阶段(五) 物理实验(时间:45分钟 满分:100分)1.(12分)在探究求合力的方法时,实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点位置,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。(1)图乙中的F与F'两力中,方向一定沿AO方向的是 。 (2)关于此实验,下列情况正确的是( )A.两弹簧测力计的拉力一定比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力,两个弹簧测力计的拉力是分力C.如果将两个绳套换成两根橡皮筋,那么实验结果将不变D.本实验采用的科学方法是控制变量法2.(16分)(1)图甲是探究加速度与力、质量关系的实验示意图。根据某次实验记录的数据,作出aF图线如图乙所示,图线不经过原点的原因是 ; 平衡摩擦时,主要是平衡了 之间及 之间的摩擦。 (2)几位同学分析所得到的aF图线不是一条直线的原因后,重新设计了一个实验如图丙所示,滑块m0放在气垫导轨上,并在滑块上固定一个速度传感器,力传感器固定在另一水平台子上,分别与两台电脑相连,气垫导轨连上气泵并调成水平。多次改变钩码m的质量,由速度和力传感器可以得到多组不同的加速度a、力F的值。则下列说法中正确的是( )丙A.由于空气阻力及绳子与滑轮间的摩擦很小,可以得出a∝F的结论,图线是倾斜的直线B.力传感器测得的力F=,在实验时应确保钩码的质量m远小于滑块的质量m0C.除空气阻力及绳子与滑轮间的摩擦力之外,动滑轮C的质量是实验最大的误差来源D.实验中测出加速度a的值不可能大于重力加速度g3.(16分)6\n用如图装置可验证机械能守恒定律,轻绳两端系着质量相等的物块A、B,物块B上放置一金属片C。铁架台上固定一金属圆环,圆环处在物块B的正下方。系统静止时,金属片C与圆环间的高度差为h,由此释放,系统开始运动,当物块B穿过圆环时,金属片C被搁置在圆环上。两光电门固定在铁架台P1、P2处,通过数字计时器可测出物块B通过P1、P2这段距离的时间。(1)若测得P1、P2之间的距离为d,物块B通过这段距离的时间为t,则物块B刚穿过圆环后的速度v= 。 (2)若物块A、B的质量均用m0表示,金属片C的质量用m表示,该实验中验证了下面哪个等式成立,即可验证机械能守恒定律。正确选项为 。 A.mgh=m0v2 B.mgh=m0v2C.mgh=(2m0+m)v2D.mgh=(m0+m)v2(3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、光电门、数字计时器外,还需要 。 (4)改变物块B的初始位置,使物块B由不同的高度落下穿过圆环,记录各次高度差h以及物块B通过P1、P2这段距离的时间t。以h为纵轴,以 (选填“t2”或“”)为横轴,通过描点作出的图线是一条过原点的直线。该直线的斜率k= (用m,m0,d表示)。 4.(18分)要测量电压表V1的内阻RV,其量程为2V,内阻约2kΩ。实验室提供的器材有:电流表A,量程0.6A,内阻约为0.1Ω;电压表V2,量程5V,内阻约为5kΩ;定值电阻R1,阻值为30Ω;定值电阻R2,阻值为3kΩ;滑动变阻器R3,最大阻值100Ω,额定电流1.5A;电源E,电动势6V,内阻约0.5Ω;开关S一个,导线若干。(1)有人拟将待测电压表V1和题中所给的电流表A串联接入电压合适的测量电路中,测出V1的电压和电流,再计算出RV。该方案实验上不可行,其最主要的原因是 。 (2)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量的物理量准确,实验必须在同一电路中,且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已连接好),并标出所选元件的相应字母代号。(3)由上问写出电压表V1内阻RV的表达式,说明式中各测量的物理量的物理意义。6\n5.(18分)为了测量某高内阻电源的电动势E和内阻r(电动势约5V、内阻约500Ω),现提供下列器材:A.待测电源B.电压表V(0~3V,内阻约几千欧)C.电流表A(10mA,RA=10Ω)D.电阻箱R0(0~9999.9Ω)E.滑动变阻器R1(0~20Ω)F.