内容正文:
重庆市杨家坪中学高2026届高三上期末复习(六)
实验专题
1.小明发现白炽灯泡在开灯瞬间最容易损坏,猜想可能是在开灯瞬间灯丝的温度较低,导致电阻比正常
工作时小。为了证实自己的猜想,通过设计实验进行验证:
(1)实验一:通过实验,研究灯泡L(2.4V,1.0W)的伏安特性,并测出
个A
该灯泡的电压与通过它的电流关系,描绘如图所示,在实验过程中,
0.6
电阻的横截面积和长度保持不变,依据图像分析:
0.4
①电阻阻值为R,其材料电阻率为P,由图可知,随着电阻两端的
电压增大,则
UN
A.R增大,P增大
B.R减小,P减小
C.R增大,p不变
D.R减小,P不变
0.61.21.82.43.0
②根据图像分析,当灯泡两端电压为1.8V时,该灯泡的功率为
W(结果保留两位有效数字)。
③根据I-U图像,推测该实验电路为
、0
④
H④
R
R
V
(2)实验二:设计了利用两恒压源、不计内阻的电流表和一额定电压36V,额定功率40W的灯来认证,
电路如图所示。
第一步:断开S2,闭合S,电流表指针偏转,但灯泡不发光。此时灯
泡两端的电压是
V。
6V
第二步:断开$闭合S2,灯泡正常发光,灯丝温度很高
36V40W
第三步:两分钟后再断开S,并迅速闭合$,观察到电流表示数接下来
一段时间内变化的情况是,得出灯丝的温度越低,其电阻越小。
A.逐渐增大B.逐渐减小C.保持不变
2.某学习小组做“验证动量守恒定律实验,设计了如下方案:(已知重力
36v
加速度为8)
(1)方案甲:如图甲所示,大小相同的质量分别为4和的滑块A、B与地面间的动摩擦因数为4、42,
先不放滑块B,仅将滑块A压缩弹簧至Q点后由静止释放,滑块A在O'点与弹簧分离后,继续滑至P点
停止运动:再将滑块B放在O点,仍将滑块A压缩弹簧至Q点后由静止释放,滑块A、B碰撞后分别
静止在M、N点,测得O点到M、P、N三点的距离分别为xow、xoP、ow,若满足
,则滑块
A、B碰撞过程系统动量守恒。
00
气垫导轨光电门1
光电门2
WWA B
甲
C
滑块A
碰撞架
滑快B
AB
(2)方案乙:如图乙所示,半径相同、质量分别为m4、的小球用等长的细绳悬挂在天花板上,将球A
拉至某高度自由释放,记录拉力传感器A碰撞前后瞬时的示数为F1、F42,碰后瞬间拉力传感器B的示
数为F,已知球A碰撞后反弹,若满足,则滑块A、B碰撞过程系统动量守恒。
(3)方案丙:如图丙所示,滑块A、B上端装有等宽的挡光片,操作如下:
①打开气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间时,可认
为气垫导轨水平。
②该装置用于“验证动量守恒定律时」
(填“需要”或不需要)测出遮光条的宽度d。
③滑块A置于光电门1的左侧,滑块B静置于两光电门之间,给滑块A一水平向右的初速度,滑块A
先后通过光电门1和2的挡光时间为△t、M2,滑块B通过光电门2的挡光时间为△t?,为使滑块A能
通过光电门2,则m4
(填“小于等于”或大于”)。。
④若两滑块碰撞过程中动量守恒,则满足表达式(用题中物理量的符号表示)。
试卷第1页,共16页
3.某实验小组探究平抛运动的特点
d
0.8
0.6
04
0.2
0.2
0.4
-0.6
0.000.050.100.150.200.250.300.350.40
时间(秒)
(1)实验采用图示装置,将白纸和复写纸重叠并固定在竖直背板上,钢球在斜槽中某一高度滚下,从末端
水平飞出,落在挡板上,在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重复实验,在白纸上留下若干痕迹点。
为正确研究钢球运动的规律,将白纸从背板上取下前还应根据
在白纸上标记竖直方向:
(2)利用手机和计算机可以方便地记录钢球做平抛运动的轨迹并分析其运动规律。该实验小组利用视频处
理软件分析钢球某次平抛运动的录制视频,得到的水平位移和竖直位移随时间变化的图像如图所示。图
中图线
(选填“甲”或“乙”)为水平位移随时间变化的图线,此次钢球做平抛运动的初速度
为
米秒。
4.图()所示的彩虹圈是一种有趣的螺旋弹簧玩具。实验小组利用图(b)装置测量其劲度系数。平放
于较光滑水平桌面上的彩虹圈一端用细线固定在墙上,另一端通过细线跨过较光滑的定滑轮连接一托盘。
在托盘中逐次增加质量为2g的砝码,砝码总个数为,通过彩虹圈上方水平放置的固定刻度尺读出放
入砝码稳定后对应指针位置x,测得数据如下:
刻度尺
彩虹圈
A
图(a
图b)
图(c)
砝码总个数n
1
2
5
6
指针位置x,/cm
20.00
22.82
25.60
28.40
31.21
34.01
(1)为充分利用测量数据,实验小组用如下方法逐一求差:△5=x4-x=8.40cm,△x=x-x2=8.39cm,
则△x=x。一5=
c;根据上述三个差值算出托盘中每增加一个砝码时彩虹圈的平均伸长量,
重力加速度g取9.8m/s2,可求得彩虹圈的劲度系数k=
N/m;
(2)实验小组将该彩虹圈竖直悬挂,彩虹圈因自身重力作用而呈现的形态如图(c)中
一(填正确
答案标号)。
5.探究“电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系”实验中,某同学采用图1所示电路。A、B是两个完
全相同的电容器,电压表V是数字电压表(内阻无穷大),电流传感器G接计算机。初始时开关S、S2都
断开,两个电容器都不带电。
↑mA
→/s
图1
图2
(1)保持开关S2断开,把开关S,接1,数字电压表的示数逐渐增加,稳定时的读数是U=16V。电流
传感器G显示通过的电流如图2所示,数出图线与横轴围成的小格子数约为44个,则电容器A充电结
束后存储的电荷量约为Q=
C。
(2)保持开关S,断开,把开关S,接2,稳定后,数字电压表的示数为二U(8V),电容器B所带电荷量
约为
C
试卷第2页,共16页
(3)断开S,闭合S2。稳定后,断开S2,把S接2。
(4)重复操作(3》,记录每次操作后电容器A的电压分别为~g
1U2U…
则本实验得出的结论是:电容器两极板间电势差跟所带电荷量成一(填“正比”或“反比”)。
(5)根据以上数据可计算出电容器A的电容约为F。
6.
如图甲所示,莱顿瓶可看作电容器的原型,一个玻璃容器内外包裹导电金属箔作为极板,一端接有金
属球的金属棒通过金属链与内侧金属箔连接,但与外侧金属箔绝缘,莱顿瓶可视为平行板电容器。
I/uA
金属棒
◆U
玻璃瓶
电流
>金属箔
传感器
莱顿瓶
接计算机
甲
乙
丙
(I)如图乙所示为某同学设计的测量莱顿瓶电容的实验电路。已知电池输出电压恒为=8V,R为电阻箱。
闭合开关S,电流传感器记录了莱顿瓶充电过程中的It图像如图丙所示,图线与坐标轴所围的区域格
数约为68格。充电完成后,莱顿瓶极板所带电荷量约为
C,电容器的电容约为
F
(结果保留均三位有效数字)
(2)如果不改变电路其他参数,只增大电阻R,充电时I1曲线与坐标轴所围成的面积将
(填
“增大”、不变”或减小”)。
(3)给莱顿瓶充电后就储存了能量,某同学认为莱顿瓶储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极
板过程中克服电场力所做的功。为此他做出莱顿瓶两极间的电压U随极板电荷量Q变化的图像如图丁
所示。根据图像,莱顿瓶储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关
系式可能正确的是(填选项字母,多选)。
A.E=QU
B.B=O
C.E=CU
D.E=-CU
2C
2
7.我国“嫦娥三号“嫦娥四号”月球探测器都运用了一种温差电池,在光照不足或极端低温的太空或地外环
境中,实现长期、可靠的能源供给。它的电动势E(约为几十毫伏)与温度差△T成正比,满足表达式
E=oT,其中α是材料的塞贝克系数,由材料决定。某兴趣小组想要测量某温差电池的塞贝克系数,
在确保温度差△T=30℃的情况下,通过如图所示电路图测量温差电池的电动势和内阻。滑动变阻器最
大阻值为202,电流表甲的量程为0.1mA,内阻为4002,电流表乙的量程为2mA,内阻约为102。
I/mA
0.0501
0.045
35
0.040
用
0.035
30
80删
0.020
0.015
0.010
0.005
0.00
00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.2
4/mA
AT/C
(1)电流表A1应选
(“甲”或“乙”)。
(2)闭合开关S,多次调节滑动变阻器R,记录每次调节后电流表A,和A2的读数,作出,-I2图像,则
温差电池的电动势E=mV,内阻r=
2。(结果均保留一位小数)
(3)改变温差△T,重复上述实验步骤,得到多组数据,作出E-△T图像,由图可得a=mV/℃(结
果保留一位小数)。
(4)若实验过程中电池冷端散热不充分导致温差△T偏小,则α的测量值(填“大于“小于”或“等于)
真实值。
试卷第3页,共16页
8.小尧同学在实验室练习使用多用电表。
(1)①她将选择开关调到欧姆挡,先用手指捏着红、黑表笔进行欧姆调零(如图甲),然后用手指压着表
笔与待测电阻的引脚测量电阻(如图乙),这两步操作
255.025P
甲
丙
A.甲不合理
B.乙不合理
C.甲、乙都不合理
D.甲、乙都合理
②已知选择开关在“×10位置,正确操作情况下指针如图丙所示,待测电阻R=
(2)她进一步用如图丁所示实验电路探究充电宝的电动势和内阻,并用两只数字多用电表分别作为电压表
和电流表,图中电阻R=0.52。
◆UV
数字多用表1
5.
