5年高考3年模拟高考物理真题分类汇编 专题12 实验与探究.docx
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5年高考3年模拟高考物理真题分类汇编专题12实验与探究
专题十二 实验与探究
考点一 基本仪器的使用
1.[2014重庆理综,6
（1）]某照明电路出现故障,其电路如图1所示,该电路用标称值12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。
维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。
他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。
①断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图2所示,读数为 V,说明 正常（选填:
蓄电池、保险丝、开关、小灯）。
图1
图2
②红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图2相同,可判定发生故障的器件是 （选填:
蓄电池、保险丝、开关、小灯）。
答案 ①11.5（11.2~11.8之间的值均可） 蓄电池 ②小灯
2.（2014福建理综,19
（1）,6分）某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为 cm和 mm。
答案 60.10 4.20
3.[2014广东理综,34
（1）,8分]某同学设计的可调电源电路如图（a）所示,R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合电键S。
①用电压表测量A、B两端的电压:
将电压表调零,选择0~3V挡,示数如图（b）,电压值为 V。
②在接通外电路之前,为了保证外电路的安全,滑片P应先置于 端。
③要使输出电压U变大,滑片P应向 端滑动。
④若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在 的风险（填“断路”或“短路”）。
答案 ①1.30 ②A ③B ④短路（每空2分）
考点二 力学实验
4.（2014江苏单科,6,4分）（多选）为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验。
小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落。
关于该实验,下列说法中正确的有（ ）
A.两球的质量应相等
B.两球应同时落地
C.应改变装置的高度,多次实验
D.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
答案 BC
图（a）
5.（2014课标Ⅱ,23,9分）某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系。
实验装置如图（a）所示:
一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度。
设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。
测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80m/s2）。
已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm。
P1
P2
P3
P4
P5
P6
x0（cm）
2.04
4.06
6.06
8.05
10.03
12.01
x（cm）
2.64
5.26
7.81
10.30
12.93
15.41
n
10
20
30
40
50
60
k（N/m）
163
①
56.0
43.6
33.8
28.8
1/k（m/N）
0.0061
②
0.0179
0.0229
0.0296
0.0347
（1）将表中数据补充完整:
① ,② 。
（2）以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图（b）给出的坐标纸上画出1/k-n图像。
图（b）
（3）图（b）中画出的直线可近似认为通过原点。
若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k= N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系的表达式为k= N/m。
答案
（1）81.7 0.0122（2分。
每空1分）
（2）-n图像如图所示。
（3分）
（3）（2分。
在~之间均同样给分）
（2分。
在~之间均同样给分）
6.（2014课标Ⅰ,22,6分）某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图（b）所示。
实验中小车（含发射器）的质量为200g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到,回答下列问题:
图（a）
图（b）
（1）根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成 （填“线性”或“非线性”）关系。
（2）由图（b）可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是 。
（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是 。
钩码的质量应满足的条件是 。
答案
（1）非线性
（2）存在摩擦力
（3）调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量
7.（2014安徽理综,21Ⅰ）图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。
图1
（1）以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有 。
a.安装斜槽轨道,使其末端保持水平
b.每次小球释放的初始位置可以任意选择
c.每次小球应从同一高度由静止释放
d.为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
（2）实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,图2中y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是 。
图2
（3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O为平抛的起点,在轨迹上任取三点A、B、C,测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm,A、B两点水平间距Δx为40.0cm。
则平抛小球的初速度v0为 m/s,若C点的竖直坐标y3为60.0cm,则小球在C点的速度vC为 m/s
（结果保留两位有效数字,g取10m/s2）。
图3
答案
（1）ac
（2）c （3）2.0 4.0
8.[2014重庆理综,6
（2）]为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律,同学们设计了如图甲所示的实验装置。
他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不计质量及长度）固定在相距为D的两立柱上,固定点分别为P和Q,P低于Q,绳长为L（L>）。
图甲
他们首先在绳上距离P点10cm处（标记为C）系上质量为m的重物（不滑动）,由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ。
随后,改变重物悬挂点C的位置,每次将P到C点的距离增加10cm,并读出测力计的示数,最后得到TP、TQ与绳长的关系曲线如图乙所示。
由实验可知:
①曲线Ⅱ中拉力最大时,C与P点的距离为 cm,该曲线为 （选填:
TP或TQ）的曲线。
②在重物从P移到Q的整个过程中,受到最大拉力的是 （选填:
P或Q）点所在的立柱。
③在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力T0= N,它与L、D、m和重力加速度g的关系为T0= 。
