新高考版《物理》资料：年高考真题-专题十七-实验

新高考版《物理》资料：年高考真题-专题十七-实验新高考版《物理》资料：年高考真题-专题十七-实验PAGE/PAGE1新高考版《物理》资料：年高考真题-专题十七-实验专题十七实验1.(2022全国乙,22,5分)用雷达探测一高速飞行器的位置.从某时刻(t=0)开始的一段时间内,该飞行器可视为沿直线运动,每隔1s测量一次其位置,坐标为x,结果如下表所示:t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列问题:(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动,判断的理由是:

;

(2)当x=507m时,该飞行器速度的大小v=m/s;

(3)这段时间内该飞行器加速度的大小a=m/s2(保留2位有效数字).

答案(1)在误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移之差近似相等(2)547(3)79解析(1)根据表中数据可以求得第1s内、第2s内、第3s内、第4s内、第5s内、第6s内飞行器的位移分别为x1=507m、x2=587m、x3=665m、x4=746m、x5=824m、x6=904m,在误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移之差近似相等,即满足Δx=aT2,可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动.(2)对于匀加速直线运动,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,所以当x=507m时,该飞行器速度的大小v=10942(3)根据逐差法可知这段时间内该飞行器加速度的大小a=x36-x03(3T)2.(2022湖南,11,6分)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如图(a)所示的实验装置,测量冰墩墩玩具的质量.主要实验步骤如下:(1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05g;(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度l,记录数据如下表:序号12345硬币数量n/枚510152025长度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根据表中数据在图(b)上描点,绘制图线;(4)取出全部硬币,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示,此时橡皮筋的长度为cm;

(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为g(计算结果保留3位有效数字).

答案(3)见解析(4)15.35(15.34~15.36)(5)127解析(3)根据表中数据描点连线如图所示;(4)根据刻度尺的读数规则,读出橡皮筋的长度为15.35cm-0.00cm=15.35cm;(5)由胡克定律F=kx可得k=ΔFΔx,本题中ΔF可用5枚硬币的重力表示,则Δx指的是橡皮筋的伸长量,约为1.51cm,则k=5×6.05×10-3×9.81.51N/cm≈0.196N/cm;设冰墩墩玩具的质量为m,挂上冰墩墩后,橡皮筋长度为15.35cm,与表中第43.(2022湖南,12,9分)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,电流计示数变为In,则ImIn(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(填“×1”或“×10”);

(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计满偏刻度处)时,调零电阻R0的滑片应该调节(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,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的23;取走R1,在①②间接入待测电阻Rx,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的13,则Rx=Ω.

答案(1)大于(2)×10(3)向上(4)400解析(1)短接①②,考虑到电源电动势不变,当保持电阻R0滑片的位置不变时,由闭合电路欧姆定律可知I=ER内+R外,将Rm或Rn视为外电路的电阻,由于Rm<Rn,则I(2)当开关接n时,欧姆表内电阻较大,内电阻和待测电阻串联分压,则待测量的电阻阻值应较大,即此时应为“×10”挡位.(3)若滑片位置不变,当开关接到较大的电阻Rn时,考虑串联电路分压关系,电流计不能满偏,若要使电流计满偏,则需要减小其所在支路的总电阻,故需向上调节调零电阻R0的滑片.(4)设I总=kIg=ER总,当①②短接时,kIg=ER内;当接入100Ω的电阻时,23kIg=ER内+100Ω;当接入Rx时,13kIg=4.(2022江苏,11,15分)小明利用手机测量当地的重力加速度,实验场景如题图1所示,他将一根木条平放在楼梯台阶边缘,小球放置在木条上,打开手机的“声学秒表”软件,用钢尺水平击打木条使其转开后,小球下落撞击地面.手机接收到钢尺的击打声开始计时,接收到小球落地的撞击声停止计时,记录下击打声与撞击声的时间间隔t.多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔t.(1)现有以下材质的小球,实验中应当选用.

A.钢球B.乒乓球C.橡胶球(2)用分度值为1mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如题图2所示,则h=cm.

(3)作出2h-t2图线,如题图3所示,则可得到重力加速度g=m/s2.

(4)在题图1中,将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量.若将手机放在地面A点,设声速为v,考虑击打声的传播时间,则小球下落时间可表示为t'=(用h、t和v表示).

(5)有同学认为,小明在实验中未考虑木条厚度,用图像法计算的重力加速度g必然有偏差.请判断该观点是否正确,简要说明理由.答案(1)A(2)61.20(3)9.61~9.63(4)t+hv(5)解析(1)实验的原理为h=12gt2,当小球所受空气阻力远小于重力时才可不计阻力,小球的下落过程才可视为自由落体运动,故应选(2)分度值为1mm的刻度尺,读数时必须向后估读一位.(3)由2h=gt2可知,图线的斜率等于重力加速度,故有:g=2ΔhΔ(t2)=3.0-0.50.320-0.060m/s(4)声音从木条传播到地面的时间t1=hv,且手机放在地面会导致记录的时间t偏小,故t'=t+h(5)该观点不正确.设木条厚度为d,则小球自由下落的实际高度H=h+d,用图像法计算的重力加速度g=2ΔhΔ(t2),而ΔH5.(2022山东,14,8分)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12处.该同学选用的电流表为(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(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35处,则Rx的测量值为(3)本实验中未考虑电池内阻,对Rx的测量值(填“有”或“无”)影响.

答案(1)A160(2)100(3)无解析(1)回路中的电流I<ER0=10mA,即不可能使A2半偏,故选用的电流表为A1;当A1半偏时,回路中的电流I=5mA,若不考虑电池内阻,有I=ER0(2)电流表指针指在满刻度的35处,此时回路中的电流I'=6mA,由I'=ERx+R(3)若考虑电池内阻,则I=ER0+RA1+R+r,I'=ERx+RA1+R+6.(2022重庆,11,6分)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时,其阻值随温度的变化关系.实验电路如图所示,实验设定恒定电流为50.0μA,主要实验器材有:恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V.(1)用加热器调节RT的温度后,为使电流表的示数仍为50.0μA,须调节(选填一种给定的实验器材).当RT两端未连接电压表时,电流表示数为50.0μA;连接电压表后,电流表示数显著增大,须将原电压表更换为内阻(选填“远大于”“接近”“远小于”)RT阻值的电压表.

