高考物理实验专题复习二含答案.docx
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高考物理实验专题复习二含答案
2021年高考物理实验专题复习二
1.用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。
其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ。
(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势E和内电阻r′.若电流表内电阻用RA表示,请你用E、r和RA表示出E'、r',并简要说明理由。
(2)某同学利用图象分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。
在图3中,实线是根据实验数据(图甲:
U═IR,图乙:
I=
)描点作图得到的U﹣I图象;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U﹣I图象(没有电表内电阻影响的理想情况)。
在图3中,对应图甲电路分析的U﹣I图象是:
:
对应图乙电路分析的U﹣I图象是:
。
(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的 (填“甲”或“乙”)。
2.实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。
实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5V,内阻小于1Ω);
电压表V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表A(量程0.6A,内阻约1Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20Ω);
定值电阻R1(阻值2Ω);
定值电阻R2(阻值5Ω);
开关一个,导线若干。
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U﹣I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是 。
(单选,填正确答案标号)
A.电压表分流B.干电池内阻较小C.滑动变阻器最大阻值较小D.电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如表所示。
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①图丁的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U﹣I图象。
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为 (填“R1”或“R2”)。
③用笔画线代替导线,请在图丙上按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路。
3.某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻,要求测量结果尽量准确。
电压表(量程0~3V,内阻约为3kΩ)
电流表(量程0~0.6A,内阻约为1Ω)
滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
待测电池组(电动势约为3V,内阻约为1Ω)
开关、导线若干。
①该小组连接的实物电路如图所示,经仔细检查,发现电路中有1条导线连接不当,这条导线对应的编号是 。
②改正这条导线的连接后开始实验,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的 端。
(填“a”或者“b”)
③实验中发现调节滑动变阻器时,电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。
为了解决这个问题,在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5Ω的电阻,之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I,并作出U﹣I图象,如图所示。
根据图象可知,电池组的电动势为 V,内阻为 Ω.(结果均保留两位有效数字)
4.
(1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验,必须要选用的是 (多选)
A、有闭合铁芯的原副线圈
B、无铁芯的原副线圈
C、交流电源
D、直流电源
E、多用电表(交流电压档)
F、多用电表(交流电流档)
用匝数na=60匝和nb=120匝的变压器,实验测量数据如表:
Ua/V
1.80
2.80
3.80
4.90
Ub/V
4.00
6.01
8.02
9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是 (填na或nb)
(2)用如图1所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验,磁铁从靠近线圈的上方静止下落,当磁体运动到如图所示的位置时,流过线圈的感应电流方向从 (填“a到b”或“b到a”).在磁体穿过整个线圈的过程中,传感器显示的电流i随时间t的图象(图2)应该是 .
5.滑板运动场地有一种常见的圆弧形轨道,其截面如图,某同学用一辆滑板车和手机估测轨道半径R(滑板车的长度远小于轨道半径)。
主要实验过程如下:
①用手机查得当地的重力加速度g;
②找出轨道的最低点O,把滑板车从O点移开一小段距离至P点,由静止释放,用手机测出它完成n次全振动的时间t,算出滑板车做往复运动的周期T= ;
③将滑板车的运动视为简谐运动,则可将以上测量结果代入公式R= (用T、g表示)计算出轨道半径。
6.某同学用单摆测量重力加速度,
①为了减少测量误差,下列做法正确的是 (多选);
A.摆的振幅越大越好
B.摆球质量大些、体积小些
C.摆线尽量细些、长些、伸缩性小些
D.计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处
②改变摆长,多次测量,得到周期平方与摆长的关系图象如图所示,所得结果与当地重力加速度值相符,但发现其延长线没有过原点,其原因可能是 。
A.测周期时多数了一个周期
B.测周期时少数了一个周期
C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长
D.测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长
7.在“用单摆测量重力加速度实验”中,使用下列实验器材。
(1)A.1.2m的细线
B.2m的弹性绳
C.带孔的小铁球
D.带孔的软木球
E.光电门传感器
应选用哪种绳 ,应选用哪种球 ,光电门的摆放位置为 (选填“最高点”或“最低点”)
(2)如图为光电门传感器电流强度I与t的图象,则周期为
A.t1B.t2﹣t1C.t3﹣t1D.t4﹣t1
(3)用秒表做该实验,所得的重力加速度比光电门实验得到的重力加速明显偏大,则实验操作中可能的失误是 。
8.小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时,发现只有3枚大头针,他把大头针A、B、C插在如图所示位置,并测出了玻璃的折射率。
请在画出光路图,标出入射角i和折射角r,并写出折射率n的计算式。
9.某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:
玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。