图乙
答案 ①60（56~64之间的值均可） TP ②Q ③4.30（4.25~4.35之间的值均可）
9.（2014山东理综,21,8分）某实验小组利用弹簧秤和刻度尺,测量滑块在木板上运动的最大速度。
实验步骤:
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力,记作G;
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧秤相连,如图甲所示。
在A端向右拉动木板,待弹簧秤示数稳定后,将读数记作F;
图甲
③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②;
实验数据如下表所示:
G/N
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
F/N
0.59
0.83
0.99
1.22
1.37
1.61
④如图乙所示,将木板固定在水平桌面上,滑块置于木板上左端C处,细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接,保持滑块静止,测量重物P离地面的高度h;
图乙
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮碰撞）,测量C、D间的距离s。
完成下列作图和填空:
（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出F-G图线。
（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ= （保留2位有效数字）。
（3）滑块最大速度的大小v= （用h、s、μ和重力加速度g表示）。
答案
（1）如图所示
（2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42均正确）
（3）
10.[2014广东理综,34
（2）,10分]某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。
①如图（a）,将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测得相应的弹簧长度,部分数据如下表,由数据算得劲度系数k= N/m。
（g取9.8m/s2）
砝码质量（g）
50
100
150
弹簧长度（cm）
8.62
7.63
6.66
②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图（b）所示;调整导轨,当滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小 。
③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为 。
④重复③中的操作,得到v与x的关系如图（c）。
由图可知,v与x成 关系,由上述实验可得结论:
对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的 成正比。
答案 ①49.5~50.5 ②相等 ③滑块的动能 ④正比 x2（每空2分）
10.（2014大纲全国,22,6分）现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。
在一小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。
拍摄时频闪频率是10Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4。
已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s。
数据如下表所示。
重力加速度大小g=9.80m/s2。
单位:
cm
x1
x2
x3
x4
h
s
10.76
15.05
19.34
23.65
48.00
80.00
根据表中数据,完成下列填空:
（1）物块的加速度a= m/s2（保留3位有效数字）。
（2）因为 ,可知斜面是粗糙的。
答案
（1）4.30（4分,填“4.29”或“4.31”同样给分）
（2）物块加速度小于g=5.88m/s2（或:
物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度）（2分）
11.（2014浙江理综,21,10分）在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究。
图1
（1）某次测量如图2所示,指针示数为 cm。
图2
（2）在弹性限度内,将50g的钩码逐个挂在弹簧下端,得到指针A、B的示数LA和LB如表1。
用表1数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为 N/m（重力加速度g=10m/s2）。
由表1数据 （填“能”或“不能”）计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。
钩码数
1
2
3
4
LA/cm
15.71
19.71
23.66
27.76
LB/cm
29.96
35.76
41.51
47.36
表1
答案
（1）15.95~16.05,有效数字位数正确
（2）12.2~12.8 能
12.[2014天津理综,9
（2）]某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。
此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。
组装的实验装置如图所示。
①若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些 。
②实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。
他这样做的目的是下列的哪个 （填字母代号）。
A.避免小车在运动过程中发生抖动
B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
③平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度。
在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本实验的器材提出一个解决办法:
。
④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。
这一情况可能是下列哪些原因造成的 （填字母代号）。
A.在接通电源的同时释放了小车
B.小车释放时离打点计时器太近
C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力
答案 ①刻度尺、天平（包括砝码） ②D ③可在小车上加适量的砝码（或钩码） ④CD
13.（2014江苏单科,11,10分）小明通过实验验证力的平行四边形定则。
（1）实验记录纸如图甲所示,O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力F3的方向过P3点。
三个力的大小分别为:
F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。
请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。
图甲
（2）仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果。
他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。
实验装置如图乙所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂一重物。
用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹。
重复上述过程,再次记录下N的轨迹。
图乙 图丙
两次实验记录的轨迹如图丙所示。
过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为 。
（3）根据
（2）中的实验,可以得出的实验结果有哪些?
