2020届高三物理二轮复习 专题五 物理实验

专题五物理实验 考题考点统计年份试卷题号和题型分值考查内容2020新课标全国卷22填空6分读数、牛顿第二定律的应用23填空、画图象9分电表的改装新课标全国卷22填空6分测定动摩擦因数22填空、连图9分半偏法测量电压表的内阻2020新课标全国卷22填空6分验证牛顿运动定律23填空、画图象9分测电源电动势和内阻新课标全国卷22填空6分伏安法测电阻23填空、画图象9分探究弹力和弹簧伸长的关系2020新课标全国卷22填空7分测动摩擦因数23填空8分测电源电动势和内阻新课标全国卷22填空8分探究弹簧的弹性势能23填空、连图7分电表的改装考纲考点展示主题内容要求实验与探究实验一：研究匀变速直线运动 1.会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。2了解误差的概念，知道系统误差、偶然误差和用多次测量求平均值的方法减少偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。3.知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不作要求。实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平等四边形定则实验四：验证牛顿运动定律实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验七：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线实验九：测定电源的电动势和内阻实验十：练习使用多用电表实验十一：传感器的简单使用重点规律阐释通过对近3年高考试题的分析可以看出，高考对本专题的考查主要有以下3个方面：1实验基本能力：重点考查游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数、构造、原理、重要实验方法、实验器材的选择、电路实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据、实验结论、误差分析及电学实验中的故障分析等。2设计与创新能力：要求考生将教材中的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，以完成新的实验要求的设计性实验，将逐步取代对原教材中实验的考查。3实验题类型近年高考通常表现为“一力一电”的考查模式。备考应试指导命题预测2020年高考，可能在三个方面命题：一是仪器的原理和读数(如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等)；二是实验原理和实验器材的创新；三是实验数据的处理方法。考查的题型既有填空，又有连图，难度中等或中等偏上。备考策略1重点关注游标卡尺、螺旋测微器、多用电表、电阻箱等的读数，电表量程、滑动变阻器及实验电路的选取等。2“源于课本，不拘泥于课本”一直是高考实验题命题的理念，所以熟悉课本实验、抓住实验的灵魂原理，是我们复习的重中之重。3知识创新型实验。例如设计型、开放型、探讨型实验等都有不同程度的创新，比如利用所学知识设计出很多测量重力加速度的实验方案。其中，力学设计性实验在近年高考中有加强的趋势，应引起高度重视。考点1游标卡尺和螺旋测微器的读数； 游标卡尺和螺旋测微器的正确使用和读数是高考考查的热点，考查题型为填空题。1游标卡尺的读数游标尺精确度(mm)测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对齐时)(mm)刻度格数刻度总长度(mm)每小格与1 mm差(mm)1090.10.1主尺上读的毫米数0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数0.02n2.螺旋测微器的读数测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数(含估读值)0.01 mm。1(2020东北三省模拟)(1)某同学用自己发明的新式游标卡尺测量小钢球的直径，新式卡尺将主尺上39 mm在游标尺上均分成20等份。如图所示，则小钢球的直径为d_ cm。(2)该同学又用螺旋测微器测量某电阻丝的直径，示数如图，则该金属丝的直径为_ mm。解析(1)游标卡尺上每个格的实际长度为 mm1.95 mm，所以d10 mm0.05 mm710.35 mm1.035 cm。(2)金属丝的直径d1 mm0.01 mm19.51.195 mm。答案(1)1.035(2)1.195(0.002)2如图甲所示游标卡尺读数为_ cm，图乙中螺旋测微器读数为_ mm。甲乙解析游标卡尺的读数4 mm100.02 mm4.20 mm0.420 cm；螺旋测微器的读数9 mm20.00.01 mm9.200 mm。答案0.4209.200(9.1989.202均正确)3用游标卡尺测得某样品的长度如图甲所示，其读数L_ mm；用螺旋测微器测得该样品的外边长a如图乙所示，其读数a_ mm。解析根据游标卡尺的读数方法，样品的长度L20 mm00.1 mm20.0 mm。根据螺旋测微器的读数方法，样品的边长a1.5 mm23.00.01 mm1.730 mm。答案20.01.730(1.7291.731均正确)游标卡尺和螺旋测微器读数“3点注意”注意1：游标卡尺在读数时先确定各尺的分度，把数据转换成以毫米为单位的数据，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加。注意2：螺旋测微器在读数时，注意区别整刻度线与半毫米刻度线，注意判断半毫米刻度线是否露出。注意3：游标卡尺读数时不需估读，而螺旋测微器读数时需估读。1(2020福建高考)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为_ cm和_ mm。解析：用毫米刻度尺测量时，读数应读到mm的下一位，即长度测量值为60.10 cm；题图乙中游标卡尺为五十分度游标卡尺，精确度为0.02 mm，主尺读数为4 mm，游标尺第10条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为100.02 mm0.20 mm，所以金属杆直径测量值为4.20 mm。答案：60.104.202(2020海南高考)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为_ cm，高度为_ mm。解析：游标卡尺读数为d12 mm4 mm12.20 mm1.220 cm螺旋测微器的读数为：h6.5 mm36.10.01 mm6.861 mm答案：1.2206.861考点2“纸带类”实验 ：研究匀变速直线运动的规律、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律等实验用到打点计时器，打点计时器的使用和纸带数据运算是高考的热点，考查题型为填空题。