内容正文:
2024-2025学年度高三实验专题复习学练案(三)
(控制变量法)
一、要点回顾
1、实验方法:控制变量法
2、产生感应电流的条件:只要穿过 导体回路的 发生变化, 导体回路中就有感应电流。
3、原、副线圈两端电压与匝数成正比。当原线圈匝数不变时,副线圈的匝数越多,副线圈两端的电压越大;当副线圈的匝数不变时,原线圈的匝数越多,副线圈两端的电压越小。
4、在实验过程中,一方面让空气柱内气体的质量不变;另一方面,让空气柱的体积变化不要太快,保证温度不发生明显的变化。
二、相关实验
1、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
主要实验器材:演示仪等;
主要考点:基本操作、变量控制、规律总结等;
创新考点:其他实验方案
2、探究影响感应电流方向的因素
主要实验器材:磁铁、线圈、电流计等;
主要考点:基本操作、规律总结、电路分析、电流流向等;
3、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
主要实验器材:学生电源、可拆变压器、多用电表、灯泡、开关、导线若干等;
主要考点:基本操作、规律总结、误差分析等;
4、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
主要实验器材:橡胶套、空气柱、刻度尺、柱塞、固定架、接头、压力表;
主要考点:基本操作、规律总结、误差分析等。
创新考点:压强传感器、数据采集器、计算机等。
三、经典例题
例1 、如图所示,是探究向心力的大小与质量、角速度 和半径之间的关系的实验装置图。转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,皮带分别套在变速塔轮2和3上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降,从而露出标尺10,标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么:
(1) 现将两小球分别放在两边的槽内,为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系,下列说法中正确的是( )。
A. 在小球运动半径相等的情况下,用质量相同的小球做实验
B. 在小球运动半径相等的情况下,用质量不同的小球做实验
C. 在小球运动半径不等的情况下,用质量不同的小球做实验
D. 在小球运动半径不等的情况下,用质量相同的小球做实验
(2) 在该实验中应用了 (选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量、角速度 和运动半径之间的关系。
(3) 当用两个质量相等的小球做实验,且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时,转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2 倍,那么,左边变速塔轮与右边变速塔轮之间的角速度之比为
例2、“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图所示:灵敏电流计和线圈组成闭合回路,通过“插入”“拔出”条形磁铁,使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息,分析得出楞次定律。下列说法正确的是( )
A. 实验时必须保持磁铁运动的速率不变
B. 该实验需要知道线圈的绕向
C. 该实验需要记录磁铁的运动方向
D. 该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系
例3、某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。
(1) 该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端,并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压,得到的实验数据如表所示。
实验序号
原线圈匝数
副线圈匝数
原线圈电压
副线圈电压
1
400
200
4.22
2.10
2
400
800
4.22
8.36
3
400
1 600
4.22
16.83
根据实验数据,得出结论:在误差允许的范围内, 。
(2) 该同学利用(1)问中第2组数据时的副线圈给一标有“”字样的小灯泡供电,发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为,并不是,其原因主要是 。
(3) 可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图甲所示,原线圈接交流电源,副线圈接入小灯泡。第一次,缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合;第二次,另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条,重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是( )
A.第二次实验中小灯泡更亮些
B.用普通铁块和用铁芯横条相比,普通铁块更容易发热
C.无论是用普通铁块还是用铁芯横条,流经小灯泡的电流均为交变电流
(4) 如图乙所示的电路中,电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接,一可变电阻与该变压器的副线圈连接,原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变,将可变电阻的阻值增大,则流经原线圈的电流 (选填“增大”“减小”或“不变”);当可变电阻的阻值为 时(用、和表示),可变电阻的功率最大。
例4、某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律,该同学按如下操作步骤进行实验:
.将注射器柱塞移动到空气柱体积适中的位置,用橡胶套密封注射器的下端,记录此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度;
.用手握住注射器前端,开始缓慢推拉柱塞改变气体体积;
.读出此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度;
.重复、两步操作,记录6组数据,作出图像。
(1) 关于该同学在实验操作中存在的不当及其原因,下列叙述中正确的是 。
