内容正文:
专题15 实验
6年真题1年模拟
考点分类
黑吉辽蒙考情(2021-2026)
命题规律
考点 01 力学实验
2022 全国乙卷:匀加速直线运动数据处理;2021 全国乙卷:平抛运动频闪法测量;2025 黑吉辽蒙卷:橡皮筋装置测质量;2024 辽宁卷:积木摆动周期探究;2023 辽宁卷:硬币碰撞验证动量守恒;2023 新课标卷:单摆测重力加速度
・情境:覆盖运动学、静力学、碰撞、单摆等经典实验,结合生活与创新装置;
・考点:仪器读数、数据与图像处理、实验原理推导、误差分析与改进;
・题型:均为实验填空题,以原理理解与定量计算为主;
・综合:力学规律与实验探究结合,侧重考查操作细节与数据处理能力。
考点 02 电学实验
2023 新课标卷:电容器充放电现象探究;2024 辽宁卷:电阻丝法测电源电动势与内阻;2023 辽宁卷:四探针法测导电漆电阻率;2022 全国乙卷:伏安特性测量与电表扩量程;2021 全国乙卷:伏阻法测电源电动势与内阻
・情境:覆盖电路测量、元件特性、材料电阻率等实验,含创新测量方法;
・考点:电路设计与器材选择、电表读数、图像法数据处理、原理公式推导;
・题型:均为实验填空题,含电路作图、定量计算与原理分析;
・综合:恒定电流规律与实验探究结合,侧重考查电路分析与实验设计素养。
考点01 力学实验
一、实验题
1.【答案】 相邻1s内的位移之差接近∆x=80m 547 79
2.【答案】 1.0 2.0
9.7
3.【答案】(1) 106 偏大
(2)C
(3)减小细线与竖直方向的夹角
4.【答案】(1)7.54/7.55/7.56
(2)10
(3)A
(4)为了减小实验误差,提高该实验精度的改进措施:用游标卡尺测量外径D、通过测量40次或60次左端与O点等高所用时间来求周期、适当减小摆动的幅度。
5.【答案】 一元 1.测量误差,因为无论是再精良的仪器总是会有误差的,不可能做到绝对准确;2.碰撞过程中,我们认为内力远大于外力,动量守恒,实际上碰撞过程中,两个硬币组成的系统合外力不为零。
6.【答案】 0.006/0.007/0.008 20.034/20.033/20.035/20.032 20.027/20.028/20.029 大于 82.5 1.82 9.83
考点02 电学实验
一、实验题
1.【答案】 正极 C 电荷量
2.【答案】(1)
(2)
(3)
3.【答案】 乙 6.7 × 10-5
4.【答案】
5.【答案】 15.0 1.58 2.0 5
力学实验
一、单选题
1.【答案】A
二、实验题
2.【答案】(1)
(2)正比
(3)73.5/73.6/73.7/73.8/73.9/74.0
(4)可能超出钢尺弹性限度
3.【答案】(1)B
(2)
(3)
4.【答案】(1)不需要
(2) 1.19 1.72
(3)
5.【答案】(1)
(2)无关
(3)成反比
6.【答案】(1)0.80
(2)
(3) 4 小车质量一定时,在误差允许范围内其加速度与所受合力成正比
7.【答案】(1)0.23
(2)
(3)
8.【答案】(1)最低点
(2)5
(3)9.82
(4)C
9.【答案】(1)D
(2) 1.89 9.64
(3)A
(4) 手机下落过程中发生了翻转
10.【答案】(1)BD
(2)0.80
(3)/
11.【答案】(1)B
(2)0.459
(3) 正比 无关
(4)偏大
12.【答案】(1)需要
(2)
(3) b线下方
13.【答案】(1)
(2)
14.【答案】(1)甲
(2)C
(3) 2.0 0.70
15.【答案】(1)
(2)偏大
(3)
(4)
16.【答案】(1)B
(2)
17.【答案】(1)B
(2)1.450
(3)
(4)能
18.【答案】(1) 匀速直线 A、B两滑块的第一个间隔
(2)是
19.【答案】(1)自由落体运动
(2)
(3)匀速直线运动
20.【答案】(1)D
(2) 1.26 0.918
21.【答案】(1);
(2)空气阻力
(3)
22.【答案】(1)AB
(2)D
(3)2.00
(4)
23.【答案】(1)需要
(2) B 槽码
(3)B
24.【答案】(1)AD
(2)2.0
(3)1.2
25.【答案】(1)2.3
(2) 不悬挂 高
(3)A
26.【答案】(1) 小球通过光电门的时间 瞬时速度
(2) 3.8×10-3/3.9×10-3/4.0×10-3 1.2×10-2
27.【答案】(1)AC
(2)3.60
(3) 2.50N/2.40N/2.60N/2.70N
(4) 先变小后变大 变小
28.【答案】 控制变量法
29.【答案】(1)5.800/5.799/5.801
(2)
(3)C
30.【答案】 = 存在空气阻力、气垫导轨不水平、弹簧和轻绳有质量、遮光板的宽度不完全相同、测量的物理量有误差等
31.【答案】(1)25
(2) 5.53/5.54/5.55/5.56 125/126
(3) 相同 需要
32.【答案】(1) 1.86 78.93 9.6
(2)
33.【答案】(1)①
(2) 0.25 0.24
(3)A
34.【答案】(1)
(2)
(3)实验中可能引起系统误差的原因包括单摆摆角过大导致单摆不做简谐运动,墨水流出不均匀导致注射器出水的痕迹不是严格的等时间间隔,或纸条与打点计时器间存在摩擦使得小车运动并非严格的匀加速直线运动等。
35.【答案】(1)BC
(2)C
(3)A
36.【答案】(1)
(2) 图示 等大反向
(3)AB
37.【答案】(1)AB
(2)AD
38.【答案】(1)
(2)
(3)
39.【答案】(1)A
(2)0.375
(3)
(4)CD
40.【答案】(1)
(2) 2A D
41.【答案】(1)方法一:接通气源,轻推滑块,使其在导轨上运动,观察滑块通过两个光电门的遮光时间,若两次遮光时间近似相等,说明导轨水平;
方法二:接通气源,将滑块轻放在气垫导轨的任意位置,松开手后,若滑块保持静止,说明导轨水平;
方法三:将水平仪直接放置在气垫导轨的导轨面上,观察水平仪气泡的位置,若气泡居中,说明导轨水平。
(2)
(3)
电学实验
一、实验题
1.【答案】(1) 串联 149
(2) 1
2.【答案】(1)E
(2) 大
(3) 大 5000
3.【答案】(1)电压
(2)图丙
(3) < B
4.【答案】(1) 0 5.0
(2)E
(3) 1.27 10.3
5.【答案】(1)
(2)
(3)14.6/14.5/14.7
6.【答案】(1)
(2) 左 3.0/3
(3)10
7.【答案】(1)40.2
(2)
(3)15
(4)偏小
8.【答案】(1) ×1 30
(2) 0.1
9.【答案】(1)1.000
(2)
(3) 否
10.【答案】(1)2.0
(2) 3.0 5.0
(3)15%/18%/16%/17%
11.【答案】(1)电流表的分压作用
(2)A
(3) 零刻度线 2.95 1.00
(4)等于
12.【答案】 C 偏小 0.5
13.【答案】(1)
(2)
(3)
(4)大
14.【答案】(1)0.713/0.714/0.715/0.716/0.717
(2)
(3) ab
15.【答案】(1)
(2)
(3)220
16.【答案】(1)6
(2)
17.【答案】 电流 ① ② 电阻 ×10 欧姆调零
18.【答案】 小于
19.【答案】
20.【答案】(1) 1.47/1.46/1.48 1.33
(2) c d
(3) C
21.【答案】(1)
(2)
(3)
22.【答案】(1)B
(2) 6.515/6.516/6.517 10.225
(3)等于
(4)
23.【答案】(1) 1100/1100.0
(2)正极
(3)900
24.【答案】(1) 1.56 0.40
(2)偏小
25.【答案】(1) E
(2) 300 不会
26.【答案】(1) 欧姆调零旋钮 1900
(2) 0
27.【答案】(1)2.600
(2) 减小 15.0
(3)等于
28.【答案】(1) 电压表的分流作用 小于
(2)
(3)
(4)
(5)
29.【答案】(1)1.0
(2)9.0
(3)(或)
(4)偏小
30.【答案】(1) 左 保持滑动变阻器滑片位置不动
(2)
(3) 电阻箱由于最小分度值的原因无法实现电阻的连续调节;电流表由于精度的原因无法保证两次调节的电流值完全相同 大于
31.【答案】(1) 14
(2)a
(3)
32.【答案】(1) 3000 2.50
(2)5000
(3)先把挡调到5,再把挡调到2
(4)大于
33.【答案】(1)
(2)1.70
(3)
(4)大于
34.【答案】(1)
(2)偏小
35.【答案】(1) R1 A
(2)
(3)Ⅲ
36.【答案】(1)B
(2)
(3)
(4)偏小
37.【答案】(1) 黑 ×1
(2)
(3)偏大
38.【答案】 (1) (2)500 (3)2a (4)
39.【答案】(1)电压
(2)图丙
(3)400
(4)增大电阻R的阻值,或换用容量更大的电容器
40.【答案】(1) B D
(2) 左
(3) 电压表分流
41.【答案】(1)
(2) b 5 变大
(3)3.2
(4)偏小
42.【答案】(1)20.0
(2)
(3)38
(4)偏小
二、综合题
43.【答案】(1)
(2)
(3)A
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专题15 实验
6年真题1年模拟
考点分类
黑吉辽蒙考情(2021-2026)
命题规律
考点 01 力学实验
2022 全国乙卷:匀加速直线运动数据处理;2021 全国乙卷:平抛运动频闪法测量;2025 黑吉辽蒙卷:橡皮筋装置测质量;2024 辽宁卷:积木摆动周期探究;2023 辽宁卷:硬币碰撞验证动量守恒;2023 新课标卷:单摆测重力加速度
・情境:覆盖运动学、静力学、碰撞、单摆等经典实验,结合生活与创新装置;
・考点:仪器读数、数据与图像处理、实验原理推导、误差分析与改进;
・题型:均为实验填空题,以原理理解与定量计算为主;
・综合:力学规律与实验探究结合,侧重考查操作细节与数据处理能力。
考点 02 电学实验
2023 新课标卷:电容器充放电现象探究;2024 辽宁卷:电阻丝法测电源电动势与内阻;2023 辽宁卷:四探针法测导电漆电阻率;2022 全国乙卷:伏安特性测量与电表扩量程;2021 全国乙卷:伏阻法测电源电动势与内阻
・情境:覆盖电路测量、元件特性、材料电阻率等实验,含创新测量方法;
・考点:电路设计与器材选择、电表读数、图像法数据处理、原理公式推导;
・题型:均为实验填空题,含电路作图、定量计算与原理分析;
・综合:恒定电流规律与实验探究结合,侧重考查电路分析与实验设计素养。
考点01 力学实验
一、实验题
1.(2022·全国乙卷·高考真题)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻()开始的一段时间内,该飞行器可视为沿直线运动,每隔测量一次其位置,坐标为x,结果如下表所示:
0
1
2
3
4
5
6
0
507
1094
1759
2505
3329
4233
回答下列问题:
(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动,判断的理由是:______;
(2)当时,该飞行器速度的大小______;
(3)这段时间内该飞行器加速度的大小______(保留2位有效数字)。
2.(2021·全国乙卷·高考真题)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。
完成下列填空:(结果均保留2位有效数字)
(1)小球运动到图(b)中位置A时,其速度的水平分量大小为___________,竖直分量大小为___________;
(2)根据图(b)中数据可得,当地重力加速度的大小为___________。
3.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a),细绳1、2和橡皮筋相连于一点,绳1上端固定在A点,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,使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直,待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线,如图(b)所示。
回答下列问题:
(1)将一芒果放入此空杯,按上述操作测得,由图(b)可知,该芒果的质量_________g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后,绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直,由图像读出的芒果质量与相比_________(填“偏大”或“偏小”)。
(2)另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲,下列原因可能的是_________。
A.水杯质量过小 B.绳套长度过大
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_________。
4.(2024·辽宁·高考真题)图(a)为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图,不同颜色的积木直径不同。某同学通过实验探究这套积木小幅摆动时周期T与外径D之间的关系。
(1)用刻度尺测量不同颜色积木的外径D,其中对蓝色积木的某次测量如图(b)所示,从图中读出______。
(2)将一块积木静置于硬质水平桌面上,设置积木左端平衡位置的参考点O,将积木的右端按下后释放,如图(c)所示。当积木左端某次与O点等高时记为第0次并开始计时,第20次时停止计时,这一过程中积木摆动了______个周期。
(3)换用其他积木重复上述操作,测得多组数据。为了探究T与D之间的函数关系,可用它们的自然对数作为横、纵坐标绘制图像进行研究,数据如下表所示:
颜色
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
2.9392
2.7881
2.5953
2.4849
2.197
1.792
根据表中数据绘制出图像如图(d)所示,则T与D的近似关系为______。
A. B. C. D.
(4)请写出一条提高该实验精度的改进措施:______。
5.(2023·辽宁·高考真题)某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律,设计了如下实验:用纸板搭建如图所示的滑道,使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上,其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量,得到一元和一角硬币的质量分别为和()。将硬币甲放置在斜面一某一位置,标记此位置为B。由静止释放甲,当甲停在水平面上某处时,测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处,左侧与O点重合,将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后,分别测量甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变,重复实验若干次,得到OP、OM、ON的平均值分别为、、。
(1)在本实验中,甲选用的是____(填“一元”或“一角”)硬币;
(2)碰撞前,甲到O点时速度的大小可表示为_____(设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g);
(3)若甲、乙碰撞过程中动量守恒,则_____(用和表示),然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒;
(4)由于存在某种系统或偶然误差,计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1,写出一条产生这种误差可能的原因____。
6.(2023·新课标卷·高考真题)一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。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,该示数为___________mm;螺旋测微器在夹有摆球时示数如图(b)所示,该示数为___________mm,则摆球的直径为___________mm。
(2)单摆实验的装置示意图如图(c)所示,其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处,摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O点上方,则摆线在角度盘上所指的示数为5°时,实际摆角___________5°(填“大于”或“小于”)。
(3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm,则摆长为___________cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60s,则此单摆周期为___________s,该小组测得的重力加速度大小为___________m/s2.(结果均保留3位有效数字,π2取9.870)
考点02 电学实验
一、实验题
1.(2023·新课标卷·高考真题)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___________(填“正极”或“负极”)接触。
(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为,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___________。(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
(3)将电阻箱的阻值调为,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(b)中曲线所示,其中实线是电阻箱阻值为___________(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___________(填“电压”或“电荷量”)。
2.(2024·辽宁·高考真题)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的_____。(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;
④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势_____。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、,若,则待测电池的内阻____(用和表示)。
3.(2023·辽宁·高考真题)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下:
a.测得样品截面的边长a = 0.20cm;
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动;
c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;
d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I = 0.40A,读出相应的电压表示数U,断开开关S;
e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U—L图像如图(b)所示,得到直线的斜率k。
回答下列问题:
(1)L是丙到___________(填“甲”“乙”或“丁”)的距离;
(2)写出电阻率的表达式ρ = ___________(用k、a、I表示);
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ = ___________Ω∙m(保留两位有效数字)。
4.(2022·全国乙卷·高考真题)一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有:电压表V(量程为,内阻很大),电流表A(量程为,内阻为),电源E(电动势约为,内阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选或),定值电阻(阻值可选或),开关S,导线若干。
(1)要求通过的电流可在范围内连续可调,在答题卡上将图(a)所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图________;
(2)实验时,图(a)中的R应选最大阻值为______(填“”或“”)的滑动变阻器,应选阻值为______(填“”或“”)的定值电阻;
(3)测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示,则此时两端的电压为______V,流过的电流为_____,此组数据得到的的阻值为______(保留3位有效数字)。
5.(2021·全国乙卷·高考真题)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约)和内阻r(小于)。图中电压表量程为,内阻:定值电阻;电阻箱R,最大阻值为;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:
(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选___________(填“5.0”或“15.0”);
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;
(3)根据图(a)所示电路,用R、、、E和r表示,得___________;
(4)利用测量数据,做图线,如图(b)所示:
(5)通过图(b)可得___________V(保留2位小数),___________(保留1位小数);
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为,由此产生的误差为___________%。
力学实验
一、单选题
1.(2026·吉林·模拟预测)利用如图所示的实验器材,不能完成的实验是( )
A.探究加速度与力和质量的关系 B.研究自由落体运动规律
C.验证机械能守恒定律 D.测量重力加速度的大小
二、实验题
2.(2026·内蒙古赤峰·模拟预测)某同学设计利用钢尺弯曲形变来测量物体质量的实验装置。如图甲,他将一把钢尺一端水平固定,另一端开有小孔可悬挂重物。实验时,通过测量钢尺自由端的竖直位移来推算所挂重物的质量。
(1)主要实验步骤如下:
①未挂重物时,记录钢尺自由端的初始位置作为零点;
②钢尺自由端悬挂一个质量为20.0g的钩码,测量并记录自由端的竖直位移;
③依次增加钩码个数,重复步骤②,记录多组数据如下表所示;
钩码质量m(g)
0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
自由端位移h(mm)
0
2.0
4.1
6.1
8.2
10.3
13.5
④根据表中前6组数据,在图乙中描点并绘制曲线________。
(2)根据绘制的图线可知在m≤100.0g范围内,h与m之间满足________(选填“正比”或者“反比”)关系;
(3)悬挂待测物体,测得自由端的竖直位移hx=7.6mm,利用图像求出待测物体的质量mx=________g(保留三位有效数字);
(4)当m>100.0g后,通过进一步描点,发现图线发生弯曲,可能原因是________。
3.(2026·内蒙古呼伦贝尔·模拟预测)同学们用如图(a)所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。在单摆悬点处安装拉力传感器,并获得传感器读取的力与时间的关系图像,如图(b)所示。
(1)关于本实验的操作,下列说法正确的是_______
A.需要用天平称出摆球的质量
B.摆线要选择较细的、伸缩性小些的,并且适当长一些
C.测摆长时应先在水平桌面上将细线拉直测得细线长度,再悬挂小球
D.为了使单摆的周期大一些,以方便测量,初始摆角应大于20°
(2)由图(b)可知,该单摆的周期为_______(用t0表示);
(3)同学们改变摆长L,测量不同摆长单摆的周期T,得到多组数据。以T2为横轴,L为纵轴,做出图像,如图(c)所示。根据图中数据,重力加速度_______(用a、b表示)。
4.(2026·内蒙古包头·二模)用如图甲所示的实验装置测某两种新型材料表面之间的动摩擦因数。把两种材料分别安装在水平放置木板的上表面和物块的下表面,利用力传感器测量物块所受细绳拉力的大小,已知当地重力加速度为g。
(1)本实验砝码和托盘的总质量____________(选填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量。
(2)在实验中得到一条如图乙所示的纸带,用毫米刻度尺测量并在纸带上标出了部分段长度。已知相邻计数点间的时间间隔,由图中数据可求得打下D点时纸带的速度大小为____________,纸带的加速度大小为____________(结果均保留3位有效数字)。
(3)改变所加砝码的质量,多次进行实验,测出多组拉力F和对应加速度a,作a—F图像如图丙所示,图线与纵轴的截距为-b,可得____________。
5.(2026·内蒙古包头·二模)物理学习小组想探究:质量均匀分布的细杆(直径d远小于杆长l)由静止释放后在最低点的角速度ω与杆质量m和长度l的关系,重力加速度为g。设计了如下实验步骤:
(1)按图(a)安装好实验装置,取粗细和长度相同的细杆,上端用光滑铰链固定,将细杆拉至水平,静止释放后让其下端通过光电门。细杆下端通过光电门的角速度ω=___________(用细杆直径d,细杆下端通过光电门时间和杆长l表示)。
(2)取粗细和长度相同,但质量不同的细杆进行实验,利用所得数据作出其在最低点角速度ω的平方与质量的关系图像如图(b)所示,由图像可知最低点的与细杆质量m___________。
(3)取粗细和质量相同,但长度不同的细杆继续实验,利用所得数据作出其在最低点角速度ω的平方与杆长的关系图像如图(c)所示,由图像可知最低点的与杆长l___________。
6.(2026·辽宁抚顺·模拟预测)某实验小组用图甲所示的实验器材探究加速度a与合力F的关系。
(1)某次实验打出纸带如图乙所示,已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,纸带上相邻两个计数点之间还有4个点未画出,则小车的加速度大小为________(结果保留两位有效数字)。
(2)保持小车质量不变,多次改变钩码的质量m并测算出小车相应的加速度a,记录实验数据如表所示。请根据实验数据在图丙所示的坐标系中描绘出小车的加速度a与钩码的质量m的图线。
组次
1
2
3
4
5
钩码质量/g
10
20
30
40
50
小车加速度
0.19
0.38
0.57
0.85
0.95
(3)根据在图丙中描绘的图线可知,在(2)中第________组的数据误差较大;由图丙可得出结论________。
7.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)晓宇同学利用如图甲所示的装置完成了“验证机械能守恒定律的实验”,实验时,将光电门固定在水平气垫导轨上,并将带有遮光条的滑块放在气垫导轨上,用细线拴接在滑块上后跨过光滑的定滑轮与钩码相连,调节定滑轮使拴接滑块的细线与气垫导轨平行,测量钩码的质量为m,滑块和遮光条的总质量为M,重力加速度为g。
(1)晓宇利用游标卡尺测量了遮光条的宽度,如图乙所示,则游标卡尺的读数为________cm。
(2)将滑块放在光电门左侧合适的位置,测量遮光条离光电门的距离L,将钩码由静止释放,记录滑块经过光电门时遮光条的挡光时间,若系统的机械能守恒,则关系式________成立(用题中字母表示)。
(3)晓宇多次改变滑块释放的位置,记录每次遮光条离光电门的距离L并同时记录了遮光条的挡光时间,在处理实验数据时,为了拟合成一条直线,以L为纵轴,横轴应为________(选填“”“”或“”),若钩码和滑块组成的系统机械能守恒,则图线的斜率应为________(用题中字母表示)。
8.(2026·内蒙古赤峰·一模)某学习小组用图甲装置测量当地重力加速度。
将细绳一端固定在O点,另一端系一磁性小球(质量很大,体积很小),在摆球的正下方放置一手机。打开手机中测量磁感应强度的软件,调整手机位置使手机磁传感器恰好位于磁性小球的悬挂点正下方。用毫米刻度尺测出细绳悬挂点到摆球球心的长度;
(1)使磁性球做小角度摆动,手机呈现出沿x轴方向磁感应强度随时间变化曲线,当磁感应强度测量值最大时,磁性小球位于最高点,当磁感应强度约为0时,小球所在位置为______(选填“最低点”或“最高点”)。
(2)实验采集到磁感应强度随时间变化的图像如图乙,可知5s-15s内有______个周期;
(3)通过计算得到当地重力加速度大小为______(取,结果保留三位有效数字);
(4)另一组同学多次改变摆长,根据测得数据,画出单摆周期平方T2与摆长L的关系图线,发现其延长线未过原点,如图丙所示,原因可能是______(选填正确选项前的字母)。
A.将摆线的长度作为摆长
B.将摆线的长度与小球半径的和作为摆长
C.将摆线的长度与小球直径的和作为摆长
9.(2026·内蒙古呼和浩特·一模)某同学利用如图1实验装置测量重力加速度,交流电源频率为。使重锤自由下落,打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带,依次标出计数点0,1,…,6。各计数点与0计数点之间的距离如图2。
(1)建构自由落体运动模型所用到的物理方法是___________。
A.类比法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.理想模型法
(2)根据图2相关数据,计算打下计数点2时的速度________,重力加速度________(结果均保留3位有效数字)。
(3)通过以上实验测出的重力加速度数值比当地的重力加速度值略小,可能的原因是___________。
A.存在阻力的影响 B.先释放纸带,后接通电源 C.交流电的频率略小于
(4)利用手机上的加速度传感器测量重力加速度。建立如图3坐标系,其中轴竖直向上。实验时,用手水平托着手机,打开加速度传感器,手掌迅速向下运动,让手机脱离手掌而自由下落,然后接住手机。加速度传感器记录的方向上的加速度图线如图4。
读取手机轴上的加速度为,查阅相关资料发现,该地区的重力加速度约为。重复实验,但实验结果并没有明显改善,误差仍旧很大。
①除空气阻力影响外,此误差产生的其他原因可能是______________;
②根据图4中已有数据,写出重力加速度的表达式_____________。
10.(2026·内蒙古鄂尔多斯·一模)某实验小组利用如图甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数,细线与滑轮间的摩擦和滑轮质量不计。
(1)关于本实验,下列说法正确的是______
A.实验前必须将长木板左端垫高以平衡摩擦力
B.实验中不需要测量砂和砂桶的总质量
C.为减小误差,必须保证砂和砂桶总质量远小于滑块质量
D.实验时应先接通打点计时器电源,再释放滑块
(2)图乙为某次实验得到的一条点迹清晰的纸带,点是纸带上打出的第一个点,、、、、、、是计数点,相邻两个计数点间还有4个点未标出,打点计时器使用的交流电频率为,间有部分纸带没有画出来,测量出各计数点到O点的距离并标在纸带上,由图中数据可得滑块的加速度大小是______(结果保留两位有效数字);
(3)改变砂桶内细砂的质量,多次实验,记录力传感器的示数,测量滑块的加速度,并描绘出图像如图丙所示。已知该图线的横轴截距为,斜率为,重力加速度为。则动摩擦因数______(用、、表示)。
11.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某实验小组做了测量木质滑块与橡胶皮之间动摩擦因数μ的实验,所用器材如下:钉有橡胶皮的长木板、质量为250 g的木质滑块(含挂钩)、细线、定滑轮、弹簧测力计、慢速电机以及砝码若干。实验装置如图甲所示。
实验步骤如下:
①将长木板放置在水平台面上,滑块平放在橡胶面上;
②调节定滑轮高度,使细线与长木板平行(此时定滑轮高度与挂钩高度一致);
③用电机缓慢拉动长木板,当长木板相对滑块匀速运动时,记录弹簧测力计的示数F;
④在滑块上分别放置50 g、100 g和150 g的砝码,重复步骤③;
⑤处理实验数据(重力加速度g取9.80 m/s2)。
实验数据如下表所示:
滑块和砝码的总质量M/g
弹簧测力计示数F/N
动摩擦因数μ
250
1.12
0.457
300
1.35
a
350
1.57
0.458
400
1.79
0.457
完成下列填空:
(1)下列各示意图所示的力学实验中,与本实验所采用的实验原理相同的是( )
A. B.
C. D.
(2)表格中a处的数据为__________(保留3位有效数字);
(3)其他条件不变时,在实验误差允许的范围内,滑动摩擦力的大小与接触面上压力的大小__________,μ与接触面上压力的大小__________(以上两空填“成正比”“成反比”或“无关”);
(4)若在实验过程中未进行步骤②,实验装置如图乙所示,挂钩高于定滑轮,则μ的测量结果将__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
12.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某同学利用如图甲所示的实验装置验证碰撞过程中的动量守恒。竖直平面内的一段固定的圆弧轨道下端与水平桌面相切于O点,以切点O为坐标原点,水平向右为正方向建立一维坐标系,在足够远的地方放置了位移传感器,当小滑块A经过O点时,位移传感器开始工作。已知小滑块A(质量为,包含A上的传感器)和B(质量为,且)与接触面间的动摩擦因数相同。
①先将小滑块A从圆弧轨道上某一点由静止释放,测出小滑块在水平桌面上滑行的图像如图乙中的图线所示,记录小滑块A停止的时刻为;
②然后将左侧贴有双面胶(不计双面胶的质量)的小滑块B放在圆弧轨道的最低点O处,再将小滑块A从圆弧轨道上由静止释放,小滑块A与B碰撞(时间极短)后结合为一个整体,测出小滑块A、B整体在水平桌面上滑行的图像如图乙中的图线所示,记录小滑块A、B整体停止的时刻为。
(1)本实验中小滑块A从圆弧轨道上由静止释放的位置_____________(选填“需要”或“不需要”)相同。
(2)小滑块A、B发生碰撞后结合为一个整体,当满足表达式_____________(用和表示),则验证了小滑块A和B碰撞过程中动量守恒。
(3)撕掉胶布将小滑块B放在圆弧轨道的最低点O处,再将小滑块A从圆弧轨道上同一点由静止释放,若小滑块A与B发生弹性碰撞,此后小滑块A的图像应在图乙中_____________(选填“线上方”、“之间”或“线下方”),设碰后小滑块A停止的时刻为,当满足表达式_____________时,(用、、和表示),则验证了小滑块A和B发生弹性碰撞。
13.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)在“探究加速度、力、质量关系的实验”中,某组同学设计了实验方案。
(1)图1为方案中打出纸带的一部分,在纸带上标出连续的5个计数点、、、、,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,为了计算方便各计数点到点间的距离已在图中标出,实验电源频率为。打点时小车的速度_________,小车的加速度_________。(结果均保留两位有效数字)
(2)该组同学发现可以利用智能手机中的APP直接测量手机运动时的加速度,他设计如图2所示的实验装置,手机与滑块固定后,放在一粗糙程度相同的固定斜面上。滑块连接轻绳通过光滑的定滑轮悬挂质量为的钩码,释放滑块用智能手机测出滑块运动的加速度;保持斜面倾角不变,改变钩码的质量,进行多次测量;做出与的图像如图3,已知图像中直线的斜率为,与纵坐标交点为,不计空气阻力,重力加速度为。根据图3可得,滑块和智能手机的总质量为_________,滑块与斜面间的动摩擦因数为_________。(用题中所给已知量,,,表示)
14.(2026·辽宁·模拟预测)两个实验小组按照图甲、乙两种方案分别做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。实验中,设小车的质量为、沙和沙桶的总质量为,通过纸带测得小车的加速度大小为,已知重力加速度为。
(1)补偿摩擦力后,实验时必须满足“远大于”的实验方案是___________(填“甲”“乙”或“都需要”)。
(2)第一组同学利用补偿摩擦力后的甲图进行实验。设沙和沙桶的重力为,在小车质量保持不变的情况下,不断往桶里加沙,沙和沙桶的质量最终达到,测小车加速度,根据他的实验数据作出的图像应该是___________。