1计时仪器的测量方法计时仪器测量方法秒表秒表的读数方法：测量值(t)短针读数(t1)长针读数(t2)，无估读打点计时器(1)tnT(n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期)；(2)打点频率(周期)与所接交流电的频率(周期)相同光电计时器光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口2.纸带的三大应用(1)由纸带确定时间要区别打点计时器(打点周期为0.02 s)打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔t0.025 s0.10 s。(2)求解瞬时速度利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求打某一点的瞬时速度。如图甲所示，第n点的瞬时速度vn。甲(3)用“逐差法”求加速度乙如图乙所示，因为a1，a2，a3，所以a。1(2020全国高考)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时频闪频率是10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4。已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s。数据如下表所示(单位：cm)。重力加速度大小g9.80 m/s2。x1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a_ m/s2(保留三位有效数字)。(2)因为_，可知斜面是粗糙的。解析(1)频闪照相中相邻影像点的时间间隔相等，利用逐差法求物块的加速度a，又T，解得a4.30 m/s2。(2)若物块沿光滑斜面下滑，对其受力分析，由牛顿第二定律可得加速度agsin g5.88 m/s2，由物块加速度a小于物块沿光滑斜面下滑的加速度a，可知斜面是粗糙的。答案(1)4.30(2)物块加速度小于g5.88 m/s2(或：物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)2.(2020吉林质检)测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图所示的装置，图中长木板水平固定。(1)实验过程中，电火花计时器应接在交流电源上，调整定滑轮高度，使_。(2)已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数_。(3)如图所示为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点未画出。从纸带上测出s13.20 cm，s24.52 m，s58.42 cm，s69.70 cm。则木块加速度大小a_ m/s2(结果保留两位有效数字)。解析(1)为了使细线的拉力方向与木块运动方向相同，应调整细线与长木板平行。(2)根据牛顿第二定律，对砝码盘和砝码整体有mgFma对木块有FMgMa联立两方程得(3)利用逐差法得a m/s21.3 m/s2答案(1)细线与长木板平行(答“细线水平”同样给分)(2)(3)1.33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50 Hz。甲乙(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”)。解析(1)从计数点1到6相邻的相等时间内的位移差x2.00 cm,6、7计数点间的位移比5、6计数点之间增加了(12.2811.01)cm1.27 cm2.00 cm，因此，开始减速的时刻在计数点6和7之间。(2)计数点5对应的速度大小为v5 m/s1.00 m/s计数点4对应的速度大小为v4 m/s0.80 m/s根据v5，得计数点6对应的速度大小为v62v5v4(21.000.80)m/s1.20 m/s(3)物块在计数点7到11之间做匀减速运动，根据xaT2得x9x72a1T2x10x82a2T2故a2.00 m/s2，负号表示纸带的加速度方向和速度方向相反。物块做匀减速运动时受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力mg和打点计时器对纸带的摩擦阻力Ff，因此根据牛顿第二定律，得mgFfma，即，因此用 计算出的动摩擦因数比的真实值偏大。答案(1)67(或76)(2)1.001.20(3)2.00偏大1.(2020天津高考)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_。(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)。A避免小车在运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法： _。(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号)。A在接通电源的同时释放了小车B小车释放时离打点计时器太近C阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析：(1)实验要处理纸带测速度，需要刻度尺，要分析动能的变化，必须要测出小车的质量，因此还需要天平。(2)实验中调节定滑轮高度，使细绳与木板平行，可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力，如果不平行，细绳的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改变了摩擦力，就不能使细绳拉力等于小车所受的合力，D正确。(3)在所挂钩码个数不变的情况下，要减小小车运动的加速度，可以增大小车的质量，即可在小车上加适量的砝码(或钩码)。(4)如果用钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，发现拉力做的功总比小车动能的增量大，原因可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用来增大小车动能，一部分用来克服阻力做功；也可能是钩码做加速运动，因此细绳的拉力小于钩码的重力，钩码的重力做的功大于细绳的拉力做的功，即大于小车动能的增量，C、D正确。答案：(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)CD2(2020全国新课标)某同学用图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离。(1)物块下滑时的加速度a_ m/s2，打C点时物块的速度v_ m/s；(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(填正确答案标号)。A物块的质量B斜面的高度C斜面的倾角解析：(1)物块沿斜面下滑做匀加速运动，根据纸带可得连续两段距离之差为0.13 cm，由a得a m/s23.25 m/s2，其中C点速度v m/s1.79 m/s。(2)对物块进行受力分析如图，则物块所受合力为F合mgsin mg cos ，即agsin gcos 得，所以还需测量的物理量是斜面的倾角。