高考物理二轮复习专题检测二十八题型技法2招智取物理实验题.docx
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高考物理二轮复习专题检测二十八题型技法2招智取物理实验题
专题检测(二十八)题型技法——2招智取物理实验题
1.以下仪器的读数分别是多少?
读出下图中游标卡尺(50分度)与螺旋测微器、电流表、电压表、欧姆表(×10倍率)的读数。
(1)________mm;
(2)________mm; (3)________A;
(4)________V; (5)________Ω。
答案:
(1)42.20
(2)2.986(2.985~2.987均可)
(3)0.34 (4)2.22(2.20~2.23均可) (5)300
2.(2017·全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。
实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。
实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。
在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。
(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。
小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s,加速度大小为________m/s2。
(结果均保留2位有效数字)
解析:
(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用,做匀减速直线运动,相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小,所以由题图(b)可知,小车在桌面上是从右向左运动的。
(2)滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴,其滴水的时间间隔为T=
=
s。
根据匀变速直线运动的规律,可得小车运动到题图(b)中A点位置时的速度大小为vA=
(m/s)≈0.19m/s。
根据逐差法,共有5组数据,舍去中间的一组数据,则加速度a=
=
m/s2≈-0.037m/s2。
因此加速度的大小为0.037m/s2
答案:
(1)从右向左
(2)0.19 0.037
3.一小灯泡上标有“3V 1.0W”的字样,现在要用伏安法描绘这个小灯泡的IU图线,要求测量数据从零开始。
可选器材如下:
A.电压表(0~3V,内阻10kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻70kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻0.4Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻1Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.滑动变阻器(500Ω,1A)
G.学生电源(直流0~6V)、开关、导线若干
(1)实验时,选用图甲而不选用图乙所示的电路来完成实验,请说明理由:
__________________________________________________________________________。
(2)实验中电压表应选用________,电流表应选用________,滑动变阻器应选用________。
(用字母序号表示)
(3)根据所选的原理图把下图所示的实物图连接完整。
(4)在一次测量时,电压表、电流表的示数如图所示,则电压测量值为U=________V,电流测量值为I=________A,此时小灯泡的发光功率为P=________W。
(5)通过实验测量得到的数据已经描在了如图所示的IU坐标系中,请用光滑的曲线将各点连接好。
解析:
(1)由于测量数据要从零开始,故采用题图甲所示的分压式电路。
(2)因小灯泡额定电压为3.0V,故电压表选用A。
小灯泡的额定电流为I额=
=
A=0.33A,则电流表选用D。
滑动变阻器应选阻值较小的E以方便调节。
(3)所连的实物图如图甲所示。
(4)由于电压表量程为0~3V,故电压表的读数为1.81V;电流表量程为0~0.6A,故电流表的读数为0.22A。
此时灯泡的功率为P=UI=1.81×0.22W=0.398W。
(5)所描绘的伏安特性曲线如图乙所示。
答案:
(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始
(2)A D E (3)见解析图甲 (4)1.81 0.22 0.398
(5)见解析图乙
4.实验室在测定金属丝电阻率的实验中,提供的器材除多用电表、螺旋测微器、米尺、开关和若干导线外,还有:
A.粗细均匀的待测金属丝Rx
B.直流电流表A(0~5mA,内阻约为5Ω)
C.直流电压表V(0~3V,内阻约为5kΩ)