50
开美
4.5
充电宝口
4.000.51.0
1.52.0
①闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片移到最
端(选填“左”或“右);
②图中“数字多用电表1”是表(选填“电流”或“电压):
③在充电宝电量接近100%时,实验得到了与干电池相似的U-I图像,如图戊所示。由图像可得该充电
宝的电动势E=V,内阻r=
2(结果均保留三位有效数字)。
④研究发现充电宝在电量减少的过程中,电动势几乎不变,由此可以推测充电宝内用来储存电能的器件
可能是■
A.电感线圈
B.电容器
C.电池组
9.实验室有如下器材;
A.干电池组(电动势约3V,内阻约12)
B.待测电阻R(阻值约52)
C.电压表V(03V,内阻约3k2)
D.电流表A(00.6A,内阻约0.52)
E.滑动变阻器R(最大阻值为202)
F开关、导线若干
uud山ul山hhl
图(a)
图6)
(I)甲同学连接了如图()所示电路测量待测电阻R,的阻值。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑至
(选填“”或b)端。闭合开关后,滑动滑片,记录下某次测量中电流表的读数为0.23A,电
压表的读数如图(b)所示,则该次测量中待测电阻R,=2(结果保留两位有效数字):
(2)乙同学发现改变图()中导线①的连接方式后可测量干电池组的内阻,为使内阻测量误差较小,应
将图(a)中导线①的c端与电流表的
(选填“十”或“一”)接线柱相连。调整导线连接后,乙同
学通过实验得到多组电压U和电流I数据。以电压U为纵坐标,电流I为纵坐标建立坐标系,通过描点
得到一条直线,其斜率的绝对值为k,则该干电池组内阻的测量值测=
,若已知电压表的内阻
为R,,定义测量的相对误差刀=
测量值-真实值1O0%,则本次千电池组内阻测量的相对误差
真实值
刀=
×100%,(均用k,R,表示)
试卷第4页,共16页
10.某同学粗测一圆柱体的电阻率p,需要测量圆柱体的直径与长度及电阻。
(1)先用游标卡尺测量长度如图(a)所示,长度L为
cm,直径如图(b)所示,直径D为
m。
m
0
20游标尺
图(a)
A-V-2
图b)
88盼
N
图(c)
(2)再用多用电表欧姆挡粗测出电阻值,开始时他们用“×10”倍率测量阻值结果如图c中指针指在M位置,
为减小误差,需要把选择开关拨至“
”(选填×1”或×100)倍率。最终指针指在N位置,测得
圆柱体的电阻值R约为
2。
(3)由上述实验测得的物理量可以粗略计算得出圆柱体的电阻率P=。(用题目中所给的字母和通
用数学符号表示)
11.实验室合成了一种新型导电陶瓷,用该材料制成长、宽、高分别为a、b、c的长方体,如图所示,AB
是从两侧引出的导线。为测量该材料的电阻率:
b
00.5
152
A-V-0
0
(1)用多用电表电阻挡粗测A、B间的电阻,将选择开关置于“×1”挡,
欧姆调零后两
表笔接A、B,多用电表的示数如图所示,则R4B=」
S2;
(2)用伏安法测量AB间的电阻。实验室提供的器材有:
A.电压表(01V,内阻1.0k2);
B.电流表(0-250mA,内阻约1.02):
C.滑动变阻器R(阻值0102,2A);D.电阻箱R,(最大阻值9999.92):
E.电源(直流6V);开关一个、导线若干。
①某同学设计如图的电路进行实验,欲将电压表的量程扩大为06V,图中电阻箱R的值应调为
2;
②反复调节R上滑片的位置,发现当A的示数为200A时,V的示数为0.95V。则RB=
2
(结果保留两位有效数字):
③用刻度尺测得a、b、c分别为24.00cm、18.00cm和7.00cm,则该材料的电阻率为
2m(结
果保留两位有效数字):
④不考虑其他变化,用该方法测得的电阻率与其真实值相比
(选填“偏大“偏小”或“相同”),
理由是
12.兴趣小组拿到一批标识模糊的小灯泡,为测定其规格,决定描绘它的伏安特
↑IA
性曲线。已知小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)小组同学正确连接电路并测量,得到如图1所示的伏安特性曲线。
根据图1可知小灯泡的电阻随温度升高而
A.增大
B.减小C.不变D.先增大后减小
(2)由图1可知,当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时,其功率约为
W(计算结果保留3位有效数字)。
(3)小组将这个小灯泡与一个定值电阻R串联后,接在电动势为E=3V、内阻不
图1
计的电源上,构成一个简单的指示灯电路。他们手头只有一个量程为03V、内阻很
大的电压表。在没有常规电流表的情况下,设计了如图2所示电路来精确测定定值
电阻R的阻值。
①闭合开关S1,再将单刀双掷开关S2,拨到位置“1”,调节滑动变阻器R,的滑片,
R
使电压表示数恰好为U=2.70V。
②保持R,的滑片位置不变,将S2拨到位置“2,电压表示数变为U=1.20V。
图2
根据实验数据并结合图1,计算定值电阻R的阻值应为(计算结果保留3位有效数字)。据
此判断,若将单刀双掷开关S2拨到位置“1”,调节R,的滑片至电压表示数为2.23V,结合图像计算此时
小灯泡的实际功率为
W(计算结果保留3位有效数字)。
试卷第5页,共16页
13.在“用单摆做测量重力加速度的实验中,采用双线摆,装置如图1所示。
轴磁力计
100
0.00
20
150
图1
图4
(1)改单线摆为双线摆的目的是
A.便于测量摆长
B.便于小球在竖直面内摆动
C.无需控制摆角大小
(2)调整悬挂点A、B等高,如图2所示,用刻度尺测量两悬挂点之间的距离5=
cm
(3)测得小球直径为d,两根摆线的长度均为l,则摆长L=
。(用s、1、d表示)
(4)如图3所示,将小磁铁吸在小球底端,手机放置在小球摆动最低点的正下方。打开手机磁力传感器,
采集到磁感应强度B随时间t变化的图像如图4所示,则单摆的周期r=」
s。(结果保留3位有
效数字)
(⑤)改变两铁架台之间的距离,多次测量,作出T2-L图像。忽略手机对摆的影响,若仅考虑磁铁对摆长
的影响,你认为用图像法计算的重力加速度是否有偏差?请简要说明理由
14.某实验小组观看“天宫课堂时,关注到航天员桂海潮演示的动量守恒定律验证实验(如图甲所示),发
现两球碰撞瞬间难以实现对心正碰,导致碰后的速度都不与原来的速度在同一条直线上。受此实验现象
启发,该实验小组针对这种情境,提出了另一种测量方案:实验仍在处于完全失重的空间站中进行,将
背景板中的方格改为以O为圆心、R为半径的圆弧,P、Q连线为该圆的一条直径。小钢球A(可视为
质点)悬浮于圆心O处,用相同的小钢球B,从圆弧上的P
点推出后撞向A,记录碰撞前B的运动时间为t。,碰撞后A
运动至M点的时间为t、B运动至N点的时间为t2,测得
连线OM、ON与OQ间的夹角分别为(、8,。请用题目中
所给物理量的符号回答下列问题:
(1)A、B两球碰后的速度大小分别为
(2)写出验证两球组成的系统在PQ方向上动量守恒应满足
的表达式
,系统在碰撞前、后动能守恒应满足的表达式
(3)该小组认为在已验证系统动量守恒的基础上,还需日和6,互余,才可验证系统动能守恒,该说法是
否正确?
(选填“正确’或“不正确”),简要说明理由
15.为探究非接触式碰撞(磁力相互作用)中动量是否守恒,某实验小组采用如图所示的装置进行了碰撞
实验,滑块A的右端和滑块B的左端均固定有磁铁(两磁铁间为斥力),气垫导轨两端均固定有位移传
感器。给滑块A一初速度,与静止的滑块B发生磁力碰撞,用位移传感器实时采集滑块A、B的位置
一时间数据,并通过计算机自动生成v-t图像,可直接读取碰撞前后两滑块的瞬时速度。两滑块(含磁
铁)的质量均为,忽略导轨摩擦,可认为两滑块距离较近时磁力才有作用。
位移传8器
位移传感器
计算机
气源
(1)在实验中,滑块A以初速度。与静止的滑块B发生磁力碰撞后,速度分别变为y,和v2,碰后总动量
为
,若碰撞过程中满足(均用题中符号表示),则动量守恒。
(2)若在实验中,滑块A以初速度。=0.70m/s与滑块B发生磁力碰撞,在两滑块发生相互作用前,滑
块B意外吸附了一个质量为△m=0.2的静止铁钉,碰撞后滑块A速度为y=0.10n/s,则碰后滑块B
速度为m/s时动量守恒。
(3)若将滑块B的磁铁替换为黏性泥团,滑块B(含黏性泥团)的质量仍为m,A仍以初速度'。与静止
的B发生碰撞,两滑块碰后粘在一起,则
(填“能或“不能)用来验证动量守恒:若测得碰撞后
两滑块的速度为,则碰撞过程机械能损失△卫=(用题中符号表示)。
试卷第6页,共16页
16.图甲为某兴趣小组设计的实验装置,在单摆悬点处安装力传感器,可采集摆线的拉力;在小球的平衡
位置正下方处安装光电门,可采集小球底部的轻质遮光片遮住光的时间。利用本装置可以完成测量当地
重力加速度大小g、验证机械能守恒定律等实验。
力传感器
实验操作如下:
(1)测量所需长度:用刻度尺测得摆线长度为L,用游标卡尺测得小球直径为D:用螺旋测微器测量遮光
片的宽度为d,如图乙所示,则
mm
(2)测量当地重力加速度的大小:将小球拉至与竖直方向成较小角度并由静止释放。利用力传感器,获得
摆线所受拉力F的大小与时间t的关系图像,如图丙所示,则单摆的周期=
(用t“t”表示),
重力加速度大小的测量值为
(用“L“D”和“T表示)。
(3)验证机械能守恒定律:
①将小球拉至与竖直方向成较大角度0,并由静止释放。
②记录小球经过平衡位置时遮光片的遮光时间为t。则此时遮光片的速度大小为=
(用“d“e
表示),并将此速度视为小球经过平衡位置时的速度。
③改变0,重复①和②。
根据所测数据,小球由静止运动到平衡位置的过程中,在误差允许的范围内,若满足=的
关系式(用“g“0“L“D表示),则小球在上述过程中机械能守恒。
根据多次测量结果发现:小球由静止运动到平衡位置的过程中,重力势能减少量总是小于动能增加量,
可能的原因是
。(写出一条即可)
17.“祖冲之”实验小组同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,定滑轮固定在水平面上,物块P、
Q由细绳悬挂于滑轮两侧,物块P上固定有遮光片,正下方有光电门。实验前测量遮光片的宽度d,实
验时由静止释放物块P,记录物块P释放时与光电门的竖直距离h和通过光电门的时间t,然后改变h,
重复实验并记录数据,重力加速度大小为8。
,遮光片
2
主尺cm
P
回一光电门
回
0
游标尺0
20
甲
乙
(1)实验时
(填“需要”或“不需要)测量物块P、Q的质量M和;
(2)利用游标卡尺测量遮光片的宽度d时示数如图乙所示,则d=
cm;
③)该同学处理数据时,作出h-是图像,若不考虑阻力,图像的斜率为
(用实验时测量的物理量
表示),则说明机械能守恒;
(4)仅考虑空气阻力的影响:h-卡图像的斜率比(3)中的表达式所计算的结果
(填“偏大”或“偏小”)。
18.某小组利用如图所示的实验装置探究合外力做功与动能变化的关系。调节木板倾斜程度,使得滑块未
连接细绳时,恰好可以沿着木板匀速下滑。细绳一端通过力传感器连接在天花板上,另一端绕过滑块上
的滑轮连接一重物(含遮光条),重物下方安装有两个光电门A和B。
3
二力传感器
(1)本实验不需要测量的物理量有
滑块
A.滑块的质量M
B.重物的质量m
遮光条
C.光电门A和B之间的高度h
重物
D,遮光条宽度d和经过光电门的遮光时间ta、tB
A
E.力传感器的读数F
(2)重物通过光电门A时,滑块的速度为
光电门©B
(3)重物从A运动到B的过程中,滑块所受合外力做的功为
滑块动能的变化量为
若两
者在实验误差范围内,即可得到合外力做功与动能变化的关系。
试卷第7页,共16页
19.如图甲所示,某实验小组用一辆改装的小车来探究做功与动能增量的关系,其示意图如图乙所示,用
一根细线通过固定在长木板上的定滑轮连接小车和钩码,小车与滑轮间的细线与长木板平行。在钩码牵
引下,载有小球的小车在长木板上从静止开始加速运动,小车运动到固定挡条处发生碰撞,使置于小车
固定平台上的小球被水平抛出,并落在平铺在长木板上的白纸上的复写纸上。己知小车质量为M,小
球质量为m,钩码质量为。,重力加速度为g。
小球m
小车M
钩码m
长木板
挡条
复写纸+白纸
图甲
图乙
图丙
(1)使小车从同一位置出发,重复多次实验,小球抛出后落在复写纸上,在白纸上留下多个印迹,现用画
圆的方法确定小球的平均落点,如图丙所示,所画的圆较合理的是
A.a B.b
(2)进一步测量得到小车在碰撞固定挡条前的位移为x,小球水平抛出后落到复写纸上的水平位移为$,
竖直位移为,由此可以确定小车与挡条碰撞前瞬间的速度大小为v=
A.层
B.s
2h
c.
2h
D.sg
(3)为了探究重力做功与动能增量的关系,本实验
(选填“A.需要或B.不需要)平衡阻
力;实验中钩码重力做功为W=gx,动能增量为△Ek=」
由以上数据分析可得两者间的关系。
A.
B.)
C.m+加
1
D.
