届高考物理二轮《设计性实验》专题训练Word下载.docx

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（2）如图9－2－9所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________cm；

实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝1.2×

10－2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为______m/s。

在本次实验中还需要测量的物理量有：

钩码的质量m、________________和________________（文字说明并用相应的字母表示）。

图9－2－9

（3）本实验通过比较________和________在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证系统的机械能守恒。

（4）为提高实验结果的准确程度，该实验小组的同学对此实验提出以下建议，其中确实对提高准确程度有作用的是________。

（在横线上填入编号）

①绳的质量要轻，滑块与滑轮间的绳要水平

②在“轻质绳”的前提下，绳越长越好

③钩码的质量m越小越好

（5）你估计系统减少的重力势能和增加的动能哪个可能偏小？

____________。

你认为造成这种偏差的原因可能是______________________________________________________。

求解实验题时，首先应弄清实验原理及误差来源，然后针对具体问题进行全面分析。

只有从原理上着手，问题的解决才有依据，绝不能死记实验步骤和注意事项等内容。

第

（1）问考查调整气垫导轨水平的方法。

接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明气垫导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）；

第

（2）问考查游标卡尺的读数方法以及实验中还需测量的物理量。

游标卡尺的主尺上的读数为5mm，游标尺上的读数为0.2mm，故遮光条的宽度为5.2mm，即为0.52cm；

滑块经过光电门时的瞬时速度为v＝

＝

m/s＝0.43m/s。

本次实验需要测量的物理量有钩码的质量m、滑块上遮光条的初始位置到光电门的距离s、滑块的质量M；

第（3）问考查本实验需要验证的方程式。

系统减少的重力势能为mgs，增加的动能为

（m＋M）（

）2，若两者在实验误差允许的范围内相等，则可验证机械能守恒；

第（4）、（5）问考查实验误差分析。

绳的质量要轻，滑块与滑轮间的绳要水平，绳的长度要合适，并不是越长越好；

钩码的质量m也不能过小，否则摩擦阻力对钩码的下落影响较大。

由于存在摩擦力可能会导致增加的动能偏小。

（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明气垫导轨是水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）　

（2）0.52；

0.43；

滑块上遮光条的初始位置到光电门的距离s；

滑块的质量M　（3）mgs；

（m＋M）（

）2　（4）①　（5）增加的动能；

摩擦力、定滑轮转动等

3．为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图9－2－10所示）。

实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。

图9－2－10

（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车________（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。

（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：

时间t/s

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

速度v/（m·

s－1）

0.12

0.19

0.23

0.26

0.28

0.29

请根据实验数据作出小车的v－t图像。

（3）请根据v－t图像说明阻力的变化规律，并简要阐述理由。

（1）打点计时器的使用是先接通电源，再松开纸带，所以应在释放小车之前接通打点计时器。

（2）在纵坐标轴上选取合理的标度，然后描点、平滑连线，得到一条斜率越来越小的曲线。

（3）因为斜率表示小车加速度的大小，斜率越来越小，说明小车的加速度越来越小，根据牛顿第二定律可知，小车受到的合力越来越小，则小车所受的阻力越来越大。

（1）之前　

（2）如图所示

（3）在v－t图像中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大。

4．某些固体材料受到外力作用后，除了产生形变，其电阻率也会发生变化，这种现象称为“压阻效应”。

现用如图9－2－11甲所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应。

已知Rx的阻值变化范围为几欧姆到几十欧姆，所用电源的电动势为3V。

除图甲中的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择：

电压表V（量程为0～15V，内阻约为20kΩ，其读数用U表示）

电流表A1（量程为0～0.6A，内阻r1＝5Ω，其读数用I1表示）

电流表A2（量程为0～0.6A，内阻约为6Ω，其读数用I2表示）

图9－2－11

（1）请完成电路图中虚线框内的部分，并用相应的符号标注元件；

（2）在电阻Rx上加一个砝码，闭合开关S，记下电表读数，可得Rx＝________（用题目中给出的字母表示）；

（3）改变砝码的个数，得到不同的Rx值，再用弹簧测力计测得砝码的重力，绘成图像如图乙所示，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx＝________。

（1）如图所示。

（2）R＝

（3）结合图像中（0,18）与（4,10）两点可知Rx＝18－2F。

（1）见解析　

（2）

　（3）18－2F

5．（2011·

浙江高考）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，为了探究3根材料未知、横截面积均为S＝0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图9－2－12所示的实验电路。