D.滑动变阻器R(阻值范围为0~20Ω,额定电流为1A)
E.电源(3V,内阻不计)
(1)为了确定电路,先用多用电表的欧姆挡粗略测量待测金属丝的电阻。
现将多用电表的选择开关置于“×100”挡,按正确的步骤进行操作,表盘示数如图1所示,则电阻Rx的粗略值为________Ω。
(2)实验时,先用螺旋测微器在金属丝三个不同的位置测直径,如图2所示是某次测量时的情况,读数为________mm。
(3)若要求在实验中金属丝两端的电压可以有较大变化,测量金属丝电阻的误差尽量小,请用笔画线代替导线,补上图3实物图中缺少的两根导线。
(4)某物理学习小组的两位同学在实验中,根据同一组数据进行正确描点后,甲、乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线,如图4中甲、乙所示,根据你对实验的理解,你认为________同学的图线正确,根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为________Ω。
解析:
(1)多用电表读数乘以倍率可得到电阻值,故Rx=6×100Ω=600Ω。
(2)螺旋测微器读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,该次测量读数为0.5mm+20.0×0.01mm=0.700mm。
(3)滑动变阻器总阻值远小于待测金属丝的阻值,故滑动变阻器应采用分压式接法。
由于
>
,故电流表采用内接法。
实物图连接如图所示。
(4)当电压为零时,电流为零,图线过原点,故甲同学作出的图线正确;图线的斜率大小为金属丝的电阻值,故R=
Ω=570Ω。
答案:
(1)600
(2)0.700 (3)见解析图 (4)甲 570
5.(2018届高三·哈尔滨三中摸底)某实验小组正在测定一节新型电池的电动势(约为3V)和内阻,现要选取一个定值电阻R0当做保护电阻。
(1)首先为了准确测量定值电阻R0的阻值,在操作台上准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程3V,电阻约为4kΩ)
B.电流表A1(量程1A,内阻约0.5Ω)
C.电流表A2(量程3A,内阻约0.5Ω)
D.定值电阻R0(阻值约为3Ω)
E.滑动变阻器R(0~10Ω)
F.开关S一个,导线若干
根据上述器材,在测量R0阻值时应选择________(填序号)为电流表,其实验电路图应选图甲中的哪种接法________(填字母),经测量定值电阻R0阻值为2.8Ω。
(2)之后为了测量该新型电池的电动势和内阻,设计了如下实验,在图乙中将所选器材进行连接。
(3)根据实验记录做出UI图线如图丙所示,从中可以求出待测新型电池的内阻为______Ω,电池电动势为________V(保留两位有效数字)。
解析:
(1)新型电池的电动势约为3V,定值电阻R0的阻值约为3Ω,则通过定值电阻R0的最大电流约为1A,故在测量R0阻值时应选择电流表A1;由于电压表内阻远大于R0的阻值,故电流表采用外接的方法,即图a所示。
(2)电路图实物连接如图所示。
(3)由电路图可得U=E-I(R0+r),则在电源的UI图线中,图线斜率的绝对值表示定值电阻和电源内阻之和,即R0+r=
=3.75Ω,所以电源的内阻r=0.95Ω,I=0时对应的路端电压U表示电源的电动势,故E=2.9V。
答案:
(1)B a
(2)图见解析 (3)0.95 2.9
6.在测量一节干电池的电动势和内阻实验中,小明设计了如图甲所示的实验电路。
(1)根据图甲实验电路,请在图乙中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。
(2)实验开始前,应先将滑动变阻器的滑片P调到________(填“a”或“b”)端。
(3)合上开关S1,S2接图甲中的1位置,滑动滑片P,记录下几组电压表和电流表的示数;重置滑动变阻器,S2改接图甲中的2位置,滑动滑片P,再记录几组电压表和电流表的示数。
在同一坐标系内分别描点作出S2接1、2位置时,电压表示数U和电流表示数I的图像,如图丙所示。
两图线均为直线,与纵轴的截距分别为UA、UB,与横轴的截距分别为IA、IB。
①S2接1位置时,作出的UI图线是图丙中的________(填“A”或“B”)线;
②S2接2位置时,干电池电动势的测量值________真实值,内阻的测量值________真实值。
(填“大于”“小于”或“等于”)
解析:
(1)实物连接如图所示。
(2)为保护电表,闭合开关前滑动变阻器连入电路的阻值应最大,即滑片P调到a端。
(3)S2接1位置时,由于电压表的分流,使得电流的测量值偏小,而短路电流(U=0时的电流,即图线与横轴的截距)不变,故电动势和内阻的测量值都偏小;S2接2位置时,可将电流表内阻等效到电源内阻中,即外电压和干路电流的测量值是准确的,电源电动势的测量值等于电动势的真实值,但电源内阻的测量值等于电源内阻的真实值与电流表内阻的和。
答案:
(1)见解析图
(2)a (3)①B②等于 大于
7.(2017·北京高考)如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。
