北京市海淀区物理高三复习总测试第十四章 实验专题.docx

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北京市海淀区物理高三复习总测试第十四章实验专题

第十四章物理实验专题

专题一《有效数字·实验数据处理》

某组同学在探究性学习中选择的课题是“探究弹簧振子的振动周期T与振子质量m的关系”，他们依次选用6个不同质量的小球作为振子，测得了对应的质量和周期的数据。

两位同学对同样的数据进行了不同的处理：

甲同学做出T－m图象（如图14－1），看出图象很象开口向右的抛物线，因此判定T2∝m；同学做出了T2－m图象，如图14－2所示。

看出图象是过原点的直线，因此判定T2∝m。

下列评价正确的是：

（）

图14－1图14－2

A．甲的做法正确，乙的做法错误B．甲的做法错误，乙的做法正确

C．甲、乙的做法都正确D．甲、乙的做法都错误

专题二《长度测量》实验

1．读出下列游标卡尺测量的数值

（1）

（2）

（3）

2．如图14－3所示，螺旋测微器的测量读数分别是______、______mm。

图14－3

3．某同学分别用毫米刻度尺、10分度游标卡尺、20分度游标卡尺、50分度游标卡尺测量同一个物体的宽度，得到如下各组数据，其中读数肯定错误的是（）

A．20.0mmB．19.9mmC．20.05mmD．19.99mm

专题三《研究匀变速直线运动》

1．关于打点计时器的使用，下列说法正确的是（）

A．先接通电源，再使纸带运动B．先使纸带运动，再接通电源

C．在纸带开始运动的同时接通电源D．先接通电源或先使纸带运动都可以

2．由打点计时器打出的纸带可以直接得到（可直接测量得到，而不需经过计算）的物理量是（）

A．时间间隔B．位移C．加速度D．平均速度

3．在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是（）

A．选取记数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位

B．使小车运动的加速度尽量小些

C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰，点间间隔适当的那一部分进行测量、计算

D．选用各处平整程度，光滑程度相同的长木板做实验

4．“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，具体测算加速度前的主要步骤有：

A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带

B．将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上低压交流电源

C．把小车停在靠近打点计时器的地方，接通电源，放开小车

D．断开电源，取下纸带

E．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码

F．把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器的限位孔

以上步骤的合理顺序是：

______。

5．在研究匀变速直线运动的实验中，如图14－4所示，一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s。

图14－4

（1）根据______计算各点瞬时速度，则vA＝______m/s，vB＝______m/s，vC＝______m/s，vD＝______m/s，vE＝______m/s

（2）在如图14－5所示坐标中作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝______m/s2。

图14－5

6．某人为估测摩托车在水泥路上行驶时所受的牵引力，设计了下述实验：

将输液用500mL的玻璃瓶装适量水后，连同输液管一起绑在摩托车上，调节输液管的滴水速度，刚好每隔1.00s滴一滴，该同学骑摩托车，先使之加速至某速度，然后熄火，让摩托车沿直线前行，图14－6为某次实验中水泥路面上的部分水滴（左侧为起点）。

设该人质量为50kg，摩托车质量为75kg，g＝10m/s2，根据该同学的实验结果可估算：

图14－6

（1）骑摩托车加速时的加速度大小为______m/s2；

（2）骑摩托车滑行时的加速度大小为______m/s2；

（3）骑摩托车加速时的牵引力大小为______N。

9．2004年7月25日，中国用长征运载火箭成功地发射了“探测二号”卫星。

某监测系统每隔2.5s拍摄的关于起始加速阶段火箭的一组照片。

已知火箭的长度为40m，用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图14－7所示。

火箭的加速度a＝______m/s2，火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小v＝______m/s。

图14－7

专题四《探究弹力与弹簧伸长的关系》

在做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验中，所用的每只钩码质量都是30g，先测出不柱钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次测出相应的弹簧长度，将数据填在了下面的表中。

（始终未超过弹性限度，取g＝9.8m/s2）

磕码质量（g）

0

30

60

90

120

150

弹簧总长（cm）

6.00

7.15

8.34

9.48

10.64

11.79

弹力大小（N）

（1）试根据这些实验数据在图14－8给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。

（2）上一问所得图线的物理意义是什么?

该弹簧的劲度系数k是多大?

