专题07 力学实验、电学实验（2大考点）（教师版）

专题07力学实验、电学实验力学实验一、实验题1．（2025·河南·一模）利用如图所示的实验装置可以测量滑块与长木板之间的动摩擦因数，一块表面平整的长木板放在水平桌面上，然后把一根弹簧固定在木板左端点。A与的距离刚好等于弹簧的自然长度。滑块放在长木板上不与弹簧栓接。(1)利用手机端秒表功能，可以简易测量滑块与木板之间的动摩擦因数，让滑块压缩弹簧，然后释放滑块，运动到B点停下，测得由A到B的时间为t，用直尺测出A、B之间的距离为l，则动摩擦因数测量结果的表达式为（用表示）。(2)由于滑块滑行时间较短，导致时间t测量误差较大，为了更精确测量动摩擦因数，在A位置放置一个光电门，同时在滑块上安装上遮光片，用20分度的游标卡尺量测遮光片宽度d，结果如图所示，则mm。(3)手推滑块压缩弹簧，然后释放滑块，记录下滑块通过光电门时挡光时间为，测量出滑块停下的位置B到A的距离l；改变弹簧的压缩量，记录下多组数据，然后用图像法处理数据，做出图像，如图所示，发现图像是一条直线，在直线上取两点P、Q，测出两点坐标，则滑块与长木板之间的动摩擦因数为（用表示）。【答案】(1)(2)5.25(3)【详解】（1）滑块由A到B，由牛顿第二定律得根据运动公式解得（2）游标卡尺为20分度，精度为0.05mm，游标尺上0刻度线在主尺第5条刻度线右侧，游标尺上第5条刻度线与主尺刻度线基本重合，所以游标卡尺读数为（3）滑块从光电门到停止运动，由牛顿第二定律得由匀变速直线运动速度和位移的关系得，解得图像斜率因为，解得2．（2025·河南安阳·一模）小明同学利用如图甲所示装置研究两球间的碰撞规律，天平测得小球1质量为，小球2质量为，斜槽末端在白纸上投影为，让小球1从斜槽某位置由静止释放，记录落点为，再将小球2置于槽的末端，使小球1由同一位置由静止释放，与小球2相碰，记录两球落点分别为和，如图乙所示。(1)若该实验要验证动量守恒定律，则下列说法正确的是_____（填字母）。A．小球1的质量应大于小球2的质量B．斜槽应尽可能光滑C．轨道末端必须水平D．实验中复写纸不能移动(2)通过刻度尺测得长度为，OP长度为，ON长度为，若该实验要验证小球1和小球2的碰撞为弹性碰撞，则需要满足的表达式为：。(3)定义碰撞过程的恢复系数，其中和分别表示两物体碰撞前的相对速度和碰撞后的相对速度。已知，且落点总是在、之间，说明恢复系数至少为。【答案】(1)AC(2)(3)【详解】（1）A．小球1的质量大于2的质量，碰撞后小球1才可向右运动，故A正确；B．保证小球1从同一位置释放即可，斜槽不要求尽可能光滑，故B错误；C．斜槽末端需要保证水平，这样小球才能做平抛运动，才可以用水平位移表示小球的速度，故C正确；D．复写纸可以移动，但白纸不能移动，故D错误。故选AC。（2）若该实验要验证小球1和小球2的碰撞为弹性碰撞，则需要满足,联立求得，需要满足的表达式为（3）临界情况：碰后球2速度等于碰前球1入射速度，即可得则恢复系数为3．（2025·河南·模拟预测）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。(1)为了能较准确地描绘运动轨迹A．通过调节使斜槽的末端保持水平；B．每次释放小球的位置必须相同；C．每次必须由释放小球（选填“运动”或者“静止”）；D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触；E．将小球的位置记录在白纸上后，取下白纸，将点连成光滑曲线。(2)某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球抛出点的位置O，如图所示，A为小球运动一段时间后的位置。g取10m/s2，根据图像，可知小球的初速度为m/s；小球抛出点的位置O的坐标为cm。【答案】(1)静止(2)2（-20，-5）【详解】（1）每次必须由静止释放小球，从而保证小球到达底端时速度相等；（2）[1]竖直方向做匀加速直线运动，设，根据解得初速度[2]因可得从抛出点到C点的时间为即从抛出到到达A点的时间为可知抛出点距A点的水平距离为x=v0t=0.2m=20cm抛出点距A点的竖直距离为结合图像可知，小球抛出点的位置O的坐标为（-20，-5）cm。