(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示,由图可得温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中,RT的阻值随温度的平均变化率是kΩ·℃-1(保留2位有效数字).

答案(1)可变电阻R1远大于(2)1.2解析(1)用加热器调节RT的温度后,为使电流表的示数即电路中电流仍为50.0μA,则电路中的总电阻应不变,故调节可变电阻R1.连接电压表后,电流表示数显著增大,说明电压表的分流作用显著,而并联电路中电流与阻值成反比,故需将原电压表更换为内阻远大于RT阻值的电压表.(2)由图可知,温度从35.0℃变化到40.0℃时,RT两端电压由1.55V变化到1.25V,由于电流恒为50.0μA,故电阻值减小了6.0kΩ,可知RT的阻值随温度的平均变化率是1.2kΩ·℃-1.7.(2022湖北,12,7分)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验.一根轻绳一端连接固定的拉力传感器,另一端连接小钢球,如图甲所示.拉起小钢球至某一位置由静止释放,使小钢球在竖直平面内摆动,记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin.改变小钢球的初始释放位置,重复上述过程.根据测量数据在直角坐标系中绘制的Tmax-Tmin图像是一条直线,如图乙所示.(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒,则图乙中直线斜率的理论值为.

(2)由图乙得:直线的斜率为,小钢球的重力为N.(结果均保留2位有效数字)

(3)该实验系统误差的主要来源是(单选,填正确答案标号).

A.小钢球摆动角度偏大B.小钢球初始释放位置不同C.小钢球摆动过程中有空气阻力答案(1)-2(2)-2.10.59(3)C解析(1)小球摆至最高点时有:Tmin=mgcosθ小球摆至最低点时有:Tmax=mg+mv根据机械能守恒定律有:mgL(1-cosθ)=12mv三式联立整理得:Tmax=3mg-2Tmin故直线斜率的理论值为-2.(2)由Tmax与Tmin的函数式可知,图像的纵截距为3mg=1.77N,则mg=0.59N,在图线上取两点坐标求斜率:k=ΔTmaxΔTmin(3)小钢球摆动过程克服空气阻力做功,使一部分机械能转化为内能,故选C.8.(2022河北,11,6分)某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律,实验装置如图1所示.弹簧的劲度系数为k,原长为L0,钩码的质量为m.已知弹簧的弹性势能表达式为E=12kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,当地的重力加速度大小为g(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,测得此时弹簧的长度为L.接通打点计时器电源.从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带.钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内,认为释放钩码的同时打出A点).从打出A点到打出F点时间内,弹簧的弹性势能减少量为,钩码的动能增加量为,钩码的重力势能增加量为.

(2)利用计算机软件对实验数据进行处理,得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系,如图3所示.由图3可知,随着h增加,两条曲线在纵向的间隔逐渐变大,主要原因是

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答案见解析解析(1)打出A点时,弹簧的伸长量xA=L-L0;打出F点时,弹簧的伸长量xF=L-L0-h5,则从打出A点到打出F点的时间内,弹簧弹性势能减少量为ΔEp1=12kxA2-12kxF2=12k(L-L0)2-12k(L-L0-h5)2;打出F点时,钩码速度vF=h6-h42T,动能增加量ΔEk=12(2)弹簧弹力逐渐减小,空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦阻力变得不可忽略,系统机械能持续减小.9.(2022广东,11,7分)某实验小组为测量小球从某一高度释放,与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失,设计了如图(a)所示的装置,实验过程如下:(1)让小球从某一高度由静止释放,与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹.调节光电门位置,使小球从光电门正上方释放后,在下落和反弹过程中均可通过光电门.(2)用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图(b)所示,小球直径d=mm.

(3)测量时,应(选填“A”或“B”,其中A为“先释放小球,后接通数字计时器”,B为“先接通数字计时器,后释放小球”).记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2.

(4)计算小球通过光电门的速度,已知小球的质量为m,可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE=(用字母m、d、t1和t2表示).

(5)若适当调高光电门的高度,将会(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差.

答案(2)7.885(3)B(4)12md2(5)增大解析(2)螺旋测微器的读数为7.5mm+38.5×0.01mm=7.885mm.(3)如果先释放小球,后接通数字计时器,由于高度较小,还没有启动数字计时器,小球已通过光电门,故应先接通数字计时器,再释放小球.(4)小球两次通过光电门的速度v1=dt1,v2=dt2,由于光电门的高度一定,若不考虑空气阻力的影响,可认为小球与橡胶材料碰撞前后的机械能的损失量ΔE=12mv12-12mv22=12m(5)由于存在空气阻力,适当调高光电门的高度后,不会影响小球碰撞过程中的机械能损失,但会增大小球两次通过光电门过程中空气阻力所做的功,当将小球两次通过光电门时减少的动能作为小球碰撞过程中损失的机械能时,会增大测量的系统误差.10.(2022全国甲,22,5分)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有:电源E(电动势1.5V,内阻很小),电流表(量程10mA,内阻约10Ω),微安表(量程100μA,内阻Rg待测,约1kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10Ω),定值电阻R0(阻值10Ω),开关S,导线若干.(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图;(2)某次测量中,微安表的示数为90.0μA,电流表的示数为9.00mA,由此计算出微安表内阻Rg=Ω.

答案(1)如图所示(2)990解析流过电阻R0的电流I0=I-Ig=9mA-0.09mA=8.91mA,由欧姆定律可知,Rg=I0R011.(2022北京,15,8分)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等.(1)用电压表(内阻约为3kΩ)和电流表(内阻约为0.1Ω)测量一个电阻的阻值(约为5Ω).要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的(选填“甲”或“乙”).

