高考物理深化复习命题热点提分专题19实验题的解题方法与技巧.docx

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高考物理深化复习命题热点提分专题19实验题的解题方法与技巧

专题19实验题的解题方法与技巧

1.某同学利用如图1甲所示的实验装置测重力加速度.

图1

（1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________.

（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点A、B、C、D、E、F为计数点，测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5.若打点的周期为T，则打E点时重物速度的表达式为vE＝________；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出速度的二次方（v2）与距离（h）的关系图线，如图丙所示，则重力加速度g＝________m/s2.

（3）若当地的重力加速度值为9.8m/s2，你认为该同学测量值存在偏差的主要原因是_______.

则g＝9.4m/s2.

（3）测量值存在偏差的主要原因是存在空气阻力和纸带通过打点计时器时的摩擦阻力.

2.为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图2所示的实验装置，小车总质量用M表示（乙图中M包括小车与力传感器，丙图中M包括小车和与小车固连的滑轮），钩码总质量用m表示.

图2

（1）图3是用图甲装置中打点计时器所打的纸带的一部分，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示.

图3

则OD间的距离为________cm.图4是根据实验数据绘出的s－t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），则加速度大小a＝________m/s2.（保留三位有效数字）

图4

（2）若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a,g为当地重力加速度，则乙、丙两人实验时所用小车

总质量之比为___________.

答案　

（1）1.20　0.933　

（2）1∶2

解析　

（1）由图示刻度尺得OD间的距离为：

2.20cm－1.00cm＝1.20cm；

由图线得斜率k＝

，因小车做初速度为0的匀加速直线运动，则s＝

at2，对比图象有：

k＝

a，

则a＝2k≈0.933m/s2；

（2）乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，且通过计算得到小车加速度均为a，根据牛顿第二定律，则有：

F＝M乙a,2F＝M丙a，因此乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为1∶2.

3.小张和小王在做“验证力的平行四边形定则”实验中，实验步骤如下：

图5

①用图钉把白纸钉在方木板上.

②把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在O点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套.

③小张同学用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置时，小王同学用铅笔描下结点的位置，标上字母A，如图5丙所示.

④接着小王在两条细绳套的方向上离A点比较近的地方点下了另两个点B、C，并记录弹簧秤的读数F1、F2.

⑤移开两弹簧秤，从位置A画直线AB、AC，按选定的标度作出两只弹簧秤的拉力F1、F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F的图示.

⑥只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点再次拉到同样位置A，记下弹簧秤的读数和细绳的方向.用刻度尺从A点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F′的图示.

⑦比较力F′的图示与合力F的图示，看两者是否等长、同向.

⑧小张改变两个力F1和F2的大小和夹角，再次重复实验时，发现让结点回到A点不太容易，小王就在结点移过A点时用手指将其按压在A点，接着记录下两弹簧秤的方向和示数大小.

⑨接着重复步骤⑤～⑦，最后得出结论：

在误差允许的范围内，力的合成符合平行四边形定则.

（1）以上实验步骤中不恰当的是________，有错误的是________.

（2）甲、乙是两组同学作出的图示，其中符合实际情况的是__________.

答案　

（1）④　⑧　

（2）甲

（2）实验测的弹力方向沿绳子方向，即图中的AO方向，由于误差的存在，作图法得到的合力与实验值有一定的差别，即作图得出的合力方向与AO方向有一定的夹角，故甲同学更符合实验事实.

4.某班物理小组计划用一台具有摄像功能的数码相机来研究弹簧做功的规律.该小组设计的装置如图6甲所示，光滑水平桌面离地高度为H＝0.8m，轻质弹簧左端固定于竖直挡板上，挡板到桌面右端的距离恰好等于弹簧的原长.

4.实验时将一质量为m＝200g的小滑块（可视为质点）置于被压缩弹簧的右端，释放后小滑块在弹力的作用下向右运动，并离开桌面做平抛运动（不计空气阻力），用数码相机将滑块运动过程拍成视频，改变滑块的释放位置再拍，获得多个视频，每个视频都是由相同时间间隔的照片连贯而成，通过电脑将这些照片按时间顺序制作成频闪照片（如图乙所示），筛选出5张频闪照片，用刻度尺测得照片中的桌面离地高度h＝50.0mm，再测出5张照片中的x和s，记录到下表中.取重力加速度g＝10m/s2.

图6

频闪照片序号

1

2

3

4

5

x/mm

4.0

8.0

12.0

16.0

18.0

s/mm

32.0

64.2

95.9

1

28.6

143.3

（1）分析图乙中滑块的位置分布规律，可知该相机每秒能拍摄_________张照片.

（2）根据表中数据在图7中画出s－x图象.