（ ）（填写选项前的字母）
A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比
B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长
C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较大
D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大
（4）根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。
答案
（1）（如图,F合=4.6~4.9都算对）
（2）Fa=Fb
（3）BD
（4）橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋。
（或:
拉力不宜过大;选用弹性好的橡皮筋;换用弹性好的轻弹簧。
）
考点三 电学实验
14.（2014课标Ⅰ,23,9分）利用如图（a）所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:
图（a）
待测电源,电阻箱R（最大阻值999.9Ω）,电阻R0（阻值为3.0Ω）,电阻R1（阻值为3.0Ω）,电流表
（量程为200mA,内阻为RA=6.0Ω）,开关S。
实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
②多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;
③以为纵坐标,R为横坐标,作-R图线（用直线拟合）;
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题:
（1）分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则与R的关系式为 。
（2）实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R=3.0Ω时电流表的示数如图（b）所示,读出数据,完成下表。
答:
① ,② 。
R/Ω
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
I/A
0.143
0.125
①
0.100
0.091
0.084
0.077
I-1/A-1
6.99
8.00
②
10.0
11.0
11.9
13.0
图（b）
图（c）
（3）在图（c）的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k= A-1·Ω-1,截距b= A-1。
（4）根据图线求得电源电动势E= V,内阻r= Ω。
答案
（1）=R+[RA+（r+R0）]或=R+（5.0+r）
（2）①0.110 ②9.09
（3）描点作图如图所示,由图线可得k=A-1·Ω-1=1.0A-1Ω-1,b=6.0A-1。
（4）由=R+（5.0+r）可知k=,b=（5.0+r）,将k=1.0A-1Ω-1、b=6.0A-1代入可得E=3.0V,r=1.0Ω。
1.0（在0.96~1.04之间均对） 6.0（在5.9~6.1之间均对）
（4）3.0（在2.7~3.3之间均对） 1.0（在0.6~1.4之间均对）
15.（2014江苏单科,10,8分）某同学通过实验测量一种合金的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径。
为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧图甲所示的部件 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）。
从图中的示数可读出合金丝的直径为 mm。
（2）如图乙所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。
合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。
由此可以推断:
电路中 （选填图中表示接线柱的数字）之间出现了 （选填“短路”或“断路”）。
图甲 图乙
（3）在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。
为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进?
请写出两条建议。
答案
（1）B
（2）0.410
（2）7、9 断路 （3）电流表改为内接;测量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值。
（或测量多组电流和电压值,用图像法求电阻值）
16.（2014浙江理综,22,10分）小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值。
（1）图1是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图1中画出。
图1
（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图2所示。
在图中,由电流表外接法得到的数据点是用 （填“○”或“×”）表示的。
图2
（3）请你选择一组数据点,在图2上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为 Ω。
答案
（1）如图所示
（2）× （3）由U=IR知U-I图线的斜率对应于R的测量值。
选择其中一组“×”或“○”连线,求出图线的斜率即可。
用“×”连线时R=（1.1~1.3）Ω,用“○”连线时R=（1.5~1.7）Ω。
17.（2014北京理综,21,18分）利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。
要求尽量减小实验误差。
（1）应该选择的实验电路是图1中的 （选填“甲”或“乙”）。
图1
（2）现有电流表（0~0.6A）、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表（0~15V）
B.电压表（0~3V）
C.滑动变阻器（0~50Ω）
D.滑动变阻器（0~500Ω）
实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 。
（选填相应器材前的字母）
（3）某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U（V）
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I（A）
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
图2
（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。
（5）实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。
图3的各示意图中正确反映P-U关系的是 。
图3
答案
（1）甲
（2）B C （3）如图所示
（4）1.50（1.49~1.51） 0.83（0.81~0.85） （5）C
18.（2014大纲全国,23,12分）现要测量某电源的电动势和内阻。
可利用的器材有:
电流表
内阻为1.00Ω;电压表
;阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5;开关S;一端连有鳄鱼夹P的导线1,其他导线若干。
某同学设计的测量电路如图（a）所示。
图（a）
（1）按图（a）在实物图（b）中画出连线,并标出导线1和其P端。
图（b）
（2）测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路,记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I。
数据如下表所示。
根据表中数据,在图（c）中的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并画出U-I图线。
I（mA）
193
153
111
69
30
U（V）
2.51
2.59
2.68
2.76
2.84
图（c）
（3）根据U-I图线求出电源的电动势E= V,内阻r= Ω。
（保留2位小数）
答案
（1）连线如图所示（3分,有任何错误就不给这3分）
（2）U-I图线如图所示（3分）
（3）2.90（3分,在2.89~2.91之间均给分）
1.03（3分,在0.93~1.13之间均给分）
19.[2014福建理综,19
（2）,12分]某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计
改装的电流表
为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0Ω的定值电阻。
①已知灵敏电流计
的满偏电流Ig=100μA、内阻rg=2.0kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只 Ω（保留一位小数）的定值电阻R1;
②根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;
③某次实验的数据如下表所示:
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
电压表
读数U/V
5.26
5.16
5.04
4.94
4.83
4.71
4.59
4.46
改装表
读数I/mA
20
40
60
80
100
120
140
160
该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法（逐差法）,计算出电池组的内阻r= Ω（保留两位小数）;为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 。
④该小组在前面实验的基础上,为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测量后发现:
电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大。
若测量过程无误,则内阻测量值总
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