高三物理专题复习（22）：实验创新思维

隔离与整体 动量与能量 临界问题 多解问题 图象问题 隐含条件 新情景问题 实验创新 高三物理专题复习 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 3分 41秒 1 例题一 用游标为 50分度的卡尺（测量值可准确到 0.02mm） 测定某圆筒的内径时，卡尺上的示数如图，可读出 圆筒的内径是 mm。 (1999全国 )（ 4分） 主尺读数： 52mm 游标读数 :0.12mm 52.12mm 52.12 例题二 某同学按如图所示电路进行实验 ， 实验时该同学将变阻器的触片 P移到 不同位置时测得各电表的示数如下表所示 序号 A1示数 (安 )A2示数 (安 )V1示数 (伏 )V2示数 (伏 ) 1 0.60 0.30 2.40 1.20 2 0.44 0.32 2.56 0.48 将电压表内阻看作无限大 ， 电流表内阻看作零 。 （ 1） 电路中 ， E、 r分别为电源的电动势和内阻 ， R1、 R2 、 R3为定值电 阻 ， 在这五个物理量中 ， 可根据上表中的数据求得的物理量是 （ 不要 求具体计算 ） 。 （ 2）由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若 这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因 是 。 (2000年上海 )（ 8分） 分析 R3的电流与电压分别由 V1和 A2读得， R3可测。 R2的电流是（ A1-A2）的读数，电压是 V2的读数 R2可测 电动势 E可测。 E=U1+I1（ R1+r） E=U2+I2(R1+r) r是否可测量出来？ 两电压表读数相等时 Rp两端的电压等于零 1、 R2断了。 2、 Rp短路。 3、 R3短路时。 两电压表读数均为零。 例题三 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表 的内阻 要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测 得多组数据。 （ 2000全国 分） 规格 器材（代号） 电流表（ A1） 电流表（ A2） 电压表（ V） 电阻（ R1） 滑动变阻器（ R2） 电池（ E） 电键（ K） 导线若干 量程 10mA，内阻 r待测（约 40 ） 量程 500 A，内阻 r2=750 量程 10V，内阻 r3=10K 阻值约 100 ，作保护电阻用 总阻值约 50 电动势 1.5V，内阻很小 （）在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。 （）若选测量数据中的一组来计算 ，则所用的表达式为 _， 式中各符号的意义是： _ _。 分析 测电流表的内电阻，因自身电流可测出，所以可用电压表测它的 电压。但本题中的电压表量程太大，此法不妥。 因 A2的电阻已知，可将 A1A2并联，利用分流原理求 A1的内电阻。 保护电阻与变阻器有两种接法，请比较哪一接法好 。 r1= 2 1 2 r I I 例题四 用图示的电路测定未知电阻 Rx的值。图中电源电动 势未知，电源内阻与电流表的内阻均可忽略不计， R为电阻箱。（ 1）若要测得 Rx的值， R至少需要取 _个不同的数值。（ 2）若电流表每个分度表示 的电流值未知，但指针偏转角度与通过的电流成正 比，则在用此电路测 Rx时， R至少需取 _个不同 的数值。（ 3）若电源内阻不可忽略，能否应用此 电路测量 Rx？ （ 1998年全国）答： _。 分析 （ 1）、因电源无内阻，故两电阻的总电压不变。 I1（ R1+RX） =U总 I2（ R2+RX） =U总。 至少测两 次 RX= 12 2211 II RIRI （ 2）只要用 I1=K1、 I2=K2代入即可。同样至少测两次 （ 3）电源内阻不可忽略，则 I1（ R1+RX + r） = I2（ R2+RX+r） 无法测出 RX 例题五 某学生为了测量一物体的质量 ， 找到一个力电转换器 ， 该转换器的输出电 压正比于受压面的压力 （ 比例系数为 k） ， 如图所示 测量时先调节输入端 的电压 。 