图7

（3）若测得s—x图象的斜率为k，则弹簧对滑块的功W可以表示成（　　）

A.W＝

x2

B.W＝

x2

C.W＝

x2

D.W＝

kx2

答案　

（1）15　

（2）见解析图　（3）C

解析　

（1）由平抛运动规律得：

滑块落地时间t＝

＝

s＝0.4s；由图可知，0.4s中拍摄了6张照片，则在1s内能拍摄的照片数n＝

×6＝15张；

（2）根据表中数据利用描点法可得出对应的图象如图所示；

5.在“探究功与速度变化的关系”实验中，采用如图8甲所示装置，水平正方形桌面距离地面高度为h，将橡皮筋的两端固定在桌子边缘上的两点，将小球置于橡皮筋的中点，向左移动距离s，使橡皮筋产生形变，由静止释放后，小球飞离桌面，测得其平抛的水平射程为L.改变橡皮筋的条数，重复实验.

图8

（1）实验中，小球每次释放的位置到桌子边缘的距离s应________（选填“不同”“相同”或“随意”）.

（2）取橡皮筋对小球做功W为纵坐标，为了在坐标系中描点得到一条直线，如图乙所示，应选__________（填“L”或“L2”）为横坐标.若直线与纵轴的截距为b，斜率为k，可求小球与桌面间的动摩擦因数为__________（使用题中所给符号表示）.

答案　

（1）相同　

（2）L2　

解析　

（1）为保证每根橡皮筋的形变量相等，即每根橡皮筋弹力做的功相等，故小球每次释放的位置到桌子边缘的距离s要相同；

6.某实验小组用如图9甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功.实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右做匀减速运动.图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，相邻的两计数点之间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示.已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz.

图9

（1）可以判断纸带的________（填“左端”或“右端”）与木块连接.根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打下A点、B点时木块的速度vA、vB，其中vA＝________m/s.（结果保留两位有效数字）

（2）要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB，还应测量的物理量是________.（填入物理量前的字母）

A.木板的长度LB.木块的质量m1

C.重物的质量m2D.木块运动的时间t

（3）在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的表达式WAB＝________.[用vA、vB和第

（2）问中测得的物理量的符号表示]

答案　

（1）右端　0.72　

（2）B　（3）

m1（v

－v

）

解析　

（1）重物落地后，木块继续做匀减速直线运动，相邻计数点间的距离逐渐减小，纸带向右运动，故右端连着小木块；计数点间的时间间隔为t＝0.02s×5＝0.1s，由匀变速直线运动的推论得：

打A点时的速度vA＝

m/s≈0.72m/s.

（2）（3）在AB段由动能定理：

WAB＝

m1

，故还应测量木块的质量m1，B正确.

7.某同学设计了如图10（a）所示的装置验证小球摆动过程中的机械能守恒.实验中小球到达B点时恰好与桌面接触但没有弹力，D处的箭头处放一锋利的刀片，细线到达竖直位置时被割断，小球做平抛运动落到地面，P是一刻度尺.该同学方案的优点是只需利用刻度尺测量A位置到桌面的高度h、桌面到地面的高度H及平抛运动的水平位移L即可.

图10

（1）用游标卡尺测出小球的直径d如图（b）所示，d＝________cm；

（2）为了测量小球下降的高度，若不测小球的直径d，则从位置A中________（选填“球的下边沿”或“球心”）到桌面的距离即为小球下降的高度h；

（3）实验中改变h，多测几次h和L的数值，作出如图（c）所示的图象1，则该图线的斜率k＝________可证明小球下摆过程中机械能守恒；

（4）若作出的图象为如图（c）所示的图象2，原因是________________________.

答案　

（1）1.140　

（2）球的下边沿　（3）4H

（4）h测大了

即斜率k＝4H，可证明下摆过程中机械能守恒.

（4）h测大了.

8.在探究规格为“4.0V　2.0W”的小灯泡L的伏安特性曲线实验中，可供选用的器材如下：

小灯泡L：

“4.0V　2.0W”；

电流表A1：

量程3.0A，内阻约为0.1Ω；

电流表A2：

量程0.6A，内阻约为0.2Ω；

电压表V：

量程3.0V，内阻RV＝9.0kΩ；

定值电阻R1：

阻值2.0kΩ；

定值电阻R2：

阻值4.5kΩ；

定值电阻R3：

阻值12.0kΩ；

定值电阻R4：

阻值18.0kΩ；

滑动变阻器R：

阻值范围0～10Ω；

学生电源E：

电动势6.0V，内阻不计；

开关S及导线若干.

（1）电流表应选____，定值电阻选________（在R1、R2、R3、R4中选一个）.