A. 实验过程中手不能握注射器前端,以免改变空气柱的温度
B. 应该以较快的速度推拉柱塞来改变气体体积,以免操作慢使空气柱的质量发生改变
(2) 实验室中有容积为和的两种注射器供选择,为能用较小的力作用在柱塞上使气体体积发生明显变化,选用容积为 的注射器更合适;实验中为了找到气体压强与体积的关系 (选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。
(3) 通过绘制的图像,该同学猜测:气体的压强跟体积成反比。你能够通过图像直观地帮助该同学检验这个猜想吗?请简要说明你的方案。
四、巩固训练
1. 在探究影响感应电流方向的因素实验中,用灵敏电流计和线圈组成闭合回路,通过“插入”和“拔出”磁铁,使线圈中产生感应电流,记录实验过程中的相关信息,就可以分析得出感应电流方向遵循的规律。图为某同学的部分实验记录,在图1中,电流计指针向左偏转。以下说法正确的是 ( )
A. 在图2所示实验过程中,电流计指针应该向左偏转
B. 在图3所示实验过程中,电流计指针应该向左偏转
C. 这组实验可以说明,感应电流的磁场方向与线圈的绕向有关
D. 这组实验可以说明,感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向有关
2、某同学用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验,发现变压器两个线圈的导线粗细不同。该同学将原线圈接在学生电源上,分别测量原、副线圈的电压。下列说法中正确的是 ( )
A. 原线圈应接在学生电源直流电压输出端
B. 只增加原线圈的匝数就可以增大原线圈的输入电压
C. 只增加原线圈的匝数就可以增大副线圈的输出电压
D. 匝数较少的线圈应该使用较粗的导线
3、某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验,他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。该 实验需要以下哪种电源( )。
A. 低压直流电源 B. 高压直流电源 C. 低压交流电源 D. 高压交流电源
4、用如图所示的可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。处理实验数据时发现原、副线圈的电压比总是大于原、副线圈的匝数比,出现这一现象的原因是______
5、在探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度 和半径之间的关系的实验中。
(1) 在探究向心力的大小与角速度 的关系时,要保持 相同。
A. 和 B. 和 C. 和 D. 和
(2) 本实验采用的实验方法是 。
A. 累积法 B. 控制变量法 C. 微元法 D. 放大法
(3) 通过本实验可以得到的正确结果是 。
A. 在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比
B. 在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比
C. 在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比
D. 在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比
6、某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。
(1) 首先按图甲(1)所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向右偏转;再按图甲(2)所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是( )。
A. 检查电流计测量电路的电流是否准确
B. 检查干电池是否为新电池
C. 推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2) 接下来用图乙所示的装置做实验,图中螺线管上的粗线表示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3) 如表是该小组的同学设计的记录表格的一部分,表中完成了实验现象的记录,还有一项需要推断的实验结果未完成,请帮助该小组的同学完成(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)。
实验记录表(部分)
操作
极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图(B0表示原磁场,即磁铁产生的磁场)
原磁场通过螺线管磁通量的增减
增加
感应电流的方向
沿逆时针方向
感应电流的磁场的方向
(4) 该小组同学通过实验探究,对楞次定律有了比较深刻的认识。结合以上实验,有同学认为,理解楞次定律,关键在于抓住 (选填“”或“”)总是要阻碍 (选填“”或“”)磁通量的变化。
7、如图1所示,用气体压强传感器探究气体等温变化的规律,操作步骤如下:
图1
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、气体压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;
②移动活塞至某一位置,记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值;
③重复上述步骤②,多次测量并记录;
④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。
(1) 关于本实验的基本要求,下列说法中正确的是 (选填选项前的字母)。
A. 移动活塞时应缓慢一些 B. 封闭气体的注射器应密封良好
C. 必须测出注射器内封闭气体的质量 D. 气体的压强和体积必须用国际单位
(2) 为了能最直观地判断气体压强与气体体积的函数关系,应作出 (选填“”或“”)图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条 线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
(3) 在不同温度环境下,另一位同学重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、,且。在如图2所示的四幅图中,可能正确反映相关物理量之间关系的是 (选填选项的字母)。
8、用图甲所示的装置探究气体的等温变化规律.