(m+m+M)v2
20.某同学用如图1所示装置做“探究向心力与角速度关系”实验。物块放在水平转盘上,用轻绳与固定在
竖直转轴上的力传感器相连,轻绳刚好伸直,物块的质量为m,物块做圆周运动的半径为r,转盘的半
径为R,转盘边缘处固定一遮光片,重力加速度为g。
转轴
0cm
转翻
物块
光电门
力传
山山
轻绳
感器
遮光片
0510
-b
图2
图1
图3
(1)用游标卡尺测遮光片的宽度,示数如图2所示、则遮光片的宽度d=
mm;
(2)使转盘绕转轴匀速转动,测得遮光片通过光电门时挡光时间为t,则转盘转动的角速度⊙=
(用题中物理量符号表示):
(3)改变转动的角速度,使转盘以不同的角速度做匀速圆周运动,记录每次力传感器的示数F及遮光片
的挡光时间1,作F-图像,得到的图像如图3所示,由图像可知,当力传感器的示数为F时,物块做
圆周运动的向心力等于
(用P、b表示),如果图像的斜率
(用题中物理量
符号表示),则表明,质量与半径一定时,物块做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。
21.某同学设计了一种探究向心力与角速度关系的实验装置,如图甲所示,在水平圆盘上固定一个长的凹
槽,在槽内固定一个力传感器,将小球放在凹槽内,在力传感器外侧安装了一个沿圆盘径向的遮光片,
小球紧靠力传感器。
力传感器小球
接收光强度
遮光片
凹槽
光电门
w/(rad2.s)
2
810
丙
(1)本实验应该保证
和不变;
(2)使圆盘绕过圆盘中心的竖直轴匀速转动,与光电门连接的光强记录仪记录接收到的光强随时间变化的
规律如图乙所示,根据图乙可知,圆盘转动的角速度为⊙=
(3)多次调整圆盘的转速进行实验,测得多组小球转动的角速度ω及对应力传感器示数F,作出F-)图
像如图丙所示,由图像得到的结论是
若小球的质量为0.2kg,则小球做圆周运动
的半径r=
1m。
试卷第8页,共16页
22.某实验小组用如图甲所示装置探究向心力大小与质量、角速度和半径的关系。已知长槽上挡板B到转
轴的距离是挡板A的2倍,挡板A和挡板C到各自转轴的距离相等。左、右塔轮用不打滑的传动皮带
连接,调整皮带,可以使两塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合。
(1)在探究向心力大小与半径的关系时,需要先将传动皮带调至变速塔轮的第
(选填“一”、“二”
或“三)层,再将质量相同的钢球分别放在
(选填“A、B”或“B、C”)位置的挡板内侧;
(2)探究向心力大小与角速度的关系时,该小组将传动皮带调至变速塔轮的第三层,将两个相同的钢球分
别放在A、C两处,转动手柄左、右标尺露出的等分格数之比为
23.(1)某实验小组利用如图所示的实验装置验证圆周运动的向心力与线速度之间的关系。悬点O处固定一
个力传感器(未画出),细绳一端系一个小球,另一端系在传感器上,悬点O正下方放置一个光电门,
把小球向左拉开然后从静止释放,小球经过光电门时小球中心刚好对准光电门发光管,当地重力加速度
为g。
10
①测得小球静止在O点正下方时力传感器的读数为F,,小球的直径为d,小球做圆
周运动的半径为L:
②把小球从某点(如图中的A点)由静止释放,经过光电门位置时挡光时间为△t,
则小球经过光电门时的线速度大小为,小球经过光电门位置时绳子的拉力为
F,若等式F=(用、d、L、△t、g表示)成立,则向心力与线速度之
866E
间的关系得到验证。
(2)如图1所示的实验装置可以用来验证两辆小车碰撞前后动量守恒。图中A、B两辆相同小车质量均为
1kg。电磁打点计时器的打点周期T=0.02s,主要实验步骤有:
18.81cm
6.52cm
24.00cm
纸带A
纸带B
图2
.把两条纸带分别安装在两辆小车上,并让两条纸带通过同一个打点计时器。打点计时器内有两层复写
纸,每条纸带各放在一层复写纸下,这样,一个打点计时器能够同时打下两条纸带。
b调整木板的倾斜角度,使小车能够匀速运动。
c.在小车A上固定一个1kg的重物,然后给小车A一个向前的速度,使它撞向静止的B车,碰后两车
迅速分开,各自前进。打下的分别与A、B相连的纸带如图2所示。
①根据图2中给出的纸带数据,小车A碰前的动量大小为
kgm/s(结果保留3位有效数字):
②根据图2中给出的纸带数据,小车B碰后的动量大小为
kgm/s(结果保留3位有效数字):
③碰后系统的总动量大小为
kg·m/s(结果保留3位有效数字),由实验数据可得,在误差允许范
围内,碰撞前后系统动量守恒。
24.下列甲、乙、丙、丁图分别是“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“探
究平抛运动规律”、“验证动量守恒”的实验装置图。
带有定滑轮的长木板
纸带接电源
C
入射小球
支碰小球
实验小车打点计时器
小车
小车
(1)下列说法正确的是」
A.图甲实验中,悬挂重物的质量须满足远小于实验小车的质量
B.图乙实验中不需要平衡摩擦力”
C.图丙实验斜槽必须光滑
D,图丁入射小球的质量必须要大于被撞小球的质量
试卷第9页,共16页
(2)某同学用图丁的实验装置验证动量守恒,已知入射小球的质量为,被碰小球的质量为m,。
I.本实验要求轨道末端切线水平,入射小球和被碰小球半径
(选填“必须相同”或“可以不同”),
在同一组实验中,入射小球
(选填“需要”或“不需要)从同一位置由静止释放。
Ⅱ.在重复同一操作过程中,小球在纸上留下很多个痕迹,图()是入射小球碰后多次落在白纸上留下
的痕迹点,为了确定该小球平均落点,所画的三个圆中最合理的是
(填“d“b”或“c”)。
记录纸
00
Onmmnnn
50单位:cm60
图a
图b
刻度尺
对上一问中的落点进行测量,将刻度尺0刻度对准O点,测量图片如图b所示,由此可知,实验时M
点到O点的距离可记为cm
Ⅳ如果小球碰撞过程中动量守恒,则需要验证的表达式为
(用、m2、OM、OP、OW表示)。
V.如果小球发生弹性碰撞,则需要验证的表达式为
(用OM、OP、OW表示)
25.学习小组利用不同的实验装置分别研究平抛运动。回答下列问题:
(1)甲同学用频闪照相机拍到小球平抛运动的照片,如图甲所示。照片中小方格的边长L=5c,小球在
平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛运动的初速度。=_/s(当地重
力加速度g取9.8m/s2)。
挡板
甲
(2)乙同学在家中进行实验。如图乙所示,在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上滚下,钢球滚过
桌边后便做平抛运动,移动挡板到桌子附近,使做平抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的挡板上,
记录钢球的落点,测量桌边到挡板的距离x,小球下落的高度y。改变桌边和挡板的距离,得到多组数
据。
①关于实验过程下列说法正确的是
(填标号)。
A.每次都应该从斜面上同一位置由静止释放小球
B.面的摩擦会影响实验结果
C.实验过程中,可以在桌面上向前或向后移动斜面
②乙同学通过图像研究平抛运动的水平位移x与竖直位移y的关系。下列图像中,符合实际的是
(填标号)。
26.在“探究小车加速度与力、质量的关系的实验中,实验装置如图甲所示。
B
D
91011
212223
A
B
D
甲
1cm2345678只.1012131451617181920、212223242526
图甲
图乙
(1)下列学生实验与本实验采用相同实验方法的是
A,用插针法测玻璃的折射率
B.探究向心力大小的表达式
C.用油膜法估测油酸分子的大小
D.探究两个互成角度的力的合成规律
(2)实验得到如图乙所示的纸带,将毫米刻度尺的零刻度与纸带上的O点对齐,可读出OB的距离为
cm;已知电火花计时器的频率为50Hz,可算出小车的加速度大小为
m/s2。
(计算结果保留2位有效数字)
试卷第10页,共16页
重庆市杨家坪中学高2026届高三上期末复习(六)
实验专题
1.小明发现白炽灯泡在开灯瞬间最容易损坏,猜想可能是在开灯瞬间灯丝的温度较低,导致电阻比正常工作时小。为了证实自己的猜想,通过设计实验进行验证:
(1)实验一:通过实验,研究灯泡的伏安特性,并测出该灯泡的电压与通过它的电流关系,描绘如图所示,在实验过程中,电阻的横截面积和长度保持不变,依据图像分析:
①电阻阻值为R,其材料电阻率为,由图可知,随着电阻两端的电压增大,则
A.R增大,增大 B.R减小,减小
C.R增大,不变 D.R减小,不变
②根据图像分析,当灯泡两端电压为1.8V时,该灯泡的功率为 W(结果保留两位有效数字)。
③根据I-U图像,推测该实验电路为 。
A. B. C. D.
(2)实验二:设计了利用两恒压源、不计内阻的电流表和一额定电压36V,额定功率40W的灯来认证,电路如图所示。
第一步:断开,闭合,电流表指针偏转,但灯泡不发光。此时灯泡两端的电压是 V。
第二步:断开闭合,灯泡正常发光,灯丝温度很高。
第三步:两分钟后再断开并迅速闭合,观察到电流表示数接下来一段时间内变化的情况是 ,得出灯丝的温度越低,其电阻越小。
A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.保持不变
2.某学习小组做“验证动量守恒定律”实验,设计了如下方案:(已知重力加速度为)
(1)方案甲:如图甲所示,大小相同的质量分别为和的滑块A、B与地面间的动摩擦因数为、,先不放滑块B,仅将滑块A压缩弹簧至点后由静止释放,滑块A在点与弹簧分离后,继续滑至点停止运动;再将滑块B放在点,仍将滑块A压缩弹簧至点后由静止释放,滑块A、B碰撞后分别静止在、点,测得点到、、三点的距离分别为、、,若满足 ,则滑块A、B碰撞过程系统动量守恒。
(2)方案乙:如图乙所示,半径相同、质量分别为、的小球用等长的细绳悬挂在天花板上,将球A拉至某高度自由释放,记录拉力传感器A碰撞前后瞬时的示数为、,碰后瞬间拉力传感器的示数为,已知球A碰撞后反弹,若满足 ,则滑块A、B碰撞过程系统动量守恒。
(3)方案丙:如图丙所示,滑块A、B上端装有等宽的挡光片,操作如下:
①打开气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间 时,可认为气垫导轨水平。
②该装置用于“验证动量守恒定律”时 (填“需要”或“不需要”)测出遮光条的宽度。
③滑块A置于光电门1的左侧,滑块B静置于两光电门之间,给滑块A一水平向右的初速度,滑块A先后通过光电门1和2的挡光时间为、,滑块B通过光电门2的挡光时间为,为使滑块A能通过光电门2,则 (填“小于”“等于”或“大于”)。
④若两滑块碰撞过程中动量守恒,则满足表达式 (用题中物理量的符号表示)。
3.某实验小组探究平抛运动的特点。
(1)实验采用图示装置,将白纸和复写纸重叠并固定在竖直背板上,钢球在斜槽中某一高度滚下,从末端水平飞出,落在挡板上,在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重复实验,在白纸上留下若干痕迹点。为正确研究钢球运动的规律,将白纸从背板上取下前还应根据 在白纸上标记竖直方向;
(2)利用手机和计算机可以方便地记录钢球做平抛运动的轨迹并分析其运动规律。该实验小组利用视频处理软件分析钢球某次平抛运动的录制视频,得到的水平位移和竖直位移随时间变化的图像如图所示。图中图线 (选填“甲”或“乙”)为水平位移随时间变化的图线,此次钢球做平抛运动的初速度为 米/秒。
4.图(a)所示的彩虹圈是一种有趣的螺旋弹簧玩具。实验小组利用图(b)装置测量其劲度系数。平放于较光滑水平桌面上的彩虹圈一端用细线固定在墙上,另一端通过细线跨过较光滑的定滑轮连接一托盘。在托盘中逐次增加质量为2g的砝码,砝码总个数为n,通过彩虹圈上方水平放置的固定刻度尺读出放入砝码稳定后对应指针位置x,测得数据如下:
砝码总个数n
1
2
3
4
5
6
指针位置/cm
20.00
22.82
25.60
28.40
31.21
34.01
(1)为充分利用测量数据,实验小组用如下方法逐一求差:,,则 cm;根据上述三个差值算出托盘中每增加一个砝码时彩虹圈的平均伸长量,重力加速度取9.8,可求得彩虹圈的劲度系数 N/m;
(2)实验小组将该彩虹圈竖直悬挂,彩虹圈因自身重力作用而呈现的形态如图(c)中 (填正确答案标号)。
5.探究“电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系”实验中,某同学采用图1所示电路。是两个完全相同的电容器,电压表是数字电压表(内阻无穷大),电流传感器接计算机。初始时开关都断开,两个电容器都不带电。
(1)保持开关断开,把开关接1,数字电压表的示数逐渐增加,稳定时的读数是。电流传感器显示通过的电流如图2所示,数出图线与横轴围成的小格子数约为44个,则电容器充电结束后存储的电荷量约为 。
(2)保持开关断开,把开关接2,稳定后,数字电压表的示数为,电容器所带电荷量约为 C。
(3)断开,闭合。稳定后,断开,把接2。
(4)重复操作(3),记录每次操作后电容器的电压分别为……
则本实验得出的结论是:电容器两极板间电势差跟所带电荷量成 (填“正比”或“反比”)。
(5)根据以上数据可计算出电容器的电容约为 F。
6.如图甲所示,莱顿瓶可看作电容器的原型,一个玻璃容器内外包裹导电金属箔作为极板,一端接有金属球的金属棒通过金属链与内侧金属箔连接,但与外侧金属箔绝缘,莱顿瓶可视为平行板电容器。
(1)如图乙所示为某同学设计的测量莱顿瓶电容的实验电路。已知电池输出电压恒为U=8V,R为电阻箱。闭合开关S,电流传感器记录了莱顿瓶充电过程中的I—t图像如图丙所示,图线与坐标轴所围的区域格数约为68格。充电完成后,莱顿瓶极板所带电荷量约为 C,电容器的电容约为 F。(结果保留均三位有效数字)
(2)如果不改变电路其他参数,只增大电阻R,充电时I—t曲线与坐标轴所围成的面积将 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(3)给莱顿瓶充电后就储存了能量,某同学认为莱顿瓶储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出莱顿瓶两极间的电压U随极板电荷量Q变化的图像如图丁所示。根据图像,莱顿瓶储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系式可能正确的是 (填选项字母,多选)。