（2）在方框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号.

（3）小雨同学采用同样的方法进行实验，检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑片，发现电流表和电压表指针始终不发生偏转.在不断开电路的情况下，检查电路故障，应使用多用电表________（选填“欧姆×10”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”）挡，检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“＋”、“－”接线柱接触时，多用电表指针发生较大偏转，说明电路故障是______________________.

答案　

（1）A2　R2　

（2）见解析图　（3）直流电压10V　电流表断路

（2）小灯泡电阻R＝

＝

Ω＝8Ω，为小电阻，电流表用外接法，且变阻器用分压式接法，故原理图如图所示.

（3）由题知，在不断开电路测量时，只能用电压挡测量，故选用直流电压10V挡；检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“＋”、“－”接线柱接触时，多用电表指针发生较大偏转，说明电路故障是电流表断路.

9.某课外小组在参观工厂时，看到一丢弃不用的电池，同学们想用物理上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻，已知这个电池的电动势约为11～13V，内阻小于3Ω，由于直流电压表量程只有3V，需要将这只电压表通过连接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为15V的电压表，然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，以下是他们的实验操作过程：

（1）把电压表量程扩大，实验电路如图1甲所示，实验步骤如下，完成填空：

第一步：

按电路图连接实物

第二步：

把滑动变阻器滑片移到最右端，把电阻箱阻值调到零

第三步：

闭合开关，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为3V

第四步：

把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为________V

第五步：

不再改变电阻

箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为15V的电压表.

图1

（2）实验可供选择的器材有：

A.电压表（量程为3V，内阻约2kΩ）

B.电流表（量程为3A，内阻约0.1Ω）

C.电阻箱（阻值范围0～9999Ω）

D.电阻箱（阻值范围0～999Ω）

E.滑动变阻器（阻值为0～20Ω，额定电流2A）

F.滑动变阻器（阻值为0～20kΩ）

则电阻箱应选________，滑动变阻器应选________.

（3）用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电池电动势E和内阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U－I图线如图丙所示，可知电池的电动势为________V，内阻为________Ω.

答案　

（1）0.6　

（2）C　E　（3）11.5　2.5

10.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件.某实验小组欲探究通过热敏电阻R1（常温下阻值约为10Ω）的电流随其两端电压变化的特点.热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC），正温度系数电阻器（PTC）在温度升高时电阻值越大，负温度系数电阻器（NTC）在温度升高时电阻值越小，现提供下列器材：

A.电流表A1（量程100mA，内阻约1Ω）

B.电流表A2（量程1.0A，内阻约0.3Ω）

C.电压表V1（量程3.0V，内阻约3kΩ）

D.电压表V2（量程10.0V，内阻约10kΩ）

E.滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）

F.电源E（电动势15V，内阻忽略）

G.开关，导线若干

（1）该小组测出热敏电阻R1的U－I图线如图2曲线Ⅰ所示，该热敏电阻是________热敏电阻（填“PTC”或“NTC”）.

图2

（2）请在所提供的器材中选择必需的器材，电流表应选________，电压表应选________（填写器材前面的字母）；并在虚线框中画出该小组设计的电路图.

（3）该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U－I图线如曲线Ⅱ所示.然后将热敏电阻R1、R2分别与某电池组连成如图3所示电路.测得通过R1和R2的电流分别为0.30A和0.60A，则该电池组的电动势为______V.（结果保留三位有效数字）

图3

答案　

（1）PTC　

（2）B　D　见解析图　（3）10.0

11.为了测定一段由均匀材料制成的圆柱体的电阻率（电阻在200～250Ω之间），现给定电压表V（量程6V、内阻约为5kΩ）、电流表A（量程30mA、内阻约为40Ω）、滑动变阻器R（0～15Ω）、电源（E＝6V）、开关S及导线若干.

（1）设计测量圆柱体电阻Rx的电路图，并画在虚线框内；

（2）如图4所示中的6个点分别表示实验中测得的6组电压表U和电流表I的值，试根据图求出圆柱体电阻Rx＝________Ω（结果保留2位有效数字）；

图4

（3）用50分度的游标卡尺测得该圆柱体的长度l如图5甲所示，则l＝________mm；用螺旋测微计测圆柱体的直径d如图乙所示，则d＝________mm.

图5

（4）由以上数据求出ρ＝___________Ω·m（保留两位有效数字）.

答案　

（1）见解析图　

（2）2.3×102　（3）11.06　2.000　（4）6.5×10－2

解析　

（1）由题知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表用外接法，为测多组实验数据，滑动变阻器用分压接法，电路图如图甲所示：

（2）根据坐标系内描出的点作出图象如图乙所示：

由图象可知，待测电阻阻值：

Rx＝

＝

＝2.3×102Ω；

12.某实验小组设计了如图6甲的电路，其中RT为热敏电阻，电压表量程为3V，内阻RV约10kΩ，电流表量程为0.5A，内阻RA＝4.0Ω，R为电阻箱.

