版高考物理一轮复习 高考AB卷 专题十二 实验与探究Word格式文档下载.docx
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解得E=9.00V
答案
(1)短接
(2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0
(5)9.00 15.0
2.(2012·
新课标全国卷,22,5分)(难度★★)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。
该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。
图(a)所示读数为mm,图(b)所示读数为mm,所测金属板的厚度为mm。
解析 依据螺旋测微器读数的基本原理,0.5毫米以上的值在主尺上读出,而在螺旋尺上要估读到千分之一毫米,则图(a)读数为0.010mm,图(b)读数为6.870mm。
答案 0.010(0.009或0.011也对) 6.870(6.869或6.871也对) 6.860(6.858~6.862)
力学实验
3.(2016·
全国卷Ⅰ,22,5分)(难度★★★)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz,打出纸带的一部分如图(b)所示。
图(a)
图(b)
该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其它题给条件进行推算。
(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图(b)中给出的物理量可以写出:
在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为,打出C点时重物下落的速度大小为,重物下落的加速度大小为。
(2)已测得s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm;
当重力加速度大小为9.80m/s2,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。
由此推算出f为Hz。
解析
(1)由于重物匀加速下落,B点的速度vB等于AC段的平均速度,即vB=
由于T=
,故vB=
(s1+s2)
同理可得vC=
(s2+s3)
匀加速直线运动的加速度a=
故a=
=
(s3-s1)①
(2)重物下落的过程中,由牛顿第二定律可得
mg-F阻=ma②
由已知条件F阻=0.01mg③
由②③得a=0.99g
由①得f=
,代入数据得f≈40Hz
答案
(1)
(s1+s2)
(s2+s3)
(s3-s1)
(2)40
4.(2016·
全国卷Ⅱ,22,6分)(难度★★)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:
轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接。
向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
(1)实验中涉及到下列操作步骤:
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是(填入代表步骤的序号)。
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。
打点计时器所用交流电的频率为50Hz。
由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为m/s。
比较两纸带可知,(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
图(b)
解析
(1)根据该实验操作过程,正确步骤应为④①③②。
(2)物块脱离弹簧时速度最大,v=
m/s=1.29m/s;
由动能定理ΔEp=
mv2,据纸带中打点的疏密知M纸带获得的最大速度较大,对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能较大。
答案
(1)④①③②
(2)1.29 M
5.(2016·
全国卷Ⅲ,23,10分)(难度★★★)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。
图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;
轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。
本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010kg。
实验步骤如下:
(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。
(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍留在小车内;
用手按住小车并使轻绳与木板平行。
释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图象,经数据处理后可得到相应的加速度a。
(3)对应于不同的n的a值见下表。
n=2时的s-t图象如图(b)所示;
由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表。
n
1
2
3
4
5
a/m·
s-2
0.20
0.58
0.78
1.00
(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图象。
从图象可以看出:
当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。
图(c)
(5)利用a-n图象求得小车(空载)的质量为kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8m·
s-2)。
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤
(1),下列说法正确的是(填入正确选项前的标号)
A.a-n图线不再是直线
B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点
C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大
解析 (3)因为小车做初速度为零的匀加速直线运动,将图(b)中点(2,0.78)代入s=
at2可得,a=0.39m/s2。
(4)根据描点法可得如图所示图线。
(5)根据牛顿第二定律可得nmg=(M+5m)a,则a=
n,图线斜率k=
,可得M=0.45kg
(6)若不平衡摩擦力,则有nmg-μ[M+(5-n)m]g=(M+5m)a,则a=
n-
,所以a-n图线仍是直线,但直线不过原点,斜率变大,故B、C正确。
答案 (3)0.39 (4)见解析图 (5)0.45 (6)BC
6.(2015·
新课标全国Ⅰ,22,6分)(难度★★★)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。
所用器材有:
玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m)。
完成下列填空:
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00kg;
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为kg;
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧,此过程中托盘秤的最大示数为m;