(1)下列哪些操作是必需的__________。
A. 调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉
B. 测量空气柱的直径
C. 读取压力表示数
D. 读取空气柱的长度
(2)某小组利用测量得到的数据绘制的图像如图乙所示,该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验这个猜想是否合理,应当利用实验数据做出__________图像。
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2024-2025学年度高三实验专题复习学练案(三)
(控制变量法)
一、要点回顾
1、实验方法:控制变量法
2、产生感应电流的条件:只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。
3、原、副线圈两端电压与匝数成正比。当原线圈匝数不变时,副线圈的匝数越多,副线圈两端的电压越大;当副线圈的匝数不变时,原线圈的匝数越多,副线圈两端的电压越小。
4、在实验过程中,一方面让空气柱内气体的质量不变;另一方面,让空气柱的体积变化不要太快,保证温度不发生明显的变化。
二、相关实验
1、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
主要实验器材:演示仪等;
主要考点:基本操作、变量控制、规律总结等;
创新考点:其他实验方案
2、探究影响感应电流方向的因素
主要实验器材:磁铁、线圈、电流计等;
主要考点:基本操作、规律总结、电路分析、电流流向等;
3、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
主要实验器材:学生电源、可拆变压器、多用电表、灯泡、开关、导线若干等;
主要考点:基本操作、规律总结、误差分析等;
4、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
主要实验器材:橡胶套、空气柱、刻度尺、柱塞、固定架、接头、压力表;
主要考点:基本操作、规律总结、误差分析等。
创新考点:压强传感器、数据采集器、计算机等。
三、经典例题
例1 、如图所示,是探究向心力的大小与质量、角速度 和半径之间的关系的实验装置图。转动手柄1,可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,皮带分别套在变速塔轮2和3上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降,从而露出标尺10,标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么:
(1) 现将两小球分别放在两边的槽内,为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系,下列说法中正确的是( )。
A. 在小球运动半径相等的情况下,用质量相同的小球做实验
B. 在小球运动半径相等的情况下,用质量不同的小球做实验
C. 在小球运动半径不等的情况下,用质量不同的小球做实验
D. 在小球运动半径不等的情况下,用质量相同的小球做实验
(2) 在该实验中应用了 (选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量、角速度 和运动半径之间的关系。
(3) 当用两个质量相等的小球做实验,且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时,转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2 倍,那么,左边变速塔轮与右边变速塔轮之间的角速度之比为
答案:(1)A (2)控制变量法 (3)1:2
解析:(1)根据,知要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系,需控制小球的质量和运动半径不变。故 正确,、、错误。
(2)由前面分析可知该实验采用的是控制变量法。
(3)线速度相等,则角速度与半径成反比,故可知左边变速塔轮与右边变速塔轮之间的角速度之比为。
例2、“探究影响感应电流方向的因素”的实验示意图如图所示:灵敏电流计和线圈组成闭合回路,通过“插入”“拔出”条形磁铁,使线圈中产生感应电流。记录实验过程中的相关信息,分析得出楞次定律。下列说法正确的是( )
A. 实验时必须保持磁铁运动的速率不变
B. 该实验需要知道线圈的绕向
C. 该实验需要记录磁铁的运动方向
D. 该实验需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系
答案:BCD
解析:A.该实验无需保持磁铁运动的速率不变,故A错误;
B.该实验需要知道产生的感应磁场的方向,即需要知道线圈的绕向,故B正确;
C.该实验需要记录磁铁在线圈中的磁场的变化,即需要记录磁铁的运动方向,故C正确;
D.该实验要想知道产生感应电流的具体方向,需要判断电流计指针偏转方向与通入电流方向的关系,故D正确。
故选BCD。
例3、某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。