4．（2025·河南·一模）用甲图装置探究加速度与力的关系。(1)关于该实验，下列说法正确的是（）A．将长木板右端垫高是为了平衡摩擦力B．槽码质量不需要远小于小车的质量C．平衡摩擦力时，需要用槽码通过细线拉小车(2)乙图是实验中的一条纸带，已知交流电频率为50Hz、两相邻计数点间还有四个计时点未画出，根据纸带可求出小车加速度为m/s2（结果保留三位有效数字）。(3)在（2）的基础上，一同学将具有加速度测量功能的智能手机固定在甲图中的小车上，拆除打点计时器，其他条件不变、将小车由静止释放，在智能手机上得到了加速度a随时间t变化的图像，如丙图所示，智能手机测得的加速度大小为m/s2（结果保留三位有效数字）。(4)在（2）和（3）中测得的加速度大小有明显差异，主要原因是【答案】(1)A(2)2.00(3)1.60（1.58~1.62）(4)系统所受合外力不变，小车上放置了智能手机，总质量增加，由牛顿第二定律可知加速度减小【详解】（1）A．应平衡摩擦力，使绳上拉力等于小车的合力，即应将长木板右端垫高，故A正确；B．应使槽码的质量远小于小车的质量，使槽码的重力等于绳的拉力，故B错误；C．平衡摩擦力时，不需要用槽码通过细线拉小车，故C错误。故选A。（2）由于交流电频率为50Hz、两相邻计数点间还有四个计时点未画出，所以两相邻计数点间的时间间隔为所以小车的加速度大小为（3）由图可知，智能手机测得的加速度大小为1.60m/s2。（4）测得的加速度大小有明显差异，主要原因是系统所受合外力不变，小车上放置了智能手机，总质量增加，由牛顿第二定律可知加速度减小。5．（2025·河南郑州·一模）小张同学在“做探究小车加速度与力、质量的关系”实验时，实验数据记录如下（按加速度大小顺序排列），其中实验序号⑧的实验数据不完整。序号外力小车质量加速度①0.290.860.3②0.140.360.3③0.290.610.4④0.190.360.5⑤0.240.360.6⑥0.290.410.7⑦0.290.360.8⑧0.31⑨0.340.360.9(1)小张同学先“探究小车加速度与力的关系”。请你在上表中帮他挑出所有符合要求的数据组，并把序号写在横线上：。(2)第（1）问中，你挑选数据组依据的方法是（）A．理想实验法 B．等效替代法C．微元法 D．控制变量法(3)实验序号⑧对应的纸带如图所示，每相邻两计数点间有四个点未画出。打点计时器电源频率为，则对应的加速度大小为（结果保留两位有效数字）。(4)小张同学“探究小车加速度与质量的关系”时，为了方便准确得到小车的加速度与小车质量的关系，应作出图像（选填“”或“”）。【答案】(1)②④⑤⑦⑨(2)D(3)0.93(4)【详解】（1）本实验采用的是控制变量法，欲“探究加速度与力的关系”，应保持小车的质量一定，改变小车合外力，故选择实验数据为②④⑤⑦⑨；（2）本实验采用的是控制变量法。故选D。（3）打点计时器电源频率为，每相邻两计数点间有四个点未画出，则每相邻两计数点时间间隔为逐差法可知加速度大小为（4）根据牛顿第二定律整理可得可知若做图像，图像为曲线，不能直观反映加速度与质量的关系；若做图像，图像为过原点的直线，说明加速度与质量的倒数成正比，即加速度与质量成反比，所以为了方便准确得到小车的加速度与小车质量的关系，应作出图像。电学实验一、实验题1．（2025·河南·一模）某同学利用图甲所示电路通过下列操作来测定电源的电动势及内阻。已知图中电源的电动势，内阻。(1)该同学把单刀双掷开关拨至a，多次适当调节电阻箱的阻值R，并记下对应的电流表示数I，计算出两者的乘积，记录在表格中。实验次数123450.10.20.30.40.526.011.06.03.52.02.62.21.81.41.0①在坐标系里作出的的图像如图乙所示。②若未考虑电流表的内阻，依据图像可知电源的电动势V，内阻。