M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。

在实验过程中，电流表读数始终为I＝1.25A。

电压表读数U随OP间距离x的变化如下表：

x/mm

600

700

800

900

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2100

2200

2300

2400

U/V

3.95

4.50

5.10

5.90

6.50

6.65

6.82

6.93

7.02

7.15

7.85

8.50

9.05

9.75

图9－2－12

（1）绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线；

（2）求出金属丝的电阻率ρ，并进行比较。

解析：

（1）建立直角坐标系，以OP距离x为横轴，以U为纵轴，取适当的比例标度，描点、连线，其图像如图所示。

（2）由题意，对每段电阻有ΔU＝I·

ΔR，而根据电阻定律有ΔR＝ρ

，所以ΔU＝

Δx，因此ρ＝

·

，

为U—x图像的斜率。

ρ＝

×

ρa＝

Ω·

m＝1.02×

10－6Ω·

m

ρb＝

m＝1.04×

10－7Ω·

ρc＝

通过计算可知，金属丝a与c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率。

电阻率的允许范围

ρa：

0.96×

10－6～1.10×

ρb：

8.5×

10－8～1.10×

ρc：

见解析

1.（2011·

枣庄模拟）用图1甲所示装置测木块与木板间的动摩擦因数μ。

木块右侧与打点计时器的纸带相连。

在重物牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图乙给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点。

根据所给数据，可计算出纸带的加速度a＝__________m/s2，木块与木板间的动摩擦因数μ＝__________。

（结果保留两位有效数字。

打点计时器所用交流电频率为50Hz，不计纸带与木块间的拉力。

g＝10m/s2）

图1

重物落地后，木块的加速度大小为a＝

，其中T＝0.04s，代入数据解得a＝3.0m/s2。

重物落地后木块只受摩擦力作用，根据牛顿第二定律有：

μmg＝ma，μ＝

，解得μ＝0.30。

3.0　0.30

2．（2011·

东北三校模拟）“探究功与物体速度变化的关系”的实验装置如图2所示。

（1）实验器材有：

长木板、小车（前面带小钩）、学生电源、电磁打点计时器、6条规格相同的橡皮筋、纸带、刻度尺、天平、小铁钉2个、导线若干、开关。

图2

在上述实验器材中，多余的器材是________；

（2）实验的主要步骤如下：

A．将长木板放到水平实验台上，依图安装好实验器材

B．先用一条橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉伸到一定的长度，整理好纸带，接通电源，放开小车，打出一条纸带，编号为1

C．换纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验，每次实验中橡皮筋的拉伸长度都相等，打出的纸带分别编号为2、3……

D．由纸带算出小车获得的速度：

根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算

把第一次实验橡皮筋对小车做的功记为W0，则第2次、第3次……实验对小车做的功分别记为2W0、3W0……将实验数据记录在表格里。

E．对测量数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标、v2（也可能是其他关系）为横坐标作图

F．整理实验器材

以上实验步骤中有疏漏的步骤是：

________，有错误的步骤是________。

（填写步骤前相应的符号）

（1）本实验是探究功与物体速度变化之间的关系，不用测质量。

（2）由于小车与长木板之间存在摩擦力会引起误差，因此在做实验前，要平衡摩擦力，操作步骤有疏漏的是A；

在利用纸带计算小车速度时，是计算小车被弹出后的速度，操作步骤错误的是D。

（1）天平　

（2）A　D

3．（2011·

江苏高考）某同学用如图3所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。

弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。

弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。

分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。

图3

（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N。

（2）下列不必要的实验要求是________。

（请填写选项前对应的字母）

A．应测量重物M所受的重力

B．弹簧测力计应在使用前校零

C．拉线方向应与木板平面平行

D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置

（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。

（1）弹簧秤读数为3.6N，可以不估读。

（2）验证力的平行四边形定则，需要分别测量各个力的大小和方向，所以A选项是必要的；

根据仪器使用常识，弹簧在使用前需校零，B选项是必要的；

实验中力必须在同一平面内的，C选项也是必要的；

实验是验证三个力的关系，只要测出三个力就可以了，所以不需要固定O点位置，D选项不必要，本题应该选D。

（1）3.6　

（2）D　（3）①改变弹簧测力计B拉力的大小；

②减小重物M的质量（或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等）。

4．学校实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图4甲、乙所示的两种方案：

甲方案为用自由落体运动进行实验；

乙方案为用小车在木板斜面上下滑进行实验。

（1）组内同学对两种方案进行了讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案很可能是________（填“甲”或“乙”）。

图4

（2）若该小组采用图甲的装置打出一条纸带如图5所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出打下D点时纸带的速度大小为________m/s（结果保留三位有效数字）。

图5

（3）该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图线，则图线斜率的物理意义是________。

（1）一般情况下，甲方案中，重物带动纸带下降，摩擦阻力相对重物的重力较小，因此误差较小。

乙方案中，摩擦阻力相对重力沿斜面方向的分力较大，因此误差较大。

（2）vD＝

＝1.75m/s。

（3）由mgh＝

mv2，整理得v2＝2gh，图线斜率为2g，即为当地重力加速度的2倍。

（1）甲　

（2）1.75　（3）当地重力加速度的两倍

5．请完成以下两小题。

（1）50等分的游标卡尺的主尺上的刻度有一部分不清楚，如图6甲所示，游标卡尺的读数为________mm，用螺旋测微器测量某电阻丝直径，其示数如图6乙所示，则该电阻丝直径的测量值d＝________mm。