A. B.
C. D.
(3)第二组同学利用乙图进行实验。下图是某次实验打点计时器打出的一条纸带(部分)。若、、、、为计数点,相邻计数点间的时间间隔为0.10s,从图中给定的数据,可求出小车的加速度大小是___________,打下点时小车的速度大小是___________。(结果均保留2位有效数字)
15.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。质量分别为和()的滑块、用绕过光滑轻质定滑轮的轻绳连接,滑块上装有质量不计、宽度为的遮光片,测出滑块由静止释放时光电门距遮光片上沿的高度为,并记录遮光片通过光电门的遮光时间。(重力加速度为)
(1)滑块通过光电门时的瞬时速度大小__________(用、表示)
(2)如果考虑遮光片宽度的大小,则测出的瞬时速度比实际遮光片上沿经过光电门的瞬时速度_____(填“偏大、偏小、相等”)
(3)若不计空气阻力和其他摩擦阻力,则满足表达式_______________,可以验证和组成的系统机械能守恒。(用、、、和表示)
(4)若用该装置测定当地的重力加速度,可以多次改变的高度并记录相应的遮光时间,做出图像,图像是一条过原点的倾斜直线,算出斜率为,则当地的重力加速度为_______________。(用、、、表示)
16.(2026·辽宁大连·模拟预测)某兴趣小组用图(a)所示装置验证:竖直上抛运动的小球机械能守恒。实验步骤如下:
a.按如图(a)安装并调节器材,使弹簧、小球、光电门1、光电门2在同一竖直线上;
b.用游标卡尺测量出小球直径为;
c.用毫米刻度尺测量出光电门1、光电门2之间的竖直距离为;
d.弹簧压缩并锁定,小球放置在轻弹簧上,解除锁定,让小球竖直向上通过光电门1、2,记录通过两光电门的时间为、;
e.适当竖直调节光电门2的位置,重复步骤c和d。
(1)关于本实验下列说法正确的是___________。
A.实验必须测量小球质量
B.同一组实验,不能竖直调节光电门1的位置
C.解除弹簧锁定后,小球做竖直上抛运动
(2)该小组一同学发现光电门1出现故障,于是他每次在同一位置解除弹簧锁定,步骤不变,测得通过光电门2的时间和光电门1、2之间的竖直距离,做出图(b);图(b)中斜率的绝对值为,截距为,重力加速度取,则可得小球通过光电门1的速度___________;在误差允许范围内,若___________(用和表示)即可验证小球竖直上抛过程机械能守恒。
17.(2026·辽宁朝阳·模拟预测)某同学利用图甲所示装置测量当地重力加速度,在斜槽轨道的末端B处安装一个光电门,调节激光束与球心等高,实验中,让小球从斜槽上某位置A处无初速度释放,用手机拍摄小球做平抛运动的视频,得到分帧照片如图乙所示(相邻两帧之间的时间间隔相等)。
(1)关于本实验,下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道应尽量光滑
B.斜槽轨道末段需调校水平
C.实验时应先让小球抛出,再打开手机摄像功能
(2)该同学用游标卡尺测得小球的直径如图丙所示,则小球的直径d=______cm。
(3)在图乙中选取三个连续的小球位置A、B、C,测得AB、BC间实际水平距离均为x,AB、BC间实际高度差分别为、,另测得小球通过光电门的遮光时间为t,则小球从轨道末端抛出的速度v=______,当地重力加速度g=______(用所给物理量符号表示)。
(4)该同学在分帧照片中,以某位置为坐标原点,沿两个相互垂直的方向建立直角坐标系xOy,并测量出两个位置的坐标值,如图丁所示,若y轴与竖直方向存在一偏角,则该同学______(选填:“能”或“不能”)正确求出重力加速度。
18.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”。水平放置的气垫导轨上有A、B两个滑块,开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻质弹簧,滑块间用绳子连接,如图甲所示。气垫导轨正常工作后,将绳子烧断,两个滑块向相反方向运动,同时开始频闪拍摄,得到一幅多次曝光的数码照片,如图乙所示。已知频闪的频率为10 Hz,滑块A、B的质量分别为、。
(1)由图乙可知,A、B离开弹簧后,应该做__________运动,根据照片记录的信息,从图乙中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是____________________;
(2)若不计此失误,通过分析图乙,A、B两个滑块动量是否守恒_________(填“是”或“否”)。
19.(2026·辽宁朝阳·二模)图甲是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验,用小锤敲击弹性金属片,小球A就沿水平方向飞出,做平抛运动;同时小球B被松开,做自由落体运动。图乙是该装置的一次实验的数码相机连拍照片(每隔相同的时间自动拍摄一次),同时显示了A、B球分别做平抛运动和自由落体运动的轨迹。已知重力加速度为。
(1)由图乙的数码连拍照片分析可知,做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向的分运动是__________(选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”)。
(2)图乙中,每个小方格的边长为,根据3号、5号和6号位置,可得平抛的初速度__________(用、表示)
(3)重新设计该实验,如图丙所示,光源位于点,紧靠着光源的前方有一个小球A,光照射A球时在竖直屏幕上形成影子P。将小球向着垂直于屏幕的方向水平抛出,不计空气阻力,小球的影像P在屏幕上运动是__________(选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”)。
20.(2026·辽宁阜新·模拟预测)某同学用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)实验中,平衡阻力的正确做法是__________。
A.挂上砂桶,不连纸带,调整轨道倾角,使小车能自由滑下
B.挂上砂桶,调整轨道倾角,使小车能拖着纸带匀速下滑
C.不挂砂桶,不连纸带,调整轨道倾角,使小车能自由滑下
D.不挂砂桶,但连接纸带,调整轨道倾角,使小车能拖着纸带匀速下滑
(2)在正确操作后,打出一条点迹清晰的纸带如图乙所示,0、1、2、3、4为五个相邻的计数点,相邻计数点间的距离,,,。若相邻两个计数点间还有四个计时点未画出,打点计时器的工作频率为50 Hz,则打下计数点1时小车的速度大小__________,小车的加速度大小__________。(结果均保留三位有效数字)
21.(2026·吉林长春·模拟预测)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置,如图所示。以某位置为坐标原点,沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系,测得小球在三个位置的坐标值分别为、、。
(1)若满足________________(填关系式),可判断小球在水平方向做匀速直线运动。
(2)如通过代入数据发现(1)问的关系式不完全相等,写出可能的误差原因:________
(3)若已知重力加速度为,请用给出水平抛出初速度表达式________。
22.(2026·辽宁朝阳·模拟预测)为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,甲、乙同学设计了如图(a)所示的实验装置。已知为砂和砂桶的总质量,为滑轮的质量,力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
(1)实验时,一定要进行的操作是________(多选)。
A.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡阻力
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,获得一条打点的纸带,同时记录力传感器的示数
C.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)若甲同学做实验时,未完全平衡阻力,则应该对应以下哪个图像________。
A. B. C. D.
(3)平衡阻力后,甲同学在实验中得到如图(b)所示的一条纸带,两计数点间还有四个点没有画出,已知打点计时器采用交变电流的频率为,根据纸带可求出小车的加速度为_________(结果保留3位有效数字)。
(4)乙同学以为横坐标,加速度为纵坐标,画出的图线是一条直线,如图(c)所示,图线的斜率为,则小车的质量___________。
23.(2026·辽宁沈阳·三模)用图1所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)该实验________(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力;
(2)探究所受合力一定时加速度与小车质量的关系
①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。下列加速度算式中,最优的是____。
A.
B.
②以小车和砝码的总质量为横坐标,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。
(3)利用上述装置,假设在火星和地球表面上,探究小车质量一定时加速度与所受合力的关系,将正确操作获得的实验数据绘制在同一坐标系中,分别用实线和虚线表示,得到图像,下列图像可能正确的是______________。(已知火星表面重力加速度约为地球表面重力加速度的)
A. B.
C. D.
24.(2026·辽宁大连·模拟预测)两实验小组利用图甲所示装置探究匀变速直线运动。
(1)除图中所示器材外,下列装置必要的是________(填字母)。
A.电压适当的交流电源 B.秒表
C.天平 D.刻度尺
(2)实验中打点计时器的频率为50Hz,实验一组得到如图乙所示纸带,选取5个计时点,测得AB距离为,DE距离为,则纸带加速度为_______(保留3位有效数字)。
(3)实验二组每隔0.1s取一个计数点,并按相邻计数点把纸带逐段剪下依次放好,纸带左上端点近似成一条直线,连接后如图丙所示,用刻度尺测出其斜率为,已知纸带宽为,则纸带加速度为_______(保留2位有效数字)。
25.(2026·辽宁锦州·二模)某实验小组用图1所示的装置探究加速度与力的关系。滑块与遮光条的总质量为。
(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度,示数如图2所示,则遮光条宽度________;
(2)实验前需要调节气垫导轨使其水平:________(选填“需悬挂”或“不悬挂”)沙桶和动滑轮,接通气源,轻推滑块使其依次通过光电门1、2,记录滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、,如果,则应调节气垫导轨底座螺钉,使气垫导轨右端适当调________(填“高”或“低”),直至轻推滑块后,滑块通过两光电门的挡光时间相等;
(3)按图1装置,做好各种调节后进行实验,测出两光电门间的距离,多次改变沙桶中沙的质量进行实验,记录每次实验中弹簧测力计的示数及滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、,根据测得的数据,以为纵轴,以为横轴作图,如果图像是一条过原点的倾斜直线,且图像的斜率为__________,表明质量一定时,加速度与合外力成正比。
A. B. C. D.
26.(2026·辽宁锦州·一模)学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图(a)所示,小球从A点(v0=0)由静止释放,摆动过程中通过光电门传感器K(位于D点,作为高度零点)。已知已测得小球直径,实验以图像方式显示结果,图(b)的横轴为小球距D点的高度h,纵轴为能量,试回答下列问题:
(1)光电门传感器K固定在D点,其作用是通过测量________,从而得到小球经过D点时的________。
(2)根据图像信息,推断图线甲、乙、丙所对应的物理量。当小球摆至高度h=0.05 m时,通过图像估算,此时小球的重力势能约为________J,动能约为________J。(计算结果保留两位有效数字)
27.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)小育同学采用如图甲所示的竖直实验装置图,来探究共点力的平衡条件。其中,弹簧测力计固定于点,下端用细线悬挂一个重物,用一端固定于细线上点的弹簧测力计水平向左拉细线,使结点静止于图中位置。
(1)下列实验操作中,属于必要的实验操作是________。
A.在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点
B.测量时弹簧测力计外壳与白纸之间不能存在摩擦
C.用弹簧测力计测量出重物的重力
D.改变弹簧测力计拉力的大小,进行多次实验,每次都要使结点静止在同一位置
(2)在实验中,弹簧测力计的示数为,弹簧测力计的示数如图乙所示,那么,的示数为________。
(3)在图丙的坐标纸上,已画出了两个分力、的方向,每个小方格的边长代表,作出两个分力的合力____________,并用刻度尺测出两个分力的合力大小为________,然后,将分力、的合力与重物的重力进行比较,即可得出共点力的平衡条件。
(4)保持竖直,且方向不变,弹簧测力计顺时针缓慢转到竖直位置,该过程中,弹簧测力计的示数大小________,弹簧测力计的示数大小________。(填变小、变大、先变小后变大或先变大后变小)
28.(2026·辽宁丹东·一模)某兴趣小组用如图1所示的传感器装置,探究做匀速圆周运动的物体所受向心力的大小与物体质量、旋转半径及角速度之间的关系。
(1)本实验中若小组同学要探究向心力与角速度的关系,需控制物体质量、旋转半径两个变量保持不变,此实验方法为__________;
(2)实验中,电动机带动旋转臂使砝码在水平面内做匀速圆周运动,利用电机控制器控制电机和旋转臂的转速大小。旋转臂转动时,水平牵引杆拉伸等臂杠杆,将砝码所受的拉力(向心力)通过等臂杠杆和竖直连杆传递到力传感器上,即可精确测出砝码所受拉力(向心力)的大小。旋转臂另一端的挡光杆,设其挡光宽度为,旋转半径为,挡光杆经过光电门的时间为,电脑可根据表达式_________(用题中所给物理量的字母表示),立即求出角速度瞬时值。以上数据可实时传回电脑。
表1 质量,运动半径
次数
1
2
3
4
5
6
角速度
6.05
9.05
12.11
15.15
17.03
19.12
向心力
0.16
0.31
0.54
0.85
1.06
1.34
(3)若根据表1中数据,电脑拟合得到力传感器示数和角速度的关系图像是一条如图2所示的抛物线(由于实验误差,图像不过原点,图像与纵轴的交点为);
(4)电脑根据表1中的数据,也可以拟合出一条过原点的倾斜直线,从而得到力传感器示数和角速度的关系,你认为该图像的坐标轴应设置为________(选填“”或“”)。
29.(2026·辽宁大连·模拟预测)研究表明转动的物体也具有动能,称为转动动能,转动动能属于机械能。某同学使用如图所示装置探究“匀质圆盘绕光滑中心轴转动的转动动能与角速度的关系”。匀质圆盘边缘带浅槽,槽内缠有足够长的细线,细线的末端连接装有遮光片的物块,光电门位于遮光片正下方。每次实验,将物块自点静止释放,物块下落带动圆盘转动,细线与圆盘之间不打滑。实验中测出了物块(含遮光片)的质量、圆盘直径(不计细线对圆盘直径的影响)、光电门距点距离,遮光片宽度和遮光片通过光电门的时间。重力加速度为,忽略空气阻力。
(1)用螺旋测微器测出遮光片宽度如图所示,______。
(2)遮光片通过光电门的速度______,此时圆盘的转动动能______、角速度______。(用题干中所给字母表示)
(3)调节光电门的位置,多次测量,得到下表数据。
次数
1
2
3
4
5
6
4.0
8.0
11.9
16.0
19.7
24.1
(J)
0.0010
0.0040
0.0089
0.0161
0.0248
0.0359
由此可判断圆盘转动动能与角速度的关系为______。
A. B. C.
30.(2026·辽宁鞍山·二模)某学习小组尝试利用动量守恒定律测量滑块1、2(均含遮光板)的质量、,使用装置如图甲所示。实验器材:气垫导轨、滑块1、2(含宽度相同的遮光板)、配重块(质量已知)、弹簧、细线、光电门、计时器等。
实验步骤:
(1)按图甲连接好实验装置;
(2)开通气泵,待气源稳定后只放滑块1,轻推滑块1使其先后经过光电门1、2,测得遮光板通过光电门1、2的时间分别为、,若________,则说明气垫导轨已经调到水平(选填“>”、“=”或“<”);
(3)在滑块1上固定数量不等的配重块,配重块的总质量为m,将两滑块置于两光电门之间,压缩弹簧后用细线将两滑块拴接;
(4)初始时两滑块均静止,烧断细线后,滑块1、2被弹簧弹开并分别向左右运动,记录滑块1、2经过光电门时遮光板的挡光时间分别为、,若遮光板的宽度为d,则滑块1被弹开时速度大小为________;
(5)改变滑块1上配重块的总质量m,多次重复实验,记录多组对应的、及m值。
(6)在坐标纸上以为纵轴,以配重块总质量m为横轴,作出图乙中的图线,测出纵截距为a,斜率为k。根据动量守恒定律,结合图像可求出滑块1质量________(用a、k表示);
(7)测量后发现这种方法测得的与用天平测出的质量略有差别,可能的原因________(写出一条即可)。
31.(2026·辽宁·一模)某同学想设计一个可以测量物体重量的台秤,其结构原理如图(a)所示,轻质弹簧下端固定于铁架台,弹簧上端置一托盘(取)
(1)该同学在托盘中依次增加砝码,测得相应的弹簧长度,部分数据如下。
砝码质量(g)
50
100
150
弹簧长度(cm)
8.50
6.54
4.58
由表中数据算得劲度系数______(保留2位有效数字);
(2)该同学将砝码取下,将一个玩具放到托盘上,由图(b)虚线,读出此时弹簧长度为______cm。经计算得到该重物的质量为______g(计算结果保留3位有效数字)。该同学通过换算,将刻度尺不同位置的长度数据标上对应质量数据,一个简易台秤则成功制作。
(3)使用过程中,该同学想更换轻一点的托盘,更换更轻的托盘后,再用上述方法测量,得到的劲度系数______(选填“相同”或“不相同”),刻度尺不同位置标的质量数据______(选填“需要”或“不需要”)改变。
32.(2026·辽宁·二模)某学习小组用如图(a)所示的单摆实验装置测量当地的重力加速度并验证单摆摆动过程中机械能守恒,实验过程如下:
(1)先测量当地重力加速度:
①用游标卡尺测量小球的直径如图(b)所示,小球直径______cm;
②竖直悬挂小球,调整悬点的高度,使小球能正好通过光电门,测出悬点与小球上端的距离,单摆的摆长______cm;
③将小球在竖直平面内拉离一个小角度后由静止释放,通过光电计时器记录下小球连续两次经过光电门的时间间隔;
④根据以上测量数据,可计算出当地重力加速度______(取9.87;计算结果保留2位有效数字);
⑤多次改变细线的长度,重复②③④的操作,计算出g的平均值.
(2)在测出重力加速度g后,该小组继续用此实验装置来验证小球摆动过程中机械能是否守恒,操作如下:
①将小球在竖直平面内拉离一个小角度,测出角度后由静止释放;
②通过光电计时器读出小球通过光电门的时间,计算出速度v;
③改变角度,重复实验,作出图像,若图像的斜率为_______(用L和g表示),则说明小球摆动过程中机械能守恒.
33.(2026·吉林·模拟预测)某小组测量木块与木板间动摩擦因数μ的实验装置如图(a)所示,位移传感器连接到计算机,实验时先打开位移传感器,再让木块从木板上端由A点静止释放,绘制出了木块相对传感器的位移随时间变化的规律,如图(b)中曲线②所示。其中木板与水平面夹角为15°,重力加速度g取。(,)
(1)若只增大木板倾斜的角度,则木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的_________(选填“①”或“③”);
(2)根据图(b)中曲线②中的数据,可计算出木块的加速度a=________,木块与木板间动摩擦因数μ=_________;(结果均保留两位有效数字)
(3)为了提高木块与木板间动摩擦因数μ的测量精度,下列措施可行的是_________。
A.A点与传感器距离适当大些 B.木板的倾角越大越好
C.选择体积较大的空心木块
34.(2026·吉林长春·一模)如图(a),某同学利用单摆的周期测量小车的加速度。两根等长细线下悬挂一个除去柱塞的装有墨水的注射器,注射器小角度摆动时,小车拖动宽纸条沿着垂直于摆动的方向做匀加速直线运动,注射器出水口靠近纸面,得到纸张上的墨水图样(b),已知重力加速度为g。
(1)实验前测得单摆的摆长为l,单摆周期表达式_________。
(2)测得图(b)中x轴上AB、BC、CD、DE长度分别为,小车的加速度_________(用l、g、表示)。
(3)写出在本实验中引起系统误差的一个原因_______。
35.(2026·吉林白山·一模)用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用___________(多选,填选项前的字母)。
A.直径为2.0cm的塑料球
B.直径为2.0cm的铁球
C.长度为90cm左右的细线
D.长度为10cm左右的细线
(2)某同学某次实验中用刻度尺测出摆线长l,球直径d;从小球第一次经过最低点开始计时,记为第0次。秒表记录下单摆第 n次经过最低点的时间为t。重力加速度g的表达式为___________(填选项前的字母)。
A. B.
C. D.
(3)用多组实验数据作出图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的图线的示意图如图乙中的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b,下列分析正确的是___________(填选项前的字母)。
A.出现图线a可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L
B.出现图线c可能是误将51次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
36.(2026·黑龙江佳木斯·模拟预测)如图甲为某同学为“验证三力平衡的条件”所设计的实验装置。在竖直放置的木板上固定一张白纸,M为固定在木板上的定滑轮,O点为三段细线的结点。分别使用弹簧测力计和钩码对结点O施加拉力,每个钩码所受的重力均为1.0N。
(1)图甲中OA绳上的拉力大小为______。
(2)记录OA、OB、OC绳上的拉力大小和方向,在白纸上由同一点,作出三个力的______(选填“图示”或“示意图”)。理论上根据三力平衡的条件,所作的图中以其中两个力为邻边作平行四边形,该平行四边形的对角线应与第三个力______(选填“重合”或“等大反向”)。
(3)如图乙,再固定一个定滑轮N,均通过钩码来拉绳结。已知此次实验在A处挂3个钩码,在C处挂4个钩码,为了使结点O平衡,在B处挂的钩码个数可能是______。
A.3个 B.5个 C.7个
37.(2026·黑龙江哈尔滨·三模)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上,另一端系上两根细绳、,O为两细绳与橡皮条的结点,细绳跨过C点处钉在木板上的光滑的钉子,下端挂重力已知的钩码,细绳用一个弹簧测力计钩住,如图所示,可以通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点O的位置。
(1)关于实验中必须注意的以下几项,其中正确的是______。
A.拉橡皮条的细绳要适当长些
B.在拉动弹簧测力计时弹簧不可与外壳相碰或摩擦
C.两个分力、的大小越大越好
D.在绳下的纸上用笔画出两个点的位置,使这两个点的距离尽量近些
(2)图中与橡皮条延长线的夹角为,细绳与橡皮条延长线的夹角为,,下列操作正确的是______。
A.减少钩码个数后,为使结点位置不变,应减小,同时增大弹簧测力计的拉力
B.减少钩码个数后,为使结点位置不变,应增大,同时增大弹簧测力计的拉力
C.保持钩码个数不变,将钉子向右移动一些,为使结点位置不变,应增大,同时增大弹簧测力计的拉力
D.保持钩码个数不变,将钉子向右移动一些,为使结点位置不变,应减小,同时减小弹簧测力计的拉力
38.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)实验小组要利用下图(a)装置来测量当地的重力加速度。
(1)将摆线上端固定在铁架台上,下端系在小球上,做成图(a)所示的单摆。在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长为l,再用20分度游标卡尺测得摆球的直径为d(读数如图(b)所示),摆球的直径d=__________cm;
(2)将小球由平衡位置拉开一个小角度,由静止释放,小球经平衡位置时开始计时,小球完成n次全振动所用时间为t,则单摆周期T=_____;
(3)根据已知信息,当地重力加速度的表达式应为g=_____(用π、n、t、l、d表示)。
39.(2026·黑龙江牡丹江·模拟预测)某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验操作步骤如下:
①用天平测出滑块(含遮光条)的质量、钩码的质量;
②按图连接好实验装置,固定滑块;
③测量遮光条中心与光电门之间距离及遮光条宽度;
④将滑块由静止释放,记录遮光条挡光时间;
⑤多次改变重复实验并处理数据。
根据上述实验操作过程,回答下列问题:
(1)下列关于该实验的说法正确的是( )
A.不需要保证远小于
B.滑块所受拉力大小等于钩码重力
C.滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等
(2)使用游标卡尺测得遮光条宽度如图乙所示,则_____cm;
(3)某次实验,可算得该过程滑块(含遮光条)与钩码组成的系统重力势能减少量为_______,动能增加量为_______;(用、、、、、表示)
(4)若另一个同学多次做上述实验发现系统动能增加量总是大于系统重力势能减少量,造成这种结果的原因可能是( )
A.选取的遮光条宽度过宽 B.系统运动过程中受阻力影响
C.没有考虑动滑轮的机械能变化 D.气垫导轨未保持水平
40.(2026·黑龙江齐齐哈尔·二模)
(1)小明采用如图(俯视图)所示方案探究加速度与力、质量的关系。实验步骤如下:
A.将小车放在倾斜木板上,平衡摩擦力
B.在两辆完全相同的小车上,分别挂上质量为m1=14.8 g和m2=7.8 g的沙袋(沙袋质量远小于小车的质量)
C.用黑板擦压住连在两车后面的细线
D.记录两辆小车的初位置
E.抬起黑板擦,两车同时开始运动
F.用黑板擦压住两小车后面的细线,两小车同时停止运动
G.用刻度尺测得两车的位移大小分别为x1、x2
H.重复三次,所得实验数据如表所示。
序号
x1/cm
x2/cm
1
54.0
24.5
2.2
2
28.5
8.5
3.4
3
36.9
17.2
2.1
本实验探究质量一定时,加速度与力的关系,需要验证表达式___________(用m1、m2、x1和x2表示)是否成立。
(2)小明认为,小车做先加速后减速的直线运动,导致测量数量有较大误差。他对上述实验方法进行改进,去掉黑板擦,利用手机拍摄两车运动视频,通过tracker软件对视频逐帧采集,并分别拟合出两辆小车运动过程中位移x与时间t的关系图像,若得到的关系方程为x=At2+Bt+C,则相应运动的加速度a=___________(选用A、B、C表示)。通过分析,下列情况中对实验结果有影响的是___________。
A.两辆小车从不同的位置释放 B.两车不同时释放
C.两车释放时有初速度 D.拍摄视频时,手机平面与轨道平面不平行
41.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。已知滑块1、2(含遮光板)的质量分别为,遮光板宽度均为。
实验步骤如下:
①打开光电门及计时装置,接通气源,调节气垫导轨水平;
②在两个滑块中间放置一个压缩轻质弹簧(不拴接),用细线把两滑块拴接,使其处于静止状态;
③烧断细线,弹簧完全弹开后,遮光板通过光电门1、2,记录遮光时间分别为;
④改变弹簧的压缩量,多次重复实验,记录多组。
请回答下列问题:
(1)简述实验中检验气垫导轨水平的方法:________;
(2)滑块1通过光电门1时的速度大小________;
(3)在误差允许范围内满足表达式________(用表示),则表明两滑块弹开过程系统动量守恒;
电学实验
一、实验题
1.(2026·黑龙江大庆·模拟预测)某学习小组通过实验测量一节干电池的电动势和内阻。除了干电池、若干导线和开关外,实验室还提供了如下器材:
电流表(量程为,内阻)
电流表(量程为,内阻约为)
电阻箱(最大阻值为)
滑动变阻器(最大阻值为,允许的最大电流为)
(1)用电流表和电阻箱改装一个量程为的电压表,电阻箱需与电流表_________(选填“串联”或“并联”),电阻箱接入电路的阻值_________。
(2)学习小组设计的部分电路如图甲所示,为尽量减小误差,电流表应接在________处(选填“1”或“2”)。电流表正确接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电流表和的示数分别为、,绘制图像如图乙所示,已知图线斜率的绝对值为,与纵轴的截距为,则电源的电动势_____,内阻_____。(用、、、表示)
2.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)某学生实验小组要测量量程为500 mV的电压表的内阻,并将其改装为更大量程的电压表,为了提高测量精度,他们设计了如图(a)所示的电路,并提供了下列实验器材:
A.待测电压表(量程为500 mV,内阻约为1 kΩ)
B.电源E(电动势为2 V,内阻约为2 Ω)
C.电阻箱R(0~9999.9 Ω)
D.滑动变阻器(0∼20 Ω,额定电流为1 A)
E.定值电阻
F.定值电阻
(1)根据图(a)电路及提供的器材,定值电阻应选择__________(填“E”或“F”);
(2)在图(a)中调节滑动变阻器滑片至左端,电阻箱接入电路阻值为零,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片使电压表满偏,保持滑动变阻器滑片不动,再调节电阻箱阻值为时电压表示数为300 mV,则电压表的内阻为__________,用此方法测出的电压表内阻比实际值偏__________(填“大”或“小”);
(3)之后将此电压表改装成量程3 V的电压表,并用标准表进行校对,实验电路如图(b)所示。校准过程中,改装表示数总是略大于标准表,则应该将电阻箱阻值调__________(填“大”或“小”),若改装表的表头读数为200 mV时,标准电压表的读数为1 V,此时电阻箱示数为4000 Ω,为了减小系统误差,则电阻箱接入阻值应为_____Ω。
3.(2026·黑龙江牡丹江·模拟预测)某同学用图甲所示的电路观察电容器的充放电情况。所用器材有:电源(8 V)、电容器、电阻、开关S、电压传感器、电流传感器、导线若干。
(1)在图甲所示的电路图中,传感器B为_____(选填“电流”或“电压”)传感器。
(2)将开关S接1,给电容器充电,充电完成后,将开关S接2,电容器通过放电。观察放电过程中电压传感器的电压随时间的变化其图像可能为_____(选填“图乙”或“图丙”)。
(3)电容器放电时,仅改变一个电路元件的参数,重复实验,得到如图丁所示的两条曲线。两条曲线所对应的放电过程中通过电阻的电荷量_________(填“>”“=”或“<”)。
由此可知,发生改变的电路元件参数是_____(填选项前的字母)。
A.电源的电动势 B.电容器的电容 C.电阻的阻值
4.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的实验电路,实验室提供的实验器材如下:
A.待测干电池一节,电动势约为1.5V,内阻约为
B.电流表,量程为,内阻未知
C.电流表,量程为,内阻未知
D.定值电阻,阻值为
E.滑动变阻器,最大阻值为
F.滑动变阻器,最大阻值为
G.开关和导线若干
(1)为测量电流表的内阻,采用“电桥法”进行测量。如图乙所示,将电流表与两个定值电阻和电阻箱相连接,两点接灵敏电流计G。闭合开关S,调节电阻箱,当灵敏电流计G中的电流为________(选填“满偏”、“半偏”或“0”)时,电阻箱的读数为,则电流表的内阻________(结果保留小数点后一位);
(2)实验过程中为了调节方便,图甲中滑动变阻器应选择________(选填器材前面的字母序号E或F);
(3)实验中移动滑动变阻器的滑片,测出多组电流表的数据,描绘出的图像如图丙所示,电流表的内阻为(1)的测量值,则电源的电动势________V,内阻________。(结果均保留3位有效数字)
5.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)某实验小组利用伏安法精确测量电阻的阻值(阻值约为15Ω),可选用的实验器材有:
A、电源E(电动势为3V,内阻不计)
B、电压表V(0~3V,内阻约6kΩ)
C、电流表A(0~50mA,内阻)
D、定值电阻:;
E、滑动变阻器R(0~5Ω)
F、开关S及导线若干
回答下列问题:
(1)为了尽可能测出范围较大的数据,应选择的实验电路为图_________(选填“a”或“b”);
(2)实验中定值电阻应选_________(选填“”或“”);
(3)通过改变滑动变阻器的滑片位置,记录电流表A和电压表V的多组I、U数据,作出I~U图像如图(c)所示,则电阻的阻值为_________Ω(结果保留1位小数)。
6.(2026·黑龙江双鸭山·一模)某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性,制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
(1)该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值,示数如图甲所示,则此时热敏电阻的阻值为__________Ω。
(2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系,设计了如图乙所示的实验电路,定值电阻kΩ,则在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最__________(选填“左”或“右”)端;在某次测量中,若毫安表的示数为2.25mA,的示数为1.50mA,两电表可视为理想电表,则热敏电阻的阻值为__________kΩ。经过多次测量,该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示。
(3)该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示,其中电源电动势E=6.0V,定值电阻R=1.8kΩ,长为l=50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部,不计报警器和电源的内阻。已知通过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警,若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°C,油液外热敏电阻的温度为70°C,由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为__________cm。
7.(2026·黑龙江大庆·二模)根据国家标准(GB/T)规定,自来水在15℃时的电阻率应大于。某同学利用如图甲所示电路测量自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门控制管内的水量,玻璃管两端接有导电活塞,右侧活塞固定不可移动,左侧活塞可自由移动,活塞电阻忽略不计。其余实验器材有:电源(电动势约为,内阻不计),电压表和(量程均为,内阻很大),定值电阻(,),电阻箱(最大阻值),单刀双掷开关S,导线若干,游标卡尺,刻度尺。
实验步骤:
A.用游标卡尺测量玻璃管的内径;
B.将玻璃管内注满自来水,用刻度尺测量水柱的长度:
C.连接好电路,把拨到1位置,记录电压表的示数:
D.把S拨到2位置,调整电阻箱的阻值,使电压表的示数与之前的示数相同,记录电阻箱的阻值;
E.改变玻璃管内的水柱长度,重复实验步骤C、D,记录每一次水柱长度和电阻箱阻值;
F.断开开关,整理器材。
(1)测量玻璃管内径时游标卡尺示数如图乙所示,则________;
(2)玻璃管内水柱的电阻________(用、、表示);
(3)根据记录的多组数据,绘制出如图所示的关系图像,可计算出自来水的电阻率________(结果保留2位有效数字);
(4)本实验中若电压表的内阻不是很大,则自来水电阻率的测量结果将________(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
8.(2026·黑龙江齐齐哈尔·一模)小明同学通过实验测量一未知电阻的阻值。
(1)实验前先用多用电表粗略测量该电阻的阻值。将多用电表的选择开关拨到“×10”倍率的电阻挡,进行欧姆调零,用两个表笔与电阻两端接触,若指针偏角太大,应重新将选择开关拨到_______(填“×1”或“×100”)挡位,再次进行欧姆调零后进行测量,其读数如图甲所示,则该电阻的阻值约等于_______Ω。
(2)为了精确测量该电阻值,除了电动势约为3V的电池组、开关S和若干导线外,实验室还备有以下器材:
