2027届高考物理一轮复习实验题专项训练（五）

2027届高考物理一轮复习 实验题专项训练（五） 1．为探究匀速圆周运动向心力的定量表达式，某同学设计了如图乙所示的实验装置。电动机带动转轴匀速转动，改变电压可调节转速；其中为固定在竖直转轴上的水平凹槽，端压力传感器可测出小球对其压力的大小，端固定一宽度为的挡光片，光电门可测量挡光片每一次的挡光时间。 实验步骤： ①测出挡光片与转轴的距离为，用游标卡尺测得挡光片的宽度如图甲所示； ②将小钢球紧靠传感器放置在凹槽上，测出此时小钢球球心到转轴的距离为； ③启动电动机，使凹槽绕转轴匀速转动； ④记录下此时压力传感器示数和挡光时间。 (1)由于某些原因，游标尺的左半部分不能看清，挡光片的宽度___________cm； (2)小钢球转动的角速度___________（用、、表示）； (3)该同学为了探究向心力大小与角速度的关系，多次改变转速后，记录了一系列力与对应角速度的数据，作出图像如图丙所示，若忽略小钢球所受摩擦且小钢球球心与转轴的距离为，则小钢球的质量___________kg（结果保留两位有效数字）。 2．图甲为某兴趣小组设计的实验装置，在单摆悬点处安装力传感器，可采集摆线的拉力；在小球的平衡位置正下方处安装光电门，可采集小球底部的轻质遮光片遮住光的时间。利用本装置可以完成测量当地重力加速度大小g、验证机械能守恒定律等实验。 实验操作如下： (1)测量所需长度：用刻度尺测得摆线长度为L，用游标卡尺测得小球直径为D；用螺旋测微器测量遮光片的宽度为d，如图乙所示，则_________mm。 (2)测量当地重力加速度的大小：将小球拉至与竖直方向成较小角度并由静止释放。利用力传感器，获得摆线所受拉力F的大小与时间t的关系图像，如图丙所示，则单摆的周期_________（用“”“”表示），重力加速度大小的测量值为_________（用“L”“D”和“T”表示）。 (3)验证机械能守恒定律： ①将小球拉至与竖直方向成较大角度，并由静止释放。 ②记录小球经过平衡位置时遮光片的遮光时间为t。则此时遮光片的速度大小为并将此速度视为小球经过平衡位置时的速度。 ③改变，重复①和②。 根据所测数据，小球由静止运动到平衡位置的过程中，在误差允许的范围内，若满足_____________的关系式（用“g”“”“L”“D”表示），则小球在上述过程中机械能守恒。 根据多次测量结果发现：小球由静止运动到平衡位置的过程中，重力势能减少量总是小于动能增加量，可能的原因是_____________。（写出一条即可） 3．为了验证动量守恒定律，某实验小组的同学设计了如图甲的实验： (1)实验步骤如下：①将两个完全相同的遮光条分别固定在滑块A和滑块B上，用天平测出滑块A（含遮光条）的质量，滑块B（含遮光条）的质量； ②接通气泵，在气垫导轨左侧放置一滑块，轻推一下使滑块向右运动，光电门2记录的时间大于光电门1记录的时间，应将气垫导轨右端适当___________（选填“提高”或“降低”）； ③现用轻质不可伸长的细线，将两个滑块间压缩的轻质弹簧固定，静止在气垫导轨上； ④绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，光电门1、2记录遮光时间分别为、； ⑤改变弹簧的压缩量，重复步骤②、③、④，多次测量的结果如下表： 1 2 3 4 5 6 10.1 9.2 9.6 7.8 12.8 6.2 15.3 13.6 14.1 11.2 18.9 9.1 (2)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙，则___________。 (3)比较4、5两次实验，烧断绳子前，第5次实验中弹簧的弹性势能较___________（选填“大”或“小”） (4)根据表格中数据，作出图线，若图线为过坐标原点的倾斜直线，并且斜率_________即可验证系统动量守恒。（用和表示） 4．某实验小组利用如图所示气垫导轨装置测量滑块与弹片碰撞过程中的机械能损失。实验装置包括水平气垫导轨、带宽度为的遮光条的滑块、固定弹片及光电门。 实验步骤：用天平测得滑块质量为（含遮光条）；将弹片固定在气垫导轨左端，调节气垫导轨至水平，在光电门右侧某位置使滑块获得水平向左的速度，滑块第一次通过光电门后在弹片处反弹并第二次通过光电门；记录光电门遮光时间分别为和。 请回答以下问题： (1)忽略空气阻力，与弹片碰撞过程中滑块（含遮光条）损失的机械能___________（用、、和表示）。 (2)实验中由于空气阻力的存在，使的测量值___________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 5．某物理兴趣小组利用图甲所示的装置研究小球的正碰。正确安装装置并调试后，先让小球从斜槽轨道上滚下（不放小球），拍摄小球平抛过程的频闪照片，如图乙所示；然后把小球放在斜槽轨道末端，再让小球从轨道上滚下，两个小球碰撞后，拍摄小球、平抛过程的频闪照片，如图丙所示。