内容正文:
专题09 实验探究
2大考点概览
考点01 力学实验
考点02 电学实验
力学实验
考点1
1.(2026·湖南长沙·一模)小明同学利用如图1所示的装置探究加速度与物体所受合力的关系。固定有遮光条的滑块置于气垫导轨上,细线的一端通过力传感器固定在滑块上,另一端挂着钩码,调整导轨底部的调节旋钮,使气垫导轨水平,并调节滑轮高度,使细线与气垫导轨平行。
(1)实验前________(选填“需要”或“不需要”)保证钩码的质量远小于滑块及遮光条的总质量;
(2)实验时先用游标卡尺测出遮光条的宽度,如图2所示,游标卡尺上第8条刻度线与主尺某刻度线对齐,则________;
(3)用刻度尺测出遮光条到光电门的距离(),由静止滑块释放,与光电门连接的数字计时器记录下遮光条的遮光时间;
(4)用上述测量的物理量计算加速度,则加速度大小为________(用、、表达)
【答案】 不需要 0.440
【详解】(1)[1]通过拉力传感器可以获取滑块受到的拉力,因此不需要保证钩码的质量远小于滑块及遮光条的总质量。
(2)[2]由图可知游标尺的第8条刻度线与主尺上某一刻度线对齐,根据游标卡尺的读数规则,得到遮光条的宽度
(4)[3]滑块通过光电门的速度大小为
滑块从静止释放到运动到光电门做初速度为零的匀加速直线运动,由
联立可得
2.(2025·湖南永州·一模)某科技兴趣小组用如图甲所示的装置进行“探究加速度与合外力之间关系”的实验,图中的拉力传感器随时可以将小车所受细绳的拉力显示在与之连接的电脑上并进行记录,其中小车的质量为,沙和沙桶的质量为,小车的运动情况通过打点计时器在纸带上打点记录。
(1)对于该实验,以下说法中正确的是
A.该实验需要平衡小车受到的阻力
B.实验过程中需要始终保持远大于
C.小车与定滑轮之间的细线与长木板平行
(2)如图乙所示是实验过程中得到的纸带;、、、、、、是选取的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出,打点计时器使用的电源频率,则小车的加速度______(结果保留2位有效数字)。
(3)若调整长木板水平,由实验得到小车的加速度与力传感器示数的关系如图丙所示,纵截距为,横轴截距为,则小车的质量_____(结果用、表示)。
【答案】(1)AC
(2)0.70
(3)
【详解】(1)A.为了使小车受到的合力等于细线拉力,该实验需要平衡小车受到的阻力,故A正确;
B.由于细线拉力可以通过力传感器测得,所以实验过程中不需要始终保持远大于,故B错误;
C.为了保证小车运动过程中,细线拉力恒定不变,应调节小车与定滑轮之间的细线与长木板平行,故C正确。
故选AC。
(2)相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出,则相邻计数点的时间间隔为
根据逐差法可得小车的加速度为
(3)若调整长木板水平,以小车为对象,根据牛顿第二定律可得
可得
可知图像的斜率为
解得小车的质量为
3.(2026·湖南湘潭·一模)为了验证动量守恒定律,某实验小组的同学设计了如图甲所示的实验装置:将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上,光电门1和光电门2相隔适当距离安装好,在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架,它们的上端装有宽度均为d的挡光片,测得滑块A、B(包含挡光片)的质量分别为和。
(1)用螺旋测微器测量滑块上挡光片的宽度d,示数如图乙所示,则________mm。
(2)打开气泵,调节气垫导轨,将一个滑块放在气垫导轨左端,向右轻推滑块,滑块通过光电门1、2的时间分别为、,当________(选填“<”、“=”或“>”)时,可认为气垫导轨水平。
(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A一个向右的初速度,A与静止的滑块B发生碰撞。与光电门1相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为和,与光电门2相连的计时器显示的遮光时间为。若、、、、满足关系式:________,则可验证滑块A、B组成的系统碰撞前后动量守恒;若、、满足关系式:________,则可验证滑块A、B碰撞是弹性碰撞。
【答案】(1)4.914/4.915/4.916
(2)=
(3)
【详解】(1)用螺旋测微器测量滑块上挡光片的宽度d=4.5mm+0.01mm×41.5=4.915mm
(2)当气垫导轨水平时,滑块经过两光电门的速度相等,则遮光时间相等,即=。
(3)[1]向右为正,则由题意可知碰前A的速度
碰后A的速度
碰后B的速度
若动量守恒,则
即
即
[2]若为弹性碰撞,则满足
即
联立解得
4.(2026·湖南郴州·一模)在“探究平抛运动的特点”的实验中,对图甲所示的装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片。
(1)下列说法中符合本实验要求的是________
A.斜槽轨道必须光滑 B.斜槽轨道末端切线必须水平 C.必须用天平称出小球的质量
(2)某同学用频闪照相方法拍摄的小钢球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片,频闪光源的频率为20Hz。在实验中得到的轨迹图如乙图所示,A、B、C是曲线上的三个点的位置,A点为坐标原点,坐标如图乙所示。
①小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。
②当地的重力加速度大小为________(计算结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)B
(2) 0.8 9.76
【详解】(1)A.斜槽轨道不一定要光滑,只要让小球每次从斜槽同一位置静止释放,以保证到达末端时速度相同即可,故A错误;
B.斜槽轨道末端切线必须水平,以保证小球做的是平抛运动,故B正确;
C.该实验为了研究小球做平抛运动,与小球的质量无关.故C错误。
故选B。
(2)[1]小球做平抛运动,水平方向为匀速直线运动,则初速度大小等于水平方向速度,为
[2]小球做平抛运动,竖直方向为自由落体运动,根据逐差法可得
代入数据解得
5.(2025·湖南郴州·一模)要验证机械能守恒,某同学设计了如图甲所示的装置。绕过定滑轮的轻绳吊着A、B、C、D四个物块,A、B上固定的挡光片宽度相同,A(含挡光片)、B(含挡光片)、C、D的质量均为m,整个装置处于静止状态,测得两挡光片间的高度差为h,重力加速度为g。
(1)先用游标卡尺测出挡光片的宽度,示数如图乙所示,则挡光片的宽度____________mm;
(2)剪断C、D间的轻绳,记录A、B下落过程中两挡光片先后通过光电门的挡光时间、,则A物块的挡光片通过光电门时,物块C的速度大小为____________(填“”或“”);
(3)若在A、B下落过程中,A、B、C及两挡光片组成的系统机械能守恒,则应满足关系式________________________(用g、h、d、、表示);
(4)改变物块A离光电门的高度多次重复实验,测得多组A、B下落过程中两挡光片先后通过光电门的挡光时间、。作出图像(丙图),若图线是一条斜率为l、截距为________的倾斜直线(用g、h、d表示),则A、B下落过程中A、B、C及两挡光片组成的系统机械能守恒。若减小C的质量,则所得图线与原图线相比将沿轴________移动(选填“正方向”、“负方向”或“不”)。