A. B. C. D.
7.我国“嫦娥三号”“嫦娥四号”月球探测器都运用了一种温差电池,在光照不足或极端低温的太空或地外环境中,实现长期、可靠的能源供给。它的电动势E(约为几十毫伏)与温度差成正比,满足表达式,其中是材料的塞贝克系数,由材料决定。某兴趣小组想要测量某温差电池的塞贝克系数,在确保温度差的情况下,通过如图所示电路图测量温差电池的电动势和内阻。滑动变阻器最大阻值为,电流表甲的量程为0.1mA,内阻为,电流表乙的量程为2mA,内阻约为。
(1)电流表应选 (“甲”或“乙”)。
(2)闭合开关S,多次调节滑动变阻器R,记录每次调节后电流表和的读数,作出图像,则温差电池的电动势 mV,内阻 。(结果均保留一位小数)
(3)改变温差,重复上述实验步骤,得到多组数据,作出图像,由图可得 (结果保留一位小数)。
(4)若实验过程中电池冷端散热不充分导致温差偏小,则的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
8.小尧同学在实验室练习使用多用电表。
(1)①她将选择开关调到欧姆挡,先用手指捏着红、黑表笔进行欧姆调零(如图甲),然后用手指压着表笔与待测电阻的引脚测量电阻(如图乙),这两步操作 。
A.甲不合理 B.乙不合理 C.甲、乙都不合理 D.甲、乙都合理
②已知选择开关在“×10”位置,正确操作情况下指针如图丙所示,待测电阻 ;
(2)她进一步用如图丁所示实验电路探究充电宝的电动势和内阻,并用两只数字多用电表分别作为电压表和电流表,图中电阻。
①闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片移到最 端(选填“左”或“右”);
②图中“数字多用电表1”是 表(选填“电流”或“电压”);
③在充电宝电量接近100%时,实验得到了与干电池相似的图像,如图戊所示。由图像可得该充电宝的电动势 ,内阻 (结果均保留三位有效数字)。
④研究发现充电宝在电量减少的过程中,电动势几乎不变,由此可以推测充电宝内用来储存电能的器件可能是 ;
A.电感线圈 B.电容器 C.电池组
9.实验室有如下器材;
A.干电池组(电动势约3V,内阻约1Ω) B.待测电阻(阻值约5Ω)
C.电压表V(0~3V,内阻约3kΩ) D.电流表A(0~0.6A,内阻约0.5Ω)
E.滑动变阻器R(最大阻值为20Ω) F.开关、导线若干
(1)甲同学连接了如图(a)所示电路测量待测电阻的阻值。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑至
(选填“a”或“b”)端。闭合开关后,滑动滑片,记录下某次测量中电流表的读数为0.23A,电压表的读数如图(b)所示,则该次测量中待测电阻 Ω(结果保留两位有效数字);
(2)乙同学发现改变图(a)中导线①的连接方式后可测量干电池组的内阻,为使内阻测量误差较小,应将图(a)中导线①的c端与电流表的 (选填“+”或“-”)接线柱相连。调整导线连接后,乙同学通过实验得到多组电压U和电流I数据。以电压U为纵坐标,电流I为纵坐标建立坐标系,通过描点得到一条直线,其斜率的绝对值为,则该干电池组内阻的测量值 ,若已知电压表的内阻为,定义测量的相对误差,则本次干电池组内阻测量的相对误差
×100%,(均用k,表示)
10.某同学粗测一圆柱体的电阻率ρ,需要测量圆柱体的直径与长度及电阻。
(1)先用游标卡尺测量长度如图(a)所示,长度L为 cm,直径如图(b)所示,直径D为 mm。
(2)再用多用电表欧姆挡粗测出电阻值,开始时他们用“×10”倍率测量阻值结果如图c中指针指在M位置,为减小误差,需要把选择开关拨至“ ”(选填“×1”或“×100”)倍率。最终指针指在N位置,测得圆柱体的电阻值R约为 。
(3)由上述实验测得的物理量可以粗略计算得出圆柱体的电阻率= 。(用题目中所给的字母和通用数学符号表示)
11.实验室合成了一种新型导电陶瓷,用该材料制成长、宽、高分别为a、b、c的长方体,如图所示,AB是从两侧引出的导线。为测量该材料的电阻率:
(1)用多用电表电阻挡粗测A、B间的电阻,将选择开关置于“×1”挡,欧姆调零后两表笔接A、B,多用电表的示数如图所示,则 Ω;
(2)用伏安法测量AB间的电阻。实验室提供的器材有:
A.电压表(0~1V,内阻1.0kΩ); B.电流表(0~250mA,内阻约1.0Ω);
C.滑动变阻器R(阻值0~10Ω,2A); D.电阻箱(最大阻值9999.9Ω);
E.电源(直流6V);开关一个、导线若干。
①某同学设计如图的电路进行实验,欲将电压表的量程扩大为0~6V,图中电阻箱的值应调为 Ω;
②反复调节R上滑片的位置,发现当的示数为200mA时,的示数为0.95V。则 Ω(结果保留两位有效数字);
③用刻度尺测得a、b、c分别为24.00cm、18.00cm和7.00cm,则该材料的电阻率为 Ω·m(结果保留两位有效数字);
④不考虑其他变化,用该方法测得的电阻率与其真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相同”),理由是 。
12.兴趣小组拿到一批标识模糊的小灯泡,为测定其规格,决定描绘它的伏安特性曲线。已知小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)小组同学正确连接电路并测量,得到如图1所示的伏安特性曲线。
根据图1可知小灯泡的电阻随温度升高而 。
A.增大 B.减小 C.不变 D.先增大后减小
(2)由图1可知,当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时,其功率约为
W(计算结果保留3位有效数字)。
(3)小组将这个小灯泡与一个定值电阻R0串联后,接在电动势为E=3V、内阻不计的电源上,构成一个简单的指示灯电路。他们手头只有一个量程为0~3V、内阻很大的电压表。在没有常规电流表的情况下,设计了如图2所示电路来精确测定定值电阻R0的阻值。
①闭合开关S1,再将单刀双掷开关S2,拨到位置“1”,调节滑动变阻器R1的滑片,使电压表示数恰好为U1=2.70V。
②保持R1的滑片位置不变,将S2拨到位置“2”,电压表示数变为U2=1.20V。
根据实验数据并结合图1,计算定值电阻R0的阻值应为 Ω(计算结果保留3位有效数字)。据此判断,若将单刀双掷开关S2拨到位置“1”,调节R1的滑片至电压表示数为2.23V,结合图像计算此时小灯泡的实际功率为 W(计算结果保留3位有效数字)。
13.在“用单摆做测量重力加速度”的实验中,采用双线摆,装置如图1所示。
(1)改单线摆为双线摆的目的是__________。
A.便于测量摆长
B.便于小球在竖直面内摆动
C.无需控制摆角大小
(2)调整悬挂点、等高,如图2所示,用刻度尺测量两悬挂点之间的距离 cm。
(3)测得小球直径为,两根摆线的长度均为,则摆长 。(用、、表示)
(4)如图3所示,将小磁铁吸在小球底端,手机放置在小球摆动最低点的正下方。打开手机磁力传感器,采集到磁感应强度随时间变化的图像如图4所示,则单摆的周期 s。(结果保留3位有效数字)
(5)改变两铁架台之间的距离,多次测量,作出图像。忽略手机对摆的影响,若仅考虑磁铁对摆长的影响,你认为用图像法计算的重力加速度是否有偏差?请简要说明理由 。
14.某实验小组观看“天宫课堂”时,关注到航天员桂海潮演示的动量守恒定律验证实验(如图甲所示),发现两球碰撞瞬间难以实现对心正碰,导致碰后的速度都不与原来的速度在同一条直线上。受此实验现象启发,该实验小组针对这种情境,提出了另一种测量方案:实验仍在处于完全失重的空间站中进行,将背景板中的方格改为以O为圆心、R为半径的圆弧,P、Q连线为该圆的一条直径。小钢球A(可视为质点)悬浮于圆心O处,用相同的小钢球B,从圆弧上的P点推出后撞向A,记录碰撞前B的运动时间为,碰撞后A运动至M点的时间为、B运动至N点的时间为,测得连线OM、ON与OQ间的夹角分别为、。请用题目中所给物理量的符号回答下列问题:
(1)A、B两球碰后的速度大小分别为 、 ;
(2)写出验证两球组成的系统在PQ方向上动量守恒应满足的表达式 ,系统在碰撞前、后动能守恒应满足的表达式 ;
(3)该小组认为在已验证系统动量守恒的基础上,还需和互余,才可验证系统动能守恒,该说法是否正确? (选填“正确”或“不正确”),简要说明理由 。
15.为探究非接触式碰撞(磁力相互作用)中动量是否守恒,某实验小组采用如图所示的装置进行了碰撞实验,滑块A的右端和滑块B的左端均固定有磁铁(两磁铁间为斥力),气垫导轨两端均固定有位移传感器。给滑块A一初速度,与静止的滑块B发生磁力碰撞,用位移传感器实时采集滑块A、B的位置一时间数据,并通过计算机自动生成图像,可直接读取碰撞前后两滑块的瞬时速度。两滑块(含磁铁)的质量均为,忽略导轨摩擦,可认为两滑块距离较近时磁力才有作用。
(1)在实验中,滑块A以初速度与静止的滑块B发生磁力碰撞后,速度分别变为和,碰后总动量为 ,若碰撞过程中满足 (均用题中符号表示),则动量守恒。
(2)若在实验中,滑块A以初速度与滑块B发生磁力碰撞,在两滑块发生相互作用前,滑块B意外吸附了一个质量为的静止铁钉,碰撞后滑块A速度为,则碰后滑块B速度为 时动量守恒。
(3)若将滑块B的磁铁替换为黏性泥团,滑块B(含黏性泥团)的质量仍为,A仍以初速度与静止的B发生碰撞,两滑块碰后粘在一起,则 (填“能”或“不能”)用来验证动量守恒;若测得碰撞后两滑块的速度为,则碰撞过程机械能损失 (用题中符号表示)。
16.图甲为某兴趣小组设计的实验装置,在单摆悬点处安装力传感器,可采集摆线的拉力;在小球的平衡位置正下方处安装光电门,可采集小球底部的轻质遮光片遮住光的时间。利用本装置可以完成测量当地重力加速度大小g、验证机械能守恒定律等实验。
实验操作如下:
(1)测量所需长度:用刻度尺测得摆线长度为L,用游标卡尺测得小球直径为D;用螺旋测微器测量遮光片的宽度为d,如图乙所示,则d= mm。
(2)测量当地重力加速度的大小:将小球拉至与竖直方向成较小角度并由静止释放。利用力传感器,获得摆线所受拉力F的大小与时间t的关系图像,如图丙所示,则单摆的周期T= (用“t1”“t2”表示),重力加速度大小的测量值为 (用“L”“D”和“T”表示)。
(3)验证机械能守恒定律:
①将小球拉至与竖直方向成较大角度θ,并由静止释放。
②记录小球经过平衡位置时遮光片的遮光时间为t。则此时遮光片的速度大小为v= (用“d”“t”表示),并将此速度视为小球经过平衡位置时的速度。
③改变θ,重复①和②。
根据所测数据,小球由静止运动到平衡位置的过程中,在误差允许的范围内,若满足 的关系式(用“g”“θ”“L”“D”表示),则小球在上述过程中机械能守恒。
根据多次测量结果发现:小球由静止运动到平衡位置的过程中,重力势能减少量总是小于动能增加量,可能的原因是 。(写出一条即可)
17.“祖冲之”实验小组同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,定滑轮固定在水平面上,物块P、Q由细绳悬挂于滑轮两侧,物块P上固定有遮光片,正下方有光电门。实验前测量遮光片的宽度,实验时由静止释放物块P,记录物块P释放时与光电门的竖直距离和通过光电门的时间,然后改变,重复实验并记录数据,重力加速度大小为。
(1)实验时 (填“需要”或“不需要”)测量物块P、Q的质量和;
(2)利用游标卡尺测量遮光片的宽度时示数如图乙所示,则 cm;
(3)该同学处理数据时,作出图像,若不考虑阻力,图像的斜率为 (用实验时测量的物理量表示),则说明机械能守恒;
(4)仅考虑空气阻力的影响:图像的斜率比(3)中的表达式所计算的结果 (填“偏大”或“偏小”)。
18.某小组利用如图所示的实验装置探究合外力做功与动能变化的关系。调节木板倾斜程度,使得滑块未连接细绳时,恰好可以沿着木板匀速下滑。细绳一端通过力传感器连接在天花板上,另一端绕过滑块上的滑轮连接一重物(含遮光条),重物下方安装有两个光电门A和B。
(1)本实验不需要测量的物理量有______。
A.滑块的质量M
B.重物的质量m
C.光电门A和B之间的高度h
D.遮光条宽度d和经过光电门的遮光时间、
E.力传感器的读数F
(2)重物通过光电门A时,滑块的速度为 。
(3)重物从A运动到B的过程中,滑块所受合外力做的功为 ,滑块动能的变化量为 ,若两者在实验误差范围内,即可得到合外力做功与动能变化的关系。
19.如图甲所示,某实验小组用一辆改装的小车来探究做功与动能增量的关系,其示意图如图乙所示,用一根细线通过固定在长木板上的定滑轮连接小车和钩码,小车与滑轮间的细线与长木板平行。在钩码牵引下,载有小球的小车在长木板上从静止开始加速运动,小车运动到固定挡条处发生碰撞,使置于小车固定平台上的小球被水平抛出,并落在平铺在长木板上的白纸上的复写纸上。已知小车质量为,小球质量为,钩码质量为,重力加速度为。
(1)使小车从同一位置出发,重复多次实验,小球抛出后落在复写纸上,在白纸上留下多个印迹,现用画圆的方法确定小球的平均落点,如图丙所示,所画的圆较合理的是_________;