①下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
②该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图1所示,其中实验操作正确的是 。
③该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN'的垂线,垂足分别为C、D点,如图2所示,则玻璃的折射率n= 。
(用图中线段的字母表示)
10.某同学用如图所示的实验装置验证动量定理,所用器材包括:
气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下:
(1)开动气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间 时,可认为气垫导轨水平;
(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2;
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接,并让细线水平拉动滑块;
(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动,和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间△t1、△t2及遮光片从A运动到B所用的时间t12;
(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中,如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力,拉力冲量的大小I= ,滑块动量改变量的大小△p= ;(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)
(6)某一次测量得到的一组数据为:
d=1.000cm,m1=1.50×10﹣2kg,m2=0.400kg,△t1=3.900×10﹣2s,△t2=1.270×10﹣2s,t12=1.50s,取g=9.80m/s2.计算可得I= N•s,△p= kg•m•s﹣1;(结果均保留3位有效数字)
(7)定义△=|
|×100%,本次实验△= %(保留1位有效数字)。
11.小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图1所示,悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成,小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞,碰后小球A继续摆动,小球B做平抛运动。
(1)小明用游标卡尺测小球A直径如图2所示,则d= mm.又测得了小球A质量m1,细线长度l,碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平抛运动的水平位移x、竖直下落高度h。
为完成实验,还需要测量的物理量有:
。
(2)若A、B两球碰后粘在一起形成新单摆,其周期 (选填“小于”、“等于”或“大于”)粘合前单摆的周期(摆角小于5°
)。
12.用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。
装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车,盘和砝码的重力可当作牵引力。
小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出,以小车为研究对象,改变砝码质量,便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。
①关于这个实验,下列说法正确的是 。
A.需要补偿小车受到阻力的影响
B.该实验装置可以“验证机械能守恒定律”
C.需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行
D.需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量
②如图2所示是两条纸带,实验时打出的应是第 条(填写“Ⅰ”或“Ⅱ”)纸带;
③根据实验数据,在坐标纸上画出的W﹣v2图象是一条过原点的直线,据此图象 (填“能”或“不能”)求出小车的质量。
13.图(a)是用DIS研究机械能守恒的装置。
(1)图(a)定位挡片的作用是 。
(2)实验中测得C点的机械能偏大的原因是 。
A.光电门在C的下方
B.摆锤释放时绳子松弛
C.摆锤在摆动的过程中由空气阻力
D.摆锤释放时在A的上方
(3)为了验证单摆的机械能守恒,某同学测量了摆下摆时动能Ek与偏角θ的函数关系,如图(b)所示。
当偏角θ=30°时,摆的重力势能为 J,若摆的质量为0.0075kg,则摆长为 m。
14.某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。
调整木板的倾角平衡摩擦阻力后,挂上钩码,钩码下落,带动小车运动并打出纸带。
某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。
已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图(b)给出的数据中可以得到,打出B点时小车的速度大小vB= m/s,打出P点时小车的速度大小vP= m/s。
(结果均保留2位小数)若要验证动能定理,除了需测量钩码的质量和小车的质量外,还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为 。
15.某兴趣小组用如图1所示的装置验证动能定理。
(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用:
A.电磁打点计时器
B.电火花打点计时器
为使纸带在运动时受到的阻力较小,应选择 (选填“A”或“B”)。
(2)保持长木板水平,将纸带固定在小车后端,纸带穿过打点计时器的限位孔。
实验中,为消除摩擦力的影响,在砝码盘中慢慢加入沙子,直到小车开始运动。
同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。
同学乙认为还应从盘中取出适量沙子,直至轻推小车观察到小车做匀速运动。
看法正确的同学是 (选填“甲”或“乙”)。
(3)消除摩擦力的影响后,在砝码盘中加入砝码。
接通打点计时器电源,松开小车,小车运动。
纸带被打出一系列点,其中的一段如图2所示。
图中纸带按实际尺寸画出,纸带上A点的速度vA= m/s。
(4)测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L.小车动能的变化量可用△Ek=
MvA2算出。
砝码盘中砝码的质量为m,重力加速度为g。
实验中,小车的质量应 (选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量,小车所受合力做的功可用W=mgL算出。
多次测量,若W与△Ek均基本相等则验证了动能定理。
16.某同学用如图(a)所示的装置测量重力加速度.实验器材:
有机玻璃条(白色是透光部分,黑色是宽度均为d=1.00cm的挡光片),铁架台,数字计时器(含光电门),刻度尺。
主要实验过程如下:
①将光电门安装在铁架台上,下方放置承接玻璃条下落的缓冲物;
②用刻度尺测量两挡光片间的距离,刻度尺的示数如图(b)所示,读出两挡光片间的距离L= cm;
③手提玻璃条上端使它静止在 方向上,让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过;
④让玻璃条自由下落,测得两次挡光的时间分别为t1=10.003ms和t2=5.000ms;
⑤根据以上测量的数据计算出重力加速度g= m/s2(结果保留三位有效数字)。
17.