【答案】(1)7.35
(2)
(3)//
(4) 正方向
【详解】(1)20分度游标卡尺的精确值为,由图乙可知挡光片的宽度为
(2)记录A、B下落过程中两挡光片先后通过光电门的挡光时间、,则A物块的挡光片通过光电门时,物块C的速度大小为
(3)则B物块的挡光片通过光电门时的速度大小为
若在A、B下落过程中,A、B、C及两挡光片组成的系统机械能守恒,则有
整理可得
(4)[1]由,可得
若作出图像是一条斜率为l、截距为的倾斜直线,则A、B下落过程中A、B、C及两挡光片组成的系统机械能守恒。
[2]若减小C的质量,根据系统机械能守恒可得
整理可得
可得图像的纵轴截距为
由于,则有
则所得图线与原图线相比将沿轴正方向移动,
6.(2025·湖南·一模)如图甲,将一个特殊的量角器竖直固定在支架上,量角器的零刻线与竖直杆对齐,圆心固定一个拉力传感器,并与电脑相连接(图中未画出),将不可伸长的细线一端固定在拉力传感器上,悬点刚好与量角器的圆心重合,另一端与小钢球相连,就构成了可测拉力的摆。龙龙同学想利用此装置验证机械能守恒定律,实验步骤如下。
(1)实验前用螺旋测微器测量小钢球的直径D,结果如图乙所示,则_________mm;还测量了小钢球的质量m和小钢球自然悬垂时的悬线长L。
(2)让小钢球以较小的角度在竖直面内摆动,从计算机中得到拉力随时间的变化,图像如图丙所示,则当地的重力加速度大小为_________(用L、D、T表示)。
(3)将小钢球向左拉到某一高度,悬线伸直并与量角器平面平行,记录悬线处量角器的示数。
(4)由静止释放小钢球,小钢球摆动过程中传感器的最大示数为F。
(5)多次改变悬线与竖直方向的初始夹角,得到多组及其对应的传感器最大示数F,做图像,若小钢球下摆过程中机械能守恒,则图线为一条倾斜直线,且斜率_________(用m、L、D、F、T表示)。
【答案】 6.970/6.971/6.972/6.973
【详解】(1)螺旋测微器读数
(2)由图丙知单摆的周期为2T,代入单摆的周期公式
可得
(5)对摆球从某一高度摆到最低点有
又最低点
解得
综合可得图像斜率
7.(2026·湖南邵阳·一模)某同学利用单摆测定当地的重力加速度。
(1)在测量单摆的周期时,他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间,如图甲所示,秒表的读数为____s。
(2)下表是该同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
组次
1
2
3
摆长l/cm
80.00
90.00
100.00
50次全振动时间t/s
90.0
95.5
100.5
振动周期T/s
1.80
1.91
重力加速度g/(m·s-2)
9.74
9.73
请计算出第3组实验中的__s,__m/s2。
(3)该同学经测量得到多组摆长l和对应的周期T,画出图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图乙所示。则当地重力加速度的表达式____。
【答案】(1)95.2
(2) 2.01 9.76
(3)
【详解】(1)根据题意,由图甲可知,秒表的读数为。
(2)[1]根据题意可知,单摆振动周期为
[2]根据题意,由单摆周期公式
解得
(3)根据题意,由单摆周期公式
整理可得
所以图像的斜率为
解得
8.(2026·湖南株洲·一模)利用两个半径相同的小球发生碰撞来验证动量守恒定律。实验过程如下:
(1)如图,小球A用细线悬于O点,静止时O点到球心的距离为L;将B放置在固定支柱的顶端,其球心在水平地面上的投影记为P点,球心离水平地面的高度也为L;调整悬点O的位置,使两球在碰撞时球心在同一水平面上,这样做的目的是________________________________________________;
(2)某次实验中将入射小球A拉起至某一位置,记下初始角度α;随即将小球A由静止释放,在最低点与B发生碰撞;观察并记下碰后小球A摆起的最大角度β。不计空气阻力,则α________β(填“大于”“等于”或“小于”);
(3)碰撞后小球B水平飞出,确定其在水平地面上的落点并记为Q,测量出________________,即为小球运动的水平距离d;
(4)分别测出入射小球A和被碰小球B的质量m1和m2,若两小球在这次碰撞过程中动量守恒,则应满足表达式________。(用题中所给物理量表示)
【答案】(1)两球能发生对心正碰
(2)大于
(3)PQ两点间的距离
(4)
【详解】(1)调整悬点O的位置,使两球在碰撞时球心在同一水平面上,这样做的目的是两球能发生对心正碰。
(2)由于两球碰撞过程中,B球机械能增加,则A球机械能减小,即碰撞后A球速度减小,所以A球上升到最大高度处角度减小,即α大于β。
(3)测量出PQ两点间的距离,即为小球运动的水平距离d。
(4)对小球A,碰撞前,有
碰撞后,有
对B球,碰撞后,有,
若两小球在这次碰撞过程中动量守恒,则
若A球反弹,则
联立解得
9.(2026·湖南邵阳·一模)在“探究平抛运动的特点”实验中
(1)用图甲装置进行探究,下列说法正确的是______。
A.只能探究平抛运动水平分运动的特点
B.只能探究平抛运动竖直分运动的特点
C.能同时探究平抛运动水平和竖直分运动的特点
(2)用图乙装置进行实验,下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道M不需要一定光滑,但其末端的切线需要调成水平
B.上下调节挡板时必须每次等间距移动
C.小钢球可以从斜槽M上不同位置由静止滚下
(3)以钢球放在斜槽末端时球心在白纸上的投影点为坐标原点,竖直向下为轴,建立直角坐标系,在轨迹上选取间距较大的几个点,测出其坐标(,),作出图像如图丙实线所示。若将钢球在斜槽上的释放点的高度提高一些,再次由静止释放钢球,其他步骤不变,则得到的图像是图丙中的______(填“”“”“”或“”)。
【答案】(1)B
(2)A
(3)d
【详解】(1)用图甲装置进行探究,一个小球做自由落体运动,一个小球做平抛运动,两小球同时落地,只能探究平抛运动竖直方向上的运动特点。
故选B。
(2)AC.为了保证小钢球抛出时的速度处于水平方向,斜槽轨道末端的切线需要调成水平;为了保证每次小钢球抛出时的速度相同,小钢球需要每次从斜槽M上同一位置由静止滚下,但斜槽轨道M不需要光滑,故A正确,C错误;
B.上下调节挡板时不需要每次等间距移动,故B错误。
故选A。
(3)设小球抛出时的初速度为,根据平抛运动规律可得,
联立可得
可知图像过一条过原点的倾斜直线,图线斜率为
若将钢球在斜槽上的释放点的高度提高一些,再次由静止释放钢球,其他步骤不变,则小球抛出时的初速度变大,使得图像的斜率变小,则得到的图像是图丙中的。
10.(2026·湖南常德·一模)某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律:
(1)用游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d,示数如图乙所示,则________;
(2)关于调节气垫导轨水平,下列有一项说法正确的是________;(填字母序号)
