案】：(1)5.80(2)eq\f(d2,2gLt2)(3)偏小【解析】：(1)游标卡尺的读数为d＝5mm＋16×eq\f(1,20)mm＝5.80mm。(2)小滑块通过光电门的速度为v＝eq\f(d,t)，根据动能定理可得－μmgL＝0－eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))2，解得μ＝eq\f(d2,2gLt2)。(3)小滑块做匀减速直线运动，因为小滑块通过光电门的速度为其平均速度，即中间时刻的速度，此时挡光片中心已经通过光电门，相比中心通过光电门的速度偏小，根据－μmgL＝0－eq\f(1,2)mv2可得μ＝eq\f(v2,2gL)，故测量值偏小。5.(2021·全国甲卷)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面(已知sinα＝0.34，cosα＝0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT＝0.20s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i＝1，2，3，4，5)，如下表所示。s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为________(结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2)。【答案】0.430.32【解析】利用匀变速直线运动规律的推论Δx＝at2，得a＝eq\f(Δx,t2)＝eq\f(（12.74＋11.02－5.87－7.58）×10－2,6×0.202)m/s2＝0.43m/s2；由牛顿第二定律有mgsinα－μmgcosα＝ma，解得μ＝eq\f(gsinα－a,gcosα)＝eq\f(9.80×0.34－0.43,9.80×0.94)＝0.32。6.(2022·山东泰安市高三期末)某同学用图甲所示的实验装置测量滑块与桌面之间的动摩擦因数．光电门固定在水平直轨道上的O点，拉力传感器固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将滑块与钩码相连，遮光条的宽度为d，滑块初始位置A点到O点的距离为L，重力加速度为g.实验步骤如下：A．将滑块从A点由静止释放，传感器显示滑块所受拉力为F，光电门记录遮光条通过光电门的时间为t；B．改变钩码的个数重复步骤A；C．正确记录每一组F与t对应的数据，作出F－eq\f(1,t2)的关系图象如图乙所示(图中b、c为已知量)．(1)根据步骤A中测出的物理量可知，滑块的加速度a＝________；(2)滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝________；(3)增加滑块的质量重新进行实验，得到的F－eq\f(1,t2)图象与两坐标轴交点坐标的绝对值b、c的变化情况是：b________，c________.(均填“变大”“变小”或“不变”)【答案】(1)eq\f(d2,2t2L)(2)eq\f(cd2,2gL)(3)变大不变【解析】(1)滑块滑到光电门处的速度为v＝eq\f(d,t)根据位移－速度公式得，滑块的加速度为a＝eq\f(v2,2L)，解得a＝eq\f(d2,2t2L)(2)对滑块，根据牛顿第二定律得F－μmg＝ma代入加速度得F＝μmg＋meq\f(d2,2t2L)根据F－eq\f(1,t2)图象得b＝μmg，c＝eq\f(2μgL,d2)滑块与桌面间的动摩擦因数为μ＝eq\f(cd2,2gL)(3)根据(2)可知，b变大，c不变．7.某同学利用图中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门2个、数字计时器、带遮光条的滑块(质量为200g，其上可放钩码)、刻度尺，当地重力加速度为9.80m/s2，实验操作步骤如下：①安装器材，调整两个光电门的距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂4个钩码，如图所示；②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；③保持最下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量M、系统(包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量ΔEk及系统总机械能的减少量ΔE，结果如下表所示：M/kg0.2000.2500.3000.3500.400ΔEk/J0.5870.4900.3920.2940.195ΔE/J0.3930.4900.6860.785回答下列问题：(1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为________J(保留三位有效数字)；(2)步骤④中的表格所缺数据为________；(3)若M为横轴，ΔE为纵轴，选择合适的标度，在图13中绘出ΔE－M图象；(4)若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，则物块与木板之间的摩擦因数为________.