(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样.用它测量约20kΩ电阻的阻值,下列实验步骤正确的操作顺序为(填各实验步骤前的字母).

A.将选择开关置于“×1k”位置B.将选择开关置于“OFF”位置C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开D.将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”(3)图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图.某同学在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数.为查找故障,在其他连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d时,电压表没有示数.若电路中仅有一处故障,则(选填选项前的字母).

A.导线ab断路B.滑动变阻器断路C.导线cd断路D.滑动变阻器短路答案(1)甲(2)ADCB(3)C解析(1)测小电阻,选用电流表外接法测量误差小.(2)多用电表测电阻时,指针在表盘中间13处的测量较准确.由于R测≈20kΩ,故应选用“×1k”挡位;测量前要先“欧姆调零”,故正确操作顺序为(3)闭合开关后,电压表有示数,且在分别试触b、c时,电压表均有示数,说明从c经过滑动变阻器到a的电路导通,试触d时电压表示数为零,说明dc段有断路.12.(2022北京,16,10分)某同学利用自由落体运动测量重力加速度,实验装置如图1所示,打点计时器接在频率为50.0Hz的交流电源上.使重锤自由下落,打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹.挑出点迹清晰的一条纸带,依次标出计数点1,2,…,8,相邻计数点之间还有1个计时点.分别测出相邻计数点之间的距离x1,x2,…,x7,并求出打点2,3,…,7时对应的重锤的速度.在坐标纸上建立v-t坐标系,根据重锤下落的速度作出v-t图线并求重力加速度.(1)图2为纸带的一部分,打点3时,重锤下落的速度v3=m/s(结果保留3位有效数字).

(2)除点3外,其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出,请在图中标出速度v3对应的坐标点,并作出v-t图线.(3)根据图3,实验测得的重力加速度g=m/s2(结果保留3位有效数字).

(4)某同学居家学习期间,注意到一水龙头距地面较高,而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落,并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔,还能听到水滴落地时发出的清脆声音.于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度.为准确测量,请写出需要测量的物理量及对应的测量方法.答案(1)1.15(2)如图所示(3)9.75(4)需要测量的物理量:水滴下落的高度h和下落的时间t.测量h的方法:用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度,多次测量取平均值.测量t的方法:调节水龙头阀门,使一滴水开始下落的同时,恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声音.用手机测量n滴水下落的总时间tn,则t=tn解析(1)由于交流电源频率f=50.0Hz,相邻计数点间还有一个计时点,则相邻计数点间时间间隔为T=2f=0.04s,故v3=x2+x3(2)见答案图(3)由v-t图线的斜率可得重力加速度为g=ΔvΔt=2.69-0.350.24m/s213.(2022浙江1月选考,17,7分)(7分)(1)在“研究平抛运动”实验中,以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O,建立水平与竖直坐标轴.让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放,使其水平抛出,通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹,如图1所示.在轨迹上取一点A,读取其坐标(x0,y0).①下列说法正确的是(单选).

A.实验所用斜槽应尽量光滑B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据②根据题目所给信息,小球做平抛运动的初速度大小v0=(单选).

A.2ghC.x0g2hD.x③在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是.

(2)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图2所示,阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B,给小车A一定速度去碰撞静止的小车B,小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得.①实验应进行的操作有(单选).

A.测量滑轨的长度B.测量小车的长度和高度C.碰撞前将滑轨调成水平②表是某次实验时测得的数据:A的质量/kgB的质量/kg碰撞前A的速度大小/(m·s-1)碰撞后A的速度大小/(m·s-1)碰撞后B的速度大小/(m·s-1)0.2000.3001.0100.2000.800由表中数据可知,碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是kg·m/s(结果保留3位有效数字).

答案(1)①C②D③见解析(2)①C②0.200解析(1)①根据实验原理可知,实验中只要确保小球多次水平抛出时的速度相同即可,无须斜槽尽量光滑,A错误;画轨迹时应注意描绘要求,即尽可能使平滑曲线通过所有点,不能通过所有点时应使点迹均匀分布在曲线两侧,个别误差较大的点可忽略,故B错误;为减小实验测量误差,应选用离原点较远的点读取数据,故C正确.②由y0=12gt2得t=2y0g,故v0=x0t=x0g2y0(2)①根据动量守恒定律条件,滑轨阻力很小可忽略,因此为减小重力影响应调节滑轨水平;根据实验原理可知,无须测量滑轨的长度及小车的长度和高度,故A、B错误,C正确.②根据弹性碰撞规律可知,mA<mB,则A与B碰撞后,A会反弹,即碰撞后系统的总动量大小为p=mBvB'-mAvA'=0.300×0.800kg·m/s-0.200×0.200kg·m/s=0.200kg·m/s.14.(7分)(1)①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示,长木板水平放置,细绳与长木板平行.图2是打出纸带的一部分,以计数点O为位移测量起点和计时起点,则打计数点B时小车位移大小为cm.由图3中小车运动的数据点,求得加速度为m/s2(保留两位有效数字).

②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验,需调整的是(多选).

A.换成质量更小的小车B.调整长木板的倾斜程度C.把钩码更换成砝码盘和砝码D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示,在该实验中,①下列说法正确的是(单选);

A.拉着细绳套的两只弹簧秤,稳定后读数应相同B.在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D.测量时,橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板②若只有一只弹簧秤,为了完成该实验至少需要(选填“2”、“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O点.