A.调节时,应挂上砂桶
B.调节时,应打开气泵
C.若自由释放滑块,滑块向左运动,则应将导轨左边适当调低
(3)以下是实验中的主要步骤与数据处理:
①调节气垫导轨水平,测量出遮光条的宽度d
②将滑块置于气垫导轨的最右端,测出遮光条中心到光电门中心的距离L
③将滑块从导轨最右端由静止释放,记录遮光条通过光电门的遮光时间t
④仅改变光电门的位置,让滑块从气垫导轨最右端释放,测出多组L和t
⑤用天平测出滑块和遮光条的总质量M,砂和砂桶的总质量m,若测得,已知当地的重力加速度为g,作出的图像,如果所作图线是一条延长后过坐标原点的直线,且直线的斜率为________(结果用d、g表示),就验证了机械能守恒定律。
【答案】(1)2.40
(2)B
(3)
【详解】(1)图乙为20分度的游标卡尺,其精度值为,所以用游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度为
(2)A.调节气垫导轨水平时,不应挂砂桶,否则会改变滑块受力,故A错误;
B.调节气垫导轨水平时,应打开气泵,让滑块悬浮在导轨上,才能判断是否水平,故B正确;
C.若自由释放滑块,滑块向左运动,说明左端较低,应将左端适当调高,故C错误。
故选B。
(3)滑块通过光电门的速度为
根据系统机械能守恒有
联立解得
又因为
代入上式解得
所以的图像的斜率为
11.(2026·湖南岳阳·一模)甲同学用单摆测定重力加速度的装置如图所示,O为固定悬点,摆球用细线悬挂,在摆球与O点之间串联力传感器,记录细线对摆球的拉力F。将摆球从最高点(与竖直方向夹角)由静止释放,摆球在同一竖直面内往返运动。数据采集得到图像如图所示。
(1)由图乙可知,单摆的振动周期T=______s。
(2)若已知摆长L和周期T,则当地重力加速度的表达式g=______(用L、T表示)。
(3)乙同学发现他们组的摆球在水平面内做圆周运动,如图丙所示,这时如果测出摆球做这种运动的周期,仍然用单摆运动公式求出重力加速度,则由此测得的重力加速度值与真实值相比将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)1.6
(2)
(3)偏大
【详解】(1)由图乙图像可知,相邻两个拉力峰值之间的时间间隔为
即摆球连续两次经过最低点的时间间隔为
所以单摆的振动周期为
(2)由单摆的周期公式
可得当地重力加速度的表达式为
(3)若摆球在同一水平面内做圆锥摆运动,其周期公式为
其中为细线与竖直方向的夹角,由于
所以对同一摆长L有圆锥摆的周期小于单摆的周期T。若仍然用单摆运动公式求出重力加速度,由于实际周期测量值偏小,将导致测得的重力加速度值与真实值相比偏大。
12.(2025·湖南·一模)在用如图所示的装置验证牛顿第二定律的实验中,保持小车质量一定时,验证小车加速度a与合力F的关系。
(1)补偿阻力的方法是:调整轨道的倾斜度
A.小车在轨道上保持静止
B.打点计时器不打点,小车不受牵引时,小车拖动纸带沿轨道做匀速运动
C.挂上槽码,让打点计时器打点,小车拖动纸带沿轨道做匀速运动
D.不挂槽码,让打点计时器打点,小车拖动纸带沿轨道做匀速运动
(2)本实验采用的研究方法和下列哪个实验的方法是相同的( )
A.研究桌面的微小形变
B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系
(3)某同学得到了如图所示的一条纸带,频率为50Hz,由此纸带得到小车加速度的大小a=__________m/s2。其中每两个计数点之间还有四个点未画出,结果保留两位有效数字
(4)若多次增大槽码的质量进行实验,得到槽码的质量m及对应的小车运动的加速度a,作出图像如图中实线所示,在O点作曲线的切线如图中虚线所示,并在虚线上取一点q,在曲线部分取一点p,p、q对应的横坐标都为m1,已知重力加速度大小为g,若小车的质量为M,则aq与ap的比值为__________用M、m1表示。
【答案】(1)D
(2)C
(3)2.0
(4)
【详解】(1)补偿阻力的方法是调整轨道的倾斜度,不挂槽码,让打点计时器打点,小车拖动纸带沿轨道做匀速运动。
故选D。
(2)A.本实验采用的研究方法是控制变量的方法,研究桌面的微小形变采用放大的方法,故A错误;
B.探究两个互成角度的力的合成规律采用等效的方法,故B错误;
C.探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系采用控制变量的方法,故C正确。
故选C。
(3)由于相邻两计数点间的时间间隔为
则小车的加速度大小
(4)对虚线,有
则
对实线,有
整理得
所以
电学实验及其也实验
考点2
1.(2026·湖南湘潭·一模)实验小组要用实验室提供的器材测量一节干电池的电动势和内阻,同时测出未知电阻的阻值。器材有:一个待测定值电阻;一个多用电表;一个滑动变阻器R;电流表(约为,0~0.6A);电压表(约为,0~3V);被测干电池电动势约1.5V、内阻约;以及电键S、导线若干。
(1)先用多用电表的“”挡粗测定值电阻的阻值,指针偏转角度很大,下一步应将多用电表的挡位调至__________(填“”或“”)挡,重新欧姆调零,再次测量结果如图所示,则电阻的阻值为__________。
(2)有如图(a)、(b)所示两种测量电池电动势和内阻可供选择的实验电路图。为使测量结果尽量准确,应选择__________(填“a”或“b”)电路图。
(3)连接好电路进行实验,记录多个电压表和电流表的示数,作出图线,如图所示,则该电池的电动势__________V,内阻__________(结果均保留两位小数)。
【答案】(1) 10
(2)a
(3) 1.47 0.73
【详解】(1)[1][2]选用“”挡,指针偏转角度太大,说明选择的倍率偏大,应该换用小倍率“”挡;由图读出的阻值为。
(2)a方案中实验的误差来源于电压表的分流作用,由于电压表的内阻很大,分流作用不明显,可以忽略,因此选择a方案误差小;b方案中实验的误差来源于电流表的分压,实验测得的电源内阻为电流表内阻和电源内阻之和,由于电源的内阻较小,因此实验的误差大。
(3)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得,变形得
可知图像的纵截距等于电源电动势,则有
图像的斜率绝对值等于电源的内阻,则有
2.(2025·湖南永州·一模)某实验小组将两个锌、铜金属电极插入苹果中,制作了一个“苹果电池”。他们想尽可能准确测量出“苹果电池”的电动势和内阻,进入实验室,发现有以下器材:
A.电流表(量程为0~0.6A,内阻为1Ω)
B.电流表(量程为,内阻为)
C.电流表(量程为0~300μA,内阻约为1000Ω)
D.定值电阻(阻值为)
E.定值电阻(阻值为)
F.电阻箱
G.导线和开关。
经分析,实验电路中最大电流约,结合实验仪器,设计的实验电路图如图甲所示:
(1)甲图中电流表应选择_____(选填“”、“”或“”),定值电阻应选择_____(选填“”或“”),虚线框内的总电阻为_____
(2)实验测得的几组电流表的读数、电阻箱的读数,作出图线如图乙所示,根据图线得__________(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1) 90
(2) 0.91(0.88~0.94) ()
【详解】(1)[1][2]经分析,实验电路中最大电流约,甲图中电流表应选择内阻已知的;根据
