物理20分钟专题突破（18）实验与探究AB1．在图16中所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与灵敏的静电计相接，极板B接地，假设极板B稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论，其依据是（）A.两极板间的电压不变，极板上的电量变小B.两极板间的电压不变，极板上的电量变大C.极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变小D.极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变大2．科学探究活动通常包括以下几个环节，提出问题：猜测与假设，制定方案与设计实验、进展实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等，一位同学在学习了滑动摩擦力之后，认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关，于是他通过实验探究这个问题。（1）这位同学认为，滑动摩擦力的大小与两物体的面积的大小成正比，这属于上述科学探究的环节。（2）这完本钱实验，需要自己制做木块，他制做的木块应是以下选项中的。A．各面粗糙程度相同的正方体B．各面粗糙程度不同的正方体C．各面粗糙程度相同。长宽高各不相同的长方体D．各面粗糙程度不相同，长宽高各不相同的长方体（3）本实实验中，该同学设计了两种实验方安案：8/8\n方案一：木板水平固定，通过弹簧秤水平拉动木块，如图（a）所示。方案二：木块与弹簧秤相连，弹簧秤水平固定，通过细绳水平拉动木板。如图（b）所示。①上述两种方案中，你认为更合理、更易于操作的是（填“方案一”或“方案二”）②该实验记录的数据是。3．铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率。下表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之相对应的轨道的高度差h。弯道半径r（m）660330220165132110内外轨高度差h（m）0.050.100.150.200.250.30（1）根据表中数据，试导出h与r关系的表达式为： ，并求出当r=440m时，h的设计值应为： 。（2）铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对平安，要求内外轨道均不向车轮施加侧面压力，又已知我国铁路内外轨的间距设计值为L=1.500m，结合表中数据，算出我国火车的转弯速率：v＝ ；（路轨倾角很小时，正弦值按正切值处理g=10m/s2）8/8\n（3）随着人均生活节奏加快，对交通运输的快捷提出了更高的要求，为了提高运输能力，国家对铁路不断进展提速，这就要求铁路转弯速率也需要提高，请根据上述计算原理和上述表格分析提速时应采取怎样的有效措施？答： 。4．某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如以下图的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．假设你是小组中的一位成员，要完成该项实验，那么：（1）你认为还需要的实验器材有．（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小根本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是，实验时首先要做的步骤是．（3）在（2）的根底上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1<v2）．那么本实验最终要验证的数学表达式为（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）．8/8\n5．现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺、天平、砝码、钩码假设干。实验步骤如下（不考虑摩擦力的影响），在空格中填入适当的公式或文字。（1）用天平测出小车的质量m（2）让小车自斜面上方一固定点A1从静止开场下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。（3）用米尺测量A1与A2之间的距离s。那么小车的加速度a＝ 。（4）用米尺测量A1相对于A2的高度h。那么小车所受的合外力F＝ 。（5）在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时改变h，使m与h的乘积不变。测出小车从A1静止开场下滑到斜面底端A2所需的时间t。请说出总质量与高度的乘积不变的原因______________________________。（6）屡次测量m和t，以m为横坐标，t2为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条____________线，那么可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律。6．现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图(a)所示的电路进展实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω，R0是定值电阻，起保护电路的作用．8/8\n(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：A.10Ω2.5WB.100Ω1.0WC.200Ω1.0WD.2000Ω5.0W本实验应选哪一种规格？答。(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图(b)所示的图线（已知该直线的截距为0.1V-1)．那么根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E为V，内阻r为Ω。7．学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究。下面我们追寻科学家的研究足迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系。Ⅰ．理论探究：根据牛顿运动定律和有关运动学公式，推导在恒定合外力的作用下，功与物体动能变化间的关系，请在答题纸上对应位置写出你的推导过程。Ⅱ．实验探究：8/8\n①某同学的实验方案如图乙所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中还应该采取的两项措施是：a．__________；b．_____；②如图丙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T。距离如图。那么打C点时小车的速度为；要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有：。丙ABCDEF△x1△x2△x3△x4△x58．王红同学到实验室做“测定电源电动势和内阻”的实验时，发现实验桌上还有一个定值电阻R0。他设计了如以下图的电路来测量R0的阻值，实验时用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数，并将滑动变阻器的滑片P移动到不同位置时，记录了U1、U2、I的一系列值。（1）他在同一坐标纸上分别作出U1－I、U2－I图线，那么所作的直线斜率较大的是 （2）定值电阻R0的计算表达式是：R0=(用测得的物理量表示)，假设实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得R0值（填“大于”、“等于”或“小于”）实际值。（3）张超同学说：“在王红同学所用的实验器材中，如果知道电流表的内阻rA，就能少用一个电压表测出电动势、内阻以及R08/8\n的值。请你在虚线框中画出张超同学设想的电路图，并写出简单实验步骤和E、r、R0三个物理量的计算式。V1RRSAV20ErP参考答案1．解析：静电计是用来测量带电体和大地间的电势差的，平行板电容器与电源断开，那么电容器所带的电量几乎不变，将B板向上移动时，两极板间的正对面积减小，电容减小，由可知，U增大，所以选项D正确。2．答案：①猜测与假设②C③（1）方案二（2）弹簧秤的读数和木块底面的长宽（式底部面积）3．答案：（1）r.·h=330.075（2）14.8（3）增大h或增大r或减小L4．答案：（1）天平，刻度尺（2）沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力（3）5．答案：③；④；⑤为了使各次测量中，小车所受的合外力不变；⑥过原点的直线8/8\n6．（命题思路：课本实验原理的迁移与变式，器材选择、电路原理分析、数形结合）答案：(1)C(2)1046±2.7．答案：推导：牛顿第二定律得F合＝ma，由运动学公式得v22－v12=2ax，由功的定义式W合＝F合x，三式联立得W合＝Ⅱ①a.平衡摩擦力b.钩码的重力远小于小车的总重力②钩码的重力和小车的总质量8．答案：⑴U2－I的图线。⑵R0=，大于；⑶电路图：略实验步骤：①按电路图连接好电路；②闭合开关S，移动滑片P使滑动变阻器短路，测得两电表读数为U1、I1；③移动滑片P使滑动变阻器不短路，测得两电表读数为U2、I2；④整理器材，数据处理。计算公式：①E=②rA=③R0=8/8