A.电压表V(量程3V,内阻约为4kΩ)
B.微安表头G(量程100μA,内阻999Ω)
C.定值电阻
D.滑动变阻器R(0~5Ω)
①将微安表头G和定值电阻改装成一个量程较大的电流表,则改装后电流表的量程为_______A。
②根据给出的器材,请在虚线框内设计画出实验电路图,要求没有系统误差_______。
9.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)图甲是测量某合金丝电阻率的原理图。
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径如图乙,其读数________mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与相等;
(2)图丙中滑动变阻器上少了一根连线,请用笔画线代替导线在图中将电路连接完整,使得滑片向左移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大______;
(3)多次改变合金丝接入电路的长度,调节滑动变阻器的阻值,使电流表示数都为时记录电压表相应示数,作出图像如图丁。由此可算出该合金丝的电阻率为________(结果保留3位有效数字):考虑到电流表不是理想表,这一因素是否会导致在上述电阻率的测量中产生系统误差?________(填“是”或“否”)。
10.(2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测)在寒假研究性学习活动中,某学习小组测量一款国产新能源汽车上电池小组件的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,是标值为5.0Ω的定值电阻。
(1)已知灵敏电流计G的满偏电流、内阻,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只阻值约为________Ω的定值电阻(结果保留2位有效数字)
(2)调节滑动变阻器的滑片在不同位置,多次记录下对应的电压表的示数U和灵敏电流计的示数I,得到如图乙所示的图像,则电池的电动势________V,内阻________Ω。(结果均保留2位有效数字)
(3)实验室中已有灯泡的伏安特性曲线如图丁所示。将该电池小组件和此规格三个完全相同的灯泡A、B、C连成电路,如图丙所示,当、、全闭合时,该电源的效率为________(结果保留2位有效数字)
11.(2026·黑龙江绥化·一模)某学习小组要测量某电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路。
(1)用甲图测电池的电动势和内阻,在电压表和电流表内阻都未知的情况下,其系统误差来源于___________。
(2)为了提高实验精度,该小组设计了如图乙所示的电路,其中被测电池为___________(选填“A”或“B”)。
(3)实验操作如下:
①将滑动变阻器R和R2的滑片移到最左端,闭合开关S1和S2;
②调节滑动变阻器R2,使灵敏电流计G的指针指在___________(选填“零刻度线”或“满偏刻度”),记录此时电压表的示数为、电流表的示数为;
③接着,改变滑动变阻器R的滑片位置,再重复步骤②,记录另一组数据、。则电池的电动势 ___________V,内阻___________Ω(结果均保留两位小数);
(4)在(3)的操作中,电源电动势的测量值___________真实值(选填“大于”“等于”“小于”)。
12.(2026·吉林·模拟预测)某小组计划用图(a)所示电路测定一枚灵敏电流计G的内阻。实验室提供的器材如下:
A.待测灵敏电流计G(满偏电流,内阻约为200Ω);
B.直流电源E(电动势为9.0V,内阻忽略不计);
C.滑动变阻器(最大阻值50kΩ);
D.滑动变阻器(最大阻值20Ω);
E.电阻箱R(阻值范围0~9999Ω);
F.开关、及导线若干。
(1)操作步骤如下:
①断开、闭合,调节滑动变阻器,使灵敏电流计满偏;
②保持滑片位置不变,闭合,调节R,将灵敏电流计指针调至半偏,电阻箱读数为,则灵敏电流计内阻测量值__________。
(2)实验中滑动变阻器应选用__________(填器材前面的字母代号);
(3)在复盘会上,组员们认为该实验结论的得出是基于对干路电流的“恒流假设”,但接入电阻箱后引起电路总电阻变化,导致干路电流发生了变化,因此存在系统误差,测量值与灵敏电流计内阻真实值相比__________(填“偏大”或“偏小”);
(4)该小组对实验方案进行了改进,电路设计如图(b)所示。将电阻箱阻值调为零,断开、闭合,调节滑动变阻器,使灵敏电流计满偏;保持滑片位置不变,闭合,调节R,为消除系统误差,在调节R使灵敏电流计指针半偏的过程中,应始终保持电阻箱的阻值为电阻箱R的__________倍。
13.(2026·吉林长春·模拟预测)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品用多用电表粗测其电阻。测得电阻约为。为进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源电动势,内阻可忽略,电压表量程,内阻约,电流表量程,内阻约。请在图中完成余下导线的连接。
(2)如图所示,测量水泥块的长为,宽为,高为。用伏安法测得水泥块电阻为,则电阻率_______(用、、、表示)。
(3)测得不同压力下的电阻,算出对应的电阻率,作出图像如图所示。
基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图所示。报警器在两端电压大于或等于时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在_______(填“”或“”)两端。
(4)若电源使用时间过长,电动势变小,需要保持原报警压力(即上压力大于或等于时,报警器启动),需要将调_______(填“大”或“小”)。
14.(2026·吉林白山·模拟预测)某同学通过查阅课外书了解到在如图甲所示的电路中,当两个电源的电动势相等即时,灵敏电流计示数为0。
受此启发,他们从实验室中找来一些器材,设计了如图乙所示电路来测量金属丝的电阻率。图乙中,两个标准电源(内阻不计)的电动势、和定值电阻为已知量,为灵敏电流计。ac为待测的粗细均匀的金属丝,T为滑动触头,可在金属丝上移动,触点为b、请回答下列问题:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的横截面直径D如图丙所示,则D=___________mm。
(2)将单刀双掷开关K接通“1”,再调节滑动变阻器的滑片P,使灵敏电流计G示数为0,此时通过定值电阻的电流强度是___________;
(3)保持滑动变阻器的滑片P的位置不动,将单刀双掷开关K从“1”调到“2”,缓慢调节金属丝上的滑动触头T,使灵敏电流计G示数为0,用刻度尺测量此时导线___________(选填ab、bc、ac)段的长度。则金属丝的电阻率___________(用已知量和测量量的符号表示)
15.(2026·吉林长春·二模)某同学利用电阻表测得一电阻阻值约为,为了更准确地测量该电阻的阻值设计了如图电路,除了开关、导线外还有以下实验器材可供选择:
A.电流表(量程为,内阻约为
B.电流表(量程为,内阻为
C.定值电阻
D.定值电阻
E.滑动变阻器,允许通过的最大电流为
F.滑动变阻器,允许通过的最大电流为
G.电源(电动势为,内阻不计)
(1)定值电阻应选择________(选填“”或“”)。
(2)滑动变阻器应选择________(选填“”或“”)。
(3)某次实验中电流表的示数为,电流表的示数为,则电阻________(保留三位有效数字)。
16.(2026·吉林白山·一模)某实验小组的同学为了测量电源的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路。
(1)为了选择合适的金属丝,该小组的同学首先用多用电表粗略测量了金属丝的电阻值,测量时先将旋钮调至“×1”倍率,结果指针偏转的角度如图乙所示,则待测金属丝的阻值为R=___________Ω;
(2)如图甲所示正确连接电路,闭合电键,移动滑片P的位置,将滑片P到a端的距离记为L,同时记录多组与L相对应的电流表的读数I,在处理实验数据时,将L作为横轴,为了得到倾斜的直线,如图丙所示,则图像的纵轴应为___________(填“I2”“I”或“”)若金属丝的直径为d、电阻率为ρ,电流表的内阻为定值电阻阻值为,图像的斜率为k、截距为b,该电源的电动势为E=____________。电源的内阻为r=_____________。(用以上的量表示)
17.(2026·吉林长春·一模)利用多用电表探究某金属热电阻阻值R随温度t变化规律。如图(a)所示,把金属热电阻浸在水中(金属热电阻的电极与水绝缘),用酒精灯加热冷水,测量不同温度下金属热电阻的阻值,作出图像。
(1)请结合图(b)完成以下实验操作:
a.观察多用电表指针是否指向_________(填“电流”或“电阻”)的零刻度,如果没有,应调整图(b)中_________(填“①”、“②”或“③”),使指针指到零刻度:
b.将红、黑表笔分别插入“”、“”插孔,选择开关旋至电阻挡“×100”位置,把两支表笔直接接触,调整图(b)中_________(填“①”、“②”或“③”),使指针指在_________(填“电流”或“电阻”)的零刻度;
c.用两只表笔分别接触金属热电阻两个电极,发现指针偏转角度过大,为了减小读数误差,应将选择开关旋至电阻挡_________(填“×10”或“×1k”)位置,并重新进行_________后再测量,记录电阻阻值R及温度计的示数t;
d.随着水温缓慢升高,测量并记录不同温度下的电阻阻值及温度计的示数;
e.实验完毕,把选择开关旋至OFF位置。
(2)由实验数据作出图像,如图(c)所示。
(3)利用恒流源(可输出恒定不变的电流)、该金属热电阻、电压表、开关及导线设计一个简易温度计,电路如图(d)所示。选择恒流源的输出电流为0.05A,结合图(c),写出电压表示数U随温度t(℃)变化的关系式_________。
18.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某实验小组的同学要测量电源的电动势和内阻。实验室提供以下器材:
①待测电源(电动势约,内阻约为)
②两个电流表、(量程,内阻约为)
③两个电压表、(量程,内阻很大)
④定值电阻(阻值为)
⑤滑动变阻器(最大阻值为)
⑥开关S及导线若干
(1)在甲图虚线框中补充完整合理的测量电路_________(元件标明对应的符号)。
(2)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表和另一个电表的读数的多组数据。
(3)小明同学利用测出的数据描绘出图像如图乙所示(为另一个电表的读数),图中直线斜率为,与纵轴的截距为,则电源的电动势_________,内阻_________(均用、、表示)。
(4)实际电压表的内阻并不是无限大,若考虑电压表内阻的影响,电源电动势的测量值_______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
19.(2026·辽宁·模拟预测)某实验兴趣小组测量一内阻可调的电源的电动势。设计如图甲所示的电路,为电阻箱,为电流表,、分别为电源的正、负极板,化学反应只发生在两极板附近。、极板正对区域内的电解质溶液的电阻可看作电源内阻,设两板间的距离为,两板正对面积为,容器内电解质溶液的电阻率为,实验步骤如下:
①连接电路,将电阻箱阻值调为;
②闭合开关,保持、极板正对,缓慢调整两极板之间的距离,记录多组与电流表的示数;
③断开开关,测量两板正对面积。
若以为横轴,以___________(填“”或“”)为纵轴建立坐标系,通过描点作图可得到图乙所示的图像。已知该直线的横轴截距、纵轴截距分别为、,则电源的电动势___________(用字母、、、表示),电流表的内阻___________(用字母、、、表示)。
20.(2026·辽宁大连·模拟预测)某同学用图1所示的电路测量电池的电动势和内阻。
(1)调节滑动变阻器,测得多组电压和电流的数据,在图2中已画出图线,则电池的电动势___________,内阻__________。(结果保留两位小数)
(2)在图3中,为电池的图像,、、分别为三个电阻的图像。若将这三个电阻分别与该电池连接成回路,则电池与电阻___________连接,电池的输出功率最大,与电阻___________连接,电源的功率最大(选填“”“”或“”)。
(3)恒流源(输出电流大小恒定)与定值电阻并联后可视为一个电源,将其与电流表(内阻很小且未知)、电阻箱、开关和若干导线按图4连接电路。为测量恒流源的输出电流和并联电阻,某同学进行如下操作:闭合开关,调节电阻箱的阻值,记录多组和的值,绘出图5所示的图线,图线的纵轴截距为、斜率为。
根据图5可得___________,电阻___________(用和表示)。若考虑电流表的内阻,上述结果与真实值和真实值的大小关系为___________。
A. B. C. D.
21.(2026·辽宁沈阳·三模)工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤,它的结构如图甲所示,其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如图乙所示,R1、R2、R3是定值电阻,R1=20kΩ,R2=10kΩ,R0是对拉力敏感的应变片电阻。
(1)已知该型号的拉力传感器R0在不同拉力下,其阻值约为十几千欧~几十千欧之间。为了精确测量传感器在不同压力下的阻值,实验小组设计了如图丙的电路,实验室提供了以下器材:电源E(电动势为3V、内阻未知)
电流表A1(量程10mA、内阻约为5Ω)
电流表A2(量程250μA、内阻约为50Ω)
电压表V1(量程15V、内阻约为15kΩ)
电压表V2(量程3V、内阻约为3kΩ)
滑动变阻器R1(阻值0~1000Ω、额定电流为0.5A)
滑动变阻器R2(阻值0~10Ω、额定电流为2A)
为了尽可能提高测量的准确性,电流表应选________,电压表应选________,滑动变阻器应选________;(填写器材名称代号)
(2)实验小组通过多次实验测得该传感器R0的阻值随压力F变化的关系图像如图丁所示。而在乙所示的电路中,已知料斗重1×103 N。没装料时Uba=0,则R3=________Ω。
(3)已知重力加速度为g,则Uba与所加物料的质量m的关系式为________。
22.(2026·辽宁营口·模拟预测)某研究性学习小组测量一粗细均匀的金属丝的电阻率
(1)先选用欧姆表“×100”挡,欧姆调零后测量其阻值,发现指针偏转角度过小,为了更准确地测量该金属丝的阻值,下列操作正确的是_________(填正确答案标号)。
A.换用“×1 k”挡,直接测量
B.换用“×1k”挡,重新欧姆调零后测量
C.换用“×10”挡,直接测量
D.换用“×10”挡,重新欧姆调零后测量
(2)用螺旋测微器测得其外径d如图甲所示,则d=________mm;用游标卡尺测得其有效长度L如图乙所示,则L=________cm。
(3)小组设计了如图丙所示电路精确测量该金属丝的电阻Rx,调节电阻箱的阻值为R0,电表指针偏转明显。然后多次调节滑动变阻器R,记录电流表A1(内阻为r1)的示数I1,电流表 A2(内阻未知)的示数I2,做出I₂-I1图像的斜率为k,若忽略偶然误差,则Rx的测量值________(填“大于”或“等于”或“小于”)真实值。
(4)该金属丝的电阻率ρ=________(用k、r1、R0、d、L表示)。
23.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某兴趣小组自制了一个多用电表。图乙是其中的欧姆表部分,有四个挡位(“×1”“×10”“×100”和“×1k”)。
(1)某同学欲测量1000 Ω左右的电阻,需将选择开关调至_________挡位,欧姆调零后,进行测量,如图甲所示,则电阻阻值为_______。
(2)该小组讨论后,设计的欧姆表内部结构如图乙所示,已知电源为一节干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),其a端应为电源的________。(选填“正极”或“负极”)
(3)已知电流计的量程为,内阻,经计算,可求出4个定值电阻的阻值,则______。
24.(2026·辽宁朝阳·模拟预测)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:
A、干电池一节;
B、电压表(量程为,内阻较大);
C、电阻箱(阻值为);
D、开关一个和导线若干。
(1)连接好电路图后,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、相应的电压表的示数。根据记录的数据作出的图像如图乙所示,则该干电池的电动势________V,内阻________。(结果均保留2位小数)
(2)由于电压表的内阻不是无穷大的,电动势的测量值________(填“偏大”“偏小”或“准确”)。
25.(2026·辽宁锦州·二模)经过长期研究科学家发现磁感应强度超过0.5特斯拉的强磁场可能会对人体产生负面影响,如头晕、恶心甚至影响中枢神经或心血管系统等身体器官的正常功能。图1为某磁敏电阻阻值随垂直电阻表面磁感应强度B变化的图像。一个兴趣小组同学用该磁敏电阻测量当地的磁场,找到的实验器材如下:
A.灵敏电流计G
B.磁敏电阻RB
C.电阻箱R1
D.总长L=60cm粗细均匀的电阻丝MN
E.滑动变阻器R2的量程0~20Ω
F.滑动变阻器R3的量程0~2000Ω
G.电源
H.开关以及导线若干
(1)图2为该小组设计的部分实验电路图,请将电路图补充完整____,其中滑动变阻器应选__________(选填器材代号:“E”或“F”)。
(2)实验中调节电阻箱,使得电流计的读数为零时,触头b距M端的距离为L0=40cm,若R1=150Ω,则磁敏电阻RB=__________Ω,对照图1判断__________(“会”或“不会”)对人体产生负面影响。
26.(2026·辽宁锦州·一模)巨磁电阻传感器可以用来测量磁场、位移、角度、电压、电流等物理量,因此在工业生产、交通运输、医疗卫生等方面有着广泛的应用。一名同学为探究巨磁电阻(GMR)的特性,进行了如下实验:
(1)该同学先用多用电表欧姆挡测量未加磁场时该巨磁电阻的阻值,操作如下:
a.将选择开关置于“欧姆挡”×100 Ω倍率的挡位;
b.将红黑表笔短接,旋动________;直至指针指到欧姆挡的0刻线。
c.测量该巨磁电阻,指针示数如图乙所示,则该巨磁电阻在未加磁场时阻值约为________Ω。
(2)接下来该同学设计了如图丙所示电路进行实验。该电路主要部分由四个相同的巨磁电阻组成,其中R1和R3在磁性材料上方,受磁场作用时电阻减小,而R2和R4在磁性材料下方,被屏蔽而不受外界磁场的影响,电阻不变。电路中电源电动势为E,内阻不计;电压表为理想电压表。
d.当外界磁场为“0”时,电压表示数为________;
e.当外界磁场不为“0”时,R1和R3电阻减小,均变为RB;被屏蔽的R2和R4电阻不变,设此时R2=R4=R0,且此时电压表示数为U,则RB=________(用R0、U、E来表示)因此,可以利用上述电路研究巨磁电阻阻值随磁场变化的规律。
27.(2026·辽宁抚顺·模拟预测)某实验小组想测量铅笔芯的电阻率,实验器材如下:
A.待测铅笔芯;
B.两节干电池(电动势均为1.5V,内阻忽略不计);
C.电压表(量程-3~3V,0刻度线在中间);
D.定值电阻;
E.电阻箱(最大阻值为);
F.开关和导线若干;
G.刻度尺和螺旋测微器。
回答下列问题:
(1)用刻度尺量出铅笔芯的长度为,用螺旋测微器测量铅笔芯的直径D,其示数如图甲所示,则铅笔芯的直径为________mm。
(2)该组同学设计了如图乙所示的电路测量铅笔芯的电阻。已知电压表的正极接高电势时,电压表的示数为正。闭合开关和,发现电压表的示数为正,想要调节电压表的示数到零,应适当________(填“增大”或“减小”)电阻箱接入电路的阻值。当电压表示数为零时,电阻箱接入电路的阻值为,可知铅笔芯的电阻为________,从而可以算得铅笔芯的电阻率________(结果保留两位有效数字)。
(3)若实验使用的两电池内阻大小不能忽略,但两电池内阻相等,不考虑偶然误差,则(2)中算得的铅笔芯的电阻率________(填“大于”“小于”或“等于”)其真实值。
28.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)如图甲,是教材上《测量电源的电动势和内阻》实验时通常使用的电路,该实验方案的优点是电路结构简洁、可操作性好,缺点是测量误差较大。某实验小组欲通过创新实验方案,减小测量误差,请你回答下面问题:
(1)若使用图甲电路进行实验,实验中的系统误差主要来源于________,因此测得的电源电动势________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
(2)若实验过程中电压表示数为,电流表示数为,电压表内阻为,电流表内阻为,请写出图甲中无系统误差的闭合回路欧姆定律方程________。(电源电动势用,内阻用,所给字母不一定全用得到)
(3)该小组同学为了尽量减小测量误差,设计了如图乙所示的电路,该电路中有关器材参数如下:
电流表,量程均为,内阻均未知
电阻箱的阻值调节范围为,
滑动变阻器的最大阻值为
单刀双掷开关
单刀单掷开关
该小组先利用图乙电路测量电流表的内阻,保持闭合,将单刀双掷开关扳到位置,调节,当电流表的读数为时,电流表的读数为,电阻箱的读数为,则电流表的内阻________。
(4)该小组继续利用图乙电路测量电源电动势和内阻:断开,将电阻箱阻值调至最大,单刀双掷开关扳到位置;多次调节电阻箱阻值,记录电流表的读数和电阻箱阻值;根据记录的实验数据作图像,如图丙所示,则电源电动势________,内阻________。(保留两位有效数字)
(5)该小组同学又设计了图丁的电路图,待测电源,辅助电源,定值电阻,实验中,闭合开关、,调节滑动变阻器和电阻箱,使电流计示数为0,记录示数,示数,电阻箱示数,重复调节滑动变阻器和电阻箱,每次都使电流计示数为0,记录电阻箱取不同值时对应的和的示数,做出图像,纵轴截距为,斜率绝对值为,则待测电源电动势为________,内阻为________。(均选用、中的字母表示)
29.(2026·辽宁丹东·一模)某兴趣学习小组将电压表改装成测量物体质量的仪器,如图3所示。所用实验器材有:
A.直流电源:电动势为,内阻未知;
B.电压表:量程,内阻很大;
C.滑动变阻器:最大阻值;
D.竖直固定的粗细均匀的直电阻丝:总长,最大阻值;
E.轻质弹簧:下端固定于水平地面,上端固定秤盘,弹簧上固定一水平导体杆(其电阻可忽略不计),导体杆右端点与直电阻丝始终接触良好(弹簧劲度系数,电阻可忽略不计);
F.开关以及导线若干。已知当地重力加速度,不计摩擦和其他阻力。
实验步骤如下:
①先利用如图1的电路,得到如图2所示的图像,测定电源内阻;
②将①中测定内阻的电源,连入如图3所示的电路中。静止的托盘中未放被测物时,导体杆右端点恰好置于的最上端,电压表的示数为零,调节滑动变阻器的滑片位于阻值最大端。
③在弹簧的弹性限度内,在托盘中逐渐增加被测物,直至托盘静止后,导体杆右端点恰好置于直电阻丝的最下端,调节滑动变阻器,使电压表达到满偏,此时为电子秤的最大称重。请回答下列问题(所有计算结果均保留两位有效数字):
(1)电源内阻______;
(2)电子秤达到最大称重时,滑动变阻器接入电路的阻值______;
(3)被测物的质量与图3所示电路的电压表示数描绘的图像的斜率为______(用题中所给物理量的字母表示);
(4)直流电源使用较长时间后,电动势减小,内阻增大。在此情况下,改装成测量物体质量的仪器的示数与被测物的质量的真实值相比______(选填“偏大”,“偏小”或“相等”)。
30.(2026·辽宁大连·模拟预测)实验室提供了下列器材测定电阻的阻值:
待测电阻(约100Ω)
滑动变阻器(0~10Ω)
电阻箱(0~9999.9Ω)
电流表A(量程0~50mA,内阻约10Ω)
直流电源(3V,内阻约6Ω)
开关、导线若干
(1)甲同学设计了如图(a)的电路进行实验。
①请在图(b)中用笔画线代替导线,完成实物电路连接;______
②实验操作时,先将滑动变阻器的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端,再接通开关;保持断开,闭合,调节滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置,记下电流。
③断开,______(填写实验步骤),调节电阻箱在左右再闭合,调节使电流表读数为,此时的读数即为电阻的阻值。
(2)乙同学设计了图(c)所示的电路进行实验,他多次改变电阻箱的值,并记录对应的电流表读数,作出图线如图(d)所示,已知图线纵截距为,斜率为,则待测电阻的阻值______(用、表示)。
(3)图(a)方案,产生系统误差的原因是______;图(c)方案待测电阻的测量值______真实值(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
31.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)某实验小组的同学利用如图甲所示的电路图测量了电源的电动势和内阻,其中ab为一段粗细均匀的电阻丝,P为可左右移动的金属夹子。
(1)该实验小组的同学首先用多用电表粗略测量了电阻丝的电阻值,将旋钮置于“”倍率时,指针非常靠近最右端的0刻线处,通过分析,应将旋钮置于________(选填“”或“”)倍率处,然后进行欧姆调零,再将红黑表笔与电阻丝接触,多用电表的读数如图乙所示,则电阻丝的阻值约为________Ω。
(2)图甲中,电键闭合前,夹子P应置于________(选填“a”或“b”)处。
(3)在测量电源电动势和内阻时,测量夹子P到b的距离为L,同时读出电压表的示数U,改变夹子的位置,同时记录多组L和U的数据,该小组的同学利用图像处理实验数据时,以L为横轴,为了拟合成一条直线,应以________(选填“”“U”或“”)为纵轴,若电阻丝单位长度的电阻值为,定值电阻的阻值为,图像的斜率为k,纵截距为b,则电源的电动势为________,电源的内阻为________(均用题中字母表示)。
32.(2026·辽宁·二模)某位物理老师设计了一个测量伏特表内阻的实验,实验电路如图甲所示。他接好电路,将学生电源的输出电压调到4V,伏特表接0~3V量程,电阻箱接入电路的阻值如图乙所示,闭合开关后伏特表的读数如图丙所示。请回答下列问题:
(1)图乙中电阻箱的读数为________,图丙中伏特表的读数为________V。
(2)伏特表接0~3V量程时的内阻________Ω。
(3)若想获得多组数据,在不断开电源开关的情况下,将电阻箱的阻值调为2500Ω时要怎样调节电阻箱旋钮?________。
(4)若电源的输出电压仍为4V,电阻箱接入电路的阻值仍如图乙所示,只将伏特表改接为0~15V量程,则闭合开关后,伏特表的读数应________(填“大于”“小于”或“等于”)图丙中伏特表的读数。
33.(2026·辽宁鞍山·二模)某同学设计实验电路测量生理盐水的电阻率,将绝缘长方体容器放置在水平桌面上,容器的左、右两侧安装电极板,将电极板插入到容器底部,再把生理盐水倒入容器中,如图乙所示,试回答下列问题:
(1)图甲为实验原理图,试在图乙中完成实物连接_____;
(2)该同学通过移动滑动变阻器的滑片,读出多组电压表示数U和对应的毫安表示数I,并记录数据。某次电压表读数如图丙,电压为________V;
(3)现测得电极板间生理盐水的长度l,宽度d,深度h,则生理盐水的电阻率________(用l、d、h、U、I表示);
(4)由于电表内阻的影响,电阻率的测量值________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
34.(2026·辽宁·一模)某实验小组设计了如图甲所示的实验电路测量电源的电动势和内阻,实验器材有:待测电源、阻值为的定值电阻、内阻极大的电压表、总阻值为且阻值均匀的半圆形变阻器、可指示滑片转过角度的刻度盘、开关、导线若干。回答下列问题:
(1)在实验中转动滑片,改变角度(弧度制),测量相应的定值电阻的电压,以为纵坐标,为横坐标,作出图像如图乙所示,已知图像的斜率为,纵截距为,则电源的电动势为______,内阻______;
(2)若实验中采用的电压表内阻不够大,则电源电动势的测量值______(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
35.(2026·辽宁·二模)某实验小组的同学用如图甲所示的实验电路做“测量金属丝的电阻率”实验,实验室提供了以下两种规格的滑动变阻器:
滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω,允许通过的最大电流为3A);
滑动变阻器R2(最大阻值为100Ω,允许通过的最大电流为1.5A)。
(1)实验时滑动变阻器应选______(填“R1”或“R2”),开关闭合前滑动变阻器的滑片P应置于______(填“A”或“B”)端。
(2)实验小组的同学在做该实验时,连接的实物图如图乙所示,请用笔画线代替导线将图乙的实物图按照图甲的电路图连接完整。
(3)为了探究选不同的滑动变阻器对本实验的影响,实验小组的同学调整金属丝上的滑动头,使金属丝接入电路的电阻约为10Ω,再将(1)中所选的滑动变阻器接入电路,移动滑片P,测量多组数据,以金属丝两端电压U为纵轴,为横轴(x为AP的长度,L为AB的长度),作出曲线如图丙中的Ⅰ所示;若将滑动变阻器更换成另一个,重复上述测量过程,则得到的曲线对应图丙中的______(填“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
36.(2026·内蒙古赤峰·模拟预测)电鳗是一种放电能力很强的淡水鱼类,它能借助分布在身体两侧肌肉内的起电斑产生电流。每个起电斑的电动势约为0.15V,内阻约为0.25Ω。某兴趣小组为了测量一个起电斑的电动势和内阻,设计电路如图。利用串联稳压电源模组来模拟电鳗的起电斑,每个电源相当于一个起电斑。可利用的器材有:
A.稳压电源模组
B.电流表(0~0.6A)
C.电流表(0~3.0A)
D.定值电阻R=4.0Ω
E.开关S和导线若干
(1)为了减小实验误差,电流表应选择________(选填“B”或“C”)。
(2)实验步骤如下:
①按图连接电路;
②将金属夹接1,即有n个电斑接入电路,此时记录电源数量n,闭合开关S,记录电流表示数I,断开开关S;
③将金属夹依次接2、3、4、5位置,记录各组I、n的值,描点作出________(选填“n”或者“”)图线;
(3)已知图线的斜率为k,则每个电源的电动势为________(用R,k表示);
(4)实验时,由于电流表内阻的影响,电源内阻的测量值________(选填“偏大”或者“偏小”)。
37.(2026·内蒙古呼伦贝尔·模拟预测)某同学利用实验室的实验器材制成了简易的欧姆表,该欧姆表有“×10”、“×1”两个倍率,如图所示。已知电流计(内阻,量程Ig=1mA)、滑动变阻器R(最大阻值为1500Ω)、电阻箱R0(0-999.9Ω)、干电池(E=1.5V,r=1Ω)。
(1)电路中应为_______(填“红”或“黑”)表笔;闭合开关S时,应为_______(填“×10”或“×1”)倍率;
(2)断开开关S,使M、N短接,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,当电流计的指针偏转角度为满偏的时,此时接在M、N间的电阻阻值应为_______Ω;
(3)如果表内电池的电动势已经下降,但仍然可以欧姆调零。测量时,会导致电阻的测量值_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
38.(2026·内蒙古包头·二模)物理兴趣小组查阅资料:某金属在0~100 ℃内电阻值与摄氏温度t的关系为,其中为该金属在0 ℃时的阻值,α为温度系数(为正值)。小组成员设计图(a)所示电路以测量该金属的电阻和α值。提供的实验器材有:
A.干电池(电动势约为1.5 V,内阻不计)
B.定值电阻(阻值为1 kΩ)
C.定值电阻(阻值为800 Ω)
D.滑动变阻器(阻值范围0~4 kΩ)
E.滑动变阻器(阻值范围0~40 Ω)
F.电流计G(量程0~200 μA,内阻未知)
G.电阻箱R(最大阻值为9999.9 Ω)
H.温度计
I.沸水和冷水各一杯
J.开关两个及导线若干
请回答下列问题:
(1)滑动变阻器应选用___________(填“”或“”)。
(2)闭合开关,将滑动变阻器调到合适的阻值,再调节电阻箱的阻值,当电阻箱的示数为400 Ω时,此时发现闭合开关前、后电流计G的示数没有变化,则电流计G的内阻为___________Ω。
(3)利用上述电流计G及电路测量该金属的电阻和α值:
①断开开关、,将取下换成该金属电阻,并置于沸水中;
②闭合开关,读出电流计G的示数;闭合开关,调节电阻箱的阻值,直至闭合开关前、后电流计G的示数没有变化,记下此时电阻箱的示数R和水的温度t;
③多次将冷水倒一点到热水中,重复步骤②,可获得电阻箱的示数R和温度t的多组数据。
(4)以电阻箱的示数R为纵轴,温度t为横轴,作出的图像如图(b)所示,则该金属电阻在0 ℃时的阻值___________,温度系数α=___________。(结果用a、b、c表示)
39.(2026·内蒙古赤峰·一模)某同学用图甲所示的电路观察电容器的充放电情况。所用器材有:电源E(8V)、电容器C、电阻R、开关S、电压传感器、电流传感器、导线若干。
(1)在图甲所示的电路图中,传感器B为______(选填“电流”或“电压”)传感器。
(2)将开关S接1,给电容器充电,充电完成后,将开关S接2,电容器通过R放电。观察放电过程中电压传感器的电压随时间的变化其图像可能为______(选填“图乙”或“图丙”)。
(3)电容器放电时的图像如图丁所示,已知图线与坐标轴围成的面积表示电荷量,通过计算得到该电容器电容为______μF。(结果保留3位有效数字)
(4)为了延长电容器的放电时间,请写出一种可行的方案______。
40.(2026·内蒙古呼和浩特·一模)某同学通过实验测量阻值约为粗细均匀的金属丝的电阻率。
(1)该同学采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。现有电源(电动势为,内阻不计),电流表(量程,内阻约,开关和导线若干,及下列器材:
A.电压表(量程,内阻约,
B.电压表(量程,内阻约,
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
为了调节方便、测量准确,实验中电压表应选用____________,滑动变阻器应选用___________。(选填实验器材前的字母)
(2)电压表应连接___________点(选填“”或“”)。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最___________(选填“左”或“右”)端。
(3)测得金属丝的直径为,长度为,电阻为,则该金属丝电阻率测量值的表达式___________,考虑___________(选填“电流表分压”或“电压表分流”)的影响,电阻率的测量值小于真实值。
41.(2026·内蒙古包头·一模)北方地区冬季温度较低,小明想为自家蔬菜大棚设计一个低温报警装置,该报警装置可用于观测棚内温度(0~15℃),同时当温度低于10℃时装置会自动报警。所用温度传感器的电阻随温度的变化规律如图(a)所示,实验电路如图(b)所示。实验室提供的器材有:
A.直流电源(电动势为8V,内阻不计);
B.电压表(量程为6V,内阻非常大);
C.温度传感器;
D.电阻箱(最大阻值为999.9Ω);
E.定值电阻R(阻值为10Ω);
F.单刀双掷开关一个,导线若干;
G.报警器(电阻非常大)。
(1)请根据图(b)所示的电路图,在图(c)中完成实物连线。
(2)按下列步骤进行调试:
①电路接通前,先将电阻箱调为,然后开关向________(填“a”或“b”)端闭合,将电压表此时指针对应的刻度线标记为温度________℃;
②逐步减小电阻箱的阻值,电压表的示数不断________(填“变大”或“变小”),按照图(a)中数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的“温度”;
③将开关向另一端闭合,温度计即可正常使用。
(3)电压表示数降低到________V,报警器报警。
(4)使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,温度的测量结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
42.(2026·内蒙古赤峰·模拟预测)某实验小组测量自来水的电阻率。实验器材有:绝缘性能良好的塑料圆柱形容器,金属探针,金属圆片,游标卡尺,干电池(电动势1.5V),电压表,电流表等。
(1)先用游标卡尺测量塑料圆柱形容器的内径,结果如图甲所示,该读数_____mm。
(2)依据电路图把实物图中的连线补充完整。_____
(3)将采集的水样装入容器内,容器顶部等间距插有金属探针,两端用金属圆片密封(探针和圆片电阻均可忽略不计)。将电压表与两探针相连,测得与电压表相连的两探针间的距离为。闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表的示数在保持不变的情况下,多次改变两探针间距,测出对应电压表的示数,做出图像如图丁所示,根据图像计算得出该水样的电阻率为_____(取3.14,结果保留两位有效数字)。
(4)由于电流表的外接,使得电阻率的测量值与真实值相比_____(选填“偏大”或“偏小”)
二、综合题
43.(2026·辽宁锦州·模拟预测)新能源汽车电池包需进行吊装稳定性测试。(重力加速度大小为,忽略空气阻力)
