2027届高考物理一轮复习解题方法课件：实验探究专题能力训练

专题能力训练 A组　固本强基 (一)力学、热学、光学 题号 选题理由 1 较为全面地考查了探究两个互成角度的力的合成规律 2 在探究弹簧弹力与形变量的关系的基础上,进行了迁移创新,引入了图像处理实验数据,增强了学生对实验的综合能力 3 考查学生对弹性势能、动能、重力势能、机械能和机械能守恒定律的理解及物块的运动情况,提高学生的科学探究能力 4 考查了课标实验测定玻璃的折射率的实验步骤、实验原理,第(3)问以操作失误为出发点,考查学生对折射定律的理解,从而分析实验误差 专题能力训练 1.(2025天津二模)在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,某实验小组进行实验的主要步骤: 专题能力训练 (ⅰ)如图甲所示,轻质小圆环挂在橡皮条一端,橡皮条另一端固定,橡皮条长度为GE; (ⅱ)通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环,小圆环受到拉力F1、F2的共同作用,静止于O点,橡皮条伸长的长度为EO,如图乙所示,记录O点位置以及F1、F2的大小和方向; (ⅲ)撤去F1、F2,改用一个弹簧测力计拉小圆环,仍使它静止于O点,此时弹簧测力计的示数为F,如图丙所示,记录F的大小和方向; (ⅳ)图丁是在白纸上根据实验记录进行猜想后画出的力的合成示意图。 专题能力训练 (1)本实验采用的研究方法是 C 。 A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.理想模型法 (2)关于该实验,下列说法正确的是 AD 。 A.实验前必须对弹簧测力计进行校准和调零 B.连接弹簧测力计的细绳之间夹角越大越好 C.进行步骤(ⅲ)的实验操作时,也可以用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点之外的其他点 D.重复实验再次进行验证时,小圆环到达的平衡位置O可以与前一组不同 (3)图丁中F'是以F1、F2为邻边构成的平行四边形的对角线,实验中一定沿GO方向的是 F (选填“F”或“F'”)。 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 探究两个互成角度的力的合成规律 证据 实验原理及方案: (1)用两个弹簧测力计共同拉动小圆环和改用一个弹簧测力计拉小圆环的作用效果相同,所以采用的研究方法是等效替代法,C项正确 实验器材使用: (2)实验前必须对弹簧测力计进行校准和调零,A项正确;连接弹簧测力计的细绳之间夹角不能太大,也不能太小,B项错误;为保证两次拉小圆环作用效果相同,用一个弹簧测力计拉小圆环时必须拉到O点,C项错误;重复实验再次进行验证时,小圆环到达的平衡位置O可以与前一组不同,D项正确 专题能力训练 要素 探究内容 解释 实验数据处理: (3)因为两个力拉小圆环的实验的理论值和实际值可能存在系统误差, F'不一定沿GO方向,根据二力平衡可知,F一定沿GO方向 专题能力训练 2.(2025四川卷,11)某学习小组利用生活中的常见物品开展“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,当地重力加速度为9.8 m/s2。实验过程如下: (1)将两根细绳分别系在弹簧两端,将其平放在较光滑的水平桌面上,让其中一个系绳点与刻度尺零刻度线对齐,另一个系绳点对应的刻度如图甲所示,可得弹簧原长为13.15 cm。 甲 专题能力训练 (2)将弹簧一端细绳系到墙上挂钩,另一端细绳跨过固定在桌面边缘的光滑金属杆后,系一个空的小桶。使弹簧和桌面上方的细绳均与桌面平行,如图乙所示。 (3)用带有刻度的杯子量取50 mL水,缓慢加到小桶里,待弹簧稳定后,测量两系绳点之间的弹簧长度并记录数据。按此步骤操作6次。 乙 专题能力训练 (4)以小桶中水的体积V为横坐标,弹簧伸长量x为纵坐标,根据实验数据拟合成如图丙所示直线,其斜率为200 m-2。由此可得该弹簧的劲度系数为 49 N/m(结果保留2位有效数字)。 (5)图丙中直线的截距为0.005 6 m,可得所用小桶质量为0.028 kg(结果保留2位有效数字)。 丙 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 探究弹簧弹力与形变量的关系 证据 实验器材使用: (1)毫米刻度尺读数为13.15 cm 专题能力训练 要素 探究内容 解释 实验数据处理: (4)对弹簧根据胡克定律和共点力平衡有mg+ρVg=kx,整理得x=V+,由图像数据可知斜率=200 m-2,解得该弹簧的劲度系数为k=49 N/m。 (5)由图像数据可知纵截距b==0.005 6 m,解得m=0.028 kg 专题能力训练 3.(2025四川成都模拟)某同学用如图甲所示的装置验证轻弹簧和物块(带有遮光条)组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前,细线与弹簧和物块的连接点A、B在同一水平线上,且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计,细线始终伸直。