答案(1)①6.20±0.051.9±0.2②BC(2)①D②3解析(1)①刻度尺应估读到0.01cm,所以读数为6.20cm.v-t图线斜率表示加速度,故加速度为1.9m/s2.②探究加速度与力、质量关系实验中要求平衡摩擦力,还要能够方便控制小车所受的拉力大小,所以应调整长木板的倾斜程度,将钩码换成砝码盘和砝码.小车质量不用变小,细绳与长木板始终要平行.(2)①拉着细绳套的两只弹簧秤读数不必相同,A错误;记录拉力方向时需要两个点即可,已经有结点位置再需要一个点就行,B错误;测量时弹簧秤外壳与木板之间可以存在摩擦,但弹簧秤中的弹簧等与弹簧秤外壳之间不能存在摩擦,C错;测量时,橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板,D正确.②本实验需要知道两个分力大小和两分力的合力大小,只有一只弹簧秤,所以需要测量3次,至少需要3次将橡皮条的结点拉到O点.15.(2022全国乙,23,10分)一同学探究阻值约为550Ω的待测电阻Rx在0~5mA范围内的伏安特性.可用器材有:电压表(量程为3V,内阻很大),电流表(量程为1mA,内阻为300Ω),电源E(电动势约为4V,内阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选10Ω或1.5kΩ),定值电阻R0(阻值可选75Ω或150Ω),开关S,导线若干.(1)要求通过Rx的电流可在0~5mA范围内连续可调,将图(a)所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图;(2)实验时,图(a)中的R应选最大阻值为(填“10Ω”或“1.5kΩ”)的滑动变阻器,R0应选阻值为(填“75Ω”或“150Ω”)的定值电阻;

(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线.若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示,则此时Rx两端的电压为V,流过Rx的电流为mA,此组数据得到的Rx的阻值为Ω(保留3位有效数字).

答案(1)如图所示(2)10Ω75Ω(3)2.304.20548解析(1)要求通过Rx的电流可在0~5mA范围内连续可调,则应用滑动变阻器的分压式接法,电流表的量程为1mA,需测到5mA,则要对电流表改装,与其并联一个电阻R0,电压表的内阻很大,则电流表采用外接法.(2)滑动变阻器采用分压式接法,R应选最大阻值较小的滑动变阻器;电流表量程1mA改装为量程5mA,则R0=UI=1mA×300Ω5mA-1mA=75Ω,故R0应选阻值为75Ω(3)电压表的分度值为0.1V,读数时需估读到分度值的下一位,读数为2.30V,电流表的分度值为0.02mA,此时示数为0.84mA,考虑到改装关系,流过Rx的电流为5×0.84mA=4.20mA,利用R=UI解得Rx16.(2022浙江1月选考,18,7分)小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”.实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器的阻值,使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U,从而得到多个UI的值,作出UI-l图像,如图2中图线a(1)在实验中使用的是(选填“0~20Ω”或“0~200Ω”)的滑动变阻器.

(2)在某次测量时,电压表的指针位置如图3所示,则读数U=V.

(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8m2,则合金丝甲的电阻率为Ω·m(结果保留2位有效数字).

(4)图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的UI-l图像,由图可知合金丝甲的横截面积(选填“大于”“等于”或“小于”)合金丝乙的横截面积答案(1)0~20Ω(2)1.31~1.34(3)0.96×10-6~1.0×10-6(4)小于解析(1)由题图2中a图线知合金丝电阻测量范围为3~8Ω,结合电流表示数不变,即闭合电路的总电阻不变,为方便实验操作,滑动变阻器应选用0~20Ω的.(2)由(1)中分析知,电压表应选量程0~3V的,故读数U=1.32V(1.31~1.34V均可).(3)由R=ρlS可得UI=ρSl,根据题图2中图线斜率可求得ρ=ΔUIΔ(4)由题图2知L=0.40m时,R甲=6.8Ω,R并=2.1Ω,根据R并=R甲R乙R甲+R乙可解得R甲>R乙,由R=ρlS,因为甲、乙长度相同,材料相同,17.(2022浙江6月选考,18,7分)(1)探究滑动变阻器的分压特性,采用图1所示的电路,探究滑片P从A移到B的过程中,负载电阻R两端的电压变化.①图2为实验器材部分连线图,还需要(选填af、bf、fd、fc、ce或cg)连线(多选).

②图3所示电压表的示数为V.

③已知滑动变阻器的最大阻值R0=10Ω,额定电流I=1.0A.选择负载电阻R=10Ω,以R两端电压U为纵轴,xL为横轴(x为AP的长度,L为AB的长度),得到U-xL分压特性曲线为图4中的“Ⅰ”;当R=100Ω,分压特性曲线对应图4中的(选填“Ⅱ”或“Ⅲ”);则滑动变阻器最大阻值的选择依据是(2)两个相同的电流表G1和G2如图5所示连接,晃动G1表,当指针向左偏时,静止的G2表的指针也向左偏,原因是(多选).

A.两表都是“发电机”B.G1表是“发电机”,G2表是“电动机”C.G1表和G2表之间存在互感现象D.G1表产生的电流流入G2表,产生的安培力使G2表指针偏转答案(1)①af、fd、ce②1.50±0.02③ⅡR0<R(2)BD解析(1)①由电路图可知,滑动变阻器采用分压式接法,电压表并联接在电阻两端,由实物图可知电源电压为3V,故需连接ce、fd、af三条线.②电压表0~3V量程的分度值为0.1V,估读一位,读数为1.50V.③滑片滑到AB段中点时,电阻箱阻值越大,电阻箱与滑动变阻器AP段的并联电阻越接近RAP,根据串联分压规律,UAP=xLU,UAP与xL成正比,故R=100Ω时对应图线Ⅱ,选择滑动变阻器的依据是R0<(2)G1、G2按题图连接,晃动G1时,G1的指针向左偏,线圈切割磁感线,相当于“发电机”,产生的感应电流经导线流到G2,在安培力作用下线圈转动,指针偏转,相当于“电动机”,故B、D正确.18.(2022山东,13,6分)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验.受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示.主要步骤如下:①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;②接通气源,放上滑块,调平气垫导轨;③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块.弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到O点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时;④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示.回答以下问题(结果均保留两位有效数字):(1)弹簧的劲度系数为N/m.

(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示.由此可得滑块与加速度传感器的总质量为kg.