图14－8

专题五《验证力的平行四边形定则》

1．某同学在做《验证力的平行四边形定则》实验时，其中的三个实验步骤是：

（1）在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，在白纸上记下O点和两弹簧秤的读数F1和F2。

（2）在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F的大小。

（3）只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧秤同时拉时相同，记下此时弹簧秤的读数F′和细绳的方向。

以上三个步骤中均有错误或疏漏，指出错在哪里?

在

（1）中是__________________。

在

（2）中是__________________。

在（3）中是__________________。

2．在做《验证力的平行四边形定则》实验中，己准备了如下器材：

方木板、白纸、弹簧秤、图钉。

要完成该实验，还需要的器材有______、______、______、______。

3．某小组做《验证力的平行四边形定则》实验时得出如图14－9所示的图（F与A、O共线），其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳套的结点，图中______是F1与F2合力的真实值，______是F1与F2合力的实验值，需要进行比较的是______和______。

通过本实验可以验证______。

图14－9

4．橡皮筋的一端固定在A点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。

当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图14－10所示。

这时弹簧测力计的读数可从图中读出。

图14－10

（1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为______N和______N（只须读到0.1N）。

（2）在图14－11的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。

图14－11

专题六《验证牛顿运动定律》

某同学设计了一个探究加速a度与物体所受合力F及质量m的关系实验。

实验装置简图如图14－12所示，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶，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拉力F等于砂和砂桶总重量，小车运动加速度a可用纸带上点求得：

图14－12

（1）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的

数据如下表：

次数

1

2

3

4

5

6

7

8

小车加速度a（m·s－2）

1.90

1.72

1.49

1.25

1.00

0.75

0.5

00.30

小车质量m（kg）

0.25

0.29

0.33

0.40

0.50

0.71

1.00

1.67

（kg－1）

4.00

3.50

3.00

2.5

2.00

1.40

1.00

0.60

根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图14－13方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线。

图14－13

从图线中得到F不变时小车加速度a与质量

之间定量关系式是______。

（2）保持小车质量不变，改变砂和砂桶重量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图14－14所示，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是______。

图14－14

专题七《探究动能定理》

一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，他的实验如下：

在离地面高度为h的光滑水平桌面上放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一小钢球接触。

当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图14－15所示。

让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行后落到水平地面，水平距离为S。

图14－15

（1）请你推导出弹簧的弹性势能EP与小钢球质量m、桌面离地面高度h，水平距离S等物理量的关系式：

________________________。

（2）弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离S的实验数据如下表所示：

弹簧长度压缩量x（cm）

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

钢球飞行水平距离S（m）

1.01

1.50

2.01

2.48

3.01

3.50

从上面的实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能EP与弹簧的压缩量x之间的关系，并说明理由：

________________________。

专题八《验证机械能守恒定律》

1．在“验证机械能守恒定律”实验中，除铁架台、铁夹、学生电源、纸带和重物外，还需选用下述仪器中的哪几种?

A．秒表B．刻度尺C．天平D．打点计时器

2．在一次实验中，质量m＝1kg的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图14－16（相邻两点时间间隔为0.02s），单位cm，重力加速度g＝9.80m/s2，那么：

图14－16

（1）纸带的______端与重物相连；

（2）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB＝______m/s；

（3）从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量∆Ep＝______J，此过程中物体动能的增加量∆EK＝______J；

（4）通过计算，数值上∆Ep______∆EK（填“＞”、“＝”、“＜”），这是因为______；（5）实验的结论是__________________。

3．在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图14－17所示，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离并记录在图中（单位cm）。

图14－17

（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是______，应记作______cm。

（2）另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：

从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点。

因此他用vB＝gt计算跟B点对应的物体的速度，得到动能的增加量为______，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量______动能的增加量，原因是______。

专题九《测定金属的电阻率》

1．在“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是（）

A．用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值

B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值

C．用伏安法测电阻时采用安培表的内接线路，多次测量后算出其平均值

D．实验中应保持金属丝的温度不变

2．在“测定金属的电阻率”实验中，除了电源和开关外，还要用到的测量仪器及工具为（）

A．天平、刻度尺、滑线变阻器、电压表、电流表

B．刻度尺、滑线变阻器、螺旋测微器、电压表、电流表

C．刻度尺、滑线变阻器、游标卡尺、电压表、电阻箱

D．刻度尺、滑线变阻器、电压表、毫安表

3．如图14－18所示，a、b、c、d是滑线变阻器的4个接线柱。

若把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片P向接线柱c移动时，电路中的电流减小。

则接入电路的接线柱可以是（）

图14－18

A．a和bB．a和cC．b和cD．b和d

4．在测定金属的电阻率的实验中，待测金属导线的长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5Ω左右。