答案：(1)3.251.79(2)C考点3“橡皮条、弹簧类”实验 ： 本考点是高考的重点，命题方向主要有：(1)探究弹力和弹簧伸长的关系。(2)验证力的平行四边形定则。(3)探究动能定理。1探究弹力和弹簧伸长量的关系(1)实验原理要测出每次悬挂重物的重力大小G和弹簧伸长的长度x，建立Gx坐标，描点作图探究。(2)操作关键实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度。作图象时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线的两侧。2验证力的平行四边形定则(1)实验原理：使一个力的作用效果跟两个力的共同作用效果相同。(2)操作关键每次拉伸结点位置O必须保持不变；记下每次各力的大小和方向；画力的图示时应选择适当的标度。1在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计。(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到实验数据如表所示：弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(102 m)0.741.802.803.724.605.586.45作出Fx图，并由Fx图象求该弹簧的劲度系数k_ N/m。(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为_ N，同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请画出这两个共点力的合力F合。(3)由图得到F合_ N。解析(1)以水平方向为x轴，竖直方向为F轴，建立直角坐标系，然后描点，选尽可能多的点连成一条线，如图甲所示，图线的斜率即为弹簧的劲度系数k，k N/m54 N/m。甲(2)弹簧测力计的读数为2.10 N，选标度，合力的图示如图乙所示。乙(3)经测量，F合3.30 N。答案(1)见解析图甲54(5255均正确)(2)2.10(2.082.12均正确)见解析图乙(3)3.30(3.103.50均正确)2某实验小组采用如图所示装置探究做功与动能变化的关系。小车经平衡摩擦力后，挂上橡皮筋，在橡皮筋的作用下小车弹出，脱离橡皮筋沿木板滑行。(1)实验时打点计时器与学生电源按下图连接，正确的连接是_(填“A”或“B”)。(2)实验中，甲、乙两同学用两种不同的方法来改变橡皮筋对小车所做的功。甲同学：改变相同橡皮筋的条数，小车每次拉到同一位置释放；乙同学：保持橡皮筋的条数不变，小车每次拉到不同位置释放。你认为_(填“甲”或“乙”)同学的方法更合理。(3)从释放小车到刚脱离橡皮筋的过程，小车的运动可能是_。A匀加速运动B匀减速运动C加速度增大的加速运动D加速度减小的加速运动(4)实验中测得小车质量为1.0 kg，某次实验得到的纸带及测量数据如图所示，测得小车获得的动能为_ J(保留两位有效数字)。打点计时器工作频率为50 Hz。解析(1)打点计时器应接低压交流电源，故A正确。(2)改变相同的橡皮筋的条数，且拉到同一位置释放，橡皮筋对小车做的功与橡皮筋条数成正比，故甲同学方法合理。(3)随着橡皮筋的拉力减小，小车的加速度逐渐减小，D正确。(4)小车的末速度v m/s2 m/s，故小车获得的动能Ekmv22.0 J。答案(1)A(2)甲(3)D(4)2.0图象法处理数据的“5要求2缺点”1用图象法处理数据的5个要求(1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定。(2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值。(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧。(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”。(5)有些时候，为了使坐标纸有效使用范围增大，坐标原点可以不从“0”开始。2图象法处理数据的2个缺点(1)在图纸上连线时有较大的主观任意性。(2)连线的粗细、图纸的大小、图纸本身的均匀程度等，都会影响结果的准确性。1.(2020安徽高考)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端。用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示。请将以下的实验操作和处理补充完整：用铅笔描下结点位置，记为O；记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_；按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；比较_的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验。解析：用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线(画拉力的方向)，目的是画出同两分力产生相同效果的这个力的方向。F与F3作比较，即比较用平行四边形作出的合力和产生相同效果的实际的力是否相同，即可验证力的平行四边形定则的正确性。答案：见解析2(2020全国新课标)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm。P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)16356.043.633.828.8(m/N)0.006 10.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据补充完整：_，_。(2)以n为横坐标，为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出 n图象。乙(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k_ N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k_ N/m。解析：(1)根据胡克定律有mgk(xx0)，解得k N/m81.7 N/m，0.012 2。(2) n图象如图所示。(3)根据图象可知直线的斜率为5.7104，故直线方程满足5.7104n m/N，k与n的关系表达式为k；60圈弹簧的原长为11.88 cm，则n圈弹簧的原长l0满足，可得k与l0的关系表达式为k N/m。答案：(1)81.70.012 2(2)见解析图(3)均正确均正确交汇考点 ：力学创新型实验的分析技巧创新设计性实验主要考查是否理解实验原理和实验仪器的工作原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情况下迁移知识的能力，这些对学生的能力要求都较高，是近几年高考命题的热点。