(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ,则待测物体的质量为kg.

答案(1)12(2)0.20(3)0.13解析(1)由F-t图像可知,弹簧伸长5.00cm时弹力F=0.610N,则k=Fx=0.610(2)由牛顿第二定律可知a=Fm,图线的斜率k=1m,由丙图中图线Ⅰ的斜率可求得m≈0(3)由丙图中图线Ⅱ的斜率可求得m'≈0.33kg,则待测物体的质量m″=m'-m=0.13kg.19.(2022重庆,12,9分)如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图.带刻度尺的气垫导轨右支点固定,左支点高度可调,装置上方固定一具有计时功能的摄像机.(1)要测量滑块的动量,除了前述实验器材外,还必需的实验器材是.

(2)为减小重力对实验的影响,开动气泵后,调节气垫导轨的左支点,使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做运动.

(3)测得滑块B的质量为197.8g,两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示,其中①为滑块B碰前的图线.取滑块A碰前的运动方向为正方向,由图中数据可得滑块B碰前的动量为kg·m·s-1(保留2位有效数字),滑块A碰后的图线为(选填“②”“③”“④”).

答案(1)天平(2)匀速直线(3)-0.011③解析(1)要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量,故还需要的器材是天平;(2)为了减小重力对实验的影响,应该让气垫导轨处于水平位置,故调节气垫导轨后要使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动;(3)取滑块A碰前运动方向为正方向,根据x-t图可知滑块B碰前的速度为vB=0.424-0.4760.9m/s=-0.058m/s,则滑块B碰前的动量为pB=mBvB=0.1978kg×(-0.058)m/s=-0.011kg·m/s;图线①为滑块B碰前的图线,则图线④为碰前A滑块的图线,碰后A、B滑块同向运动,且A在前,速度大,由图可知碰后图线③的速度大于图线②的速度,可知③为碰后A滑块的图线20.(2022湖北,13,9分)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究.(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,示数如图甲所示,其读数为mm.再用游标卡尺测得其长度L.

(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值.图中电流表量程为0.6A,内阻为1.0Ω,定值电阻R0的阻值为20.0Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9Ω.首先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,实验数据见下表.根据表中数据,在图丙中绘制出1I-R图像.再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400A.根据图丙中的图像可得Rx=Ω(结果保留2位有效数字).最后可由表达式ρ=得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示R/ΩI/A1I/A5.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50(3)该小组根据图乙的电路和图丙的1I-R图像,还可以求得电源电动势E=V,内阻r=Ω.(结果均保留2位有效数字(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大.若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会(选填“偏大”、“偏小”或“不变”).

答案(1)3.700(2)6.0πRxD24L(3)12解析(1)由图甲可得读数为3.5mm+20.0×0.01mm=3.700mm.(2)电流表示数为0.400A时,1I=2.50A-1,由图丙可读得对应横坐标为6.0Ω.由Rx=ρLS、S=πD22可得(3)由电路结构可得E=I(r+R0+RA+R),即1I=r+R0+RAE+1ER,可见1I-R图线的斜率k=1E、纵截距b=r+R0+RAE,再由图丙可得b=2.00A-1、k=(4)由E=I(r+R0+RA+R)得R=EI-(r+R0+RA),可知当电源的电动势降低、内阻增大后,同一电流对应的电阻箱接入电路中阻值减小,故按原来描绘的图像处理时所获得的Rx偏大21.(2022河北,12,9分)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图1所示.选用的器材有:限温开关S1(手动将其按下,开始持续加热煮饭,当锅内温度高于103℃时自动断开,之后不能自动闭合);保温开关S2(当锅内温度高于80℃时自动断开,温度低于70℃时自动闭合);电饭煲的框架(结构如图2所示).自备元件有:加热电阻丝R(阻值为60Ω,用于加热煮饭);限流电阻R1和R2(阻值均为1kΩ);指示灯L1和L2(2.5V,0.6W,当电流低于30mA时可视为熄灭);保险丝T.(1)按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是(多选).

A.按下S1,L1和L2均发光B.当锅内温度高于103℃时,S1自动断开,L1和L2均发光C.保温过程中,S2自动在闭合、断开状态之间交替切换D.当锅内温度低于70℃时,S2自动闭合,L1发光,L2熄灭(2)简易电饭煲制作完成后,试用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常.在不拆卸元件的前提下,断开电源,使用多用电表判断发生故障的元件.下列操作步骤的正确顺序是(填写各步骤前的字母).

A.将选择开关旋转到“×100”位置B.将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度D.测量指示灯L1两端的阻值E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡操作时,将多用电表两表笔与L1两端接触,若指针如图3所示,可判断是断路损坏;若指针如图4所示,可判断是断路损坏.(用电路中的元件符号表示)

答案(1)CD(2)CABDEL1R1解析(1)指示灯的阻值为R=U2P≈10Ω.由图1可知,在S1、S2有一个闭合时,R2与L2就被短路而不能发光,此时通过L1的电流为I1=220V1.01kΩ≈218mA>30mA,则L1可发光,A错误,D正确.当锅内温度高于103℃时,S1与S2均断开,此时R1、L1串联后与R并联的总阻值为60×10101010+60Ω≈56.6Ω,再与L2、R2串联,通过L2的电流为220V(1010+56.6)Ω≈0.206A=206mA>30mA,L2可发光,而由并联电路电流分配规律可知通过L1的电流约为601010+60×206mA≈11.6mA<30mA,故此时L1熄灭,B错误.在保温过程中,温度高于80℃时S2断开停止加热,温度下降到低于70℃时S2(2)使用多用电表测电阻时,首先是机械调零,然后选倍率挡,选挡后需欧姆调零,调零后再进行阻值测量,测量完毕后为了电表安全要进行E步骤.图3中电阻测量值约为1060Ω,说明L1断路损坏,测量的是R1与R串联的总阻值;图4中电阻的测量值约为10Ω,说明R1断路损坏,测量的是L1的阻值.22.(2022广东,12,9分)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件.某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系,实验过程如下:(1)装置安装和电路连接如图(a)所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图(b)所示的电路中.(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量①将导电绳拉伸后,用刻度尺测量并记录A、B间的距离,即为导电绳拉伸后的长度L.②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端.断开开关S2,闭合开关S1,调节R,使电压表和电流表的指针偏转到合适位置.记录两表的示数U和I1.③闭合S2,电压表的示数(选填“变大”或“变小”).调节R使电压表的示数仍为U,记录电流表的示数I2,则此时导电绳的电阻Rx=(用I1、I2和U表示).

