内容正文:
抢分猜押08 物理实验
(安徽专用)
重难解读
物理实验是安徽物理高考选择题中的必考内容,常以实验原理、仪器读数、数据处理、误差分析为主要考查方向。实验题的特点是“源于教材但不拘泥于教材”,即在教材实验的基础上进行变式或拓展,考查学生的迁移能力和实验素养。力学实验重点考查打点计时器纸带处理(求瞬时速度、加速度)、验证力的平行四边形定则、探究牛顿第二定律、验证机械能守恒等;电学实验则侧重电阻测量(伏安法、替代法、电桥法)、电表改装、电源电动势和内阻测量;热学与光学实验主要考查油膜法估测分子大小、测定玻璃折射率、用双缝干涉测波长等。安徽卷选择题中实验题的难度中等,注重基本操作和原理理解。
命题预测
2026年安徽高考选择题中,实验专题预计呈现三大趋势:一是力学实验中纸带数据处理(逐差法求加速度)和图像法分析误差仍为高频考点;二是电学实验中“伏安法测电阻”的电路选择(电流表内接法与外接法)、滑动变阻器的分压式与限流式接法、电表读数与量程选择为必考内容;三是光学实验中折射率的测量与双缝干涉条纹间距计算出现概率较高,可能与实际情境(如测定液体折射率)结合考查。
考点1 力学实验
1.(2026·安徽·模拟预测)某实验小组利用如图甲所示装置验证向心力的表达式。在该装置中,水平光滑圆盘上放置质量为m的滑块,通过定滑轮与上方的力传感器连接,细线长度可通过滑块位置调节(即圆周运动半径r可改变)。实验时,滑块随圆盘匀速转动,细线拉力提供向心力。圆盘的另一侧装有永磁体,磁铁转动时会通过上方一固定的霍尔传感器,可检测磁体转动时磁场变化,输出脉冲信号如图乙所示。当转盘转动时,磁体每转一周,霍尔传感器输出一个脉冲,通过连接的计时器可记录脉冲间隔时间。
(1)若某次实验中,采集到磁场变化的脉冲信号如图乙所示,计时器记录到连续5次脉冲的时间为t,则滑块转动的角速度表达式________(用t表示)
(2)实验小组保持滑块质量、半径不变,通过调节电动机转速得到多组数据,部分数据如下表:
序号
脉冲间隔时间(连续5个脉冲)
力传感器的示数
1
3.03
4.15
2
2.76
4.98
3
2.63
5.49
请根据表格数据,计算第1组实验中的角速度________;并根据所学向心力表达式可算出向心力________,与表格中力的传感器示数相比,可验证向心力表达式。(,结果均保留3位有效数字)
(3)在实验中,由于细线存在微弱形变,在转动过程中运动半径略大于静止时测量的半径r,产生系统误差,则导致________(选填“<”,“=”或“>”)。
2.(2025·安徽蚌埠·二模)某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与质量关系”的实验。已知动滑轮的质量为,当地的重力加速度为g,打点计时器所接交流电的频率为f,装置已补偿了阻力。
(1)下列关于本实验的说法,正确的是______
A.要测出砂和砂桶的质量
B.要测出小车的质量
C.要使砂和砂桶的质量远小于小车的质量
D.要调节力传感器的位置和定滑轮的高度,使动滑轮两边的轻绳与长木板平行
E.改变小车质量后,需要重新补偿阻力
(2)按正确的操作进行实验,打出的一条纸带如图乙所示,图中相邻两个计数点之间还有4个点未画出,则小车运动的加速度______;若打该纸带时交流电频率发生波动,实际交流电的频率小于f,则根据纸带求得的小车加速度比实际值______(填“大”或“小”)。
(3)改变小车内砝码的质量从而改变小车和砝码的总质量M。同时改变砂桶内砂的质量重复实验,保证每次实验中力传感器的示数均为F,记录每次小车和砝码的总质量M,根据纸带求出每次小车运动的加速度a,作出图像,如果图像是一条倾斜直线,图线与纵轴的截距等于______,图像的斜率等于______,则说明在合外力一定时,物体的加速度与质量成反比。
3.(2026·安徽合肥·一模)某学习小组在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。
(1)实验装置如下图所示,用到的器材有:橡皮条、弹簧测力计、轻质小圆环、细绳等,橡皮条的原长为GE。请补全下列实验步骤:
①用图钉将白纸固定在水平木板上;
②如图甲所示,橡皮条一端连接小圆环,另一端固定在G点;
③如图乙所示,用两个弹簧测力计平行于木板共同拉小圆环,小圆环受到拉力的共同作用,处于O点,在白纸上记下O点的位置以及______;
④如图丙所示,撤去,改用一个弹簧测力计单独拉小圆环,仍使它处于O点,并记下弹簧测力计的示数和拉力方向;
⑤如图丁所示,画出各力的图示,其中用一个弹簧测力计拉小圆环的力是______(选填“F”或“F'”);经多次探究得出,两个互成角度的力的合成遵从平行四边形定则。
(2)已知图乙中的夹角为钝角,现保持小圆环位置和方向不变,顺时针缓慢转动,在夹角逐渐减小的过程中,的大小( )
A.先减小后增大 B.先增大后减小 C.一直减小
4.(2026·安徽芜湖·一模)如图甲所示为探究加速度与力、质量关系的实验装置。
(1)有关实验操作及分析,下列判断正确的是___________。
A.调节滑轮,使连接小车和槽码的细绳与长木板保持平行
B.实验时,让小车靠近打点计时器,先释放小车,再接通电源
C.为减小误差,实验中要保证槽码的质量m远小于小车和砝码的总质量M,细绳的拉力才能近似用槽码的重力替代
D.如图乙为小组同学分别选用不同槽码进行的两次实验得到的图线,在槽码质量m一定的情况下,改变小车和砝码的总质量M,测出加速度a,以M为横坐标,为纵坐标,可知图线1所用的槽码质量比图线2的大
(2)图丙是小组同学某次实验中得到的纸带,每隔4个点选取一个计数点,已知打点计时器工作电源的频率为,由图中数据可得小车运动的加速度大小为___________(结果保留两位有效数字)。
(3)小组同学实验探究保持小车质量M一定时,小车的加速度a与所受力F的关系。图丁中实线是小组同学根据实验数据做出的图像(实验前已经补偿了阻力),后又利用最初的几组数据拟合了一条直线OA,P、Q、N为一条与纵轴平行的直线和这两条图线以及横轴的交点。求图中___________(用题中的M、m表示)。
5.(2026·安徽马鞍山·一模)某实验小组用频闪照片法测量平抛运动的水平速度和当地的重力加速度。
(1)实验过程中,先将频闪相机的频率设定为,再将小球从斜槽轨道上释放,利用频闪相机记录小球做平抛运动的过程。图中、、、为频闪照片上连续的四个点迹,以点为坐标原点,建立沿水平和竖直方向的直角坐标系,测量照片中的距离得到三个点的坐标为、、,已知照片的比例尺为。根据测量的数据计算出小球平抛的初速度为________m/s,当地的重力加速度为________(计算结果均保留3位有效数字)。
(2)若相机频闪的实际频率小于,则所测量的重力加速度结果________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
6.(2026·安徽合肥·模拟预测)用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。
(1)以下操作正确的是______(单选,填正确答案标号)。
A.使小车质量远小于槽码质量
B.调整垫块位置以补偿阻力
C.补偿阻力时移除打点计时器和纸带
(2)保持槽码质量不变,改变小车上砝码的质量,得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示,相邻两点之间的距离分别为,时间间隔均为T。下列加速度算式中,最优的是______。
A.()
B.()
(3)以小车和砝码的总质量M为横坐标,加速度的倒数为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。由图可知甲组所用的______(填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。
7.(2025·安徽·模拟预测)某同学利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。在气垫导轨上的处安装了一个光电门,滑块上固定一遮光条,将滑块用细线绕过气垫导轨左端的光滑定滑轮与力传感器相连,力传感器可测出绳子上的拉力大小。力传感器下方悬挂钩码,调节导轨水平,接通气源,每次滑块都从气垫导轨右端的处由静止释放。
(1)滑块(含遮光条)、钩码的质量分别为、,在探究滑块的加速度与拉力的关系时________(填“需要”或“不需要”)满足;
(2)滑块在导轨上做匀加速运动时,通过光电门的时间为,处遮光条到光电门的距离为,遮光条的宽度为,用、、表示滑块运动的加速度________;
(3)改变钩码的质量,多次读取对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间为,通过描点作出的图像为线性图像,则该图像的斜率________;
(4)若用该装置探究动能定理,保持滑块(含遮光条)的质量和处遮光条到光电门的距离不变,改变钩码的质量,记录对应的力传感器的示数,处理数据时发现,可能导致以上情况的是( )
A.在改变时,未满足
B.导轨左端高于右端
C.释放滑块时遮光条位于右侧
D.滑轮存在质量,转动时有动能
8.(2026·安徽黄山·一模)如图所示,某同学在研究平抛运动时,挡板上附有复写纸和白纸,竖直挡板正对槽口放置。小球从斜槽上某处由静止释放,抛出后撞击挡板留下痕迹;现将挡板向后依次平移距离,再将小球从斜槽上同一位置由静止释放,撞击挡板时分别留下痕迹、。测得间距离为,间距离为。
(1)下列说法中正确的是_____(填选项前的字母);
A.斜槽末端必须水平
B.斜槽必须光滑
C.选密度大、体积小的球
(2)小球平抛初速度_____(用、、、表示);
(3)如图所示,利用上述装置也能验证动量守恒定律,使用两个等大的小球、,实验步骤如下:
①竖直挡板正对斜槽末端一定距离处固定,球在斜槽末端时球心在水平方向的投影点作为坐标原点;
②将球从某点处由静止释放,撞到竖直挡板上得到痕迹;
③把球静止放在斜槽末端,再让小球从同一点静止释放,与球相碰后,撞到竖直挡板上得到痕迹和。
在实验误差允许的范围内,若满足关系式_____,则验证了碰撞过程动量守恒。(用表示)
考点2 电学实验
1.(2026·安徽安庆·二模)一学生小组做“测量一种合金丝电阻率”的实验。
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量合金丝的直径。首先,调节螺旋测微器,拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时,发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐,如图(a)所示;螺旋测微器在夹有合金丝时示数如图(b)所示,该示数为________mm,则合金丝的直径为________mm;
(2)学习小组取1米长的该合金丝,发现实验室有:电源;滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);电流表A(量程3A,内阻未知);5Ω标准电阻;开关及导线若干。小组同学利用上述器材,设计了一种测量合金丝电阻的方法。设计电路图如图所示,将A、B用导线短接,调节滑动变阻器,使电流表读数为2.00A,此后保持滑动变阻器滑片位置不变;再将5Ω标准电阻接入A、B间,电流表读数为0.50A;接着把1米长的合金丝接入A、B间,电流表读数为1.50A,则1米长的合金丝的电阻为________Ω,该合金丝的电阻率为________Ω·m。从系统误差角度分析,此测量值与真实值相比________(填写“偏大、偏小或等于”)。所有计算结果均保留三位有效数字)
2.(2026·安徽·模拟预测)实验小组设计一个实验方案,测某品牌电池的电动势(约3.0V)和内阻(约几欧姆),电路原理图如图甲所示,提供的实验器材包括:
A.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为0.1Ω)
B.电流表A2(量程为0~10mA,内阻约为100Ω)
C.电压表V1(量程为0~15V,内阻约为2kΩ)
D.电压表V2(量程为0~3V,内阻约为2kΩ)
E.滑动变阻器R(阻值为0~20Ω)
F.开关一个,导线若干
(1)为较精确测量该电池的电动势和内阻,其中电流表应选择________,电压表应选择________(均填实验器材前的字母代号);
(2)在LED灯具中,恒压电源可以提供稳定的电压输出,保障亮度均匀性和安全性。实验小组利用该电池设计一个输出电压稳定的电路如图乙所示,电阻箱R1的阻值随滑动变阻器R的变化而变化,使电压表示数U不变。
①改变滑动变阻器,同时调节电阻箱,使电压表示数U不变,记录电阻箱电阻值R1及电流示数I,以R1为横轴,以________(选填“I”或“”)为纵轴,描绘出的图线为直线。
②若①中描绘图像的斜率为k,纵轴截距为b,可求出电源的电动势为________,电源的内电阻为________(均用k,b,U表示)。
3.(2026·安徽合肥·模拟预测)某实验小组设计了如图所示的双倍率的欧姆表,两倍率分别为“”和“”。实验器材如下:
电源电动势
电流表(满偏电流,内阻)
滑动变阻器(阻值变化范围为)
定值电阻(阻值为)
定值电阻(阻值未知)
红、黑表笔,开关、,导线若干
(1)A表笔为___________(填“红”或“黑”)表笔。
(2)仅闭合S1,此时欧姆表的倍率为___________(填“”或“”),将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,电流表满偏时___________。
(3)为符合倍率,需要定值电阻___________,闭合S2,欧姆调零后,将一未知电阻与红黑表笔连接,发现电流表指针偏转,则未知电阻的阻值为___________。(均保留3位有效数字)
4.(2026·安徽黄山·一模)某同学要绘制标有“6V 0.5A”小灯泡的伏安特性曲线,器材如下:
A.电源E(电动势,内阻不计)
B.电流表A1(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电压表(量程,内阻为)
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
G.电阻箱
(1)为绘制完整图像,把电压表V量程扩大为,将电阻箱和电压表_____(选填“串联”或“并联”),调到_____。
(2)画出实验电路图(图中标上所选器材的符号)。
(3)绘制小灯泡的伏安特性曲线如下图(a)所示,现将此小灯泡接入图(b)电路中(各已知量均已标记在图中),则小灯泡实际功率约为_____(保留三位有效数字)。