(1)如图,质量为且分布均匀的电池包,被两根长度均为的对称轻绳竖直向上吊起,两根轻绳与电池包水平表面的夹角始终为。
电池包以恒定速度向上运动时,每根轻绳的拉力大小为__________;两根轻绳拉力的总功率为__________。
(2)电池最小单位是节(如图甲),由节成排,由排成组(如图乙)。冬冬同学想要测量一节电池的充电终止电压(即充满电后的电源电动势),又担心测量过程中电流过大导致电压变化很快,于是他想到一种方法:两只电压表和,量程已知,内阻未知。冬冬同学分别用图丁中的图①和图②的电路对该电池进行了两次测量,计算出这个电池的电动势。
若图①中电压表的示数为,图②中电压表和的示数分别为和,则电压表和电阻之比是________,电动势表达式是________。(用、、表示)。
(3)部分新能源汽车的“智能玻璃”配备了抬头显示系统如图(a),可将车辆的行驶速度、导航信息等重要行车信息投射到前挡风玻璃上。其原理图如图(b)所示,投影系统完成成像过程后,传导至光波导片中,通过“全反射”原理将光传输到人眼。光波导片的玻璃基底的折射率为,玻璃基底周围介质的折射率为。_____。(选择:A.“大于”,B.“小于”)
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专题15 实验
6年真题1年模拟
考点分类
黑吉辽蒙考情(2021-2026)
命题规律
考点 01 力学实验
2022 全国乙卷:匀加速直线运动数据处理;2021 全国乙卷:平抛运动频闪法测量;2025 黑吉辽蒙卷:橡皮筋装置测质量;2024 辽宁卷:积木摆动周期探究;2023 辽宁卷:硬币碰撞验证动量守恒;2023 新课标卷:单摆测重力加速度
・情境:覆盖运动学、静力学、碰撞、单摆等经典实验,结合生活与创新装置;
・考点:仪器读数、数据与图像处理、实验原理推导、误差分析与改进;
・题型:均为实验填空题,以原理理解与定量计算为主;
・综合:力学规律与实验探究结合,侧重考查操作细节与数据处理能力。
考点 02 电学实验
2023 新课标卷:电容器充放电现象探究;2024 辽宁卷:电阻丝法测电源电动势与内阻;2023 辽宁卷:四探针法测导电漆电阻率;2022 全国乙卷:伏安特性测量与电表扩量程;2021 全国乙卷:伏阻法测电源电动势与内阻
・情境:覆盖电路测量、元件特性、材料电阻率等实验,含创新测量方法;
・考点:电路设计与器材选择、电表读数、图像法数据处理、原理公式推导;
・题型:均为实验填空题,含电路作图、定量计算与原理分析;
・综合:恒定电流规律与实验探究结合,侧重考查电路分析与实验设计素养。
考点01 力学实验
一、实验题
1.(2022·全国乙卷·高考真题)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻()开始的一段时间内,该飞行器可视为沿直线运动,每隔测量一次其位置,坐标为x,结果如下表所示:
0
1
2
3
4
5
6
0
507
1094
1759
2505
3329
4233
回答下列问题:
(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动,判断的理由是:______;
(2)当时,该飞行器速度的大小______;
(3)这段时间内该飞行器加速度的大小______(保留2位有效数字)。
【答案】 相邻1s内的位移之差接近∆x=80m 547 79
【详解】(1)[1]第1s内的位移507m,第2s内的位移587m,第3s内的位移665m,第4s内的位移746m,第5s内的位移824m,第6s内的位移904m,则相邻1s内的位移之差接近∆x=80m,可知判断飞行器在这段时间内做匀加速运动;
(2)[2]当x=507m时飞行器的速度等于0-2s内的平均速度,则
(3)[3]根据
2.(2021·全国乙卷·高考真题)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。
完成下列填空:(结果均保留2位有效数字)
(1)小球运动到图(b)中位置A时,其速度的水平分量大小为___________,竖直分量大小为___________;
(2)根据图(b)中数据可得,当地重力加速度的大小为___________。
【答案】 1.0 2.0
9.7
【详解】(1)[1]因小球水平方向做匀速直线运动,因此速度为
[2]竖直方向做自由落体运动,因此A点的竖直速度可由平均速度等于时间中点的瞬时速度求得
(2)[3]由竖直方向的自由落体运动可得
代入数据可得
3.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a),细绳1、2和橡皮筋相连于一点,绳1上端固定在A点,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,使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直,待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线,如图(b)所示。
回答下列问题:
(1)将一芒果放入此空杯,按上述操作测得,由图(b)可知,该芒果的质量_________g(结果保留到个位)。若杯中放入芒果后,绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直,由图像读出的芒果质量与相比_________(填“偏大”或“偏小”)。
(2)另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲,下列原因可能的是_________。
A.水杯质量过小 B.绳套长度过大
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_________。
【答案】(1) 106 偏大
(2)C
(3)减小细线与竖直方向的夹角
【详解】(1)[1]操作测得,由图(b)的图像坐标可知,该芒果的质量为106g;
[2]若杯中放入芒果后,绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直,根据共点力平衡可知橡皮条的拉力变大,导致橡皮筋的长度偏大,若仍然根据图像读出芒果的质量与相比偏大。
(2)另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲,可能是所测物体的质量过大,导致橡皮筋所受的弹力过大超过了弹簧的弹性限度,从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比。
故选C。
(3)根据共点力平衡条件可知,当减小绳子与竖直方向的夹角时,相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较小,故相同的橡皮筋,可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。
4.(2024·辽宁·高考真题)图(a)为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图,不同颜色的积木直径不同。某同学通过实验探究这套积木小幅摆动时周期T与外径D之间的关系。
(1)用刻度尺测量不同颜色积木的外径D,其中对蓝色积木的某次测量如图(b)所示,从图中读出______。
(2)将一块积木静置于硬质水平桌面上,设置积木左端平衡位置的参考点O,将积木的右端按下后释放,如图(c)所示。当积木左端某次与O点等高时记为第0次并开始计时,第20次时停止计时,这一过程中积木摆动了______个周期。
(3)换用其他积木重复上述操作,测得多组数据。为了探究T与D之间的函数关系,可用它们的自然对数作为横、纵坐标绘制图像进行研究,数据如下表所示:
颜色
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
2.9392
2.7881
2.5953
2.4849
2.197
1.792
根据表中数据绘制出图像如图(d)所示,则T与D的近似关系为______。
A. B. C. D.
(4)请写出一条提高该实验精度的改进措施:______。
【答案】(1)7.54/7.55/7.56
(2)10
(3)A
(4)为了减小实验误差,提高该实验精度的改进措施:用游标卡尺测量外径D、通过测量40次或60次左端与O点等高所用时间来求周期、适当减小摆动的幅度。
【详解】(1)刻度尺的分度值为0.1cm,需要估读到分度值下一位,读数为
(2)积木左端两次经过参考点O为一个周期,当积木左端某次与O点等高时记为第0次并开始计时,之后每计数一次,经历半个周期,可知,第20次时停止计时,这一过程中积木摆动了10个周期。
(3)由图(d)可知,与成线性关系,根据图像可知,直线经过与,则有
解得
则有
解得
可知
故选A。
(4)略
5.(2023·辽宁·高考真题)某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律,设计了如下实验:用纸板搭建如图所示的滑道,使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上,其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量,得到一元和一角硬币的质量分别为和()。将硬币甲放置在斜面一某一位置,标记此位置为B。由静止释放甲,当甲停在水平面上某处时,测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处,左侧与O点重合,将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后,分别测量甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变,重复实验若干次,得到OP、OM、ON的平均值分别为、、。
(1)在本实验中,甲选用的是____(填“一元”或“一角”)硬币;
(2)碰撞前,甲到O点时速度的大小可表示为_____(设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g);
(3)若甲、乙碰撞过程中动量守恒,则_____(用和表示),然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒;
(4)由于存在某种系统或偶然误差,计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1,写出一条产生这种误差可能的原因____。
【答案】 一元 1.测量误差,因为无论是再精良的仪器总是会有误差的,不可能做到绝对准确;2.碰撞过程中,我们认为内力远大于外力,动量守恒,实际上碰撞过程中,两个硬币组成的系统合外力不为零。
【详解】(1)[1]根据题意可知,甲与乙碰撞后没有反弹,可知甲的质量大于乙的质量,甲选用的是一元硬币;
(2)[2]甲从点到点,根据动能定理
解得碰撞前,甲到O点时速度的大小
(3)[3]同理可得,碰撞后甲的速度和乙的速度分别为
若动量守恒,则满足
整理可得
(4)[4]略。
6.(2023·新课标卷·高考真题)一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。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,该示数为___________mm;螺旋测微器在夹有摆球时示数如图(b)所示,该示数为___________mm,则摆球的直径为___________mm。
(2)单摆实验的装置示意图如图(c)所示,其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处,摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O点上方,则摆线在角度盘上所指的示数为5°时,实际摆角___________5°(填“大于”或“小于”)。
(3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm,则摆长为___________cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60s,则此单摆周期为___________s,该小组测得的重力加速度大小为___________m/s2.(结果均保留3位有效数字,π2取9.870)
【答案】 0.006/0.007/0.008 20.034/20.033/20.035/20.032 20.027/20.028/20.029 大于 82.5 1.82 9.83
【详解】(1)[1]测量前测微螺杆与和测砧相触时,图(a)的示数为
[2]螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5mm的整数倍)加可动刻度(0.5mm以下的小数)读数,图中读数为
[3]则摆球的直径为
(2)[4]角度盘的大小一定,即在规定的位置安装角度盘,测量的摆角准确,但将角度盘固定在规定位置上方,即角度盘到悬挂点的距离变短,同样的角度,摆线在刻度盘上扫过的弧长变短,故摆线在角度盘上所指的示数为5°时,实际摆角大于5°;
(3)[5]单摆的摆线长度为81.50 cm,则摆长为
结果保留三位有效数字,得摆长为82.5cm;
[6]一次全振动单摆经过最低点两次,故此单摆的周期为
[7]由单摆的周期表达式得,重力加速度
考点02 电学实验
一、实验题
1.(2023·新课标卷·高考真题)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___________(填“正极”或“负极”)接触。
(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为,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___________。(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
(3)将电阻箱的阻值调为,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(b)中曲线所示,其中实线是电阻箱阻值为___________(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___________(填“电压”或“电荷量”)。
【答案】 正极 C 电荷量
【详解】(1)[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;
(2)[2]电容器充电完成后,开始时两极板电量较多,电势差较大,当闭合“2”接入小灯泡,回路立即形成电流,灯泡的迅速变亮;随着时间的积累,两极板电量变少,电势差变小,流过灯泡的电流减小,直至两极板电荷量为零不带电,则无电流流过小灯泡即熄灭,故选C。
(3)[3]开始充电时两极板的不带电,两极板电势差为零,设电源内阻为r,则开始充电时有
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;
[4]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。
2.(2024·辽宁·高考真题)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的_____。(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;
④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势_____。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、,若,则待测电池的内阻____(用和表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)为了保护电路,闭合开关前,金属夹置于电阻丝的最大阻值处,由图可知,应该置于端。
(2)对于电路图(a),根据闭合电路欧姆定律有
设金属丝的电阻率为,横截面积为,结合欧姆定律和电阻定律
联立可得
整理可得
对于电路图(b),根据闭合电路欧姆定律有
结合欧姆定律和电阻定律
联立后整理
可知图线的纵轴截距
解得
(3)由题意可知
又
联立解得
3.(2023·辽宁·高考真题)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下:
a.测得样品截面的边长a = 0.20cm;
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁间左右移动;
c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;
d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I = 0.40A,读出相应的电压表示数U,断开开关S;
e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U—L图像如图(b)所示,得到直线的斜率k。
回答下列问题:
(1)L是丙到___________(填“甲”“乙”或“丁”)的距离;
(2)写出电阻率的表达式ρ = ___________(用k、a、I表示);
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ = ___________Ω∙m(保留两位有效数字)。
【答案】 乙 6.7 × 10-5
【详解】(1)[1]由于电压表测量的是乙、丙之间的电压,则L是丙到乙的距离。
(2)[2]根据电阻定律有
再根据欧姆定律有
联立有
则
(3)[3]根据图像可知
k = 6.7V/m
则根据(2)代入数据有
ρ = 6.7 × 10-5Ω∙m
4.(2022·全国乙卷·高考真题)一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有:电压表V(量程为,内阻很大),电流表A(量程为,内阻为),电源E(电动势约为,内阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选或),定值电阻(阻值可选或),开关S,导线若干。
(1)要求通过的电流可在范围内连续可调,在答题卡上将图(a)所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图________;
(2)实验时,图(a)中的R应选最大阻值为______(填“”或“”)的滑动变阻器,应选阻值为______(填“”或“”)的定值电阻;
(3)测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示,则此时两端的电压为______V,流过的电流为_____,此组数据得到的的阻值为______(保留3位有效数字)。
【答案】
【详解】(1)[1]电流表内阻已知,电流表与并联扩大电流表量程,进而准确测量通过的电流,电压表单独测量的电压;滑动变阻器采用分压式接法,电表从开始测量,满足题中通过的电流从连续可调,电路图如下
(2)[2]电路中应选最大阻值为的滑动变阻器,方便电路的调节,测量效率高、实验误差小;
[3]通过的电流最大为,需要将电流表量程扩大为原来的倍,根据并联分流的规律示意图如下
根据并联分流,即并联电路中电流之比等于电阻的反比,可知
解得
(3)[4]电压表每小格表示,向后估读一位,即;
[5]电流表每小格表示,本位估读,即,电流表量程扩大倍,所以通过的电流为;
[6]根据欧姆定律可知
5.(2021·全国乙卷·高考真题)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约)和内阻r(小于)。图中电压表量程为,内阻:定值电阻;电阻箱R,最大阻值为;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:
(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选___________(填“5.0”或“15.0”);
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;
(3)根据图(a)所示电路,用R、、、E和r表示,得___________;
(4)利用测量数据,做图线,如图(b)所示:
(5)通过图(b)可得___________V(保留2位小数),___________(保留1位小数);
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为,由此产生的误差为___________%。
【答案】 15.0 1.58 2.0 5
【详解】(1)[1]为了避免电压表被烧坏,接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大,则由并联电路分压可得
代入数据解得
因此选。
(3)[2]由闭合回路的欧姆定律可得
化简可得
(5)[3][4]由上面公式可得
由图象计算可得
代入可得
将代入解析式可得
解得
(6)[5]如果电压表为理想电压表,则可有
则此时
因此误差为
力学实验
一、单选题
1.(2026·吉林·模拟预测)利用如图所示的实验器材,不能完成的实验是( )
A.探究加速度与力和质量的关系 B.研究自由落体运动规律
C.验证机械能守恒定律 D.测量重力加速度的大小
【答案】A
【详解】A.由可知验证牛顿第二定律需要改变加速度,以上图片提供的实验装置加速度始终为重力加速度,无法满足实验要求,故A符合题意;
B.在研究自由落体运动规律实验中,必须满足物体只受到重力,需要打点计时器且测量物体的位移,运动的时间,以上实验器材满足该实验,故B不符合题意;
C.在验证机械能守恒定律实验中,重力势能的减小量应等于动能的增加量,二者均含有质量,所以不需要测质量,但需要打点计时器且测量物体的位移,运动的时间,求速度,以上实验器材满足该实验,故C不符合题意;
D.在测量重力加速度的大小实验中,必须满足物体只受到重力,需要打点计时器且测量物体的位移,运动的时间,以上实验器材满足该实验,故D不符合题意。
故选A。
二、实验题
2.(2026·内蒙古赤峰·模拟预测)某同学设计利用钢尺弯曲形变来测量物体质量的实验装置。如图甲,他将一把钢尺一端水平固定,另一端开有小孔可悬挂重物。实验时,通过测量钢尺自由端的竖直位移来推算所挂重物的质量。
(1)主要实验步骤如下:
①未挂重物时,记录钢尺自由端的初始位置作为零点;
②钢尺自由端悬挂一个质量为20.0g的钩码,测量并记录自由端的竖直位移;
③依次增加钩码个数,重复步骤②,记录多组数据如下表所示;
钩码质量m(g)
0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
自由端位移h(mm)
0
2.0
4.1
6.1
8.2
10.3
13.5
④根据表中前6组数据,在图乙中描点并绘制曲线________。
(2)根据绘制的图线可知在m≤100.0g范围内,h与m之间满足________(选填“正比”或者“反比”)关系;
(3)悬挂待测物体,测得自由端的竖直位移hx=7.6mm,利用图像求出待测物体的质量mx=________g(保留三位有效数字);
(4)当m>100.0g后,通过进一步描点,发现图线发生弯曲,可能原因是________。
【答案】(1)
(2)正比
(3)73.5/73.6/73.7/73.8/73.9/74.0
(4)可能超出钢尺弹性限度
【详解】(1)根据表中前6组数据,绘制曲线如下
(2)由第(1)问图可知,在范围内,绘制的图线是一条过原点的直线,说明h与m之间满足正比关系。
(3)由第(1)问图可知,当自由端的竖直位移hx=7.6mm时,待测物体的质量。
(4)当后,钢尺的形变超出了弹性限度,不再满足胡克定律(正比关系),导致位移 h 的增长速度变快,图线发生弯曲。
3.(2026·内蒙古呼伦贝尔·模拟预测)同学们用如图(a)所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。在单摆悬点处安装拉力传感器,并获得传感器读取的力与时间的关系图像,如图(b)所示。
(1)关于本实验的操作,下列说法正确的是_______
A.需要用天平称出摆球的质量
B.摆线要选择较细的、伸缩性小些的,并且适当长一些
C.测摆长时应先在水平桌面上将细线拉直测得细线长度,再悬挂小球
D.为了使单摆的周期大一些,以方便测量,初始摆角应大于20°
(2)由图(b)可知,该单摆的周期为_______(用t0表示);
(3)同学们改变摆长L,测量不同摆长单摆的周期T,得到多组数据。以T2为横轴,L为纵轴,做出图像,如图(c)所示。根据图中数据,重力加速度_______(用a、b表示)。
【答案】(1)B
(2)
(3)
【详解】(1)A.该实验不需要用天平称出摆球的质量,A错误;
B.摆线要选择较细的、伸缩性小些的,以防摆长变化,并且适当长一些,B正确;
C.测摆长时应先悬挂小球,让其自然伸直后测量细线长度,C错误;
D.摆角不应大于5°,否则就不是简谐振动,D错误。
故选B。
(2)由图(b)可知,,该单摆的周期为;
(3)根据可得
由图像可知,可得
4.(2026·内蒙古包头·二模)用如图甲所示的实验装置测某两种新型材料表面之间的动摩擦因数。把两种材料分别安装在水平放置木板的上表面和物块的下表面,利用力传感器测量物块所受细绳拉力的大小,已知当地重力加速度为g。
(1)本实验砝码和托盘的总质量____________(选填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量。
(2)在实验中得到一条如图乙所示的纸带,用毫米刻度尺测量并在纸带上标出了部分段长度。已知相邻计数点间的时间间隔,由图中数据可求得打下D点时纸带的速度大小为____________,纸带的加速度大小为____________(结果均保留3位有效数字)。
(3)改变所加砝码的质量,多次进行实验,测出多组拉力F和对应加速度a,作a—F图像如图丙所示,图线与纵轴的截距为-b,可得____________。
【答案】(1)不需要
(2) 1.19 1.72
(3)
【详解】(1)本实验利用传感器测量物块所受细绳拉力的大小,砝码和托盘的总质量不需要远小于滑块的质量。
(2)[1]打下D点时纸带的速度大小为
[2]根据逐差法可得纸带的加速度为
(3)以物块为研究对象,根据牛顿第二定律可得
所以
结合图像可得
所以
5.(2026·内蒙古包头·二模)物理学习小组想探究:质量均匀分布的细杆(直径d远小于杆长l)由静止释放后在最低点的角速度ω与杆质量m和长度l的关系,重力加速度为g。设计了如下实验步骤:
(1)按图(a)安装好实验装置,取粗细和长度相同的细杆,上端用光滑铰链固定,将细杆拉至水平,静止释放后让其下端通过光电门。细杆下端通过光电门的角速度ω=___________(用细杆直径d,细杆下端通过光电门时间和杆长l表示)。
(2)取粗细和长度相同,但质量不同的细杆进行实验,利用所得数据作出其在最低点角速度ω的平方与质量的关系图像如图(b)所示,由图像可知最低点的与细杆质量m___________。
(3)取粗细和质量相同,但长度不同的细杆继续实验,利用所得数据作出其在最低点角速度ω的平方与杆长的关系图像如图(c)所示,由图像可知最低点的与杆长l___________。
【答案】(1)
(2)无关
(3)成反比
【详解】(1)细杆下端通过光电门的角速度
(2)由图像(b)可知为平行于m轴的直线,可知细杆下端通过最低点的与细杆质量m无关;
(3)根据图像(c)可知,可知细杆下端通过最低点角速度与杆长l成反比。
6.(2026·辽宁抚顺·模拟预测)某实验小组用图甲所示的实验器材探究加速度a与合力F的关系。
(1)某次实验打出纸带如图乙所示,已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,纸带上相邻两个计数点之间还有4个点未画出,则小车的加速度大小为________(结果保留两位有效数字)。
(2)保持小车质量不变,多次改变钩码的质量m并测算出小车相应的加速度a,记录实验数据如表所示。请根据实验数据在图丙所示的坐标系中描绘出小车的加速度a与钩码的质量m的图线。
组次
1
2
3
4
5
钩码质量/g
10
20
30
40
50
小车加速度
0.19
0.38
0.57
0.85
0.95
(3)根据在图丙中描绘的图线可知,在(2)中第________组的数据误差较大;由图丙可得出结论________。
【答案】(1)0.80
(2)
(3) 4 小车质量一定时,在误差允许范围内其加速度与所受合力成正比
【详解】(1)相邻两个计数点之间还有4个点未画出,则
根据逐差法可知,小车的加速度大小为
(2)舍弃明显偏离的点后,绘图如下
(3)[1][2]根据图像可知第4组数据误差较大,舍去;图线为过原点的倾斜直线,可知小车质量一定时,在误差允许范围内其加速度与所受合力成正比。
7.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)晓宇同学利用如图甲所示的装置完成了“验证机械能守恒定律的实验”,实验时,将光电门固定在水平气垫导轨上,并将带有遮光条的滑块放在气垫导轨上,用细线拴接在滑块上后跨过光滑的定滑轮与钩码相连,调节定滑轮使拴接滑块的细线与气垫导轨平行,测量钩码的质量为m,滑块和遮光条的总质量为M,重力加速度为g。
(1)晓宇利用游标卡尺测量了遮光条的宽度,如图乙所示,则游标卡尺的读数为________cm。
(2)将滑块放在光电门左侧合适的位置,测量遮光条离光电门的距离L,将钩码由静止释放,记录滑块经过光电门时遮光条的挡光时间,若系统的机械能守恒,则关系式________成立(用题中字母表示)。
(3)晓宇多次改变滑块释放的位置,记录每次遮光条离光电门的距离L并同时记录了遮光条的挡光时间,在处理实验数据时,为了拟合成一条直线,以L为纵轴,横轴应为________(选填“”“”或“”),若钩码和滑块组成的系统机械能守恒,则图线的斜率应为________(用题中字母表示)。
【答案】(1)0.23
(2)
(3)
【详解】(1)图乙可知该游标卡尺精度为0.1mm,则读数为
(2)滑块经过光电门的速度大小为
若系统的机械能守恒有
联立解得
(3)[1][2]因为
整理得
可知图像是一条倾斜直线,因此以L为纵轴,横轴应为。图像斜率为。
8.(2026·内蒙古赤峰·一模)某学习小组用图甲装置测量当地重力加速度。
将细绳一端固定在O点,另一端系一磁性小球(质量很大,体积很小),在摆球的正下方放置一手机。打开手机中测量磁感应强度的软件,调整手机位置使手机磁传感器恰好位于磁性小球的悬挂点正下方。用毫米刻度尺测出细绳悬挂点到摆球球心的长度;
(1)使磁性球做小角度摆动,手机呈现出沿x轴方向磁感应强度随时间变化曲线,当磁感应强度测量值最大时,磁性小球位于最高点,当磁感应强度约为0时,小球所在位置为______(选填“最低点”或“最高点”)。
(2)实验采集到磁感应强度随时间变化的图像如图乙,可知5s-15s内有______个周期;
(3)通过计算得到当地重力加速度大小为______(取,结果保留三位有效数字);
(4)另一组同学多次改变摆长,根据测得数据,画出单摆周期平方T2与摆长L的关系图线,发现其延长线未过原点,如图丙所示,原因可能是______(选填正确选项前的字母)。
A.将摆线的长度作为摆长
B.将摆线的长度与小球半径的和作为摆长
C.将摆线的长度与小球直径的和作为摆长
【答案】(1)最低点
(2)5
(3)9.82
(4)C
【详解】(1)磁感应强度最大时小球位于最高点,磁性小球运动到最低点(平衡位置)时,沿x方向的磁感应强度分量近似为0,因此B约为0时小球在最低点。
(2)单摆一个周期内会两次到达最高点(左右各一次),对应B出现两次峰值。由图乙可知,内有5个完整周期。
(3)由上述分析得单摆周期,摆长
根据单摆周期公式
变形得
(4)C.设真实摆长为,测量摆长为,若测量摆长时,将摆线长度与小球直径之和作为摆长,真实摆长(为小球半径,测量多了一个),代入周期公式得
当时,
即图线延长线与轴交于正半轴符合图丙的情况,故C正确;
A.只将摆线长作为摆长,会得到时,不符合,故A错误;
B.测量正确时图线过原点,不符合,故B错误。
故选C。
9.(2026·内蒙古呼和浩特·一模)某同学利用如图1实验装置测量重力加速度,交流电源频率为。使重锤自由下落,打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带,依次标出计数点0,1,…,6。各计数点与0计数点之间的距离如图2。
(1)建构自由落体运动模型所用到的物理方法是___________。
A.类比法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.理想模型法
(2)根据图2相关数据,计算打下计数点2时的速度________,重力加速度________(结果均保留3位有效数字)。
(3)通过以上实验测出的重力加速度数值比当地的重力加速度值略小,可能的原因是___________。
A.存在阻力的影响 B.先释放纸带,后接通电源 C.交流电的频率略小于
(4)利用手机上的加速度传感器测量重力加速度。建立如图3坐标系,其中轴竖直向上。实验时,用手水平托着手机,打开加速度传感器,手掌迅速向下运动,让手机脱离手掌而自由下落,然后接住手机。加速度传感器记录的方向上的加速度图线如图4。
读取手机轴上的加速度为,查阅相关资料发现,该地区的重力加速度约为。重复实验,但实验结果并没有明显改善,误差仍旧很大。
①除空气阻力影响外,此误差产生的其他原因可能是______________;
②根据图4中已有数据,写出重力加速度的表达式_____________。
【答案】(1)D
(2) 1.89 9.64
(3)A
(4) 手机下落过程中发生了翻转
【详解】(1)由于自由落体运动是物体只在重力的作用下由静止开始下落的运动,在实际运动中,物体下落时不受空气的阻力是不可能的,因此该实验探究时,由于空气的阻力较小,可以忽略不计,将物体的运动近似看成自由落体运动,采用的方法为理想模型法。
故选D。
(2)[1]由题可知,相邻计数点之间的时间间隔为
根据匀变速直线运动规律可知,打下计数点2时的速度大小为
[2]根据逐差法可知,重力加速度的大小为
(3)A.由于空气阻力的作用,导致测量的加速度比实际值偏小,故A正确;
B.先释放纸带后接通电源,会导致初始点迹缺失,但不会影响加速度的计算,故B错误;
C.根据逐差法求加速度的原理可知,若交流电的频率略小于50Hz,实际打点的时间间隔变大,而计算时仍使用原来的打点时间间隔,导致测量的重力加速度偏大,故C错误。
故选A。
(4)[1]除了空气阻力的影响,手机在下落的过程中发生翻转会导致加速度传感器记录的方向上的加速度值发生变化,影响实验的测量结果;
[2]根据矢量的合成可得
10.(2026·内蒙古鄂尔多斯·一模)某实验小组利用如图甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数,细线与滑轮间的摩擦和滑轮质量不计。
(1)关于本实验,下列说法正确的是______
A.实验前必须将长木板左端垫高以平衡摩擦力
B.实验中不需要测量砂和砂桶的总质量
C.为减小误差,必须保证砂和砂桶总质量远小于滑块质量
D.实验时应先接通打点计时器电源,再释放滑块
(2)图乙为某次实验得到的一条点迹清晰的纸带,点是纸带上打出的第一个点,、、、、、、是计数点,相邻两个计数点间还有4个点未标出,打点计时器使用的交流电频率为,间有部分纸带没有画出来,测量出各计数点到O点的距离并标在纸带上,由图中数据可得滑块的加速度大小是______(结果保留两位有效数字);
(3)改变砂桶内细砂的质量,多次实验,记录力传感器的示数,测量滑块的加速度,并描绘出图像如图丙所示。已知该图线的横轴截距为,斜率为,重力加速度为。则动摩擦因数______(用、、表示)。
【答案】(1)BD
(2)0.80
(3)/
【详解】(1)A.本实验是测量滑块与长木板之间的动摩擦因数,通过测量描绘出图像,根据截距测量摩擦因数,故不需要平衡滑块与长木板间的摩擦力,故A错误;
BC.对小车的拉力是通过力传感器得到的,故无需测量砂和砂桶的质量,也不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量,故B正确,C错误;
D.实验时,应先接通打点计时器电源,待打点稳定后再释放滑块,以充分利用纸带,故D正确。
故选BD。
(2)根据题意可知,相邻计数点之间的时间间隔为
根据逐差法可知,加速度为
(3)对滑块和动滑轮整体,根据牛顿第二定律有
则有
图丙直线与轴的截距为
故结合图像有
解得
11.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某实验小组做了测量木质滑块与橡胶皮之间动摩擦因数μ的实验,所用器材如下:钉有橡胶皮的长木板、质量为250 g的木质滑块(含挂钩)、细线、定滑轮、弹簧测力计、慢速电机以及砝码若干。实验装置如图甲所示。
实验步骤如下:
①将长木板放置在水平台面上,滑块平放在橡胶面上;
②调节定滑轮高度,使细线与长木板平行(此时定滑轮高度与挂钩高度一致);
③用电机缓慢拉动长木板,当长木板相对滑块匀速运动时,记录弹簧测力计的示数F;
④在滑块上分别放置50 g、100 g和150 g的砝码,重复步骤③;
⑤处理实验数据(重力加速度g取9.80 m/s2)。
实验数据如下表所示:
滑块和砝码的总质量M/g
弹簧测力计示数F/N
动摩擦因数μ
250
1.12
0.457
300
1.35
a
350
1.57
0.458
400
1.79
0.457
完成下列填空:
(1)下列各示意图所示的力学实验中,与本实验所采用的实验原理相同的是( )