物块连同遮光条的总质量为m,弹簧的劲度系数为k,弹性势能Ep=kx2(x为弹簧形变量),重力加速度为g,遮光条的宽度为d,物块释放点与光电门之间的距离为l(d≪l)。现将物块由静止释放,记录物块通过光电门的时间t。 专题能力训练 (1)改变光电门的位置,重复实验,每次物块静止释放时,弹簧均处于原长,记录多组l和对应的时间t,作出-l图像如图乙所示,若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒,则在误差允许的范围内,需要验证正确的关系式是B。 A.=-l2+l2 B.=-l2+l 专题能力训练 (2)在(1)中的条件下,l=l1和l=l3时,物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为Ep1和Ep3,则Ep1-Ep3= mg(l1-l3) (用l1,m,l3,g表示)。 (3)在(1)中的条件下,取某个值时,可以使物块通过光电门时的速度最大,速度最大值为 g (用m,g,k表示)。 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 验证系统机械能守恒 证据 实验原理: (1)当系统的机械能守恒时,根据机械能守恒定律有mgl=kl2+,整理得=-l2+l,B项正确 专题能力训练 要素 探究内容 解释 数据处理: (2)由题图乙知,当l=l1和l=l3时,物块通过光电门的时间相等,则物块的动能相等,根据机械能守恒定律有mgl1=Ep1+Ek,mgl3=Ep3+Ek,整理得Ep1-Ep3=mgl1-mgl3=mg(l1-l3)。 (3)当物块做直线运动通过光电门的速度最大时,物块所受的合力为0,根据牛顿第二定律有kl2-mg=0,根据机械能守恒定律有 mgl2=mv2,联立解得最大速度v=g 专题能力训练 4.(2025四川眉山模拟预测)如图甲所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'。O为直线AO与aa'的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。 甲 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有 BD 。 A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像 B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像 C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3 D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像 专题能力训练 (2)过P3、P4作直线交bb'于O',过O'作垂直于bb'的直线NN',连接OO'。测量图中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n= 。 (3)如图乙所示,该同学在实验中将玻璃砖界面bb'画斜了。若其他操作正确,则折射率的测量值 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。 乙 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 测定玻璃的折射率 证据 实验原理及方案: (1)正确的操作步骤应为插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像;插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像,故B项、D项正确 解释 实验数据处理: (2)玻璃砖的折射率n= 专题能力训练 要素 探究内容 交流 实验误差分析: (3)如图所示,用实线和虚线作出bb'不画斜和画斜的光路图,由图分析可知bb'画斜后的折射角测量值偏大,则折射率偏小   专题能力训练 (二)电学 题号 选题理由 1 通过真实实验场景,系统考查学生对变压器功率损失的理解、实验操作能力及问题解决能力 2 考查测量电源电动势和内阻的实验原理,并通过探究-R的图像测算电流表内阻 3 通过该实验的训练,让学生理解多用电表红、黑表笔的正确接法,明白电容器放电的实验现象和I-t图像的物理意义,让学生理解电容器充电时串联不同电阻的实验现象,拓宽了学生的视野 4 通过“伏伏法”测量电压表内阻,使同学们拓展测量电阻阻值的其他方法,类似的方法还有“安阻法”“安安法”“伏阻法”等 专题能力训练 1.某同学欲研究实验室可拆变压器工作时原线圈输入功率和副线圈输出功率之间的关系,可供选择的器材如下: a.可拆变压器(如图甲所示,原线圈接线柱标注0、4、8、12,副线圈接线柱标注0、1、2) b.