A. B.
(2)进一步测量得到小车在碰撞固定挡条前的位移为,小球水平抛出后落到复写纸上的水平位移为,竖直位移为,由此可以确定小车与挡条碰撞前瞬间的速度大小为_______;
A. B. C. D.
(3)为了探究重力做功与动能增量的关系,本实验 (选填“A.需要”或“B.不需要”)平衡阻力;实验中钩码重力做功为,动能增量为 ,由以上数据分析可得两者间的关系。
A. B. C. D.
20.某同学用如图1所示装置做“探究向心力与角速度关系”实验。物块放在水平转盘上,用轻绳与固定在竖直转轴上的力传感器相连,轻绳刚好伸直,物块的质量为,物块做圆周运动的半径为,转盘的半径为,转盘边缘处固定一遮光片,重力加速度为。
(1)用游标卡尺测遮光片的宽度,示数如图2所示、则遮光片的宽度 mm;
(2)使转盘绕转轴匀速转动,测得遮光片通过光电门时挡光时间为,则转盘转动的角速度
(用题中物理量符号表示);
(3)改变转动的角速度,使转盘以不同的角速度做匀速圆周运动,记录每次力传感器的示数及遮光片的挡光时间,作图像,得到的图像如图3所示,由图像可知,当力传感器的示数为时,物块做圆周运动的向心力等于 (用、表示),如果图像的斜率 (用题中物理量符号表示),则表明,质量与半径一定时,物块做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。
21.某同学设计了一种探究向心力与角速度关系的实验装置,如图甲所示,在水平圆盘上固定一个长的凹槽,在槽内固定一个力传感器,将小球放在凹槽内,在力传感器外侧安装了一个沿圆盘径向的遮光片,小球紧靠力传感器。
(1)本实验应该保证 和 不变;
(2)使圆盘绕过圆盘中心的竖直轴匀速转动,与光电门连接的光强记录仪记录接收到的光强随时间变化的规律如图乙所示,根据图乙可知,圆盘转动的角速度为 ;
(3)多次调整圆盘的转速进行实验,测得多组小球转动的角速度及对应力传感器示数F,作出图像如图丙所示,由图像得到的结论是 ;若小球的质量为0.2kg,则小球做圆周运动的半径 m。
22.某实验小组用如图甲所示装置探究向心力大小与质量、角速度和半径的关系。已知长槽上挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍,挡板A和挡板C到各自转轴的距离相等。左、右塔轮用不打滑的传动皮带连接,调整皮带,可以使两塔轮自上而下按如图乙所示三种方式进行组合。
(1)在探究向心力大小与半径的关系时,需要先将传动皮带调至变速塔轮的第 (选填“一”、“二”或“三”)层,再将质量相同的钢球分别放在 (选填“”或“”)位置的挡板内侧;
(2)探究向心力大小与角速度的关系时,该小组将传动皮带调至变速塔轮的第三层,将两个相同的钢球分别放在两处,转动手柄左、右标尺露出的等分格数之比为 。
23.(1)某实验小组利用如图所示的实验装置验证圆周运动的向心力与线速度之间的关系。悬点处固定一个力传感器(未画出),细绳一端系一个小球,另一端系在传感器上,悬点正下方放置一个光电门,把小球向左拉开然后从静止释放,小球经过光电门时小球中心刚好对准光电门发光管,当地重力加速度为。
①测得小球静止在点正下方时力传感器的读数为,小球的直径为,小球做圆周运动的半径为;
②把小球从某点(如图中的点)由静止释放,经过光电门位置时挡光时间为,则小球经过光电门时的线速度大小为 ,小球经过光电门位置时绳子的拉力为,若等式 (用、、、、表示)成立,则向心力与线速度之间的关系得到验证。
(2)如图1所示的实验装置可以用来验证两辆小车碰撞前后动量守恒。图中A、B两辆相同小车质量均为1kg。电磁打点计时器的打点周期,主要实验步骤有:
a.把两条纸带分别安装在两辆小车上,并让两条纸带通过同一个打点计时器。打点计时器内有两层复写纸,每条纸带各放在一层复写纸下,这样,一个打点计时器能够同时打下两条纸带。
b.调整木板的倾斜角度,使小车能够匀速运动。
c.在小车A上固定一个1kg的重物,然后给小车A一个向前的速度,使它撞向静止的B车,碰后两车迅速分开,各自前进。打下的分别与A、B相连的纸带如图2所示。
①根据图2中给出的纸带数据,小车A碰前的动量大小为 (结果保留3位有效数字);
②根据图2中给出的纸带数据,小车B碰后的动量大小为 (结果保留3位有效数字);
③碰后系统的总动量大小为 (结果保留3位有效数字),由实验数据可得,在误差允许范围内,碰撞前后系统动量守恒。
24.下列甲、乙、丙、丁图分别是“探究小车速度随时间变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“探究平抛运动规律”、“验证动量守恒”的实验装置图。
(1)下列说法正确的是__________;
A.图甲实验中,悬挂重物的质量须满足远小于实验小车的质量
B.图乙实验中不需要“平衡摩擦力”
C.图丙实验斜槽必须光滑
D.图丁入射小球的质量必须要大于被撞小球的质量
(2)某同学用图丁的实验装置验证动量守恒,已知入射小球的质量为,被碰小球的质量为。
Ⅰ.本实验要求轨道末端切线水平,入射小球和被碰小球半径 (选填“必须相同”或“可以不同”),在同一组实验中,入射小球 (选填“需要”或“不需要”)从同一位置由静止释放。
Ⅱ.在重复同一操作过程中,小球在纸上留下很多个痕迹,图(a)是入射小球碰后多次落在白纸上留下的痕迹点,为了确定该小球平均落点,所画的三个圆中最合理的是 (填“a”“b”或“c”)。
Ⅲ.对上一问中的落点进行测量,将刻度尺0刻度对准点,测量图片如图b所示,由此可知,实验时点到点的距离可记为 cm
Ⅳ.如果小球碰撞过程中动量守恒,则需要验证的表达式为 (用、、、、表示)。
Ⅴ.如果小球发生弹性碰撞,则需要验证的表达式为 (用、、表示)
25.学习小组利用不同的实验装置分别研究平抛运动。回答下列问题:
(1)甲同学用频闪照相机拍到小球平抛运动的照片,如图甲所示。照片中小方格的边长,小球在平抛运动中的几个位置如图中的、、、所示,则小球平抛运动的初速度 (当地重力加速度取)。
(2)乙同学在家中进行实验。如图乙所示,在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上滚下,钢球滚过桌边后便做平抛运动,移动挡板到桌子附近,使做平抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的挡板上,记录钢球的落点,测量桌边到挡板的距离,小球下落的高度。改变桌边和挡板的距离,得到多组数据。