使转换器空载时的输出电压为 0；而后在其受压面上放一物体 ， 即 可测得与物体的质量成正比的输出电压 U。 现有下列器材：力电转换器 、 质 量为 m0的砝码 、 电压表 、 滑动变阻器 、 干电池各一个 、 电键及导线若干 、 待测物体 （ 可置于力电转换器的受压面上 ） 。 请完成对该物体质量的测量 。 （ l） 设计一个电路 ， 要求力电转换器的输入电压可调 ， 并且使电压的调节 范围尽可能大 ， 在方框中画出完整的测量电路图 。 （ 2） 简要说明测量步骤 ， 求出比例系数 k， 并测出待测物体的质量 m （ 3）请设想实验中可能会出现的一个问题 （ 2001年上海）（ 7分） 分析 （ 1） 设计的电路图如图所示 。 （ 2） 测量步骤与结果： 调节滑动变阻器 ， 使转换器的输出电压为零； 将砝码放在转换器上 ， 记下输出电压 U0； 将待测物放在转换器上 ， 记下输出电压 U1； 由 U0 km0g， 得 k U0/m0g 测得 U kmg， 所以 m m0U/U0。 （ 3） 因电源电压不够而输出电压调不到零； 待测物体质量超出转换器量程 例题六 右图为用频闪摄影方法拍 摄的研究物体作平抛运动 规律的照片 ， 图中 A、 B、 C为三个同时由同一点出 发的小球 ， 为 A球在光滑 水平面上以速度运动的轨 迹；为 B球以速度被水平 抛出后的运动轨迹；为 C 球自由下落的运动轨迹 ， 通过分析上述三条轨迹可 得出结论 。 （ 2000沪）（ 4分） 答 16作平抛运动的物体在水平方向 作匀速直线运动，在竖直方向作自 由落体运动（或平抛运动是水平方 向的匀速直线运动和竖直方向的自 由落体运动的合成）。 例题七 一 、 单色光源发出的光经一狭缝 ， 照射到光屏上 ， 可观 察到的图象是 二 A、 B两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象 ， 其中图 A是光的 （ 填干涉或衍射 ） 图象 。 由此可以 判断出图 A所对应的圆孔的孔径 （ 填大于或小于 ） 图 B所对应的圆孔的孔径 。 （ 2000沪 ） （ C） 衍射 小于 例题八、 利用打点计时器研究一个约 1. 4m高的商店卷帘窗的运动 。 将 纸带粘在卷帘底部 ， 纸带通过 打点计时器随帘在竖直面内向 上运动 。 打印后的纸带如图所 示 ， 数据如表格所示 。 纸带中 AB、 BC、 CD 每两点之间 的时间间隔为 0.10s， 根据各间 距的长度 ， 可计算出卷帘窗在 各间距内的平均速度 V平均 。 可 以将 V平均 近似地作为该间距中 间时刻的即时速度 V。 （ 1） 请根据所提供的纸带和数 据 ， 绘出卷帘窗运动的 V-t图线 。 （ 2） AD段的加速度为 m/s2， AK段的平均速度为 m/s。 速度 m/s 0.50 1.00 1.50 2.00 2.00 2.00 2.00 1.70 0.80 0.40 （ 2） aAD 5.0m/s2， vax 1.39m/s 练习一 3.4mm 练习一 3.70mm 练习二 右示螺旋测微器的读数是 (9.5+0.16+0.006)mm =9.666mm 练习三 （）在以下选项中哪些是本次实验必须进行的测量？答： _（填选项号）。 （）水平槽上未放球时，测量球落点位置到点的距离 （）球与球碰撞后，测量球落点位置到点的距离 （）测量球或球的直径 （）测量球和球的质量（或两球质量之比） ( E) 测量点相对于水平槽面的高度 （ 2000全国）某同学用图所示装置通过半径相同的、两球的碰撞来 验证动量守恒定律，图中是斜槽，为水平槽。实验时先使球从斜 槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下 痕迹。重复上述操作次，得到个落点痕迹。再把球放在水平槽上 靠近槽末端的地方，让球仍从位置由静止开始滚下，和球碰撞后，、 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作次。图中 点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点。