学生电源 c.小灯泡(2.5 V　2.0 W) d.交流电压表V1(量程0~30 V) e.交流电压表V2(量程0~6 V) f.交流电流表A1(量程0~0.3 A) g.交流电流表A2(量程0~1.0 A) h.滑动变阻器(0~5 Ω) 甲 专题能力训练 实验电路如图乙所示: 乙 (1)用笔画线代替导线将图甲所示的实物图补充完整。(见下表) 专题能力训练 (2)连接好电路后,该同学将滑动变阻器滑动片置于阻值最大处,学生电源电压调至20 V,打开电源开关,调整滑动变阻器滑动片位置,当灯泡较亮时,读出四个电表的示数分别为U1=20.0 V,I1=0.16 A,U2=4.2 V,I2=0.60 A,通过计算发现U1I1>U2I2,可能的原因是 CD (填选项标号)。 A.未考虑电压表V1的内阻 B.未考虑电压表V2的内阻 C.变压器漏磁 D.由于涡流,变压器铁芯发热 专题能力训练 (3)继续调整滑动变阻器滑动片位置,使灯泡更亮,测得四个电表的示数分别为U1'、I1'、U2'、I2',则U1'I1'与U2'I2'的差值将 增大 (忽略电流表内阻的影响,选填“增大”或“减小”)。 (4)若将可拆变压器上水平放置的铁芯拆下,则要使小灯泡能够正常发光,左侧原线圈应选择接线柱“0”与 4 (选填“4”或“12”)相连。 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 研究实验室可拆变压器工作时原线圈输入功率和副线圈输出功率之间的关系 专题能力训练 要素 探究内容 证据 实验器材组装: (1)左侧原线圈应与电源交流输出相连,灯泡的额定电压为2.5 V,额定功率为2 W,额定电流为0.8 A,正常工作时的电阻约为3 Ω,滑动变阻器最大阻值为5 Ω,电源电压为20 V,故副线圈匝数接线柱应选择“0”“2”。   实验原理及方案: (4)可拆变压器上水平放置的铁芯拆下后漏磁增多,应减小原副线圈匝数比,选择“0”“4”接线柱 专题能力训练 要素 探究内容 交流 实验误差分析: (2)电压表V1的内阻对原线圈U1、I1的测量无影响,电压表V2的内阻对副线圈U2、I2的测量无影响,原线圈功率大于副线圈功率的原因是漏磁、涡流和导线发热,故C、D项正确,A、B项错误。 (3)副线圈电流增大后,原线圈电流增大,磁场增强,涡流增大,变压器左右两侧功率差值增大 专题能力训练 2.(2023湖北卷,12)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路,所用器材如下: 电压表(量程0~3 V,内阻很大); 电流表(量程0~0.6 A); 电阻箱(阻值0~999.9 Ω); 干电池一节、开关一个和导线若干。 甲 专题能力训练 (1)根据图甲,完成图乙中的实物图连线。(见下表) 乙 专题能力训练 (2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图丙所示,则干电池的电动势为 1.58 V(保留3位有效数字)、内阻为 0.64 Ω(保留2位有效数字)。 丙 专题能力训练 (3)该小组根据记录数据进一步探究,作出-R图像,如图丁所示。利用图丁中图像的纵轴截距,结合第(2)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为2.5 Ω(保留2位有效数字)。 (4)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值偏小(选填“偏大”或“偏小”)。 丁 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 测量干电池的电动势和内阻 证据 实验原理及方案: (1)实物连线如图所示   专题能力训练 要素 探究内容 解释 实验数据处理: (2)由电路结合闭合电路的欧姆定律可得U=E-Ir,由题图丙可知E=1.58 V,内阻r= Ω=0.64 Ω。 (3)根据闭合电路欧姆定律E=I(R+RA+r),建立函数关系·R+,结合图像知,纵轴截距=2 A-1,解得RA=2.5 Ω 交流 实验误差分析: (4)由于电压表内阻不是无穷大,则实验测得的是电压表内阻与电源内阻的并联值,即实验中测得的电池内阻偏小 专题能力训练 3.(2023新课标卷,22)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。 (1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时,红表笔应该与电池的 正极 (选填“正极”或“负极”)接触。 专题能力训练 (2)某同学设计的实验电路如图甲所示。先将电阻箱的阻值调为R1,将单刀双掷开关S与“1”端相接,记录电流随时间的变化。电容器充电完成后,开关S再与“2”端相接,相接后小灯泡亮度变化情况可能是 C 。(填正确答案标号) A.迅速变亮,然后亮度趋于稳定 B.亮度逐渐增大,然后趋于稳定 C.迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄灭 专题能力训练 (3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1),再次将开关S与“1”端相接,再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图乙中曲线所示,其中实线是电阻箱阻值为 R2 (选填“R1”或“R2”)时的结果,曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量(选填“电压”或“电荷量”)。 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 观察电容器的充、放电现象 证据 实验器材使用: (1)多用电表红表笔流入电流,黑表笔流出电流,故电流表红表笔应该与电池的正极接触。 实验原理: (2)开关S与“2”端相接,电容器放电,放电电流开始时达到某一值,后逐渐变小,直至为0,故小灯泡迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄灭 专题能力训练 要素 探究内容 解释 实验数据处理: (3)开始充电时两极板不带电,两极板电势差为零,设电源内阻为r,则开始充电时有E=I(R+r),由图像可知开始充电时实线的电流较小,故电路中的电阻较大,因此电阻箱阻值为R2;图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线,故曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量 专题能力训练 4.(2024全国新课标卷,23)学生实验小组要测量量程为0~3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有:多用电表,电源E(电动势5 V),电压表V1(量程0~5 V,内阻约3 kΩ),定值电阻R0(阻值为800 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ),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。首先应 CAB (把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)。 A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮,使指针指向欧姆0点 C.将多用电表选择开关置于电阻挡“×10”位置 专题能力训练 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极(选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,电阻表的指针位置如图甲中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡×100 (选填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新调节后,测量得到指针位置如图甲中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为1.6 kΩ(结果保留1位小数)。 甲 专题能力训练 (2)为了提高测量精度,他们设计了如图乙所示的电路,其中滑动变阻器应选 R1 (选填“R1”或“R2”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑动片应置于 a (选填“a”或“b”)端。 乙 专题能力训练 (3)闭合开关S,滑动变阻器滑动片滑到某一位置时,电压表V1和待测电压表的示数分别为U1、U,则待测电压表内阻RV= (用U1、U和R0表示)。 (4)测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,则待测电压表内阻RV=1.57 kΩ(结果保留3位有效数字)。 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 测量量程为0~3 V的电压表V的内阻RV 专题能力训练 要素 探究内容 证据 实验器材使用: (1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻,首先应选择电阻挡,将多用电表选择开关置于电阻挡“×10”位置;接着将红、黑表笔短接;随后进行欧姆调零,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”。故操作顺序为CAB。 由多用电表使用规则可知,测量电阻时电源在多用电表表内,故应将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负极、正极”相连。 