可得并联的定值电阻阻值为
则定值电阻应选择;
[3]虚线框内的总电阻为
(2)[1][2]当电流表的读数时,干路电流为,根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得
由图像可得,
解得,
3.(2026·湖南·一模)动力电池广泛应用于新能源汽车、储能系统和航空航天等领域,随着充放电循环次数增加,动力电池内阻会呈现缓慢上升趋势,当内阻突破200毫欧()时,继续使用可能引发过热风险。专业技术人员可以通过数字式多用电表和一个定值电阻快速测定动力电池的内阻,进而判断该电池是否可以继续安全使用。小明同学试图测定一节旧动力电池的电动势和内阻,实验室提供了如下器材:
①旧动力电池一节:电动势约为,内阻约为
②数字式多用电表
③定值电阻:阻值为额定功率为
④定值电阻:阻值为额定功率为
(1)将数字式多用电表调至欧姆挡,将红、黑表笔短接,电表欧姆调零后,___________(选填“可以”或“不可以”)将红、黑表笔直接接在电池正负极进行内阻的测量。
(2)小明将电表调至直流电压挡,将表笔直接接在电池正负极,电表显示电压为,该档位时如将其当做理想电压表,则该动力电池电动势为___________。
(3)小明将定值电阻与电池相连构成闭合回路,用数字电表测得定值电阻两端电压为,实验中定值电阻应该选择___________(填写仪器的字母代号),可知该电池的内阻为___________(计算结果保留三位有效数字)。
(4)实际使用的数字式多用电表选择直流电压档时其内阻约为10兆欧(),由此可知小明测量的电动势与真实值相比___________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。
【答案】(1)不可以
(2)3.58
(3) 224/225/226/227/228
(4)偏小
【详解】(1)电表欧姆档在测量电阻时需要将电阻从原有电路中取出进行测量,对于电池由于其本身可供电,所以无法用欧姆表进行测量,所以填写“不可以”。
(2)由于电表可以当做理想电压表,内阻认为是无穷大,所以流经表笔电流约等于零,其读数为路端电压,大小等于电源的电动势,所以填写3.58 V。
(3)当接的电阻时,电阻功率为
为保证安全所以电阻选择R2;对外电路,有
对内电路,有
联立可得。
(4)电笔直接接在电池正负极时,由于电压表内阻的影响,路端电压小于电池电动势,测量值为路端电压,所以测量值偏小。
4.(2026·湖南常德·一模)一物理兴趣小组对某型机器人使用的半导体薄膜压力传感器展开研究。已知该型压力传感器阻值约几十千欧,重力加速度g取,现利用以下器材测量压力传感器在不同压力下的阻值:
A、压力传感器(压力感知范围:)
B、电源(电动势,内阻不计)
C、电流表A(量程,内阻约)
D、电压表V(量程,内阻约)
E、滑动变阻器R(阻值范围)
F、开关S,导线及砝码若干。
(1)该兴趣小组设计了电路图,并连接了部分导线,图1中还有一根导线没有完成,请在答题卡图1中完成连线。
(2)在压力传感器上放置适量砝码,调节滑动变阻器滑片使得两电表示数适当大些以便于精确测量。实验时压力传感器必须水平放置,且闭合开关前,应将滑动变阻器滑片调至最________端(填“左”或“右”)。某次操作,所放砝码质量为,电压表示数为,而电流表的示数如图2所示,其中电流表的读数为________,而可得此时压力传感器电阻的测量值________(结果保留3位有效数字),多次测量并描点连线得到如图3所示的曲线。
(3)若将定义为压力传感器的灵敏度,则由图3可知该型压力传感器的灵敏度随着所受压力的增大而________(填“增大”或“减小”)。由于电表内阻的影响,测量出来的该型压力传感器灵敏度比真实值________(填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
【答案】(1)
(2) 左 220 10.4/10.5
(3) 减小 偏大
【详解】(1)
(2)[1]闭合开关前,根据分压式特点,为了安全应将滑动变阻器滑片调至最左端,使测量电路的电压最小。
[2] 电流表的表盘上一小格代表,估读到微安位,指针位置在“200”后面的第4格处,电流表的读数为
[3] 根据欧姆定律,传感器电阻的测量值
(3)[1] 由图3可知该型薄膜压力传感器的灵敏度随着所受压力的增大而减小
[2] 由于电表内阻的影响,测量值偏大,故测量出来的该型薄膜压力传感器灵敏度比真实值偏大。
5.(2025·湖南·一模)某实验小组探究测量一多用电表内电源的电动势,同时测量一段金属丝的电阻率、具体实验步骤如下:
(1)设计了如图甲所示的电路测量多用电表内电源的电动势,同时测量金属丝的电阻率,多用电表欧姆挡的内部电路等效为一个有内阻的电源,实验所用多用电表欧姆挡刻度盘上的刻度线“15”与电流电压挡刻度盘上0~250的刻度线“125”正好对齐,如图乙所示。将多用电表调到欧姆挡的“×10”挡,并进行欧姆调零,正确连接电路后,闭合开关S,改变电阻箱的阻值,得到多组电流表的示数I和电阻箱的阻值R,作出图像如图丙所示,则可得出多用电表电源的电动势________V(结果保留三位有效数字),在该欧姆挡时内阻________Ω。
(2)实验中使用的电流表内阻为20Ω,根据图丙的数据可得出连入电路中金属丝的电阻________,用螺旋测微器测量待测金属丝的直径,测量结果如图丁所示,其示数为________mm,实验中连入电路中的金属丝长度为31.40cm,根据以上数据可得出金属丝的电阻率________(结果保留一位有效数字)。
【答案】(1) 1.5 150
(2) 10 0.398
【详解】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律
整理可得
图像的斜率
可得
[2]根据多用电表的欧姆挡中值电阻等于内阻可知在该欧姆挡时内阻
(2)[1]图像纵轴截距
可得
[2]螺旋测微器的读数为
[3]根据电阻定律
又
代入数据联立解得
6.(2025·湖南·一模)某实验小组准备利用表头设计一个多挡位欧姆表,但不知道其内阻。为了精确测量表头内阻,小组首先采用“电桥法”进行测量。实验电路如图所示,分为控制电路和测量电路两部分,所用器材如下:
A.待测表头:量程μA,内阻约为
B.灵敏电流计G
C.定值电阻
D.粗细均匀的电阻丝AB,总长度
E.滑动变阻器(最大阻值为
F.滑动变阻器(最大阻值为)
G.线夹、电源、开关及导线若干。
(1)实验过程中为便于调节,滑动变阻器应选用__________填器材前的字母;
(2)闭合开关S前,先将线夹大致固定在电阻丝AB中部,滑片置于a端。调节滑动变阻器滑片使表头示数适当后保持不动。移动线夹直至灵敏电流计G示数为零,测得此时段电阻丝长度。则表头内阻__________保留三位有效数字;
(3)将表头改装成具有“”、“”或“”三个挡位的欧姆表,如图乙所示。电源电动势,内阻忽略,为调节范围足够的滑动变阻器,且接线柱3未接电阻。表笔b为__________填“红”或“黑”表笔;当开关S接接线柱3时,对应的倍率为__________(填“”、“”或“”);短接表笔a、b进行欧姆调零时,应调至__________。
【答案】(1)E
(2)
(3) 黑 9667
【详解】(1)待测表头内阻约为,定值电阻,电阻均较大,为便于调节,滑动变阻器应选最大阻值较小的,即选项。
