2025年高中二年级物理实验操作试卷

2025年高中二年级物理实验操作试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______考生注意：请按照要求完成以下实验操作任务，并记录相关数据和结论。任务一：测量金属丝的杨氏模量1.仪器准备：请在实验桌上找出并认识螺旋测微器、钢卷尺、米尺、待测金属丝、铁架台（带横梁）、砝码、刻度尺、游标卡尺。简要说明螺旋测微器的读数方法（需包含主尺读数、副尺读数及估读）。2.装置搭建：按照测量杨氏模量的实验原理，利用铁架台、横梁、金属丝、刻度尺、砝码等器材搭建实验装置简图（无需精确绘制，能体现主要结构和受力情况即可）。标注出需要测量的物理量。3.数据测量：*用刻度尺测量待测金属丝的原长L（测量三次，记录数据）。*用螺旋测微器测量金属丝的直径d（在金属丝不同位置测量四次，记录数据）。*在金属丝下端悬挂适当数量的砝码，使其伸长。用刻度尺测量悬挂砝码后金属丝的长度L'（测量三次，记录数据）。记录此时所挂砝码的总质量M。4.数据处理：*计算金属丝的直径d的平均值。*计算金属丝在悬挂砝码后的伸长量ΔL=L'-L。*根据公式F=Mg和ΔL=(FL/(EA))*L，推导出计算杨氏模量E的公式。*将测得的L、d、M、L'等数据代入公式，计算金属丝材料的杨氏模量E的值。（注意单位换算）5.误差分析：结合实验操作和数据处理过程，分析可能影响测量结果准确性的主要因素（至少提出两点）。任务二：研究电磁感应现象1.仪器连接：请在实验桌上找出并认识电池（直流电源）、电流表、开关、导线、条形磁铁、线圈（至少两个，不同规格）。根据研究电磁感应现象的原理，连接一个能够产生感应电流的简单电路，要求在开关闭合和断开时，电流表指针发生偏转。（画出电路简图并连接实物）2.现象观察：闭合开关，将条形磁铁迅速插入线圈，观察电流表指针偏转情况，描述现象。然后将条形磁铁从线圈中迅速拔出，再次观察电流表指针偏转情况，描述现象。再将磁铁插入和拔出时速度放慢，观察并描述电流表指针偏转情况。3.数据分析与结论：根据观察到的现象，总结产生感应电流的条件。如果将条形磁铁改为蹄形磁铁，重复上述操作，现象是否改变？请说明理由。4.思考与拓展：除了条形磁铁和线圈，还能用什么方法使电流表指针偏转？请简述一种方法及其原理。任务三：测量电源的电动势和内阻1.原理说明：简述使用“伏安法”测量电源电动势E和内阻r的基本原理。2.电路设计：设计一个测量电源电动势和内阻的实验电路图，需要包含滑动变阻器。3.操作步骤：请简述连接好电路后，为测量多组数据，应如何操作滑动变阻器，并记录对应的电压表和电流表读数。（至少说明两种不同阻值下的操作和记录方法）4.数据处理要求：若测得三组（U₁,I₁）、（U₂,I₂）、（U₃,I₃）的数据，请写出绘制U-I图像确定E和r的方法，并简述如何从图像中获取E和r的值。5.注意事项：在进行此实验时，应注意哪些安全事项或操作要点？（至少提出两点）任务四：故障排除与设计1.故障诊断：某同学在连接“测量电阻”的电路时（电路包含电源、开关、滑动变阻器、电流表、待测电阻Rₓ），发现无论如何调节滑动变阻器，电流表始终有较大读数且几乎不变，电压表示数为零。请分析电路中可能存在的故障原因。（至少提出两种可能性）2.实验设计：设计一个实验方案，测量一个额定电压为2.5V小灯泡的电阻。要求简要说明实验所用的主要器材（无需全部列出）、需要测量的物理量、基本的实验步骤，以及如何根据测量数据计算电阻。（可以不画电路图，但需文字清晰描述）考生注意：请在规定时间内完成以上所有任务。实验数据记录和处理请写在答题纸的指定位置。试卷答案任务一：测量金属丝的杨氏模量1.仪器准备：螺旋测微器读数方法：主尺读数+副尺读数（包括估读）。例如，主尺读数为5.00mm，副尺读数为0.275mm，则总读数为5.00mm+0.275mm=5.275mm。2.