④断开S1,增大导电绳拉伸量,测量并记录A、B间的距离,重复步骤②和③.(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值(选填“有”或“无”)影响.

(4)图(c)是根据部分实验数据描绘的Rx-L图线.将该导电绳两端固定在某种机械臂上,当机械臂弯曲后,测得导电绳的电阻Rx为1.33kΩ,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为cm,即为机械臂弯曲后的长度.

答案(2)③变小UI2-I1解析(2)③根据闭合电路欧姆定律,闭合S2后,导电绳与定值电阻并联,电路中总电阻变小,电流变大,电压表的示数变小(提示:也可用串反并同法判断).根据部分电路欧姆定律,闭合S2前,I1=UR定+URV,闭合S2后,I2=UR定+URV+URx,联立解得导电绳的电阻Rx=UI2-I1.(3)根据(2)的分析知,导电绳的电阻Rx=U23.(2022全国甲,23,10分)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究.让质量为m1的滑块A与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞,碰撞时间极短,比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2,进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞.完成下列填空:(1)调节导轨水平.(2)测得两滑块的质量分别为0.510kg和0.304kg.要使碰撞后两滑块运动方向相反,应选取质量为kg的滑块作为A.

(3)调节B的位置,使得A与B接触时,A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等.(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动,并与B碰撞,分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2.(5)将B放回到碰撞前的位置,改变A的初速度大小,重复步骤(4).多次测量的结果如表所示.12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.46k=v0.31k20.330.330.33(6)表中的k2=(保留2位有效数字).

(7)v1v2的平均值为(保留(8)理论研究表明,对本实验的碰撞过程,是否为弹性碰撞可由v1v2判断.若两滑块的碰撞为弹性碰撞,则v1v2的理论表达式为(用m1和m2表示),本实验中其值为(保留2位有效数字);若该值与(7)中结果间的差别在允许范围内,答案(2)0.304(6)0.31(7)0.32(8)m2-m1解析(2)在一动一静的弹性碰撞中,质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹,故应选质量为0.304kg的滑块作为A.(6)滑块A、B碰后的速度v1=s1t1、v2=s2t2,因s1=s2,故有v1v2=t(7)v1v2的平均值k=2×0.31+3×0.33(8)设滑块A碰前的速度为v0,若为弹性碰撞,则有:m联立①②得:v1=m2-m1m1+则v1v2=m2-24.(2018北京理综,21,18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律.图1主要实验步骤如下:a.安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次.b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当做计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F……所示.图2c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、v4、v5……d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示.图3结合上述实验步骤,请你完成下列任务:(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有和(填选项前的字母).

A.电压合适的50Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v-t图像.(3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是.v-t图像斜率的物理意义是.

(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动.用平均速度ΔxΔt表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对Δt的要求是(选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的Δx大小与速度测量的误差(选填“有关”或(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的.当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想.请你结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的.图4答案(1)AC(2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关(5)如果小球的初速度为0,其速度v∝t,那么它通过的位移x∝t2.因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化.解析本题考查研究匀变速直线运动规律的实验.(1)打点计时器所用电源为50Hz的交流电源,测量各计数点间距离需用刻度尺.(2)图见答案.(3)因为小车的速度随时间均匀变化,所以小车做匀加速直线运动.由匀加速直线运动中速度v=v0+at,可知v-t图像斜率的物理意义是加速度.(4)v=ΔxΔt,若用v表示瞬时速度,Δt越小越好,而选取的(5)设v0=0,v=at,而x=12at2,故可通过位移随时间的变化情况,判断速度随时间的变化情况解题关键实验原理的认识(1)图像法是实验中常用的方法,要学会通过图像分析问题.(2)测量量的转换是实验中的常用手段,当某一个物理量不易测量时,可通过该量与其他量的关系式,转换成其他可测量的物理量.如将速度的测量转换成位移的测量.25.(2017课标Ⅰ,22,5分)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示.实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车.在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)图(a)图(b)(1)由图(b)可知,小车在桌面上是(填“从右向左”或“从左向右”)运动的.

(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为m/s,加速度大小为m/s2.(结果均保留2位有效数字)

答案(1)从右向左(2)0.190.037解析(1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故相邻水滴间的距离逐渐减小,结合图(b)可知小车向左运动.(2)由题意知,30s内滴下46滴水,共45个时间间隔,故相邻两滴水的时间间隔T=3045s=23s.由匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得vA=117+1332×23mm/s=0.19m/s.由逐差法得小车运动的加速度为a=26.(2017课标Ⅱ,22,6分)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系.使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器.实验步骤如下:①如图(a),将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt;③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示],v表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小,求出v;④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③;⑤多次重复步骤④;⑥利用实验中得到的数据作出v-Δt图,如图(c)所示.图(c)完成下列填空:(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则v与vA、a和Δt的关系式为v=.

(2)由图(c)可求得,vA=cm/s,a=cm/s2.(结果保留3位有效数字)

答案(1)vA+a2Δt(2)52.1解析挡光片通过光电门的平均速度v等于Δt时间段的中间时刻的速度由v=v0+at可知v=vA+aΔ即v=vA+12a·Δt,由图像的截距可知vA其斜率k=12a,故滑块的加速度a=2k=16.3cm/s27.(2019课标Ⅲ,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验.实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照.已知相机每间隔0.1s拍1幅照片.(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是.(填正确答案标号)

A.米尺B.秒表C.光电门D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法.答:.