频闪时间间隔不变。 (1)为了保证实验的效果，以下做法需要的是（　　） A．斜槽轨道各处必须光滑 B．每次小球应从斜槽轨道上同一位置由静止释放 C．小球的质量大于小球的质量 D．小球的半径等于小球的半径 (2)若两小球碰撞过程动量守恒，则两小球的质量之比__________。 (3)两小球碰撞过程损失的动能占碰前动能的百分比为__________%（结果保留3位有效数字）。 6．学习小组组装一台体重测量仪，进行如下操作。 (1)应变片为体重测量仪的核心元件，当对台秤施加压力时，应变片形状改变，其阻值增大。为测量应变片在无形变时的阻值，实验室提供了如下实验器材： A．电源（恒压输出12V） B．电流表（量程0~60mA，内阻为10Ω）     C．电压表（量程0~3V/15V，内阻约3kΩ/15kΩ） D．滑动变阻器（最大阻值为10Ω） E.待测应变片Rx（阻值约几百欧） H.开关S、导线若干 请完善实验步骤： ①为得到多组数据并使测量结果尽量精准，请在图1中用笔画线代替导线连接成完整电路：_______ ②闭合开关S，调节滑动变阻器，记下电压表和电流表的示数。某次测量中电压表指针如图2所示，读数为_______V； ③正确操作后，对多组数据进行处理，得到应变片的阻值为300Ω (2)查阅相关资料得知体重测量仪的原理如图3所示，现进行组装和校准。其中R1为滑动变阻器，R4为上述应变片，定值电阻R2、R3阻值分别为1000Ω、500Ω。当台秤受到压力时，测量电路将电阻增加量转化为电压UCD信息，再转换成体重输出。已知压力与应变片电阻增加量的关系为F＝k△R，k＝300N/Ω。     ①适当调节R1，使UcD=0，这时输出体重值为零，则滑动变阻器接入电路的阻值为_______Ω： ②该应变片阻值增加量ΔR的变化范围为0~6Ω，该体重仪的最大测量值为_______N； ③使用中，由于故障导致R2阻值增大，此时体重的测量结果与真实值比较_______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 7．某实验小组想通过测绘小灯泡的图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。所用器材如下： 待测小灯泡一只，额定电压为2.5V，电阻约为几欧；电压表量程为0～3V，内阻约为3kΩ；电流表量程0～0.6A，内阻为0.1Ω；滑动变阻器一个，干电池两节，开关一个，导线若干。 (1)在图甲的虚线框内补全的实验电路图是________（选填“乙”、“丙”）。    (2)某同学连接实验电路后，闭合开关S，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是________。 A．电流表短路 B．滑动变阻器的滑片接触不良 C．滑动变阻器滑片的初始位置在A端 (3)该同学在实验中通过更换小灯泡，正确完成实验操作，将实验数据描点作图，得到图像，如图丁所示。根据图像计算出正常工作状态下小灯泡的电阻为________（保留三位有效数字）。    (4)如果实验中提供的电压表（量程为0～1V、内阻为1kΩ），现有电阻箱一个（最大电阻为9999.9Ω）。简述能完成该实验的方案_____。 (5)如果用定值电阻R与小灯泡串联，接入图甲的电路中，调节滑动变阻器的阻值，是否会出现两者功率相等的情况？请说明理由_____。 8．某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。 (1)在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（　　）（选填选项前的字母）。 A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像 (2)为了减小实验误差，实验时应注意的是（　　） A．入射角应尽量小些 B．玻璃砖的宽度应小一些 C．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些 (3)甲同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比_____________（选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。 (4)乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线于A点，交入射点O与出射点连线的延长线于C点。过A点、C点作法线的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得，，由此可得出该玻璃的折射率___________。 9．用下列器材测量小车质量M。小车，一端带有定滑轮的平直轨道，垫块，细线，打点计时器，纸带，频率为50Hz的交流电源，直尺，6个槽码，每个槽码的质量均为m=10g。 (1)完成下列实验步骤中的填空： i．按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着6个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列 ________的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑； ii．保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂5个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a； iii．依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ii； iv．以取下槽码的总个数n（1≤n≤6）的倒数为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出关系图线。 (2)已知重力加速度大小g＝9.80m/s2，计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空： ①写出随变化的关系式 ________（用M，m，g，a，n表示）； ②测得关系图线的斜率为2.50s2/m，则小车质量M＝________kg。 10．某同学首先图甲所示电路测量量程为的微安表G的内阻，然后再利用该微安表测量某电阻阻值，待测电阻约2000Ω。可供选择的器材如下： 电流表（量程0~3mA，内阻约为200Ω） 电流表（量程0~10mA，内阻约为100Ω） 滑动变阻器（0~1kΩ） 滑动变阻器（0~6kΩ） 滑动变阻器（0~20kΩ） 电阻箱（0~9999.Ω） 电源（电动势为3V） 电源（电动势为9V） 开关、导线若干 (1)测量微安表内阻的具体实验步骤如下： a．按电路原理图甲连接好线路； b．将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关后调节的阻值，使微安表的指针满偏； c．闭合，保持不变，调节的阻值，使微安表G的示数为，此时的示数为1600.0Ω； ①为了减小测量误差，滑动变阻器应选择______（填“”、“”或“”），电源应选择______（填“”或“”）。 ②由实验操作步骤可知电流计内阻的测量值______Ω；仅从测量原理方面考虑，该测量值比微安表的实际内阻______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 (2)测量待测电阻时，采用图乙所示电路，其中电阻箱阻值为4600.0Ω。 ①实验中电流表应选用______（填“”或“”），滑动变阻器应选用______（填“”、“”或“”）。 ②调节滑动变阻器滑片，微安表示数为时，毫安表示数为2.3mA，可求得待测电阻的阻值为______Ω（结果保留一位小数），待测电阻的测量值比真实值______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 11．某实验小组利用圆柱形汽缸测量当地的大气压强。汽缸的气密性和导热性能良好，活塞与汽缸间摩擦忽略不计，汽缸内气体可看成理想气体，且外界环境温度保持不变。 （1）用图甲10分度的游标卡尺_______________（选“A”或“B”）部位测量汽缸内部直径。读数如图所示，则___________________； （2）按图乙安装好实验器材，细线松弛时，汽缸内气体压强为大气压强； （3）挂上钩码，稳定后测出此时活塞底部至汽缸底部的距离，读出弹簧测力计示数。此时汽缸内气体压强的表达式为_________________（请选用、、表示）： （4）适量改变钩码个数，重复步骤（3）； （5）以为纵轴、为横轴，作出图像，如图丙中图线所示，图线斜率的绝对值为，纵轴截距为，由图像分析可知当地的大气压强_______________（请选用表示）； （6）该小组分别用质量为、的气体进行实验，并分别作出图丙中的图线、，由图线可知__________（选填“>”“=”或“<”）； （7）若用如图丁所示的实验装置进行实验，图乙所示的实验装置相对图丁有何优点？（写出一点即可）___________。 12．某同学利用阿特伍德机验证机械能守恒。实验装置如图甲所示，已知物块A（含遮光片）的总质量为，物块B的质量为，当地重力加速度大小为。请回答下列问题： (1)用螺旋测微器测量遮光片的宽度，示数如图乙所示，则其读数为________。 (2)实验中，保持光电门1的位置不变，每次都将物块从光电门1下方某处由静止释放，多次改变光电门2的位置，分别测出遮光片通过光电门1、2时的挡光时间、及两光电门间的高度差，根据测得的数据，作出________图像，若物块、组成的系统机械能守恒，则上述图像为一条直线。 