A. B.
C. D.
(2)表格中a处的数据为__________(保留3位有效数字);
(3)其他条件不变时,在实验误差允许的范围内,滑动摩擦力的大小与接触面上压力的大小__________,μ与接触面上压力的大小__________(以上两空填“成正比”“成反比”或“无关”);
(4)若在实验过程中未进行步骤②,实验装置如图乙所示,挂钩高于定滑轮,则μ的测量结果将__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)B
(2)0.459
(3) 正比 无关
(4)偏大
【详解】(1)A.该图为验证平行四边形定则的实验原理图,运用了等效替代法探究力的合成。题中实验为测量动摩擦因数的实验,采用了控制变量法,不符合题意。A错误;
B.该图为探究向心力与哪些因素有关的实验,采用了控制变量法,符合题意。B正确;
C.该图为验证动量守恒的实验,主要采用的等效替代法,将位移代替速度进行验证。C错误。
D.该图是伽俐略的理想实验,主要运用了逻辑推理和理想外推的方法,不符合题意。D错误。
故选B。
(2)长木板相对于滑块匀速运动,此时滑块受力平衡有
其中为弹簧拉力,为滑块受到的摩擦力,取,解得
(3)[1]根据表格数据,计算出的值在误差允许范围内相等,说明滑动摩擦力与接触面受到的压力的比值近似为常数,因此滑动摩擦力大小与接触面压力成正比。
[2]结合实验数据由公式
可知在不同的与的组合下,的值基本保持不变,所以与接触面压力大小无关。
(4)设此时拉力与水平方向成角,根据力的合成和分解以及共点力平衡可知
但是在测量时仍然认为
因为,导致测量值比真实值要大,因此测量值偏大。
12.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某同学利用如图甲所示的实验装置验证碰撞过程中的动量守恒。竖直平面内的一段固定的圆弧轨道下端与水平桌面相切于O点,以切点O为坐标原点,水平向右为正方向建立一维坐标系,在足够远的地方放置了位移传感器,当小滑块A经过O点时,位移传感器开始工作。已知小滑块A(质量为,包含A上的传感器)和B(质量为,且)与接触面间的动摩擦因数相同。
①先将小滑块A从圆弧轨道上某一点由静止释放,测出小滑块在水平桌面上滑行的图像如图乙中的图线所示,记录小滑块A停止的时刻为;
②然后将左侧贴有双面胶(不计双面胶的质量)的小滑块B放在圆弧轨道的最低点O处,再将小滑块A从圆弧轨道上由静止释放,小滑块A与B碰撞(时间极短)后结合为一个整体,测出小滑块A、B整体在水平桌面上滑行的图像如图乙中的图线所示,记录小滑块A、B整体停止的时刻为。
(1)本实验中小滑块A从圆弧轨道上由静止释放的位置_____________(选填“需要”或“不需要”)相同。
(2)小滑块A、B发生碰撞后结合为一个整体,当满足表达式_____________(用和表示),则验证了小滑块A和B碰撞过程中动量守恒。
(3)撕掉胶布将小滑块B放在圆弧轨道的最低点O处,再将小滑块A从圆弧轨道上同一点由静止释放,若小滑块A与B发生弹性碰撞,此后小滑块A的图像应在图乙中_____________(选填“线上方”、“之间”或“线下方”),设碰后小滑块A停止的时刻为,当满足表达式_____________时,(用、、和表示),则验证了小滑块A和B发生弹性碰撞。
【答案】(1)需要
(2)
(3) b线下方
【详解】(1)本实验中为了使得小滑块A到达O点时的速度相同,则小滑块A从圆弧轨道上由静止释放的位置需要相同。
(2)滑块在水平面上滑动时,由,
可得
可知碰前A的速度v0与碰后AB的共同速度v之比为
若动量守恒则满足
可得
(3)[1][2]取水平向右为正方向,根据小滑块A与B发生完全弹性碰撞,可知m1v0=m1v1+m2v2,
解得
为了保证小滑块A不反弹,则v1>0,可知m1>m2
可知
然后A滑块做减速运动的加速度仍为a=μg,根据,可知此后小滑块A的图像应在图乙中线下方;
设碰后小滑块A停止的时刻为,则
则
当满足表达式时,则验证了小滑块A和B发生弹性碰撞。
13.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)在“探究加速度、力、质量关系的实验”中,某组同学设计了实验方案。
(1)图1为方案中打出纸带的一部分,在纸带上标出连续的5个计数点、、、、,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,为了计算方便各计数点到点间的距离已在图中标出,实验电源频率为。打点时小车的速度_________,小车的加速度_________。(结果均保留两位有效数字)
(2)该组同学发现可以利用智能手机中的APP直接测量手机运动时的加速度,他设计如图2所示的实验装置,手机与滑块固定后,放在一粗糙程度相同的固定斜面上。滑块连接轻绳通过光滑的定滑轮悬挂质量为的钩码,释放滑块用智能手机测出滑块运动的加速度;保持斜面倾角不变,改变钩码的质量,进行多次测量;做出与的图像如图3,已知图像中直线的斜率为,与纵坐标交点为,不计空气阻力,重力加速度为。根据图3可得,滑块和智能手机的总质量为_________,滑块与斜面间的动摩擦因数为_________。(用题中所给已知量,,,表示)
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)[1] 相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,所以计数点间的时间间隔为
B点的速度等于AC段的平均速度,所以有
[2]由逐差法有
(2)[1][2]设滑块和智能手机总质量为M,对整体由牛顿第二定律有
整理有
结合题图可知,对于图像其斜率,
整理有,
14.(2026·辽宁·模拟预测)两个实验小组按照图甲、乙两种方案分别做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。实验中,设小车的质量为、沙和沙桶的总质量为,通过纸带测得小车的加速度大小为,已知重力加速度为。
(1)补偿摩擦力后,实验时必须满足“远大于”的实验方案是___________(填“甲”“乙”或“都需要”)。
(2)第一组同学利用补偿摩擦力后的甲图进行实验。设沙和沙桶的重力为,在小车质量保持不变的情况下,不断往桶里加沙,沙和沙桶的质量最终达到,测小车加速度,根据他的实验数据作出的图像应该是___________。
A. B.
C. D.
(3)第二组同学利用乙图进行实验。下图是某次实验打点计时器打出的一条纸带(部分)。若、、、、为计数点,相邻计数点间的时间间隔为0.10s,从图中给定的数据,可求出小车的加速度大小是___________,打下点时小车的速度大小是___________。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1)甲
(2)C
(3) 2.0 0.70
【详解】(1)甲方案中,需要将沙和沙桶的重力近似当作小车受到的拉力,根据牛顿第二定律,对沙和沙桶有
对小车有
联立可得小车实际拉力
只有满足时,才有
乙方案中,弹簧测力计可以直接读出细线对小车的拉力,不需要近似,因此不需要满足
故只有甲方案需要。
(2)对甲方案,平衡摩擦力后,图像在较小()时近似为过原点的直线;当增大,不再远小于后,实际加速度
当增大到一定程度后,不可忽略,图像斜率变小,图像向下弯曲。
故选C。
(3)[1]根据逐差法有
[2]根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于平均速度,则打下点的速度
15.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某同学利用如图所示的装置验证机械能守恒定律。质量分别为和()的滑块、用绕过光滑轻质定滑轮的轻绳连接,滑块上装有质量不计、宽度为的遮光片,测出滑块由静止释放时光电门距遮光片上沿的高度为,并记录遮光片通过光电门的遮光时间。(重力加速度为)
(1)滑块通过光电门时的瞬时速度大小__________(用、表示)
(2)如果考虑遮光片宽度的大小,则测出的瞬时速度比实际遮光片上沿经过光电门的瞬时速度_____(填“偏大、偏小、相等”)
(3)若不计空气阻力和其他摩擦阻力,则满足表达式_______________,可以验证和组成的系统机械能守恒。(用、、、和表示)
(4)若用该装置测定当地的重力加速度,可以多次改变的高度并记录相应的遮光时间,做出图像,图像是一条过原点的倾斜直线,算出斜率为,则当地的重力加速度为_______________。(用、、、表示)
【答案】(1)
(2)偏大
(3)
(4)
【详解】(1)由于遮光片宽度很小,滑块通过光电门的时间极短,可以用这段时间内的平均速度近似表示滑块通过光电门时的瞬时速度,即。
(2)测出的速度实际上是遮光片通过光电门过程中的平均速度,根据匀变速直线运动的推论,它等于该段时间中间时刻的瞬时速度。由于滑块做加速运动,中间时刻的速度大于起始时刻,即遮光片上沿刚到达光电门时的速度,因此测出的速度比实际遮光片上沿经过光电门的瞬时速度偏大。
(3)在此过程中,系统重力势能的减少量为
系统动能的增加量为
若机械能守恒,则减少的重力势能等于增加的动能,即
(4)由机械能守恒定律
变形可得
由此可知,图像的斜率
解得当地重力加速度
16.(2026·辽宁大连·模拟预测)某兴趣小组用图(a)所示装置验证:竖直上抛运动的小球机械能守恒。实验步骤如下:
a.按如图(a)安装并调节器材,使弹簧、小球、光电门1、光电门2在同一竖直线上;
b.用游标卡尺测量出小球直径为;
c.用毫米刻度尺测量出光电门1、光电门2之间的竖直距离为;
d.弹簧压缩并锁定,小球放置在轻弹簧上,解除锁定,让小球竖直向上通过光电门1、2,记录通过两光电门的时间为、;
e.适当竖直调节光电门2的位置,重复步骤c和d。
(1)关于本实验下列说法正确的是___________。
A.实验必须测量小球质量
B.同一组实验,不能竖直调节光电门1的位置
C.解除弹簧锁定后,小球做竖直上抛运动
(2)该小组一同学发现光电门1出现故障,于是他每次在同一位置解除弹簧锁定,步骤不变,测得通过光电门2的时间和光电门1、2之间的竖直距离,做出图(b);图(b)中斜率的绝对值为,截距为,重力加速度取,则可得小球通过光电门1的速度___________;在误差允许范围内,若___________(用和表示)即可验证小球竖直上抛过程机械能守恒。
【答案】(1)B
(2)
【详解】(1)A.验证机械能守恒的关系式为,小球质量可约去,不需要测量,故A错误;
B.同一组实验,每次在同一位置解除弹簧锁定,为保证小球在光电门1的位置速度不变,则不能竖直调节光电门1的位置,故B正确;
C.解除弹簧锁定后,弹簧弹力仍对小球做功,小球离开弹簧后才只受重力做竖直上抛运动,不是立即做竖直上抛,故C错误。
故选B。
(2)[1][2]每次在同一位置释放小球,因此小球经过光电门1的速度恒定。若机械能守恒,则有
又有
整理可得
结合图(b)有
解得
在误差允许范围内,若,即可验证小球竖直上抛过程机械能守恒。
17.(2026·辽宁朝阳·模拟预测)某同学利用图甲所示装置测量当地重力加速度,在斜槽轨道的末端B处安装一个光电门,调节激光束与球心等高,实验中,让小球从斜槽上某位置A处无初速度释放,用手机拍摄小球做平抛运动的视频,得到分帧照片如图乙所示(相邻两帧之间的时间间隔相等)。
(1)关于本实验,下列说法正确的是______。
A.斜槽轨道应尽量光滑
B.斜槽轨道末段需调校水平
C.实验时应先让小球抛出,再打开手机摄像功能
(2)该同学用游标卡尺测得小球的直径如图丙所示,则小球的直径d=______cm。
(3)在图乙中选取三个连续的小球位置A、B、C,测得AB、BC间实际水平距离均为x,AB、BC间实际高度差分别为、,另测得小球通过光电门的遮光时间为t,则小球从轨道末端抛出的速度v=______,当地重力加速度g=______(用所给物理量符号表示)。
(4)该同学在分帧照片中,以某位置为坐标原点,沿两个相互垂直的方向建立直角坐标系xOy,并测量出两个位置的坐标值,如图丁所示,若y轴与竖直方向存在一偏角,则该同学______(选填:“能”或“不能”)正确求出重力加速度。
【答案】(1)B
(2)1.450
(3)
(4)能
【详解】(1)A.斜槽轨道不必光滑,只需保证小球每次从同一位置静止释放,抛出初速度一致即可,故A错误;
B.斜槽轨道末段调校水平是为了保证小球抛出时初速度水平,做平抛运动,故B正确;
C.实验时应先打开手机摄像功能,再释放小球,以完整记录平抛运动过程,故C错误。
故选 B。
(2)图丙为20分度游标卡尺,精度为,主尺读数为,游标尺读数为,总读数为
(3)[1]小球通过光电门的时间极短,可用平均速度近似代替瞬时速度,因此小球抛出的初速度为
[2]平抛运动水平方向为匀速直线运动,相邻两帧的时间间隔
竖直方向为匀变速直线运动,由连续相等时间内位移差公式,即
代入解得重力加速度
(4)即便y轴与竖直方向存在偏角,仍可通过多组坐标数据,将运动分解为水平匀速、竖直方向匀加速的分运动,利用匀变速直线运动的位移差规律求解重力加速度,因此能正确求出重力加速度。
18.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)用如图甲所示的装置“验证动量守恒定律”。水平放置的气垫导轨上有A、B两个滑块,开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻质弹簧,滑块间用绳子连接,如图甲所示。气垫导轨正常工作后,将绳子烧断,两个滑块向相反方向运动,同时开始频闪拍摄,得到一幅多次曝光的数码照片,如图乙所示。已知频闪的频率为10 Hz,滑块A、B的质量分别为、。
(1)由图乙可知,A、B离开弹簧后,应该做__________运动,根据照片记录的信息,从图乙中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是____________________;
(2)若不计此失误,通过分析图乙,A、B两个滑块动量是否守恒_________(填“是”或“否”)。
【答案】(1) 匀速直线 A、B两滑块的第一个间隔
(2)是
【详解】(1)[1]气垫导轨正常工作后摩擦阻力可忽略不计,滑块、离开弹簧后在水平方向所受合外力为零,故应该做匀速直线运动。
[2]弹簧弹开滑块的过程需要一定的时间,在此过程中滑块在弹力作用下做加速运动,其相邻两次闪光的间隔应逐渐增大,完全离开弹簧后做匀速直线运动,相邻两次闪光的间隔才保持不变;而图乙中滑块、的第一个间隔与后面的匀速间隔相同,这是明显与事实不相符的地方。
(2)已知闪光频率为,根据周期与频率的关系有
代入数据解得
由图乙可知,滑块在相邻两次闪光时间内的位移为,滑块在相邻两次闪光时间内的位移为,根据速度定义式分别有, 联立代入数据解得和
系统分离前静止,总动量为零;规定向左为正方向,分离后系统的总动量为
代入数据解得
分离前后系统总动量均为零,故滑块、动量是守恒的。
19.(2026·辽宁朝阳·二模)图甲是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验,用小锤敲击弹性金属片,小球A就沿水平方向飞出,做平抛运动;同时小球B被松开,做自由落体运动。图乙是该装置的一次实验的数码相机连拍照片(每隔相同的时间自动拍摄一次),同时显示了A、B球分别做平抛运动和自由落体运动的轨迹。已知重力加速度为。
(1)由图乙的数码连拍照片分析可知,做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向的分运动是__________(选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”)。
(2)图乙中,每个小方格的边长为,根据3号、5号和6号位置,可得平抛的初速度__________(用、表示)
(3)重新设计该实验,如图丙所示,光源位于点,紧靠着光源的前方有一个小球A,光照射A球时在竖直屏幕上形成影子P。将小球向着垂直于屏幕的方向水平抛出,不计空气阻力,小球的影像P在屏幕上运动是__________(选填“匀速直线运动”或“自由落体运动”)。
【答案】(1)自由落体运动
(2)
(3)匀速直线运动
【详解】(1)由图乙的数码连拍照片分析可知,做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向上相等时间内的位移越来越大,所以竖直方向的分运动是自由落体运动。
(2)设数码相机连拍的时间间隔为,由水平方向
竖直方向由匀变速直线运动规律可知,
由图乙可知,
解得平抛的初速度
(3)设经过时间T照相机拍摄一次,从抛出开始经时间T后到达C点,经时间2T后经过B点,如图所示
根据几何关系有,
水平方向做匀速运动,所以
竖直方向做自由落体运动,所以
解得
即
所以小球的影像P在屏幕上运动是匀速直线运动。
20.(2026·辽宁阜新·模拟预测)某同学用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)实验中,平衡阻力的正确做法是__________。
A.挂上砂桶,不连纸带,调整轨道倾角,使小车能自由滑下
B.挂上砂桶,调整轨道倾角,使小车能拖着纸带匀速下滑
C.不挂砂桶,不连纸带,调整轨道倾角,使小车能自由滑下
D.不挂砂桶,但连接纸带,调整轨道倾角,使小车能拖着纸带匀速下滑
(2)在正确操作后,打出一条点迹清晰的纸带如图乙所示,0、1、2、3、4为五个相邻的计数点,相邻计数点间的距离,,,。若相邻两个计数点间还有四个计时点未画出,打点计时器的工作频率为50 Hz,则打下计数点1时小车的速度大小__________,小车的加速度大小__________。(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1)D
(2) 1.26 0.918
【详解】(1)使用如图所示装置探究加速度与力、质量的关系时,需要使砂桶的重力约等于小车受到的合力,需要平衡小车受到的摩擦力、空气阻力以及纸带与打点计时器之间的摩擦力,且连接纸带,可以通过纸带上的点是否均匀分布来判断小车是否匀速下滑。
平衡阻力的正确做法是不挂砂桶,但连接纸带,调整轨道倾角,使小车能拖着纸带匀速下滑。
故选D。
(2)相邻两个计数点间还有四个计时点未画出,相邻两个计数点间的间隔时间
打下计数点1时小车的速度大小
逐差法得加速度大小
21.(2026·吉林长春·模拟预测)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置,如图所示。以某位置为坐标原点,沿水平向右和竖直向下的方向建立直角坐标系,测得小球在三个位置的坐标值分别为、、。
(1)若满足________________(填关系式),可判断小球在水平方向做匀速直线运动。
(2)如通过代入数据发现(1)问的关系式不完全相等,写出可能的误差原因:________
(3)若已知重力加速度为,请用给出水平抛出初速度表达式________。
【答案】(1);
(2)空气阻力
(3)
【详解】(1)频闪照相的相邻两次曝光时间间隔相等,若小球水平方向做匀速直线运动,根据匀速直线运动相等时间内位移相等的特点,可得相邻相等时间的水平位移满足
(2)误差的原因可能是受到空气阻力的影响。
(3)竖直方向小球做匀加速直线运动,根据匀变速直线运动推论:连续相等时间内位移差
相邻相等时间T内竖直位移差为
解得
水平方向匀速,相邻位移
解得
22.(2026·辽宁朝阳·模拟预测)为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,甲、乙同学设计了如图(a)所示的实验装置。已知为砂和砂桶的总质量,为滑轮的质量,力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
(1)实验时,一定要进行的操作是________(多选)。
A.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡阻力
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,获得一条打点的纸带,同时记录力传感器的示数
C.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)若甲同学做实验时,未完全平衡阻力,则应该对应以下哪个图像________。
A. B. C. D.
(3)平衡阻力后,甲同学在实验中得到如图(b)所示的一条纸带,两计数点间还有四个点没有画出,已知打点计时器采用交变电流的频率为,根据纸带可求出小车的加速度为_________(结果保留3位有效数字)。
(4)乙同学以为横坐标,加速度为纵坐标,画出的图线是一条直线,如图(c)所示,图线的斜率为,则小车的质量___________。
【答案】(1)AB
(2)D
(3)2.00
(4)
【详解】(1)A.为了让拉力等于小车的合外力,需要平衡阻力,故A正确;
B.开始做实验时,小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,获得一条打点的纸带,同时记录力传感器的示数,故B正确;
C.因为用力传感器测绳子拉力,所以对砂和砂桶的质量没有要求,也不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量,故C错误。
故选AB。
(2)没有平衡阻力或平衡阻力不够,则有一定的拉力后,小车才运动。
故选D。
(3)相邻计数点间的时间间隔为
根据逐差法,可得加速度的大小为
(4)根据牛顿第二定律有
变形为
所以在图线中
解得
23.(2026·辽宁沈阳·三模)用图1所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)该实验________(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力;
(2)探究所受合力一定时加速度与小车质量的关系
①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。下列加速度算式中,最优的是____。
A.
B.
②以小车和砝码的总质量为横坐标,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。
(3)利用上述装置,假设在火星和地球表面上,探究小车质量一定时加速度与所受合力的关系,将正确操作获得的实验数据绘制在同一坐标系中,分别用实线和虚线表示,得到图像,下列图像可能正确的是______________。(已知火星表面重力加速度约为地球表面重力加速度的)
A. B.
C. D.
【答案】(1)需要
(2) B 槽码
(3)B
【详解】(1)为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力,所以该实验需要平衡摩擦力。
(2)①[1]A.实际计算数据只使用了和(在计算时会被约掉),计算结果误差较大,故A错误;
B.根据逐差法可知,,,
小车加速度表达式为,故B正确。
故选B。
②[2]设槽码的质量为m,则由牛顿第二定律得
化简可得
所以,图线的斜率为
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。
(3)实验中,横坐标为槽码的重力,在地球表面
在火星表面
故火星表面的实验图线横坐标范围小,为地球表面的,根据
可得
所以,两图线为斜率相等的过原点的直线。
故选B。
24.(2026·辽宁大连·模拟预测)两实验小组利用图甲所示装置探究匀变速直线运动。
(1)除图中所示器材外,下列装置必要的是________(填字母)。
A.电压适当的交流电源 B.秒表
C.天平 D.刻度尺
(2)实验中打点计时器的频率为50Hz,实验一组得到如图乙所示纸带,选取5个计时点,测得AB距离为,DE距离为,则纸带加速度为_______(保留3位有效数字)。
(3)实验二组每隔0.1s取一个计数点,并按相邻计数点把纸带逐段剪下依次放好,纸带左上端点近似成一条直线,连接后如图丙所示,用刻度尺测出其斜率为,已知纸带宽为,则纸带加速度为_______(保留2位有效数字)。
【答案】(1)AD
(2)2.0
(3)1.2
【详解】(1)A.打点计时器需要电压合适的交流电源供电,A正确;
B.打点计时器本身可以通过打点记录时间,不需要额外的秒表,B错误;
C.实验不需要测量物体质量,不需要天平,C错误;
D.实验需要测量纸带上点间的距离,必须使用刻度尺,D正确。
故选 AD。
(2)打点频率为,相邻计时点的时间间隔
根据匀变速直线运动推论
可得
代入数据可 解得
(3)每隔取计数点,剪下的纸带长度等于该时间间隔内的位移,纸带宽
相邻纸带的位移差,连线的斜率
整理得
代入数据
【点睛】
25.(2026·辽宁锦州·二模)某实验小组用图1所示的装置探究加速度与力的关系。滑块与遮光条的总质量为。
(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度,示数如图2所示,则遮光条宽度________;
(2)实验前需要调节气垫导轨使其水平:________(选填“需悬挂”或“不悬挂”)沙桶和动滑轮,接通气源,轻推滑块使其依次通过光电门1、2,记录滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、,如果,则应调节气垫导轨底座螺钉,使气垫导轨右端适当调________(填“高”或“低”),直至轻推滑块后,滑块通过两光电门的挡光时间相等;
(3)按图1装置,做好各种调节后进行实验,测出两光电门间的距离,多次改变沙桶中沙的质量进行实验,记录每次实验中弹簧测力计的示数及滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、,根据测得的数据,以为纵轴,以为横轴作图,如果图像是一条过原点的倾斜直线,且图像的斜率为__________,表明质量一定时,加速度与合外力成正比。
A. B. C. D.
【答案】(1)2.3
(2) 不悬挂 高
(3)A
【详解】(1)图2可知游标卡尺精度为0.1mm,则d1=2mm+0.1mm×3=2.3mm。
(2)[1][2]实验前需要调节气垫导轨使其水平:不悬挂沙桶和动滑轮,接通气源,轻推滑块使其依次通过光电门1、2,记录滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、,如果,说明滑块做减速运动,则应调节气垫导轨底座螺钉,使气垫导轨右端适当调高,直至轻推滑块后,滑块通过两光电门的挡光时间相等;
(3)根据牛顿第二定律,对滑块有
根据运动学公式,有
其中
代入数据并整理,可得
所以斜率为。
故选A。
26.(2026·辽宁锦州·一模)学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图(a)所示,小球从A点(v0=0)由静止释放,摆动过程中通过光电门传感器K(位于D点,作为高度零点)。已知已测得小球直径,实验以图像方式显示结果,图(b)的横轴为小球距D点的高度h,纵轴为能量,试回答下列问题:
(1)光电门传感器K固定在D点,其作用是通过测量________,从而得到小球经过D点时的________。
(2)根据图像信息,推断图线甲、乙、丙所对应的物理量。当小球摆至高度h=0.05 m时,通过图像估算,此时小球的重力势能约为________J,动能约为________J。(计算结果保留两位有效数字)
【答案】(1) 小球通过光电门的时间 瞬时速度
(2) 3.8×10-3/3.9×10-3/4.0×10-3 1.2×10-2
【详解】(1)[1][2]通过测量小球通过光电门的时间,利用得到小球经过D点的瞬时速度,进而计算动能。
(2)[1][2]小球运动过程中,机械能不变,小球距离D点高度越高,重力势能越大,动能越小,所以甲为小球的机械能,乙为小球重力势能,丙为小球动能,图像可知,当小球摆至高度h=0.05 m时,重力势能约为,动能约为。
27.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)小育同学采用如图甲所示的竖直实验装置图,来探究共点力的平衡条件。其中,弹簧测力计固定于点,下端用细线悬挂一个重物,用一端固定于细线上点的弹簧测力计水平向左拉细线,使结点静止于图中位置。
(1)下列实验操作中,属于必要的实验操作是________。
A.在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点
B.测量时弹簧测力计外壳与白纸之间不能存在摩擦
C.用弹簧测力计测量出重物的重力
D.改变弹簧测力计拉力的大小,进行多次实验,每次都要使结点静止在同一位置
(2)在实验中,弹簧测力计的示数为,弹簧测力计的示数如图乙所示,那么,的示数为________。
(3)在图丙的坐标纸上,已画出了两个分力、的方向,每个小方格的边长代表,作出两个分力的合力____________,并用刻度尺测出两个分力的合力大小为________,然后,将分力、的合力与重物的重力进行比较,即可得出共点力的平衡条件。
(4)保持竖直,且方向不变,弹簧测力计顺时针缓慢转到竖直位置,该过程中,弹簧测力计的示数大小________,弹簧测力计的示数大小________。(填变小、变大、先变小后变大或先变大后变小)
【答案】(1)AC
(2)3.60
(3) 2.50N/2.40N/2.60N/2.70N
(4) 先变小后变大 变小
【详解】(1)A.确定拉力方向时,选取相距较远的两点可以减小方向误差,是必要操作,故A正确;
B.弹簧测力计的读数由挂钩受到的拉力决定,外壳与白纸间的摩擦不影响读数,不需要避免,故B错误;
C.实验最终需要将两个拉力的合力与重物重力比较验证平衡条件,因此必须测量重物重力,是必要操作,故C正确;
D.本实验多次实验是为了得到普遍规律,不需要每次都将结点固定在同一位置,故D错误。
故选AC。
(2)弹簧测力计分度值为,指针位于刻度处,估读为
(3)[1]作图如图所示
[2]测出两个合力F的大小约为2.50N
(4)缓慢转动,则、的合力大小、方向始终不变(与重力等大反向),且的拉力方向不变,画出动态矢量三角形分析,如图所示
弹簧测力计从水平向竖直转动过程中,的拉力在垂直于拉力方向时最小,因此示数先变小后变大;的拉力随转动一直减小。
【点睛】
28.(2026·辽宁丹东·一模)某兴趣小组用如图1所示的传感器装置,探究做匀速圆周运动的物体所受向心力的大小与物体质量、旋转半径及角速度之间的关系。
(1)本实验中若小组同学要探究向心力与角速度的关系,需控制物体质量、旋转半径两个变量保持不变,此实验方法为__________;
(2)实验中,电动机带动旋转臂使砝码在水平面内做匀速圆周运动,利用电机控制器控制电机和旋转臂的转速大小。旋转臂转动时,水平牵引杆拉伸等臂杠杆,将砝码所受的拉力(向心力)通过等臂杠杆和竖直连杆传递到力传感器上,即可精确测出砝码所受拉力(向心力)的大小。旋转臂另一端的挡光杆,设其挡光宽度为,旋转半径为,挡光杆经过光电门的时间为,电脑可根据表达式_________(用题中所给物理量的字母表示),立即求出角速度瞬时值。以上数据可实时传回电脑。
表1 质量,运动半径
次数
1
2
3
4
5
6
角速度
6.05
9.05
12.11
15.15
17.03
19.12
向心力
0.16
0.31
0.54
0.85
1.06
1.34
(3)若根据表1中数据,电脑拟合得到力传感器示数和角速度的关系图像是一条如图2所示的抛物线(由于实验误差,图像不过原点,图像与纵轴的交点为);
(4)电脑根据表1中的数据,也可以拟合出一条过原点的倾斜直线,从而得到力传感器示数和角速度的关系,你认为该图像的坐标轴应设置为________(选填“”或“”)。
【答案】 控制变量法
【详解】(1)[1] 探究多个物理量的关系时,控制其他变量不变,只研究向心力与单个变量的关系,该实验方法为控制变量法。
(2)[2] 挡光杆宽度很小,可认为其经过光电门的平均速度等于瞬时线速度,即线速度
结合圆周运动线速度与角速度的关系
联立得
(4)[3] 根据向心力公式,实际向心力满足
由题意可知,本实验存在误差,当时,力传感器已有示数,因此传感器示数满足
整理得
即与成正比,因此要得到过原点的倾斜直线,应设置坐标轴为。
29.(2026·辽宁大连·模拟预测)研究表明转动的物体也具有动能,称为转动动能,转动动能属于机械能。某同学使用如图所示装置探究“匀质圆盘绕光滑中心轴转动的转动动能与角速度的关系”。匀质圆盘边缘带浅槽,槽内缠有足够长的细线,细线的末端连接装有遮光片的物块,光电门位于遮光片正下方。每次实验,将物块自点静止释放,物块下落带动圆盘转动,细线与圆盘之间不打滑。实验中测出了物块(含遮光片)的质量、圆盘直径(不计细线对圆盘直径的影响)、光电门距点距离,遮光片宽度和遮光片通过光电门的时间。重力加速度为,忽略空气阻力。
(1)用螺旋测微器测出遮光片宽度如图所示,______。
(2)遮光片通过光电门的速度______,此时圆盘的转动动能______、角速度______。(用题干中所给字母表示)
(3)调节光电门的位置,多次测量,得到下表数据。
次数
1
2
3
4
5
6
4.0
8.0
11.9
16.0
19.7
24.1
(J)