(1)在“探究求合力的方法”的实验中,下列操作正确的是 (多选)
A.在使用弹簧秤时,使弹簧秤与木板平面平行
B.每次拉伸橡皮筋时,只要使橡皮筋伸长量相同即可
C.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D.描点确定拉力方向时,两点之间的距离应尽可能大一些
(2)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,两个相同的小车放在光滑水平板上,前段各系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放重物。
小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制,如图1所示。
实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力。
①请指出图2中2个错误之处:
。
②调整好装置后,在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2,则两车的加速度之比为 。
18.某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数,跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码,缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。
某次实验所得数据在
下表中给出,其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。
砝码的质量m/kg
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
滑动摩擦力
2.15
2.36
2.55
f4
2.93
回答下列问题:
(1)f4= N;
(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f﹣m图线;
(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f= ,f﹣m图线(直线)的斜率的表达式为k= ;
(4)取g=9.80m/s2,由绘出的f﹣m图线求得μ= (保留2位有效数字)
19.一细绳跨过悬挂的定滑轮,两端分别系有小球A和B,如图所示。
一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。
令两小球静止,细绳拉紧,然后释放小球,测得小球B释放时的高度h0=0.590m,下降一段距离后的高度h=0.100m;由h0下降至h所用的时间T=0.730s。
由此求得小球B加速度的大小为a= m/s2(保留3位有效数字)。
从实验室提供的数据得知,小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g,当地重力加速度大小为g=9.80m/s2.根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′= m/s2(保留3位有效数字)。
可以看出,a′与a有明显差异,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因:
。
20.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。
(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的是 。
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 。
(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△x为40cm,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)。
答案
1.
(1)E′=E,r′=r+RA,将电源和电流表视为等效电源,电源电动势是电源本身具有的属性,电流表不具有产生电动势的本领,所以等效电源的电动势仍然为E′=E
而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻,即:
r′=r+RA;
(2)C,A;(3)乙。
2.
(1)B;
(2)①图象如图所示;
②R1;③实物电路图如图所示。
3.①5;②a;③2.9,0.80。
4.
(1)ACE;nb;
(2)b到a;A.
5.
;
。
6.①BC;②C。
7.
(1)A;C;最低点;
(2)C;(3)开始计时时,秒表太迟按下,测量时间偏短,周期偏小。
8.光路图如图所示:
根据折射定律可知:
n=
光路图及入射角i和折射角r的标注如上图所示;折射率n的计算式为n=
。
9.①AD;②D;③
10.
(1)大约相等;(5)m1gt12;m2(
﹣
);(6)0.221;0.212;(7)4
11.
(1)14.40;
(2)小球B质量m2,碰后小球A摆动的最大角β;(3)大于。
12.
(1)ACD;
(2)Ⅱ;(3)能。
13.
(1)改变小球摆动时摆线的长度;
(2)AD;(3)0.003,0.3。
14.0.36,1.80,B、P之间的距离。
15.
(1)电磁打点计时器是通过机械振动打点的,而电火花打点计时器是通过电火花来打点,用电火花打点计时器能使纸带在运动时受到的阻力较小,所以应选择B;
(2)同学乙的做法正确。
只有让小车做匀速直线运动才能够判断摩擦力与沙子和盘的重力大小相等,才能够消除摩擦力的影响。
对于甲同学,小车开始运动时,沙子和盘的重力等于最大静摩擦力,而最大静摩擦力要略大于滑动摩擦力;
(3)打点周期为:
T=
=0.02s,以A点为中间时刻,用毫米刻度尺测量出4个时间段的距离为:
s=2.48cm=0.0248m,A点速度为:
vA=
=
m/s=0.31m/s;
(4)对于砝码、砝码盘和沙子,根据牛顿第二定律:
mg﹣F=ma,只有当小车的质量远大于砝码、砝码盘和沙子总质量时,绳子的拉力F才近似等于砝码、砝码盘和沙子中重力mg。
16.②15.40,③竖直方向,⑤9.74。
17.
(1)AD;
(2)①拉小车的细绳与木板没有平行;托盘和砝码的总质量没有远小于小车的质量。
②x1:
x2
18.
(1)2.75;
(2)如图所示;
(3)μ(M+m)g;μg;(4)0.38(0.37﹣0.41均正确)
19.1.84;1.96;滑轮的轴不光滑或滑轮有质量。
20.
(1)AC;
(2)C;(3)2.0;4.0。
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