(1) 该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端,并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压,得到的实验数据如表所示。
实验序号
原线圈匝数
副线圈匝数
原线圈电压
副线圈电压
1
400
200
4.22
2.10
2
400
800
4.22
8.36
3
400
1 600
4.22
16.83
根据实验数据,得出结论:在误差允许的范围内, 。
(2) 该同学利用(1)问中第2组数据时的副线圈给一标有“”字样的小灯泡供电,发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为,并不是,其原因主要是 。
(3) 可拆变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图甲所示,原线圈接交流电源,副线圈接入小灯泡。第一次,缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合;第二次,另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条,重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是( )
A.第二次实验中小灯泡更亮些
B.用普通铁块和用铁芯横条相比,普通铁块更容易发热
C.无论是用普通铁块还是用铁芯横条,流经小灯泡的电流均为交变电流
(4) 如图乙所示的电路中,电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接,一可变电阻与该变压器的副线圈连接,原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变,将可变电阻的阻值增大,则流经原线圈的电流 (选填“增大”“减小”或“不变”);当可变电阻的阻值为 时(用、和表示),可变电阻的功率最大。
答案:(1)见解析 (2)见解析 (3)BC (4)减小
解析:(1)根据实验数据,得出结论:在误差允许的范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比。
(2)副线圈有电阻,副线圈有内压。
(3)铁芯横条与普通铁块都是导磁材料,铁芯闭合后,减小了漏磁现象,产生的感应电动势增大,小灯泡变亮;变压器的铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成,这样制作的原因是减小涡流,提高变压器的效率,由于涡流,普通铁块更容易发热,其变压器效率较低一些,第一次实验中小灯泡更亮些,故 错误,正确;无论是用普通铁块还是用铁芯横条,副线圈中的电流均是交变电流,流经小灯泡的电流也均为交变电流,故 正确。
(4)在原、副线圈匝数比一定的情况下,增大,副线圈电流 减小,设原线圈电流为,根据,知流经原线圈的电流 减小。
把变压器和 等效为一个电阻,当作电源内阻,则输出功率
当内外电阻相等,即 时,输出功率最大,根据,得
代入,解得
例4、某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律,该同学按如下操作步骤进行实验:
.将注射器柱塞移动到空气柱体积适中的位置,用橡胶套密封注射器的下端,记录此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度;
.用手握住注射器前端,开始缓慢推拉柱塞改变气体体积;
.读出此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度;
.重复、两步操作,记录6组数据,作出图像。
(1) 关于该同学在实验操作中存在的不当及其原因,下列叙述中正确的是 。
A. 实验过程中手不能握注射器前端,以免改变空气柱的温度
B. 应该以较快的速度推拉柱塞来改变气体体积,以免操作慢使空气柱的质量发生改变
(2) 实验室中有容积为和的两种注射器供选择,为能用较小的力作用在柱塞上使气体体积发生明显变化,选用容积为 的注射器更合适;实验中为了找到气体压强与体积的关系 (选填“需要”或“不需要”)测出空气柱的横截面积。
(3) 通过绘制的图像,该同学猜测:气体的压强跟体积成反比。你能够通过图像直观地帮助该同学检验这个猜想吗?请简要说明你的方案。
答案:(1)A (2)5 不需要 (3)见解析
解析:(1)实验过程中手不能握注射器前端,以免改变空气柱的温度,使气体发生的不是等温变化,正确;应该以较慢的速度推拉柱塞来改变气体体积,以免操作快使空气柱的温度发生改变,错误。
(2)由于注射器长度几乎相同,容积为 的注射器,横截面积小,用相同的力,产生的压强较大,使体积变化更明显。
横截面积不变,只要知道空气柱长度之间的关系,就可以得到气体体积之间的关系,从而找到气体压强与体积的关系,因此不需要测出空气柱的横截面积。
(3)以压强 为纵坐标,以体积的倒数为横坐标,把实验中得到的各组数据在坐标纸上描点。若 图像中的各点大致位于过原点的同一条直线上,则说明气体的压强跟体积的倒数成正比,即气体的压强与体积成反比。
四、巩固训练