(2)粗细均匀的电阻丝AB,总长度,灵敏电流计G示数为零,即电桥平衡时,测得此时段电阻丝长度,有
代入数据解得表头内阻
(3)[1]表笔b接内部电源正极,故应为黑表笔。
[2]接线柱3未接电阻,表头和分流电阻构成的电流表量程最小,倍率最大,可知倍率为“”。
[3]短接调零时,满偏电流
由
得
7.(2026·湖南长沙·一模)1.实验小组利用如下器材测量某卷金属丝的电阻,并测出其电阻随温度变化的特性,将其改装成一个金属丝电阻温度计:
待测金属丝:
电流表:(量程,内阻)
电流表:(量程,内阻)
学生电源:(电动势,内阻不计)
滑动变阻器:(最大阻值为)
定值电阻:(阻值为)
定值电阻:(阻值为)
开关、导线若干。
1. 利用多用电表欧姆挡粗测,在时,把欧姆档调到“”挡,表盘示数如图1所示,测量结果为________。
2. 为精确测量时该金属丝的电阻,该小组设计了图2所示电路,其中定值电阻应该选______(填“”或“”);请在图2中两个圆圈内画上对应电流表的符号________。
3. 若某次实验中电流表的读数为,电流表的读数为,则待测金属丝的阻值的精确值为________。(结果保留两位有效数字)
4. 不断改变金属丝所处的环境温度,测出该卷金属丝的电阻随金属丝所处环境的摄氏温度变化遵循函数关系,式中表示时的金属丝的电阻,表示金属丝的摄氏温度。(测量时金属丝的温度由金属丝所处环境的温度决定,金属丝本身的发热可忽略不计。)
5. 将这卷金属丝与一个电池(电动势已知,内阻未知)、电流表(满偏电流已知,内阻未知)及一个滑动变阻器串联起来,连接成如图3所示的电路,用该卷电阻丝做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。使用时,首先要在时校准,即在时调整滑动变阻器的阻值,使电流表指针指在处。此后测量时,保持滑动变阻器阻值不变,则电流表的位置处的温度刻度值应为________(用、、表示)。若由于使用时间过久,导致电池内阻增加,但电池电动势未变,而且校准仍能实现,则温度的测量值________温度的实际值(填“大于”、“小于”、“等于”)。
【答案】 10/10.0 见解析图 9.0 等于
【详解】[1]利用多用电表欧姆挡测量金属丝的电阻,测量结果为
[2]根据欧姆定律有,故应将与串联,应将与定值电阻串联。
将与定值电阻串联
解得,故图2中定值电阻应该选
[3]电路如图所示
[4]根据欧姆定律有
解得
[5]在时校准,金属丝的电阻,电流表指针指在处,故
在时,金属丝的电阻,电流表指针指在处,故
联立解得
[6]在时校准,不论内阻如何变化,都要调节滑动变阻器,使电流表指针指在处,故
所以,即为定值,校准不受内阻的影响,故温度的测量值等于温度的实际值。
8.(2026·湖南邵阳·一模)学校物理兴趣小组为了测量某均匀材料圆柱体的电阻率,阻值约为200。
(1)小周同学使用螺旋测微器测定其直径,某次测量结果如图甲所示,读数为____mm;用游标卡尺测量其长度,某次测量的结果如图乙所示,读数为____cm。
(2)用实验室提供的以下器材,完成以下问题:
A.直流电源(电动势V)
B.电流表(量程0~30mA,内阻)
C.电流表(量程0~100mA,内阻约5)
D.滑动变阻器(最大阻值,额定电流2A)
E.定值电阻(阻值)
F.单刀单掷开关
G.导线若干
①在答题卡虚线框内画出实验设计的电路图______。(要求:尽可能减小测量误差,测量时电表的读数大于其量程的一半)
②某次实验中,电流表示数为,电流表示数为,则未知电阻的电阻率____(用、、、,,表示)。
③若电流表的实际内阻大于其估算值,则测量值____真实值(填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】(1) 1.845/1.843/1.844/1.846/1.847 4.230
(2) 等于
【详解】(1)①固定刻度读数为,可动刻度读数为,总读数为(均正确)。
②主尺读数为,游标卡尺对齐格数为,总读数为。
(2)①滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻,采用分压式接法;电流表内阻已知,与串联改装为电压表,并联在两端,测干路总电流,电路图如下:
②并联部分电压:
的电流为,因此
由电阻定律
横截面积
整理得:
③推导的过程中,没有用到的内阻,的大小不影响的测量结果,因此测量值等于真实值。
【点睛】
9.(2026·湖南岳阳·一模)某同学利用实验室的实验器材制成了简易的欧姆表,该简易欧姆表有×10、×1两个倍率,如图所示,已知电流计(内阻Rg=60Ω,量程为Ig=1mA)、滑动变阻器R(最大阻值为1500Ω)、电阻箱(0~499.9Ω)、干电池(E=1.2V,r=0.8Ω)。
(1)电路中M应为______(填“红”或“黑”)表笔;断开开关S时,应为______(填“×10”或“×1”)倍率。
(2)断开开关S,调节滑动变阻器R使电流计满偏,则滑动变阻器接入电路的电阻值为______Ω,当电流表的指针偏转角度为满偏的时,此时所对应的电阻阻值应为______Ω。
(3)这位同学发现,表内电池的电动势已经下降,但仍然可以调零。实际测量时,实际阻值为240Ω的标准电阻的测量值为300Ω,分析可知表内电池的电动势等于______V。
【答案】(1) 黑 ×10
(2) 1139.2 400
(3)0.96
【详解】(1)[1]在欧姆表内部,电流从内置电源的正极流出,经过黑表笔、外部待测电阻、红表笔流回电源负极,因此与内部电源正极相连的M表笔为黑表笔;
[2]S断开时,干路的最大电流变小,根据 ,满偏电流越小,欧姆表内阻越大,对应较高的倍率。断开开关S时,应为 “×10”倍率。
(2)根据闭合电路欧姆定律
可得R=1139.2Ω
当电流表指针偏转为满偏的时,设所测电阻为Rx,有
代入数据解得
(3)当电池电动势下降为后,仍可调零,欧姆表的内阻满足
测量一个实际电阻值为R真=240Ω的电阻时,指针指向的刻度值为R测=300Ω,对于同一个指针位置(即相同的电流I),在电动势为E和时,分别满足化简后得到比例关系
可得=0.96V
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专题09 实验探究
2大考点概览
考点01 力学实验
考点02 电学实验
力学实验
考点1
1.(2026·湖南长沙·一模)小明同学利用如图1所示的装置探究加速度与物体所受合力的关系。固定有遮光条的滑块置于气垫导轨上,细线的一端通过力传感器固定在滑块上,另一端挂着钩码,调整导轨底部的调节旋钮,使气垫导轨水平,并调节滑轮高度,使细线与气垫导轨平行。
(1)实验前________(选填“需要”或“不需要”)保证钩码的质量远小于滑块及遮光条的总质量;
(2)实验时先用游标卡尺测出遮光条的宽度,如图2所示,游标卡尺上第8条刻度线与主尺某刻度线对齐,则________;
(3)用刻度尺测出遮光条到光电门的距离(),由静止滑块释放,与光电门连接的数字计时器记录下遮光条的遮光时间;
(4)用上述测量的物理量计算加速度,则加速度大小为________(用、、表达)
2.(2025·湖南永州·一模)某科技兴趣小组用如图甲所示的装置进行“探究加速度与合外力之间关系”的实验,图中的拉力传感器随时可以将小车所受细绳的拉力显示在与之连接的电脑上并进行记录,其中小车的质量为,沙和沙桶的质量为,小车的运动情况通过打点计时器在纸带上打点记录。