(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,则该地的重力加速度大小为g=m/s2.(保留2位有效数字)

答案(1)A(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7解析本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算,考查了学生的实验能力,体现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素,渗透了科技进步的价值观念.(1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定,不需要秒表与光电门.本实验中不需要测量小球的质量,故不需要天平.但需测量小球下落的距离,故需要米尺.(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际下落距离,所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中.因小球做自由落体运动,故米尺只能竖直放置.(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g=ΔxT2=(0.方法诠释纸带问题及类纸带问题中求物体运动的加速度,当只有两个连续数据时,可利用Δx=aT2求解;当只有两个不连续的数据时,可利用xm-xn=(m-n)aT2计算;当给定多个连续数据时,则需采用逐差法计算.28.(2014大纲全国,22,6分)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动.在一小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示.拍摄时频闪频率是10Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s.数据如下表所示.重力加速度大小g=9.80m/s2.单位:cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据,完成下列填空:(1)物块的加速度a=m/s2(保留3位有效数字).

(2)因为,可知斜面是粗糙的.

答案(1)4.30(4分,填“4.29”或“4.31”同样给分)(2)物块加速度小于ghs=5.88m/s2(或:物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)(2分解析(1)a=Δx4T2(2)见答案.解题指导运用逐差法求出加速度a.归纳总结频闪照片和纸带打点的共同特点是想办法留下物体在相等时间内通过的位移,从而可以研究物体的运动情况,根据Δx=aT2求a,根据平均速度和中点时刻速度的关系求瞬时速度.29.(2013广东理综,13,18分)(18分)(1)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图16(a)所示,其中斜面倾角θ可调.打点计时器的工作频率为50Hz.纸带上计数点的间距如图16(b)所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出.图16(a)图16(b)(1)部分实验步骤如下:A.测量完毕,关闭电源,取出纸带.B.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车.C.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连.D.把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔.上述实验步骤的正确顺序是:(用字母填写).

(2)图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T=s.

(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=.

(4)为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=.

答案(1)DCBA(2)0.1(3)S(4)S解析(1)按常规实验步骤排序即可,先安装再操作后整理.(2)因相邻两计数点间有4个点没有画出,所以其间有5个0.02s,共计0.1s.(3)由vt2=v可知,v5=S4+S52T.④30.(2018课标Ⅲ,22,6分)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间.实验步骤如下:(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端,让木尺自然下垂.乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处,但未碰到尺),准备用手指夹住下落的尺.(2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子.若夹住尺子的位置刻度为L1,重力加速度大小为g,则乙的反应时间为(用L、L1和g表示).

(3)已知当地的重力加速度大小为g=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm.乙的反应时间为s.(结果保留2位有效数字)

(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议:.

答案(2)2(L-L1)g解析本题考查自由落体运动的应用.(2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L1=12gt2,解得t=2(L31.(2018江苏单科,11,10分)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g.细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为M的重锤.实验操作如下:①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H;②在重锤1上加上质量为m的小钩码;③左手将重锤2压在地面上,保持系统静止.释放重锤2,同时右手开启秒表,在重锤1落地时停止计时,记录下落时间;④重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t.请回答下列问题:(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的(选填“偶然”或“系统”)误差.

(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多,主要是为了.

A.使H测得更准确B.使重锤1下落的时间长一些C.使系统的总质量近似等于2MD.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差.现提供一些橡皮泥用于减小该误差,可以怎么做?(4)使用橡皮泥改进实验后,重新进行实验测量,并测出所用橡皮泥的质量为m0.用实验中的测量量和已知量表示g,得g=.

答案(1)偶然(2)B(3)在重锤1上粘上橡皮泥,调整橡皮泥质量直至轻拉重锤1后松手,能观察到其匀速下落.(4)2解析本题考查利用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律测重力加速度.(2)m相对M越小,系统的加速度越小,重锤1下落的时间就越长,测量时间的相对误差就越小,故选B.(3)在重锤1上粘上橡皮泥,轻拉重锤1后松手,若能匀速运动,就说明平衡了摩擦阻力.(4)系统匀加速下落的过程中有:H=12at2mg=(2M+m+m0)a②解①②得:g=2(疑难突破对于创新型的实验,弄清实验原理,一切问题就迎刃而解了.32.[2015重庆理综,6(1)]同学们利用如图所示方法估测反应时间.首先,甲同学捏住直尺上端,使直尺保持竖直状态,直尺零刻度线位于乙同学的两指之间.当乙看见甲放开直尺时,立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度读数为x,则乙同学的反应时间为(重力加速度为g).

基于上述原理,某同学用直尺制作测量反应时间的工具,若测量范围为0~0.4s,则所用直尺的长度至少为cm(g取10m/s2);若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线,则每个时间间隔在直尺上对应的长度是的(选填“相等”或“不相等”).

答案2xg解析由x=12gt2得乙同学的反应时间为t=2xg.当t=0.4s时,x=12×10×0.42m=0.8m=80cm.因为x=12gt2,即x与33.[2015广东理综,34(1),8分]某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度.①请完成以下主要实验步骤:按图(a)安装实验器材并连接电源;竖直提起系有重物的纸带,使重物(填“靠近”或“远离”)计时器下端;,,使重物自由下落;关闭电源,取出纸带;换新纸带重复实验.

②图(b)和(c)是实验获得的两条纸带,应选取[填“(b)”或“(c)”]来计算重力加速度.在实验操作和数据处理都正确的情况下,得到的结果仍小于当地重力加速度,主要原因是空气阻力和.