①关于实验过程下列说法正确的是 (填标号)。
A.每次都应该从斜面上同一位置由静止释放小球
B.斜面的摩擦会影响实验结果
C.实验过程中,可以在桌面上向前或向后移动斜面
②乙同学通过图像研究平抛运动的水平位移与竖直位移的关系。下列图像中,符合实际的是 (填标号)。
A. B. C.
26.在“探究小车加速度与力、质量的关系”的实验中,实验装置如图甲所示。
(1)下列学生实验与本实验采用相同实验方法的是___________。
A.用插针法测玻璃的折射率 B.探究向心力大小的表达式
C.用油膜法估测油酸分子的大小 D.探究两个互成角度的力的合成规律
(2)实验得到如图乙所示的纸带,将毫米刻度尺的零刻度与纸带上的O点对齐,可读出OB的距离为
cm;已知电火花计时器的频率为50Hz,可算出小车的加速度大小为 m/s2。
(计算结果保留2位有效数字)
(3)为了更高效地测量数据,小王同学利用智能小车进行实验。如图丙所示,小车内部装有加速度传感器,前方挂钩装有拉力传感器,两传感器均可通过无线方式在电脑上实时记录加速度a和拉力F的数据,设砂子和小砂桶的总质量为m,小车总质量为M。
①本实验中, (选填“需要”或“不需要”)满足m远小于M; (选填“需要”或“不需要”)补偿阻力。
②正确完成①步骤后,小王同学在探究加速度与合外力关系时,发现砂桶底部有一个小洞,小车在运动过程中砂桶中的砂子在不断漏出,若将电脑中记录的a与F数据作出a-F图像,得到的图像是 。
27.某小组同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力的关系,图中力传感器可以测出物块所受细线的拉力F,物块质量用M表示,重物质量用m表示,利用打出的纸带可求出物块的加速度a。忽略空气阻力以及打点计时器对纸带的阻力,重力加速度大小为g。
(1)利用该实验装置进行实验 (填“需要”或“不需要”)满足。
(2)第一次实验中,小组同学根据纸带和力传感器测出的数据,作出了如图乙所示的图像,图像不过坐标原点的原因可能是 。
(3)通过小组讨论,在第一次实验的基础上作出了调整:把木板水平放置进行实验,根据纸带和力传感器测出的数据,作出了如图丙所示的图像。由图像可知,物块质量M= ,物块与长木板间的动摩擦因数μ= 。(均用a0、F0、g表示)
28.快递分拣流水线中,常用弹簧缓冲装置防止包裹下落时损坏。该装置核心是四根竖直放置的相同轻弹簧,包裹接触弹簧后压缩弹簧,起到缓冲作用(假设压缩时四根弹簧的压缩量相同)。为优化装置参数,需探究一根弹簧的弹力与形变量的关系。实验器材有:轻弹簧、规格相同的钩码(每个质量为m)、毫米刻度尺、铁架台、细线、坐标纸。实验时将铁架台固定在水平桌面上,用细线将弹簧上端固定在铁架台横杆上,让弹簧自然竖直下垂,用刻度尺测量弹簧原长,记录数据。在弹簧下端挂钩码,待弹簧静止后,测量弹簧的总长度L,多次实验记录钩码个数和对应的弹簧长度。
(1)若钩码个数为N时,对应的弹簧长度为,则弹簧的劲度系数 (用重力加速度g和题中所给字母表示)。
(2)某同学发现,即使未挂钩码,用弹簧自然下垂时的“原长”测量值也比水平放置时的弹簧原长略大,用弹簧自然下垂时的“原长”计算出的劲度系数与劲度系数的真实值相比________
A.偏大 B.偏小 C.相等
(3)若快递包裹的质量为2kg,从缓冲装置正上方20cm处自由下落(不计空气阻力,不计碰撞中的能量损失和装置中其他零件的质量,),结合实验测得的劲度系数,估算包裹接触缓冲装置后能将弹簧压缩的最大形变量 cm。(弹性势能)
29.某实验小组分别通过“自由落体运动”与“单摆运动”测量当地重力加速度。
(1)通过自由落体运动测重力加速度:某次实验中打点计时器打出的纸带如图甲所示,打点计时器供电频率为,用刻度尺测得、、、、、,根据该纸带数据可测得加速度 (结果保留3位有效数字)。通过多次实验发现,所测重力加速度的值总是存在误差,请写出一种能够提高实验精度的措施: 。
(2)通过单摆实验测重力加速度:用螺旋测微计测量小球直径,如图乙所示, mm。安装好实验装置,拨动摆球,测量并记录单摆的周期以及摆长。改变摆长并重复实验。作出摆长与周期的平方的关系图像如图丙所示,请根据图丙中的数据计算出重力加速度 (已知,结果保留3位有效数字)。某细心的同学发现实验绘制的图像并不过坐标原点,请你写出一种可能的原因 。
30.(1)用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。下列说法正确的是__________。(填选项前的字母)
A.实验前调节装置使斜槽末端水平
B.小球和小球的半径可以不相等
C.小球的质量小于小球的质量
D.用最小的圆将小球多次落点圈在里面,圆心为小球的平均落点位置
(2)在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,下列操作有利于减小实验误差的是________。(填选项前的字母)
A.将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的弹簧测力计进行实验
B.拴在橡皮条上的两条细绳必须等长,且尽量长些
C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与纸面平行
D.画力的图示时应选定合适的标度,使力的图示适当大些
(3)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,图乙是纸带上打出的一系列计时点(打点频率为),根据图中数据推断小车做匀加速运动的依据是 ,小车的加速度大小为 (保留两位有效数字)。
(4)用图丙(a)装置探究加速度与力的关系。小车(含发射器)的质量为。小车的加速度可由计算机所描绘的位移随时间变化的图像得到,图丙(b)对应的小车加速度大小为 (保留2位有效数字)。多次改变钩码质量,测量小车对应的加速度,获得图丙(c)的图像,图线不过原点的原因可能是 。(填选项前的字母)
A.未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
B.平衡摩擦力时轨道倾角太大
C.钩码质量未远小于小车(含发射器)质量
实验是物理研究的重要手段,现在还有DIS实验装置能够帮助我们快速、准确地获得实验数据
31.实验室可以用不同的传感器研究变速直线运动。
(1)若用位移传感器研究小车沿斜面的运动,可以得到小车位移随时间变化的图像如图所示。该实验中,位移传感器的发射器部分应固定在小车上,发射器与接收器的距离在 (选“增大”或“减小”),小车的速度在 (选“增大”或“减小”)。
(2)若用光电门传感器研究上述小车的运动,且按照图示方式安装挡光片,则可以测出小车前端在不同位置的 (填“平均速度”或“瞬时速度”)。实验中若依次更换宽度增大的挡光片测量小车经过同一位置时的速度,则小车每次应该从 释放,且测得的速度值会
(选“增大”或“减小”或“不变”)
32.为研究橡皮筋弹力与形变量之间的关系,某同学取一根橡皮筋进行研究,橡皮筋上端悬挂在一固定力传感器上,下端悬挂不同质量的重物,待稳定后用刻度尺测量橡皮筋的伸长量x,并记录相应的力传感器示数F。
(1)橡皮筋受到的重物的拉力是由于 的形变而产生的,由所得F-x图线可以判断,当橡皮筋上的弹力为6N时,橡皮筋的伸长量为 cm;
(2)该橡皮筋的弹力变化规律( )(选填:A.遵循 B.不遵循)胡克定律
33.某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验,装置如图所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OP和OQ为细绳。
(1)本实验体现的核心物理思想是
(2)下列实验操作合理的是
A.在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行
B.为了减小误差,两根绳必须等长
C.橡皮条必须与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.在作力的图示时,标度应适当大一些
E.在同一次实验中,橡皮条伸长相同的长度且两次结果被拉到同一位置
(3)下图中的实验记录,符合实验事实的是 。
34.某同学用右图所示装置测量放在水平光滑桌面上铁块A与金属板B间的动摩擦因数。已知铁块A的质量mA=0.5kg,金属板B的质量mB=1kg。用水平力F向左拉金属板B,使其一直向左运动,稳定后弹簧秤示数的放大情况如图所示。
(1)AB间的摩擦力f= N。
(2)若g取9.8m/s2,A、B间的动摩擦因数μ= (保留两位有效数字)
(3)实验时, (选填“需要”、“不需要”)金属板B做匀速运动。
35.用如图所示的电路测量金属丝的电阻率。器材如下:待测金属丝电阻约为、滑动变阻器、电阻箱、电流表量程,内阻可忽略、直流电源内阻约、开关、导线若干。
(1)将滑动变阻器的滑片移到 选填“左”或“右”端,闭合开关 S,调节电阻箱阻值为,移动R滑片使电流表示数为。保持R的滑片位置不变,调节电阻箱阻值为,此时电流表示数为,则 若金属丝粗细均匀,横截面积为,长度为1m,则金属丝的电阻率 结果均保留两位有效数字。若电流表内阻不能忽略,则的测量值
选填“偏大”、“偏小”。
(2)图所示电路测定电池的电动势,将中金属丝接入电路中,先闭合开关,待电流表稳定后闭合开关。移动滑动触头P直到电流计G的示数变为零,测得,电流表示数为;改变滑动变阻器阻值重复实验,测得多组数据画出图像如图所示。已知该图像斜率为k,金属丝的电阻为,长为,则电池的电动势 用题中所给的字母表示。
36.在“练习使用多用电表”实验中,小明同学查询到某一型号多用电表内部结构
如图所示:
(1)图中1、2两个档位用于测电流,其中 (填“1”或“2”)的量程较大
(2)下列说法正确的是__________
A.A表笔是黑表笔
B.选择“3、4”用于测电压
C.用作电压表时,量程越大表内阻越小
D.用欧姆档测二极管的正向电阻时,应让B表笔接二极管的正极
(3)小明同学继续用该多用表的欧姆档测小电动机(图甲所示)内阻,发现电动机竟然转了起来。他将电动机拆开,结构如图乙所示。再用多用表欧姆档测铜线圈的电阻(如丙图所示),此时线圈不再转动。
Ⅰ.若两次测量指针偏转情况如下图、所示,欧姆表的倍率都是“”,则电动机转动时欧姆表示数对应于下图 。(填“”或“”)
Ⅱ.从图中,读出电动机的内阻 Ω。
Ⅲ.若要进一步估算小电动机中缠绕的铜丝的总长度,除了已知铜丝的电阻率,还需要测量的物理量是
(用“文字+字母”表示);铜线圈的总长度可表示为 (用题中字母和上一问物理量的字母表示)。
37.(1)某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计的内阻,滑动变阻器应
(填“远大于”或“远小于”);
实验步骤如下:
①实验时,先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使得的示数为;
②保持的阻值不变,再闭合,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的示数如图乙所示,则的内阻为 ;
根据实验方案可知:该实验中的内阻测量值 (选填“大于”或“小于”)真实值。
(2)该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势和内阻,其中是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关、,调节和,使灵敏电流计的示数为零,读出电流表和电压表的示数和;
②改变、的阻值, ,读出电流表和电压表的示数和;
③重复②中的操作,得到多组和,根据所得数据作出图像如图丁所示;
由图丁可得:电源电动势 V,内阻 (结果均保留2位小数),本实验中电表内阻对电源内阻的测量 (填“有”或“没有”)影响。
38.某实验小组想测量电流表内阻,设计了如图甲所示电路图。可选的器材有:被测电流表(内阻),电源,滑动变阻器,电阻箱和,定值电阻(已知),开关,导线若干。
(1)在答题卡上,按照图甲所示电路图连接好图乙的实物图
(2)实验过程:将滑动变阻器的滑片移至 (填“左”或“右”)端,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电流表指针满偏;保持滑片位置不变,仅断开开关,调节电阻箱使电流表的示数达到最大值的,此时电阻箱阻值为,则电流表的内阻为 (用和表示);
(3)此实验方案得到的电流表内阻的测量值 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值;
(4)另一同学采用图丙方式来消除误差,具体过程如下:闭合开关、,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电流表指针满偏,保持滑片位置不变,断开开关,闭合开关,调节电阻箱和的阻值,并保证两者阻值始终满足 (用和表示),使电流表的示数达到最大值的,此时电流表内阻的真实值与的阻值之和等于电阻箱的读数。
39.在电学实验中,利用电压表和电流表的测量读数来完成有关实验的方法常被称为“伏安法”,小明和小华两位同学对“伏安法”及其应用展开了一系列研究。
(1)小明设计了如图甲所示电路,用于测量未知电阻的阻值、电源的电动势和内阻。实验中,他改变电阻箱的阻值,记录了多组电阻箱读数及相应的电压表示数和电流表示数,得到的实验数据如下表所示,根据表中数据在同一坐标系中分别作出、图像,如图乙所示。据此可求得待测电阻的阻值 ,电源的电动势 ,内阻 。(结果均保留2位有效数字)
