实验题15分练(1)1.(6分)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直径d时，示数如图1甲所示，则d＝________mm。然后利用伏安法测量该物体的小电阻，此时电压表和电流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为U＝________V，流过该物体的电流为I＝________A。图1解析 游标卡尺主尺上读的毫米数为30mm，游标尺上第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于卡尺是20分度的，所以读数为30mm＋0.05×10mm＝30.50mm。电压表应选用0～3V量程，最小分度为0.1V，读数时应估读到最小分度的，所以读数为2.25V；电流表应选用0～0.6A量程，最小分度为0.02A，读数时应估读到最小分度的，所以读数为0.42A。答案 30.50(2分) 2.25(2分) 0.42(2分)2.[2022·福建理综，19(1)](6分)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。①图2甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm；图2②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________；(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是____________________________。解析 ①由乙图知，读数为14.66cm，所以弹簧伸长(14.66－7.73)cm＝6.937\ncm；②若随意增减砝码，作图不方便，有可能会超出弹簧的弹性限度，所以应逐一增挂钩码，选项A正确。③由图知AB段弹簧伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度。答案 ①6.93(2分) ②A(2分) ③钩码重力超过弹簧的弹性限度(2分)3.(6分)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的直径和电阻。试分析下列问题：(1)现用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，测量结果如图3甲所示，则该圆柱体的直径为d＝________mm。(2)然后该同学利用多用电表粗测该圆柱体的电阻，测量结果如图乙所示，则此次测量结果为R＝________Ω。图3(3)为了较精确地得到该金属圆柱体的电阻，他设计了如图丙所示的电路原理图，实验步骤如下，请将该同学步骤中所缺的内容填写完整：①闭合开关S1，将开关S2打向a处，待电流表示数稳定后读出电流表的示数。某次实验中电流表的示数如图4甲所示，则此次电流表的示数为I＝________A。②然后又将开关S2打向b处，调节电阻箱，________，电阻箱此时的示数如图乙所示，则电阻箱此时的阻值为R1＝________Ω。③被测电阻Rx的阻值Rx＝________Ω。图4解析 (1)螺旋测微器固定刻度读数为5.000mm，可动刻度与固定刻度基线对齐格数为31.5(格)，读数为0.315mm，则螺旋测微器读数为5.000mm＋0.315mm＝5.315mm。(2)多用电表选用“×1”欧姆挡，则多用电表读数为R＝13Ω。(3)①电流表的读数为I＝0.30A。②电阻箱的读数为R1＝14Ω。③此实验的原理是等效替代法，若开关S2接a时与开关S2接b时电流表的读数相同，说明Rx的阻值与R1的阻值相同，可知Rx＝14Ω。答案 (1)5.315(1分) (2)13(1分) (3)①0.30(1分)7\n②使电流表读数与S2接a时相同(1分) 14(1分) ③14(1分)4.(6分)(2022·江西九江市高三一模)图5甲所示是验证机械能守恒定律的实验。小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定。将轻绳拉至水平后由静止释放。在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如图乙所示，重力加速度为g。则图5(1)小圆柱的直径d＝________cm。(2)测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl＝________成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒。(3)若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则验证小圆柱做圆周运动时在最低点向心力的公式还需要测量的物理量是________(用文字和字母表示)，若等式F＝________成立，则可验证小圆柱做圆周运动时在最低点向心力的公式。解析 (1)主尺读数为1cm，游尺读数为0.1×2＝0.2mm，故小圆柱的直径d＝1.02cm；(2)小圆柱到达最低点的速度为v＝，若mgl＝mv2，即gl＝，则说明小圆柱体下摆过程机械能守恒。(3)小圆柱体在最低点时有F－mg＝m，因而只需要测量出小圆柱体的质量，就可知道绳子的拉力F。答案 (1)1.02cm(1分) (2)(2分) (3)小圆柱的质量m(1分) m＋mg(2分)5.(6分)某同学利用如图6所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系。