0.0010
0.0040
0.0089
0.0161
0.0248
0.0359
由此可判断圆盘转动动能与角速度的关系为______。
A. B. C.
【答案】(1)5.800/5.799/5.801
(2)
(3)C
【详解】(1)
(2)[1]遮光片通过光电门的速度
[2]根据系统机械能守恒圆盘的转动动能
[3]由
(3)分析表格中的数据可得出圆盘转动动能与角速度的关系为
故选C。
30.(2026·辽宁鞍山·二模)某学习小组尝试利用动量守恒定律测量滑块1、2(均含遮光板)的质量、,使用装置如图甲所示。实验器材:气垫导轨、滑块1、2(含宽度相同的遮光板)、配重块(质量已知)、弹簧、细线、光电门、计时器等。
实验步骤:
(1)按图甲连接好实验装置;
(2)开通气泵,待气源稳定后只放滑块1,轻推滑块1使其先后经过光电门1、2,测得遮光板通过光电门1、2的时间分别为、,若________,则说明气垫导轨已经调到水平(选填“>”、“=”或“<”);
(3)在滑块1上固定数量不等的配重块,配重块的总质量为m,将两滑块置于两光电门之间,压缩弹簧后用细线将两滑块拴接;
(4)初始时两滑块均静止,烧断细线后,滑块1、2被弹簧弹开并分别向左右运动,记录滑块1、2经过光电门时遮光板的挡光时间分别为、,若遮光板的宽度为d,则滑块1被弹开时速度大小为________;
(5)改变滑块1上配重块的总质量m,多次重复实验,记录多组对应的、及m值。
(6)在坐标纸上以为纵轴,以配重块总质量m为横轴,作出图乙中的图线,测出纵截距为a,斜率为k。根据动量守恒定律,结合图像可求出滑块1质量________(用a、k表示);
(7)测量后发现这种方法测得的与用天平测出的质量略有差别,可能的原因________(写出一条即可)。
【答案】 = 存在空气阻力、气垫导轨不水平、弹簧和轻绳有质量、遮光板的宽度不完全相同、测量的物理量有误差等
【详解】(2)[1]气垫导轨调平后,滑块在导轨上做匀速直线运动,通过两个光电门的速度相等。由于遮光板宽度相同,根据,可知通过光电门的时间相等,即。
(4)[2]极短时间内的平均速度等于瞬时速度,滑块1经过光电门时的速度。
(6)[3]烧断细线后,系统动量守恒。取向左为正方向
代入
得
整理得
结合图乙,纵轴为,横轴为。斜率
纵截距
解得
(7)[4]实验误差来源可能包括:存在空气阻力、气垫导轨不水平、弹簧和轻绳有质量、遮光板的宽度不完全相同、测量的物理量有误差等
31.(2026·辽宁·一模)某同学想设计一个可以测量物体重量的台秤,其结构原理如图(a)所示,轻质弹簧下端固定于铁架台,弹簧上端置一托盘(取)
(1)该同学在托盘中依次增加砝码,测得相应的弹簧长度,部分数据如下。
砝码质量(g)
50
100
150
弹簧长度(cm)
8.50
6.54
4.58
由表中数据算得劲度系数______(保留2位有效数字);
(2)该同学将砝码取下,将一个玩具放到托盘上,由图(b)虚线,读出此时弹簧长度为______cm。经计算得到该重物的质量为______g(计算结果保留3位有效数字)。该同学通过换算,将刻度尺不同位置的长度数据标上对应质量数据,一个简易台秤则成功制作。
(3)使用过程中,该同学想更换轻一点的托盘,更换更轻的托盘后,再用上述方法测量,得到的劲度系数______(选填“相同”或“不相同”),刻度尺不同位置标的质量数据______(选填“需要”或“不需要”)改变。
【答案】(1)25
(2) 5.53/5.54/5.55/5.56 125/126
(3) 相同 需要
【详解】(1)设砝码质量为m,托盘质量为m0,弹簧原长为l0,弹簧压缩后长度为l
根据平衡条件和胡克定律
得Δmg=kΔl
根据逐差法,,
弹簧的劲度系数
(2)[1]刻度尺的最小刻度为0.1cm,则弹簧长度为5.55cm。
[2]计算得到该重物的质量为
(3)[1][2]更换更轻的托盘后,m0改变,由
得Δmg=kΔl
由此可知劲度系数k与m0无关,不同的l对应的m值与m0有关,所以更换更轻的托盘后,劲度系数不变化,刻度尺不同位置标的质量数据需要改变。
32.(2026·辽宁·二模)某学习小组用如图(a)所示的单摆实验装置测量当地的重力加速度并验证单摆摆动过程中机械能守恒,实验过程如下:
(1)先测量当地重力加速度:
①用游标卡尺测量小球的直径如图(b)所示,小球直径______cm;
②竖直悬挂小球,调整悬点的高度,使小球能正好通过光电门,测出悬点与小球上端的距离,单摆的摆长______cm;
③将小球在竖直平面内拉离一个小角度后由静止释放,通过光电计时器记录下小球连续两次经过光电门的时间间隔;
④根据以上测量数据,可计算出当地重力加速度______(取9.87;计算结果保留2位有效数字);
⑤多次改变细线的长度,重复②③④的操作,计算出g的平均值.
(2)在测出重力加速度g后,该小组继续用此实验装置来验证小球摆动过程中机械能是否守恒,操作如下:
①将小球在竖直平面内拉离一个小角度,测出角度后由静止释放;
②通过光电计时器读出小球通过光电门的时间,计算出速度v;
③改变角度,重复实验,作出图像,若图像的斜率为_______(用L和g表示),则说明小球摆动过程中机械能守恒.
【答案】(1) 1.86 78.93 9.6
(2)
【详解】(1)①[1]根据游标卡尺的读数规则可知,小球的直径为.
②[2]单摆的摆长应为摆线长l加上小球的半径,即.
④[3]由于摆球一个周期内两次经过最低点,结合题意小球连续两次经过光电门的时间间隔为t,可知单摆的周期为
根据单摆的周期公式,可得
(2)根据机械能守恒有
解得
可知图线的斜率为,说明小球摆动过程中机械能守恒.
33.(2026·吉林·模拟预测)某小组测量木块与木板间动摩擦因数μ的实验装置如图(a)所示,位移传感器连接到计算机,实验时先打开位移传感器,再让木块从木板上端由A点静止释放,绘制出了木块相对传感器的位移随时间变化的规律,如图(b)中曲线②所示。其中木板与水平面夹角为15°,重力加速度g取。(,)
(1)若只增大木板倾斜的角度,则木块相对传感器的位移随时间变化规律可能是图中的_________(选填“①”或“③”);
(2)根据图(b)中曲线②中的数据,可计算出木块的加速度a=________,木块与木板间动摩擦因数μ=_________;(结果均保留两位有效数字)
(3)为了提高木块与木板间动摩擦因数μ的测量精度,下列措施可行的是_________。
A.A点与传感器距离适当大些 B.木板的倾角越大越好
C.选择体积较大的空心木块
【答案】(1)①
(2) 0.25 0.24
(3)A
【详解】(1)木块沿斜面下滑,根据牛顿第二定律有
解得
若只增大木板倾斜的角度,则增大,减小,加速度增大。木块相对传感器的位移与时间的关系为
加速度越大,相同时间内位移减小得越快,图像曲线越陡峭。故可能是曲线①。
(2)[1][2]由图(b)曲线②可知,木块做初速度为零的匀加速直线运动,位移随时间变化关系为
读取图(b)中曲线②上的两个点:和。根据位移公式有,
两式相减得
代入数据解得
根据牛顿第二定律
代入数据解得
(3)A.A点与传感器距离适当大些,木块运动时间变长,时间测量的相对误差减小,有利于提高精度,故A正确;
B.木板的倾角越大,加速度越大,运动时间越短,时间测量误差越大,且倾角过大可能导致木块运动过快难以捕捉数据,并非越大越好,故B错误;
C.选择体积较大的空心木块,质量较小且受空气阻力影响较大,会增大实验误差,应选择密度大、体积小的实心木块,故C错误。
故选A。
34.(2026·吉林长春·一模)如图(a),某同学利用单摆的周期测量小车的加速度。两根等长细线下悬挂一个除去柱塞的装有墨水的注射器,注射器小角度摆动时,小车拖动宽纸条沿着垂直于摆动的方向做匀加速直线运动,注射器出水口靠近纸面,得到纸张上的墨水图样(b),已知重力加速度为g。
(1)实验前测得单摆的摆长为l,单摆周期表达式_________。
(2)测得图(b)中x轴上AB、BC、CD、DE长度分别为,小车的加速度_________(用l、g、表示)。
(3)写出在本实验中引起系统误差的一个原因_______。
【答案】(1)
(2)
(3)实验中可能引起系统误差的原因包括单摆摆角过大导致单摆不做简谐运动,墨水流出不均匀导致注射器出水的痕迹不是严格的等时间间隔,或纸条与打点计时器间存在摩擦使得小车运动并非严格的匀加速直线运动等。
【详解】(1)根据单摆周期公式可得单摆的周期为
(2)根据单摆的等时性可知小车经过AB、BC、CD、DE段所用时间相等均为,根据逐差法可得小车的加速度为
(3)略。
35.(2026·吉林白山·一模)用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用___________(多选,填选项前的字母)。
A.直径为2.0cm的塑料球
B.直径为2.0cm的铁球
C.长度为90cm左右的细线
D.长度为10cm左右的细线
(2)某同学某次实验中用刻度尺测出摆线长l,球直径d;从小球第一次经过最低点开始计时,记为第0次。秒表记录下单摆第 n次经过最低点的时间为t。重力加速度g的表达式为___________(填选项前的字母)。
A. B.
C. D.
(3)用多组实验数据作出图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的图线的示意图如图乙中的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b,下列分析正确的是___________(填选项前的字母)。
A.出现图线a可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L
B.出现图线c可能是误将51次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
【答案】(1)BC
(2)C
(3)A
【详解】(1)AB.为了减小空气阻力的影响,应选择直径为2.0cm的铁球,故A错误,B正确;
CD.为减小实验误差,应选择适当长些的细线作为摆线,故C正确,D错误。
故选BC。
(2)从小球第一次经过最低点开始计时,记为第0次。秒表记录下单摆第 n次经过最低点的时间为t。则周期为
根据单摆周期公式可得
联立可得重力加速度的表达式为
故选C。
(3)A.由单摆周期公式
可得
可知图像的斜率为
当地的重力加速度为
若测量摆长时忘了加上摆球的半径,则摆长变成摆线的长度L,则有
可知图线与b线斜率相等,两图线应该平行,为纵轴截距,故出现图线的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L造成的,故A正确;
B.实验中误将51次全振动记为50次,则周期的测量值偏大,导致重力加速度的测量值偏小,图线的斜率k偏大,故出现图线c不可能是误将51次全振动记为50次,故B错误;
C.由图可知,图线c对应的斜率k偏小,根据图像的斜率
可得当地的重力加速度
可知图线c对应的值大于图线b对应的值,故C错误。
故选A。
36.(2026·黑龙江佳木斯·模拟预测)如图甲为某同学为“验证三力平衡的条件”所设计的实验装置。在竖直放置的木板上固定一张白纸,M为固定在木板上的定滑轮,O点为三段细线的结点。分别使用弹簧测力计和钩码对结点O施加拉力,每个钩码所受的重力均为1.0N。
(1)图甲中OA绳上的拉力大小为______。
(2)记录OA、OB、OC绳上的拉力大小和方向,在白纸上由同一点,作出三个力的______(选填“图示”或“示意图”)。理论上根据三力平衡的条件,所作的图中以其中两个力为邻边作平行四边形,该平行四边形的对角线应与第三个力______(选填“重合”或“等大反向”)。
(3)如图乙,再固定一个定滑轮N,均通过钩码来拉绳结。已知此次实验在A处挂3个钩码,在C处挂4个钩码,为了使结点O平衡,在B处挂的钩码个数可能是______。
A.3个 B.5个 C.7个
【答案】(1)
(2) 图示 等大反向
(3)AB
【详解】(1)弹簧测力计的分度值为,根据指针位置读数为
(2)[1] 力的图示能按一定比例同时表示力的大小和方向,力的示意图只能表示方向,因此应作力的图示。
[2] 三力平衡时,任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反,因此平行四边形的对角线与第三个力等大反向。
(3)由于两条斜绳方向不同,三力平衡时三个力的大小应能构成非退化三角形。设处所挂钩码个数为,由三角形三边关系有,即,故AB正确,C错误。
故选AB。
37.(2026·黑龙江哈尔滨·三模)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中,将橡皮条的一端固定在竖直放置的木板上,另一端系上两根细绳、,O为两细绳与橡皮条的结点,细绳跨过C点处钉在木板上的光滑的钉子,下端挂重力已知的钩码,细绳用一个弹簧测力计钩住,如图所示,可以通过改变钩码的个数和弹簧测力计的拉力调整橡皮条与两细绳的结点O的位置。
(1)关于实验中必须注意的以下几项,其中正确的是______。
A.拉橡皮条的细绳要适当长些
B.在拉动弹簧测力计时弹簧不可与外壳相碰或摩擦
C.两个分力、的大小越大越好
D.在绳下的纸上用笔画出两个点的位置,使这两个点的距离尽量近些
(2)图中与橡皮条延长线的夹角为,细绳与橡皮条延长线的夹角为,,下列操作正确的是______。
A.减少钩码个数后,为使结点位置不变,应减小,同时增大弹簧测力计的拉力
B.减少钩码个数后,为使结点位置不变,应增大,同时增大弹簧测力计的拉力
C.保持钩码个数不变,将钉子向右移动一些,为使结点位置不变,应增大,同时增大弹簧测力计的拉力
D.保持钩码个数不变,将钉子向右移动一些,为使结点位置不变,应减小,同时减小弹簧测力计的拉力
【答案】(1)AB
(2)AD
【详解】(1)A.拉橡皮条的细绳适当长一些,可以更准确地确定力的方向,减小方向误差,故A正确。
B.弹簧测力计与外壳接触摩擦会导致拉力读数偏小,测量不准确,因此需要避免碰撞或摩擦,故B正确。
C.两个分力大小适当即可,并非越大越好,过大可能超出弹簧测力计量程,也会增大实验误差,故C错误。
D.记录细绳方向时,两个标记点距离尽量远一些,才能更准确确定方向,减小误差,故D错误。
故选AB。
(2)结点O位置不变,说明橡皮条拉力的大小、方向均不变,即和的合力不变,减少钩码个数就是减小的大小,由此根据平行四边形法则可作得下图,根据图可得出,随着减小,减小,故增大,故A正确,B错误;
CD.钩码个数不变,因此大小不变;钉子右移,靠近竖直虚线,因此减小。根据平行四边形法则作出下图,据图可得
减小即减小,减小,故C错误,D正确。
故选AD。
38.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)实验小组要利用下图(a)装置来测量当地的重力加速度。
(1)将摆线上端固定在铁架台上,下端系在小球上,做成图(a)所示的单摆。在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长为l,再用20分度游标卡尺测得摆球的直径为d(读数如图(b)所示),摆球的直径d=__________cm;
(2)将小球由平衡位置拉开一个小角度,由静止释放,小球经平衡位置时开始计时,小球完成n次全振动所用时间为t,则单摆周期T=_____;
(3)根据已知信息,当地重力加速度的表达式应为g=_____(用π、n、t、l、d表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由图可知直径
(2)单摆周期为一次全振动所用时间则
(3)由单摆周期公式
可得
39.(2026·黑龙江牡丹江·模拟预测)某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验操作步骤如下:
①用天平测出滑块(含遮光条)的质量、钩码的质量;
②按图连接好实验装置,固定滑块;
③测量遮光条中心与光电门之间距离及遮光条宽度;
④将滑块由静止释放,记录遮光条挡光时间;
⑤多次改变重复实验并处理数据。
根据上述实验操作过程,回答下列问题:
(1)下列关于该实验的说法正确的是( )
A.不需要保证远小于
B.滑块所受拉力大小等于钩码重力
C.滑块运动过程中速度大小始终与钩码相等
(2)使用游标卡尺测得遮光条宽度如图乙所示,则_____cm;
(3)某次实验,可算得该过程滑块(含遮光条)与钩码组成的系统重力势能减少量为_______,动能增加量为_______;(用、、、、、表示)
(4)若另一个同学多次做上述实验发现系统动能增加量总是大于系统重力势能减少量,造成这种结果的原因可能是( )
A.选取的遮光条宽度过宽 B.系统运动过程中受阻力影响
C.没有考虑动滑轮的机械能变化 D.气垫导轨未保持水平
【答案】(1)A
(2)0.375
(3)
(4)CD
【详解】(1)A.本实验验证滑块+钩码系统的机械能守恒,系统总质量已知,不需要满足远小于,A正确;
B.钩码加速下落时,加速度向下,拉力小于钩码重力,B错误;
C.由动滑轮特点,滑块移动距离为时,钩码移动距离为,因此滑块速度是钩码速度的2倍,速度大小不等,C错误。
故选A。
(2)游标卡尺上主尺的读数为,游标尺上有20个小格,分度值为,游标尺上的第15格与主尺对齐,读数为
遮光条宽度
(3)[1]滑块位移为,由动滑轮特点,钩码下降高度,系统重力势能减少量仅来自钩码,因此
[2]滑块经过光电门的速度,钩码速度,系统动能增加量为滑块和钩码动能之和:
(4)A.遮光条宽度测量正确,且就是遮光条中心经过光电门的瞬时速度,遮光条宽度不影响该结论,A错误;
B.系统受阻力时,动能增加量会小于重力势能减少量,B错误;
C.若不考虑动滑轮的机械能变化,动滑轮重力势能减少,会对滑块钩码系统做功,使系统动能增加量大于自身重力势能减少量,C正确;
D.若气垫导轨未水平,滑块初始端(右端)偏高,滑块运动过程中自身重力势能也会减少,这部分减少量未被计入计算,因此动能增加量会大于计算出的重力势能减少量,D正确。
故选CD。
【点睛】
40.(2026·黑龙江齐齐哈尔·二模)
(1)小明采用如图(俯视图)所示方案探究加速度与力、质量的关系。实验步骤如下:
A.将小车放在倾斜木板上,平衡摩擦力
B.在两辆完全相同的小车上,分别挂上质量为m1=14.8 g和m2=7.8 g的沙袋(沙袋质量远小于小车的质量)
C.用黑板擦压住连在两车后面的细线
D.记录两辆小车的初位置
E.抬起黑板擦,两车同时开始运动
F.用黑板擦压住两小车后面的细线,两小车同时停止运动
G.用刻度尺测得两车的位移大小分别为x1、x2
H.重复三次,所得实验数据如表所示。
序号
x1/cm
x2/cm
1
54.0
24.5
2.2
2
28.5
8.5
3.4
3
36.9
17.2
2.1
本实验探究质量一定时,加速度与力的关系,需要验证表达式___________(用m1、m2、x1和x2表示)是否成立。
(2)小明认为,小车做先加速后减速的直线运动,导致测量数量有较大误差。他对上述实验方法进行改进,去掉黑板擦,利用手机拍摄两车运动视频,通过tracker软件对视频逐帧采集,并分别拟合出两辆小车运动过程中位移x与时间t的关系图像,若得到的关系方程为x=At2+Bt+C,则相应运动的加速度a=___________(选用A、B、C表示)。通过分析,下列情况中对实验结果有影响的是___________。
A.两辆小车从不同的位置释放 B.两车不同时释放
C.两车释放时有初速度 D.拍摄视频时,手机平面与轨道平面不平行
【答案】(1)
(2) 2A D
【详解】(1)两车同时开始运动,同时停止运动,则运动时间t相等,根据匀变速直线运动规律
可知
本实验中沙袋质量远小于小车质量,拉力近似等于沙袋重力,即,
两车质量相等,探究质量一定时加速度与力成正比,需要满足
因此需要验证
(2)[1] 对比匀变速直线运动位移公式
可知
解得
[2] A.不同位置释放:初始位置仅影响常数项C,不改变加速度,对结果无影响,故A错误;
B.小车不同时释放,拟合所得运动的时间-位移对应关系不变,加速度测量不变,故B错误;
C.释放有初速度:初速度仅影响一次项系数B,不改变二次项系数A,不影响加速度测量,对结果无影响,故C错误;
D.手机平面与轨道平面不平行:拍摄得到的位移和实际位移不符,会导致加速度测量错误,对结果有影响,故D正确。
故选D。
41.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。已知滑块1、2(含遮光板)的质量分别为,遮光板宽度均为。
实验步骤如下:
①打开光电门及计时装置,接通气源,调节气垫导轨水平;
②在两个滑块中间放置一个压缩轻质弹簧(不拴接),用细线把两滑块拴接,使其处于静止状态;
③烧断细线,弹簧完全弹开后,遮光板通过光电门1、2,记录遮光时间分别为;
④改变弹簧的压缩量,多次重复实验,记录多组。
请回答下列问题:
(1)简述实验中检验气垫导轨水平的方法:________;
(2)滑块1通过光电门1时的速度大小________;
(3)在误差允许范围内满足表达式________(用表示),则表明两滑块弹开过程系统动量守恒;
【答案】(1)方法一:接通气源,轻推滑块,使其在导轨上运动,观察滑块通过两个光电门的遮光时间,若两次遮光时间近似相等,说明导轨水平;
方法二:接通气源,将滑块轻放在气垫导轨的任意位置,松开手后,若滑块保持静止,说明导轨水平;
方法三:将水平仪直接放置在气垫导轨的导轨面上,观察水平仪气泡的位置,若气泡居中,说明导轨水平。
(2)
(3)
【详解】(1)略
(2)由于遮光板宽度很小,可认为滑块通过光电门的平均速度等于瞬时速度,因此
(3)系统初始总动量为0(两滑块静止),弹开后两滑块动量大小相等、方向相反,总动量仍为0,即
代入速度表达式、
约去后,得
电学实验
一、实验题
1.(2026·黑龙江大庆·模拟预测)某学习小组通过实验测量一节干电池的电动势和内阻。除了干电池、若干导线和开关外,实验室还提供了如下器材:
电流表(量程为,内阻)
电流表(量程为,内阻约为)
电阻箱(最大阻值为)
滑动变阻器(最大阻值为,允许的最大电流为)
(1)用电流表和电阻箱改装一个量程为的电压表,电阻箱需与电流表_________(选填“串联”或“并联”),电阻箱接入电路的阻值_________。
(2)学习小组设计的部分电路如图甲所示,为尽量减小误差,电流表应接在________处(选填“1”或“2”)。电流表正确接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记录多组电流表和的示数分别为、,绘制图像如图乙所示,已知图线斜率的绝对值为,与纵轴的截距为,则电源的电动势_____,内阻_____。(用、、、表示)
【答案】(1) 串联 149
(2) 1
【详解】(1)[1]用电流表A1和电阻箱改装成一个量程为1.5V的电压表,需要将二者串联
[2]根据电压表改装原理有
代入数据解得
(2)[1]电流表A2应接在1处,因为改装的电压表所测的电压为实际路端电压,读出电流表A1、A2的示数和,可得干路电流为,可知路端电压和干路电流均为真实值
[2][3]根据闭合电路欧姆定律有
可得
结合图乙,可知纵截距为
斜率的绝对值为
联立解得,
2.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)某学生实验小组要测量量程为500 mV的电压表的内阻,并将其改装为更大量程的电压表,为了提高测量精度,他们设计了如图(a)所示的电路,并提供了下列实验器材:
A.待测电压表(量程为500 mV,内阻约为1 kΩ)
B.电源E(电动势为2 V,内阻约为2 Ω)
C.电阻箱R(0~9999.9 Ω)
D.滑动变阻器(0∼20 Ω,额定电流为1 A)
E.定值电阻
F.定值电阻
(1)根据图(a)电路及提供的器材,定值电阻应选择__________(填“E”或“F”);
(2)在图(a)中调节滑动变阻器滑片至左端,电阻箱接入电路阻值为零,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片使电压表满偏,保持滑动变阻器滑片不动,再调节电阻箱阻值为时电压表示数为300 mV,则电压表的内阻为__________,用此方法测出的电压表内阻比实际值偏__________(填“大”或“小”);
(3)之后将此电压表改装成量程3 V的电压表,并用标准表进行校对,实验电路如图(b)所示。校准过程中,改装表示数总是略大于标准表,则应该将电阻箱阻值调__________(填“大”或“小”),若改装表的表头读数为200 mV时,标准电压表的读数为1 V,此时电阻箱示数为4000 Ω,为了减小系统误差,则电阻箱接入阻值应为_____Ω。
【答案】(1)E
(2) 大
(3) 大 5000
【详解】(1)滑动变阻器总阻值为20Ω,要使电压表满偏定值电阻需分压1.5V左右,当定值电阻阻值为40Ω时,滑动变阻器分压合适,所以定值电阻应选
(2)[1]由电压表示数为300mV,可知电阻箱电压为200mV,由串联分压分压之比等于电阻之比得
[2]电阻箱接入电路后,电阻箱和电压表阻值变大,两端电压变大,所以电阻箱分压大于200mV,因此电压表真实阻值小于,故测量值偏大
(3)[1]改装表表头示数偏大,说明改装表表头分压偏大,由串联分压之比等于电阻之比,电阻箱电阻应增大
[2]改装表表头示数为200mV时,标准表的读数为1V,所以电阻箱分压为800mV,由串联分压之比等于电阻之比得,电阻箱阻值为改装表表头阻值的四倍,表头阻值为1000Ω,若将改装表表头改装为量程为3V的电压表,表头分压500mV时,电阻箱应分2500mV,故电阻箱接入阻值应为5000Ω
3.(2026·黑龙江牡丹江·模拟预测)某同学用图甲所示的电路观察电容器的充放电情况。所用器材有:电源(8 V)、电容器、电阻、开关S、电压传感器、电流传感器、导线若干。
(1)在图甲所示的电路图中,传感器B为_____(选填“电流”或“电压”)传感器。
(2)将开关S接1,给电容器充电,充电完成后,将开关S接2,电容器通过放电。观察放电过程中电压传感器的电压随时间的变化其图像可能为_____(选填“图乙”或“图丙”)。
(3)电容器放电时,仅改变一个电路元件的参数,重复实验,得到如图丁所示的两条曲线。两条曲线所对应的放电过程中通过电阻的电荷量_________(填“>”“=”或“<”)。
由此可知,发生改变的电路元件参数是_____(填选项前的字母)。
A.电源的电动势 B.电容器的电容 C.电阻的阻值
【答案】(1)电压
(2)图丙
(3) < B
【详解】(1)由电路图可知,传感器B并联在电路两端,电压传感器并联接入电路,电流传感器串联接入电路,因此B为电压传感器。
(2)电容器放电过程中,两端电压从初始最大值逐渐减小到0,因此放电的图像符合图丙。
(3)[1]根据可知,图线与坐标轴所围面积表示电荷量,由图可知
[2]A.若改变电源的电动势,则初始最大电流也会改变,故A错误;
B.若改变电容器的电容,则初始最大电流不会改变,根据可知,电荷量改变,符合题意,故B正确;
C.若改变电阻的阻值,则初始最大电流也会改变,根据可知,电荷量不变,故C错误。
故选B。
4.(2026·黑龙江哈尔滨·二模)为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的实验电路,实验室提供的实验器材如下:
A.待测干电池一节,电动势约为1.5V,内阻约为
B.电流表,量程为,内阻未知
C.电流表,量程为,内阻未知
D.定值电阻,阻值为
E.滑动变阻器,最大阻值为
F.滑动变阻器,最大阻值为
G.开关和导线若干
(1)为测量电流表的内阻,采用“电桥法”进行测量。如图乙所示,将电流表与两个定值电阻和电阻箱相连接,两点接灵敏电流计G。闭合开关S,调节电阻箱,当灵敏电流计G中的电流为________(选填“满偏”、“半偏”或“0”)时,电阻箱的读数为,则电流表的内阻________(结果保留小数点后一位);
