热点01 控制变量法—2021年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考版）

2021年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用） 热点01 控制变量法 【热点解读】 物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制其他因素（变量）不变只改变其中的一个因素，来单独研究这个因素对事物的影响，依次对每一个因素加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。 一般来说，自然界发生的各种物理现象往往是错综复杂的，我们所研究的物体对象往往也不是孤立存在的，总是处于与其他事物和现象的相互联系之中，这就决定了影响对象的因素不可能是单一的，而是多种因素相互交错，共同起作用的。我们在对这些物理现象进行研究的时候，应该考虑到影响物理现象的各种因素。采用控制变量法其实就是把多因素的问题变成多个单因素的问题是分析的问题简化明了，最后再综合解决，找到多个因素和所研究现象的关系。利用控制变量法探究问题的一般程序为： 1．对可能影响研究问题的因素（物理量）进行分析，作出假设。 2．利用控制变量法控制其他因素不变，对每个因素依次进行研究，找到该因素和所研究问题间的关系。 3．综合判断所有因素和所研究问题之间的关系。 比如在探究加速度与力、质量的关系时，我们研究的方法是：先保持物体的质量一定，研究加速度与力的关系，再保持力不变，研究加速度与质量的关系，最后综合得出物体的加速度与它受到的合外力及物体的质量之间的关系；类似的还有：探究影响力的作用效果的因素；探究滑动摩擦力与哪些因素有关；探究影响电阻大小的因素；探究通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关；探究单摆的周期与哪些因素有关。 【限时检测】（建议用时：30分钟） 1．在“测定金属丝的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图1所示，则该金属丝直径 ______mm； (2)用图2所示的电路图测量该金属丝的电阻 (阻值约为 。实验中除开关、导线若干之外，还提供以下器材： 电压表V(量程 ，内阻约 电流表 (量程 ，内阻约 电流表 (量程 ，内阻约 滑动变阻器 滑动变阻器 电源 (电动势为3V，内阻不计) 为了调节方便，测量准确，电流表应选______，滑动变阻器应选______；(选填器材的名称符号) (3)通过测量，接入电路中金属丝的长度为 ，直径为 ，金属丝两端的电压为 ，通过金属丝的电流为 ，由此可得金属丝电阻率的表达式 ______。(用题中所给字母表示) 【答案】 0.371 A1 R1 【解析】 (1)由图示螺旋测微器可知，其示数为： ． (2)通过电阻丝的最大电流约为 电流表选择 ；为方便实验操作，滑动变阻器应选择 ． (3)金属丝电阻 金属丝电阻率 2．用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系。 (1)除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中无须使用的有__________（填选项前的字母）。 A．电压可调的直流电源 B． 的交流电源 C．刻度尺 D．天平（附砝码） E．秒表 (2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作不正确的是___________。 A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上 C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上 (3)已知实验中打点计时器的打点周期为 ，得到的记录纸带如图乙所示，图中的点为计数点，每两相邻的计数点间还有4个点没有画出，由此得D点的速度为_________ ，小车加速度的大小 _________ （保留两位有效数字）。 (4)在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力 ，已知三位同学利用实验数据作出的 图像如图丙中的I、Ⅱ、Ⅲ所示。 下列分析正确的是_________（填选项前的字母）。 A．出现图线I的原因可能是没有平衡摩擦力 B．出现图线Ⅱ的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适 C．出现图线Ⅲ的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾角斜度过大 (5)在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力 ，由此造成的误差是______（填“系统误差”或“偶然误差”）。 【答案】 AE B 0.76 2.0 B 系统误差 【解析】 （1） 电火花计时器需要的电源是 的交流电源，不能使用电压可调的直流电源A，电火花计时器是计时的仪器，无需秒表E。要用刻度尺测量纸带上点迹的距离，需要天平测量小车的质量。 故选AE。 （2）A．为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，必须调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，A正确； BC．平衡摩擦力，平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上，调整长木板的倾斜度，让