5.(2026·安徽合肥·模拟预测)实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻。可选用器材有:多用电表,电源E(电动势5V),电压表V1(量程5V,内阻约3kΩ),定值电阻(阻值为800Ω),滑动变阻器(最大阻值50Ω),滑动变阻器(最大阻值5kΩ),开关S,导线若干。完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先将多用电表选择开关置于欧姆挡“”位置,将红、黑表笔短接,调节__________(“欧姆调零旋钮”、“机械调零旋钮”),使指针指向零欧姆。再将多用电表的红表笔与待测电压表的______(填“正极”或“负极”)相连,欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡______(填“”“”或“”)位置,重新调节后,测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为______kΩ(结果保留1位小数);
(2)为了提高测量精度设计如图(b)所示电路,其中滑动变阻器应选______(填“”或“”);
(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表V1、待测电压表V的示数分别为、,则待测电压表内阻______(用、U和表示);
6.(2025·安徽淮北·一模)某实验兴趣小组需要测量某型号电池的电动势和内阻,他们用电流表、电压表、滑动变阻器等器材组成如图甲所示电路。
(1)导线a端应连接到______(选填“A”、“B”、“C”或“D”)接线柱上。正确连接后,某次测量中电流表的指针位置如图乙所示,其示数为______A。
(2)由于电表内阻的影响,会使电动势E的测量值______真实值,内阻r的测量值______真实值。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(3)为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图丙实验电路进行测量。已知。
实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据和的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据和的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的和图像如图丁,根据图像求得电源电动势______V,内阻______。(结果均保留两位小数)
7.(2026·安徽合肥·模拟预测)气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻说明书给出的气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线如图a所示。
(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致,实验可供选用的器材如下:
A.蓄电池(电动势6V,内阻不计)
B.毫安表A1(量程2mA,内阻为200Ω)
C.毫安表A2(量程5mA,内阻约20Ω)
D.定值电阻R0(阻值2800Ω)
E.滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)
F.滑动变阻器R2(最大阻值1000Ω)
G.开关、导线若干
探究小组根据器材设计了图b所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值,其中:
①滑动变阻器Rp应选用______(填“R1”或“R2”);
②开关S闭合前,应将滑动变阻器Rp的滑片置于______端(填“a”或“b”);
(2)实验时,将气敏电阻置于密封小盒内,通过注入甲醛改变盒内浓度,记录不同浓度下电表示数,当甲醛浓度为时毫安表A1和毫安表A2的示数分别为1.51mA和3.51mA,此时测得该气敏电阻的阻值为______kΩ(结果保留三位有效数字)。
(3)多次测量数据,得出该气敏电阻的参数与图a基本一致。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路,用来测定室内甲醛是否超标(国家室内甲醛浓度标准是),并能在室内甲醛浓度超标时发出报警音。电路中报警器的电阻可视为无穷大,电源电动势(内阻不计),在接通电路时报警器两端电压大于2.0V时发出报警音“已超标”,小于等于2.0V时发出提示音“未超标”。则在电阻R3和R4中,______是定值电阻,其阻值为______kΩ(保留两位有效数字)。
8.(2026·安徽马鞍山·一模)三元锂电池具有较高的能量密度,目前广泛应用于我国的新能源汽车。实验小组利用以下器材测量某三元锂电池的电动势和内阻。
A.三元锂电池(电动势约为,内阻约为几百毫欧)
B.电流计G(,内阻未知)
C.电压表(,内阻很大)
D.电阻箱
E.定值电阻
F.滑动变阻器、
G.开关、导线若干
(1)实验小组发现电流计的量程太小,不符合实验要求,需要改装,于是先设计了图甲所示电路来测量电流计的内阻。实验过程:闭合开关,断开开关,调整滑动变阻器滑片的位置,使电流计满偏;保持滑片的位置不变,闭合开关,调节电阻箱的阻值,当电流计指针位于表盘中央时,读出电阻箱的读数为,由电阻箱的读数可知电流计内阻为________。
(2)实验小组将定值电阻和电流计并联,组合成一个新的电流表A,改装后的电流表A的量程为________A。
(3)利用改装好的电流表,实验小组设计如图乙所示电路,测量该电池的电动势和内阻。实验过程:闭合开关,调节滑动变阻器滑片的位置,多次记录电压表的电压、电流表的电流,作出图线如图丙所示,该三元锂电池的电动势________,内阻________。
(4)由于使用图甲设计的实验方案测得的电流计内阻存在误差,则该三元锂电池的内阻测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
考点3 热学与光学实验
1.(2025·安徽安庆·模拟预测)如图(a)所示,某一小组用气体压强传感器、标号为25mL的注射器等器材探究气体等温变化的规律,主要实验步骤如下:
①测出软管内空气的体积为0.9mL;
②在注射器内用活塞封闭一定量的气体,将注射器、软管、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;
③缓慢移动活塞至某一位置,待示数稳定后记录注射器和软管内封闭气体的总体积和由计算机显示的气体压强;
④重复上述步骤③,多次测量并记录;
⑤计算机根据p、V值,作出图像。
(1)实验操作中除了保证封闭气体的温度恒定以外,还需要在活塞上均匀涂抹润滑油,主要目的是为了______;
(2)根据记录数据,作出如图(b)所示的图。对图线进行分析,若在实验误差允许范围内,、、、之间满足关系式_____,则说明一定质量的气体在温度不变时压强与体积成反比。图中阴影部分的物理意义是______。
2.(2026·安徽合肥·模拟预测)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜),如图所示。
(1)M、N、P三个光学元件依次为_____;
A.滤光片、双缝、单缝
B.双缝、滤光片、单缝
C.滤光片、单缝、双缝
(2)如图所示,测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。如果想使中心刻线与亮条纹对齐,下列操作中可达到目的的是_____;
A.仅转动透镜 B.仅转动遮光筒 C.仅转动测量头
(3)关于该实验,下列说法正确的是_____。
A.仅撤去滤光片,光屏上仍能观察到干涉图样
B.若将双缝间的距离d减小,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小
C.仅撤去双缝,在光屏上可能观察到明暗相间的条纹
D.为了减小测量误差,可用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a,则相邻两条亮条纹间距为
3.(2025·安徽·模拟预测)在某次利用图甲所示的装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光,调节器材,在目镜中可以观测到干涉图样。
(1)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的条纹与分划板竖线未对齐(如图乙所示),若不调节两者平行,将使得波长的测量结果_________(填标号)。
A.偏大 B.偏小 C.无影响 D.无法判断
(2)下列实验采用的方法与本实验类似方法的是_________。
A.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中关于合力的测量
B.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
C.“用单摆测重力加速度”的实验中关于单摆周期的测量
D.“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中一滴油酸酒精溶液体积的测量
(3)条纹调节完毕后,移动测量头,使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心,记下此时测量头读数;转动测量头,使分划板的中心刻线向右移动对准第条亮纹的中心,此时手轮上的读数为,已知双缝与屏的距离为,双缝间距为,则单色光的波长_________。
(4)若把该装置整体放入纯净水中(不考虑水中杂质的影响),用同样的光源做实验,条纹间距将_________(填“变大”“变小”或“无影响”)
4.(2025·安徽蚌埠·三模)图甲为“探究气体等温变化的规律”的实验装置,用细软管将注射器的小孔与压强传感器连接,管内密封一定质量的气体,用数据采集器连接计算机测量气体压强。
(1)实验时,采集多组数据并绘出图乙所示的图像。实验过程中,若气体温度保持不变,对应的图像是曲线______;若气体温度逐渐升高,则对应的图像是曲线______。(均选填“①”“②”或“③”)
(2)某同学用不同质量的同种气体在相同温度条件下完成上述实验,绘制出的图像如图丙,若图线a、b的斜率之比为2∶1,则图线a、b对应的气体质量之比______。
5.(2025·安徽·模拟预测)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
(1)单分子油膜:油酸分子式为,它的一个分子可以看成由两部分组成,一部分是,另一部分是,对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中酒精溶于水中,并很快挥发。油酸中一部分冒出水面,而部分留在水中,油酸分子就直立在水面上,形成一个单分子层油膜。
(2)配制溶液:将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。
(3)测量体积:用量筒测出1mL溶液共有80滴。
(4)平静水面:在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水,待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。
(5)滴入溶液:用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。
(6)描线:待油膜散开稳定后,用描线笔描出油膜轮廓。
(7)数格,每格边长是0.5cm,油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为______(结果保留两位有效数字);
②油酸分子的直径约为______m(结果保留两位有效数字);
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小,原因可能是______。
A.油酸在水面未完全散开时即描线
B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C.用量筒测出1mL溶液的滴数时,多数了滴数
6.(2024·安徽·一模)某同学用图示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器水平固定,由于没有压强传感器,于是他把活塞和压力传感器相连,可测出移动活塞时,传感器对活塞的压力F,然后把注射器活塞移动到体积最大的位置,并用橡皮帽封闭注射器右侧的细管。在温度不变的条件下缓慢移动活塞压缩气体并记录多组压力F和体积V的值,假设活塞受到的摩擦可忽略不计。
(1)甲同学想通过作出的图像探究等温变化的规律,则还需要测量的物理量有:( )
A.气体的温度 B.注射器的内径 C.大气压强 D.被封闭气体的质量
(2)乙同学根据实验数据作出的图像如图,已知图像的斜率为k,图像与纵轴交点的纵坐标的绝对值为b,假设注射器内的气体的状态变化遵循玻意耳定律,若细管内气体体积可忽略,则气体刚被封闭时的体积为_________(用k和b表示);若细管内气体体积不可忽略,则随着的增大,图像的斜率_________(选填:变大、变小、不变)。
7.(2025·安徽·模拟预测)利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)实验中透镜的主要作用是______;(填选项前字母)
A.将复色光变成单色光
B.获得平行于遮光筒轴线的平行光
C.减小照射到遮光筒的单色光的强度
(2)若在调节过程中,观察到图乙所示的干涉条纹,则应调节______(填“单缝”“测量头”或“光源的高度”);
(3)若测量头分划板的中心刻线分别与暗条纹中心对齐,如图丙所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数分别为、(),若双缝之间的距离为,双缝到光屏的距离为,则该单色光波长的表达式为______。
8.(2025·安徽·模拟预测)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图甲所示,其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
(1)在安装好实验装置后,发现虽然光源亮度很高,但是目镜观察到的条纹比较模糊,要得到清晰的条纹,进行的操作是__________;(填选项前字母)
A.拆除目镜 B.取走凸透镜 C.调节拨杆使单缝与双缝平行
(2)如果观测到如图乙所示的干涉条纹,直接进行测量,则测得光的波长会______(填“偏大”或“偏小”);
(3)经过正确调整后,将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图丙中a图所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙中b图所示,则相邻亮条纹的间距________mm。