实验中，将一端带滑轮的长木板放在水平实验台上，实验小车通过轻细线跨过定滑轮与钩码相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为f＝50Hz。在保持实验小车质量不变的情况下，放开钩码，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度a；改变钩码的个数，重复实验。7\n图6(1)实验过程中打出的一条纸带如图7所示，在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这个点上标明A，第六个点上标明B，第十一个点上标明C，第十六个点上标明D，第二十一个点上标明E。测量时发现B点已模糊不清，于是测得AC的长度为12.30cm，CD的长度为6.60cm，DE的长度为6.90cm，则小车运动的加速度a＝________m/s2。图7(2)根据实验测得的数据，以小车运动的加速度a为纵轴，钩码的质量m为横轴，得到如图8所示的a－m图象，已知重力加速度g＝10m/s2。图8①由图象求出实验小车的质量为________kg；②平衡摩擦力时，长木板与水平实验台夹角的正切值约为________。解析 (1)设A、B之间的距离为x1，B、C之间的距离为x2，C、D之间的距离为x3，D、E之间的距离为x4，由Δx＝aT2得x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2，所以小车的加速度a＝(a1＋a2)＝＝＝0.3m/s2(2)由题意可知a＝－k，故a－m图线的斜率等于，由题图8可得M车＝1.0kg；平衡摩擦力时，长木板与水平实验台的夹角较小，其正切值近似等于正弦值，由题图丙可知摩擦力约为0.1N，故夹角的正切值约为0.01。答案 (1)0.3(2分) (2)①1.0(2分) ②0.01(2分)6.(6分)某同学先后用两种方法来测量一段金属丝的阻值。(1)他先用多用电表“×1”欧姆挡测量，在正确操作的情况下，表盘指针如图9甲所示，可读得该金属丝的阻值Rx＝________Ω。(2)他再用如图乙所示的电路图进行实验，某次测量时两个电表的指针如图乙中所示，由两电表示数可算出该金属丝的阻值Rx＝________Ω(计算结果保留两位有效数字)。7\n 甲 乙图9(3)根据这两个测量值可知：采用如图乙的电路测量较小阻值的电阻时，电流表的内阻对测量值的影响________(填“很大”或“很小”)。解析 (1)欧姆表的读数方法是表盘读数乘以所选的倍率。由此可知用多用电表测量的结果为Rx＝6Ω。(2)由图乙可知金属丝两端的电压为U＝2.40V，流过金属丝的电流为I＝0.35A，根据部分电路的欧姆定律可得Rx＝＝Ω＝6.9Ω。(3)第(2)问中计算出来的电阻实际上是电流表和金属丝的总电阻。电流表的内阻约为RA＝0.9Ω，因此采用电流表内接法测量小电阻的阻值时，电流表的内阻对测量值的影响很大。答案 (1)6(2分) (2)6.9(2分) (3)很大(2分)7.(6分)(2022·山东理综，22)如图10甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的U－I关系图线。图10回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数________(填“增大”或“减小”)。(2)I0＝________A。(3)RL消耗的最大功率为________W(保留一位有效数字)。解析 (1)滑动触头向下移动时，RL7\n阻值减小，则总电阻减小，由于总电流不变，因此总电压变小，则电压表读数变小。(2)由电路图可知：I0＝I＋，即U＝I0R－IR，由U－I图线可知，I0R＝20，R＝k＝Ω＝20Ω，则I0＝1.00A(0.98、0.99、1.01均正确)。(3)RL消耗的功率为P＝IU＝20I－20I2，则当I＝0.5A时，功率的最大值为Pm＝5W。答案 (1)减小(2分) (2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确)(2分) (3)5(2分)8.(6分)电流传感器和电压传感器可以称作真正的“理想电表”，在DIS实验系统中常被用来进行精确测定。图11(1)在如图11所示实物电路中，定值电阻R0＝39.5Ω，传感器________(填“M”或“N”)为电流传感器。(2)现利用此电路探究电源的输出功率P(传感器测得的电流I、电压U的值的乘积)随电阻箱电阻R的变化规律，同时为了测定电流表内阻RA，将待测电流表A串联在电路中。①将自由端a接在c点，不断调节电阻箱的阻值，传感器测得多组电流I、电压U的值，由计算机处理得到当输出功率最大时，电阻箱阻值R1＝39.0Ω，最大功率Pm1＝2.50W；②将自由端a改接d点，不断调节电阻箱阻值，得到当输出功率最大时，电阻箱阻值R2＝41.8Ω。由此可知，电源内阻r＝________Ω，电流表内阻RA＝________Ω，电源电动势E＝________V。(小数点后保留一位小数)解析 (1)除连接计算机的导线外，其他电路如图所示。N串联在电路中为电流传感器。(2)当自由端a接c点时，外电路中电流表A与电阻箱串联，R0等效为电源内阻，电源输出功率最大时r＋R0＝R1＋RA；当自由端a接d点时，电源、定值电阻R0与电流表串联成等效内电路，电源输出功率最大时r＋R0＋RA＝R2，联立两式解得r＝0.9Ω，RA＝1.47\nΩ。由Pm＝得电源电动势E＝，代入数据得E＝20.1V。答案 (1)N(2分) (2)0.9(1分) 1.4(1分) 20.1(2分)7