实验主要步骤如下：

（1）用______测量金属导线接入电路的长度l；

（2）在金属导线的3个不同位置上用______测量直径d，求出平均值；

（3）用伏安法测量该金属导线的电阻R。

在方框中画出实验电路图，并把图14－19中所给的器材连接成测量电路，安培表内阻约1Ω，伏特表内阻约几kΩ，电源电动势为6V，滑动变阻器最大阻值为20Ω。

根据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为ρ=______。

图14－19

5．某同学在做《自来水电阻率的测定》课题时，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极，用如图14－20所示电路进行测量。

两电极相距L＝0.700m，其间充满待测的自来水。

图中器材如下：

电压表（量程15V，内阻约30kΩ）、电流表（量程300μA，内阻约50Ω）、滑线变阻器（100Ω，1A）、电池组（电动势E＝12V，内阻r＝6Ω）、单刀单掷电键一个、导线若干。

图14－20

下表是他测量通过管中自来水柱的电流及两端电压的实验数据。

实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图14－21所示。

图14－21

U/V

1.0

3.0

5.0

7.0

9.0

11.0

I/μA

22

65

109

155

190

240

请根据以上材料回答下面的问题：

（1）玻璃管内径d的测量值为______cm；

（2）根据表中数据在坐标图中作出U－I图象，根据图象求出电阻R＝______Ω；

（3）用直接测量值计算自来水电阻率的公式是ρ＝______，测量值为______Ω·m（保留两位有效数字）；

（4）请在虚线框内画出测量自来水电阻的电路图。

专题十《描绘小灯泡的伏安特性曲线》

1．描绘小灯泡伏安特性曲线的实验电路如图14－22所示，所用小灯泡的额定电压是3.8V。

图14－22

（1）关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是（）

A．系统误差主要是由电压表的分流引起的

B．系统误差主要是由电流表的分压引起的

C．系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的

D．系统误差主要是由读数时的估读引起的

（2）根据某次实验记录的数据在坐标系中描点如图14－23。

试在坐标系中画出该小灯泡的伏安特性曲线，并从图象中求出该小灯泡的额定功率。

图14－23

（3）该小灯泡在1V电压下不发光，当时灯丝的实际电阻是多大?

该小灯泡在2V电压下开始发出微弱的黄光，此时灯丝的实际电阻又是多大?

小灯泡在不同电压下的实际电阻为什么不相同?