1.某物理实验小组的同学想制作一个温控报警器,他们从网上购买了一个热敏电阻,热敏电阻说明书上标出了该热敏电阻不同温度下的阻值,如下表所示:
t/℃
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
RT/Ω
2400.0
1500.0
1150.0
860.0
435.0
120.0
(1)实验小组的小王同学先用多用电表粗略测量常温下该热敏电阻的阻值,当时环境温度为22℃,他用多用电表电阻挡选“×10”倍率测量时,指针偏转角度太小,则应将倍率更换至___________(选填“×1”或“×100”)挡,换挡后___________(选填“需要”或“不需要”)再进行欧姆调零,正确操作后多用电表指针如图甲所示,读出常温下该热敏电阻的阻值为___________Ω。
(2)实验小组的小张同学又设计如图乙所示的电路来精确测量常温下该热敏电阻的阻值。操作步骤如下:
①正确连接实验电路后,调节滑动变阻器 R的滑片至左端;
②闭合S1、S2,快速调节滑动变阻器R的滑片,使电流表和电压表指针有明显偏转,分别记下电流表、电压表的示数I1、U1;
③保持滑动变阻器 R的滑片位置不动,快速断开S₂,分别记下此时电流表、电压表的示数I2、U2,则待测电阻___________(用I1、U1、I2、U2表示)。
(3)利用该热敏电阻制作温控报警器,其电路原理如图丙所示,图中电源电动势为10V,内阻可不计,报警系统接在 ab之间,当 ab之间的输出电压高于6.0V时,便触发报警器报警,如果要使报警温度达到(时报警系统报警,电阻箱应调到___________Ω,如果要使报警温度更高一点,应该将电阻箱的电阻调___________(选填“大”或“小”)一点。
2.某实验小组的同学们利用单摆来测量某地的重力加速度,按如图甲安装好实验仪器。
(1)该小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是( );
A.尽量选择质量大、体积小的摆球
B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为
C.用悬线长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏小
D.利用图甲测量重力加速度,由于摆球做圆锥摆导致测量的重力加速度偏大
(2)实验过程中测量小球直径时游标卡尺读数如图乙所示,其读数为______mm;小组同学通过改变摆线的长度,获得了多组摆长L和对应的单摆周期T的数据,作出T2−L图像如图丙所示,可测得重力加速度g=_________m/s2(π2=9.87,结果保留三位有效数字);
(3)在实验中,有三位同学作出的T2−L图线分别如图丁中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值,则相对于图线a和c,下列分析正确的是( )
A.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
B.图线a对应的g值大于图线b对应的g值
C.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
D.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
3.(2026·安徽淮南·一模)为了“探究物体质量一定时加速度与力的关系”,某班级分成若干学习小组,同学们设计了如图所示的实验装置,其中M为小车质量,m为砝码和砝码盘的质量,将mg作为小车所受的合力,重力加速度为g。
(1)关于本实验,下列说法正确的是____________(双选);
A.需要用天平测出
B.本实验不需要将长木板右端适当垫高,以平衡摩擦力
C.需要调整定滑轮的高度,使连接它们的轻绳与长木板平行
D.实验中不需要远小于
(2)某学习小组在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个计时点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为的交流电,根据纸带可求出小车的加速度大小为___________(结果保留两位有效数字):
(3)该学习小组为了完成实验探究,画出关系图像,下列说法中正确的是__________(单选)
A.平衡摩擦力时倾角过大
B.图像出现弯曲是因为没有满足远小于
C.若图像直线部分的斜率为,则
D.图像弯曲部分纵坐标的大小趋向于
4.下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤,请完成实验操作和计算。
(1)如图所示,在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝中心均在遮光筒的中心轴线上,使单缝与双缝______,二者间距约2~5cm。若实验中观察到单色光的干涉条纹后,撤掉滤光片,则会在毛玻璃屏上观察到______。若测量单色光波长时发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法是______(填正确答案标号)。
A.增大双缝到屏的距离
B.增大单缝到双缝的距离
C.增大双缝间距
(2)右图为“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验装置,在小球质量和转动半径相同,塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为2∶1的情况下,逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动,此时左、右两侧露出的标尺格数之比为______。其他条件不变,若增大手柄的转速,则左、右两标尺的格数______(选填“变多”“变少”或“不变”),两标尺格数的比值______。(选填“变大”“变小”或“不变”)
5.(2025·安徽芜湖·二模)杨氏双缝干涉实验被誉为史上“最美”的十大物理实验之一。在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,如图甲所示。
(1)下列说法正确的是( )
A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄
B.若仅增大单缝与双缝的间距,干涉条纹间距变窄
C.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽
D.去掉滤光片后,干涉现象消失
(2)双缝间距为d,毛玻璃光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。使分划板的中心刻线对齐亮条纹的中心,此时游标尺上的示数情况如图丙所示,其读数为________mm。若两条亮纹中央间距为x,则所测光的波长为________(用所给物理量的字母表示)。
(3)若测量头中观察到的图样如图丁所示,波长的测量值________真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)。
6.(2024·安徽合肥·三模)如图甲所示,用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体压强与体积的关系,实验中所研究的对象是封闭在注射器内的气体,保持温度和气体质量不变,从注射器刻度直接读出它的体积,它的压强由压强传感器等计算机辅助系统得到。
(1)为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,下列说法正确的是___________。
A.要尽可能保持环境温度不变
B.实验过程中应缓慢地推动活塞
C.实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
D.实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油
(2)某同学在一次实验中,计算机根据实验数据描绘出的图线如图乙所示,出现该情况的原因是___________。
(3)重复实验,多次测量并记录,根据计算机绘制的图像,分析得出结论:___________。
7.某小组探究物体加速度与所受合外力的关系。实验装置如图(a)所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。
(1)实验前先调节轨道,使细线与轨道平行,并平衡小车所受摩擦力。
(2)小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量时小车加速度。钩码所受重力记为,作出图像,如图(b)中图线甲所示。
(3)由图线甲可知,较小时,与成正比。进一步探究,分别将小车的质量增加至和重复步骤(2),作出图像,如图中图线乙和丙所示。
(4)比较图线甲、乙、丙可得:在钩码重力的变化区间相同时,小车的质量增大,图像的线性区间___________(选填“变大”“变小”);我们可以猜想:要在图像中得到足够大的线性区间,实验中小车的质量和钩码的质量应满足的大小关系为___________;
(5)分析实验数据:图线甲、乙、丙都存在非线性区间,是因为非线性区间的加速度和钩码重力在误差允许的范围内不满足关系式,请写出该区间加速度和钩码重力满足的关系式___________(用、、、表示);如何改进实验可以消除因系统误差产生的非线性区间,请写出一种方案___________。
8.(2025·安徽合肥·模拟预测)某同学用如图甲所示装置探究碰撞过程中的规律,其中AB是斜槽,BC是水平槽。斜槽和水平槽平滑连接。已知入射小球1的质量为,被碰小球2的质量为。
(1)关于实验要点,下列说法正确的是( )
A.两球半径可以不同
B.斜槽必须光滑
C.斜槽末端必须水平
(2)实验中的重要步骤如下:
①利用重垂线,记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O。
②不放被碰小球2,让入射小球从斜槽上紧靠挡板由静止滚下,并落在垫有复写纸的白纸上留下点迹,重复本操作多次;
③把被碰小球2放在斜槽前端边缘位置,让入射小球1仍从斜槽上紧靠挡板由静止滚下,使入射球与被碰球2碰撞,落在垫有复写纸的白纸上并留下各自的点迹,重复本操作多次;
④用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置,从左至右依次标为M、P、N;
⑤用刻度尺分别测量M、P、N离O点的距离分别为、、。
(3)实验结果:若两球发生的是弹性碰撞,则、、一定满足的关系式是________________。(结果中不能含有、)
(4)若某次测量中水平纸面上有三个落点的平均位置,计算得出:、碰前动量为,碰后的动量分别为,,则两球质量关系可能为( )
A. B. C.
(5)如图甲所示,若实验小组在记录投影点O后,由于失误将白纸水平向右移动了一小段距离,再进行上述②③④步骤,则计算得到的两球碰撞前系统的总动量________(选填“大于”、“等于”或“小于”)计算得到的碰撞后的总动量。
9.(2026·安徽合肥·一模)某实验小组用图甲所示电路测量一电池组的电动势和内阻,使用到的实验器材有:
A.待测电池组(电动势约3V,内阻约1Ω)
B.毫安表mA(量程为200mA,内阻)
C.电阻箱R
D.定值电阻
E.开关、导线若干
(1)由于毫安表的量程太小,需要将其改装成量程为0.6A的电流表,则图甲虚线框中,与毫安表并联的定值电阻的阻值为______Ω;
(2)闭合开关S前,应将电阻箱的阻值调到______(选填“最小”或“最大”);
(3)闭合开关S,多次调节电阻箱,记录其阻值R和毫安表mA的读数;某次测量时,毫安表的示数如图乙所示,对应的读数为______mA;
(4)根据每次测得的毫安表读数,计算出通过电池组的电流I;以为纵坐标,R为横坐标,作-R图线(用直线拟合)如图丙所示;根据图像可求出电池组的电动势E=______V,内阻r=______Ω。(结果均保留两位有效数字)
10.(2026·安徽淮南·一模)在“金属丝电阻率的测量”的实验中:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,某次测量示数如图1所示,金属丝直径__________mm。
(2)按图2所示的电路测量金属丝的电阻。李华同学将单刀双掷开关分别打到处和处,发现电流表示数变化更明显,由此判断开关打到__________(填“a”或“b”)处时进行实验系统误差较小。
(3)李华同学为了消除系统误差,他设计用电流计G和电阻箱替代图2中的电流表,电路如图3所示。实验所绘图像如图4所示,斜率,纵截距。为电阻箱阻值,为电压表的示数,为电流表的示数。则待测电阻__________,电流计内阻__________。
11.(2025·安徽合肥·模拟预测)如图所示为探究机械能守恒定律的实验原理图。
(1)下列说法正确的是( )
A.所选重物质量越大越好
B.应先释放纸带后打开接通打点计时器电源
C.若实验过程中电源的频率变大,则测出的速度大小偏小
(2)该同学正确操作后得到一条如图所示的纸带,、、、为从合适位置开始选取的四个连续点。已知打点计时器所接电源的频率为,则打点计时器打点时重物的速度大小为________m/s。(结果保留三位有效数字)
(3)已知重物的质量为,若取图中段来验证机械能守恒定律,则从点到点的过程中,重物动能的增加量________J。(结果均保留三位有效数字)
12.(2025·安徽·模拟预测)图1是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。
(1)该实验过程中操作正确的是( )
A.平衡小车受到的阻力时小车未连接纸带
B.纸带打点时,先接通打点计时器电源,后释放小车
C.调节滑轮高度使细绳与长木板平行
(2)某同学通过正确实验操作获得一条纸带,测得各计数点到计数点1的距离如图2所示。已知打点计时器所用交变电流的频率为50Hz,相邻两计数点间还有四个点未画出,则小车加速度大小a=___________m/s2(结果保留小数点后两位)。
(3)在探究小车的加速度a与小车质量M的关系时,采用图像法处理数据,以小车质量的倒数为横坐标,小车的加速度大小a为纵坐标。甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。
①两图线的左下部分均可视为直线,请分析甲组同学所得直线斜率较大的原因___________;
②两图线的右上部分的斜率随的增大逐渐减小,原因是___________。
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抢分猜押08 物理实验