装置搭建：装置简图应包含铁架台、横梁、悬挂钩、金属丝、刻度尺（竖直放置测量长度）、砝码托、砝码。金属丝上端固定在横梁上，下端连接砝码托。标注L（原长）、L'（伸长后长度）、d（直径）、F（砝码重力）、ΔL（伸长量）。3.数据测量：*L₁=________cm,L₂=________cm,L₃=________cm*d₁=________mm,d₂=________mm,d₃=________mm,d₄=________mm*M=________g,L'₁=________cm,L'₂=________cm,L'₃=________cm4.数据处理：*d_平均=(d₁+d₂+d₃+d₄)/4=________mm*ΔL=(L'₁+L'₂+L'₃)/3-(L₁+L₂+L₃)/3=________cm*推导公式：E=(F*L)/(A*ΔL)=(Mg*L)/(π(d_平均/2)²*ΔL)=(8MgL)/(πd_平均²ΔL)*E=________N/m²（注意单位换算，如m转为cm²）5.误差分析：（至少两点）例如：金属丝直径测量误差导致横截面积A不准确；刻度尺精度限制导致长度L,L'测量误差；环境温度变化导致金属丝热胀冷缩影响长度测量；砝码质量不准；测量次数较少等。任务二：研究电磁感应现象1.仪器连接：电路图应包含电池正极、开关、滑动变阻器（串联）、电流表（串联，注意正负极）、线圈、电池负极。连接实物时确保对应。2.现象观察：闭合开关时插入/拔出磁铁，电流表指针偏转；闭合开关时插入/拔出磁铁，电流表指针反向偏转；插入/拔出磁铁速度慢时，电流表指针偏转较小。3.数据分析与结论：产生感应电流的条件是：穿过闭合线圈的磁通量发生变化。蹄形磁铁操作现象与条形磁铁相同，因为感应电流的产生依赖于磁通量的变化，磁铁形状不同，但变化过程类似。4.思考与拓展：方法一：将导体棒在磁场中做切割磁感线运动，连接电流表形成闭合回路。原理：导体切割磁感线时，产生感应电动势，驱动电流。方法二：改变两个线圈之间的相对位置或相对运动（如互感）。原理：一个线圈中电流变化时，会使其周围产生变化的磁场，导致另一个线圈中磁通量变化，从而产生感应电流。任务三：测量电源的电动势和内阻1.原理说明：通过改变外电路电阻（滑动变阻器），测量两组或以上对应的路端电压U和电流I，利用U-I关系图线（直线），其纵轴截距为电动势E，斜率的绝对值等于内阻r。2.电路设计：电路图应包含电源、开关、电流表（与待测电阻Rₓ和滑动变阻器串联）、电压表（并联在Rₓ两端或滑动变阻器两端，通常测Rₓ两端电压）、滑动变阻器（分压式接法或限流式接法均可，注意安全考虑，通常用分压式以获得多组数据）。3.操作步骤：调节滑动变阻器滑片位置，记录多组（至少三组）对应的电压表和电流表稳定读数U,I。例如：第一次滑片在左端，读数U₁,I₁；第二次滑片在中间，读数U₂,I₂；第三次滑片在右端，读数U₃,I₃。4.数据处理要求：在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，描点，绘制U-I图线。若图线为直线，则该直线的延长线与纵轴的交点即为电动势E，该直线的斜率|斜率|=ΔU/ΔI，其绝对值即为内阻r。或使用方程组E=U+Ir求解。5.注意事项：（至少两点）例如：连接电路时，开关应断开，滑动变阻器滑片应置于阻值最大端；电流表量程选择合适；避免电源短路；读数时注意单位及估读。任务四：故障排除与设计1.故障诊断：可能原因：①待测电阻Rₓ开路，电路断路，电流无法流过Rₓ；②电流表内部断路；③电流表与待测电阻Rₓ之间接线断开；④滑动变阻器接线错误（如下面两接线柱相连，相当于无电阻接入）；⑤电流表量程选择过小但电路电流过大。2.实验设计：器材：电源、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、待测小灯泡L（2.5V）、导线。*测量量：灯泡两端电压U_L和通过灯泡的电流