读数时电阻表的指针位置如题图甲中虚线Ⅰ所示,偏转角度较小即倍率选择过小,为了减小测量误差,应将选择开关旋转到电阻挡倍率较大处,而根据表中数据可知选择“×1k”倍率又过大,故应将选择开关旋转到电阻挡“×100”的位置。 指针位置如题图甲中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ。 专题能力训练 要素 探究内容 证据 实验器材选择: (2)题图乙所示的电路,滑动变阻器采用的是分压式接法,为了方便调节,应选最大阻值较小的滑动变阻器,即R1。 为保护电路,闭合开关S前,滑动变阻器的滑动片应置于a端 解释 实验原理: (3)通过待测电压表的电流大小与通过定值电阻的电流大小相同,均为I=,根据欧姆定律得待测电压表的阻值为RV= 实验数据处理: (4)测量得到U1=4.20 V,U=2.78 V,代入待测电压表的阻值表达式RV=,则待测电压表内阻RV= Ω=1.57 kΩ 专题能力训练 B组　拓展提升 (一)力学、热学、光学 题号 选题理由 1 探究加速度与力、质量关系的创新实验,尤其第(2)问对图像的选择和第(3)问对实验方案的选取,拓展了学生的思维,开拓了学生的视野 2 用两组不同的实验装置探究动量守恒定律,较为全面地考查探究动量守恒定律的知识点 3 在考查探究弹簧弹力与形变量的基础之上,引入了图像、误差分析、力的合成与分解的基础知识,增强了学生对基础知识和实验探究的综合应用 4 通过用双缝干涉测光的波长这一实验考查学生对实验器材和实验现象的熟悉程度,同时第(3)问在相邻双缝间距方面进行了创新 专题能力训练 1.(2025陕晋青宁卷,11)图甲为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。 甲 (1)实验中应将木板一端垫高(选填“保持水平”或“一端垫高”)。 专题能力训练 (2)为探究加速度a与质量m的关系,某小组依据实验数据绘制的a-m图像如图乙所示,很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断a与m是否成反比关系,以下选项可以直观判断的有 AC。(多选,填正确答案标号) m/kg a/(m·s-2) 0.25 0.618 0.33 0.482 0.40 0.403 0.50 0.317 1.00 0.152 乙 A.a-图像 B.a-m2图像 C.am-m图像 D.a2-m图像 专题能力训练 (3)为探究加速度与力的关系,在改变作用力时,同学A将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上;同学B将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上,在其他实验操作相同的情况下,同学 B (选填“A”或“B”)的方法可以更好地减小误差。 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 探究加速度与力、质量的关系 证据 实验器材选择: (1)为平衡阻力,应将木板一端垫高 解释 实验数据处理: (2)根据牛顿第二定律,当小车每次受到的合力相等时,加速度a与质量m成反比,a-图像的图线是一条过原点的直线;am-m图像,若a与m是反比关系;则am为定值,图线是一条平行于横轴的直线,B、D项图像无法直接反映反比关系,故选A、C项 专题能力训练 要素 探究内容 交流 变换方案: (3)在探究加速度与力的关系时,近似认为细线上的拉力等于槽码盘与槽码的总重力,设小车质量为m',槽码质量为m0,槽码盘质量为m,槽码盘上的槽码数量为n,同学B操作中槽码总数为x。则同学A操作中小车的加速度aA=g,同学B操作中小车的加速度aB=g,在x不变,n增大的过程中,aB与细线上的拉力的正比关系更明显,误差更小 专题能力训练 2.(2025浙江三模)两组同学利用不同的实验器材进行碰撞实验。 (1)第一组同学利用气垫导轨进行“探究碰撞中的不变量”实验。 甲 乙 ①用螺旋测微器测得遮光片的宽度如图乙所示,读数为 1.196(1.195~1.197均可) mm。 专题能力训练 ②若要求碰撞动能损失最小,则应选图丙(选填“丙”或“丁”)所示装置。(图丙中两滑块分别装有弹性圈,图丁中两滑块分别装有撞针和橡皮泥) 丙 丁 专题能力训练 (2)第二组同学采用图戊所示装置进行“验证动量守恒定律”实验。 先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰 戊 后两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次;多次实验完成后,用一个尽量小的圆把多次落点圈在其中,其圆心为落点的平均位置。图戊中M、N、P是各自10次落点的平均位置。 专题能力训练 ①下列说法符合本实验要求的是 ACD 。 A.两球相碰时,两球球心必须在同一水平面上 B.需要使用的测量仪器有秒表和刻度尺 C.安装轨道时,轨道末端必须水平 D.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放 ②用最小圆的圆心定位小球落点,其目的是减小偶然误差(选填“偶然误差”或“系统误差”)。 