（2）在测定金属线的电阻时，为了防止金属线过热造成金属线的长度及电阻率的变化，因此，流过金属线的电流不宜太大。

图6

①用伏安法测该金属线的电阻Rx的值，已知电流表内阻约为1Ω、量程为0.6A，电压表内阻为几千欧、量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器阻值为0～6Ω，额定电流为5A，试画出测量Rx的原理图。

②提供测电阻所用的实验器材，请将它们用线连接成所需的实验电路；

并将变阻器的滑动片移到安全端的位置（用“↓”表示）。

图7

（1）游标尺上的第24个格与主尺上的8cm刻度线对齐，则游标尺0刻度线前面的主尺的刻度为80－24＝56（mm），游标卡尺的读数为56mm＋24×

0.02mm＝56.48mm；

螺旋测微器的读数为0＋18.3×

0.01mm＝0.183mm。

（2）因

>

，故应选用电流表外接电路。

变阻器应采用分压接法，实际电路图如图所示。

（3）实物连线如图所示。

（1）56.48　0.183（0.181～0.185）　

（2）见解析

6．2010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）：

0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

I/A

0.10

0.18

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________（填选项前字母）；

（2）在图8的虚线框中画出实验电路图：

图8

（3）根据表格中数据在图9的坐标纸上画出铅笔芯的I－U图线。

图9

（1）由表格中数据可知，电流表选择量程为0～0.6A，电压表选择量程为0～3V即可；

要求铅笔芯两端的电压从零开始调节，滑动变阻器应采用分压式接法，滑动变阻器应选择阻值小的“R1”，调节时连续性较好。

（2）如图所示

（3）如图所示

（1）ACE　

（2）见解析　（3）见解析

7．某同学测量一节干电池的电动势和内阻时，用aa′、bb′、cc′、dd′、de和fb′共6根导线连成如图10甲所示的实验电路图。

图10

（1）请根据电路图在图乙的实物图中完成余下电路的连线。

（2）如果这6根导线中仅有一根内部断了，其他器材及连接均完好，现闭合开关，发现电流表、电压表的示数均为零，由此可以肯定内部没有断的导线有de、fb′和________。

（3）闭合开关的情况下，要求用多用表对逐根导线进行排查并找出断导线，正确的操作是：

将选择开关旋至______挡（填“Ω×

10”、“直流电压2.5V”或“直流电流10mA”）、把________（选填“红”或“黑”）表笔固定在a点，另一支表笔依次接a′、b′、c′、d′……如果某次检测时，表盘指针如图11所示，其读数为________。

图11

（1）连线如图所示

（2）（3）开关闭合的情况下，只能用直流电压表检查电路故障，此时要注意直流电压表的正负极，多用电表的直流电压表中红表笔接正极。

开关断开的情况下，只能用欧姆表检测电路故障，欧姆表的黑表笔是表内电源的正极。

本题中直流电压表没有读数，一定是aa′、bb′、dd′三者有一个是断路。

多用电表中直流电压表的读数问题，只用从上向下数的第二条均匀刻度线，满量程是2.5V，读数是1.30V。

（1）见解析图　

（2）cc′　（3）直流电压2.5V　红　1.30V

8．（2011·

南京模拟）某同学利用电压表和电阻箱测定一种特殊电池的电动势（电动势E大约在9V左右，内阻r约为50Ω。

）

已知该电池允许输出的最大电流为150mA，该同学利用如图12所示图12

的电路进行实验，图中电压表的内阻约为2kΩ，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用。

（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：

A．2Ω　　　　　　　　　B．20Ω

C．200ΩD．2000Ω

本实验应选________（填入相应的字母）作为保护电阻。

（2）在图13的实物图中，已正确地连接了部分电路，请完成余下电路的连接。

图13

（3）该同学完成电路的连接后，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，读取电压表的示数，其中电压表的某一次偏转如图14所示，其读数为________。

图14

（4）改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图15所示的图线，则根据该同学所作的图线可求得该电池的电动势E为________V，内阻r为________Ω。

（结果保留两位有效数字）

（5）用该电路测电动势与内阻，测量值和真实值的关系E测__________E真，r测__________r真（填“大于”、“小于”或“等于”）。

图15

（1）电路中的电流最大为150mA，电路中的总电阻最小为Rmin＝

＝60Ω，则保护电阻的最小值为R0＝Rmin－r＝10Ω，故应选B。

（2）连接时要注意电压表的量程应该选择15V的量程，另外连线要画在接线柱上。

（3）读数为6.5V。

（4）由题意有，U＝E－

r，化简后得到

＋

，由图知

＝0时，

，E＝10V，图线的斜率为

，则r＝（

/

）×

E＝50Ω。

（5）依据

可知，当

→0时，

，而

在实验中不可能为零，故实验中测得的电动势E＝U（1＋

r），E小于真实值。

根据r＝（

E得，求出的内阻r的值也偏小。

（1）B　

（2）见解析图　（3）6.5V　（4）10　50

（5）小于　小于