(2)实验过程中为了调节方便,图甲中滑动变阻器应选择________(选填器材前面的字母序号E或F);
(3)实验中移动滑动变阻器的滑片,测出多组电流表的数据,描绘出的图像如图丙所示,电流表的内阻为(1)的测量值,则电源的电动势________V,内阻________。(结果均保留3位有效数字)
【答案】(1) 0 5.0
(2)E
(3) 1.27 10.3
【详解】(1)[1][2]电桥平衡的条件是灵敏电流计G中电流为0,此时M、N两点电势相等,满足电桥平衡条件
代入已知,,,得
(2)干电池电动势约1.5V,内阻约10Ω。为方便调节、获得多组明显的电流变化,应选阻值小、调节方便的滑动变阻器,故答案为。
(3)[3][4]根据图甲电路,与串联作为“电压表”,路端电压
干路电流
由闭合电路欧姆定律
整理得与的关系
代入已知参数,,因此
由图丙纵截距时,,对应
横截距时,,代入得
解得内阻,
5.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)某实验小组利用伏安法精确测量电阻的阻值(阻值约为15Ω),可选用的实验器材有:
A、电源E(电动势为3V,内阻不计)
B、电压表V(0~3V,内阻约6kΩ)
C、电流表A(0~50mA,内阻)
D、定值电阻:;
E、滑动变阻器R(0~5Ω)
F、开关S及导线若干
回答下列问题:
(1)为了尽可能测出范围较大的数据,应选择的实验电路为图_________(选填“a”或“b”);
(2)实验中定值电阻应选_________(选填“”或“”);
(3)通过改变滑动变阻器的滑片位置,记录电流表A和电压表V的多组I、U数据,作出I~U图像如图(c)所示,则电阻的阻值为_________Ω(结果保留1位小数)。
【答案】(1)
(2)
(3)14.6/14.5/14.7
【详解】(1)题目要求测量范围较大的数据,滑动变阻器总阻值(0~5Ω)远小于待测电阻阻值,分压式接法可以使电压从0开始调节,测量范围更大,图a为分压式接法。
故选。
(2)电源电动势3V,待测电阻
电路最大总电流约
而电流表原量程仅0~50mA,需要并联小电阻扩大量程。根据并联分流规律,电流表满偏时,分流电阻的电流约为
并联部分电压
因此分流电阻
给定电阻中最符合要求,故选
(3)设电流表读数为,根据并联电路规律,分流电阻电流
因此流过的总电流
电压表读数为总电压,满足
整理得
由图像得,斜率
代入解得
6.(2026·黑龙江双鸭山·一模)某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性,制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
(1)该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值,示数如图甲所示,则此时热敏电阻的阻值为__________Ω。
(2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系,设计了如图乙所示的实验电路,定值电阻kΩ,则在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于最__________(选填“左”或“右”)端;在某次测量中,若毫安表的示数为2.25mA,的示数为1.50mA,两电表可视为理想电表,则热敏电阻的阻值为__________kΩ。经过多次测量,该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示。
(3)该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示,其中电源电动势E=6.0V,定值电阻R=1.8kΩ,长为l=50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部,不计报警器和电源的内阻。已知通过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警,若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°C,油液外热敏电阻的温度为70°C,由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为__________cm。
【答案】(1)
(2) 左 3.0/3
(3)10
【详解】(1)[1]由多用电表欧姆表的读数规则可知,此时热敏电阻的阻值为
(2)[2][3]滑动变阻器采用分压式接法,为保护电路安全,在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端,由于和并联,故有
代入数据解得
(3)[4]设警戒液面到油箱底部的距离为x,温度为30℃时热敏电阻的阻值为,则在油液内的热敏电阻的阻值为
同理,可得油液外的热敏电阻的阻值为
其中,由闭合电路欧姆定律有
其中、、
代入解得
7.(2026·黑龙江大庆·二模)根据国家标准(GB/T)规定,自来水在15℃时的电阻率应大于。某同学利用如图甲所示电路测量自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门控制管内的水量,玻璃管两端接有导电活塞,右侧活塞固定不可移动,左侧活塞可自由移动,活塞电阻忽略不计。其余实验器材有:电源(电动势约为,内阻不计),电压表和(量程均为,内阻很大),定值电阻(,),电阻箱(最大阻值),单刀双掷开关S,导线若干,游标卡尺,刻度尺。
实验步骤:
A.用游标卡尺测量玻璃管的内径;
B.将玻璃管内注满自来水,用刻度尺测量水柱的长度:
C.连接好电路,把拨到1位置,记录电压表的示数:
D.把S拨到2位置,调整电阻箱的阻值,使电压表的示数与之前的示数相同,记录电阻箱的阻值;
E.改变玻璃管内的水柱长度,重复实验步骤C、D,记录每一次水柱长度和电阻箱阻值;
F.断开开关,整理器材。
(1)测量玻璃管内径时游标卡尺示数如图乙所示,则________;
(2)玻璃管内水柱的电阻________(用、、表示);
(3)根据记录的多组数据,绘制出如图所示的关系图像,可计算出自来水的电阻率________(结果保留2位有效数字);
(4)本实验中若电压表的内阻不是很大,则自来水电阻率的测量结果将________(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)40.2
(2)
(3)15
(4)偏小
【详解】(1)玻璃管的内径
(2)由题意知,
解得
(3)根据电阻定律有
其中
求得
则图像的斜率
则
由图乙可知
代入数据得
(4)当很大时,可以认为
若不是很大,则
即偏大,根据可知,的测量值偏小,根据
得
可知自来水电阻率的测量结果将偏小。
8.(2026·黑龙江齐齐哈尔·一模)小明同学通过实验测量一未知电阻的阻值。
(1)实验前先用多用电表粗略测量该电阻的阻值。将多用电表的选择开关拨到“×10”倍率的电阻挡,进行欧姆调零,用两个表笔与电阻两端接触,若指针偏角太大,应重新将选择开关拨到_______(填“×1”或“×100”)挡位,再次进行欧姆调零后进行测量,其读数如图甲所示,则该电阻的阻值约等于_______Ω。
(2)为了精确测量该电阻值,除了电动势约为3V的电池组、开关S和若干导线外,实验室还备有以下器材:
A.电压表V(量程3V,内阻约为4kΩ)
B.微安表头G(量程100μA,内阻999Ω)
C.定值电阻
D.滑动变阻器R(0~5Ω)
①将微安表头G和定值电阻改装成一个量程较大的电流表,则改装后电流表的量程为_______A。
②根据给出的器材,请在虚线框内设计画出实验电路图,要求没有系统误差_______。
【答案】(1) ×1 30
(2) 0.1
【详解】(1)[1]多用电表的指针偏角太大,说明读数太小,应换小倍率,重新将选择开关拨到“×1”挡位;
[2]根据选择的倍率可知,多用电表测出的阻值为
(2)①[1]将微安表头G和并联改装成一个电流表,改装后电流表的量程
②[2]滑动变阻器的阻值变化范围较小,故用分压接法;改装后的电流表内阻已知,故用内接法。电路图如图所示
9.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)图甲是测量某合金丝电阻率的原理图。
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径如图乙,其读数________mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与相等;
(2)图丙中滑动变阻器上少了一根连线,请用笔画线代替导线在图中将电路连接完整,使得滑片向左移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大______;
(3)多次改变合金丝接入电路的长度,调节滑动变阻器的阻值,使电流表示数都为时记录电压表相应示数,作出图像如图丁。由此可算出该合金丝的电阻率为________(结果保留3位有效数字):考虑到电流表不是理想表,这一因素是否会导致在上述电阻率的测量中产生系统误差?________(填“是”或“否”)。
【答案】(1)1.000
(2)
(3) 否
【详解】(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,合金丝的直径为1mm+
(2)滑片向左移动时滑动变阻器接入电路的阻值变大,连接实物图如图
(3)[1]图线的斜率为
根据欧姆定律可得
根据电阻定律可得
整理得
图线的斜率为
该合金丝的电阻率为
[2]若考虑电流表内阻的影响,则,
整理得
可知图像的斜率不变,若考虑电表内阻的影响,上述电阻率的测量值不变,不会产生系统误差。
10.(2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测)在寒假研究性学习活动中,某学习小组测量一款国产新能源汽车上电池小组件的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中虚线框内为用灵敏电流计G改装的电流表A,V为电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,是标值为5.0Ω的定值电阻。
(1)已知灵敏电流计G的满偏电流、内阻,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只阻值约为________Ω的定值电阻(结果保留2位有效数字)
(2)调节滑动变阻器的滑片在不同位置,多次记录下对应的电压表的示数U和灵敏电流计的示数I,得到如图乙所示的图像,则电池的电动势________V,内阻________Ω。(结果均保留2位有效数字)
(3)实验室中已有灯泡的伏安特性曲线如图丁所示。将该电池小组件和此规格三个完全相同的灯泡A、B、C连成电路,如图丙所示,当、、全闭合时,该电源的效率为________(结果保留2位有效数字)
【答案】(1)2.0
(2) 3.0 5.0
(3)15%/18%/16%/17%
【详解】(1)根据并联电路特点及欧姆定律可得
解得
(2)根据闭合电路欧姆定律可得
整理可得
所以,图线的纵截距为
斜率的绝对值为
解得
(3)设每个灯泡两端的电压为,通过灯泡的电流为,根据闭合电路欧姆定律可得
将此关系式,描绘在图丁中,如图所示
由图可知
则电源的效率为
11.(2026·黑龙江绥化·一模)某学习小组要测量某电池的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路。
(1)用甲图测电池的电动势和内阻,在电压表和电流表内阻都未知的情况下,其系统误差来源于___________。
(2)为了提高实验精度,该小组设计了如图乙所示的电路,其中被测电池为___________(选填“A”或“B”)。
(3)实验操作如下:
①将滑动变阻器R和R2的滑片移到最左端,闭合开关S1和S2;
②调节滑动变阻器R2,使灵敏电流计G的指针指在___________(选填“零刻度线”或“满偏刻度”),记录此时电压表的示数为、电流表的示数为;
③接着,改变滑动变阻器R的滑片位置,再重复步骤②,记录另一组数据、。则电池的电动势 ___________V,内阻___________Ω(结果均保留两位小数);
(4)在(3)的操作中,电源电动势的测量值___________真实值(选填“大于”“等于”“小于”)。
【答案】(1)电流表的分压作用
(2)A
(3) 零刻度线 2.95 1.00
(4)等于
【详解】(1)甲图测电池的电动势和内阻,采用的是伏安法内接,因为电流表的分压作用,导致电压表测量的并不是电源两端的电压,从而产生误差。
(2)图乙是利用让灵敏电流计G指零,此时电压表测量的是电池A的真实路端电压,电流表测量的是电池A回路的电流,因此被测电池为A,电池B是补偿支路的电源,用于抵消电流表的分压影响。
(3)[1]通过滑动变阻器调节,使灵敏电流计G指在零刻度线,此时灵敏电流计G两端的电势差为0,左右两个支路相互独立,电流表等效测量A电源回路中的电流,而此时电压表可精准测量被测电池A的路端电压。
[2][3]由闭合电路的欧姆定律得,
代入数据联立解得,
(4)根据上述分析可知,该实验设计消除了电流表内阻对实验的影响,所以电源电动势的测量值等于真实值。
12.(2026·吉林·模拟预测)某小组计划用图(a)所示电路测定一枚灵敏电流计G的内阻。实验室提供的器材如下:
A.待测灵敏电流计G(满偏电流,内阻约为200Ω);
B.直流电源E(电动势为9.0V,内阻忽略不计);
C.滑动变阻器(最大阻值50kΩ);
D.滑动变阻器(最大阻值20Ω);
E.电阻箱R(阻值范围0~9999Ω);
F.开关、及导线若干。
(1)操作步骤如下:
①断开、闭合,调节滑动变阻器,使灵敏电流计满偏;
②保持滑片位置不变,闭合,调节R,将灵敏电流计指针调至半偏,电阻箱读数为,则灵敏电流计内阻测量值__________。
(2)实验中滑动变阻器应选用__________(填器材前面的字母代号);
(3)在复盘会上,组员们认为该实验结论的得出是基于对干路电流的“恒流假设”,但接入电阻箱后引起电路总电阻变化,导致干路电流发生了变化,因此存在系统误差,测量值与灵敏电流计内阻真实值相比__________(填“偏大”或“偏小”);
(4)该小组对实验方案进行了改进,电路设计如图(b)所示。将电阻箱阻值调为零,断开、闭合,调节滑动变阻器,使灵敏电流计满偏;保持滑片位置不变,闭合,调节R,为消除系统误差,在调节R使灵敏电流计指针半偏的过程中,应始终保持电阻箱的阻值为电阻箱R的__________倍。
【答案】 C 偏小 0.5
【详解】[1] 闭合开关,仅调节电阻箱R,使灵敏电流计半偏,若忽略闭合开关前后电路中总电流的变化,则此时流过电阻箱R的电流与流过灵敏电流计的电流相等,由于二者并联,电压相等,则根据欧姆定律可知,此时灵敏电流计内阻的测量值与电阻箱R的电阻相等,即
[2] 已知电源的电动势为9V,由闭合电路欧姆定律可知,当灵敏电流计满偏时电路的总电阻为
所以实验中滑动变阻器应选用最大阻值为50kΩ滑动变阻器C。
[3] 闭合开关后,电路的总电阻会变小,则此时电路中电流的真实值大于灵敏电流计的满偏电流,所以当灵敏电流计半偏时,流过电阻箱的电流值大于,则根据并联电路的性质可知,此时电阻箱R的阻值小于灵敏电流计的内阻,所以灵敏电流计内阻的测量值与真实值相比偏小。
[4] 根据题意可知,要求当灵敏电流计半偏时,电阻箱R的阻值等于灵敏电流计的内阻,则此时流过电阻箱R的电流与流过灵敏电流计的电流相等,都为,所以回路中总电流不变,则电路中的总电阻应保持不变,故有
又因为
联立解得
即为消除系统误差,在调节电阻箱R使灵敏电流计指针半偏的过程中,应始终保持电阻箱的阻值为电阻箱R的倍。
13.(2026·吉林长春·模拟预测)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品用多用电表粗测其电阻。测得电阻约为。为进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源电动势,内阻可忽略,电压表量程,内阻约,电流表量程,内阻约。请在图中完成余下导线的连接。
(2)如图所示,测量水泥块的长为,宽为,高为。用伏安法测得水泥块电阻为,则电阻率_______(用、、、表示)。
(3)测得不同压力下的电阻,算出对应的电阻率,作出图像如图所示。
基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图所示。报警器在两端电压大于或等于时启动,为水泥块,为滑动变阻器,当的滑片处于某位置,上压力大于或等于时,报警器启动。报警器应并联在_______(填“”或“”)两端。
(4)若电源使用时间过长,电动势变小,需要保持原报警压力(即上压力大于或等于时,报警器启动),需要将调_______(填“大”或“小”)。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)大
【详解】(1)因电流表有内阻而且内阻未知,故用电流表的外接法,实物连线补全如下
(2)由电阻定律
解得
(3)由图像可知,水泥块受压力增大,电阻率变小,水泥块电阻变小,根据串联电路的分压原理,其分压减小,分得的电压增大,报警器与并联,上压力大于或等于时,两端电压大于或等于,报警器启动
(4)由闭合电路的欧姆定律有
整理得
在E变小,保证压力条件一定,即一定时,不变,只能调大
14.(2026·吉林白山·模拟预测)某同学通过查阅课外书了解到在如图甲所示的电路中,当两个电源的电动势相等即时,灵敏电流计示数为0。
受此启发,他们从实验室中找来一些器材,设计了如图乙所示电路来测量金属丝的电阻率。图乙中,两个标准电源(内阻不计)的电动势、和定值电阻为已知量,为灵敏电流计。ac为待测的粗细均匀的金属丝,T为滑动触头,可在金属丝上移动,触点为b、请回答下列问题:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的横截面直径D如图丙所示,则D=___________mm。
(2)将单刀双掷开关K接通“1”,再调节滑动变阻器的滑片P,使灵敏电流计G示数为0,此时通过定值电阻的电流强度是___________;
(3)保持滑动变阻器的滑片P的位置不动,将单刀双掷开关K从“1”调到“2”,缓慢调节金属丝上的滑动触头T,使灵敏电流计G示数为0,用刻度尺测量此时导线___________(选填ab、bc、ac)段的长度。则金属丝的电阻率___________(用已知量和测量量的符号表示)
【答案】(1)0.713/0.714/0.715/0.716/0.717
(2)
(3) ab
【详解】(1)由螺旋测微器的读数规则可知,该金属丝的横截面直径
(2)由图乙所示的电路图可知,单刀双掷开关接1,灵敏电流计的示数为0时,标准电源的内阻两端电压为0,则定值电阻两端的电压为,通过定值电阻的电流大小为
(3)[1] [2] 单刀双掷开关接2后,应调节金属丝的滑动触头使电流计的示数为0,并测量段的金属丝的长度,则金属丝段的电阻值为
又
整理得
由电路可知当电流计的示数为0时,流过金属丝的电流为
联立解得
15.(2026·吉林长春·二模)某同学利用电阻表测得一电阻阻值约为,为了更准确地测量该电阻的阻值设计了如图电路,除了开关、导线外还有以下实验器材可供选择:
A.电流表(量程为,内阻约为
B.电流表(量程为,内阻为
C.定值电阻
D.定值电阻
E.滑动变阻器,允许通过的最大电流为
F.滑动变阻器,允许通过的最大电流为
G.电源(电动势为,内阻不计)
(1)定值电阻应选择________(选填“”或“”)。
(2)滑动变阻器应选择________(选填“”或“”)。
(3)某次实验中电流表的示数为,电流表的示数为,则电阻________(保留三位有效数字)。
【答案】(1)
(2)
(3)220
【详解】(1)根据电路图,定值电阻与电流表串联后与待测电阻并联。电流表的量程为,内阻。待测电阻。电流表的量程为。为了使测量准确,两支路电流分配应合理,且尽量让电表指针偏转角度大。若选,则该支路总电阻为
当满偏时,并联部分电压
此时流过的电流约为
总电流约为,接近量程,设计合理。若选(阻值较大),则支路电流过小,测量误差大。故定值电阻应选择。
(2)电路采用分压式接法,为了便于调节电压,滑动变阻器应选择阻值较小的。的最大阻值为,的最大阻值为。且允许通过的最大电流为,远大于电路中的工作电流,安全性好。故滑动变阻器应选择。
(3)根据并联电路特点,流过的电流
其中为示数,为示数。并联部分的电压
则
16.(2026·吉林白山·一模)某实验小组的同学为了测量电源的电动势和内阻,设计了如图甲所示的电路。
(1)为了选择合适的金属丝,该小组的同学首先用多用电表粗略测量了金属丝的电阻值,测量时先将旋钮调至“×1”倍率,结果指针偏转的角度如图乙所示,则待测金属丝的阻值为R=___________Ω;
(2)如图甲所示正确连接电路,闭合电键,移动滑片P的位置,将滑片P到a端的距离记为L,同时记录多组与L相对应的电流表的读数I,在处理实验数据时,将L作为横轴,为了得到倾斜的直线,如图丙所示,则图像的纵轴应为___________(填“I2”“I”或“”)若金属丝的直径为d、电阻率为ρ,电流表的内阻为定值电阻阻值为,图像的斜率为k、截距为b,该电源的电动势为E=____________。电源的内阻为r=_____________。(用以上的量表示)
【答案】(1)6
(2)
【详解】(1)待测金属丝的阻值为R=6×1Ω=6Ω;
(2)[1]由电路可知
可得
在处理实验数据时,将L作为横轴,为了得到倾斜的直线,则图像的纵轴应为;
[2][3]根据可知,
解得,
17.(2026·吉林长春·一模)利用多用电表探究某金属热电阻阻值R随温度t变化规律。如图(a)所示,把金属热电阻浸在水中(金属热电阻的电极与水绝缘),用酒精灯加热冷水,测量不同温度下金属热电阻的阻值,作出图像。
(1)请结合图(b)完成以下实验操作:
a.观察多用电表指针是否指向_________(填“电流”或“电阻”)的零刻度,如果没有,应调整图(b)中_________(填“①”、“②”或“③”),使指针指到零刻度:
b.将红、黑表笔分别插入“”、“”插孔,选择开关旋至电阻挡“×100”位置,把两支表笔直接接触,调整图(b)中_________(填“①”、“②”或“③”),使指针指在_________(填“电流”或“电阻”)的零刻度;
c.用两只表笔分别接触金属热电阻两个电极,发现指针偏转角度过大,为了减小读数误差,应将选择开关旋至电阻挡_________(填“×10”或“×1k”)位置,并重新进行_________后再测量,记录电阻阻值R及温度计的示数t;
d.随着水温缓慢升高,测量并记录不同温度下的电阻阻值及温度计的示数;
e.实验完毕,把选择开关旋至OFF位置。
(2)由实验数据作出图像,如图(c)所示。
(3)利用恒流源(可输出恒定不变的电流)、该金属热电阻、电压表、开关及导线设计一个简易温度计,电路如图(d)所示。选择恒流源的输出电流为0.05A,结合图(c),写出电压表示数U随温度t(℃)变化的关系式_________。
【答案】 电流 ① ② 电阻 ×10 欧姆调零
【详解】(1)a. [1][2]用多用电表测量电阻前,先要进行机械调零。观察多用电表指针是否指向电流的零刻度,如果没有,应调整机械调零旋钮,即图(b)中的①,使指针指到电流的零刻度;
b.[3][4]选择开关旋至电阻挡“×100”位置后,要进行欧姆调零,把两支表笔直接接触,调整欧姆调零旋钮,即图(b)中的②,使指针指在电阻的零刻度;
c.[5][6]测量金属热电阻的阻值时,发现指针偏转角度过大,说明被测电阻较小,为了减小读数误差,应改用较小的倍率,将选择开关旋至电阻挡×10的位置,并重新进行欧姆调零后再测量。
(3)[7]由图(c)可得到该金属热电阻的阻值随温度t(℃)变化的关系式为R=100+0.5t(Ω)
已知恒流源的输出电流为I=0.05A,由欧姆定律可得电压表示数U随温度t(℃)变化的关系式为
18.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某实验小组的同学要测量电源的电动势和内阻。实验室提供以下器材:
①待测电源(电动势约,内阻约为)
②两个电流表、(量程,内阻约为)
③两个电压表、(量程,内阻很大)
④定值电阻(阻值为)
⑤滑动变阻器(最大阻值为)
⑥开关S及导线若干
(1)在甲图虚线框中补充完整合理的测量电路_________(元件标明对应的符号)。
(2)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表和另一个电表的读数的多组数据。
(3)小明同学利用测出的数据描绘出图像如图乙所示(为另一个电表的读数),图中直线斜率为,与纵轴的截距为,则电源的电动势_________,内阻_________(均用、、表示)。
(4)实际电压表的内阻并不是无限大,若考虑电压表内阻的影响,电源电动势的测量值_______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】 小于
【详解】[1]将滑动变阻器接入电源两端,滑动变阻器滑到最大,通过的电流约为
远超过电流表量程,所以电流表无法使用,则通过电路分压的方式进行测量干路电流,所以电路图如图。
[2][3]干路电流
根据闭合电路欧姆定律
整理得
图像的斜率和截距满足,
解得,
[4]若电压表内阻不可忽略,闭合电路欧姆定律中的干路电流测量值偏小,即实际值
则真实的闭合电路欧姆定律应为
整理得
图像的斜率和截距满足,
解得内阻和电动势的实际值为,
可得内阻的测量值不变,即
电动势的测量值偏小,即
19.(2026·辽宁·模拟预测)某实验兴趣小组测量一内阻可调的电源的电动势。设计如图甲所示的电路,为电阻箱,为电流表,、分别为电源的正、负极板,化学反应只发生在两极板附近。、极板正对区域内的电解质溶液的电阻可看作电源内阻,设两板间的距离为,两板正对面积为,容器内电解质溶液的电阻率为,实验步骤如下:
①连接电路,将电阻箱阻值调为;
②闭合开关,保持、极板正对,缓慢调整两极板之间的距离,记录多组与电流表的示数;
③断开开关,测量两板正对面积。
若以为横轴,以___________(填“”或“”)为纵轴建立坐标系,通过描点作图可得到图乙所示的图像。已知该直线的横轴截距、纵轴截距分别为、,则电源的电动势___________(用字母、、、表示),电流表的内阻___________(用字母、、、表示)。
【答案】
【详解】[1]根据闭合电路欧姆定律:,其中电源内阻为两板间电解质溶液的电阻,由电阻定律
联立解得
将其改为的形式有
因此纵轴为
[2]由,时,纵截距,时,横截距
解得
[3]将代入
解得
20.(2026·辽宁大连·模拟预测)某同学用图1所示的电路测量电池的电动势和内阻。
(1)调节滑动变阻器,测得多组电压和电流的数据,在图2中已画出图线,则电池的电动势___________,内阻__________。(结果保留两位小数)
(2)在图3中,为电池的图像,、、分别为三个电阻的图像。若将这三个电阻分别与该电池连接成回路,则电池与电阻___________连接,电池的输出功率最大,与电阻___________连接,电源的功率最大(选填“”“”或“”)。
(3)恒流源(输出电流大小恒定)与定值电阻并联后可视为一个电源,将其与电流表(内阻很小且未知)、电阻箱、开关和若干导线按图4连接电路。为测量恒流源的输出电流和并联电阻,某同学进行如下操作:闭合开关,调节电阻箱的阻值,记录多组和的值,绘出图5所示的图线,图线的纵轴截距为、斜率为。