图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下：用天平测量物块和遮光片的总质量M，重物的质量m，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，用米尺测量两光电门之间的距离s；调整轻滑轮，使细线水平；让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计时器分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB，求出加速度a；多次重复步骤，求a的平均值 ；根据上述实验数据求出动摩擦因数。回答下列问题：(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图乙所示，其读数为_ cm。乙(2)物块的加速度a可用d、s、tA和tB表示为a_。(3)动摩擦因数可用M、m、和重力加速度g表示为_。(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于_(填“偶然误差”或“系统误差”)。快速审题解析(1)9 mm120.05 mm0.960 cm。(2)因为vA，vB，又由2asvv，得a。(3)设细线上的拉力为FT，则mgFTm，FTMgM两式联立得。(4)细线没有调整到水平，属于实验方法粗略，这样会引起系统误差。答案(1)0.960(2)(3)(4)系统误差力学创新型实验的特点及解法1特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验。(2)将实验的基本方法控制变量法，处理数据的基本方法图象法、逐差法，融入到实验的综合分析之中。2解法(1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案。(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。(2020广东高考)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。(1)如图甲所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k_ N/m(g取9.80 m/s2)。砝码质量/g50100150弹簧长度/cm8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图乙所示，调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_。(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v。释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_。(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图丙所示，由图可知，v与x成_关系。由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比。解析(1)由胡克定律知Fkx当挂1个钩码时有k1 N/m49.5 N/m当挂第2个钩码时有k2 N/m50.5 N/m则弹簧的劲度系数k50 N。(2)要调整气垫导轨水平使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度相等。(3)根据机械能守恒定律，释放滑块后，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能。(4)由题图可知，v与x成正比，即vkx，则EpEkmv2mk2x2，因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比。答案(1)50(2)相等(3)滑块的动能(4)正比压缩量的平方1(2020广州二模)(1)用游标为20分度的卡尺测量某物体的长度如图甲所示，由图可知其长度为_ mm。(2)用螺旋测微器测量某物体的直径如图乙所示，由图可知其直径为_ mm。解析：(1)根据游标卡尺的读数方法，读数为50 mm30.05 mm50.15 mm(2)根据螺旋测微器的读数规则，读数为45 mm20.00.01 mm4.700 mm答案：(1)50.15(2)4.7002(2020莱芜质检)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，实验装置如图所示。所用每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度L0，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度L。(实验时弹簧没有超出弹性限度)(1)某同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中，请作出F L图线。(2)由图线可得该弹簧的劲度系数k_ N/m。解析：(1)做一条直线，使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布在两侧。如图所示。(2)弹簧的劲度系数等于图象的斜率，k40 N/m。答案：(1)见解析图(2)40(2)3图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验装置。实验操作如下：(1)弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，测量_并记录为F。(2)弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置(如图甲)，此时需记下结点O的位置和两测力计的示数F1、F2以及_。(3)某同学已在图乙纸上作出F1、F2的图示，请根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F。(4)改变两细线的夹角，重复做几次实验。若F的方向近似在_方向上，且大小近似等于F，则平行四边形定则得以验证。解析：(1)只挂重物M于测力计A上，测量重物M的重力。(2)用测力计B拉结点O，平衡后应记录O点的位置、两测力计的示数F1、F2以及Oa、Ob、Oc三段细线的方向。(3)用作图法求出F1、F2的合力如图所示。(4)通过多次重复实验，只要F的方向近似在Oc方向上，且大小近似等于F，则力的平行四边形定则得以验证。答案：(1)M的重力(2)细线Oa、Ob、Oc的方向(3)见解析图(4)细线Oc4某探究小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的相关实验思想、原理及操作，来探究合力做功与动能的变化关系：(1)多选下列做法正确的是_。(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B在调节木板倾斜度平衡小车受到的摩擦力时，应将装有砝码的小桶通过定滑轮挂在小车上C实验时，先接通打点计时器的电源再放开小车D通过增减小桶里的砝码改变小车的牵引力时，不需要重新调节木板倾斜度(2)该探究小组通过实验得到了一条纸带，在纸带上选取O、A、B、C四个计数点(如图所示)。