专题能力训练 ③测出小球抛出点在桌面上的投影点O到点M、N、P的距离,分别记为OM、ON、OP,若两球发生弹性碰撞,则OM、ON、OP之间一定满足关系式 A 。 A.ON=OP-OM B.2ON=OP+OM C.ON=OP-2OM 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 探究碰撞中的不变量、验证动量守恒定律 证据 实验器材使用: (1)①螺旋测微器的读数为1.196 mm。 实验原理及方案: (1)②根据弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点,图丙所示装置动能损失最小。 (2)①为保证两球对心碰撞,所以两球球心必须在同一水平面上,A项正确;该实验通过小球做平抛运动的水平位移来间接表示小球碰撞前、后的速度,所以该实验不需要测量时间,B项错误;实验要求小球做平抛运动,所以轨道末端必须水平,C项正确;在同一组实验的不同碰撞中,为保证两次a球运动到b球位置时的速度大小相同,每次入射球必须从同一高度由静止释放,D项正确。 专题能力训练 要素 探究内容 证据 ②用最小圆的圆心定位小球落点的目的是减小偶然误差。 ③若两球发生弹性碰撞,根据动量守恒定律有m1v0=m1v1+m2v2,根据能量守恒定律有m1m1m2,联立解得v0+v1=v2,因两小球做平抛运动下落高度相同,所用时间相同,有v0t+v1t=v2t,所以ON+OM=OP,即ON=OP-OM,A项正确 专题能力训练 3.(2025黑吉辽蒙卷,12)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图甲所示,细绳1、2和橡皮筋相连于一点,细绳1上端固定在A点,细绳2下端与水杯相连,橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系,该小组逐次加入等质量的水,拉动绳套,使细绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与细绳1垂直,待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出x-m关系图线,如图乙所示。 专题能力训练 回答下列问题: (1)将一芒果放入此空水杯,按上述操作测得x=11.60 cm,由图乙可知,该芒果的质量m0=106 g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后,细绳1与竖直方向夹角为30°,但与橡皮筋不垂直,由图像读出的芒果质量与m0相比偏大(选填“偏大”或“偏小”)。 (2)另一组同学利用同样方法得到的x-m图像在后半部分弯曲,下列原因可能的是 C 。 A.水杯质量过小 B.绳套长度过长 C.橡皮筋伸长量过大,弹力与其伸长量不成正比 (3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施减小细绳1与竖直方向的夹角。 专题能力训练 要素 探究内容 问题 实验目的: 研究可以测量质量的装置 解释 实验数据处理: (1)根据题图乙的图像坐标,可得芒果的质量为106 g 专题能力训练 要素 探究内容 交流 实验误差分析: (1)细绳1与竖直方向夹角为30°,但与橡皮筋不垂直,根据共点力平衡可知橡皮筋的拉力变大,导致橡皮筋的长度偏大,所以由图像读出的芒果质量与m0相比偏大。 (2)可能是所测物体质量或水杯质量过大,导致橡皮筋所受弹力超过了其弹性限度,从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比,C项正确。 (3)根据共点力平衡条件可知,当减小细绳1与竖直方向的夹角时,相同质量的物体对应橡皮筋的拉力较小,对于相同的橡皮筋,相当于增大了质量测量范围 专题能力训练 4.(2025河南三模)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,如图甲所示,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。 (1)M、N、P三个光学元件依次为 A 。 A.滤光片、单缝、双缝 B.单缝、滤光片、双缝 C.单缝、双缝、滤光片 D.滤光片、双缝、单缝 (2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为L,下列说法正确的是 C 。 A.中央亮条纹最亮最宽 B.将单缝向双缝靠近,干涉条纹宽度变宽 C.将屏向远离双缝的方向移动,可以减少观察到的条纹个数 甲 专题能力训练 (3)某次实验中,目镜中心刻线分别对齐第n条亮条纹中心和第(n+10)条亮条纹中心时,游标卡尺的示数分别如图乙和图丙所示,图乙中游标卡尺的读数为8.70 mm。已知双缝间距d=0.4 mm,双缝到屏的距离L=1.0 m,所测单色光的波长为630 nm(保留3位有效数字)。 