A． B． C． D． (3)若物块、组成的系统机械能守恒，则（2）中图像的斜率为________，图像的纵轴的截距为________。（均用已知及所测物理量字母表示） 13．某兴趣小组设计了一个测量动摩擦因数的实验，①如图（a），将倾斜段和水平段连接构成的铝板固定在水平桌面上；②让小铁块从倾斜段上A点静止释放，铁块最终停在水平段上B点；③利用铅垂线找到A点在桌面的投影点A′，测出A到A′的高度h和A′到B的水平距离s；④改变释放位置重复多次实验，得到多组h和s的数值。 (1)实验得到多组h和s的数值如下表，请在图（b）中作出s-h关系图线________。 h/cm 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 s/cm 19.90 32.70 48.10 57.60 69.80 (2)根据图线求得动摩擦因数μ=________。（保留1位有效数字） (3)重复实验发现，s-h图线总是在横轴上有一固定截距，该截距的物理意义是________。 (4)实验中铁块通过倾斜段与水平段转接点处有机械能损失，损失量与通过时的动能成正比，这会导致动摩擦因数的测量值________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 (5)为了消除铁块在转接点处的机械能损失，兴趣小组中某位同学建议将倾斜段做成图（c）所示圆弧面，其末端与水平段相切，仍然通过测量h和s求得动摩擦因数。该方案是否可行？________（选填“可行”或“不可行”）。 14．某兴趣小组为了测量某电子元件的电阻值。 (1)他们首先用多用电表欧姆挡的“×100”挡粗略测量该电子元件阻值，发现多用电表指针偏转过大，请选择接下来的正确实验步骤并排序：________（选填选项前的字母） A．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准电阻的“0”刻线。 B．将两表笔分别与待测电阻相接/读取数据后随即断开。 C．将选择开关置于电阻挡“×10”位置。 D．将选择开关置于电阻挡“×1000”位置。 (2)兴趣小组的某同学用螺旋测微器测量该电子元件的直径，如图所示，则该电子元件的直径d=________mm。 (3)为了精确测量该电子元件的阻值（阻值约为90Ω），小组找到了如下实验器材： A．电源E（电源电压9V，内阻约为2Ω） B．电压表V（量程0~15V，内阻约为8kΩ） C．电流表A1（量程0~15mA，内阻r1为10Ω） D．电流表A2（量程0~150mA，内阻r2为2Ω） E.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω） F.滑动变阻器R2（最大阻值为4kΩ） G.开关S，导线若干。 ①小组设计了如图（a）所示的实验原理图，其中电流表应选用________；滑动变阻器应选用________；（均填器材前序号） ②兴趣小组在测量过程中发现电压表已损坏。他们找到了一个定值电阻R，并重新设计了如图（b）所示的电路图，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片处于M端。当开关S闭合后，改变滑动变阻器滑片的位置，记录电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，作出了I1-I2的图像，如图（c）所示，已知图线的斜率为k，则该电子元件的阻值Rₓ=________（用R、r1、k字母表示）。 参考答案 1．(1)1.225 (2) (3)// 2．(1)1.200 (2) (3) 遮光片的速度大于小球的速度 3．(1)降低 (2)10.20 (3)小 (4) 4．(1) (2)偏大 5．(1)BCD (2) (3)12.0 6．(1) 9.5（9.4~9.6） (2) 600 1800 偏大 7．(1)乙 (2)C (3)5.58 (4)如果实验中提供的电压表（量程为0～1V、内阻为1kΩ），电压表的量程不满足要求，可将电阻箱与电压表串联，将电压表的量程扩大到3V（电阻箱的阻值调到2kΩ），再接在灯泡两端。 (5)如果用定值电阻R与小灯泡串联，接入图甲的电路中，调节滑动变阻器的阻值，有可能出现两者功率相等的情况。在小灯泡的I-U图像中画出定值电阻R的I-U图像，若除原点外还有其它交点说明会出现，没有其它交点说明不会出现。 8．(1)C (2)C (3)偏小 (4)1.7 9．(1)等间距 (2) 0.185 10．(1) 400 偏小 (2) 1052.6 偏小 11． A > 可以不考虑活塞的质量对实验的影响 12．(1)3.960 (2)B (3) 13．(1) (2)0.4 (3)铝板的厚度 (4)大于 (5)不可行 14．(1)CAB (2)3.205/3.204/3.206 (3) D E 学科网（北京）股份有限公司 $