多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
序号
m(kg)
1.80
1.75
1.85
1.90
(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为N;
小车通过最低点时的速度大小为m/s。
(重力加速度大小取9.80m/s2,计算结果保留2位有效数字)
解析
(2)由图(b)可知托盘称量程为10kg,指针所指的示数为1.40kg
(4)由多次测出的m值,利用平均值可求m=1.81kg。
而模拟器的重力为G=m0g=9.8N,所以小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为FN=mg-m0g≈7.94N;
根据径向合力提供向心力,即7.94N-(1.40-1.00)×
9.8N=
,解得v≈1.4m/s。
答案
(2)1.40 (4)7.9 1.4
7.(2014·
新课标全国Ⅰ,22,6分)(难度★★★)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。
(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。
解析
(1)由小车的加速度与钩码质量的关系图可知,描的点不在一条直线上,两者为非线性关系。
(2)由关系图可知,当钩码质量不为零,即小车受到一定的拉力时,其加速度为零,原因可能是小车受到摩擦力的作用。
(3)调节轨道的倾斜度,平衡摩擦力,使得小车受的合力等于绳对小车的拉力。
分别对小车和钩码受力分析,由牛顿第二定律得,F=Ma和mg-F=ma,解得F=
,可知当M≫m时,F≈mg。
因此,平衡摩擦力后,再使钩码的质量远小于小车的质量,就可以直接以钩码的重力作为小车受到的合外力。
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
8.(2013·
新课标全国Ⅰ,22,7分)(难度★★★)图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。
(a)
①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m,用游标卡尺测量遮光片的宽度d;
用米尺测量两光电门之间的距离s;
②调整轻滑轮,使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;
④多次重复步骤③,求a的平均值
;
⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。
(b)
(1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示数如图(b)所示,其读数为cm。
(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a=。
(3)动摩擦因数μ可用M、m、
和重力加速度g表示为μ=。
(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于(填“偶然误差”或“系统误差”)。
解析
(1)游标卡尺的读数为9mm+12×
0.05mm=9.60mm=0.960cm
(2)由v
-v
=2as,vA=
,vB=
,联立得
a=
(3)设细线的张力为T,对M有T-μMg=M
对m有mg-T=m
联立两式得μ=
(4)细线没有调整到水平,造成张力T不水平,若此时以T水平来分析计算,会造成测量值总是偏大或偏小,这种由于实验操作造成的误差,属于系统误差。
答案
(1)0.960
(2)
(3)
(4)系统误差
9.(2013·
新课标全国卷Ⅱ,22,8分)(难度★★★)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究,一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连:
弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示。
向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到水平地面。
通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。
已知重力加速度大小为g。
为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的。
(填正确答案标号。
)
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D.弹簧的压缩量Δx
E.弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=。
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-Δx图线。
从理论上可推出,如果h不变。
m增加,s-Δx图线的斜率会(填“增大”、“减小”或“不变”):
如果m不变,h增加,s-Δx图线的斜率会(填“增大”、“减小”或“不变”)。
由图b中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与Δx的次方成正比。
解析
(1)实验需求出小球离开桌面时的动能,故要测量小球的质量m和小球离开桌面时的速度v0,由平抛运动的规律可知,小球水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,通过测量桌面到地面的高度h可求得时间,再测出小球水平方向上的位移s,由分运动的等时性可求出v0的大小。
(2)由
(1)问所述可知s=v0t,h=
gt2,Ek=
mv
,联立以上各式可得Ek=
。
(3)Ep=Ek=
,则s=
,故s-Δx图线的斜率与
成正比。
若h不变m增加,则斜率减小;
若m不变h增加,则斜率增大。
由于s-Δx图线为直线,故Ep∝(Δx)2。
答案
(1)ABC
(2)
(3)减小 增大 2
电学实验
10.(2016·
全国卷Ⅰ,23,10分)(难度★★★)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时,系统报警。
提供的器材有:
热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。
在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,Ic约为10mA;
流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏;
该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60℃时阻值为650.0Ω。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为Ω;
滑动变阻器的滑片应置于(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。
②将开关向(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
解析
(1)热敏电阻工作温度达到60℃时,报警器报警,故需通过调节电阻箱使其电阻为60℃时的热敏电阻的阻值,即调节到阻值650.0Ω,使报警器能正常报警,电路图如答案图。
(2)U=18V,当通过报警器的电流10mA≤Ic≤20mA,故电路中总电阻R=
,即900Ω≤R≤1800Ω,故滑动变阻器选R2。