(安徽专用)
考点1 力学实验
1.(1) (2) 8.29 4.12 (3)<
2.(1)BD (2) 大 (3)
3.(1) 的大小和方向 F (2)C
4.(1)AC (2)0.52 (3)
5.(1) (2)偏大
6.(1)B (2)B (3)槽码
7.(1)不需 (2) (3) (4)C
8.(1)AC (2) (3)
考点2 电学实验
1.(1) 0.550/0.549/0.551 0.553~0.557 (2) 0.556 等于
2.(1) A D (2)
3.(1)红 (2) 149 (3) 150 300
4.(1) 串联 3000
(2) (3)1.60(1.56-1.64)
5.(1) 欧姆调零旋钮 负极 ×100 1.6 (2) (3)
6.(1) B 0.30 (2) 小于 小于 (3) 1.80 2.00
7.(1) R1 a (2)2.27 (3) 1.3
8.(1)99.0 (2)0.6 (3) 3.2 0.51 (4)大于
考点3 热学与光学实验
1.(1)增强气密性,保持气体质量不变 (2) 气体体积由增大到的过程中,气体对外界所做的功
2.(1)C (2)C (3)AC
3.(1)A (2)CD (3) (4)变小
4.(1) ③ ② (2)2∶1
5. BC
6.(1)BC (2) 变小
7.(1)B (2)光源的高度 (3)
8.(1)C (2)偏大 (3)2.310
通关特训
1.(1) ×100 需要 1400 (2)/ (3) 180 小
2.(1)AD (2) 22.6 9.87 (3)C
3.(1)AC (2)0.81 (3)C
4.(1) 平行 明暗相间的彩色条纹 A (2) 1∶4 变多 不变
5.(1)AC (2) 9.15 (3)大于
6.(1)AB (2)注射器与压强传感器之间存在一定体积的气体
(3)在实验误差允许范围内,一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比
7. 变大 M远大于m 以M和m组成的系统为研究对象,以钩码的重力为系统的合外力来探究加速度与所受合外力的关系;或:以小车作为研究对象,用力传感器测量出绳子的拉力作为小车的合外力,来探究加速度与所受合外力的关系
8. C B 大于
9.(1)6 (2)最大 (3)88/89#90 (4) 2.6/2.7 1.2/1.3/1.4
10.(1)0.500(0.498-0.502) (2) (3) 5 5
11.(1)C (2)2.07 (3)0.0389
12.(1)BC (2)0.51
(3) 甲组同学实验中所用槽码的质量大于乙组同学实验中所用槽码的质量 槽码质量不满足远小于小车质量
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抢分猜押08 物理实验
(安徽专用)
重难解读
物理实验是安徽物理高考选择题中的必考内容,常以实验原理、仪器读数、数据处理、误差分析为主要考查方向。实验题的特点是“源于教材但不拘泥于教材”,即在教材实验的基础上进行变式或拓展,考查学生的迁移能力和实验素养。力学实验重点考查打点计时器纸带处理(求瞬时速度、加速度)、验证力的平行四边形定则、探究牛顿第二定律、验证机械能守恒等;电学实验则侧重电阻测量(伏安法、替代法、电桥法)、电表改装、电源电动势和内阻测量;热学与光学实验主要考查油膜法估测分子大小、测定玻璃折射率、用双缝干涉测波长等。安徽卷选择题中实验题的难度中等,注重基本操作和原理理解。
命题预测
2026年安徽高考选择题中,实验专题预计呈现三大趋势:一是力学实验中纸带数据处理(逐差法求加速度)和图像法分析误差仍为高频考点;二是电学实验中“伏安法测电阻”的电路选择(电流表内接法与外接法)、滑动变阻器的分压式与限流式接法、电表读数与量程选择为必考内容;三是光学实验中折射率的测量与双缝干涉条纹间距计算出现概率较高,可能与实际情境(如测定液体折射率)结合考查。
考点1 力学实验
1.(2026·安徽·模拟预测)某实验小组利用如图甲所示装置验证向心力的表达式。在该装置中,水平光滑圆盘上放置质量为m的滑块,通过定滑轮与上方的力传感器连接,细线长度可通过滑块位置调节(即圆周运动半径r可改变)。实验时,滑块随圆盘匀速转动,细线拉力提供向心力。圆盘的另一侧装有永磁体,磁铁转动时会通过上方一固定的霍尔传感器,可检测磁体转动时磁场变化,输出脉冲信号如图乙所示。当转盘转动时,磁体每转一周,霍尔传感器输出一个脉冲,通过连接的计时器可记录脉冲间隔时间。
(1)若某次实验中,采集到磁场变化的脉冲信号如图乙所示,计时器记录到连续5次脉冲的时间为t,则滑块转动的角速度表达式________(用t表示)
(2)实验小组保持滑块质量、半径不变,通过调节电动机转速得到多组数据,部分数据如下表:
序号
脉冲间隔时间(连续5个脉冲)
力传感器的示数
1
3.03
4.15
2
2.76
4.98
3
2.63
5.49
请根据表格数据,计算第1组实验中的角速度________;并根据所学向心力表达式可算出向心力________,与表格中力的传感器示数相比,可验证向心力表达式。(,结果均保留3位有效数字)
(3)在实验中,由于细线存在微弱形变,在转动过程中运动半径略大于静止时测量的半径r,产生系统误差,则导致________(选填“<”,“=”或“>”)。
【答案】(1)
(2) 8.29 4.12
(3)<
【详解】(1)由题中连续记录5次脉冲,可知
则角速度为
(2)[1]由可得
[2]根据向心力公式
(3)由于细线存在微小形变,使实际转动的半径变大,实际向心力的数值变大,因此力的传感器测量的数值大于计算值,则填“<”。
2.(2025·安徽蚌埠·二模)某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与质量关系”的实验。已知动滑轮的质量为,当地的重力加速度为g,打点计时器所接交流电的频率为f,装置已补偿了阻力。
(1)下列关于本实验的说法,正确的是______
A.要测出砂和砂桶的质量
B.要测出小车的质量
C.要使砂和砂桶的质量远小于小车的质量
D.要调节力传感器的位置和定滑轮的高度,使动滑轮两边的轻绳与长木板平行
E.改变小车质量后,需要重新补偿阻力
(2)按正确的操作进行实验,打出的一条纸带如图乙所示,图中相邻两个计数点之间还有4个点未画出,则小车运动的加速度______;若打该纸带时交流电频率发生波动,实际交流电的频率小于f,则根据纸带求得的小车加速度比实际值______(填“大”或“小”)。
(3)改变小车内砝码的质量从而改变小车和砝码的总质量M。同时改变砂桶内砂的质量重复实验,保证每次实验中力传感器的示数均为F,记录每次小车和砝码的总质量M,根据纸带求出每次小车运动的加速度a,作出图像,如果图像是一条倾斜直线,图线与纵轴的截距等于______,图像的斜率等于______,则说明在合外力一定时,物体的加速度与质量成反比。
【答案】(1)BD
(2) 大
(3)
【详解】(1)A C.由于有力传感器,可直接读出拉力大小,从而精确得到轻绳对小车的拉力大小,因此不需要测出砂和砂桶的质量,不需要满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量,故AC错误;
B.实验目的是探究加速度与质量关系,需要测出小车的质量,故B正确;
D.为确保小车所受合力等于绳的拉力,在补偿了阻力后,还需要调节力传感器的位置和定滑轮的高度,使动滑轮两边的轻绳与长木板平行,故D正确;
E.补偿阻力时,令木板倾角为,则有
解得
可知,补偿阻力过程与小车质量无关,即改变小车质量后,不需要重新平衡摩擦力,故E错误。
故选BD。
(2)[1]相邻两个计数点之间还有4个点未画出,则相邻计数点之间的时间间隔
根据逐差法规律可知,小车的加速度
解得
[2]如果实际交流电频率小于f,结合上述可知,求得的加速度比实际值大。
(3)[1][2]根据牛顿第二定律有
变形得
可知,图线与纵轴的截距
图像的斜率
3.(2026·安徽合肥·一模)某学习小组在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。
(1)实验装置如下图所示,用到的器材有:橡皮条、弹簧测力计、轻质小圆环、细绳等,橡皮条的原长为GE。请补全下列实验步骤:
①用图钉将白纸固定在水平木板上;
②如图甲所示,橡皮条一端连接小圆环,另一端固定在G点;
③如图乙所示,用两个弹簧测力计平行于木板共同拉小圆环,小圆环受到拉力的共同作用,处于O点,在白纸上记下O点的位置以及______;
④如图丙所示,撤去,改用一个弹簧测力计单独拉小圆环,仍使它处于O点,并记下弹簧测力计的示数和拉力方向;
⑤如图丁所示,画出各力的图示,其中用一个弹簧测力计拉小圆环的力是______(选填“F”或“F'”);经多次探究得出,两个互成角度的力的合成遵从平行四边形定则。
(2)已知图乙中的夹角为钝角,现保持小圆环位置和方向不变,顺时针缓慢转动,在夹角逐渐减小的过程中,的大小( )
A.先减小后增大 B.先增大后减小 C.一直减小
【答案】(1) 的大小和方向 F
(2)C
【详解】(1)[1]用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置,并标记圆环的圆心位置O点,此时记下O点位置以及F1、F2的大小和方向;
[2]由图可知,是通过平行四边形定则做出的、合力理论值;由一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力与橡皮条的弹力为平衡力,等大反向,则两力共线,所以由一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力是F。
(2)如图所示
保持O点位置不变和方向不变,顺时针缓慢转动弹簧测力计b,则、都减小;故选C。
4.(2026·安徽芜湖·一模)如图甲所示为探究加速度与力、质量关系的实验装置。
(1)有关实验操作及分析,下列判断正确的是___________。
A.调节滑轮,使连接小车和槽码的细绳与长木板保持平行
B.实验时,让小车靠近打点计时器,先释放小车,再接通电源
C.为减小误差,实验中要保证槽码的质量m远小于小车和砝码的总质量M,细绳的拉力才能近似用槽码的重力替代
D.如图乙为小组同学分别选用不同槽码进行的两次实验得到的图线,在槽码质量m一定的情况下,改变小车和砝码的总质量M,测出加速度a,以M为横坐标,为纵坐标,可知图线1所用的槽码质量比图线2的大
(2)图丙是小组同学某次实验中得到的纸带,每隔4个点选取一个计数点,已知打点计时器工作电源的频率为,由图中数据可得小车运动的加速度大小为___________(结果保留两位有效数字)。
(3)小组同学实验探究保持小车质量M一定时,小车的加速度a与所受力F的关系。图丁中实线是小组同学根据实验数据做出的图像(实验前已经补偿了阻力),后又利用最初的几组数据拟合了一条直线OA,P、Q、N为一条与纵轴平行的直线和这两条图线以及横轴的交点。求图中___________(用题中的M、m表示)。
【答案】(1)AC
(2)0.52
(3)
【详解】(1)A.为了使小车受到的合外力等于细绳的拉力,需调节滑轮,使连接小车和槽码的细绳与长木板保持平行,故A正确;
B.实验时,让小车靠近打点计时器,先接通电源,待打点稳定后再释放小车,故B错误;
C.对槽码受力分析,根据牛顿第二定律可得
对小车受力分析可得
联立解得
因此只有当时,才有,故C正确;
D.对小车和槽码整体受力分析,由牛顿第二定律可得
联立解得
因此在的图像中,其斜率为
结合图乙可知,图线1的斜率大于图线2的斜率,则有
解得,即图线1所用的槽码质量比图线2的小,故D错误。
故选AC。
(2)由题可知,相邻计数点之间的时间间隔为
根据逐差法可得,小车的加速度大小为
(3)对小车和砝码进行分析,近似认为槽码重力等于小车和砝码所受合力,根据牛顿第二定律则有
小车和砝码总质量不变,对槽码和小车与砝码构成的整体,根据牛顿第二定律则有
5.(2026·安徽马鞍山·一模)某实验小组用频闪照片法测量平抛运动的水平速度和当地的重力加速度。
(1)实验过程中,先将频闪相机的频率设定为,再将小球从斜槽轨道上释放,利用频闪相机记录小球做平抛运动的过程。图中、、、为频闪照片上连续的四个点迹,以点为坐标原点,建立沿水平和竖直方向的直角坐标系,测量照片中的距离得到三个点的坐标为、、,已知照片的比例尺为。根据测量的数据计算出小球平抛的初速度为________m/s,当地的重力加速度为________(计算结果均保留3位有效数字)。
(2)若相机频闪的实际频率小于,则所测量的重力加速度结果________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2)偏大
【详解】(1)[1]频闪相机的频率设定为,则相邻两点间的时间间隔
小球水平方向上做匀速直线运动,则小球平抛的初速度为
[2]竖直方向上,由逐差法有
整理可得
(2)若相机频闪的实际频率小于,,那么实际打点周期变大,则所测量的重力加速度结果偏大。
6.(2026·安徽合肥·模拟预测)用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。
(1)以下操作正确的是______(单选,填正确答案标号)。
A.使小车质量远小于槽码质量
B.调整垫块位置以补偿阻力
C.补偿阻力时移除打点计时器和纸带
(2)保持槽码质量不变,改变小车上砝码的质量,得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示,相邻两点之间的距离分别为,时间间隔均为T。下列加速度算式中,最优的是______。
A.()
B.()
(3)以小车和砝码的总质量M为横坐标,加速度的倒数为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。由图可知甲组所用的______(填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。
【答案】(1)B
(2)B
(3)槽码
【详解】(1)A.为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力,故应使小车质量远大于槽码质量,故A错误;
B.为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力,则需要调整垫块位置以改变倾角以补偿阻力,也要保持细线和长木板平行,故B正确;
C.补偿阻力时不能移除打点计时器和纸带,需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动,故C错误。
故选B。
(2)A.实际计算数据只使用了,计算结果误差较大,故A错误;
B.根据逐差法可知,,,
联立可得小车加速度表达式为
故选B。
(3)设槽码的质量为m,则由牛顿第二定律得