（结果均保留一位小数）(2)该同学再次把单刀双掷开关拨至a，适当调节电阻箱的阻值，记下电流表示数，保证电阻箱R的阻值不变，再把单刀双掷开关拨至b，记下电流表示数，多次改变电阻箱的阻值，重复上述操作，依据记录的数据，作出的图像如图丙所示，理论上该图像的斜率，根据这一图像及（1）分析可知，电源的内阻（保留一位小数），电流表的内阻rA=（保留一位小数）。【答案】(1)3.04.0(2)2.02.0【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得即结合图像可得，（2）[1][2][3]开关拨至a时有即同理当开关拨至b时有联立可得根据上面的测量原理可知，理论上E1的测量值等于真实值，r1的测量值等于rA+r真，结合题图丙有丙中图线的纵截距为零，则所以2．（2025·河南·模拟预测）某实验小组设计了一个简易的双倍率欧姆表，电路如图甲所示，其中电源电动势为，内阻为，电流表A的满偏电流为，内阻为，定值电阻，滑动变阻器R阻值调节范围足够大。(1)已知该简易欧姆表设计的两个倍率分别为和，则开关S闭合时，欧姆表的倍率为（填“”或“”），重新对电流表A的表盘标对应的电阻值，则1.5mA位置处的刻度值为。(2)用该简易欧姆表测量未知电阻的阻值。①断开开关S，将a、b两个接线柱短接，进行欧姆调零，则滑动变阻器R接入电路的阻值为；②将未知电阻接在a、b两个接线柱之间，电流表指针如图乙所示，则该未知电阻的阻值为。③长时间使用后，该简易欧姆表的电池电动势减小到，内阻变大到，使用该简易欧姆表测量未知电阻时，开关S闭合，调节滑动变阻器R的滑片进行欧姆调零，测量时欧姆表的指针指到刻度值60，则该未知电阻的实际阻值为。【答案】(1)×150(2)453100057.6【详解】（1）[1]欧姆表中央刻线与倍率的乘积等于中值电阻，可知，高倍率的中值电阻大于低倍率的中值电阻，而中值电阻等于欧姆表的内阻，即倍率的内阻大于倍率的内阻，令电流表满偏时通过电源的电流为，则有开关S闭合，电流表达到满偏时，通过电源的电流较大，欧姆表内阻较小，即欧姆表的倍率为；[2]开关S闭合时，通过电源的电流1.5mA位置处对应通过电源的电流为根据闭合电路欧姆定律有解得（2）[1]断开开关S，将a、b两个接线柱短接，进行欧姆调零，电流表达到满偏，则有解得[2]如图乙所示电流根据闭合电路欧姆定律有解得[3]开关S闭合，结合上述可知，欧姆表倍率为，此时电流表满偏时，通过电源的电流欧姆表的指针指到刻度值60，则电阻的测量值上述测量值对应电源电动势为由于指针所指刻度对应电流一定，则有解得3．（2025·河南新乡·模拟预测）某同学欲将内阻为、量程为的电流表改装成多倍率欧姆表，改装后，将欧姆表选择开关转到“”挡时，中值电阻为；选择开关转到“”挡时，中值电阻为。可选用的器材还有：滑动变阻器（最大阻值为），定值电阻（阻值大小未知），电池（电动势为，内阻为），电池（电动势为，内阻为），红、黑表笔，单刀双掷开关和导线若干。实验电路图如图甲所示。(1)由图甲可知，是（填“红”或“黑”）表笔。(2)欧姆表改装好后，若将开关掷向端，则对应欧姆表的倍率是（填“”或“”）；欧姆调零后，接入电路的电阻。然后，将开关掷向端，红、黑表笔短接，发现电流表指针恰好满偏，则定值电阻。(3)若将电流表刻度更换为“”挡欧姆表的刻度，则图乙表盘上处的刻度应更换为Ω。【答案】(1)红(2)×112134(3)45【详解】（1）根据“红进黑出”可知，是红表笔。（2）[1]由题图甲可知，端电路比端电路少了电阻，说明端电路的中值电阻较小，故将开关掷向端时，对应欧姆表的倍率是“”；[2]根据题意可知其内解得[3]由欧姆定律有结合上述结论解得（3）由欧姆定律有解得4．（2025·河南信阳·模拟预测）某同学学习多用电表的原理和使用方法后，设计了一个有两个挡位（×1Ω，×10Ω）的欧姆表，原理电路如图：使用的器材有：直流电源（电动势，内阻可忽略）；电阻箱R（量程0~9999.9Ω）；电流表A（量程0~5，内阻）；滑动变阻器（最大阻值200Ω）；红黑表笔各一个，导线若干。回答下列问题：(1)若滑动变阻器的滑片移动至M，N两点处时刚好对应欧姆表的两个挡位，则M处应为Ω（填“×1”，或“×10”）档。(2)该同学想把该欧姆表的×10档内阻设计为150Ω，且电流表满偏时对应的欧姆表刻度为0。