已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则打B点时小车瞬时速度的大小为_ m/s(保留三位有效数字)。解析：(1)调节滑轮高度，使细绳与长木板平行，平衡摩擦力时，不应悬挂小桶，但应拖上纸带，A正确，B错误；小车摩擦力平衡以后，不必每次操作均平衡摩擦力，D正确；实验时应先通电再释放小车，C正确。(2)由题意可知计时间隔T50.1 s。vB0.653 m/s。答案：(1)ACD(2)0.6535(2020山东高考)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；甲改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；乙滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s。完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F G图线。丙(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_(保留两位有效数字)。(3)滑块最大速度的大小v_(用h、s、和重力加速度g表示)。解析：(1)根据表中数据描点作出图象如图所示。(2)根据FG可知，图象的斜率表示滑块和木板间的动摩擦因数，由图可知动摩擦因数为0.40。(3)根据滑块在木板上滑动的总距离为s，由于重物P离地面的高度为h，所以加速过程的距离也为h，在此后的过程中滑块在滑动摩擦力的作用下做匀减速运动，直到静止。根据运动学公式v2v2ax可得，v202g(sh)，解得v。答案：(1)见解析图(2)0.40(0.380.42均正确)(3)6(2020扬州质检)用如图甲所示实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。图丙给出的是实验中获取的一条纸带：“0”是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图丙所示。已知m150 g、m2150 g，则(g取9.8 m/s2，结果保留两位有效数字)(1)在纸带上打下记数点5时的速度v_ m/s。(2)在打点05过程中系统动能的增量Ek_ J，系统势能的减少量Ep_ J，由此得出的结论是_。(3)若某同学作出v2 h图象如图乙所示，则当地的实际重力加速度g_ m/s2。解析：(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5 m/s2.4 m/s(2)在打点05过程中系统动能的增量Ek(m1m2)v(0.050.15)2.42 J0.58 J；系统势能的减少量Ep(m2m1)gh(0.150.05)9.8(0.3840.216)J0.59 J；由此得出的结论是；在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒。(3)根据(m2m1)gh(m2m1)v2，则v2ghgh，故g m/s24.85 m/s2，即g9.7 m/s2答案：(1)2.4(2)0.580.59在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒(3)9.77如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德(GAtwood17461807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示。(1)实验时，该同学进行了如下操作：将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态。测量出_(填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h。在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t。测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律。(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系式为_(已知重力加速度为g)。(3)引起该实验系统误差的原因有_(写一条即可)。(4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：写出a与m之间的关系式：_(还要用到M和g)。a的值会趋于_。解析：(1)、(2)需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离，系统的末速度为：v，则系统重力势能的减少量Epmgh，系统动能的增加量Ek(2Mm)v2(2Mm)2，若系统机械能守恒，则有mgh(2Mm)2。(3)系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验系统误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等。(4)根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg，则系统加速度为：a，当m不断增大，则a趋于g。答案：(1)挡光片中心(2)mgh(2Mm)2(3)绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等(写任意一条即可)(4)a重力加速度g8用如图所示实验装置测量滑块A与木板间的动摩擦因数。长木板水平固定，细线跨过定滑轮与滑块A、重锤B相连。将细线拉直，测出B离地面的高度h，将重锤从h高处静止释放，B落地后，测出A在木板上滑动的距离x；改变B释放高度重复实验，实验数据如下表所示。实验次数123456h/cm10.015.020.025.030.035.0x/cm14.722.430.337.644.952.4(1)若测得A的质量mA3 kg，B的质量mB1 kg，A和B间细线的长度L112.0 cm，木板的长度l98.0 cm，要达到实验目的，以上四个量中没有必要测量的是_(用物理量的符号表示)。(2)作出x随h变化的图象。(3)由图象并结合(1)中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为_。解析：(1)由题意可知，B距地面的高度h，A在木板上滑行的距离x，A、B的质量mA、mB。从静止释放让它们运动到B着地，根据动能定理得mBghmAgh(mAmB)v2从B着地到A停在木板上，根据动能定理得mAv2mAg(xh)由解得可知没有必要测量L和l。(2)作出x随h变化的图象如图所示。(3)由得xh根据数学知识得到图象中直线的斜率k由图得k1.5代入数据得1.5解得0.2答案：(1)L、l(2)见解析图(3)0.2考点1多用电表的使用和读数 ：多用电表是电学实验中的常用仪器，高考中要求正确使用仪器，会进行正确读数，高考考查频率较高，是高三复习的重要知识点。