答案①靠近接通电源释放纸带②(b)纸带与限位孔间的摩擦解析①重物靠近打点计时器下端,可在纸带上打下更多的点,提高纸带利用率.为了能在纸带上打下尽可能多的点,且避免因打点计时器在接通电源后工作状态不稳而引起的误差,要求先接通电源,待计时器工作稳定后再释放纸带.②比较图(b)与(c)可知,图(b)中重物做匀加速运动,而图(c)中重物先加速后减速,故应选用(b).由ma=mg-f知a=g-fm,测得a<g的原因是阻力f的存在,而除了空气阻力外,纸带与限位孔间的摩擦也是阻力的主要来源,另外,两限位孔不在同一竖直线上,纸带不竖直等因素也会增大阻力34.[2015四川理综,8(1),6分]某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l1,如图1所示,图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(分度值是1毫米)上位置的放大图,示数l1=cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50g,挂2个钩码时,弹簧弹力F2=N(当地重力加速度g=9.8m/s2).要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是.作出F-x曲线,得到弹力与弹簧伸长量的关系.

答案25.850.98弹簧原长解析刻度尺的分度值是1mm,读数要估读到0.1mm,所以读数是25.85cm.两个钩码的重力G2=2mg=2×50×0.001×9.8N=0.98N,所以弹簧弹力F2=0.98N.弹簧的伸长量=弹簧长度-弹簧的原长,所以需要测量不挂钩码时弹簧的长度,即需要测量弹簧的原长.35.[2015福建理综,19(1),6分]某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量Δl为cm;

②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是;(填选项前的字母)

A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是.

答案①6.93②A③超过弹簧的弹性限度解析①Δl=14.66cm-7.73cm=6.93cm②应逐一增挂钩码,不能随意增减,A项正确.③弹簧下端钩码对弹簧的拉力过大,使弹簧形变量超过了弹簧的弹性限度,弹簧的伸长量不再是线性变化.36.(2014课标Ⅱ,23,9分,0.31)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系.实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2).已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm.P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163①56.043.633.828.81/k(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347(1)将表中数据补充完整:①,②.

(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标系中画出1/k-n图像.图(b)(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k=N/m.

答案(1)①81.7②0.0122(2分.每空1分)(2)1k-n图像如图所示(3分(3)1.75×103n(2分3.47l0(2分.在解析(1)由胡克定律有k=mgx-x0=0.100×9.80(5.26-4.06)×10-2N/m=81.7N/m,故有1k=0.0122m/N.(2)作图过程略,图见答案.(3)因1k-n图线是一条过原点的直线,由图可得图线的斜率约为5.71×10考查点探究弹簧的劲度系数k与其长度的关系解题关键①本题利用的主要公式是F=kx.(x为伸长量)②利用1k-n图像,导出k与n的关系,再利用n与原长l0的关系,导出k与l0的关系表达式37.(2014浙江理综,21,10分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究.图1(1)某次测量如图2所示,指针示数为cm.

图2(2)在弹性限度内,将50g的钩码逐个挂在弹簧下端,得到指针A、B的示数LA和LB如表所示.用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为N/m(重力加速度g=10m/s2).由表中数据(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数.

钩码数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36答案(1)15.95~16.05,有效数字位数正确(2)12.2~12.8能解析(1)刻度尺的分度值为0.1cm,读数时需估读到0.01cm.(2)表中对LA的测量有四组数据,应采用逐差法计算增加一个钩码时弹簧Ⅰ增加的长度.L0=LA故k=mgL通过计算LB-LA可得出A、B两指针间的长度,进而计算出增加一个钩码时弹簧Ⅱ增加的长度,从而计算出其劲度系数.38.(2019浙江4月选考,17,5分)采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验.(1)实验时需要下列哪个器材.

A.弹簧秤B.重垂线C.打点计时器(2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹.下列的一些操作要求,正确的是.

A.每次必须由同一位置静止释放小球B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触D.记录的点应适当多一些(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,记录下如图所示的频闪照片.在测得x1,x2,x3,x4后,需要验证的关系是.已知频闪周期为T,用下列计算式求得的水平速度,误差较小的是.

A.x1TB.x22T答案(1)B(2)ACD(3)x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1D解析(1)实验时需要重垂线来确定竖直方向,不需要弹簧秤和打点计时器,故选B.(2)实验时每次必须由同一位置静止释放小球,以保证小球到达最低点的速度相同,选项A正确;每次不一定严格地等距离下降记录小球位置,选项B错误;小球运动时不应与木板上的白纸相接触,否则会改变运动轨迹,选项C正确;记录的点应适当多一些,以减小误差,选项D正确.(3)因相邻两位置的时间间隔相同,则小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,满足:x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1;由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小,则用x44T计算式求得的水平速度误差较小39.(2019北京理综,21,18分)用如图1所示装置研究平抛运动.将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上,由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点.移动挡板,重新释放钢球.如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点.图1(1)下列实验条件必须满足的有.

A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末段水平C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系.图2a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行.

b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图2所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则y1y2

13(选填“大于”、“等于”或者“小于”).可求得钢球平抛的初速度大小为((3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案.其中可行的是.

A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它们能射多远,在空中飞行的时间都一样.这实际上揭示了平抛物体.

A.在水平方向上做匀速直线运动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒(5)牛顿设想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远.如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星.同样是受地球引力,随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动,请分析原因.答案(1)BD(2)a.球心需要b.大于xgy2-y1(3)AB解析本题考查研究平抛运动实验,突出考查了实验分析及探究能力,体现了科学探究、科学推理的素养要素.(1)研究平抛运动实验,必须满足的条件是钢球以相同的初速度沿水平方向抛出,则无论斜槽是否光滑,只要每次从同一位置无初速度释放钢球,且斜槽轨道末端水平,钢球抛出的初速度就相同且沿水平方向,A项错误,B、D项正确;实验只需用平滑曲线表示轨迹,挡板高度无需等间距变化,故C项错误.(2)a.因为每次压点痕迹位于水平正对球心的位置,故静置于Q点的钢球球心对应的白纸上的位置为原点.坐标系以水平方向为x轴,竖直方向为y轴,故需要y轴与重垂线平行.b.在竖直方向上,若初速度