()
20
40
60
80
100
()
0.63
0.79
0.87
0.91
0.94
()
12.7
15.8
17.4
18.2
18.8
()
44.1
35.6
31.9
29.5
28.2
(2)
由于电压表内阻未知,(1)中得到的测量值存在一定的系统误差。小华研究后发现,在不知道电流表和电压表内阻的情况下,通过优化电路设计,也可以得到较准确的测量值,如图丙所示是他设计的优化实验电路,其中为定值电阻,电压表、电流表的内阻未知,两电表均可正常读数。简述利用图丙电路准确测量的主要操作和需要读取的实验数据: ,利用读取的数据表示测量值的表达式 。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
学科网(北京)股份有限公司
《实验专题》参考答案
1.(1) A 0.85 C (2) 6 A
【详解】(1)①[1]根据欧姆定律可知,I-U图像与原点连线斜率的倒数代表电阻大小,则随着电阻两端的电压增大,则电阻值增大;
根据电阻定律可知,电阻率增大。
故选A。
②[2]当灯泡两端电压为1.8V时,电流为0.47A,电功率为
③[3]电压从0变化起,则滑动变阻器采用分压式接法;灯泡电阻较小,电流表采用外接法。
故选C。
(2)[1]电源、电流表内阻不计,断开,闭合,灯泡两端的电压等于电源电动势,大小为6V;
[2] 灯丝温度很高,电阻变大,两分钟后再断开S2并迅速闭合S1,此时灯泡电阻逐渐减小,根据可知,电流表示数逐渐增大。
故选A。
2.(1) (2)
(3) 相等 不需要 大于
【详解】(1)物块从点到点过程,根据动能定理得
可得碰撞前物块到点时速度的大小
同理可得,碰撞后物块和物块的速度分别为,
若动量守恒定律成立,则应满足
即
(2)碰撞瞬间前后,对球A有,
碰撞后瞬间,对球B有
若碰撞过程动量守恒,有
联立解得
(3)[1]打开气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等时,可认为气垫导轨水平;
[2]实验要验证的关系式为
其中,,
代入可得
即该实验不需要测出遮光条的宽度;
[3]为使滑块A能通过光电门2,即防止滑块A碰后反弹,则应使大于;
[4]由上述分析可知,若两滑块碰撞过程中动量守恒,则满足表达式。
3.(1)铅垂线 (2) 甲 2
【详解】(1)为正确研究钢球运动的规律,将白纸从背板上取下前还应根据铅垂线在白纸上标记竖直方向
(2)[1][2]水平方向,钢球做匀速直线运动,所以位移随时间均匀增大,即图线甲为水平位移随时间变化的图线,此次钢球做平抛运动的初速度为
4.(1) 8.41 0.7/0.70 (2)B
【详解】(1)[1]根据表格数据可得
[2] 由胡克定律得彩虹圈的劲度系数
(2)彩虹圈全部的重力大于部分的重力,而上端要承受全部重力,形变量大,彩虹圈稀疏,下端只承受下面的部分重力,形变量小,彩虹圈密集。
故选B。
5. 正比
【详解】(1)[1]根据图像所围的面积等于电容器存储的电荷量,由图2可知,图像围成的面积约44个小格,则电容器存储的电荷量为
(2)[2]两个完全相同的电容器连接后,电量均分,故电容器所带电荷量约为。
(4)[3]电容器两极板间电势差跟所带电荷量成正比。
(5)[4]由电容的定义式
解得。
6.(1) (2)不变 (3)BD
【详解】(1)[1]所带电荷量等于图像所围的面积,则有
[2]电容为
(2)充电完成后,电荷量Q=CU仅由电容C和电源电压U决定,与电阻R无关。由于I-t曲线面积等于电荷量Q,因此增大R时面积不变。
(3)从等效的思想出发,电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功,也等于图像所围的面积,由公式,
解得
由公式,
解得故选BD。
7.(1)甲 (2) 17.5/17.6/17.7/17.8/17.9/18.0 7.8/7.9/8.0/8.1/8.2 (3)0.6 (4)小于
【详解】(1)电流表的作用是测电源两端电压,电流表甲的内阻已知,可以通过欧姆定律测得电压,而电流表乙内阻未知,不能测电压。且滑动变阻器最大电阻为,远小于电流表甲的内阻,故选电流表甲。
(2)[1][2]由闭合电路欧姆定律可得
整理可得
则图像的斜率为
纵截距为
联立可得,
考虑到图像估读,电动势结果为17.5~18.0mV,内阻结果为7.8~8.2皆可。
(3)根据表达式
图像的斜率表示塞贝克系数,则由图可知
(4)电池冷端散热不充分会导致偏小,电动势E偏小,图像的斜率偏小,偏小,故的测量值小于真实值。
8.(1) C 160 (2) 右 电压 5.50 0.250 C
【详解】(1)[1] 欧姆调零时,应将红、黑表笔直接短接(不能用手捏表笔,否则人体电阻会影响调零),所以甲操作不合理;
测量电阻时,用手捏表笔会使人体电阻与待测电阻并联,导致测量值偏小,所以乙操作也不合理。
[2] 选择开关在 “×10” 挡位,由图丙可知,欧姆表指针示数为 “16”,则待测电阻。
(2)[1] 闭合开关前,滑动变阻器应调到阻值最大处,由图丁可知,滑片移到最右端时,接入电路的电阻最大。
[2] “数字多用表1”与滑动变阻器、 并联,因此它是电压表。
[3] [4]根据闭合电路欧姆定律 ,在U-I图像,电动势E等于图像的纵轴截距,即E=5.50V;图像斜率的绝对值表示,斜率,已知,则内阻。
[5] 电池组的电动势在电量减少过程中几乎不变(类似干电池),而电感线圈、电容器的储能特性不符合此特点,因此选C。
9.(1) a 5.2 (2) - k
【详解】(1)[1]闭合开关前,为了使电路中的电流最小,滑动变阻器的滑片应滑至阻值最大处,即应滑到a端。
[2]闭合开关后,滑动滑片,记录下某次测量中电流表的读数为0.23A,电压表的读数为1.20V,则该次测量中待测电阻。
(2)[1]乙同学发现改变图(a)中导线①的连接方式后可测量干电池组的内阻,题中电流表内阻未知,为使电流表内阻不影响电源内阻的测量,为使内阻测量误差较小,应将图(a)中导线①的c端与电流表的“-”接线柱相连。
[2]由闭合电路欧姆定律,可得
故图像斜率的绝对值等于该干电池组内阻的测量值,即。
[3]考虑电压表内阻,闭合电路欧姆定律为
则
故,解得
代入可得,
10.(1) /5.019/5.021 (2) “×100” /1000.0 (3)
【详解】(1)[1]根据游标卡尺的读法,可知圆柱体的长度为
[2]根据螺旋测微器的读法可知,圆柱体的直径为
(2)[1]多用电表欧姆挡粗测电阻使用“×10”倍率的挡位,指针指在M位置,说明所选挡位偏小,待测电阻较大,故应更换为“×100”倍率的挡位;
[2]由多用表的示数可知,待测电阻的阻值为
(3)根据电阻定律可得
整理解得
11.(1)28/28.0 (2) 5000.0 29 1.5 相同 计算时已经考虑了电压表的分流影响
【详解】(1)多用电表的示数28×1Ω=28Ω;
(2)①[1]电阻箱的值应调为
②[2]当电压表示数为0.95V时,AB两端的电压为UAB=0.95×6V=5.7V
通过电阻的电流为
则
③[3]根据
可得
④[4][5]不考虑其他变化,用该方法测得的电阻率与其真实值相比相同,理由是计算时已经考虑了电压表的分流影响。
12.(1)A (2)5.00(4.98~5.03) (3) 1.25(1.24~1.26) 0.980(0.950~1.03)
【详解】(1)根据伏安特性曲线,随着温度升高,图像上的点与原点连线的斜率越来越小,表明电阻越来越大。选项A正确。
(2)从图像中读出2.5V时对应的电流约为2.0A,所以此时功率约为P=UI≈5.00W
(3)[1]由实验数据可知定值电阻R0的分压应为1.50V,再由图1读出当小灯泡两端电压为1.20V时,流过灯泡的电流为1.20A,也就是流过定值电阻的电流为1.20A,所以
[2]在图1中根据,画出定值电阻的I-U图像,发现I=1.0A时,,此时,;所以此时小灯泡功率为。
13.(1)B (2)7.20 (3) (4)1.82 (5)无偏差,理由见解析
【详解】(1)改单线摆为双线摆的目的是便于小球在竖直面内摆动,故选B。
(2)刻度尺测量两悬挂点之间的距离7.20cm。
(3)摆长
(4)由图可知单摆的周期
(5)仅考虑磁铁对摆长的影响,则摆球的重心下移,根据单摆周期公式
可得
则T2-L图像斜率无影响,即用图像法计算的重力加速度没有偏差。
14.(1) (2)
(3) 正确 由和互余,则可得碰后两球速度的平方和等于碰前B速度的平方,可验证系统碰撞前后的动能守恒
【详解】(1)[1][2]由题意可知,A、B两球碰后不再受力,作匀速直线运动,则速度大小分别为,
(2)[1]设两球的质量均为,若两球组成的系统在PQ方向上动量守恒,则
其中
可得
[2]系统在碰撞前、后动能守恒应满足
可得
(3)[1][2]若和互余,则可得碰后两球速度的平方和等于碰前B速度的平方,根据
即可验证系统碰撞前后的动能守恒,则该说法正确。
15.(1) (2)0.5 (3) 能
【详解】(1)[1]根据动量的计算公式可知,碰后总动量为
[2]根据动量守恒定律有
(2)根据动量守恒定律有
解得
(3)[1]若将滑块B的磁铁替换为黏性泥团,A仍以初速度与静止的B发生碰撞,两滑块碰后粘在一起,为完全非弹性碰撞,可以用来验证动量守恒;
[2]根据能量守恒定律有
解得
16.(1)1.199/1.200/1.201 (2) (3) 遮光片的速度大于小球的速度
【详解】(1)根据螺旋测微器的测量原理,遮光片的宽度为
(2)[1]根据单摆的特点可知,在最低点处时的拉力是最大的,所以周期的大小应为
[2]单摆的周期公式为,其中l为摆长,大小应为
整理后可得
(3)[1]由于遮光片很窄,可以近似利用遮光片通过光电门的平均速度来表示瞬时速度,即
[2]若忽略阻力,应有
整理后即为
[3]由于遮光片的位置低于小球,其做圆周运动的半径更大,通过光电门测得的速度会略大于小球,因此计算得到的小球的动能增加量会偏大。
17.(1)需要 (2)0.515 (3) (4)偏大
【详解】(1)用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,需验证,所以实验时需要测量物块P、Q的质量和;
(2)利用游标卡尺测量遮光片的宽度时示数如图乙所示,则
(3)若,则说明机械能守恒;
整理得,所以若不考虑阻力,图像的斜率为,则说明机械能守恒;
(4)若考虑空气阻力的影响,则有
整理得
所以若考虑阻力,图像的斜率为,比(3)中的表达式所计算的结果偏大。
18.(1)B (2) (3) Fh
【详解】(1)根据实验原理,对滑块,需要验证的表达式为W=ΔEk=Ek2-Ek1
其中重物经过两光电门时的速度分别为,,则对应的滑块的速度等于重物速度的;而W=Fh
即
由于使用了力传感器,不需要用重物的重力代替绳子的拉力,因此不需要测量重物的质量m,故ACDE正确,B错误。
本题选择不需要测量的物理量。故选B。
(2)连接滑块的滑轮为动滑轮,因此滑块的运动速度为重物速度的一半,即滑块的速度;
(3)重物从A运动到B的过程中,滑块运动的距离,滑块所受的合外力F合=2F,合外力所做的功
滑块动能的变化量为
19.(1)B (2)C (3) A D
【详解】(1)确定小球平均落点时,应将大部分印迹包含在圆内,圆b更合理地包含了多个印迹,能准确反映平均落点。
故选B。
(2)根据平抛运动规律有
联立解得小车与挡条碰撞前瞬间的速度大小
故选C。
(3)[1]为了使钩码的重力做功等于系统动能的增量,需平衡阻力,消除摩擦力的影响,故填A。
[2]系统动能增量为
故选D。
20.(1)7.8 (2) (3)
【详解】(1)遮光片的宽度d=7mm+0.1mm×8=7.8mm
(2)转盘转动的线速度
根据
可得转盘转动的角速度为
(3)[1][2]对物块由牛顿第二定律
化简可得
结合图像可知,
故当力传感器的示数为时,物块做圆周运动的向心力等于
当图像的斜率时,质量与半径一定,物块做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。
21.(1) 小球质量 小球做圆周运动的半径 (2)
(3) 在质量和半径一定的情况下,小球做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。
【详解】(1)[1][2]探究向心力与角速度关系,应采取控制变量的方法,故本实验应该保证小球质量和小球做圆周运动的半径不变。
(2)根据图乙可知,小球做圆周运动周期为,根据可知圆盘转动的角速度为
(3)[1]由图丙可知,在质量和半径一定的情况下,小球做圆周运动的向心力与角速度的平方成正比。
[2]根据向心力公式,可知图像的斜率
又小球的质量为0.2kg,斜率,代入数据解得圆周运动的半径
22.(1) 一 B、C (2)
【详解】(1)[1]根据向心力公式有
所以在探究向心力大小与半径的关系时,需要保证质量相等、角速度相等,选用两个质量相同的钢球可使质量相等,将传动皮带调至变速塔轮的第一层,半径相等、线速度大小相等,可使两塔轮的角速度相等,即两实验小球的角速度相等。
[2]探究向心力大小与半径的关系,要使两个标尺都有读数,故质量相同的钢球分别放在位置的挡板内侧。
(2)将传动皮带调至变速塔轮的第三层
解得
将两个相同的钢球分别放在两处,小球质量相等、圆周运动半径相等,根据向心力公式有
