届高考物理二轮专题提升训练5 物理实验.docx

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届高考物理二轮专题提升训练5物理实验

2019届高考物理二轮专题提升训练

五、物理实验

牢记主干，考场不茫然

1．游标卡尺和螺旋测微器的读数

（1）游标卡尺

测量大于1mm长度时，整的毫米数由主尺上读出，毫米以下的部分从游标尺上读出。

即读数＝主尺读数＋游标尺读数，其中“游标尺读数”就是与主尺某刻度线对齐的游标刻度的序数乘以精确度。

注意游标卡尺不估读。

（2）螺旋测微器

螺旋测微器又叫千分尺，“千分”就是千分之一毫米，即0.001mm。

具体来说螺旋测微器的读数应是0.5mm以上的部分从固定刻度上读，并且要看其“半mm”刻度线是否露出；0.5mm以下的部分从可动刻度（螺旋）上读出，要估读一位，再把两部分读数相加即得测量值。

如图2－10所示的读数应该是6.700mm。

图2－10

2．纸带问题的处理方法

图2－11

（1）如图2－11所示。

利用x1、x2、x3…可以计算相邻相等时间内的位移差x2－x1、x3－x2、x4－x3、…，如果它们在允许的误差范围内相等，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。

（2）利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v。

如vB＝

。

（3）利用纸带求被测物体的加速度a。

具体来说又有两种方法：

①“逐差法”：

从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移，则

a＝

②利用v－t图象求a：

求出A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度画出如图2－12所示的v－t图线，图线的斜率就等于加速度a。

图2－12

3．电流表的内、外接法

在伏安法测电阻的实验中，若

＞

，选用电流表外接电路；若

＜

，选用电流表内接电路。

4．控制电路的选择方法

如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法（如图2－13所示）：

（1）用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。

（2）要求用电器的电压或电流变化范围大，但滑动变阻器的阻值小。

图2－13

（3）采用限流接法时限制不住，电表总超量程，用电器总超额定值。

在安全（I滑额够大，仪表不超量程，用电器上的电流、电压不超额定值，电源不过载）、有效（调节范围够用）的前提下，若Rx＜R0原则上两种电路均可采用，但考虑省电、电路结构简单，可优先采用限流接法（如图2－14所示）；而若Rx≫R0，则只能采用分压电路。

图2－14

1．（4分）（2015·浙江理综）如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt。

测得遮光条的宽度为Δx，用

近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度．为使

更接近瞬时速度，正确的措施是（　　）

A．换用宽度更窄的遮光条

B．提高测量遮光条宽度的精确度

C．使滑块的释放点更靠近光电门

D．增大气垫导轨与水平面的夹角

答案：

A

解析：

平均速度近似等于瞬时速度，应用了极限思想，即在Δt→0的情况下

近似看做平均速度，所以要使得

更接近通过光电门的瞬时速度，需要缩短通过时间，即换用宽度更窄的遮光条，A正确。

2．（4分）（2015·海南单科）某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示．该工件的直径为______cm，高度为______mm。

答案：

1.220　6.860

解析：

游标卡尺为20分度，精确度为0.05mm，游标尺上的第4条刻度线与主尺某刻度线对齐，故直径D＝12mm＋4×0.05mm＝12.20mm，螺旋测微器的精确度为0.01mm，高度h＝6.5mm＋36.0×0.01mm＝6.860mm。

3．（6分）（2015·福建厦门质检）某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数（填仪器部件字母符号）。

正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________mm。

答案：

D　H　G　6.700

解析：

用螺旋测微器测小球直径时，先转动旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。

4．（6分）（2015·安徽理综）在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。

用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。

请将以下的实验操作和处理补充完整：

①用铅笔描下结点位置，记为专题O专题；

②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳（套）的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；

③只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，________；

④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；

⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；

⑥比较________的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。

答案：

③见解析　⑥F和F3

解析：

③沿此时细绳（套）的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线。

⑥为了验证力的平行四边形定则，需比较合力F与拉力F3的一致程度。

5．（8分）（2015·四川理综）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图，示数l1＝________cm。

在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。

已知每个钩码质量是50g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝________N（当地重力加速度g＝9.8m/s2）。