根据图5可得___________,电阻___________(用和表示)。若考虑电流表的内阻,上述结果与真实值和真实值的大小关系为___________。
A. B. C. D.
【答案】(1) 1.47/1.46/1.48 1.33
(2) c d
(3) C
【详解】(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
结合图2可得,
(2)[1]电源输出功率,等于电源图线与元件图线交点坐标的乘积。根据输出功率规律:当外电阻越接近电源内阻时输出功率越大,即路端电压U越接近电源电动势的一半时输出功率越大,根据图3可知电池与元件c连接时,电池的输出功率最大;
[2]电池非静电力做功的功率,电动势E恒定,电流I越大功率越大。元件d与电源相交时电流I最大,因此非静电力做功功率最大。
(3)[1][2]根据题意,若不考虑电流表内阻,由并联电路电压相等有
整理可得
则有,
解得,
[3]若考虑电流表的内阻,则有
整理可得
可知,测量值,
故选C。
21.(2026·辽宁沈阳·三模)工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤,它的结构如图甲所示,其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如图乙所示,R1、R2、R3是定值电阻,R1=20kΩ,R2=10kΩ,R0是对拉力敏感的应变片电阻。
(1)已知该型号的拉力传感器R0在不同拉力下,其阻值约为十几千欧~几十千欧之间。为了精确测量传感器在不同压力下的阻值,实验小组设计了如图丙的电路,实验室提供了以下器材:电源E(电动势为3V、内阻未知)
电流表A1(量程10mA、内阻约为5Ω)
电流表A2(量程250μA、内阻约为50Ω)
电压表V1(量程15V、内阻约为15kΩ)
电压表V2(量程3V、内阻约为3kΩ)
滑动变阻器R1(阻值0~1000Ω、额定电流为0.5A)
滑动变阻器R2(阻值0~10Ω、额定电流为2A)
为了尽可能提高测量的准确性,电流表应选________,电压表应选________,滑动变阻器应选________;(填写器材名称代号)
(2)实验小组通过多次实验测得该传感器R0的阻值随压力F变化的关系图像如图丁所示。而在乙所示的电路中,已知料斗重1×103 N。没装料时Uba=0,则R3=________Ω。
(3)已知重力加速度为g,则Uba与所加物料的质量m的关系式为________。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)[1][2]电动势为,则电压表选择;该型号的拉力传感器R0在不同拉力下,其阻值约为十几千欧~几十千欧之间,电路中可能达到的最大电流约为
则电流表选择
[3]滑动变阻器接成分压式电路,为调节方便,应该选择阻值较小的。
(2)电路中,当没装料时,此时拉力等于料斗重,为,故应变片电阻为,根据串并联电压关系,有,
可得
解得
(3)根据图丁得到
又R1=20kΩ,R2=10kΩ,电压共,由图乙根据串联关系可得
故
由
则
22.(2026·辽宁营口·模拟预测)某研究性学习小组测量一粗细均匀的金属丝的电阻率
(1)先选用欧姆表“×100”挡,欧姆调零后测量其阻值,发现指针偏转角度过小,为了更准确地测量该金属丝的阻值,下列操作正确的是_________(填正确答案标号)。
A.换用“×1 k”挡,直接测量
B.换用“×1k”挡,重新欧姆调零后测量
C.换用“×10”挡,直接测量
D.换用“×10”挡,重新欧姆调零后测量
(2)用螺旋测微器测得其外径d如图甲所示,则d=________mm;用游标卡尺测得其有效长度L如图乙所示,则L=________cm。
(3)小组设计了如图丙所示电路精确测量该金属丝的电阻Rx,调节电阻箱的阻值为R0,电表指针偏转明显。然后多次调节滑动变阻器R,记录电流表A1(内阻为r1)的示数I1,电流表 A2(内阻未知)的示数I2,做出I₂-I1图像的斜率为k,若忽略偶然误差,则Rx的测量值________(填“大于”或“等于”或“小于”)真实值。
(4)该金属丝的电阻率ρ=________(用k、r1、R0、d、L表示)。
【答案】(1)B
(2) 6.515/6.516/6.517 10.225
(3)等于
(4)
【详解】(1)选用“×100”挡,欧姆调零后测量阻值,发现指针偏转角度过小,说明该电阻的阻值较大,应更换“”挡,重新欧姆调零后测量。
故选B。
(2)[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以图甲读数为
[2]游标卡尺的最小分度值为0.05mm,图乙读数为
(3)根据欧姆定律可得
整理得
则图像的斜率
可得,若忽略偶然误差,则的测量值等于真实值。
(4)由(3)可得
可得
23.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)某兴趣小组自制了一个多用电表。图乙是其中的欧姆表部分,有四个挡位(“×1”“×10”“×100”和“×1k”)。
(1)某同学欲测量1000 Ω左右的电阻,需将选择开关调至_________挡位,欧姆调零后,进行测量,如图甲所示,则电阻阻值为_______。
(2)该小组讨论后,设计的欧姆表内部结构如图乙所示,已知电源为一节干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),其a端应为电源的________。(选填“正极”或“负极”)
(3)已知电流计的量程为,内阻,经计算,可求出4个定值电阻的阻值,则______。
【答案】(1) 1100/1100.0
(2)正极
(3)900
【详解】(1)[1]欧姆表的中央刻度约为$15$,为使指针指在中央刻度附近以减小读数误差,测量左右的电阻时,应选择“”挡位。 [2]由图甲可知,欧姆表刻度盘上指针指在数字$11$处,则测得电阻阻值为
(2)根据欧姆表的内部结构和原理可知,黑表笔与内部电源的正极相连,红表笔与内部电源的负极相连。由图乙可知红表笔接在端,则端应为内部电源的正极。
(3)由图甲可知,欧姆表的中央刻度值为$15$。欧姆表的中值电阻等于其内阻,则选择“”挡位和“”挡位时,欧姆表内阻分别为和。根据图乙多量程电流表改装原理可知,开关S接4时,表头并联的分流电阻最大,电流表量程最小,对应满偏电流较小的“”挡位;同理开关S接3时对应“”挡位。根据闭合电路欧姆定律,两挡位对应的满偏电流分别有,
代入数据解得和
根据并联电路规律,开关S接4和接3时分别有,
联立方程并代入数据解得
24.(2026·辽宁朝阳·模拟预测)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:
A、干电池一节;
B、电压表(量程为,内阻较大);
C、电阻箱(阻值为);
D、开关一个和导线若干。
(1)连接好电路图后,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、相应的电压表的示数。根据记录的数据作出的图像如图乙所示,则该干电池的电动势________V,内阻________。(结果均保留2位小数)
(2)由于电压表的内阻不是无穷大的,电动势的测量值________(填“偏大”“偏小”或“准确”)。
【答案】(1) 1.56 0.40
(2)偏小
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律,其中
整理得
则图乙的斜率为
纵截距为
联立解得,。
(2)由于电压表的内阻不是无穷大的,根据闭合电路的欧姆定律,其中
整理得
则图乙的斜率为,图线的纵截距为
解得,
所以本实验干电池的内阻的测量值偏小,电动势的测量值偏小。
25.(2026·辽宁锦州·二模)经过长期研究科学家发现磁感应强度超过0.5特斯拉的强磁场可能会对人体产生负面影响,如头晕、恶心甚至影响中枢神经或心血管系统等身体器官的正常功能。图1为某磁敏电阻阻值随垂直电阻表面磁感应强度B变化的图像。一个兴趣小组同学用该磁敏电阻测量当地的磁场,找到的实验器材如下:
A.灵敏电流计G
B.磁敏电阻RB
C.电阻箱R1
D.总长L=60cm粗细均匀的电阻丝MN
E.滑动变阻器R2的量程0~20Ω
F.滑动变阻器R3的量程0~2000Ω
G.电源
H.开关以及导线若干
(1)图2为该小组设计的部分实验电路图,请将电路图补充完整____,其中滑动变阻器应选__________(选填器材代号:“E”或“F”)。
(2)实验中调节电阻箱,使得电流计的读数为零时,触头b距M端的距离为L0=40cm,若R1=150Ω,则磁敏电阻RB=__________Ω,对照图1判断__________(“会”或“不会”)对人体产生负面影响。
【答案】(1) E
(2) 300 不会
【详解】(1)[1]本实验利用磁敏电阻测量当地的磁场,要求磁敏电阻的阻值变化范围较大,所以滑动变阻器应采用分压式接法,电路图如图所示
[2]由于滑动变阻器采用分压式接法,所以滑动变阻器应选择总阻值较小的E。
(2)[1]电流计的读数为零时,电桥达到平衡,则
根据电阻定律可得,
联立解得
[2]结合图1可知,当磁敏电阻阻值为300Ω时,磁感应强度为0.2T,小于0.5T,所以不会对人体产生负面影响。
26.(2026·辽宁锦州·一模)巨磁电阻传感器可以用来测量磁场、位移、角度、电压、电流等物理量,因此在工业生产、交通运输、医疗卫生等方面有着广泛的应用。一名同学为探究巨磁电阻(GMR)的特性,进行了如下实验:
(1)该同学先用多用电表欧姆挡测量未加磁场时该巨磁电阻的阻值,操作如下:
a.将选择开关置于“欧姆挡”×100 Ω倍率的挡位;
b.将红黑表笔短接,旋动________;直至指针指到欧姆挡的0刻线。
c.测量该巨磁电阻,指针示数如图乙所示,则该巨磁电阻在未加磁场时阻值约为________Ω。
(2)接下来该同学设计了如图丙所示电路进行实验。该电路主要部分由四个相同的巨磁电阻组成,其中R1和R3在磁性材料上方,受磁场作用时电阻减小,而R2和R4在磁性材料下方,被屏蔽而不受外界磁场的影响,电阻不变。电路中电源电动势为E,内阻不计;电压表为理想电压表。
d.当外界磁场为“0”时,电压表示数为________;
e.当外界磁场不为“0”时,R1和R3电阻减小,均变为RB;被屏蔽的R2和R4电阻不变,设此时R2=R4=R0,且此时电压表示数为U,则RB=________(用R0、U、E来表示)因此,可以利用上述电路研究巨磁电阻阻值随磁场变化的规律。
【答案】(1) 欧姆调零旋钮 1900
(2) 0
【详解】(1)[1]多用电表欧姆挡使用时,选好倍率后需要红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮进行欧姆调零;
[2]开关置于“欧姆挡”×100 Ω倍率的挡位, 由图乙可知欧姆表读数为
(2)[1]磁场为0时,四个巨磁电阻阻值均为,电路结构为与串联、与串联,两条支路并联在电源两端,由电路图可知M、N两点电势相等,因此电压表示数为。
[2]设电源负极电势为0,正极电势为,对和支路,电流
可得
故M点电势
对和支路,电流
可得
故N点电势
电压表示数
代入整理得
解得
27.(2026·辽宁抚顺·模拟预测)某实验小组想测量铅笔芯的电阻率,实验器材如下:
A.待测铅笔芯;
B.两节干电池(电动势均为1.5V,内阻忽略不计);
C.电压表(量程-3~3V,0刻度线在中间);
D.定值电阻;
E.电阻箱(最大阻值为);
F.开关和导线若干;
G.刻度尺和螺旋测微器。
回答下列问题:
(1)用刻度尺量出铅笔芯的长度为,用螺旋测微器测量铅笔芯的直径D,其示数如图甲所示,则铅笔芯的直径为________mm。
(2)该组同学设计了如图乙所示的电路测量铅笔芯的电阻。已知电压表的正极接高电势时,电压表的示数为正。闭合开关和,发现电压表的示数为正,想要调节电压表的示数到零,应适当________(填“增大”或“减小”)电阻箱接入电路的阻值。当电压表示数为零时,电阻箱接入电路的阻值为,可知铅笔芯的电阻为________,从而可以算得铅笔芯的电阻率________(结果保留两位有效数字)。
(3)若实验使用的两电池内阻大小不能忽略,但两电池内阻相等,不考虑偶然误差,则(2)中算得的铅笔芯的电阻率________(填“大于”“小于”或“等于”)其真实值。
【答案】(1)2.600
(2) 减小 15.0
(3)等于
【详解】(1)螺旋测微器的读数为。
(2)[1]分析电路可知,当时,电压表的示数为零,当时,电压表的示数为正,当时,电压表的示数为负,所以当电压表示数为正时,要想把电压表的示数调节成零,应当适当减小电阻箱接入电路的阻值。
[2][3]当电阻箱接入电路的阻值为时,电压表示数为零,所以铅笔芯的阻值为
铅笔芯的电阻率
代入数据解得。
(3)若电池的电阻不能忽略,则当时,电压表的示数为零,由于电池内阻相等,所以(2)中算得的铅笔芯电阻率等于其真实值。
28.(2026·辽宁沈阳·模拟预测)如图甲,是教材上《测量电源的电动势和内阻》实验时通常使用的电路,该实验方案的优点是电路结构简洁、可操作性好,缺点是测量误差较大。某实验小组欲通过创新实验方案,减小测量误差,请你回答下面问题:
(1)若使用图甲电路进行实验,实验中的系统误差主要来源于________,因此测得的电源电动势________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
(2)若实验过程中电压表示数为,电流表示数为,电压表内阻为,电流表内阻为,请写出图甲中无系统误差的闭合回路欧姆定律方程________。(电源电动势用,内阻用,所给字母不一定全用得到)
(3)该小组同学为了尽量减小测量误差,设计了如图乙所示的电路,该电路中有关器材参数如下:
电流表,量程均为,内阻均未知
电阻箱的阻值调节范围为,
滑动变阻器的最大阻值为
单刀双掷开关
单刀单掷开关
该小组先利用图乙电路测量电流表的内阻,保持闭合,将单刀双掷开关扳到位置,调节,当电流表的读数为时,电流表的读数为,电阻箱的读数为,则电流表的内阻________。
(4)该小组继续利用图乙电路测量电源电动势和内阻:断开,将电阻箱阻值调至最大,单刀双掷开关扳到位置;多次调节电阻箱阻值,记录电流表的读数和电阻箱阻值;根据记录的实验数据作图像,如图丙所示,则电源电动势________,内阻________。(保留两位有效数字)
(5)该小组同学又设计了图丁的电路图,待测电源,辅助电源,定值电阻,实验中,闭合开关、,调节滑动变阻器和电阻箱,使电流计示数为0,记录示数,示数,电阻箱示数,重复调节滑动变阻器和电阻箱,每次都使电流计示数为0,记录电阻箱取不同值时对应的和的示数,做出图像,纵轴截距为,斜率绝对值为,则待测电源电动势为________,内阻为________。(均选用、中的字母表示)
【答案】(1) 电压表的分流作用 小于
(2)
(3)
(4)
(5)
【详解】(1)[1]电压表不是理想电压表,因此实验中的系统误差主要来源于电压表的分流作用。
[2]由于电压表分流,电流表读数I比实际干路电流偏小,造成拟合图像时直线的纵截距偏小,即电动势偏小。
(2)考虑电压表分流后,根据闭合电路欧姆定律有
(3)根据并联关系,可知
(4)[1][2]根据
整理得
结合图丙有
联立解得,
(5)[1][2]电流计G示数为0,此时R两端电压就是滑动变阻器的电压,根据闭合电路欧姆定律有
整理得
可知图像斜率绝对值、纵截距分别为
解得
29.(2026·辽宁丹东·一模)某兴趣学习小组将电压表改装成测量物体质量的仪器,如图3所示。所用实验器材有:
A.直流电源:电动势为,内阻未知;
B.电压表:量程,内阻很大;
C.滑动变阻器:最大阻值;
D.竖直固定的粗细均匀的直电阻丝:总长,最大阻值;
E.轻质弹簧:下端固定于水平地面,上端固定秤盘,弹簧上固定一水平导体杆(其电阻可忽略不计),导体杆右端点与直电阻丝始终接触良好(弹簧劲度系数,电阻可忽略不计);
F.开关以及导线若干。已知当地重力加速度,不计摩擦和其他阻力。
实验步骤如下:
①先利用如图1的电路,得到如图2所示的图像,测定电源内阻;
②将①中测定内阻的电源,连入如图3所示的电路中。静止的托盘中未放被测物时,导体杆右端点恰好置于的最上端,电压表的示数为零,调节滑动变阻器的滑片位于阻值最大端。
③在弹簧的弹性限度内,在托盘中逐渐增加被测物,直至托盘静止后,导体杆右端点恰好置于直电阻丝的最下端,调节滑动变阻器,使电压表达到满偏,此时为电子秤的最大称重。请回答下列问题(所有计算结果均保留两位有效数字):
(1)电源内阻______;
(2)电子秤达到最大称重时,滑动变阻器接入电路的阻值______;
(3)被测物的质量与图3所示电路的电压表示数描绘的图像的斜率为______(用题中所给物理量的字母表示);
(4)直流电源使用较长时间后,电动势减小,内阻增大。在此情况下,改装成测量物体质量的仪器的示数与被测物的质量的真实值相比______(选填“偏大”,“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)1.0
(2)9.0
(3)(或)
(4)偏小
【详解】(1)由图2可知斜率,根据,则
(2)根据图2可知,电动势,根据闭合电路欧姆定律
代入数据解得
(3)由胡克定律可知
电压表测量值
联立得,故图像的斜率为
若用代替,斜率为
(4)根据可知,电动势减小,内阻增大,使得图像斜率增大,故相同质量所对应的值偏小,即电压表读数偏小,故使得质量的测量值比真实值偏小。
30.(2026·辽宁大连·模拟预测)实验室提供了下列器材测定电阻的阻值:
待测电阻(约100Ω)
滑动变阻器(0~10Ω)
电阻箱(0~9999.9Ω)
电流表A(量程0~50mA,内阻约10Ω)
直流电源(3V,内阻约6Ω)
开关、导线若干
(1)甲同学设计了如图(a)的电路进行实验。
①请在图(b)中用笔画线代替导线,完成实物电路连接;______
②实验操作时,先将滑动变阻器的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端,再接通开关;保持断开,闭合,调节滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置,记下电流。
③断开,______(填写实验步骤),调节电阻箱在左右再闭合,调节使电流表读数为,此时的读数即为电阻的阻值。
(2)乙同学设计了图(c)所示的电路进行实验,他多次改变电阻箱的值,并记录对应的电流表读数,作出图线如图(d)所示,已知图线纵截距为,斜率为,则待测电阻的阻值______(用、表示)。
(3)图(a)方案,产生系统误差的原因是______;图(c)方案待测电阻的测量值______真实值(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
【答案】(1) 左 保持滑动变阻器滑片位置不动
(2)
(3) 电阻箱由于最小分度值的原因无法实现电阻的连续调节;电流表由于精度的原因无法保证两次调节的电流值完全相同 大于
【详解】(1)[1]按照图(a)原理图,滑动变阻器为分压式接法,电流表正进负出,控制待测电阻、控制电阻箱,二者并联后接入电路,实物连接图如图所示
[2]分压式接法闭合开关前,为保护电路,需将滑片移到输出电压最小的最左端。
[3]本实验采用的方法是等效替代法,需要保持滑动变阻器滑片位置不变,保证电路其他部分状态不变,才能用等效替代。
(2)根据闭合电路欧姆定律,得
整理得
对比图线,得斜率
纵截距
整理得
若忽略电源内阻和电流表内阻的影响,则待测电阻的阻值为。
(3)[1]电阻箱由于最小分度值的原因无法实现电阻的连续调节;电流表由于精度的原因无法保证两次调节的电流值完全相同。
[2]对于图(c),测量值
因此测量值大于真实值。
31.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)某实验小组的同学利用如图甲所示的电路图测量了电源的电动势和内阻,其中ab为一段粗细均匀的电阻丝,P为可左右移动的金属夹子。
(1)该实验小组的同学首先用多用电表粗略测量了电阻丝的电阻值,将旋钮置于“”倍率时,指针非常靠近最右端的0刻线处,通过分析,应将旋钮置于________(选填“”或“”)倍率处,然后进行欧姆调零,再将红黑表笔与电阻丝接触,多用电表的读数如图乙所示,则电阻丝的阻值约为________Ω。
(2)图甲中,电键闭合前,夹子P应置于________(选填“a”或“b”)处。
(3)在测量电源电动势和内阻时,测量夹子P到b的距离为L,同时读出电压表的示数U,改变夹子的位置,同时记录多组L和U的数据,该小组的同学利用图像处理实验数据时,以L为横轴,为了拟合成一条直线,应以________(选填“”“U”或“”)为纵轴,若电阻丝单位长度的电阻值为,定值电阻的阻值为,图像的斜率为k,纵截距为b,则电源的电动势为________,电源的内阻为________(均用题中字母表示)。
【答案】(1) 14
(2)a
(3)
【详解】(1)[1]指针非常靠近最右端的0刻线,说明被测电阻阻值很小,应换用更小倍率,即“”倍率;
[2]欧姆调零后,图乙中指针示数为14,倍率为“”,因此电阻丝阻值
(2)为保护电路,闭合开关前应使滑动变阻器(电阻丝)接入电路的阻值最大,因此夹子P应置于a处。
(3)[1]根据闭合电路的欧姆定律,可得
其中,
故
变形可得
故应以作为纵轴;
[2]因为电路电压U与L的关系式为
由图像的斜率为k,得
故
[3]由纵截距为b,得
故
32.(2026·辽宁·二模)某位物理老师设计了一个测量伏特表内阻的实验,实验电路如图甲所示。他接好电路,将学生电源的输出电压调到4V,伏特表接0~3V量程,电阻箱接入电路的阻值如图乙所示,闭合开关后伏特表的读数如图丙所示。请回答下列问题:
(1)图乙中电阻箱的读数为________,图丙中伏特表的读数为________V。
(2)伏特表接0~3V量程时的内阻________Ω。
(3)若想获得多组数据,在不断开电源开关的情况下,将电阻箱的阻值调为2500Ω时要怎样调节电阻箱旋钮?________。
(4)若电源的输出电压仍为4V,电阻箱接入电路的阻值仍如图乙所示,只将伏特表改接为0~15V量程,则闭合开关后,伏特表的读数应________(填“大于”“小于”或“等于”)图丙中伏特表的读数。
【答案】(1) 3000 2.50
(2)5000
(3)先把挡调到5,再把挡调到2
(4)大于
【详解】(1)[1][2]电阻箱的读数为3000;按照电表的读数规则,0~3V量程时,要读到最小精度的下一位,应为2.50V。
(2)根据串联电路分压关系可得
解得。
(3)电阻箱调节时要先调大,再调小,防止电阻减小、电流增大而损坏电压表,因此先把挡调到5,再把挡调到2。
(4)因相同表头改装的伏特表,其内阻与量程成正比,所以量程为的伏特表内阻约为,再由串联电路分压规律有,解得,所以此时伏特表读数大于2.5V。
33.(2026·辽宁鞍山·二模)某同学设计实验电路测量生理盐水的电阻率,将绝缘长方体容器放置在水平桌面上,容器的左、右两侧安装电极板,将电极板插入到容器底部,再把生理盐水倒入容器中,如图乙所示,试回答下列问题:
(1)图甲为实验原理图,试在图乙中完成实物连接_____;
(2)该同学通过移动滑动变阻器的滑片,读出多组电压表示数U和对应的毫安表示数I,并记录数据。某次电压表读数如图丙,电压为________V;
(3)现测得电极板间生理盐水的长度l,宽度d,深度h,则生理盐水的电阻率________(用l、d、h、U、I表示);
(4)由于电表内阻的影响,电阻率的测量值________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)
(2)1.70
(3)
(4)大于
【详解】(1)实物连接如下
(2)由图丙可知,电压表选用量程,最小分度值为。故读数为。
(3)根据欧姆定律,盐水电阻
根据电阻定律
其中电流流过的长度
横截面积
联立解得
(4)由图甲可知,电路采用电流表内接法,电压表测量的是盐水和电流表的总电压,即
电流表测量的是通过盐水的真实电流。因此电阻测量值
根据可知,电阻率的测量值大于真实值。
34.(2026·辽宁·一模)某实验小组设计了如图甲所示的实验电路测量电源的电动势和内阻,实验器材有:待测电源、阻值为的定值电阻、内阻极大的电压表、总阻值为且阻值均匀的半圆形变阻器、可指示滑片转过角度的刻度盘、开关、导线若干。回答下列问题:
(1)在实验中转动滑片,改变角度(弧度制),测量相应的定值电阻的电压,以为纵坐标,为横坐标,作出图像如图乙所示,已知图像的斜率为,纵截距为,则电源的电动势为______,内阻______;
(2)若实验中采用的电压表内阻不够大,则电源电动势的测量值______(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)
(2)偏小
【详解】(1)[1][2] 由闭合电路的欧姆定律有
整理得
斜率为,故
纵截距为
联立解得
(2)若实验中采用的电压表内阻不够大, 则电压表测量的是其电阻与并联电路两端的电压,且,故
故
故电源电动势的测量值偏小
35.(2026·辽宁·二模)某实验小组的同学用如图甲所示的实验电路做“测量金属丝的电阻率”实验,实验室提供了以下两种规格的滑动变阻器:
滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω,允许通过的最大电流为3A);
滑动变阻器R2(最大阻值为100Ω,允许通过的最大电流为1.5A)。
(1)实验时滑动变阻器应选______(填“R1”或“R2”),开关闭合前滑动变阻器的滑片P应置于______(填“A”或“B”)端。
(2)实验小组的同学在做该实验时,连接的实物图如图乙所示,请用笔画线代替导线将图乙的实物图按照图甲的电路图连接完整。
(3)为了探究选不同的滑动变阻器对本实验的影响,实验小组的同学调整金属丝上的滑动头,使金属丝接入电路的电阻约为10Ω,再将(1)中所选的滑动变阻器接入电路,移动滑片P,测量多组数据,以金属丝两端电压U为纵轴,为横轴(x为AP的长度,L为AB的长度),作出曲线如图丙中的Ⅰ所示;若将滑动变阻器更换成另一个,重复上述测量过程,则得到的曲线对应图丙中的______(填“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
【答案】(1) R1 A
(2)
(3)Ⅲ
【详解】(1)[1]由于控制电路采用分压式,为了确保测量数据的连续性,滑动变阻器选用总阻值小一些,即实验时滑动变阻器应选R1;
[2]为了确保安全,开关闭合前应使待测部分电压为零,则开关闭合前滑动变阻器的滑片P应置于A端。
(2)根据电路图连接实物图如下
(3)在相同的条件下,滑动变阻器的阻值越大,并联部分总电阻越接近电阻丝电阻,但始终小于电阻丝的电阻,可知,当滑动变阻器选用总阻值大一些的时候,BP部分阻值更大,分压更大,则AP部分阻值分压变小,电压表示数越小,可知,若将滑动变阻器更换成另一个总阻值大的,重复上述测量过程,则得到的曲线对应图丙中的Ⅲ。
36.(2026·内蒙古赤峰·模拟预测)电鳗是一种放电能力很强的淡水鱼类,它能借助分布在身体两侧肌肉内的起电斑产生电流。每个起电斑的电动势约为0.15V,内阻约为0.25Ω。某兴趣小组为了测量一个起电斑的电动势和内阻,设计电路如图。利用串联稳压电源模组来模拟电鳗的起电斑,每个电源相当于一个起电斑。可利用的器材有:
A.稳压电源模组
B.电流表(0~0.6A)
C.电流表(0~3.0A)
D.定值电阻R=4.0Ω
E.开关S和导线若干
(1)为了减小实验误差,电流表应选择________(选填“B”或“C”)。
(2)实验步骤如下:
①按图连接电路;
②将金属夹接1,即有n个电斑接入电路,此时记录电源数量n,闭合开关S,记录电流表示数I,断开开关S;
③将金属夹依次接2、3、4、5位置,记录各组I、n的值,描点作出________(选填“n”或者“”)图线;
(3)已知图线的斜率为k,则每个电源的电动势为________(用R,k表示);
(4)实验时,由于电流表内阻的影响,电源内阻的测量值________(选填“偏大”或者“偏小”)。
【答案】(1)B
(2)
(3)
(4)偏小
【详解】(1)电路中最大电流
为了减小实验误差,电流表应选择B。
(2)设每个电源的电动势为E,根据
整理得
可知为一条倾斜的直线,为了方便研究,故应作出图像。
(3)图像斜率为
解得
(4)不考虑电流表内阻的影响,则图像截距
可知内阻测量值
考虑电流表内阻的影响,则有
整理得
可知
解得
可知电动势测量值偏小,根据可知,内阻真实值大于测量值r,即内阻测量值偏小。
37.(2026·内蒙古呼伦贝尔·模拟预测)某同学利用实验室的实验器材制成了简易的欧姆表,该欧姆表有“×10”、“×1”两个倍率,如图所示。已知电流计(内阻,量程Ig=1mA)、滑动变阻器R(最大阻值为1500Ω)、电阻箱R0(0-999.9Ω)、干电池(E=1.5V,r=1Ω)。
(1)电路中应为_______(填“红”或“黑”)表笔;闭合开关S时,应为_______(填“×10”或“×1”)倍率;
(2)断开开关S,使M、N短接,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,当电流计的指针偏转角度为满偏的时,此时接在M、N间的电阻阻值应为_______Ω;
(3)如果表内电池的电动势已经下降,但仍然可以欧姆调零。测量时,会导致电阻的测量值_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) 黑 ×1
(2)
(3)偏大
【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]闭合开关S时,干路的最大电流变大,根据
总电流越大,欧姆表内阻越小,对应较低的倍率。可知闭合开关S时,应为“×1”倍率。
(2)[1]断开开关S,M、N短接,调节滑动变阻器R使电流计满偏,有
代入数据得滑动变阻器接入电路的电阻值
[2]电流计的内阻,干电池内阻,电流计的指针偏转角度为满偏的时,有
可得接在M、N间的电阻阻值
(3)电池的电动势已经下降,但仍然可以欧姆调零,满偏时满足
指针位置相同说明电流相同,刻度满足原电动势关系,因此
联立可得
可得电阻的测量值偏大。
38.(2026·内蒙古包头·二模)物理兴趣小组查阅资料:某金属在0~100 ℃内电阻值与摄氏温度t的关系为,其中为该金属在0 ℃时的阻值,α为温度系数(为正值)。小组成员设计图(a)所示电路以测量该金属的电阻和α值。提供的实验器材有:
A.干电池(电动势约为1.5 V,内阻不计)
B.定值电阻(阻值为1 kΩ)
C.定值电阻(阻值为800 Ω)
D.滑动变阻器(阻值范围0~4 kΩ)
E.滑动变阻器(阻值范围0~40 Ω)
F.电流计G(量程0~200 μA,内阻未知)
G.电阻箱R(最大阻值为9999.9 Ω)
H.温度计
I.沸水和冷水各一杯
J.开关两个及导线若干
请回答下列问题:
(1)滑动变阻器应选用___________(填“”或“”)。
(2)闭合开关,将滑动变阻器调到合适的阻值,再调节电阻箱的阻值,当电阻箱的示数为400 Ω时,此时发现闭合开关前、后电流计G的示数没有变化,则电流计G的内阻为___________Ω。
(3)利用上述电流计G及电路测量该金属的电阻和α值:
①断开开关、,将取下换成该金属电阻,并置于沸水中;
②闭合开关,读出电流计G的示数;闭合开关,调节电阻箱的阻值,直至闭合开关前、后电流计G的示数没有变化,记下此时电阻箱的示数R和水的温度t;
③多次将冷水倒一点到热水中,重复步骤②,可获得电阻箱的示数R和温度t的多组数据。
(4)以电阻箱的示数R为纵轴,温度t为横轴,作出的图像如图(b)所示,则该金属电阻在0 ℃时的阻值___________,温度系数α=___________。(结果用a、b、c表示)
【答案】 (1) (2)500 (3)2a (4)
【详解】(1)[1]闭合、断开时,干路中的最大电流约
滑动变阻器两端的电压最小值约为
滑动变阻器的最小电阻约为
滑动变阻器应选用。
(2)[2]闭合前、后电流计的示数没有变化,则电流计中的电流与的电流相等,中的电流与中的电流相等,与两端的电压相等,电流计与两端的电压相等,可得电流计的内阻
(4)[3][4]将取下换成该金属电阻的情况下,同理可得
由图b得
即
又
则,
解得
39.(2026·内蒙古赤峰·一模)某同学用图甲所示的电路观察电容器的充放电情况。所用器材有:电源E(8V)、电容器C、电阻R、开关S、电压传感器、电流传感器、导线若干。
(1)在图甲所示的电路图中,传感器B为______(选填“电流”或“电压”)传感器。
(2)将开关S接1,给电容器充电,充电完成后,将开关S接2,电容器通过R放电。观察放电过程中电压传感器的电压随时间的变化其图像可能为______(选填“图乙”或“图丙”)。
(3)电容器放电时的图像如图丁所示,已知图线与坐标轴围成的面积表示电荷量,通过计算得到该电容器电容为______μF。(结果保留3位有效数字)
(4)为了延长电容器的放电时间,请写出一种可行的方案______。
【答案】(1)电压
(2)图丙
(3)400
(4)增大电阻R的阻值,或换用容量更大的电容器
【详解】(1)由电路图可知,传感器B并联在电路两端,电压传感器并联接入电路,电流传感器串联接入电路,因此B为电压传感器。
(2)电容器放电过程中,两端电压从初始最大值逐渐减小到0,因此放电的图像符合图丙。
(3)图像与坐标轴围成的面积表示总电荷量。一个格子表示电荷量为
数格子估算面积可得,总电荷量
电容器充电后电压等于电源电动势,由电容定义
得
(4)电容器放电的时间常数为,要延长放电时间,可增大电阻的阻值,或换用容量更大的电容器,均可达到目的。
40.(2026·内蒙古呼和浩特·一模)某同学通过实验测量阻值约为粗细均匀的金属丝的电阻率。
(1)该同学采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。现有电源(电动势为,内阻不计),电流表(量程,内阻约,开关和导线若干,及下列器材:
A.电压表(量程,内阻约,
B.电压表(量程,内阻约,
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
为了调节方便、测量准确,实验中电压表应选用____________,滑动变阻器应选用___________。(选填实验器材前的字母)
(2)电压表应连接___________点(选填“”或“”)。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最___________(选填“左”或“右”)端。
(3)测得金属丝的直径为,长度为,电阻为,则该金属丝电阻率测量值的表达式___________,考虑___________(选填“电流表分压”或“电压表分流”)的影响,电阻率的测量值小于真实值。
【答案】(1) B D
(2) 左
(3) 电压表分流
【详解】(1)[1]由题知,电源电动势为,测电阻两端的最大电压约为,故选B;
[2]由电路图可知滑动变阻器采用分压式接法,且由于待测金属丝的电阻较小,为了方便调节,应选最大值较小的滑动变阻器,故滑动变阻器选D。
(2)[1]由于待测金属丝的电阻约为,远小于电压表的内阻,为了减小误差,电流表应采用外接法,故电压表应连接;
[2]闭合开关S前,为了保护电路,应使待测金属丝两端的电压为0,故滑动变阻器的滑片应处在左端;
(3)[1]根据电阻定律
其中
联立解得
[2]根据欧姆定律有
可得
由于该电路采用电流表外接法,电压表有分流作用,导致电流表的测量值大于流经金属丝的真实电流,可知测量值将小于真实值。
41.(2026·内蒙古包头·一模)北方地区冬季温度较低,小明想为自家蔬菜大棚设计一个低温报警装置,该报警装置可用于观测棚内温度(0~15℃),同时当温度低于10℃时装置会自动报警。所用温度传感器的电阻随温度的变化规律如图(a)所示,实验电路如图(b)所示。实验室提供的器材有:
A.直流电源(电动势为8V,内阻不计);
B.电压表(量程为6V,内阻非常大);
C.温度传感器;
D.电阻箱(最大阻值为999.9Ω);
E.定值电阻R(阻值为10Ω);
F.单刀双掷开关一个,导线若干;
G.报警器(电阻非常大)。
(1)请根据图(b)所示的电路图,在图(c)中完成实物连线。
(2)按下列步骤进行调试:
①电路接通前,先将电阻箱调为,然后开关向________(填“a”或“b”)端闭合,将电压表此时指针对应的刻度线标记为温度________℃;
②逐步减小电阻箱的阻值,电压表的示数不断________(填“变大”或“变小”),按照图(a)中数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的“温度”;
③将开关向另一端闭合,温度计即可正常使用。
(3)电压表示数降低到________V,报警器报警。
(4)使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,温度的测量结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2) b 5 变大
(3)3.2
(4)偏小
【详解】(1)实物连接如图所示
(2)[1]本实验采用替代法,用电阻箱的阻值替代传感器的电阻,故先将电阻箱调到,结合电路,开关应向b端闭合;
[2]由图(a)可知,时,温度为;
[3]逐步减小电阻箱的阻值,定值电阻上的分压变大,电压表的示数不断变大。
(3)当温度低于10℃时装置会自动报警,由图(a)可知,时,
此时电压表示数为
代入数据得
(4)使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,电路中的电流将变小,电压表的示数将偏小,故温度的测量结果将偏小。
42.(2026·内蒙古赤峰·模拟预测)某实验小组测量自来水的电阻率。实验器材有:绝缘性能良好的塑料圆柱形容器,金属探针,金属圆片,游标卡尺,干电池(电动势1.5V),电压表,电流表等。
(1)先用游标卡尺测量塑料圆柱形容器的内径,结果如图甲所示,该读数_____mm。
(2)依据电路图把实物图中的连线补充完整。_____
(3)将采集的水样装入容器内,容器顶部等间距插有金属探针,两端用金属圆片密封(探针和圆片电阻均可忽略不计)。将电压表与两探针相连,测得与电压表相连的两探针间的距离为。闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表的示数在保持不变的情况下,多次改变两探针间距,测出对应电压表的示数,做出图像如图丁所示,根据图像计算得出该水样的电阻率为_____(取3.14,结果保留两位有效数字)。
(4)由于电流表的外接,使得电阻率的测量值与真实值相比_____(选填“偏大”或“偏小”)
【答案】(1)20.0
(2)
(3)38
(4)偏小
【详解】(1)用游标卡尺测量塑料圆柱形容器的内径d=2cm+0.1mm×0=20.0mm
(2)电路连接如图
(3)根据
由图像可知
解得
(4)由于电流表的外接,使得电流的测量值偏大,则电阻测量值偏小,则电阻率的测量值与真实值相比偏小。
二、综合题
43.(2026·辽宁锦州·模拟预测)新能源汽车电池包需进行吊装稳定性测试。(重力加速度大小为,忽略空气阻力)
(1)如图,质量为且分布均匀的电池包,被两根长度均为的对称轻绳竖直向上吊起,两根轻绳与电池包水平表面的夹角始终为。
电池包以恒定速度向上运动时,每根轻绳的拉力大小为__________;两根轻绳拉力的总功率为__________。
(2)电池最小单位是节(如图甲),由节成排,由排成组(如图乙)。冬冬同学想要测量一节电池的充电终止电压(即充满电后的电源电动势),又担心测量过程中电流过大导致电压变化很快,于是他想到一种方法:两只电压表和,量程已知,内阻未知。冬冬同学分别用图丁中的图①和图②的电路对该电池进行了两次测量,计算出这个电池的电动势。
若图①中电压表的示数为,图②中电压表和的示数分别为和,则电压表和电阻之比是________,电动势表达式是________。(用、、表示)。
(3)部分新能源汽车的“智能玻璃”配备了抬头显示系统如图(a),可将车辆的行驶速度、导航信息等重要行车信息投射到前挡风玻璃上。其原理图如图(b)所示,投影系统完成成像过程后,传导至光波导片中,通过“全反射”原理将光传输到人眼。光波导片的玻璃基底的折射率为,玻璃基底周围介质的折射率为。_____。(选择:A.“大于”,B.“小于”)
【答案】(1)
(2)
(3)A
【详解】(1)[1][2]对电池包进行受力分析,在竖直方向上,两根轻绳拉力的竖直分力之和等于电池包重力,设每根轻绳拉力为,由平衡条件有
解得
两根轻绳拉力的合力大小为,根据
可得两根轻绳拉力的总功率为
(2)[1][2]设电压表的内阻为,电压表的内阻为,根据闭合电路欧姆定律,对图②中电路有,
可得
对图①中电路有
联立解得
(3)全反射的条件是光从光密介质射向它与光疏介质的界面上,入射角大于或等于临界角,则大于。
故选A。
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