图6

（1）该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验.闭合开关，调节电阻箱，记录不同情况下电压表示数U1、电流表的示数I和电阻箱的阻值R

，在I－U坐标系中，将各组U1、I的数值标记在相应位置，描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线，如图乙中曲线所示.为了完成该实验，应将导线c端接在________（选填“a”或“b”）点；

（2）利用

（1）中记录的数据，通过分析计算可得外电路的电压U2，U2的计算式为_____________；（用U1、I、R和RA表示）

（3）实验小组利用

（2）中的公式，计算出各组的U2，将U2和I的数据也描绘在I－U坐标系中，如图乙中直线所示，根据图象分析可知，电源的电动势E＝________V，内电阻r＝______Ω；

（4）实验中，当电阻箱的阻值调到8.5Ω时，热敏电阻消耗的电功率P＝________W.（保留两位有效数字）

答案　

（1）a　

（2）U2＝U1＋I（R＋RA）　（3）6.0　5.0　（4）0.48

（4）把电流表、电阻箱和电源作为等效电源，其等效电源内阻r0＝4.0Ω＋8.5Ω＋5.0Ω＝17.5Ω；在I－U图象中作等效电源的伏安特性曲线，如图所示；与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标（2.4,0.2），故热敏电阻的电功率P＝2.4×0.2W＝0.48W.

13.一位同学想测量一个有清晰刻度，但没有示数，量程、内电阻未知的电流表Ax，为了测量电流表Ax的量程和内电阻，可以使用的实验器材如下：

图7

A.电源（电动势约4V，内电阻忽略不计）

B.待测电流表Ax（量程和内电阻未知）

C.标准电流表A0（量程0.6A，内电阻未知）

D.电阻箱（阻值范围0～999.9Ω）

E.滑动变阻器（阻值为0～20Ω）

F.滑动变阻器（阻值为0～20kΩ）

G.开关S和导线若干

该同学的实验操作过程为：

（1）将实验仪器按图7所示电路连接，滑动变阻器R0应选________（选填仪器前的字母序号）;

（2）将电阻箱R1的阻值调至最大，将滑动变阻器的滑片P移至某一位置，闭合开关S；接着调节电阻箱，直至电流表Ax满偏，记录此时电阻箱的阻值和标准电流表A0的示数；

（3）移动滑片P至滑动变阻器的另一位置，再次调节电阻箱R1直至电流表Ax满偏，记录此时电阻箱的阻值和标准电流表A0的示数；

（4）重复步骤（3）3～5次；

（5）该同学记录了各组标准电流表A0的示数I和电阻箱的阻值R1的数据，并作出I－

图线；

（6）根据图8图线可以求得电流表Ax的量程为______A，内电阻为________Ω.将电流表Ax与一个阻值为________Ω的电阻串联就可以组成量程为3V的电压表.

图8

答案　

（1）E　（6）0.3　0.5　9.5

14.二极管是一种半导体元件，它的符号为

，其特点是具有

单向导电性，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大.

（1）某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线.因二极管外壳所印的标识模糊，为判断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻.其步骤是：

将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零，将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时，指针偏角比较小.然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断________端为二极管的正极.（选填“左”或“右”）

（2）厂家提供的伏安特性曲线如图9所示，为了验证厂家提供的数据，该小组对加反向电压时的伏安特性曲线进行了描绘，可选用的器材有：

图9

A.直流电源E：

电动势5V，内阻忽略不计

B.直流电源E：

电动势50V，内阻忽略不计

C.滑动变阻器：

0～20Ω

D.电压表V1：

量程45V、内阻约500kΩ

E.电压表V2：

量程3V、内阻约20kΩ

F.电流表A：

量程0.6A、内阻约400Ω

G.电流表mA：

量程50mA、内阻约5Ω

H.待测二极管D

I.单刀单掷开关S，导线若干

①为了提高测量结果的准确度，选用的器材为_________.（填序号字母）

②为了达到测量目的，请在图10虚线框内画出正确的实验电路原理图.

图10

③为了保护二极管，反向电压不要达到40V，请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议：

_________________________________________________________________________.

答案　

（1）右　

（2）①BCDGHI　②原理图如图　③a.在二极管支路串入一阻值合适的限流电阻起保护作用；b.闭合开关前滑动触头停在最左端，向右移动滑动触头时应缓慢进行，同时仔细观察电流表示数变化，以防止电流超过0.2mA