则他应首先调节电阻箱的阻值为Ω，然后将红黑表笔短接，调节滑动变阻器的滑片，使，此时变阻器滑片左侧的电阻值为Ω。【答案】(1)×10(2)75电流表满偏50【详解】（1）若滑动变阻器的滑片移动至M点时，欧姆表的内阻较大，则外接相同的电阻时，电路中的电流较小，M处对应的量程较小，则M处应为×10挡。（2）[1][2][3]该同学想把该欧姆表的×10挡内阻设计为150Ω，且电流表满偏时对应的欧姆表刻度为0，设首先调节电阻箱的阻值为，然后将红黑表笔短接，调节滑动变阻器的滑片，使电流表满偏。此时电路中的电流为设变阻器滑片左侧的电阻值为，根据电表改装原理可知解得并联总电阻为电阻箱的阻值为解得5．（2025·河南安阳·一模）某实验小组测量的电阻，已知的阻值约为，提供器材如下：A．电流表（量程为，内阻约为）B．电流表（量程为，内阻）C．电压表V（量程为，内阻约）D．定值电阻E．定值电阻F．滑动变阻器（0~3Ω，允许通过的最大电流为200mA）G．滑动变阻器（0~20Ω，允许通过的最大电流为400mA）H．滑动变阻器（0~50Ω，允许通过的最大电流为400mA）I．蓄电池（电动势为，内阻很小）J．开关(1)定值电阻应选，滑动变阻器应选。（填器材前面的序号）(2)测量中要求误差尽可能小，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻的实验电路图。(3)用表示电流表的示数，表示电流表的示数，表示电压表V的示数，根据所选器材和设计电路，电阻的表达式为（用题中符号表示）。(4)从系统误差的角度出发，该实验的测量值（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。【答案】(1)DG(2)(3)(4)等于【详解】（1）[1]由题意，可知所提供电压表的量程过大，不利于读数，故需要将内阻已知的A2改装成电压表来测电压，定值电阻选时量程为故定值电阻选，即选D。[2]测量中要求误差尽可能小，并能测量多组数据，可知滑动变阻器采用分压式接法，选经估算通过干路的电流约为，不可取，选约为，故滑动变阻器选择，即选G。（2）结合前面分析，由于电压表内阻准确已知，故电流表选择外接法，电路设计如图所示（3）根据电路设计，可得待测电阻两端电压为流过的电流为故（4）由上述分析可知，该实验无系统误差，实验的测量值等于真实值。6．（2025·河南·模拟预测）用如图所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻（约为）。其中为滑线变阻器，电流表的内电阻约为，电压表的内电阻约为。(1)利用图中甲图实验电路测电源的电动势和内电阻，所测得的实际是图中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻，若电源的电动势为、内电阻为、电流表内电阻为，则所测得的，。（请用、、表示）(2)如图所示为某次测量时电流表表盘指针位置，则此时的电流读数为A。(3)某同学利用图像，分析甲、乙两种方法由于电表内电阻引起的实验误差。在图中，实线是根据实验数据描点作图得到的图像；虚线是该电源的路端电压随电流变化的图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。在图中，对应图乙电路分析的图像是，并据此分析可得电源电动势和内阻的真实值、与测量值、的大小关系为、（填“”、“”、“”）综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图中的（填“甲”或“乙”）。(4)实验小组利用测量出的电动势和内阻的装置进行连接，以测量某金属丝的电阻率：先将滑动变阻器的滑片滑到电路图中端（填“a”或“b”），闭合电键，调节滑动变阻器和电阻箱，使电压表有一较大读数U，记下此时电阻箱的读数R1电流表的读数I1。改变电阻箱的阻值，同时调节滑动变阻器，使电压表的读数仍为U，记下此时电阻箱的读数R2和电流表的读数I2。重复上述步骤，得到多组电阻箱和电流表的数据，以电阻箱电阻为横坐标，以电流表电流的倒数为纵坐标建立直角坐标系，描点连线，获得图线的纵轴截距为b，可知电阻丝电阻为（用U、b、RA表示）；由电阻定律可得到电阻丝的电阻率为（用U、b、RA、L、d表示）。