1. 在探究影响感应电流方向的因素实验中,用灵敏电流计和线圈组成闭合回路,通过“插入”和“拔出”磁铁,使线圈中产生感应电流,记录实验过程中的相关信息,就可以分析得出感应电流方向遵循的规律。图为某同学的部分实验记录,在图1中,电流计指针向左偏转。以下说法正确的是 ( D )
A. 在图2所示实验过程中,电流计指针应该向左偏转
B. 在图3所示实验过程中,电流计指针应该向左偏转
C. 这组实验可以说明,感应电流的磁场方向与线圈的绕向有关
D. 这组实验可以说明,感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向有关
答案:D
解析:图1中由楞次定律及安培定则可知线圈中感应电流方向为逆时针方向(俯视),指针左偏。因此图2中仅改变原磁场方向,感应电流方向改变,指针应右偏,错误。图3中仅改变磁通量变化情况,则指针右偏,错误。该实验过程中并未改变线圈的绕向,错误。实验中仅改变原磁场方向,感应电流方向随之改变,正确。
2、某同学用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验,发现变压器两个线圈的导线粗细不同。该同学将原线圈接在学生电源上,分别测量原、副线圈的电压。下列说法中正确的是 ( )
A. 原线圈应接在学生电源直流电压输出端
B. 只增加原线圈的匝数就可以增大原线圈的输入电压
C. 只增加原线圈的匝数就可以增大副线圈的输出电压
D. 匝数较少的线圈应该使用较粗的导线
答案:D
解析:变压器正常工作需要接入交变电压,错误。由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可知,、错误。两线圈电流比等于匝数反比,匝数少的线圈电流更大,为减少线圈热损耗,应使线圈电阻小一些,即用较粗的导线,正确。
3、某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验,他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。该 实验需要以下哪种电源( )。
A. 低压直流电源 B. 高压直流电源 C. 低压交流电源 D. 高压交流电源
答案:C
解析:探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系,应选择低压交流电源,故选。
4、用如图所示的可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。处理实验数据时发现原、副线圈的电压比总是大于原、副线圈的匝数比,出现这一现象的原因是______
答案:见解析。
解析:如果变压器为理想变压器,则,而由于电流流经铜线圈时会发热,铁芯在交变磁场作用下形成涡流也会发热,交变电流产生的磁场不可能完全局限在铁芯内,会发生漏磁,因此实际测得小于理想变压器条件下的电压,导致。
5、在探究小球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度 和半径之间的关系的实验中。
(1) 在探究向心力的大小与角速度 的关系时,要保持 相同。
A. 和 B. 和 C. 和 D. 和
(2) 本实验采用的实验方法是 。
A. 累积法 B. 控制变量法 C. 微元法 D. 放大法
(3) 通过本实验可以得到的正确结果是 。
A. 在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比
B. 在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比
C. 在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比
D. 在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比
答案:(1)C (2)B (3)D
解析:(1)在研究向心力的大小 与质量、角速度 和半径 之间的关系时,需先控制 、、中两个物理量不变,研究 与另一个物理量的关系,所以,在探究向心力的大小 与角速度 的关系时,要保持小球的质量与运动的半径相同,故选C;
(2)由(1)可知,该实验方法为控制变量法,故选。
(3)根据向心力的公式,在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度的二次方成正比,故 错误;在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小的二次方成正比,故 错误;在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成正比,故 错误;在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比,故 正确。
6、某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。
(1) 首先按图甲(1)所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向右偏转;再按图甲(2)所示方式连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是( )。
A. 检查电流计测量电路的电流是否准确
B. 检查干电池是否为新电池