乙 丙 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 用双缝干涉测光的波长 专题能力训练 要素 探究内容 证据 实验器材组装: (1)按照正确的器材顺序,M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。A项正确。 实验原理及方案: (2)因本实验是双缝干涉实验,所以亮条纹等宽等亮,A项错误;将单缝向双缝靠近,干涉条纹宽度不变,B项错误;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ,将屏向远离双缝的方向移动,L变大,条纹间距Δx变大,可以减少观察到的条纹个数,C项正确。 实验器材使用: (3)根据游标卡尺使用规则,题图乙读数为8.70 mm,题图丙读数为24.46 mm 专题能力训练 要素 探究内容 解释 实验数据处理: (3)由题意可得,相邻条纹间距Δx= mm=1.576 mm,根据条纹间距公式Δx=λ,解得λ=630 nm 专题能力训练 (二)电学 题号 选题理由 1 通过电压表和已知阻值的定值电阻,测量待测电阻的阻值,以提高学生的实验探究能力、实验设计能力、科学推理能力等 2 考查了测量电源的电动势和内阻的重点和难点,并引入了表格和图像的数据处理方式,增强学生的推导能力 3 在分析电路状态变化以及根据实验现象和图像数据进行推理计算的过程中,锻炼学生的逻辑思维能力,提高解决实际问题的能力 4 通过对电路电阻的选择、标定电阻表表盘刻度和改装电阻表的原理,极大地增强了学生的动手能力和发散思维,使学生对多用电表中电阻表的理解更加深入 专题能力训练 1.(2023全国乙卷,23)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、刻度尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图甲是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空: 甲 (1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。 专题能力训练 (2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U1,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I=,金属丝的电阻r=。(结果均用R0、U1、U2表示) (3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示: U1/mV 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2/mV 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 (4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。 专题能力训练 (5)用刻度尺测得金属丝长度l=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图乙所示,该读数为 d=0.150(0.149~0.151均可) mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相等。 (6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ=5.0×10-7 Ω·m。(保留2位有效数字) 乙 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 测量某金属丝的电阻率 证据 实验原理及方案: (2)根据题意可知,R0两端的电压为U=U2-U1,则流过R0即流过待测金属丝的电流I=;金属丝的电阻r=,联立可得r=。 实验器材使用: (5)螺旋测微器的读数为d=15.0×0.01 mm=0.150 mm 解释 实验数据处理: (6)根据电阻定律r=ρ,又S=π·,代入数据联立解得ρ=5.0×10-7 Ω·m 专题能力训练 2.(2025海南卷,9)图甲是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路。 有如下器材: 电源E1(约为3 V,内阻未知); 电压表V(0~3 V,RV约为3 kΩ); 电流表A(0~0.6 A,RA约为1 Ω); 定值电阻R0=3 Ω; 滑动变阻器R1(0~50 Ω); 滑动变阻器R2(0~500 Ω); 开关S、导线若干。 甲 专题能力训练 (1)为了提高测量精度,电路图中滑动变阻器应选 R1 。 (2)闭合开关S,多次调节滑动变阻器,记录U、I,如下表所示。 U/V 1.00 1.30 1.70 2.00 2.50 I/A 0.38 0.32 0.24 0.18 0.08 根据表中数据在图乙中作出U-I图像(见下表)。 