(1)对于该实验,以下说法中正确的是
A.该实验需要平衡小车受到的阻力
B.实验过程中需要始终保持远大于
C.小车与定滑轮之间的细线与长木板平行
(2)如图乙所示是实验过程中得到的纸带;、、、、、、是选取的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出,打点计时器使用的电源频率,则小车的加速度______(结果保留2位有效数字)。
(3)若调整长木板水平,由实验得到小车的加速度与力传感器示数的关系如图丙所示,纵截距为,横轴截距为,则小车的质量_____(结果用、表示)。
3.(2026·湖南湘潭·一模)为了验证动量守恒定律,某实验小组的同学设计了如图甲所示的实验装置:将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上,光电门1和光电门2相隔适当距离安装好,在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架,它们的上端装有宽度均为d的挡光片,测得滑块A、B(包含挡光片)的质量分别为和。
(1)用螺旋测微器测量滑块上挡光片的宽度d,示数如图乙所示,则________mm。
(2)打开气泵,调节气垫导轨,将一个滑块放在气垫导轨左端,向右轻推滑块,滑块通过光电门1、2的时间分别为、,当________(选填“<”、“=”或“>”)时,可认为气垫导轨水平。
(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A一个向右的初速度,A与静止的滑块B发生碰撞。与光电门1相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为和,与光电门2相连的计时器显示的遮光时间为。若、、、、满足关系式:________,则可验证滑块A、B组成的系统碰撞前后动量守恒;若、、满足关系式:________,则可验证滑块A、B碰撞是弹性碰撞。
4.(2026·湖南郴州·一模)在“探究平抛运动的特点”的实验中,对图甲所示的装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片。
(1)下列说法中符合本实验要求的是________
A.斜槽轨道必须光滑 B.斜槽轨道末端切线必须水平 C.必须用天平称出小球的质量
(2)某同学用频闪照相方法拍摄的小钢球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片,频闪光源的频率为20Hz。在实验中得到的轨迹图如乙图所示,A、B、C是曲线上的三个点的位置,A点为坐标原点,坐标如图乙所示。
①小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。
②当地的重力加速度大小为________(计算结果保留三位有效数字)。
5.(2025·湖南郴州·一模)要验证机械能守恒,某同学设计了如图甲所示的装置。绕过定滑轮的轻绳吊着A、B、C、D四个物块,A、B上固定的挡光片宽度相同,A(含挡光片)、B(含挡光片)、C、D的质量均为m,整个装置处于静止状态,测得两挡光片间的高度差为h,重力加速度为g。
(1)先用游标卡尺测出挡光片的宽度,示数如图乙所示,则挡光片的宽度____________mm;
(2)剪断C、D间的轻绳,记录A、B下落过程中两挡光片先后通过光电门的挡光时间、,则A物块的挡光片通过光电门时,物块C的速度大小为____________(填“”或“”);
(3)若在A、B下落过程中,A、B、C及两挡光片组成的系统机械能守恒,则应满足关系式________________________(用g、h、d、、表示);
(4)改变物块A离光电门的高度多次重复实验,测得多组A、B下落过程中两挡光片先后通过光电门的挡光时间、。作出图像(丙图),若图线是一条斜率为l、截距为________的倾斜直线(用g、h、d表示),则A、B下落过程中A、B、C及两挡光片组成的系统机械能守恒。若减小C的质量,则所得图线与原图线相比将沿轴________移动(选填“正方向”、“负方向”或“不”)。
6.(2025·湖南·一模)如图甲,将一个特殊的量角器竖直固定在支架上,量角器的零刻线与竖直杆对齐,圆心固定一个拉力传感器,并与电脑相连接(图中未画出),将不可伸长的细线一端固定在拉力传感器上,悬点刚好与量角器的圆心重合,另一端与小钢球相连,就构成了可测拉力的摆。龙龙同学想利用此装置验证机械能守恒定律,实验步骤如下。
(1)实验前用螺旋测微器测量小钢球的直径D,结果如图乙所示,则_________mm;还测量了小钢球的质量m和小钢球自然悬垂时的悬线长L。
(2)让小钢球以较小的角度在竖直面内摆动,从计算机中得到拉力随时间的变化,图像如图丙所示,则当地的重力加速度大小为_________(用L、D、T表示)。
(3)将小钢球向左拉到某一高度,悬线伸直并与量角器平面平行,记录悬线处量角器的示数。
(4)由静止释放小钢球,小钢球摆动过程中传感器的最大示数为F。
(5)多次改变悬线与竖直方向的初始夹角,得到多组及其对应的传感器最大示数F,做图像,若小钢球下摆过程中机械能守恒,则图线为一条倾斜直线,且斜率_________(用m、L、D、F、T表示)。
7.(2026·湖南邵阳·一模)某同学利用单摆测定当地的重力加速度。
(1)在测量单摆的周期时,他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间,如图甲所示,秒表的读数为____s。
(2)下表是该同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
组次
1
2
3
摆长l/cm
80.00
90.00
100.00
50次全振动时间t/s
90.0
95.5
100.5
振动周期T/s
1.80
1.91
重力加速度g/(m·s-2)
9.74
9.73
请计算出第3组实验中的__s,__m/s2。
(3)该同学经测量得到多组摆长l和对应的周期T,画出图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图乙所示。则当地重力加速度的表达式____。
8.(2026·湖南株洲·一模)利用两个半径相同的小球发生碰撞来验证动量守恒定律。实验过程如下:
(1)如图,小球A用细线悬于O点,静止时O点到球心的距离为L;将B放置在固定支柱的顶端,其球心在水平地面上的投影记为P点,球心离水平地面的高度也为L;调整悬点O的位置,使两球在碰撞时球心在同一水平面上,这样做的目的是________________________________________________;
(2)某次实验中将入射小球A拉起至某一位置,记下初始角度α;随即将小球A由静止释放,在最低点与B发生碰撞;观察并记下碰后小球A摆起的最大角度β。不计空气阻力,则α________β(填“大于”“等于”或“小于”);
(3)碰撞后小球B水平飞出,确定其在水平地面上的落点并记为Q,测量出________________,即为小球运动的水平距离d;
(4)分别测出入射小球A和被碰小球B的质量m1和m2,若两小球在这次碰撞过程中动量守恒,则应满足表达式________。(用题中所给物理量表示)
9.(2026·湖南邵阳·一模)在“探究平抛运动的特点”实验中