滑动变阻器R2(0~1000Ω)G.开关及导线H.干电池若干节(内阻很小)甲(1)实验中需要将电压表改装。首先测定其内阻,某同学采用图甲所示的电路,电源为干电池组。开关S闭合前,电阻箱R0的阻值应该调到 (选填“零”或“最大”)。闭合开关,调节电阻箱,当电压表指针满偏时,阻值为R01=2950Ω;当电压表指针半偏时,阻值为R02=8900Ω,则电压表内阻RV= Ω。 (2)采用图乙所示的电路测量电源电动势和内阻。电阻箱R0与电压表串联构成量程为6V的电压表,则R0= Ω;滑动变阻器应选 (选填“R1”或“R2”)。 (3)根据实验测得数据,作出电源路端电压U随电流I变化的图象如图丙所示,由图象可知E= V,r= Ω。 6.(20分)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用图甲所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为已知定值电阻,电压表视为理想电压表。甲6\n乙(1)请根据图甲,用笔画线代替导线将题图乙中的实验器材连接成实验电路。(2)若电压表V2的读数为U0,则I= 。 (3)实验一:用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的UI曲线a,见图丙,由此可知电池内阻 (选填“是”或“不是”)常数,短路电流为 mA,电动势为 V。 丙(4)实验二:减小实验一中光的强度,重复实验,测得UI曲线b,见图丙。当滑动变阻器的电阻为某值时,若实验一中的路端电压为1.5V,则实验二的路端电压为 V(计算结果保留两位有效数字)。 答案与解析阶段(五) 物理实验1.答案:(1)F' (2)C解析:(1)F是作平行四边形而得,F'是弹簧测力计的拉力方向。(2)两弹簧测力计的拉力不一定比橡皮筋的拉力大,A错误;橡皮筋的拉力与合力的大小相等、方向相反,并不是合力,两个弹簧测力计的拉力是分力,B错误;如果将两个绳套换成两根橡皮筋,那么实验结果将不变,C正确;本实验采用的科学方法是等效替代法,D错误。2.答案:(1)平衡摩擦力时木板倾角太大 小车与木板 纸带与打点计时器 (2)A解析:(1)略(2)定滑轮只改变绳拉力的方向,并不改变拉力的大小,故力传感器的示数即滑块m0所受合外力,即F=m0a,选项A正确;因钩码m有加速度,故F6\n≠,选项B错误;动滑轮质量对本实验无影响,选项C错误;若F>m0g,则加速度a可能大于g,选项D错误。3.答案:(1) (2)C (3)天平 (4)4.答案:见解析解析:(1)电流表A量程过大,不能准确测量出流过电压表V1的电流。(2)测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示。(3)RV= U1表示电压表V1的读数,U2表示V1和R2串联的总电压(或电压表V2的读数)。5.答案:(1)最大 3000 (2)3000 R2 (3)5 490解析:(1)开关闭合前电阻箱阻值应调到最大,以起到保护电路的作用;干电池组内阻远小于电压表内阻,可忽略,满偏时,E=3V+×2950Ω,半偏时,E=1.5V+×8900Ω,两式联立得RV=3000Ω。(2)电阻箱和电压表串联,且分得电压相同,所以二者电阻相同,R0=RV=3000Ω;滑动变阻器承担的电压为6V,电流表满偏电流为0.01A,所以滑动变阻器的阻值至少为600Ω,所以选R2。(3)UI图线与纵轴的交点为电源的电动势,E=5V;图线斜率的绝对值为电流表内阻与电源内阻的串联值,所以r=(-10)Ω=490Ω。6.答案:(1)如图甲所示甲(2) (3)不是 0.295(在0.293~0.297范围内均正确)2.65(在2.62~2.66范围内均正确)乙(4)0.70(0.68~0.72)(如图乙)(计算结果保留两位有效数字)解析:本题考查测量电源电动势和内阻的实验。(2)电压表V2的读数为R0两端的电压,电压表为理想表,故I=。(3)UI6\n图线的斜率的绝对值代表电源的内阻,该图象是曲线,斜率在变化,故该电池的内阻是变化的,不是常数。图线的横截距等于短路电流,图线的纵截距为电源的电动势,由图得I=0.296mA,E=2.65V。(4)过原点与曲线a对应的1.5V的点作一条直线,这条直线与曲线b的交点的纵坐标表示路端电压。6