【答案】(1)(2)4.3(3)A(4)a【详解】（1）[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得可知测得的“等效电源”的电动势内电阻为（2）由图可知电流表的分度值为，此时的电流读数为。（3）[1]根据闭合电路欧姆定律可得图乙中通过电源的真实电流比测量值多一个电压表的电流；将电压表与电源看成一个等效电源，则等效电动势为，则在图中，对应图乙电路分析的图像是A；[2][3]由以上分析可知，[4]由于电源内阻较小，图甲的电动势尽管更精确，但是电源内阻测量值误差较大，为了减小电表内阻造成的误差，因此选择乙图方案进行试验。（4）[1]为保证电压表和电流表安全，要求电表示的示数从零开始变化，因此滑动变阻器的滑片滑到电路图中a端；[2][3]根据部分电路欧姆定律可知整理可得可知图像的纵轴截距为解得电阻丝电阻为根据解得电阻丝的电阻率为7．（2025·河南·一模）现在的一些智能手机中配有气压传感器，传感器的电阻会随所处环境气压变化而变化。某实验小组在室温下用以下可供选择的器材探究气压传感器的电阻值随气压变化规律。A．阻值随气压变化的气压传感器一个（阻值变化范围从几十欧到几百欧）；B．直流电源，电动势6V，内阻不计；C．电压表，量程为，内阻为；D．电压表，量程为，内阻为；E．电流表A，量程为，内阻为；F．定值电阻；G．定值电阻；H．滑动变阻器，最大电阻值约；I．开关与导线若干。(1)该小组同学设计了下面四个实验原理电路图，图中已标出所选的器材，你认为最合理是___________。A． B．C． D．(2)当气压传感器所处环境压强为时，闭合开关，测得两个电表的读数分别如图1和图2所示，电压表的读数为V，电流表的读数为mA，则压强为时气压传感器阻值（最后一空结果保留3位有效数字）。(3)改变环境的压强，测得不同的值绘成图像如图3所示，根据图像可得气压传感器阻值随着压强的增加而（选填“增加”“减小”或“不变”）。【答案】(1)B(2)1.202490.0(3)减小【详解】（1）根据题意可知，电源电动势为6V，电压表读数时要在表盘中间三分之一更准确，而且串联定值电阻可以扩大量程，故电压表V1需要改装，有解得则应将与电压表V1串联，从而扩大量程。故选B。（2）[1][2]电压表分度值为0.1V，读数为1.20V；电流表分度值为2mA，读数为24mA；[3]此时气压传感器的电压为U=21.20V=2.40V则电阻为（3）根据图像可得气压传感器阻值随着压强的增加而减小。8．（2025·河南郑州·一模）某兴趣小组利用铜片、锌片和苹果制作了苹果电池（电动势约1V），并分别用图甲、图乙所示的两种实验电路测量这种电池的电动势E和内阻r。(1)图甲中电表为数字电压表，图乙中电表为电流表。某次实验中，电流表示数如图丙所示，请读数：μA。(2)先后使用图甲、图乙两种电路进行实验，在图丁所示的同一坐标系内，分别绘制和图像。其中图像是以图甲中电压表读数U为纵轴，以电压表读数U与电阻箱读数的比值为横轴绘制的；图像是以图乙中电流表读数I与电阻箱读数的乘积IR为纵轴，以电流表读数I为横轴绘制的。则图丁中，直线（选填“ab”或“cd”）是依据图甲电路所测数据绘制的。(3)若两次测量中，苹果电池的电动势和内阻的变化可忽略，综合图丁中的两条直线，消除电表内阻带来的误差，则苹果电池的电动势应为V，内阻应为kΩ。（结果均保留两位有效数字）【答案】(1)150(2)cd(3)0.80（0.79~0.81）2.4或2.5【详解】（1）由于电流表量程为0~300μA，所以每一小格为10μA，电流读数为150μA。（2）对甲图，根据闭合电路欧姆定律可得变形可得对乙图，根据闭合电路欧姆定律可得变形可得由此可知，图甲电路所对应的图线的斜率较小，纵截距较小，故直线cd是依据图甲电路所测数据绘制的。（3）[1]使用图乙进行实验，电动势测量值没有系统误差，更接近真实值，内阻的测量值为电源内阻与电流表内阻之和，内阻测量值偏大，故若使电动势的