1电流的流向电流从电表的“”插孔(红表笔)流入，从“”插孔(黑表笔)流出，即“红进、黑出”。2“机械零点”与“欧姆零点”“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。3欧姆表刻度不均匀的原因当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig，此时中值电阻R中RgR0r，当两表笔接入电阻Rx时I，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀。1图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 的电阻，测量步骤如下：(1)调节_，使电表指针对准_(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。(2)将选择开关旋转到“”挡的_位置(填“1”、“10”、“100”或“1 k”)。(3)将红、黑表笔分别插入“”、“”插孔，并将两表笔短接，调节_，使电表指针对准_(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为_ 。(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。解析(1)将选择开关拨到欧姆挡前，先要进行机械调零。方法是调节机械定位螺丝，使电表指针指在电流等于零的刻线位置。(2)用多用电表测20 的电阻时，要把选择开关旋转到“”挡“1”的位置。(3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零。调节调零旋钮，使指针指在“”挡的零刻线上。(4)由乙图读出该电阻的阻值为19 。答案(1)定位螺丝电流(2)1(3)调零旋钮电阻(4)192.某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：甲多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 k；导线若干。回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点。(2)将图甲中多用电表的红表笔和_(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示，多用电表和电压表的读数分别为_ k和_ V。(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 k和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为_ k。丁(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_ V，电阻“1 k”挡内部电路的总电阻为_ k。解析(1)使用多用电表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接进行调零。(2)电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”。(3)从图乙可以看出指针指向欧姆挡15.0位置，电阻挡为“1 k”，故读数为15.0 k；由于电压表量程为5 V，由图丙可以看出指针所指位置为3.60，故读数为3.60 V。(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12.0 k。(5)设多用电表内电池的电动势为E，多用电表内阻为R，由第(3)、(4)问可知，两式联立解得E9.00 V，R15.0 k。答案(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.0“5步”使用多用电表测电阻步骤1：机械调零。步骤2：选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 就应该选10的倍率，使指针的偏转角度在满偏到满偏之间为测量的有效范围。步骤3：进行欧姆调零。步骤4：将红、黑表笔接在被测电阻的两端进行测量，将指针示数乘以倍率得测量值。步骤5：测量结束后，将选择开关旋至OFF或交流电压最高挡。1(2020重庆高考)某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。甲维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为_ V，说明题中_正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。乙(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是_(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。解析：(1)断开开关，电压表直接测量电源两端的电压，有示数且接近电源电动势，说明电源正常。(2)红表笔接b点，闭合开关，电压表示数与(1)中相同，说明电路仍然处于断路状态，而开关是闭合的，因此可以确定是小灯发生断路故障。答案：(1)11.5(11.211.8均正确)蓄电池(2)小灯2(2020广东高考)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等。(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为_ ，据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验。(2)连接所选电路，闭合S，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。(3)图(e)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件。(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图(f)所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V。利用图(e)可算得E_ V，r_ (结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。解析：(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值示数倍率，故X的读数为10 110 ，由于，或RXRV，故用伏安法测元件X的电阻时，电流表应外接，故选b电路进行实验。(2)滑片P从左向右滑动过程中，元件X两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。(3)由UI图线可知Y是非线性元件。(4)由(3)中的UI图线，可知线性元件的电阻RX10 ，当S1、S2都闭合时，回路中的电流I10.3 A，当S1闭合，S2断开时，回路中的电流I20.1