(保留两位有效数字)【答案】(1)0.980(2)0.588(3)见解析图(4)0.40(0.38～0.42)【解析】(1)四个钩码重力势能的减少量为ΔEp＝4mgL＝4×0.05×9.80×0.5J＝0.980J(2)对滑块和钩码构成的系统，由能量守恒定律可知4mgL－Wf＝eq\f(1,2)(4m＋M)v22－eq\f(1,2)(4m＋M)v12其中系统减少的重力势能为ΔEp＝4mgL系统增加的动能为ΔEk＝eq\f(1,2)(4m＋M)v22－eq\f(1,2)(4m＋M)v12系统减少的机械能为ΔE＝Wf，则代入数据可得表格中减少的机械能为ΔE3＝0.980J－0.392J＝0.588J(3)根据表格数据描点得ΔE－M的图象如图所示(4)根据功能关系可知ΔE＝μMgL则ΔE－M图象的斜率为k＝μgL＝eq\f(0.785－0.393,0.400－0.200)＝1.96解得动摩擦因数为μ＝0.40(0.38～0.42).8.(2022·河北唐山市高三下学期3月一模)在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力.(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是________.A.必须用天平测出砂和砂桶的质量B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量C.应当先释放小车，再接通电源D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带(2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是________m/s2.(计算结果保留三位有效数字)(3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示.则小车与桌面的滑动摩擦力Ff＝________N.【答案】(1)D(2)2.40(3)1.0【解析】(1)对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量砂和砂桶的质量，也不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，故A、B错误；使用打点计时器，应先接通电源，再释放小车，故C错误；探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带，故D正确.(2)打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，可知相邻两计数点之间的时间间隔为T＝5×eq\f(1,f)＝0.1s，根据Δx＝aT2，可得a＝eq\f(xBD－xOB,4T2)＝2.40m/s2(3)根据牛顿第二定律可知2F－Ff＝ma，解得Ff＝1.0N.9.(2022·新疆高三下第二次适应性检测)某实验小组利用如图所示装置测量滑块与木板间的动摩擦因数，主要实验步骤如下：a.测量出两光电门之间的距离L和遮光条的宽度d.b.将四个相同的钩码都放在滑块上，从滑块上取一个钩码挂在细绳的牵引端，将滑块从光电门1的右侧由静止释放，记录遮光条通过光电门1和光电门2的时间Δt1、Δt2.计算出滑块的加速度a1.c.再依次从滑块上取下钩码增加到牵引端，重复上述步骤，分别计算出滑块的加速度a2、a3、a4.d.在a－m(m为牵引端钩码总质量)坐标系中描点，再用直线拟合，根据图象计算出滑块与桌面间的动摩擦因数.结合上述实验步骤完成下列任务：(1)用图中的螺旋测微器测得遮光条的宽度d＝________mm；(2)关于实验原理及操作，下列说法正确的是________.A.实验时必须平衡摩擦力B.滑轮与滑块间的细绳必须与木板平行C.必须保证牵引端钩码总质量远小于滑块、遮光条和其上剩余钩码的总质量D.本实验必须要测量滑块的质量(3)由步骤b计算出的滑块加速度a＝________；(用题目中所给的字母表示)(4)a－m图象中图线在a轴上截距的绝对值为b，已知重力加速度为g，则滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________.【答案】(1)3.113(3.111～3.114均可)(2)B(3)eq\f(\f(d,Δt2)2－\f(d,Δt1)2,2L)(4)eq\f(b,g)【解析】(1)主尺读数为3mm，主尺轴线跟可动部分的11和12之间对齐，根据螺旋测微器的读数规则可知遮光条的宽度d＝3mm＋0.113mm＝3.113mm(2)由实验原理可知，实验不需要平衡摩擦力，故A错误；滑轮与滑块间的细绳必须与木板平行，则拉力与木板平行，滑动摩擦力Ff＝μFN＝μMg，故B正确；因为加速度的计算不会由于C项中原因产生误差，故C错误；不需要测量滑块质量，a计算出后，关于a－m图象，m为牵引端钩码总质量，与滑块质量无关，故D错误.(3)由v＝eq\f(x,t)可得v1＝eq\f(d,Δt1)，v2＝eq\f(d,Δt2)v22－v12＝2aL即a＝eq\f(v22－v12,2L)＝eq\f(\f(d,Δt2)2－\f(d,Δt1)2,2L)(4)由牛顿第二定律可得mg－μ(M－m)g＝Ma则a＝(eq\f(g,M)＋eq\f(μg,M))m－μg则有b＝|－μg|μ＝eq\f(b,g).10.(2022·四川成都市第二次诊断)如图所示为某实验小组设计的“用量角器和刻度尺测定动摩擦因数”的实验装置。