2019高考物理 快速提分法 模型十五 物理实验学案（含解析）

物理实验经典例题(1)在“验证平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用效果相同，这里作用效果相同是指（_）A弹簧测力计的弹簧被拉长B使橡皮条伸长到同一长度C细绳套受拉力产生形变D使橡皮条在同一方向上伸长到同一长度分析与解答：在“探究力的平行四边形定则”的实验中，采用了“等效法”，即要求两次拉橡皮筋到同一点O，从而是橡皮筋产生的形变大小和方向都相同，D正确(2)在上述实验中，某同学的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法中正确的是（_） .A图乙中的F是力F1和F2合力的理论值，F是力F1和F2合力的实际测量值B图乙中的F是力F1和F2合力的理论值，F是力F1和F2合力的实际测量值C在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果没有影响D在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果有影响分析与解答：F1与F2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值，而实际值是单独一个力拉O点的时的值，因此F是F1与F2合成的理论值，F是F1与F2合成的实际值，故A正确，B错误；由于O点的作用效果相同，将两个细绳套换成两根橡皮条，不会影响实验结果，故C正确变式1“用电火花计时器（或电磁打点计时器）探究匀变速直线运动”的实验中，某同学打出了一条纸带已知计时器打点时间间隔为，他按打点的先后顺序，从比较清晰的点起，每五个点取作一个计数点，分别标明、等几个计数点，如图所示，则：两计数点间的时间间隔为_ ，在之间的平均速度大小为_ ，打点时的瞬时速度大小为_ 分析与解答：打点计时器的打点时间间隔为0.02s，每5个点取一个计数点，所以任意两个计数点之间的时间间隔为；BC段的平均速度由速度公式得知；打C点时的瞬时速度等于BD段的平均速度，故有；变式2 气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。（1）实验前，按通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2（选填“”、“=”或“”或“”）分析与解答：（1）此实验中要用半偏法来测量电流表的内阻，且要使得当保持R不变时，闭合S2，调节R0，使G表读数为05mA，即电路的电路保持1mA不变，故要求滑动变阻器阻值越大误差越小，则滑动变阻器选择阻值较大的D；此时要求电源的电动势约为左右，故电源选B；电阻箱应该选择与待测电流表阻值相当的F；（2）保持滑动变阻器阻值R不变，闭合S2，调节R0，使G表读数为05mA；（3）断开S2、闭合S1，调节R，使G表读数为1mA；保持滑动变阻器阻值R不变，闭合S2，调节R0，使G表读数为05mA，此时由于电路的电阻变小，则电路的总电流大于1mA；电阻箱上的电流大于05mA，此时电阻箱的电阻小于电流计的电阻，即电流表内阻的测量值R测和真实值R真相比偏小。变式8如图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻（10），R1是电阻箱（0999），R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源（电动势10V，内阻很小）在保证安全和满足需求的情况下，使测量范围尽可能大实验具体步骤如下：连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调 R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I1=015A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；重复步骤（2），再测量6组R1和I2的值；将实验测得的7组数据在坐标纸上描点，得到如图2所示的图象根据实验回答以下问题：（1）现有四只供选用的电流表A电流表（03mA，内阻为 20）B电流表（03mA，内阻未知）C电流表（003A，内阻为 50）D电流表（003A，内阻未知）A1应选用A2应选用（选填字母 A、B、C、D）（2）测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1=015A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值（选填“不变”、“变大”或“变小”）（3）根据以上实验得出 Rx=（保留两位有效数字）分析与解答：（1）根据实验原理并联部分电压相等，可以得出，解得：，通过图像斜率可以求出未知电阻的阻值，斜率中的必须知道，由于电流表A1的示数为015A，所以选用量程为03A的电流表，只要知道电流大小即可，即选用D；根据R1与I2的关系图，可知A2的量成为03A,且必须要知道其电阻，所以选用C表；（2）调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1=015A，则与其串联的两个电阻一个电流表的两端电压必须要减小，因此只有应让滑动变阻器R接入电路的阻值变大，才能达到这样的条件；（3）根据题目中已知描的点，平滑连接，远离图象的点舍去，如图所示（4）根据欧姆定律，则有：，而R1与I2图象的斜率为：，得出变式9某同学要将一个电流表改装为电压表，他先需要精确测量待改装电流表的内电阻。