（4）试将图14－24所示的实物连接成实验电路。

图14－24

2．为了测量一个“12V、5W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：

电源：

12V，内阻不计；

电流表：

0～0.6A，0～3A，内阻可忽略；

电压表：

0～3V，0～15V，内阻很大；

滑动变阻器：

阻值范围0～20Ω，允许最大电流1A；

开关一个，导线若干。

实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V。

（1）请在虚线框中画出实验电路图。

（2）按画出的电路图，在图14－25所示实物图上连接成实验电路。

图14－25

（3）某同学测得小灯泡的伏安特性曲线如图14－26所示。

某次测量时，电流表指针位置如图14－27所示，电流表读数为______A，此时小灯泡的实际功率为______W。

图14－26图14－27

专题十一《测定电源的电动势和内阻》

1．用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1kΩ和1kΩ，如图为所需的器材。

（1）请把图14－28中的实验器材连成实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。

图14－28

（2）一位同学记录的6组数据见下表，试根据这些数据在图14－29中画出U－I图线，根据图线求出电池的电动势ε＝______V，内阻r＝______Ω。

I/A

0.12

0.20

0.31

0.32

0.50

0.57

U/V

1.37

1.32

1.24

1.18

1.19

1.05

图14－29

2．利用如图14－30所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻。

画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。

写出电动势和内电阻的表达式。

图14－30

3．某同学用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻，实验采用的电路如图14－31所示。

图14－31

（1）下列给出的器材中，应该选用______（填代号）。

A．待测干电池（2节串联，电动势约3V）；

B．电流表（量程0～3A，内阻0.025Ω）

C．电流表（量程0～0.6A，内阻0.125Ω）

D．电压表（量程0～3V，内阻3kΩ）

E．电压表（量程0～15V，内阻15kΩ）

F．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）

G．滑动变阻器（0～2000Ω，额定电流0.3A）

（2）图14－32给出了做实验所需要的各种仪器，请你按电路图把它们连成实验电路。

图14－32

（3）连好电路，闭合开关后，该同学发现电流表和电压表都没有示数。

则下列判断正确的是（）

A．可能是导线ab断路

B．可能是导线bc断路

C．可能是导线de断路

D．可能是导线gh断路

（4）该同学处理完电路故障后进行实验。

记录了5组数据，并根据这些数据在坐标图14－33画出U－I图线，如图所示。

根据图线求出两节干电池串联的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。

图14－33

专题十二《练习使用多用电表》

1．多用电表中“＋”孔插______（填“红”或“黑”）表笔，电流是从该表笔流______（填“进”或“出”）万用表，欧姆表内部电池的正极是接______（填“红”或“黑”）表笔的。

2．一学生使用多用电表测电阻，他在实验中有违反使用规则之处。

他的主要实验步骤如下：

A．把选择开关置于“×1”欧姆挡；

B．把表笔插入插孔中，先把两表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上；

C．把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连，发现这时指针偏转角度较小；

D．换用“×100”挡，发现这时指针偏转适中，随即记下电阻值；

E．把表笔从插孔中拔出后，就把多用表放回桌上原处，实验完毕。

这个学生在实验中哪一个或哪些步骤违反了使用规则?

（这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其它元件断开，不用手碰表笔的金属杆。

）

3．多用电表表头的示意图如图14－34所示。

在正确操作的情况下：

图14－34

（1）若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为______。

（2）若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为______。

（3）若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：

______，______，______。

（4）全部测量结束后，应将选择开关拨到______或者______。

（5）无论用多用电表进行何种测量（限于直流），电流都应该从______插孔流入电表。

4．已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一个定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。

用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。

请画出黑箱内的结构。

红表笔

A

A

B

C

C

B

黑表笔

B

C

C

B

A

A

阻值（Ω）

100

150

50

2k

2.1k

100

专题十三《传感器的简单应用》

1．图14－35是利用光敏电阻自动计数装置的工作示意图，其中A是______，B是______，B中的主要元件是______。

图14－35

2．如图14－36所示为一只电容式传感器部分构件的示意图。

当动片（实线图）和定片（虚线图）之间正对扇形区的圆心角的角度θ发生变化时，电容C便发生变化，于是通过测量电容C的变化情况就可以知道θ的变化情况。

那么在图14－37中，能正确反映C和θ间函数关系的是：

（）

图14－36

图14－37

3．某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图14－38所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。

图14－38

现有下列器材：

力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池、电键、待测物体及若干导线。

（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在图14－38中补齐测量电路图。

（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并写出待测物体质量的表达式。

4．发光二极管是一种应用广范的电子器件，可做指示灯、装饰灯等。

它的电路图符号如图14－39（甲）所示。

正常使用时“＋”的一端接高电势，“一”一端接低电势。

某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的关系数据如下表：

U/V

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

I/mA

0

0.4

0.9

1.5

2.3

3.2

4.3

5.4

6.8

9.3

12

15

19

24

30

37

图14－39

（1）在图14－39（乙）中的方框中画出该同学的实验电路图（实验用电压表内阻RV约为10kΩ，电流表内阻RA约为100Ω，滑动变阻器，开关，电源，导线）

（2）在图14－39（乙）中的方格纸上用描点法画出I—U图线

（3）若发光二极管最佳工作电压为2.0V，电源是内阻不计、电动势为3V的干电池，根据画出的伏安特性曲线上的信息分析，应该串联一个阻值多大的电阻与电源接成闭合电路，才能使二极管工作在最佳状态?

专题十四《探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度》

1．某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为101.00cm，摆球直径为2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s。

则

（1）他测得的重力加速度g＝______m/s2。

（2）他测得的g值偏小，可能的原因是（）

A．测摆线长时摆线拉得过紧

B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了

C．开始计时时，秒表过迟按下

D．实验中误将49次全振动数为50次

（3）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出一组对应的l与T的数据，再以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率k。

则重力加速