化简可得
则
故斜率越小,槽码的质量m越大,由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。
7.(2025·安徽·模拟预测)某同学利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。在气垫导轨上的处安装了一个光电门,滑块上固定一遮光条,将滑块用细线绕过气垫导轨左端的光滑定滑轮与力传感器相连,力传感器可测出绳子上的拉力大小。力传感器下方悬挂钩码,调节导轨水平,接通气源,每次滑块都从气垫导轨右端的处由静止释放。
(1)滑块(含遮光条)、钩码的质量分别为、,在探究滑块的加速度与拉力的关系时________(填“需要”或“不需要”)满足;
(2)滑块在导轨上做匀加速运动时,通过光电门的时间为,处遮光条到光电门的距离为,遮光条的宽度为,用、、表示滑块运动的加速度________;
(3)改变钩码的质量,多次读取对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间为,通过描点作出的图像为线性图像,则该图像的斜率________;
(4)若用该装置探究动能定理,保持滑块(含遮光条)的质量和处遮光条到光电门的距离不变,改变钩码的质量,记录对应的力传感器的示数,处理数据时发现,可能导致以上情况的是( )
A.在改变时,未满足
B.导轨左端高于右端
C.释放滑块时遮光条位于右侧
D.滑轮存在质量,转动时有动能
【答案】(1)不需
(2)
(3)
(4)C
【详解】(1)实验中力传感器可以直接测力大小,故不需要满足;
(2)滑块过光电门时速度
则加速度
(3)对M,由牛顿第二定律有
整理得
可知图像斜率
(4)A.这里绳子拉力用力传感器准确测量,不需要用mg表示拉力,即不需要,可知未满足,不是引起误差的原因,故A错误;
B.导轨左端高于右端,根据
可知
故B错误;
C.释放滑块时遮光条位于A右侧,根据
可知
故C正确;
D.滑轮存在质量,转动时有动能,有
其中为滑轮的转动动能,可知
故D错误。
故选C。
8.(2026·安徽黄山·一模)如图所示,某同学在研究平抛运动时,挡板上附有复写纸和白纸,竖直挡板正对槽口放置。小球从斜槽上某处由静止释放,抛出后撞击挡板留下痕迹;现将挡板向后依次平移距离,再将小球从斜槽上同一位置由静止释放,撞击挡板时分别留下痕迹、。测得间距离为,间距离为。
(1)下列说法中正确的是_____(填选项前的字母);
A.斜槽末端必须水平
B.斜槽必须光滑
C.选密度大、体积小的球
(2)小球平抛初速度_____(用、、、表示);
(3)如图所示,利用上述装置也能验证动量守恒定律,使用两个等大的小球、,实验步骤如下:
①竖直挡板正对斜槽末端一定距离处固定,球在斜槽末端时球心在水平方向的投影点作为坐标原点;
②将球从某点处由静止释放,撞到竖直挡板上得到痕迹;
③把球静止放在斜槽末端,再让小球从同一点静止释放,与球相碰后,撞到竖直挡板上得到痕迹和。
在实验误差允许的范围内,若满足关系式_____,则验证了碰撞过程动量守恒。(用表示)
【答案】(1)AC
(2)
(3)
【详解】(1)A.为了保证小球抛出时的速度处于水平方向,斜槽末端切线必须水平,故A正确;
B.小球每次必须从斜槽上同一高度由静止释放,但斜槽不需要光滑,故B错误;
C.选密度大、体积小的球,有利于减小阻力的影响,故C正确。
故选AC。
(2)小球从斜槽上某处由静止释放,抛出后撞击挡板留下痕迹,将挡板向后依次平移距离,撞击挡板时分别留下痕迹、,可知间的运动时间和、间的运动时间相同,根据逐差公式可得
水平方向做匀速直线运动,有
联立可得
(3)根据平抛运动规律有,
可得
B为碰前入射小球落点的位置,C为碰后入射小球的位置,A为碰后被碰小球的位置,设木板向右移的距离为,则碰撞前入射小球的速度为
碰撞后入射小球的速度为
碰撞后被碰小球的速度为
根据动量守恒可得
联立可得
考点2 电学实验
1.(2026·安徽安庆·二模)一学生小组做“测量一种合金丝电阻率”的实验。
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量合金丝的直径。首先,调节螺旋测微器,拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时,发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐,如图(a)所示;螺旋测微器在夹有合金丝时示数如图(b)所示,该示数为________mm,则合金丝的直径为________mm;
(2)学习小组取1米长的该合金丝,发现实验室有:电源;滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A);电流表A(量程3A,内阻未知);5Ω标准电阻;开关及导线若干。小组同学利用上述器材,设计了一种测量合金丝电阻的方法。设计电路图如图所示,将A、B用导线短接,调节滑动变阻器,使电流表读数为2.00A,此后保持滑动变阻器滑片位置不变;再将5Ω标准电阻接入A、B间,电流表读数为0.50A;接着把1米长的合金丝接入A、B间,电流表读数为1.50A,则1米长的合金丝的电阻为________Ω,该合金丝的电阻率为________Ω·m。从系统误差角度分析,此测量值与真实值相比________(填写“偏大、偏小或等于”)。所有计算结果均保留三位有效数字)
【答案】(1) 0.550/0.549/0.551 0.553~0.557
(2) 0.556 等于
【详解】(1)[1]如图(a)所示,螺旋测微器的精度为,此螺旋测微器有负的读数,读数为
如图(b)所示,该示数为
[2]可得合金丝的直径
(2)[1]将A、B用导线短接,有,
再将5Ω标准电阻接入A、B间,有
把1米长的合金丝接入A、B间,有
联立可得合金丝的电阻为
[2]根据电阻定律可得
又
可得合金丝的电阻率
[3]从系统误差角度分析,此原理用的是闭合电路欧姆定律,没有系统误差。
2.(2026·安徽·模拟预测)实验小组设计一个实验方案,测某品牌电池的电动势(约3.0V)和内阻(约几欧姆),电路原理图如图甲所示,提供的实验器材包括:
A.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为0.1Ω)
B.电流表A2(量程为0~10mA,内阻约为100Ω)
C.电压表V1(量程为0~15V,内阻约为2kΩ)
D.电压表V2(量程为0~3V,内阻约为2kΩ)
E.滑动变阻器R(阻值为0~20Ω)
F.开关一个,导线若干
(1)为较精确测量该电池的电动势和内阻,其中电流表应选择________,电压表应选择________(均填实验器材前的字母代号);
(2)在LED灯具中,恒压电源可以提供稳定的电压输出,保障亮度均匀性和安全性。实验小组利用该电池设计一个输出电压稳定的电路如图乙所示,电阻箱R1的阻值随滑动变阻器R的变化而变化,使电压表示数U不变。
①改变滑动变阻器,同时调节电阻箱,使电压表示数U不变,记录电阻箱电阻值R1及电流示数I,以R1为横轴,以________(选填“I”或“”)为纵轴,描绘出的图线为直线。
②若①中描绘图像的斜率为k,纵轴截距为b,可求出电源的电动势为________,电源的内电阻为________(均用k,b,U表示)。
【答案】(1) A D
(2)
【详解】(1)[1][2]电源电动势为3.0V,因此电压表应选3V量程,即电压表选D;滑动变阻器最大阻值为20Ω,则回路中电流的最小值约为0.15A,为测量精确电流表选0.6A量程,即电流表选A;
(2)[1]根据闭合电路欧姆定律可得
变形可得
由此可知,以R1为横轴,以为纵轴,描绘出的图线为直线;
[2][3]由关系式可得,
所以,
3.(2026·安徽合肥·模拟预测)某实验小组设计了如图所示的双倍率的欧姆表,两倍率分别为“”和“”。实验器材如下:
电源电动势
电流表(满偏电流,内阻)
滑动变阻器(阻值变化范围为)
定值电阻(阻值为)
定值电阻(阻值未知)
红、黑表笔,开关、,导线若干
(1)A表笔为___________(填“红”或“黑”)表笔。
(2)仅闭合S1,此时欧姆表的倍率为___________(填“”或“”),将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,电流表满偏时___________。
(3)为符合倍率,需要定值电阻___________,闭合S2,欧姆调零后,将一未知电阻与红黑表笔连接,发现电流表指针偏转,则未知电阻的阻值为___________。(均保留3位有效数字)
【答案】(1)红
(2) 149
(3) 150 300
【详解】(1)由“红进黑出”可知,电流从B表笔流出,所以B表笔为黑表笔,A表笔为红表笔。
(2)[1][2]仅闭合,干路满偏电流比、均闭合更小,由闭合电路欧姆定律
可知,总内阻更大,即倍率更大,此时倍率为;由闭合电路欧姆定律
解得。
(3)再闭合,倍率为,干路满偏电流变为
则流过的电流为,根据电流与电阻成反比,所以上下两支路总电阻之比为,即
解得
由闭合电路欧姆定律
电流表指针偏转时,有
联立解得
4.(2026·安徽黄山·一模)某同学要绘制标有“6V 0.5A”小灯泡的伏安特性曲线,器材如下:
A.电源E(电动势,内阻不计)
B.电流表A1(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电压表(量程,内阻为)
E.滑动变阻器
F.滑动变阻器
G.电阻箱
(1)为绘制完整图像,把电压表V量程扩大为,将电阻箱和电压表_____(选填“串联”或“并联”),调到_____。
(2)画出实验电路图(图中标上所选器材的符号)。
(3)绘制小灯泡的伏安特性曲线如下图(a)所示,现将此小灯泡接入图(b)电路中(各已知量均已标记在图中),则小灯泡实际功率约为_____(保留三位有效数字)。
【答案】(1) 串联 3000
(2)
(3)1.60(1.56-1.64)
【详解】(1)改装电压表,应串联电阻。串联电阻前后满足满偏电流不变,即
解得
(2)由于电压表电阻已知,电压表分流可以被精确计算,故选用电流表外接法;
小灯泡额定电压等于电源电动势,需要在实验过程中给小灯泡调整电压达到6V,故选用滑动变阻器分压接法;
如图:
(3)将电源(E=6V,r=2Ω)与电阻(R=3Ω)视作等效电源,将该等效电源(E=6V,r=5Ω)的伏安特性曲线绘制到小灯泡的伏安特性曲线图像中,如下图:
两曲线交点坐标约为3.8V,0.42A
则小灯泡此时实际功率约为
5.(2026·安徽合肥·模拟预测)实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻。可选用器材有:多用电表,电源E(电动势5V),电压表V1(量程5V,内阻约3kΩ),定值电阻(阻值为800Ω),滑动变阻器(最大阻值50Ω),滑动变阻器(最大阻值5kΩ),开关S,导线若干。完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先将多用电表选择开关置于欧姆挡“”位置,将红、黑表笔短接,调节__________(“欧姆调零旋钮”、“机械调零旋钮”),使指针指向零欧姆。再将多用电表的红表笔与待测电压表的______(填“正极”或“负极”)相连,欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡______(填“”“”或“”)位置,重新调节后,测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为______kΩ(结果保留1位小数);
(2)为了提高测量精度设计如图(b)所示电路,其中滑动变阻器应选______(填“”或“”);
(3)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表V1、待测电压表V的示数分别为、,则待测电压表内阻______(用、U和表示);
【答案】(1) 欧姆调零旋钮 负极 ×100 1.6
(2)
(3)
【详解】(1)[1]利用多用电表的欧姆挡测量电阻时,需要先选择合适的倍率,将红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆。
[2]按照欧姆表“红进黑出”的原则,电流从欧姆表的黑表笔流出,流入电压表的正接线柱,再从电压表的负接线柱流出,流入欧姆表的红表笔。
[3]由图(a)可知,欧姆表指针偏转较小,说明待测的电压表的内阻为大电阻,则倍率选择过小,故应选择欧姆挡“”的位置。
[4]测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为
(2)图(b)所示的电路,滑动变阻器采用的是分压式连接,为了方便调节,最大阻值较小的滑动变阻器符合要求。
(3)图(b)所示的电路,通过待测电压表的电流大小与定值电阻电流相同,为
根据欧姆定律得待测电压表的阻值为
6.(2025·安徽淮北·一模)某实验兴趣小组需要测量某型号电池的电动势和内阻,他们用电流表、电压表、滑动变阻器等器材组成如图甲所示电路。
(1)导线a端应连接到______(选填“A”、“B”、“C”或“D”)接线柱上。正确连接后,某次测量中电流表的指针位置如图乙所示,其示数为______A。
(2)由于电表内阻的影响,会使电动势E的测量值______真实值,内阻r的测量值______真实值。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(3)为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图丙实验电路进行测量。已知。
实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据和的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据和的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的和图像如图丁,根据图像求得电源电动势______V,内阻______。(结果均保留两位小数)
【答案】(1) B 0.30
(2) 小于 小于
(3) 1.80 2.00
【详解】(1)[1]由于一节干电池的内阻较小,所以导线a端应连接到“B”
[2] 电流表接入量程为0.6A,最小分度值为0.02A,不需要估读到分度值的下一位,由图丙可知电压表读数为
(2)[1][2]由于电压表的分流作用,导致电流表的示数小于真实的干路电流,短路电流(纵截距)不受影响,绘制的图像如下图红色图线所示,根据图像得到的电动势E的测量值小于真实值,内阻r的测量值小于真实值。
(3)[1][2]当单刀双掷开关接1时,电流表示数为零时(断路),电压表测量准确,故电动势为图像的纵轴截距,则有