所以向心力的比值为
23.(1) (2) 3.76 2.40 3.70
【详解】(1)[1]经过光电门位置时挡光时间为,则小球经过光电门时的线速度大小为
[2]测得小球静止在点正下方时力传感器的读数为,则有
小球经过光电门位置时绳子的拉力为,根据牛顿第二定律可得
联立可得若
成立,则向心力与线速度之间的关系得到验证。
(2)①[1]根据图2中给出的纸带数据,小车A碰前的速度大小为
则小车A碰前的动量大小为
②[2]根据图2中给出的纸带数据,小车B碰后的速度大小为
则小车B碰后的动量大小为
③[3]根据图2中给出的纸带数据,小车A碰后的速度大小为
小车A碰后的动量大小为
则碰后系统的总动量大小为
24.(1)D (2) 必须相同 需要 c 54.0
【详解】(1)图甲实验是“探究小车速度随时间变化规律”,不需要测量合外力的大小,所以不需要悬挂重物的质量须满足远小于实验小车的质量,故A错误;
图乙实验中是“探究加速度与力、质量的关系”,需要测量合外力的大小,需要“平衡摩擦力”,故B正确;
图丙实验是“探究平抛运动规律”,斜槽末端必须水平、必须从同一位置静止释放,才能保证小球做平抛运动且初速度不变,不需要光滑,故C错误;
图丁是“验证动量守恒”,是利用平抛规律求出碰撞前后的速度,需要碰撞后都从右侧飞出,故入射小球的质量必须要大于被撞小球的质量,故D正确。
故选D。
(2)[1]入射小球和被碰小球半径必须相同,保证两球是对心碰撞,碰后都做平抛运动。
[2]为减速偶然误差,找平均落点位置,需要保证每次碰撞为同一组碰撞,故在同一组实验中,入射小球需要从同一位置由静止释放。
[3]为了确定该小球平均落点,需要用一个最小的圆尽量圈起所有落点位置,但要除去偏离较远的位置,故图中所画的三个圆中最合理的是c。
[4]测量图片如图b所示,由此可知,实验时点到点的距离可记为54.0cm。
[5]根据平抛的规律
解得平抛的初速度
入射小球碰撞前后的速度和被撞小球碰撞后的速度分别为
动量守恒则需要验证的表达式为
[6]如果小球发生弹性碰撞,则需要验证的表达式为为
结合动量守恒的表达式可得。
25.(1)1.4 (2) A B
【详解】(1)在竖直方向上,根据匀变速直线运动的规律有
可得
在水平方向上,小球初速度
(2)[1]A.因为要研究同一平抛运动水平位移与竖直位移的关系,每次都应该从斜面上同一位置静止释放小球,这样才能保证小球平抛运动的初速度相同,A正确;
B.每次斜面摩擦都相同,小球平抛运动的初速度都相同,斜面的摩擦不会影响实验结果,故B错误;
C.实验过程中,不可以在桌面上向前或向后移动斜面,以保证小球做平抛运动的初速度不变,故C错误;
[2]小球做平抛运动时,水平方向有
竖直方向有
可得
可知图像为过原点的直线。
故选B。
26.(1)B (2) 9.82(9.79~9.85) 0.42(0.39~0.44) (3) 不需要 需要 D
【详解】(1)A.用插针法测玻璃的折射率采用的是等效替代法(用折射光线的反向延长线与入射光线的关系等效折射率的测量),与本实验方法不同,故A错误;
B.探究向心力大小的表达式,需要控制变量(质量、角速度、半径),研究向心力与其它量的关系,采用的是控制变量法,与本实验方法相同,故B正确;
C.用油膜法估测油酸分子的大小,采用的是理想模型法(将油酸分子看成球形,油膜看成单分子层),与本实验方法不同,故C错误;
D.探究两个互成角度的力的合成规律,采用的是等效替代法(用一个等效替代两个互成角度的力的合力),与本实验方法不同,故D错误。
故选B。
(2)[1]毫米刻度尺估读到0.1mm,则OB的距离为9.82cm;
[2]已知电火花计时器的频率为50Hz,则周期为0.02s,相邻的计数点之间还有4个计时点,则计数点间的时间间隔为
纸带上共有连续相等时间内的四段位移,由逐差法可知
(3)①[1]拉力传感器可以准确测出绳的拉力,则不需要近似法用砂桶的重力替代绳的拉力,故不需要满足m远小于M;
[2]因木板的摩擦力无法测出,则需要补偿阻力;
②[3]正确完成①步骤,即平衡摩擦力合适,则图像应过原点,且拉力传感器可以准确测出绳的拉力,则图像为倾斜直线而不会弯曲,故正确的图像选D。
27.(1)不需要 (2)平衡摩擦力过度,长木板左端抬得过高 (3)
【详解】(1)由图甲可知,细线拉力可以通过力传感器测得,所以利用该实验装置进行实验不需要足。
(2)由图乙可知,当细线拉力时,物块已经有了一定的加速度,所以图像不过坐标原点的原因可能是平衡摩擦力过度,长木板左端抬得过高。
(3)[1][2]把木板水平放置进行实验,根据牛顿第二定律可得
可得
由图丙可得,
解得,
28.(1) (2)C (3)20
【详解】(1)由胡克定律
弹簧的劲度系数
(2)由于弹簧重力的影响,弹簧自然下垂时的“原长”测量值比水平放置时的弹簧原长略大;本次实验是在竖直方向进行,要考虑弹簧重力的影响,故应取弹簧自然下垂时的“原长”,这样计算出的劲度系数与劲度系数的真实值相等。
故选C。
(3)由机械能守恒定律
其中,,代入解得
【点睛】
29.(1) 间隔多个点取一个记数点;更充分应用纸带中的数据;通过绘制v-t图像,根据图像斜率计算重力加速度
(2) 16.471/16.472/16.473 9.63 把小球的直径加上绳子的长度当做摆长;绳子没有系稳,出现松动
【详解】(1)[1]由题可知,相邻计数点之间的时间间隔为
根据逐差法可得,重力加速度
[2]间隔多个点取一个记数点;更充分应用纸带中的数据;通过绘制v-t图像,根据图像斜率计算重力加速度。
(2)[1]根据螺旋测微器的读法可知,小球的直径
[2]根据单摆的周期
整理可得
因此在图像中,其斜率为
结合图像解得
[3]把小球的直径加上绳子的长度当做摆长;绳子没有系稳,出现松动。
30.(1)AD (2)CD (3) 连续相等时间内,小车的位移差是一常数 (4) A
【详解】(1)A.为了确保小球抛出后做平抛运动,实验前调节装置使斜槽末端水平,故A正确;
B.为了使小球对心碰撞,平抛后做平抛运动,两球的半径必须相等,故B错误;
C.为了防止小球a碰撞后反弹,必须使小球a的质量大于小球b的质量,故C错误;
D.用最小的圆将小球多次落点圈在里面,圆心为小球的平均落点位置,减小实验误差,故D正确。
故选AD。
(2)A.将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,弹簧测力计的示数不需要相等,只要可以准确测出力的大小即可,故A错误;
B.拴在橡皮条上的两条细绳不需要等长,但为了作图方便,可以适当长些,故B错误;
C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与纸面平行,以减小实验误差,故C正确;
D.画力的图示时应选定合适的标度,使力的图示适当大些,以减小作图引起的误差,故D正确。
故选CD。
(3)[1]由图可知,连续相等时间内,小车的位移差,由此可以判定小车做匀加速直线运动;
[2]根据匀变速直线运动规律
解得小车的加速度大小为
(4)[1]根据匀变速直线运动规律
可得小车的加速度
[2]图像没有经过原点,说明钩码的质量不为零时,小车的加速度为零,即小车受到一定外力时,加速度依然为零,由此可以判定是实验时没有平衡摩擦力,或平衡摩擦力不足。
故选A。
31.增大 增大 瞬时速度 同一位置静止 增大
32.重物 4.2 B
33. 等效替代 AE B 34. 2.50 0.51 不需要
【解析】31.[1][2]图像纵坐标代表距离,斜率代表速度,由图可知距离和速度都增大;
[3] [4] [5]光电门是利用极限思想测量瞬时速度的仪器,要测量小车经过同一位置时的速度,需要从同一位置由静止释放;当挡光片较宽时,光电门测得的速度是挡光片通过光电门中间时刻的速度,由于小车做加速运动,该速度值大于挡光片前端通过光电门的速度,且挡光片越宽,中间时刻越靠后,速度越大,即测得的速度值越大。
32.[1][2]弹力是由施力物体的形变而产生的,重物为施力物体,所以是由于重物的形变而产生的;图线横坐标为形变量,读图可知伸长量大小为4.2cm;
[3]因为图线不是过原点的直线,所以不遵循胡克定律。
33.[1]该实验主要利用合力与分力等效替代的思想;
[2]
A.实验要记录弹簧测力计在平行于木板方向的力,所以要与木板所在平面平行,故A正确;
B.绳是用来记录力的方向的,不要求等长,故B错误;
C.橡皮条方向代表合力方向,两绳方向代表分力方向,合力不一定在两分力夹角的角平分线方向上,故C错误;
D.标度太大会使得图比较小,不太准确,故D错误;
E.要保证合力分力等效替代,橡皮条必须被拉到同一位置,故E正确。
故选AE。
[3]用一个力拉橡皮条时,该力必沿AO方向;F为根据平行四边形作图得到的合力,沿对角线方向,故B正确。
34.[1]由图可知,弹簧测力计分度值为0.1N,读数为2.50N;
[2]滑动摩擦力公式为
代入数据可解得动摩擦因数约为0.51
[3]金属板B相对于铁块A运动时,A受到滑动摩擦力,因为A一直静止,受力平衡,所以无论B如何运动,对A的受力状态都没有影响,即不需要一直匀速运动。
35.(1) 左 2.5 偏大 (2)
【详解】(1)[1]实验开始时,为了电路安全,滑动变阻器滑动头应移到最左端;
[2]根据两次读数结果,由欧姆定律,有:
可得
解得
[3]由电阻决定式有
代入计算得电阻率;
[4]若电流表阻值不可忽略,由欧姆定律,有
可得
则,即电流表内阻不能忽略,的测量值偏大。
(2)由闭合回路欧姆定律,有Ex
整理可得
可得斜率
计算得Ex
36.(1)1 (2)D (3) B 6/6.0 (d)铜丝直径
【详解】(1)图中1、2两个档位用于测电流,其中1并联的电阻较小,则量程较大。
(2)A.A表笔与欧姆档内部电源的负极相连,是红表笔,A错误;
B.选择“3、4”用于测电阻,B错误;
C.用作电压表时,量程越大,所串联的电阻越大,则表内阻越大,C错误;
D.因B表笔接内部电源的正极,则用欧姆档测二极管的正向电阻时,应让B表笔接二极管的正极,D正确。
故选D。
(3)Ⅰ. [1]因欧姆档内部有电源,则用欧姆表去接触电动机两端,相当于给电动机一个瞬间的启动电流,电动机会转动起来,此时通过电动机的电流小于电动机不转时的电流,则电动机转动时电流较小,欧姆表的指针偏转角度较小,电动机转动时欧姆表示数对应于图B。
Ⅱ.[2]A图对应着电动机不转动时的情况,读出的是电动机的内阻6Ω。
Ⅲ.[3][4]若要进一步估算小电动机中缠绕的铜丝的总长度,根据
除了已知铜丝的电阻率,还需要测量的物理量是d(铜丝直径);铜线圈的总长度可表示为。
37.(1) 远大于 48.0 小于 (2)仍使灵敏电流计的示数为零 1.44 1.33 没有
【详解】(1)[1]用半偏法测量灵敏电流计的内阻,为减小系统误差,使闭合开关S2前后,干路电流不变,应使滑动变阻器的有效阻值远大于,同时使电流表能达到满偏,电源也应选电动势较大的。
[2]闭合前后认为干路电流不变,调节电阻箱,使得的示数为,此时电阻箱的电流也为,故电流表内阻与电阻箱的阻值相等,如图乙所示,则的内阻。
[3]闭合开关时电流表与电阻箱并联,电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变大,当电流表半偏时流过电阻箱的电流大于流过电流表的电流,电阻箱阻值小于电流表内阻,实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值,则电流表内阻的测量值小于真实值。
(2)[1][2][3][4]根据实验原理,每次改变、的阻值,都应使灵敏电流计的示数为零,则灵敏电流计上下两端点等势,则始终有
变形可得
由图丁可得纵截距表示电源电动势
内阻为
本实验中电表内阻对电源内阻的测量没有影响。
38.(1) (2) 右 (3)大于 (4)
【详解】(1)按照图甲所示电路图,滑动变阻器采用分压式接法,开关在电阻箱两端,实物图连接如下
(2)[1]为了安全和保护电流表,应保证电流表所在支路电压最小,则将滑动变阻器的滑片移至右端。
[2]合上开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电流表指针满偏;保持滑片位置不变,仅断开开关,调节电阻箱使电流表的示数达到最大值的,测量时认为电流表所在支路在开关断开前后的电压保持不变,即有
可得
(3)事实上,断开开关后,电路中总电阻发生了变化,总电阻变大,电流表所在支路分压增大,有
可得
对比可知电流表内阻的测量值大于真实值。
(4)另一同学采用图丙方式来消除误差,如图所示
思路是保证电流表和电阻箱的电流之和为保持不变,即有
当电流表的示数达到最大值的时,有
联立解得
可得
39.(1) 50/51 17/18/19/20 1.4/1.5 (2) 见解析
【详解】(1)[1]由分析可知,图乙中向上倾斜的直线为待测电阻的图像,则其图像的斜率就是待测电阻的阻值,所以
[2][3]图乙中向下倾斜的直线为电源的图像,则其图像斜率的绝对值等于电源的内阻,故
根据闭合电路欧姆定律有
当,时,解得电源的电动势为
(2)[1]主要操作和需要读取的实验数据为:首先闭合开关S和开关,记录此时电压表读数和电流表读数;然后断开开关,记录此时电压表读数和电流表读数。
[2]当开关断开时,相当于电压表和定值电阻并联,则根据欧姆定律有
当开关闭合时,相当于电压表、定值电阻和待测电阻并联,则根据欧姆定律有
联立解得
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
学科网(北京)股份有限公司
$