要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是________。

作出F－x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。

答案：

25.85　0.98　弹簧原长

解析：

刻度尺的最小分度是1mm，读数要估读到0.1mm，所以读数是25.85cm。

两个钩码的重力G2＝2mg＝2×50×0.001×9.8N＝0.98N，所以弹簧弹力F2＝0.98N。

弹簧的伸长量＝弹簧长度－弹簧的原长，所以需要测量不挂钩码时弹簧的长度，即需要测量弹簧的原长。

6．（8分）（2015·开封模拟）在用重锤和打点计时器“验证机械能守恒的实验”中，已知打点计时器使用的交流电源的周期为0.02s，当地的重力加速度g＝9.80m/s2。

该实验选取的重锤质量为1.00kg，选取如图所示的一段纸带并测量出相邻各点之间的距离，利用这些数据验证重锤通过第2点至第5点间的过程中遵从机械能守恒定律。

通过计算可以得出在第2点位置时重锤的动能为________J；第5点位置时重锤的动能为________J；重锤从第2点至第5点间的过程中重力势能的减少量为________J。

（保留三位有效数字）

答案：

1.13　2.21　1.06

解析：

打下第2个点时的速度v2＝

×10－2m/s＝1.5m/s，动能E2＝

mv

＝

×1.00×1.52J＝1.13J。

打下第5个点时的速度，v5＝

×10－2m/s＝2.1m/s，动能E5＝

mv

＝

×1.00×2.12J＝2.21J，重力势能减少量ΔEp＝mgh＝1.00×9.80×（3.2＋3.6＋4.0）×10－2J＝1.06J。

7．（8分）（2015·湖北八校二联）现有一个电压表有刻度但无刻度值，提供以下可选用的器材及导线若干，要求尽可能精确地测量一个电压表的满偏电压Ug。

A．待测电压表V1，满偏电压约3V，内阻RV1＝3000Ω，刻度均匀、总格数为N；

B．电流表A：

量程0.6A、内阻RA约0.1Ω；

C．电压表V2：

量程15V、内阻Rv2约15kΩ；

D．标准电阻R1＝10Ω；

E．标准电阻R2＝10kΩ；

F．滑动变阻器R：

最大阻值200Ω。

G．学生电源E，电动势15V，内阻不计。

H．开关一个。

（1）方框中已画出部分实验电路图，请你完成剩余的部分电路图，并标上题目中所给仪器的字母代号。

（2）测出多组数据，其中一组数据中待测电压表V1的指针偏转了n个格，可计算出满偏电压Ug为________（用字母表示），式中除题目已给的物理量外，其他字母符号表示的物理量的物理意义是______________________。

答案：

（1）如图所示

（2）

　U为标准电压表V2的读数

解析：

（1）因待测电压表的满偏电压较小，故应串联一个定值电阻分压，又知RV1＝3000Ω，故串联的定值电阻应选R2，而电压值需用电压表V2测出，故要和V2并联，设计成如答案

（1）中的电路图。

（2）V2的示数为V1和R2两端的总电压，按照串联分压关系，则有V1两端的电压为

·U（U为标准电压表V2的读数），除以格数n即可得到每偏转1个格的电压值，再乘以总格数N即可得满偏电压。

8．（8分）（2015·河北保定4月模拟）某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：

灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻Rt（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt＝a＋kt，a>0，k>0）。

设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作

（1）按电路图连接好实验器材。

（2）将滑动变阻器滑片P滑到________端（填“a”或“b”），单刀双掷开关S掷于________端（填“c”或“d”），调节滑片P使电流表________，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路。

（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关。

请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式（用题目中给定的符号）I＝________。

（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表。

根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：

低温刻度在________侧（填“左”或“右”），刻度线分布是否均匀？

________（填“是”或“否”）。

答案：

（2）a　c　满偏　（3）

　（4）右　否

解析：

（2）分析电路可知滑动变阻器为限流式接法，所以闭合开关前，使它的阻值处于最大值状态，即将滑片P滑到a端。

为了设计表盘刻度，应使开关掷于c处，调节滑片，使电流表满偏。

（3）把开关置于d端，根据闭合电路欧姆定律得I＝

，又Rt＝a＋kt，联立得出电流与温度的关系式为I＝

。

（4）因为Rt＝a＋kt（且a>0，k>0），所以温度越低，电阻越小，回路中I越大，所以低温刻度在右侧，由（3）中关系式可知电流与温度不是线性关系，所以刻度线分布不均匀。