(1)用图甲装置进行探究,下列说法正确的是______。
A.只能探究平抛运动水平分运动的特点
B.只能探究平抛运动竖直分运动的特点
C.能同时探究平抛运动水平和竖直分运动的特点
(2)用图乙装置进行实验,下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道M不需要一定光滑,但其末端的切线需要调成水平
B.上下调节挡板时必须每次等间距移动
C.小钢球可以从斜槽M上不同位置由静止滚下
(3)以钢球放在斜槽末端时球心在白纸上的投影点为坐标原点,竖直向下为轴,建立直角坐标系,在轨迹上选取间距较大的几个点,测出其坐标(,),作出图像如图丙实线所示。若将钢球在斜槽上的释放点的高度提高一些,再次由静止释放钢球,其他步骤不变,则得到的图像是图丙中的______(填“”“”“”或“”)。
10.(2026·湖南常德·一模)某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律:
(1)用游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d,示数如图乙所示,则________;
(2)关于调节气垫导轨水平,下列有一项说法正确的是________;(填字母序号)
A.调节时,应挂上砂桶
B.调节时,应打开气泵
C.若自由释放滑块,滑块向左运动,则应将导轨左边适当调低
(3)以下是实验中的主要步骤与数据处理:
①调节气垫导轨水平,测量出遮光条的宽度d
②将滑块置于气垫导轨的最右端,测出遮光条中心到光电门中心的距离L
③将滑块从导轨最右端由静止释放,记录遮光条通过光电门的遮光时间t
④仅改变光电门的位置,让滑块从气垫导轨最右端释放,测出多组L和t
⑤用天平测出滑块和遮光条的总质量M,砂和砂桶的总质量m,若测得,已知当地的重力加速度为g,作出的图像,如果所作图线是一条延长后过坐标原点的直线,且直线的斜率为________(结果用d、g表示),就验证了机械能守恒定律。
11.(2026·湖南岳阳·一模)甲同学用单摆测定重力加速度的装置如图所示,O为固定悬点,摆球用细线悬挂,在摆球与O点之间串联力传感器,记录细线对摆球的拉力F。将摆球从最高点(与竖直方向夹角)由静止释放,摆球在同一竖直面内往返运动。数据采集得到图像如图所示。
(1)由图乙可知,单摆的振动周期T=______s。
(2)若已知摆长L和周期T,则当地重力加速度的表达式g=______(用L、T表示)。
(3)乙同学发现他们组的摆球在水平面内做圆周运动,如图丙所示,这时如果测出摆球做这种运动的周期,仍然用单摆运动公式求出重力加速度,则由此测得的重力加速度值与真实值相比将______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
12.(2025·湖南·一模)在用如图所示的装置验证牛顿第二定律的实验中,保持小车质量一定时,验证小车加速度a与合力F的关系。
(1)补偿阻力的方法是:调整轨道的倾斜度
A.小车在轨道上保持静止
B.打点计时器不打点,小车不受牵引时,小车拖动纸带沿轨道做匀速运动
C.挂上槽码,让打点计时器打点,小车拖动纸带沿轨道做匀速运动
D.不挂槽码,让打点计时器打点,小车拖动纸带沿轨道做匀速运动
(2)本实验采用的研究方法和下列哪个实验的方法是相同的( )
A.研究桌面的微小形变
B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系
(3)某同学得到了如图所示的一条纸带,频率为50Hz,由此纸带得到小车加速度的大小a=__________m/s2。其中每两个计数点之间还有四个点未画出,结果保留两位有效数字
(4)若多次增大槽码的质量进行实验,得到槽码的质量m及对应的小车运动的加速度a,作出图像如图中实线所示,在O点作曲线的切线如图中虚线所示,并在虚线上取一点q,在曲线部分取一点p,p、q对应的横坐标都为m1,已知重力加速度大小为g,若小车的质量为M,则aq与ap的比值为__________用M、m1表示。
电学实验及其也实验
考点2
1.(2026·湖南湘潭·一模)实验小组要用实验室提供的器材测量一节干电池的电动势和内阻,同时测出未知电阻的阻值。器材有:一个待测定值电阻;一个多用电表;一个滑动变阻器R;电流表(约为,0~0.6A);电压表(约为,0~3V);被测干电池电动势约1.5V、内阻约;以及电键S、导线若干。
(1)先用多用电表的“”挡粗测定值电阻的阻值,指针偏转角度很大,下一步应将多用电表的挡位调至__________(填“”或“”)挡,重新欧姆调零,再次测量结果如图所示,则电阻的阻值为__________。
(2)有如图(a)、(b)所示两种测量电池电动势和内阻可供选择的实验电路图。为使测量结果尽量准确,应选择__________(填“a”或“b”)电路图。
(3)连接好电路进行实验,记录多个电压表和电流表的示数,作出图线,如图所示,则该电池的电动势__________V,内阻__________(结果均保留两位小数)。
2.(2025·湖南永州·一模)某实验小组将两个锌、铜金属电极插入苹果中,制作了一个“苹果电池”。他们想尽可能准确测量出“苹果电池”的电动势和内阻,进入实验室,发现有以下器材:
A.电流表(量程为0~0.6A,内阻为1Ω)
B.电流表(量程为,内阻为)
C.电流表(量程为0~300μA,内阻约为1000Ω)
D.定值电阻(阻值为)
E.定值电阻(阻值为)
F.电阻箱
G.导线和开关。
经分析,实验电路中最大电流约,结合实验仪器,设计的实验电路图如图甲所示:
(1)甲图中电流表应选择_____(选填“”、“”或“”),定值电阻应选择_____(选填“”或“”),虚线框内的总电阻为_____
(2)实验测得的几组电流表的读数、电阻箱的读数,作出图线如图乙所示,根据图线得__________(结果保留2位有效数字)。
3.(2026·湖南·一模)动力电池广泛应用于新能源汽车、储能系统和航空航天等领域,随着充放电循环次数增加,动力电池内阻会呈现缓慢上升趋势,当内阻突破200毫欧()时,继续使用可能引发过热风险。专业技术人员可以通过数字式多用电表和一个定值电阻快速测定动力电池的内阻,进而判断该电池是否可以继续安全使用。小明同学试图测定一节旧动力电池的电动势和内阻,实验室提供了如下器材:
①旧动力电池一节:电动势约为,内阻约为
②数字式多用电表
③定值电阻:阻值为额定功率为
④定值电阻:阻值为额定功率为
(1)将数字式多用电表调至欧姆挡,将红、黑表笔短接,电表欧姆调零后,___________(选填“可以”或“不可以”)将红、黑表笔直接接在电池正负极进行内阻的测量。
(2)小明将电表调至直流电压挡,将表笔直接接在电池正负极,电表显示电压为,该档位时如将其当做理想电压表,则该动力电池电动势为___________。
(3)小明将定值电阻与电池相连构成闭合回路,用数字电表测得定值电阻两端电压为,实验中定值电阻应该选择___________(填写仪器的字母代号),可知该电池的内阻为___________(计算结果保留三位有效数字)。
(4)实际使用的数字式多用电表选择直流电压档时其内阻约为10兆欧(),由此可知小明测量的电动势与真实值相比___________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。