利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。
(1)打点计时器使用的电源是________(选填选项前的字母)。
A.直流电源 B.交流电源
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是________(选填选项前的字母)。
A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量
在不挂重物且________(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车。
若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
A.计时器不打点B.计时器打点
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。
在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。
测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……,如图2所示。
实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。
从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=______,打B点时小车的速度v=______。
(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据做出如图3所示的v2W图像。
由此图像可得v2随W变化的表达式为________。
根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是________。
(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v2W关系的是________。
解析:
(1)打点计时器使用的电源是交流电源,故选B。
(2)实验中,平衡摩擦力和其他阻力时,应先不挂重物,把长木板右端适当垫高,在小车后面挂上纸带,接通电源,在打点计时器打点的情况下,轻推一下小车,给小车一个初速度,若小车拖着纸带做匀速运动,则表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
(3)实验中,可认为小车所受的拉力F大小为mg,从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=Fx2=mgx2。
在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,故vB=
=
。
(4)根据图线,关系式写为v2=kW+b,在直线上取两点,如(1.4×10-2,0.07)(8×10-2,0.38),代入上式,解得k≈4.7,b≈0.004,在作图误差允许的范围内,表达式可写为v2=4.7W。
把功的单位用基本单位表示,J=N·m=kg·m2·s-2,容易得出与图线斜率有关的物理量单位为kg-1,故与图线斜率有关的物理量应是质量。
(5)若重物质量m不满足远小于小车质量M,则绳子对小车的拉力实际不等于重物的重力,
由mg=(M+m)a和F=Ma
知F=
mg,
由动能定理得:
Fx=
Mv2,v2=
x=
x,
而W=mgx,
则实际v2W图线的斜率k=
,重物质量m与小车质量M不变,速度虽然增大,但斜率不变,选项A正确。
答案:
(1)B
(2)A B (3)mgx2
(4)v2=4.7W(4.5W~5.0W均认为正确) 质量 (5)A
[教师备选题]
1.实际电流表都有内阻,为了测量电流表的内阻rg,提供的器材如下:
①待测电流表
(0~5mA,内阻约300Ω)
②电流表
(0~15mA,内阻约100Ω)
③定值电阻R1(R1=150Ω)
④滑动变阻器R2(0~20Ω)
⑤电源(电动势3V)
⑥开关S及导线若干
(1)为了使测量结果尽量精确,设计并在线框中画出实验的电路图。
(2)对照所画电路图连接如图所示实物图。
(3)闭合开关S,移动滑动触头至某一位置,记录
和
的读数I1和I2;则待测电流表的内阻可表示为rg=________。
解析:
(1)、
(2)注意滑动变阻器采用分压式接法,电路图和实物连接图如图所示。
(3)流过定值电阻R1的电流为I2-I1,定值电阻R1与电流表G1并联,电压相等,即I1rg=(I2-I1)R1,解得rg=
。
答案:
(1)
(2)见解析图 (3)
2.如图所示是测量电流表内阻Rg的实物连接图,实验的操作步骤如下:
A.将电阻箱R的电阻调到零;
B.闭合开关,调节滑动变阻器R1的滑片,使得电流表达到满偏电流I0;
C.保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的电阻,使得电流表的示数为
;
D.读出电阻箱的电阻值R0,求得电流表的内阻Rg