(3)热敏电阻为650.0Ω时,报警器开始报警,模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为650.0Ω,实验调试时,将开关置于c端,缓慢调节滑动变阻器,直到报警器开始报警。
为防止通过报警器电流过大,造成报警器烧坏,应使滑动变阻器的滑片置于b端。
答案
(1)如图所示
(2)R2
(3)①650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过20mA,报警器可能损坏
②c 报警器开始报警
11.(2016·
全国卷Ⅱ,23,9分)(难度★★★)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5V的电压表
的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:
电阻箱R(最大阻值99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干。
实验步骤如下
①按电路原理图(a)连接线路;
②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关S;
③调节滑动变阻器,使电压表满偏;
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值。
(1)实验中应选择滑动变阻器(填“R1”或“R2”)。
(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为Ω(结果保留到个位)。
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为。
A.100μAB.250μAC.500μAD.1mA
解析
(1)本实验测电压表的内阻,实验中电压表示数变化不大,则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大,故需要滑动变阻器的最大阻值较小,故选R1可减小实验误差。
(2)滑动变阻器为分压式,连接实物电路如图所示:
(3)电压表和电阻箱串联,两端电压分别为2.00V和0.50V,则RV=4R=2520Ω。
(4)电压表的满偏电流Ig=
A≈1mA,故选项D正确。
答案
(1)R1
(2)见解析图 (3)2520 (4)D
12.(2016·
全国卷Ⅲ,22,5分)(难度★★★)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。
两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线,完成实验电路。
要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:
A.适当增加两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒
C.适当增大金属棒中的电流
其中正确的是(填入正确选项前的标号)。
解析
(1)实物连线如图所示。
(2)根据公式F=BIL可得,适当增加导轨间的距离或者增大电流,可增大金属棒受到的安培力,根据动能定理得,Fs-μmgs=
mv2,则金属棒离开导轨时的动能变大,即离开导轨时的速度变大,A、C正确;
若换用一根更长的金属棒,但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变,安培力F不变,棒的质量变大,速度v=
-μgs变小,B错误。
答案
(1)见解析图
(2)AC
13.(2015·
新课标全国Ⅰ,23,9分)(难度★★★)图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。
(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω,满偏电流为1mA;
R1和R2为阻值固定的电阻。
若使用a和b两个接线柱,电表量程为3mA;
若使用a和c两个接线柱,电表量程为10mA。
由题给条件和数据,可以求出R1=Ω,R2=Ω。
(2)现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表
对改装电表的3mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA。
电池的电动势为1.5V,内阻忽略不计;
定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300Ω和1000Ω;
滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750Ω和3000Ω。
则R0应选用阻值为Ω的电阻,R应选用最大阻值为Ω的滑动变阻器。
(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。
图(b)中的R′为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。
则图中的d点应和接线柱(填“b”或“c”)相连。
判断依据是:
。
解析
(1)定值电阻和毫安表表头是并联关系,电压相等,电流和电阻成反比。
若使用a和b两个接线柱,量程为3mA,则通过R1、R2的电流为2mA,则通过毫安表表头和R1、R2的电流比为1∶2,所以电阻比为2∶1,可得R1+R2=
Rg=50Ω;
若使用a和c两个接线柱,电表量程为10mA,通过R1的电流为9mA,电流比为1∶9,可得电阻比
,即R1=
(Rg+R2),整理可得R1=15Ω,R2=35Ω。
(2)根据电流表校准的刻度,可知电路中总阻值最大为
Ω=3000Ω,最小阻值为
Ω=500Ω。
若定值电阻R0选择为1000Ω,则无法校准3.0mA,所以选用的定值电阻R0的阻值应为300Ω,由于最大阻值要达到3000Ω,所以选用的滑动变阻器R的最大阻值为3000Ω。
(3)为准确地判断出哪个电阻损坏,d点应和接线柱“c”相连;
若电流表无示数,则说明R2断路,若电流表有示数,则说明R1断路。
答案
(1)15Ω 35Ω
(2)300 3000 (3)c 见解析
14.(2014·
新课标全国Ⅱ,22)(难度★★)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表V的内阻约为2kΩ,电流表A的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,结果由公式Rx=
计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。
若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1(填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
解析 根据题意,
<
,故用内接法测量时更准确,所以Rx1更接近真实值。
测量值Rx1实际上是待测电阻与电流表的电阻之和,所以Rx1大于真实值。
测量值Rx2实际上是待测电阻与电压表的并联电阻值,所以Rx2小于真实值。
答案 Rx1 大于 小于
15.(2013·
新课标全国Ⅱ,23,7分)(难度★★★)某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表。
图中R1和R2为定值电阻,S为开关。
回答下列问题:
(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线。
(2)开关S闭合时,多用电表用于测量(填“电流”、“电压”或“电阻”);
开关S断开时,多用电表用于测量(填“电流”、“电压”或“电阻”)。
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- 版高考物理一轮复习 高考AB卷 专题十二 实验与探究 高考 物理 一轮 复习 AB 专题 十二 实验 探究