当单刀双掷开关接2时,电压表示数为零时,电流表测量准确,由图像可知此时电路电流为0.40A,根据闭合电路欧姆定律可知解得内阻为
7.(2026·安徽合肥·模拟预测)气敏电阻在安全环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻说明书给出的气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线如图a所示。
(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图a一致,实验可供选用的器材如下:
A.蓄电池(电动势6V,内阻不计)
B.毫安表A1(量程2mA,内阻为200Ω)
C.毫安表A2(量程5mA,内阻约20Ω)
D.定值电阻R0(阻值2800Ω)
E.滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)
F.滑动变阻器R2(最大阻值1000Ω)
G.开关、导线若干
探究小组根据器材设计了图b所示电路来测量不同甲醛浓度下气敏电阻的阻值,其中:
①滑动变阻器Rp应选用______(填“R1”或“R2”);
②开关S闭合前,应将滑动变阻器Rp的滑片置于______端(填“a”或“b”);
(2)实验时,将气敏电阻置于密封小盒内,通过注入甲醛改变盒内浓度,记录不同浓度下电表示数,当甲醛浓度为时毫安表A1和毫安表A2的示数分别为1.51mA和3.51mA,此时测得该气敏电阻的阻值为______kΩ(结果保留三位有效数字)。
(3)多次测量数据,得出该气敏电阻的参数与图a基本一致。探究小组利用该气敏电阻设计了如图c所示的简单测试电路,用来测定室内甲醛是否超标(国家室内甲醛浓度标准是),并能在室内甲醛浓度超标时发出报警音。电路中报警器的电阻可视为无穷大,电源电动势(内阻不计),在接通电路时报警器两端电压大于2.0V时发出报警音“已超标”,小于等于2.0V时发出提示音“未超标”。则在电阻R3和R4中,______是定值电阻,其阻值为______kΩ(保留两位有效数字)。
【答案】(1) R1 a
(2)2.27
(3) 1.3
【详解】(1)[1]根据图b可知,滑动变阻器采用了分压接法,为了调节方便,应该选择最大阻值较小的R1。
[2]开关S闭合前,应将滑动变阻器Rp的滑片置于a端。
(2)该气敏电阻的阻值为
(3)[1][2]因甲醛浓度越大,则Rq阻值越大,回路总电阻越大,总电流越小,则定值电阻上的电压越小,Rq上的电压越大,当超过2.0V时发出报警音,可知R4为气敏电阻,R3为定值电阻;当室内甲醛浓度是时Rp=2.6kΩ,可知定值电阻
8.(2026·安徽马鞍山·一模)三元锂电池具有较高的能量密度,目前广泛应用于我国的新能源汽车。实验小组利用以下器材测量某三元锂电池的电动势和内阻。
A.三元锂电池(电动势约为,内阻约为几百毫欧)
B.电流计G(,内阻未知)
C.电压表(,内阻很大)
D.电阻箱
E.定值电阻
F.滑动变阻器、
G.开关、导线若干
(1)实验小组发现电流计的量程太小,不符合实验要求,需要改装,于是先设计了图甲所示电路来测量电流计的内阻。实验过程:闭合开关,断开开关,调整滑动变阻器滑片的位置,使电流计满偏;保持滑片的位置不变,闭合开关,调节电阻箱的阻值,当电流计指针位于表盘中央时,读出电阻箱的读数为,由电阻箱的读数可知电流计内阻为________。
(2)实验小组将定值电阻和电流计并联,组合成一个新的电流表A,改装后的电流表A的量程为________A。
(3)利用改装好的电流表,实验小组设计如图乙所示电路,测量该电池的电动势和内阻。实验过程:闭合开关,调节滑动变阻器滑片的位置,多次记录电压表的电压、电流表的电流,作出图线如图丙所示,该三元锂电池的电动势________,内阻________。
(4)由于使用图甲设计的实验方案测得的电流计内阻存在误差,则该三元锂电池的内阻测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
【答案】(1)99.0
(2)0.6
(3) 3.2 0.51
(4)大于
【详解】(1)由题意可知,通过电阻箱的电流等于通过电流计的电流,可知电阻箱阻值等于电流计的内阻,可知电流计内阻为99.0。
(2)改装后的电流表A的量程为
(3)[1][2]根据,其中
结合图像可知该三元锂电池的电动势3.2V;内阻。
(4)电键S2闭合后,电路总电阻减小,总电流变大,电流计的电流为原来电流的一半,则通过电阻箱的电流大于原来电流计电流的一半,可知电阻箱的阻值小于电流计的内阻,即电流计内阻的测量值偏小,与定值电阻并联后的实际量程大于0.6A,导致图丙中图线斜率变大,可知测出的三元锂电池内阻测量值偏大。
考点3 热学与光学实验
1.(2025·安徽安庆·模拟预测)如图(a)所示,某一小组用气体压强传感器、标号为25mL的注射器等器材探究气体等温变化的规律,主要实验步骤如下:
①测出软管内空气的体积为0.9mL;
②在注射器内用活塞封闭一定量的气体,将注射器、软管、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;
③缓慢移动活塞至某一位置,待示数稳定后记录注射器和软管内封闭气体的总体积和由计算机显示的气体压强;
④重复上述步骤③,多次测量并记录;
⑤计算机根据p、V值,作出图像。
(1)实验操作中除了保证封闭气体的温度恒定以外,还需要在活塞上均匀涂抹润滑油,主要目的是为了______;
(2)根据记录数据,作出如图(b)所示的图。对图线进行分析,若在实验误差允许范围内,、、、之间满足关系式_____,则说明一定质量的气体在温度不变时压强与体积成反比。图中阴影部分的物理意义是______。
【答案】(1)增强气密性,保持气体质量不变
(2) 气体体积由增大到的过程中,气体对外界所做的功
【详解】(1)实验中,除了保证封闭气体的温度恒定以外,还需保证气体的质量不变。为此,在封入气体前,应在活塞上均匀涂抹润滑油;
(2)[1]对图线进行分析,若在实验误差允许范围内,满足关系式,则说明一定质量的气体在温度不变时压强与体积成反比。
[2]根据,可知图中阴影部分的物理意义是:气体体积由增大到的过程中,气体对外界所做的功。
2.(2026·安徽合肥·模拟预测)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜),如图所示。
(1)M、N、P三个光学元件依次为_____;
A.滤光片、双缝、单缝
B.双缝、滤光片、单缝
C.滤光片、单缝、双缝
(2)如图所示,测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。如果想使中心刻线与亮条纹对齐,下列操作中可达到目的的是_____;
A.仅转动透镜 B.仅转动遮光筒 C.仅转动测量头
(3)关于该实验,下列说法正确的是_____。
A.仅撤去滤光片,光屏上仍能观察到干涉图样
B.若将双缝间的距离d减小,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小
C.仅撤去双缝,在光屏上可能观察到明暗相间的条纹
D.为了减小测量误差,可用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a,则相邻两条亮条纹间距为
【答案】(1)C
(2)C
(3)AC
【详解】(1)M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。
故选C。
(2)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,仅转动测量头即可。
故选C。
(3)A.仅撤掉滤光片,光屏仍能观察到彩色干涉图样,故A正确;
B.根据条纹间距公式可知,若将双缝间的距离d减小,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大,故B错误;
C.仅撤掉双缝,在光屏上可能观察到明暗相间的衍射条纹,故C正确;
D.用测微目镜测出n条亮条纹间的距离a,则相邻两条亮条纹间距为,故D错误;
故选AC。
3.(2025·安徽·模拟预测)在某次利用图甲所示的装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光,调节器材,在目镜中可以观测到干涉图样。
(1)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的条纹与分划板竖线未对齐(如图乙所示),若不调节两者平行,将使得波长的测量结果_________(填标号)。
A.偏大 B.偏小 C.无影响 D.无法判断
(2)下列实验采用的方法与本实验类似方法的是_________。
A.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中关于合力的测量
B.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
C.“用单摆测重力加速度”的实验中关于单摆周期的测量
D.“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中一滴油酸酒精溶液体积的测量
(3)条纹调节完毕后,移动测量头,使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心,记下此时测量头读数;转动测量头,使分划板的中心刻线向右移动对准第条亮纹的中心,此时手轮上的读数为,已知双缝与屏的距离为,双缝间距为,则单色光的波长_________。
(4)若把该装置整体放入纯净水中(不考虑水中杂质的影响),用同样的光源做实验,条纹间距将_________(填“变大”“变小”或“无影响”)
【答案】(1)A
(2)CD
(3)
(4)变小
【详解】(1)根据双缝干涉条纹间距公式,条纹与分划板竖线未对齐时,测量的条纹间距偏大,由波长可得,偏大则波长测量结果偏大。
故选A。
(2)光的双缝干涉测波长是通过测量多个条纹间距求平均值减小误差,属于放大测量求平均值法。
A.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中关于合力的测量,用的等效替代法,故A不符合题意;
B.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量,属于多次求平均值,故B不符合题意;
C.“用单摆测重力加速度”的实验中关于单摆周期的测量,属于放大测量求平均值法,故C符合题意;
D.“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中一滴油酸酒精溶液体积的测量,属于放大测量求平均值法,故D符合题意。
故选CD。
(3)由题可得,相邻亮条纹间的间距
由可得
(4)光在水中的波速变小,频率不变,由可知光在水中波长变小,根据,变小则条纹间距变小。
4.(2025·安徽蚌埠·三模)图甲为“探究气体等温变化的规律”的实验装置,用细软管将注射器的小孔与压强传感器连接,管内密封一定质量的气体,用数据采集器连接计算机测量气体压强。
(1)实验时,采集多组数据并绘出图乙所示的图像。实验过程中,若气体温度保持不变,对应的图像是曲线______;若气体温度逐渐升高,则对应的图像是曲线______。(均选填“①”“②”或“③”)
(2)某同学用不同质量的同种气体在相同温度条件下完成上述实验,绘制出的图像如图丙,若图线a、b的斜率之比为2∶1,则图线a、b对应的气体质量之比______。
【答案】(1) ③ ②
(2)2∶1
【详解】(1)[1]根据玻意耳定律
化简可得
故实验过程中,若气体温度保持不变,对应的图像是曲线③;
[2]根据理想气体状态方程
化简可得
则若气体温度逐渐升高,图像的斜率逐渐增大,则对应的图像是曲线②。
(2)根据
化简可得
则由题意可知
故图线a、b对应的气体质量之比
5.(2025·安徽·模拟预测)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
(1)单分子油膜:油酸分子式为,它的一个分子可以看成由两部分组成,一部分是,另一部分是,对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中酒精溶于水中,并很快挥发。油酸中一部分冒出水面,而部分留在水中,油酸分子就直立在水面上,形成一个单分子层油膜。
(2)配制溶液:将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。
(3)测量体积:用量筒测出1mL溶液共有80滴。
(4)平静水面:在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水,待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。
(5)滴入溶液:用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。
(6)描线:待油膜散开稳定后,用描线笔描出油膜轮廓。
(7)数格,每格边长是0.5cm,油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为______(结果保留两位有效数字);
②油酸分子的直径约为______m(结果保留两位有效数字);
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小,原因可能是______。
A.油酸在水面未完全散开时即描线
B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C.用量筒测出1mL溶液的滴数时,多数了滴数
【答案】 BC
【详解】[1]根据题意可知,油膜所占坐标纸格数约140格,故油膜面积为
[2]一滴油酸酒精混合溶液纯油酸的体积为
油酸分子的直径约为
[3]A.油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S偏小,故直径偏大,A错误;
B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内,会导致面积S偏大,故直径偏小,B正确;
C.用量筒测出1mL溶液的滴数时,多数了滴数,会导致计算的油酸体积偏小,故直径偏小,C正确。
故选BC。
6.(2024·安徽·一模)某同学用图示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器水平固定,由于没有压强传感器,于是他把活塞和压力传感器相连,可测出移动活塞时,传感器对活塞的压力F,然后把注射器活塞移动到体积最大的位置,并用橡皮帽封闭注射器右侧的细管。在温度不变的条件下缓慢移动活塞压缩气体并记录多组压力F和体积V的值,假设活塞受到的摩擦可忽略不计。
