山东省新泰市汶城中学高三物理二轮复习 专题七 实验

山东省新泰市汶城中学高三物理二轮复习专题七：实验自主预习一、基本仪器的分类基本仪器长度测量仪器：刻度尺，游标卡尺，螺旋测微器质量测量仪器：天平时间测量仪器：秒表，打点计时器力测量仪器：弹簧秤温度测量仪器：温度计电学量测量仪器：电流表，电压表，灵敏电流表，示波器，多用电表电学控制元件：滑动变阻器，电阻箱二、高考易错问题剖析及应试策略-13-\n-13-\n高考体验1、（07）检测一个标称值为5Ω的滑动变阻器。可供使用的器材如下：A.待测滑动变阻器，全电阻约5Ω（电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数）-13-\nB.电流表，量程0.6A，内阻约0.6ΩC.电流表，量程3A，内阻约0.12ΩD.电流表，量程15V，内阻约15kΩE.电压表，量程3V，内阻约3kΩF.滑动变阻器R，全电阻约20ΩG.直流电源E，电动势3V，内阻不计H.游标卡尺I.毫米刻度尺J.电键S、导线若干（1）用伏安法测定的全电阻值，所选电流表为_______（填“”或“”），所选电压表为_______（填“”或“”）。为_________(填“”或“”)。（2）画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。（3）为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及操作步骤，并给出直径和总长度的表达式。2、（08）2022年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”救应的物理学家。材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度。若图l为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线，其中RB,R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB。请按要求完成下列实验。(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，在图2的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为0.6～1.0T，不考虑磁场对电路其它部分的影响)。要求误差较小。-13-\n提供的器材如下：A.磁敏电阻，无磁场时阻值Ro=150ΩB.滑动变阻器R，全电阻约20ΩC.电流表．量程2.5mA，内阻约30ΩD.电压表，量程3V，内阻约3kΩE.直流电源E，电动势3V，内阻不计F.开关S，导线若干(2)正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=________Ω，结合图1可知待测磁场的磁感应强度B=_________T。(3)试结合图1简要回答，磁感应强度B在0～0.2T和0.4～1.0T范围内磁敏电阻阻直的变化规律有何不同?(4)某同学查阅相关资料时看到了图3所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻一磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称)，由图线可以得到什么结论?3、（09）请完成以下两小题。（1）某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细胞挂一重物。①为完成实验，下述操作中必需的是。a.测量细绳的长度b.测量橡皮筋的原长c.测量悬挂重物后橡皮筋的长度d.记录悬挂重物后结点O的位置②钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次实验证，可采用的方法是(2)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为1x）。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表：照度（lx）0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018①根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。②-13-\n如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。（不考虑控制开关对所设计电路的影响）提供的器材如下：光敏电阻Rp（符号，阻值见上表）；直流电源E(电动势3V，内阻不计);定值电阻：R1=10k，R2=20k，R3=40k（限选其中之一并在图中标出）；开关S及导线若干。4、（10）请完成以下两小题。（1）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距。开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间。①木板的加速度可以用、表示为＝　　　　；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可）　　　　　　。②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是　　　　　　。③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是　　　　　。a．可以改变滑动摩擦力的大小b．可以更方便地获取多组实验数据c．可以比较精确地测出摩擦力的大小d．可以获得更大的加速度以提高实验精度（2）在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图所示。闭合电键后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：①若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是　　　　　（填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”）。②若电流表、电压表示数均为零，该同学利用-13-\n多用电表检查故障。先将选择开关旋至　　　　档（填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”），再将　　　　（填“红”或“黑”）表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是　　　　、　　　　、　　　　。5、(11)（1）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移。（空气阻力对本实验的影响可以忽略）①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。②滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。xhH挡板③以下能引起实验误差的是________。a．滑块的质量b．当地重力加速度的大小c．长度测量时的读数误差d．小球落地和滑块撞击挡板不同时（2）某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率。①所得实验数据如下图，请在给出的直角坐标系上(见答题卡)画出的图像。AVSE，r图甲U/V1.961.861.801.841.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55②根据所画的图像，可求得电流时电源的输出功率为________。（保留两位有效数）③实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计。在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是。（Rx阻值未知）-13-\nAVRxRAVRxRAVRxRS图乙AVRSRxSS6、（12）（1）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz①通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_____和_______之间某时刻开始减速。②计数点5对应的速度大小为________m/s，计数点6对应的速度大小为______m/s。（保留三位有效数字）③物块减速运动过程中加速度的大小为a=_______m/s2,若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值________（填“偏大”或“偏小”）。