(1)实验步骤为：①将小球和滑块用细绳连接，使其跨过固定的斜面，均处于静止状态；②剪断细绳，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；③保持小球和滑块的位置不变，调整________________位置，重复以上操作，直到同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；④用量角器测出斜面的倾角θ，用刻度尺测出小球下落的高度H和滑块沿斜面运动的位移x。(2)由实验可求得：滑块沿斜面运动的加速度和重力加速度的比值eq\f(a,g)＝________；滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝________。【答案】(1)挡板(2)eq\f(x,H)tanθ－eq\f(x,Hcosθ)【解析】(1)本实验利用小球与滑块运动时间相等，结合运动学规律和牛顿第二定律进行处理，则保持小球和滑块的位置不变，调整挡板的位置，重复以上操作，直到同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。(2)对滑块有x＝eq\f(1,2)at2对小球有H＝eq\f(1,2)gt2得eq\f(a,g)＝eq\f(x,H)由牛顿第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，得μ＝tanθ－eq\f(a,gcosθ)＝tanθ－eq\f(x,Hcosθ)。命题视角(二)电阻的测定电阻的测定是欧姆定律的重要应用，是整个电学实验的核心，是高考电学实验命题的热点。以教材中伏安法测电阻为原形实验，变换出安安法、伏伏法、比较法、半偏法、替代法等多种不同的测量方式，综合考查仪器选择、电路设计与分析、实验数据处理与误差分析，从而全方位考查考生的实验能力。伏安法(内接法)(外接法)Rx＝eq\f(U,I)大电阻用内接法，测量结果偏大；小电阻用外接法，测量结果偏小，简记为“大内偏大，小外偏小”安安法如果已知的内阻R1，则可测得的内阻R2＝eq\f(I1R1,I2)串联一定值电阻R0后，同样可测得的内阻R2＝eq\f(I1R1＋R0,I2)伏伏法两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R1，则可测出的内阻R2＝eq\f(U2,U1)R1并联一定值电阻R0后，同样可得的内阻R2＝eq\f(U2,\f(U1,R1)＋\f(U1,R0))比较法测得电阻箱R1的阻值及表、表的示数I1、I2，可得Rx＝eq\f(I2R1,I1)(电表阻值不计)半偏法电阻箱与电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测＜R真(测电流表内阻)电阻箱与电压表串联，滑动变阻器为小电阻的变阻器，R测＞R真(测电压表内阻)替代法(电流等效替代)调整R0，使S1、S3均闭合与S1、S2均闭合时电流表示数相等，则Rx＝R0(电压等效替代)调整R0，使S1、S3均闭合与S1、S2均闭合时电压表示数相等，则Rx＝R01．(2022·潍坊五校联考)某同学在实验室发现一根粗细均匀、中空的圆柱形导电元件，其横截面为同心圆环，如图甲所示，该同学想知道中空部分的内径d，但该元件的内径太小，无法直接测量，他设计了如下实验进行测量，已知该元件的长度L及电阻率ρ。(1)用螺旋测微器测元件的外径D，结果如图乙所示，该读数为________mm。(2)用多用电表测出其阻值，多用电表的“Ω”挡有“×1”“×10”“×100”“×1k”四挡，选用“×100”挡测量时，发现指针偏转角度过大，换用相邻的某倍率，重新调零后进行测量，结果如图丙所示，则该元件的电阻为________Ω。(3)为精确地测量该元件电阻，有下列器材可供选择：A．电流表A1(量程50mA，内阻r1＝100Ω)B．电流表A2(量程150mA，内阻r2大约为40Ω)C．电流表A3(量程3A，内阻r3大约为0.1Ω)D．滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)E．直流电源E(9V，内阻不计)F．导电元件RxG．开关一只，导线若干请选择合适的仪器，将实验电路图画在虚线框内，并标明所选器材的代号。eq\x(\a\al(,,,,,))(4)若测得该元件的电阻为R，则元件的内径d＝________________。(用已知量和所测物理量的符号表示)【答案】：(1)6.005(2)90(3)见解析图(4)eq\r(D2－\f(4ρL,πR))【解析】：(1)螺旋测微器的固定刻度为6.0mm，可动刻度为0.5×0.01mm＝0.005mm，所以最终读数为6.0mm＋0.005mm＝6.005mm。(2)选用“×100”挡测量时，发现指针偏转角度过大，则说明所选挡位较大，应选择相邻小倍率挡，则选用的是“×10”，由图可知，该元件的电阻为9×10Ω＝90Ω。(3)由于实验器材中没有电压表，但电流表A1内阻已知，且电流表A1能测最大电压为Umax＝50×10－3×100V＝5V，则可将电流表A1充当电压表，由于测量过程中流过电阻的电流不宜太大，则电流表选A2，为了多测量数据而减小误差，则滑动变阻器应用分压式，由于电流表A2的内阻未知，则用外接法，电路图如图所示。