C. 推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2) 接下来用图乙所示的装置做实验,图中螺线管上的粗线表示的是导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3) 如表是该小组的同学设计的记录表格的一部分,表中完成了实验现象的记录,还有一项需要推断的实验结果未完成,请帮助该小组的同学完成(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)。
实验记录表(部分)
操作
极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图(B0表示原磁场,即磁铁产生的磁场)
原磁场通过螺线管磁通量的增减
增加
感应电流的方向
沿逆时针方向
感应电流的磁场的方向
(4) 该小组同学通过实验探究,对楞次定律有了比较深刻的认识。结合以上实验,有同学认为,理解楞次定律,关键在于抓住 (选填“”或“”)总是要阻碍 (选填“”或“”)磁通量的变化。
答案:(1)C (2)顺时针 (3)垂直纸面向外
解析:(1)将电源反接,观察电流计指针偏转方向,目的是找出指针偏转方向与电流流入电流计方向的关系,故选。
(2)由指针偏转方向可知,电流从右侧接线柱流入电流计,故在螺线管中从上面接线柱流入,下面接线柱流出,故从上往下看为顺时针方向。
(3)由表中记录可知,感应电流的方向沿逆时针方向,由安培定则可知感应电流磁场垂直纸面向外。
(4)由楞次定律知感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化。
7、如图1所示,用气体压强传感器探究气体等温变化的规律,操作步骤如下:
图1
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、气体压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;
②移动活塞至某一位置,记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值;
③重复上述步骤②,多次测量并记录;
④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。
(1) 关于本实验的基本要求,下列说法中正确的是 (选填选项前的字母)。
A. 移动活塞时应缓慢一些 B. 封闭气体的注射器应密封良好
C. 必须测出注射器内封闭气体的质量 D. 气体的压强和体积必须用国际单位
(2) 为了能最直观地判断气体压强与气体体积的函数关系,应作出 (选填“”或“”)图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条 线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
(3) 在不同温度环境下,另一位同学重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、,且。在如图2所示的四幅图中,可能正确反映相关物理量之间关系的是 (选填选项的字母)。
答案:(1)AB (2) 过原点的倾斜直 (3)AC
解析:(1)移动活塞时应缓慢一些,以保证气体的温度不变,选项 正确;封闭气体的注射器应密封良好,要保证气体的质量不变,选项 正确;必须测出注射器内封闭气体的体积(或长度),选项 错误;气体的压强和体积单位相同即可,没必要必须用国际单位,选项 错误。
(2)根据 可知,则为了能最直观地判断气体压强 与气体体积 的函数关系,应作出 图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
(3)在 中的 图像中,若画出一条平行 轴的等容线,可看出,由 可知,则选项 正确,错误;由 可知,,则 图像的斜率越大,温度越高,因,则选项 正确,错误。
8、用图甲所示的装置探究气体的等温变化规律.
(1)下列哪些操作是必需的__________。
A. 调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉
B. 测量空气柱的直径
C. 读取压力表示数
D. 读取空气柱的长度
(2)某小组利用测量得到的数据绘制的图像如图乙所示,该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验这个猜想是否合理,应当利用实验数据做出__________图像。
答案:(1)ACD (2)
解析:(1)A.为防止气体的温度变化,调节空气柱长度时柱塞应缓慢地向下压或向上拉,选项A正确;
BD.该实验气体的体积为:V=SL,其中S为空气柱的横截面积,由于空气柱的横截面积S不变,所以用L代替V,只需要读取空气柱的长度,不需要测量空气柱的直径,选项B错误,D正确;
C.读取压力表示数,以确定气体的压强,选项C正确。
故选ACD。
(2)该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验这个猜想是否合理,应当利用实验数据做出图像,若该图像是一条过原点的直线,则结论成立。
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