9．（8分）（2015·湖南十三校二联）某同学利用图甲所示电路测定电源的电动势和内阻。

实验中电表内阻对实验结果影响很小，均可以忽略不计。

闭合开关S后，变阻器的滑片P由变阻器的一端滑到另一端的过程中，两电压表示数随电流表示数变化情况分别如图乙的U－I图象中的图线a、b所示。

（1）用笔画线代表导线，将图丙实物图中各元件按图甲连接成实验电路。

（2）通过分析可知，其中图乙中图线________（填“a”或“b”）表示电压表V1示数随电流表A示数变化的关系。

（3）根据U－I图象中坐标轴所标出的数据，可求出电源的电动势E＝________，内阻r＝________。

（用图中给出的坐标值表示）

答案：

（1）图见解析　

（2）a　（3）

解析：

（1）如图所示。

（2）由图甲知电压表V1测路端电压，则其U－I图线应为图线a。

（3）结合题给条件，由闭合电路欧姆定律可得：

E＝U1＋I1r

E＝U2＋I2r

解得E＝

r＝

10．（8分）（2015·山东济南一模）由于当年实验条件的限制，伽利略无法直接对落体运动进行实验研究，而今天即使在中学实验室里，我们也可以通过实验来验证落体运动的规律。

如图是某次实验中获得的质量为m的小球下落时的频闪照片，频闪间隔是

s。

根据此照片计算（结果保留三位有效数字）

（1）小球在4.90cm位置处的速度大小为________m/s；

（2）小球下落的加速度大小为________m/s2；

（3）小球在13.60cm位置处的速度大小为________。

答案：

（1）0.984　

（2）9.77　（3）1.64（或1.63）

解析：

（1）小球在4.90cm位置处的速度大小为v4.90＝

m/s＝0.984m/s

（2）由逐差法求加速度，可得

a＝

m/s2＝9.77m/s2

（3）据v＝v0＋at得：

v13.60＝v4.90＋a·2T＝0.984m/s＋9.77×

m/s＝1.64m/s。

11．（8分）（2015·江西八校联考）

（1）某研究小组的同学为了测量某一电阻Rx的阻值，甲同学先用多用电表进行粗测。

使用多用电表欧姆挡时，将选择开关置于合适的挡位后，必须先将两表笔短接，再进行______使指针指在欧姆刻度的“0”处。

若该同学将选择开关旋在“×1”位置，指针在刻度盘上停留的位置如图所示，则所测量的值为______Ω。

（2）为进一步精确测量该电阻，实验台上摆放有以下器材：

A．电流表（量程15mA，内阻未知）

B．电流表（量程0.6A，内阻未知）

C．电阻箱（最大电阻99.99Ω）

D．电阻箱（最大电阻999.99Ω）

E．电源（电动势3V，内阻1Ω）

F．单刀单掷开关2只

G．导线若干

乙同学设计的电路图如图所示，现按照如下实验步骤完成实验：

①调节电阻箱，使电阻箱有合适的阻值R1，仅闭合S1，使电流表有较大的偏转且读数为I；

②调节电阻箱，保持开关S1闭合，开关S2闭合，再次调节电阻箱的阻值为R2，使电流表读数仍为I。

a．根据实验步骤和实验器材可知，电流表应选______，电阻箱应选择________。

（填器材前字母）

b．根据实验步骤可知，待测电阻Rx＝________（用题目所给测量数据表示）。

（3）利用以上实验电路，闭合S1、S2调节电阻箱R，可测出电流表的内阻RA，丙同学通过调节电阻箱R，读出多组R和I值，作出了

－R图象如图所示。

若图象中纵轴截距为1A－1，则电流表内阻RA＝________Ω。

答案：

（1）欧姆调零　18.0　

（2）②A．A　D　b．R2－R1　（3）2

解析：

（1）根据多用电表测电阻的要求，将选择开关旋在适当的欧姆挡位之后，红、黑表笔短接进行欧姆调零。

根据图中指针的位置，可得被测电阻值Rx＝18.0×1Ω＝18.0Ω。

（2）②A．根据闭合电路欧姆定律能估算出通过待测电阻的最大电流，从而可选择电流表的量程，然后再通过求出电路中需要的最大电阻，来选择电阻箱。

b．根据①可知：

I＝

根据②可知：

I＝

解得：

Rx＝R2－R1。

（3）电路中闭合S1、S2可得：

I＝

变形可得，

＝

·R＋

·（RA＋r）

又知纵轴截距为1A－1，则有

（RA＋r）＝1A－1

将E＝3V，r＝1Ω，代入上式

解得：

RA＝2Ω。

12．（8分）（2015·陕西师大模拟）利用如图甲装置可以做力学中的许多实验：

（1）以下说法正确的是________。

A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和滑轨间的摩擦阻力的影响

B．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细绳与滑轨平行

C．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，每次改变砝码及砝码盘总质量之后，需要重新平衡摩擦力