4.(2026·湖南常德·一模)一物理兴趣小组对某型机器人使用的半导体薄膜压力传感器展开研究。已知该型压力传感器阻值约几十千欧,重力加速度g取,现利用以下器材测量压力传感器在不同压力下的阻值:
A、压力传感器(压力感知范围:)
B、电源(电动势,内阻不计)
C、电流表A(量程,内阻约)
D、电压表V(量程,内阻约)
E、滑动变阻器R(阻值范围)
F、开关S,导线及砝码若干。
(1)该兴趣小组设计了电路图,并连接了部分导线,图1中还有一根导线没有完成,请在答题卡图1中完成连线。
(2)在压力传感器上放置适量砝码,调节滑动变阻器滑片使得两电表示数适当大些以便于精确测量。实验时压力传感器必须水平放置,且闭合开关前,应将滑动变阻器滑片调至最________端(填“左”或“右”)。某次操作,所放砝码质量为,电压表示数为,而电流表的示数如图2所示,其中电流表的读数为________,而可得此时压力传感器电阻的测量值________(结果保留3位有效数字),多次测量并描点连线得到如图3所示的曲线。
(3)若将定义为压力传感器的灵敏度,则由图3可知该型压力传感器的灵敏度随着所受压力的增大而________(填“增大”或“减小”)。由于电表内阻的影响,测量出来的该型压力传感器灵敏度比真实值________(填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
5.(2025·湖南·一模)某实验小组探究测量一多用电表内电源的电动势,同时测量一段金属丝的电阻率、具体实验步骤如下:
(1)设计了如图甲所示的电路测量多用电表内电源的电动势,同时测量金属丝的电阻率,多用电表欧姆挡的内部电路等效为一个有内阻的电源,实验所用多用电表欧姆挡刻度盘上的刻度线“15”与电流电压挡刻度盘上0~250的刻度线“125”正好对齐,如图乙所示。将多用电表调到欧姆挡的“×10”挡,并进行欧姆调零,正确连接电路后,闭合开关S,改变电阻箱的阻值,得到多组电流表的示数I和电阻箱的阻值R,作出图像如图丙所示,则可得出多用电表电源的电动势________V(结果保留三位有效数字),在该欧姆挡时内阻________Ω。
(2)实验中使用的电流表内阻为20Ω,根据图丙的数据可得出连入电路中金属丝的电阻________,用螺旋测微器测量待测金属丝的直径,测量结果如图丁所示,其示数为________mm,实验中连入电路中的金属丝长度为31.40cm,根据以上数据可得出金属丝的电阻率________(结果保留一位有效数字)。
6.(2025·湖南·一模)某实验小组准备利用表头设计一个多挡位欧姆表,但不知道其内阻。为了精确测量表头内阻,小组首先采用“电桥法”进行测量。实验电路如图所示,分为控制电路和测量电路两部分,所用器材如下:
A.待测表头:量程μA,内阻约为
B.灵敏电流计G
C.定值电阻
D.粗细均匀的电阻丝AB,总长度
E.滑动变阻器(最大阻值为
F.滑动变阻器(最大阻值为)
G.线夹、电源、开关及导线若干。
(1)实验过程中为便于调节,滑动变阻器应选用__________填器材前的字母;
(2)闭合开关S前,先将线夹大致固定在电阻丝AB中部,滑片置于a端。调节滑动变阻器滑片使表头示数适当后保持不动。移动线夹直至灵敏电流计G示数为零,测得此时段电阻丝长度。则表头内阻__________保留三位有效数字;
(3)将表头改装成具有“”、“”或“”三个挡位的欧姆表,如图乙所示。电源电动势,内阻忽略,为调节范围足够的滑动变阻器,且接线柱3未接电阻。表笔b为__________填“红”或“黑”表笔;当开关S接接线柱3时,对应的倍率为__________(填“”、“”或“”);短接表笔a、b进行欧姆调零时,应调至__________。
7.(2026·湖南长沙·一模)1.实验小组利用如下器材测量某卷金属丝的电阻,并测出其电阻随温度变化的特性,将其改装成一个金属丝电阻温度计:
待测金属丝:
电流表:(量程,内阻)
电流表:(量程,内阻)
学生电源:(电动势,内阻不计)
滑动变阻器:(最大阻值为)
定值电阻:(阻值为)
定值电阻:(阻值为)
开关、导线若干。
1. 利用多用电表欧姆挡粗测,在时,把欧姆档调到“”挡,表盘示数如图1所示,测量结果为________。
2. 为精确测量时该金属丝的电阻,该小组设计了图2所示电路,其中定值电阻应该选______(填“”或“”);请在图2中两个圆圈内画上对应电流表的符号________。
3. 若某次实验中电流表的读数为,电流表的读数为,则待测金属丝的阻值的精确值为________。(结果保留两位有效数字)
4. 不断改变金属丝所处的环境温度,测出该卷金属丝的电阻随金属丝所处环境的摄氏温度变化遵循函数关系,式中表示时的金属丝的电阻,表示金属丝的摄氏温度。(测量时金属丝的温度由金属丝所处环境的温度决定,金属丝本身的发热可忽略不计。)
5. 将这卷金属丝与一个电池(电动势已知,内阻未知)、电流表(满偏电流已知,内阻未知)及一个滑动变阻器串联起来,连接成如图3所示的电路,用该卷电阻丝做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。使用时,首先要在时校准,即在时调整滑动变阻器的阻值,使电流表指针指在处。此后测量时,保持滑动变阻器阻值不变,则电流表的位置处的温度刻度值应为________(用、、表示)。若由于使用时间过久,导致电池内阻增加,但电池电动势未变,而且校准仍能实现,则温度的测量值________温度的实际值(填“大于”、“小于”、“等于”)。
8.(2026·湖南邵阳·一模)学校物理兴趣小组为了测量某均匀材料圆柱体的电阻率,阻值约为200。
(1)小周同学使用螺旋测微器测定其直径,某次测量结果如图甲所示,读数为____mm;用游标卡尺测量其长度,某次测量的结果如图乙所示,读数为____cm。
(2)用实验室提供的以下器材,完成以下问题:
A.直流电源(电动势V)
B.电流表(量程0~30mA,内阻)
C.电流表(量程0~100mA,内阻约5)
D.滑动变阻器(最大阻值,额定电流2A)
E.定值电阻(阻值)
F.单刀单掷开关
G.导线若干
①在答题卡虚线框内画出实验设计的电路图______。(要求:尽可能减小测量误差,测量时电表的读数大于其量程的一半)
②某次实验中,电流表示数为,电流表示数为,则未知电阻的电阻率____(用、、、,,表示)。
③若电流表的实际内阻大于其估算值,则测量值____真实值(填“大于”“等于”或“小于”)。
9.(2026·湖南岳阳·一模)某同学利用实验室的实验器材制成了简易的欧姆表,该简易欧姆表有×10、×1两个倍率,如图所示,已知电流计(内阻Rg=60Ω,量程为Ig=1mA)、滑动变阻器R(最大阻值为1500Ω)、电阻箱(0~499.9Ω)、干电池(E=1.2V,r=0.8Ω)。
(1)电路中M应为______(填“红”或“黑”)表笔;断开开关S时,应为______(填“×10”或“×1”)倍率。
(2)断开开关S,调节滑动变阻器R使电流计满偏,则滑动变阻器接入电路的电阻值为______Ω,当电流表的指针偏转角度为满偏的时,此时所对应的电阻阻值应为______Ω。
(3)这位同学发现,表内电池的电动势已经下降,但仍然可以调零。实际测量时,实际阻值为240Ω的标准电阻的测量值为300Ω,分析可知表内电池的电动势等于______V。
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