（2）在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx（阻值约4Ω，额定电流约0.5Ａ）；电压表：V（量程3V，内阻约3KΩ）；电流表：A1（量程0.6A，内阻约0.2Ω）；A２（量程3A，内阻约0.05Ω）；电源：E1（电动势3V，内阻不计）；E２（电动势12V，内阻不计）；滑动变阻器：R（最大阻值约20Ω）；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。-13-\n①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_______mm。②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________、电源应选______（均填器材代号），在虚线框内（见答题卡）完成电路原理图。合作探究1、某同学在做“研究匀变速直线运动”实验时，从打下的若干纸带中选出了如图6－1－2所示的一条纸带，已知打点计时器使用电源频率为50Hz，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，则纸带上相邻两个计数点间的时间间隔为________s．如果用s1、s2、s3、s4、s5、s6来表示从0点开始各相邻两个计数点间的距离，用T表示两相邻记数点的时间间隔，则该匀变速直线运动的加速度的表达式为a＝________(用符号写出表达式，不要求计算)．打F点时物体的速度大小为vF＝________m/s.(答案均要求保留三位有效数字)2、某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在__________方向(填“水平”或“竖直”)．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．(3)图6－1－4是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“Lx”)．-13-\n(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g．(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2)3、如图6－1－6所示在“力的平行四边形定则”的实验探究中，某同学进行实验的主要步骤是：将橡皮条的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根带有绳套的细绳，每根绳套分别挂着一个弹簧测力计．沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮条的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、F2的大小并标出方向；再用一个弹簧测力计将橡皮条的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小和方向．(1)用一个弹簧测力计将橡皮条的活动端仍拉至O点，这样做的目的是______________．(2)为尽可能减小实验误差，下列操作中正确的是_______．A．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行B．两细绳必须等长C．标记同一细绳方向的两点要远些D．用两弹簧秤同时拉细绳时夹角应尽可能大4、某同学利用图6－1－7甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图6－1－7乙所示．打点计时器电源的频率为50Hz.-13-\n(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点________和________之间某时刻开始减速．(2)计数点5对应的速度大小为________m/s，计数点6对应的速度大小为________m/s.(保留三位有效数字)(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a＝______m/s2，若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度)，则计算结果比动摩擦因数的真实值________(填“偏大”或“偏小”)．5、为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：A．第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动如图6－1－9甲所示B．第二步保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和钩码，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，如图6－1－9乙所示试回答下列问题：(1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为Δt，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA＝__________，打点计时器打B点时滑块速度vB＝__________.(2)已知重锤质量m，当地的重加速度g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块________(写出物理名称及符号)，合外力对滑块做功的表达式W合＝________.(3)测出滑块运动OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功，并计算出A、B、C、D、E各点的速度，以v2为纵轴，以W为横轴建立坐标系，描点作出v2－W图象，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为k，则滑块质量M＝________.6、某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：小灯泡L，规格“4.0V　0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2＝0.2Ω；电压表V，量程3V，内阻rV＝9kΩ；-13-\n标准电阻R1，阻值1Ω；标准电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干．(1)甲同学设计了如图6－2－3甲所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图6－2－3乙所示，此时L的电阻为________Ω.(2)乙同学又设计了如图6－2－4甲所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是________V.7、某同学用如图6－2－7所示电路来测定电池的电动势和内阻．(1)实验开始时，滑片P应位于________端．(填A或B)(2)该同学测得如下表的五组数据．根据数据在相应图6－2－8中作出UI图线，从图象可得电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω.(结果均保留二位小数).-13-\n8、一只电流表头，其内电阻Rg＝299.7Ω.当给表头并联上一个阻值为0.3Ω的电阻后，此电流表量程为I＝1A.(1)求电流表头的满偏电流；(2)若把此电流表头改装为一量程为U＝3V的电压表，需给其串联一个多大的电阻？(3)若用这只电流表头和一节干电池(E＝1.5V，r＝0.3Ω)组装成欧姆表，现有变阻器R1＝1kΩ，R2＝1.5kΩ，应选用哪一个作调零电阻？为什么？(4)当用这只组装好的欧姆表测某电阻时，欧姆表指针正好指在刻度中央，求被测电阻的阻值是多少？9、如图6－2－11所示是电子拉力计的示意图，金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1之间的摩擦不计)．定值电阻R0；电阻R1是用均匀电阻丝密绕在瓷管上做成的(类似于滑动变阻器)，其长度为10cm，阻值R1＝300Ω，电源电动势E＝3V，内阻不计．理想电流表的量程为0～100mA.当拉环不受拉力时，触头P刚好不与电阻R1接触(即电路断开)．弹簧的劲度系数为10000N/m.(1)电路中连入的R0阻值至少应为________Ω.(2)设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值，那么在原电流表的40mA处应改为________N．分析可知，拉力计的刻度是否均匀________．(填写“均匀”或“不均匀”)(3)为了使拉力计的量程增大应采用的措施是(只填写一条)__________________．-13-