D．用此装置“探究加速度a与力F的关系”应使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量

（2）本装置中要用到打点计时器，如图所示为实验室常用的两种计时器，其中b装置用的电源要求是________。

A．交流220V　　B．直流220V

C．交流4～6VD．直流4～6V

（3）在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图丙，已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则此次实验中打点计时器打下A点时小车的瞬时速度为______m/s。

（结果保留2位有效数字）

答案：

（1）BD　

（2）C　（3）0.53（0.51～0.53均对）

解析：

（1）小车与滑轨间存在的摩擦力不会影响小车做匀变速直线运动，故不需要平衡摩擦力，A项错；为保持小车所受拉力方向不变，需要调整滑轮高度使连接小车的细绳与滑轨平行，B项正确；平衡摩擦力后，mgsinθ＝μmgcosθ，即tanθ＝μ，即只需要调整好轨道倾角即可，与砝码及砝码盘总质量无关，C项错；为确保小车所受拉力近似等于砝码盘和盘内砝码总重力，整体加速度尽量小，所以盘及盘内砝码总质量应远小于小车总质量，D项正确。

（2）b为电磁打点计时器，使用4～6V低压交流电流，C项正确；a为电火花打点计时器，使用交流220V电源。

（3）纸带中A点的瞬时速度等于以它为中间时刻某段位移的平均速度，即：

vA＝

m/s≈0.53m/s。

13．（8分）（2015·广东理综）某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻约为3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等。

（1）使用多用电表粗测元件X的电阻．选择“×1”欧姆挡测量，示数如1图（a）所示，读数为________Ω。

据此应选择图1中的________（填“b”或“c”）电路进行实验。

（2）连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________（填“增大”或“减小”）；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。

（3）图2（a）是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________（填“X”或“Y”）是非线性元件。

（4）该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图2（b）所示。

闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V。

利用图2（a）可算得E＝______V，r＝________Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）。

答案：

（1）10　b　

（2）增大　（3）Y　（4）3.2　0.50

解析：

（1）根据表盘示数和所选档位可知读数为10Ω，与电流表的内阻大小接近，此时应选择电流表外接的连接方式，以免电流表分压带来较大误差。

（2）随着滑片P从左向右滑动，元件X和电流表两端的电压增大，由欧姆定律知电流表的示数也增大。

（3）X的图象是一条直线，为线性元件；Y的图象为曲线，为非线性元件。

（4）由闭合电路欧姆定律有E＝U1＋

r，E＝U2＋

（r＋R），带入已知条件计算可得电源的电动势E＝3.2V，内阻r＝0.50Ω。

14．（8分）（2015·大连模拟）2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德列·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们对石墨烯的研究。

我们平常所用的铅笔芯中就含有石墨，能导电。

某同学设计了探究铅笔芯伏安特性曲线的实验，得到如下数据（I和U分别表示通过铅笔芯的电流和其两端的电压）：

U/V

0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

I/A

0.00

0.10

0.18

0.28

0.38

0.48

实验室提供如下器材：

A．电流表A1（量程0～0.6A，内阻约为1.0Ω）

B．电流表A2（量程0～3A，内阻约为0.1Ω）

C．电压表V1（量程0～3V，内阻3kΩ）

D．电压表V2（量程0～15V，内阻15kΩ）

E．滑动变阻器R1（阻值0～10Ω，额定电流2A）

F．滑动变阻器R2（阻值0～2kΩ，额定电流0.5A）

（1）除长约14cm的中华绘图2B铅笔芯、稳压直流电源E（6V）、开关和带夹子的导线若干外，还需选用的其他器材有________（填选项前的字母）；

（2）在图甲的方框中画出实验电路图；

（3）根据表格中数据在图乙的坐标纸上画出铅笔芯的I－U图线。

（4）根据图线得铅笔芯的电阻为________Ω。

答案：

（1）ACE　

（2）如图甲　（3）如图乙　（4）4.17（4.1－4.2）

解析：

根据题中所给表格可以知道电流表应选A，电压表应选C；电源电动势为E＝6V，因为本实验要描绘铅笔芯的伏安特性曲线，所以滑动变阻器在电路中应该是分压式连接，滑动变阻器选E。