(1)请画出测量电流表内阻的电路图。
(2)电流表的内阻Rg与读出的电阻箱的电阻值R0的关系为__________________。
(3)已知电流表的量程为50mA,内阻约为100Ω,可供选择的滑动变阻器R1有
A.阻值为0~10Ω,额定电流为2A
B.阻值为0~50Ω,额定电流为1.5A
可供选择的电阻箱R有
C.阻值为0~99.9Ω
D.阻值为0~999.9Ω
为了比较准确地测量出电流表的内阻,应选用的滑动变阻器R1是________;电阻箱R是________。
(填仪器前的字母代号)
(4)本实验中电流表的测量值Rg测与电流表内阻的真实值Rg真相比,有________。
A.Rg测>Rg真
B.Rg测<Rg真
C.Rg测=Rg真
D.Rg测可能大于Rg真,也可能小于Rg真
解析:
(1)根据实物连接图可画出测量电流表内阻的电路图,如图所示。
(2)可认为分压电路输出的电压不变,所以有I0Rg=
I0(Rg+R0),即Rg=
R0。
(3)根据实验原理可知滑动变阻器R1应选阻值较小的,所以应选A;电阻箱应选精确度高且最大阻值大于电流表内阻的2倍的,所以应选D。
(4)由于电阻箱阻值调大后,电路的总电阻增大,干路电流减小,由于滑动变阻器的滑片不动,所以分压电路的输出电压U0会升高。
当正确操作调节电阻箱R使电流表
的示数由I0减小到
时,电阻箱R两端的电压将略大于
,所以电阻箱的阻值将大于电流表的内阻Rg的两倍,即电流表内阻的测量值大于真实值,选项A正确。
答案:
(1)见解析图
(2)Rg=
R0 (3)A D (4)A
3.某实验小组的同学利用如图甲所示的电路图测量一电源的电动势E和内阻r以及某未知电阻R的阻值,电路中的电压表是量程为0~3.0V的理想电表,电阻箱的阻值为0~99.9Ω,其中K1为单刀单掷开关、K2为单刀双掷开关。
(1)为了测量未知电阻的阻值,该小组的同学首先将开关K1闭合,然后将单刀双掷开关K2扳到位置1,调节电阻箱的阻值,当电阻箱的阻值为R0时,电压表的读数为U1,此时保持电阻箱的阻值不变,将单刀双掷开关K2扳到位置2,此时电压表的读数为U2,用以上给出的物理量表示未知电阻的阻值R=________。
(2)通过测量,该小组的同学得到未知电阻的阻值为R=8.8Ω,为了测量电源的电动势E和内阻r,又进行了如下的操作:
将开关K1闭合,然后将单刀双掷开关K2扳到位置1,多次调节电阻箱的阻值,读出电阻箱的读数R0以及对应的电压表的读数U,根据多次测量的数据,以
为纵坐标、
为横坐标作出的图线如图乙所示,则可知该电源的电动势E=________V,该电源的内阻r=________Ω。
解析:
(1)当单刀双掷开关接1时,测的是R0两端电压,当单刀双掷开关接2时,测的是R和R0两端电压,由欧姆定律得R=
R0。
(2)由闭合电路欧姆定律得E=
(R0+R+r),变形得
=
·
+
,结合图线可解得E=2.0V,r=1.2Ω。
答案:
(1)
R0
(2)2.0 1.2
4.某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。
图甲为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。
(1)图乙为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz。
根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为________m/s,小车的加速度大小为__________m/s2。
(结果均保留两位有效数字)
(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时,某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图像(如图丙所示)。
请继续帮助该同学作出坐标系中的图像。
(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丁,该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因。
答:
________________________________________________________________________。
解析:
(1)AC段位移的平均速度等于AC段时间中间时刻的瞬时速度,即B点的瞬时速度,故
vB=
=
m/s=1.6m/s
由逐差法求解小车的加速度,
a=
=
m/s2
=3.2m/s2。
(2)将坐标系中各点连成一条直线,连线时应使直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不予考虑,连线如图所示。
(3)图线与横轴有截距,说明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。
答案:
(1)1.6 3.2
(2)见解析图 (3)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够