实验中备用的器材有：A待改装电流表（量程0300A，内阻约为100）B标准电压表（量程03V）C电阻箱（阻值范围09999）D电阻箱（阻值范围0999999）E电源（电动势4V，有内阻）F电源（电动势12V，有内阻）G滑动变阻器（阻值范围050，额定电流15A）H开关两个、导线若干如果采用如图所示的电路测定电流表G的内电阻，并且要想得到较高的精确度。那么从以上备用的器材中，可变电阻R1应选用，电源E应选用。（填选项前的字母符号）如果实验时要进行的步骤有A闭合S1；B闭合S2；C观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调至最大；D调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；E调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；F记下R2的阻值。进行实验的合理步骤顺序是（填字母代号）。如果在步骤F中所得R2的阻值为950，要将该电流表G改装成量程为03V的电压表，则需要与电流表联一个阻值为的电阻。在测量电流表内阻的过程中，如果该同学将电阻R2的阻值从300逐渐调小到0，则电阻R2上消耗的电功率P2随电阻R2的变化规律可能是图中四个图的。分析与解答：该实验是利用半偏法测量电流表G的内阻，为减小实验的误差，提高实验的精度，结合图2，变阻箱接入电路R1的电阻要比电流表G的内阻尽可能大，故R1应选用D；为保持电流表能满偏，应选用较大电动势的电源，故电源选择F；半偏法的实验步骤是先闭合开关S1，调节电阻箱R1，使电流表G达到满偏，再闭合开关S2，调节电阻箱R2，使电流表G达到半偏，此时电阻箱的阻值和电流表G的内阻相等（但有系统误差），当然，电阻箱接入电路前要调到最大；故合理的步骤是CADBEF；电流表G改装电压表，应该串联一个电阻，阻值为，带入计算可得；根据电路，可以写出电阻消耗的功率为，结合数学知识，应选择D变式10某同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻（1）在使用多用表时指针位置如图甲，若电表的选择开关指在电阻“10”挡，则读数结果为_；若多用表的选择开关指在“25V”档，然后直接接在电源两极，则电源电动势约为_V（2）为了更准确地测量电源的电动势和内电阻，他用多用表的“直流100 mA”挡设计了如图乙的测量电路，在方框里画出实验电路图（电流表符号“”，电阻箱符号“ ”）（3）将多用电表的选择开关从OFF旋转至“直流100 mA”挡，调节电阻箱到合适的值并记录其读数R，合上开关从多用表上读出相应的示数I（4）重复（3）获得多组数据，根据数据作出了如图所示的图线（5）由图线得干电池的电动势EV（保留三位有效数字），内阻r（取整数）。分析与解答：（1）由图可知，指针的示数为14，则读数为：1410=140；量程选25V，则最小分度为005；故读数为130V；（2）采用电流表和电阻箱完成实验，故只需将电流表和电阻串联即可；故原理图如图所示；（5）由E=IR+Ir，变形为：，根据函数斜率和截距的概念应有：，-r=-8，可得：r=8变式11实验室只备有下列器材：蓄电池（电动势约），电压表一个（量程，内阻几千欧），电阻箱一个（），滑动变阻器一个（），开关一个，导线若干。（1）甲组同学设计了一个半偏法测量电压表内阻的电路图1，请你连接实物图2。（2）测量时，在开关S闭合前先将滑动变阻器的触头滑至最左端，电阻箱的旋钮调至零位，闭合开关S后只调节滑动变阻器的触头使电压表指针恰好满偏，保持触头位置不动，再调节电阻箱，当电压表指针恰好是满偏的三分之二，则测得电压表的内阻等于。（3）甲组同学用以上方法测量得到的电压表内阻与实际值相比（填“偏大”或“偏小”）。（4）乙组同学为测定蓄电池的电动势和内阻，设计出另一种电路，不用滑动变阻器，只把电阻箱调至最大值后与电压表（内阻）、电源、开关共同组成一个串联电路，通过调节电阻箱获得多种U、R值，并绘出图像，若得到的图像是一条直线，且直线的斜率为k，图线在轴上的截距为b，则该蓄电池的电动势，内阻（用k、b和表示）。分析与解答：（1）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：（2）滑动变阻器阻值远小于电压表内阻，分压电路两端电压可以认为保持不变，电阻箱的读数为时，电压表指针恰好是满偏的三分之二，则电阻箱两端电压是电压表满偏电压的三分之一，串联电阻两端电压与其阻值成正比，则电压表内阻是电阻箱接入电路阻值的两倍，即电压表内阻为：。（3）电阻箱接入电路后，电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路总电流变小，分压电路两端电压增大，当电压表半偏时，电阻箱两端电压大于电压表满偏电压的一半，电阻箱阻值大于电压表内阻，我们认为电压表内阻等于电阻箱阻值，则电压表内阻测量值偏大。（4）在闭合电路中，电源电动势：，整理得：，图象的斜率：，图象的截距：，则电源电动势：，电源内阻：。24