(4)由电阻定律有R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,π\f(D,2)2－π\f(d,2)2)解得d＝eq\r(D2－\f(4ρL,πR))。2.(2021·浙江6月选考)小李在实验室测量一电阻R的阻值。(1)因电表内阻未知，用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65V，电流表的示数如图乙所示，其读数I1＝________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75V，I2＝0.33A。由此可知应采用电流表________(填“内”或“外”)接法。(2)完成上述实验后，小李进一步尝试用其他方法进行实验：①器材与连线如图丙所示，请在虚线框中画出对应的电路图；②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图丁所示。则待测电阻Rx＝________Ω。此方法________(填“有”或“无”)明显的实验误差，其理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)0.34(0.33～0.34)外(2)①见解析图②5有电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近(或其他合理解释)【解析】(1)由电流表的表盘可知电流大小为0.34A；电压的百分比变化为η1＝eq\f(1.75－1.65,1.75)×100%＝5.7%，电流的百分比变化为η2＝eq\f(0.34－0.33,0.34)×100%＝2.9%，电压表的示数变化更明显，说明电流表电阻较大，应采用外接法。(2)①电路图如图所示②两次实验中电流相同，据I＝eq\f(E,RA＋r＋Rx)＝eq\f(E,RA＋r＋R0)知Rx＝R0，电阻箱读数即为待测电阻阻值即Rx＝5Ω；电阻箱的最小分度和待测电阻阻值接近，这样测得的阻值不够精确，如待测电阻阻值为5.4Ω，则实验只能测得其为Rx＝5Ω，误差较大。3．(2022·西宁一模)某同学在进行“测定金属丝的电阻率”的实验中：(1)如图甲所示，该同学用螺旋测微器测量金属丝的直径D＝________mm。(2)该同学用如图乙所示电路图测量金属丝Rx的电阻，供选择的仪器如下：①电流表A1(内阻为r)；②电流表A2；③滑动变阻器R1(0～1000Ω)；④滑动变阻器R2(0～20Ω)；⑤蓄电池(2V)；⑥开关S及导线若干。(3)滑动变阻器应选择__________(选填“R1”或“R2”)；在图丙中按图乙用笔画线代替导线连接实物图。(4)闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录A1、A2的读数I1、I2，通过调节滑动变阻器，得到多组实验数据；以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图像，如图丁所示。根据I2­I1图像的斜率k及电流表A1内阻r，写出金属丝电阻的表达式Rx＝________。(5)测得金属丝连入电路的长度为L，则金属丝电阻率ρ＝________(用k、D、L、r表示)。【答案】：(1)2.500(3)R2见解析图(4)eq\f(r,k－1)(5)eq\f(πrD2,4Lk－1)【解析】：(1)螺旋测微器测量金属丝的直径D＝2mm＋50.0×0.01mm＝2.500mm。(3)根据电路原理图可知，滑动变阻器是分压式接法，所以滑动变阻器要选择较小的R2。根据电路原理图，实物图连线如图所示。(4)根据欧姆定律可知金属丝电阻Rx＝eq\f(I1r,I2－I1)，变形得I2＝1＋eq\f(r,Rx)I1，所以I2­I1图像的斜率k＝1＋eq\f(r,Rx)，变形得Rx＝eq\f(r,k－1)。(5)根据电阻定律得Rx＝ρeq\f(L,S)，解得ρ＝eq\f(RxS,L)＝eq\f(πrD2,4Lk－1)。4.(2022·哈尔滨三中模拟)某同学采用“半偏法”测量一个量程为3V的电压表的内阻(约3kΩ)，电路图如图所示。(1)要使测量值尽量准确，除了选用电源、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________(选填“A”或“B”)，电阻箱中选用________(选填“C”或“D”)，电源中选用________(选填“E”或“F”)。A.滑动变阻器(0～50Ω)B.滑动变阻器(0～2kΩ)C.电阻箱(0～999.9Ω)，阻值最小改变量为0.1ΩD.电阻箱(0～9999.9Ω)，阻值最小改变量为0.1ΩE.电源电动势1.5V，内阻可忽略F.电源电动势4.5V，内阻可忽略(2)该同学在测量电压表的内阻时，实验步骤如下：①按实验原理图连接好电路，把开关S1、S2断开，把滑动变阻器的滑片P置于________(选填“a”或“b”)；②闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为3.00V；③保持P位置不变，再断开开关S2，调节电阻箱的阻值使电压表的示数为1V，此时电阻箱的阻值为6.2kΩ，则被测电压表内阻的测量值RV＝________kΩ。(3)电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________(选填“略大于”“略小于”或“等于”)R真。【答案】