乙 专题能力训练 (3)由U-I图像可求出电动势E1=2.90 V,内阻r=2.00 Ω。(均保留3位有效数字) (4)考虑电压表分流引起的误差,则E测小于(选填“大于”“等于”或“小于”)E真, r测与真实值r真之间的关系式为r测= (用RV、R0、r测、r真表示)。 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 测量电源的电动势和内阻 证据 实验器材选择: (1)由第(2)问中表格数据,可分析出滑动变阻器选择最大阻值较小的R1 专题能力训练 要素 探究内容 解释 实验数据处理: (2)U-I图像如图所示。   (3)由闭合电路欧姆定律可得E1=(R0+r)I+U,整理得U=E1-(R0+r)I,结合图像可得R0+r=k= Ω,得r=2.00 Ω,E1=b=2.90 V 专题能力训练 要素 探究内容 交流 实验误差分析: (4)将电压表、串联电阻和电源等效为新的电源,则电源电动势的测量值E测=·RV,所以E测<E真,将R0等效进电源内阻中,可得电源内阻的测量值r测= 专题能力训练 3.(2024海南卷,15)用如图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象,实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干。 甲 专题能力训练 (1)闭合开关S2,将S1接1,电压表示数增大,最后稳定在12.3 V。在此过程中,电流表的示数 B 。 A.一直稳定在某一数值 B.先增大,后逐渐减小为零 C.先增大,后稳定在某一非零数值 (2)先后断开开关S2、S1,将电流表更换成电流传感器,再将S1接2,此时通过定值电阻R的电流方向 a→b (选填“a→b”或“b→a”),通过传感器将电流信息传入计算机,画出电流随时间变化的I-t图像,如图乙所示,t=2 s时,I=1.10 mA,图中M、N区域面积比为8∶7,可求出R= 5.2 kΩ(保留2位有效数字)。 乙 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 观察电容器的充、放电现象 证据 实验原理: (1)电容器充电过程中,当电路刚接通后,电流表示数从零增大到某一最大值,后随着电容器的不断充电,电路中的充电电流减小,当充电结束电路稳定后,电流表示数为零,B项正确 专题能力训练 要素 探究内容 解释 实验数据处理: (2)根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电,将S1接2,电容器放电,此时通过定值电阻R的电流方向a→b;t=2 s时,I=1.10 mA,可知此时电容器两端的电压为U2=IR,电容器开始放电前两端电压为12.3 V,根据I-t图像中图线与横轴围成的面积表示放出的电荷量,可得0~2 s时间内放出的电荷量为Q1=ΔU·C=(12.3 V-1.10×10-3 A×R)C,2 s后到放电结束放出的电荷量为Q2=ΔU'·C=1.10×10-3A·RC,根据题意,解得R=5.2 kΩ 专题能力训练 4.(2025河北邯郸模拟预测)某同学欲将电流表改装成电阻表,重新标上刻度并校准,要求改装后电阻表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的中间刻度。可选用的器材有: A.电源(电动势为1.5 V,内阻为1 Ω); B.电流表(量程为0~100 μA,内阻为99 Ω); C.定值电阻R1(阻值为14 kΩ); D.定值电阻R2(阻值为1 kΩ); E.滑动变阻器R(最大阻值为1 500 Ω); F.红、黑表笔和导线若干。 专题能力训练 (1)按图中的实物连线组成电阻表,定值电阻应选 C (填仪器前面的序号)。 (2)通过计算,对整个表盘重新标上电阻刻度。表盘上60 μA处的电阻刻度为 10 kΩ。 (3)该同学继续研究改变倍率的问题,若要将电阻表改为表盘中间刻度为1.5 kΩ的新电阻表,则在适当更换器材的同时,给电流表 并 (选填“串”或“并”)联一个 11 Ω的电阻。 专题能力训练 【实验探究】 要素 探究内容 问题 实验目的: 将电流表改装成电阻表,重新标上刻度并校准 实验 实验原理: (1)电阻表内部由电源、定值电阻、电流表和滑动变阻器构成。由题意知,改装后的电阻表要求中值电阻Rx=15 kΩ,此时回路电流为I=50 μA,则R总= Ω=30 kΩ,又R总=r+RA+Rx+R',解得R'=R总-(r+RA+Rx)=14.9 kΩ,R1+Rmax=15.5 kΩ>14.9 kΩ,则定值电阻选R1,故选C 专题能力训练 要素 探究内容 证据 实验数据处理: (2)指针指到60 μA时回路总电阻为R内'= Ω=25 kΩ,则对应的电阻刻度Rx'=R内'-(r+RA+R')=10 kΩ 交流 实验方案设计: (3)新电阻表的中间刻度为1.5 kΩ,对应的电流表满偏电流Ig'= =1 mA,需要将电流表的最大测量值从100 μA扩展到1 mA,则需要并联一个电阻来进行分流,并联的电阻R并==11 Ω 专题能力训练 $