球落点痕迹如图所示，其 中米尺水平放置，且平行于、所在 的平面，米尺的零点与点对齐 （）碰撞后球的水平射程应取为多少 ? (1)64.6cm (2)ABD 练习四 4、 有一未知电阻 Rx， 为了较准确地测出电阻值 ， 先 后用如图 15-6所示的甲 、 乙两种电路进行测试 ， 利用 甲电路测得的数据为 2.8V、 5.0mA， 利用乙电路测得 数据为 2.8V、 4.0mA， 那么该电阻测量值较准确的数 值等于 ， 测量值与真实值的偏差情况 是 。 (恒定电流 ) 700 测量值略大于真实值 . 练习五 5、 （ 2002年上海 ） 如图所示器材可用来研究电磁感应现 象及到定感应电流方向 。 （ 1） 在给出的实物图中 ， 用实线作为导线将实验仪器连 成实验电路 。 （ 2） 将线圈 L1插入 L2中 ， 合上开关 。 能使感应电流与原 电流的绕行方向相同的实验操作是 A 插入软铁棒 。 B 拔出线圈 L1。 C 使变阻器阻值变大。 D 断开开关。 BCD 练习六 （ 1999年全国）图 1为测量电阻的电路， Rx为待测电 阻， R的阻值己知， R为保护电阻，阻值未知。电源 E 的电动势未知， K1、 K2均为单刀双掷开关。 A为申流 表，其内阻不计， (1)按左图所示的电路，在右图的 实物图上连线 (2)测量 Rx的步骤为：将 K2向 d闭合， K1向 _闭合，记下电流表读数 l1，再将 K2向 c闭合， K1_向闭合，记电流表读数 I2。计 算 Rx的公式是 Rx=_ 图 a c b d (2)测量 Rx的步骤为：将 K2向 d闭合， K1向 _闭合，记下电流表读数 l1，再将 K2向 c闭 合， K1_向闭合，记电流表读数 I2。计算 Rx 的公式是 Rx=_ a b I2R/I1 练习七 7、 （ 2001年上海 ） 要求测量由 2节干电池串联而成的电池组的电动势 E和内 阻 r（ 约几欧 ） ， 提供下列器材：电压表 V（ 量程 3V， 内阻 1k ） 、 电压表 V2（ 量程 15V， 内阻 2k ） 、 电阻箱 （ 0 9999 ） 、 电键 、 导线若干 。 某同学用量程为 15V的电压表连接成如图所示的电路 ， 实验步骤如下： （ l） 合上电键 S， 将电阻箱 R阻值调到 R1 10 ， 读得电压表的读数为 U1 （ 2） 将电阻箱 R阻值调到 R2 20 ， 读得电压表的读数为 U2， 由方程组 U1 E U1r/R1、 U2 E U2/R2 解出 E、 r 为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？ 应选用量程为 3V的电压表 改变电阻箱阻值 R，读取若干个 U的值，由 I U/R计算出电流的值，然后作出 U I图 线，得到 E、 r。 练习八 8、 （ 2002年上海 ） 如图所示为一实验小车中利用光脉冲测量车速和行程 的装置的示意图 ， A为光源 ， B为光电接收器 ， A、 B均固定在车身上 ， C 为小车的车轮 ， D为与 C同轴相连的齿轮 。 车轮转动时 ， A发出的光束通 过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号 ， 被 B接收并转换成电信号 ， 由电子电路记录和显示 。 若实验显示单位时间内的脉冲数为 n， 累计脉冲 数为 N， 则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据 是 ；小车速度的表达式为 v ；行程的表 达式为 s 。 车轮半径 R和齿轮的齿数 P 2Rn/p 2RN/P 练习九 如图所示为一显示薄膜干涉现象的 实验装置 ， P是附有肥皂膜的铁丝圈 ， S是一点燃的酒精灯 。 往火焰上洒些 盐后 ， 在肥皂膜上观察到的干涉图 象应是下图中的 (D) 练习十 （ 2001沪 ） 光电效应实验的装置如图所示 ， 则下面说法中 正确的是 （ A） 用紫外光照射锌板 ， 验电器指针会发生偏转 （ B） 用红色光照射锌板 ， 验电器指针会发生偏转 （ C） 锌板带的是负电荷 （ D） 使验电器指针发生偏转的是正电荷 AD