(1)甲同学想通过作出的图像探究等温变化的规律,则还需要测量的物理量有:( )
A.气体的温度 B.注射器的内径 C.大气压强 D.被封闭气体的质量
(2)乙同学根据实验数据作出的图像如图,已知图像的斜率为k,图像与纵轴交点的纵坐标的绝对值为b,假设注射器内的气体的状态变化遵循玻意耳定律,若细管内气体体积可忽略,则气体刚被封闭时的体积为_________(用k和b表示);若细管内气体体积不可忽略,则随着的增大,图像的斜率_________(选填:变大、变小、不变)。
【答案】(1)BC
(2) 变小
【详解】(1)设大气压强为,被封闭气体的横截面积为,对活塞有
气体压强为
若要做的图像,还需要测量气柱的横截面积和大气压,横截面积可以通过测量注射器的内径计算得出。
故选BC。
(2)[1]设气体刚封闭时,气体体积为,此时的压强为,细管内的体积忽略不计,由玻意耳定律得
整理得
则
[2]若细管内的气体体积不可忽略,设细管内的体积为,由玻意耳定律得
(C为定值)
整理得
增大时,图像斜率在变小。
7.(2025·安徽·模拟预测)利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)实验中透镜的主要作用是______;(填选项前字母)
A.将复色光变成单色光
B.获得平行于遮光筒轴线的平行光
C.减小照射到遮光筒的单色光的强度
(2)若在调节过程中,观察到图乙所示的干涉条纹,则应调节______(填“单缝”“测量头”或“光源的高度”);
(3)若测量头分划板的中心刻线分别与暗条纹中心对齐,如图丙所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数分别为、(),若双缝之间的距离为,双缝到光屏的距离为,则该单色光波长的表达式为______。
【答案】(1)B
(2)光源的高度
(3)
【详解】(1)在双缝干涉实验中,凸透镜的主要作用是将光源发出的发散光转换成平行光束,以形成清晰的干涉条纹。
故选B。
(2)图乙中镜头内未全部被照亮,是因为设备安装时,没有调节光源高度,使光线把整个光屏都照亮;所以应调节光源的高度。
(3)根据
解得
8.(2025·安徽·模拟预测)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图甲所示,其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
(1)在安装好实验装置后,发现虽然光源亮度很高,但是目镜观察到的条纹比较模糊,要得到清晰的条纹,进行的操作是__________;(填选项前字母)
A.拆除目镜 B.取走凸透镜 C.调节拨杆使单缝与双缝平行
(2)如果观测到如图乙所示的干涉条纹,直接进行测量,则测得光的波长会______(填“偏大”或“偏小”);
(3)经过正确调整后,将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图丙中a图所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙中b图所示,则相邻亮条纹的间距________mm。
【答案】(1)C
(2)偏大
(3)2.310
【详解】(1)在安装好实验装置后,发现虽然光源亮度很高,但是目镜观察到的条纹比较模糊,要得到清晰的条纹,进行的操作是调节拨杆使单缝与双缝平行。
故选C。
(2)条纹与分划板中心刻线不平行时,实际值
为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角,则有
根据可得,
可知测得光的波长会偏大。
(3)螺旋测微器的精确值为,由图a、b可得第1条亮纹、第6条亮纹对应的读数分别为
则相邻亮条纹的间距为
1.某物理实验小组的同学想制作一个温控报警器,他们从网上购买了一个热敏电阻,热敏电阻说明书上标出了该热敏电阻不同温度下的阻值,如下表所示:
t/℃
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
RT/Ω
2400.0
1500.0
1150.0
860.0
435.0
120.0
(1)实验小组的小王同学先用多用电表粗略测量常温下该热敏电阻的阻值,当时环境温度为22℃,他用多用电表电阻挡选“×10”倍率测量时,指针偏转角度太小,则应将倍率更换至___________(选填“×1”或“×100”)挡,换挡后___________(选填“需要”或“不需要”)再进行欧姆调零,正确操作后多用电表指针如图甲所示,读出常温下该热敏电阻的阻值为___________Ω。
(2)实验小组的小张同学又设计如图乙所示的电路来精确测量常温下该热敏电阻的阻值。操作步骤如下:
①正确连接实验电路后,调节滑动变阻器 R的滑片至左端;
②闭合S1、S2,快速调节滑动变阻器R的滑片,使电流表和电压表指针有明显偏转,分别记下电流表、电压表的示数I1、U1;
③保持滑动变阻器 R的滑片位置不动,快速断开S₂,分别记下此时电流表、电压表的示数I2、U2,则待测电阻___________(用I1、U1、I2、U2表示)。
(3)利用该热敏电阻制作温控报警器,其电路原理如图丙所示,图中电源电动势为10V,内阻可不计,报警系统接在 ab之间,当 ab之间的输出电压高于6.0V时,便触发报警器报警,如果要使报警温度达到(时报警系统报警,电阻箱应调到___________Ω,如果要使报警温度更高一点,应该将电阻箱的电阻调___________(选填“大”或“小”)一点。
【答案】(1) ×100 需要 1400
(2)/
(3) 180 小
【详解】(1)[1]当选用“×10”倍率测量电阻时,指针偏转角度太小,说明所测电阻阻值较大,为准确测量电阻阻值,应选用较大的倍率挡位进行测量,即选用“×100”挡位;
[2]换挡后需要再次进行欧姆调零,正确操作后多用电表指针如图甲所示,则常温下该热敏电阻的阻值为
(2)结合题意,由欧姆定律可得,
解得
(3)[1]若要求开始报警时环境温度为60℃,此时
由电路特点结合欧姆定律可得
代入数据解得,电阻箱阻值应调为
[2]如果要使报警温度更高一点,热敏电阻的阻值更小,根据欧姆定律可得
解得
因此应该将电阻箱的电阻调小。
2.某实验小组的同学们利用单摆来测量某地的重力加速度,按如图甲安装好实验仪器。
(1)该小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是( );
A.尽量选择质量大、体积小的摆球
B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为
C.用悬线长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏小
D.利用图甲测量重力加速度,由于摆球做圆锥摆导致测量的重力加速度偏大
(2)实验过程中测量小球直径时游标卡尺读数如图乙所示,其读数为______mm;小组同学通过改变摆线的长度,获得了多组摆长L和对应的单摆周期T的数据,作出T2−L图像如图丙所示,可测得重力加速度g=_________m/s2(π2=9.87,结果保留三位有效数字);
(3)在实验中,有三位同学作出的T2−L图线分别如图丁中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值,则相对于图线a和c,下列分析正确的是( )
A.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
B.图线a对应的g值大于图线b对应的g值
C.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
D.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
【答案】(1)AD
(2) 22.6 9.87
(3)C
【详解】(1)[1]A.尽量选择质量大、体积小的摆球,以减小阻力的影响,故A正确;
B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为,故B错误;
C.根据,可得
用悬线长度加摆球的直径作为摆长,则摆长偏大,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大,故C错误;
D.利用图甲测量重力加速度,由于摆球做圆锥摆则根据
解得
则测得的周期值偏小,根据可知导致测量的重力加速度偏大,故D正确。
故选AD。
(2)[1]实验过程中测量小球直径时游标卡尺读数为22mm+0.1mm×6=22.6mm
[2]小组同学通过改变摆线的长度,获得了多组摆长L和对应的单摆周期T的数据,作出T2−L图像如图丙所示,根据
可得
则重力加速度
(3)AB.根据,可得
T2−L图像的斜率,由图所示图像可知,对图线a与图线b的斜率相同,所以图线a对应的g值等于图线b对应的g值,图线c对应的g值大于图线b对应的g值,故AB错误;
C.如果实验中误将49次全振动记为50次,则周期的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏大,图线的斜率k偏小,故出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次,故C正确;
D.由图所示图像可知,对图线a,当L为零时,T不为零,所测摆长偏小,可能是把细线长度作为摆长L,也可能是把悬点到摆球上端的距离作为摆长,故D错误。
故选C。
3.(2026·安徽淮南·一模)为了“探究物体质量一定时加速度与力的关系”,某班级分成若干学习小组,同学们设计了如图所示的实验装置,其中M为小车质量,m为砝码和砝码盘的质量,将mg作为小车所受的合力,重力加速度为g。
(1)关于本实验,下列说法正确的是____________(双选);
A.需要用天平测出
B.本实验不需要将长木板右端适当垫高,以平衡摩擦力
C.需要调整定滑轮的高度,使连接它们的轻绳与长木板平行
D.实验中不需要远小于
(2)某学习小组在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个计时点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为的交流电,根据纸带可求出小车的加速度大小为___________(结果保留两位有效数字):
(3)该学习小组为了完成实验探究,画出关系图像,下列说法中正确的是__________(单选)
A.平衡摩擦力时倾角过大
B.图像出现弯曲是因为没有满足远小于
C.若图像直线部分的斜率为,则
D.图像弯曲部分纵坐标的大小趋向于
【答案】(1)AC
(2)0.81
(3)C
【详解】(1)A.实验探究物体质量一定时加速度与力的关系,且用mg作为小车所受的合力,则需测量大小,故A正确;
B.本实验需要将长木板右端垫高,使小车重力沿斜面分力平衡摩擦力,故B错误;
C.为了保证小车运动过程,绳子拉力恒定不变,需要调整力传感器和定滑轮的高度,使得连接它们的轻绳与长木板平行,故C正确;
D.砝码盘整体有向下的加速度,根据牛顿第二定律mg-T=ma
对小车,根据牛顿第二定律T=Ma
联立可得
当,T近似等于mg,故D错误。
故选AC。
(2)相邻两计数点间还有四个计时点没有画出,则相邻两点时间为
根据逐差法可知加速度为
(3)A.由题图可知,当有一定的拉力时,小车才有加速度,说明平衡摩擦力过小,故A错误;
B.末端发生了弯曲现象,说明小盘(及砝码)的重力不能够代替小车受到的合外力大小,即小盘(及砝码)的质量未远小于小车的质量,故B错误;
C.根据牛顿第二定律
可知若图像直线部分的斜率为,则,故C正确;
D.图像弯曲部分,根据牛顿第二定律有
当时,纵坐标的大小趋向于g,故D错误;
故选C。
4.下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤,请完成实验操作和计算。
(1)如图所示,在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝中心均在遮光筒的中心轴线上,使单缝与双缝______,二者间距约2~5cm。若实验中观察到单色光的干涉条纹后,撤掉滤光片,则会在毛玻璃屏上观察到______。若测量单色光波长时发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法是______(填正确答案标号)。
A.增大双缝到屏的距离
B.增大单缝到双缝的距离
C.增大双缝间距
(2)右图为“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验装置,在小球质量和转动半径相同,塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为2∶1的情况下,逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动,此时左、右两侧露出的标尺格数之比为______。其他条件不变,若增大手柄的转速,则左、右两标尺的格数______(选填“变多”“变少”或“不变”),两标尺格数的比值______。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】(1) 平行 明暗相间的彩色条纹 A
(2) 1∶4 变多 不变
【详解】(1)(1)[1]用双缝干涉测量光的波长实验中,单缝与双缝应该平行;
[2]撤掉滤光片,则会在毛玻璃屏上观察到白光干涉形成的明暗相间的彩色条纹;
[3] A.根据公式,增大双缝到光屏的距离L,可以增大条纹宽度和条纹间距,A正确;
B.根据公式,增大单缝到双缝的距离, 不能改变条纹的疏密程度,B错误;
C.根据公式,增大双缝间距d,条纹更窄更密,C错误。
故选A。
(2)[1] 在小球质量和转动半径相同,传动塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为2∶1的情况下,由于左、右两个塔轮边缘的线速度大小相等,根据可知,左、右两个塔轮的角速度之比为1∶2,根据,可知此时左、右两侧露出的标尺格数之比为1∶4;
[2][3]其他条件不变,若增大手柄转动的速度,则左、右两个塔轮的角速度增大,小球做圆周运动的向心力增大,但左、右两个塔轮的角速度比值不变,所以左、右两标尺的格数变多,两标尺格数的比值不变。
5.(2025·安徽芜湖·二模)杨氏双缝干涉实验被誉为史上“最美”的十大物理实验之一。在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,如图甲所示。
(1)下列说法正确的是( )
A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄
B.若仅增大单缝与双缝的间距,干涉条纹间距变窄
C.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽
D.去掉滤光片后,干涉现象消失
(2)双缝间距为d,毛玻璃光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。使分划板的中心刻线对齐亮条纹的中心,此时游标尺上的示数情况如图丙所示,其读数为________mm。若两条亮纹中央间距为x,则所测光的波长为________(用所给物理量的字母表示)。
(3)若测量头中观察到的图样如图丁所示,波长的测量值________真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1)AC
(2) 9.15
(3)大于
【详解】(1)A.将屏移近双缝,L变小,根据干涉条纹间距公式
可知,条纹间距变窄,故A正确;
B.若仅增大单缝与双缝的间距,干涉条纹间距不变,故B错误;
C.根据干涉条纹间距公式
将滤光片由蓝色的换成红色的,波长变大,则干涉条纹间距变宽,故C正确;
D.去掉滤光片后,干涉屏上出现彩色的干涉条纹,故D错误。
故选AC。
(2)[1]由于游标尺为20分度,其精确度为0.05mm,所以游标卡尺的示数为
[2]若A、B两条亮纹中央间距为x,则条纹间距为
根据干涉条纹间距公式
解得
(3)条纹与分划板中心刻线不平行时,实际值
为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角,则有
根据干涉条纹间距公式
可知波长的测量值大于实际值。
6.(2024·安徽合肥·三模)如图甲所示,用一个带有刻度的注射器及计算机辅助系统来探究气体压强与体积的关系,实验中所研究的对象是封闭在注射器内的气体,保持温度和气体质量不变,从注射器刻度直接读出它的体积,它的压强由压强传感器等计算机辅助系统得到。
(1)为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,下列说法正确的是___________。
A.要尽可能保持环境温度不变
B.实验过程中应缓慢地推动活塞
C.实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞
D.实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油
(2)某同学在一次实验中,计算机根据实验数据描绘出的图线如图乙所示,出现该情况的原因是___________。
(3)重复实验,多次测量并记录,根据计算机绘制的图像,分析得出结论:___________。
【答案】(1)AB
(2)注射器与压强传感器之间存在一定体积的气体
(3)在实验误差允许范围内,一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比
【详解】(1)A.为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化,要尽可能保持环境温度不变,故A正确;
B.实验过程中应缓慢地推动活塞,使气体温度始终与环境温度相同,故B正确;
C.实验过程中用手握紧注射器并快速推拉活塞,气体温度将升高,故C错误;
D.在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油的作用是不漏气,不能保证温度不变,故D错误。 故选AB。
(2)在注射器与压强传感器之间的气体体积V0不可忽略时,被封闭气体的初状态的体积为V0+V。气体做等温变化,则
整理得
设,原式变形为
图线的斜率为
随着x的增大,斜率逐渐变小。故出现该情况的原因是注射器与压强传感器之间存在一定体积的气体。
(3)在实验误差允许范围内,一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比。
7.某小组探究物体加速度与所受合外力的关系。实验装置如图(a)所示,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定一遮光片,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。
(1)实验前先调节轨道,使细线与轨道平行,并平衡小车所受摩擦力。
(2)小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量时小车加速度。钩码所受重力记为,作出图像,如图(b)中图线甲所示。
(3)由图线甲可知,较小时,与成正比。进一步探究,分别将小车的质量增加至和重复步骤(2),作出图像,如图中图线乙和丙所示。
(4)比较图线甲、乙、丙可得:在钩码重力的变化区间相同时,小车的质量增大,图像的线性区间___________(选填“变大”“变小”);我们可以猜想:要在图像中得到足够大的线性区间,实验中小车的质量和钩码的质量应满足的大小关系为___________;
(5)分析实验数据:图线甲、乙、丙都存在非线性区间,是因为非线性区间的加速度和钩码重力在误差允许的范围内不满足关系式,请写出该区间加速度和钩码重力满足的关系式___________(用、、、表示);如何改进实验可以消除因系统误差产生的非线性区间,请写出一种方案___________。
【答案】 变大 M远大于m 以M和m组成的系统为研究对象,以钩码的重力为系统的合外力来探究加速度与所受合外力的关系;或:以小车作为研究对象,用力传感器测量出绳子的拉力作为小车的合外力,来探究加速度与所受合外力的关系
【详解】[1]由题图(b)分析可知,与图线甲相比,图线乙的线性区间较大,故小车的质量增大,图像的线性区间变大。
[2][3]设绳子拉力为T,对钩码根据牛顿第二定律有
对小车根据牛顿第二定律有
联立解得
变形得
当时,可认为,
则,即a与F成正比。因此要在图像中得到足够大的线性区间,实验中小车的质量M远远大于钩码的质量m。
[4]以M和m组成的系统为研究对象,以钩码的重力为系统的合外力来探究加速度与所受合外力的关系;或:以小车作为研究对象,用力传感器测量出绳子的拉力作为小车的合外力,来探究加速度与所受合外力的关系。
8.(2025·安徽合肥·模拟预测)某同学用如图甲所示装置探究碰撞过程中的规律,其中AB是斜槽,BC是水平槽。斜槽和水平槽平滑连接。已知入射小球1的质量为,被碰小球2的质量为。
(1)关于实验要点,下列说法正确的是( )
A.两球半径可以不同
B.斜槽必须光滑
C.斜槽末端必须水平
(2)实验中的重要步骤如下:
①利用重垂线,记录小球抛出点在地面上的垂直投影点O。
②不放被碰小球2,让入射小球从斜槽上紧靠挡板由静止滚下,并落在垫有复写纸的白纸上留下点迹,重复本操作多次;
③把被碰小球2放在斜槽前端边缘位置,让入射小球1仍从斜槽上紧靠挡板由静止滚下,使入射球与被碰球2碰撞,落在垫有复写纸的白纸上并留下各自的点迹,重复本操作多次;
④用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置,从左至右依次标为M、P、N;
⑤用刻度尺分别测量M、P、N离O点的距离分别为、、。
(3)实验结果:若两球发生的是弹性碰撞,则、、一定满足的关系式是________________。(结果中不能含有、)
(4)若某次测量中水平纸面上有三个落点的平均位置,计算得出:、碰前动量为,碰后的动量分别为,,则两球质量关系可能为( )
A. B. C.
(5)如图甲所示,若实验小组在记录投影点O后,由于失误将白纸水平向右移动了一小段距离,再进行上述②③④步骤,则计算得到的两球碰撞前系统的总动量________(选填“大于”、“等于”或“小于”)计算得到的碰撞后的总动量。
【答案】 C B 大于
【详解】[1]A.若两球半径不相同,发生的碰撞不是对心碰撞,不符合实验要求,故A错误;
B.斜槽不需要是光滑的,只要保证小球1每次从斜槽上释放的位置是相同的即可,故B错误;
C.斜槽末端水平才能保证小球1与2飞出时做的是平抛运动,故C正确。
故选C。
[2]根据平抛运动的原理,竖直方向上
水平方向上的位移大小为
可解得
碰撞时动量守恒,即有
代入水平初速度的表达式并化简,即为
若是弹性碰撞,碰撞前后的动能也是不变的,即
化简后即为
由于
所以有
[3]碰撞发生时动量守恒,动能不会增加,所以
可解得
为了保证碰撞后两球都飞出轨道,还要保证。
故选B。
[4]假设纸张向右平移了,则实验中测得的长度变为、和
碰前的动量变为
碰后的总动量变为
比较可知碰前的动量会大于碰后的总动量。
9.(2026·安徽合肥·一模)某实验小组用图甲所示电路测量一电池组的电动势和内阻,使用到的实验器材有:
A.待测电池组(电动势约3V,内阻约1Ω)
B.毫安表mA(量程为200mA,内阻)
C.电阻箱R
D.定值电阻
E.开关、导线若干
(1)由于毫安表的量程太小,需要将其改装成量程为0.6A的电流表,则图甲虚线框中,与毫安表并联的定值电阻的阻值为______Ω;
(2)闭合开关S前,应将电阻箱的阻值调到______(选填“最小”或“最大”);
(3)闭合开关S,多次调节电阻箱,记录其阻值R和毫安表mA的读数;某次测量时,毫安表的示数如图乙所示,对应的读数为______mA;
(4)根据每次测得的毫安表读数,计算出通过电池组的电流I;以为纵坐标,R为横坐标,作-R图线(用直线拟合)如图丙所示;根据图像可求出电池组的电动势E=______V,内阻r=______Ω。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1)6
(2)最大
(3)88/89#90
(4) 2.6/2.7 1.2/1.3/1.4
【详解】(1)根据并联分流可得
代入数据可知
解得
(2)为了保护电路(防止电流过大损坏电表或电源),需要电路中的电流最小,则闭合开关S前应将电阻箱的阻值调到最大;
(3)量程为200mA的电流表精度为5mA,故读到1mA,则电流表的读数为89mA(88mA、90mA)
(4)[1][2]利用毫安表读数计算出通过电池组的电流I为干路电流,改装后的电流表内阻为
根据全电路的欧姆定律可知
变形为
则图像的斜率为
解得(2.6V)
图像的纵截距为
解得(1.2、1.3)
10.(2026·安徽淮南·一模)在“金属丝电阻率的测量”的实验中:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,某次测量示数如图1所示,金属丝直径__________mm。
(2)按图2所示的电路测量金属丝的电阻。李华同学将单刀双掷开关分别打到处和处,发现电流表示数变化更明显,由此判断开关打到__________(填“a”或“b”)处时进行实验系统误差较小。
(3)李华同学为了消除系统误差,他设计用电流计G和电阻箱替代图2中的电流表,电路如图3所示。实验所绘图像如图4所示,斜率,纵截距。为电阻箱阻值,为电压表的示数,为电流表的示数。则待测电阻__________,电流计内阻__________。
【答案】(1)0.500(0.498-0.502)
(2)
(3) 5 5
【详解】(1)螺旋测微器的精度为0.01mm,转动刻度估读到0.1格,金属丝直径(0.498~0.502)
(2)电路采用试触法判断待测电阻的阻值大小,因电流表示数变化更明显,即电压表的分流较明显,则应回避电压表分流,故采用电流表的内接法减小系统误差,由此判断开关打到b处时进行实验系统误差较小。
(3)[1][2]根据串并联电路的特点有
变形可得
可得
联立解得,
11.(2025·安徽合肥·模拟预测)如图所示为探究机械能守恒定律的实验原理图。
(1)下列说法正确的是( )
A.所选重物质量越大越好
B.应先释放纸带后打开接通打点计时器电源
C.若实验过程中电源的频率变大,则测出的速度大小偏小
(2)该同学正确操作后得到一条如图所示的纸带,、、、为从合适位置开始选取的四个连续点。已知打点计时器所接电源的频率为,则打点计时器打点时重物的速度大小为________m/s。(结果保留三位有效数字)
(3)已知重物的质量为,若取图中段来验证机械能守恒定律,则从点到点的过程中,重物动能的增加量________J。(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1)C
(2)2.07
(3)0.0389
【详解】(1)A.所选重物质量大小要适当,并非越大越好,A错误;
B.应先接通打点计时器电源,后释放纸带,B错误;
C.若实验过程中电源的频率变大,则打点周期偏小,而计算时仍用原来的值计算,则测出的速度偏小,C正确。
故选C。
(2)打点计时器打点时重物的速度大小为
(3)打点计时器打C点时重物的速度大小为
从点到点的过程中,重物动能的增加量
12.(2025·安徽·模拟预测)图1是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。
(1)该实验过程中操作正确的是( )
A.平衡小车受到的阻力时小车未连接纸带
B.纸带打点时,先接通打点计时器电源,后释放小车
C.调节滑轮高度使细绳与长木板平行
(2)某同学通过正确实验操作获得一条纸带,测得各计数点到计数点1的距离如图2所示。已知打点计时器所用交变电流的频率为50Hz,相邻两计数点间还有四个点未画出,则小车加速度大小a=___________m/s2(结果保留小数点后两位)。
(3)在探究小车的加速度a与小车质量M的关系时,采用图像法处理数据,以小车质量的倒数为横坐标,小车的加速度大小a为纵坐标。甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。
①两图线的左下部分均可视为直线,请分析甲组同学所得直线斜率较大的原因___________;
②两图线的右上部分的斜率随的增大逐渐减小,原因是___________。
【答案】(1)BC
(2)0.51
(3) 甲组同学实验中所用槽码的质量大于乙组同学实验中所用槽码的质量 槽码质量不满足远小于小车质量
【详解】(1)A.平衡小车受到的阻力时应不挂槽码,但要使小车拖着纸带匀速运动,故A错误;
B.纸带打点时,先接通打点计时器电源,后释放小车,故B正确;
C.调节滑轮高度使细绳与长木板平行,故C正确。
故选BC。
(2)相邻两计数点间还有四个点未画出,则相邻两计数点间的时间间隔为
所以小车运动的加速度大小为
(3)[1]两图线的左下部分均可视为直线,根据可知,甲组同学所得直线斜率较大的原因是甲组中小车受的牵引力较大,即甲组同学实验中所用槽码的质量大于乙组同学实验中所用槽码的质量;
[2]设绳上的拉力为T,对槽码m,有
对小车M,有
解得加速度为
若m≪M时,则
即小车加速度随着增大而增大,若槽码质量m不满足远小于小车质量M,则
由此可知,图像偏离线性关系,且斜率减小。
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