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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,专题十七实验探究,第,41,练力学实验,1 2021,湖北,12,7,分,难度,某同学假期在家里进行了重力加速度测量实验,.,如图,(a),所示,将一根米尺竖直固定,在米尺零刻度处由静止释放实心小钢球,小球下落途经某位置时,使用相机对其进行拍照,相机曝光时间为,s.,由于小球的运动,它在照片上留下了一条模糊的径迹,.,根据照片中米尺刻度读出小球所在位置到释放点的距离,H,、小球在曝光时间内移动的距离,l,.,计算出小球通过该位置时的速度大小,v,进而得出重力加速度大小,g,.,实验数据如下表,:,(1),测量该小球直径时,游标卡尺示数如图,(b),所示,小球直径为,mm.,(2),在第,2,次实验中,小球下落,H,=0.942 3 m,时的速度大小,v,=,m/s(,保留,3,位有效数字,);,第,3,次实验测得的当地重力加速度大小,g,=,m/s,2,(,保留,3,位有效数字,).,(3),可以减小本实验重力加速度大小测量误差的措施有,.,A.,适当减小相机的曝光时间,B.,让小球在真空管中自由下落,C.,用质量相等的实心铝球代替实心钢球,答案,1.,【参考答案】,(1)15.75,(2)4.30,9.85,(3)AB,【解题思路】,(1),由游标卡尺的读数规则可知,小球的直径为,15 mm+150.05 mm=15.75 mm,.,(2),由题意可知,小球下落,H=,0,.,942 3 m,时的速度,v=,=,m/s,=,4,.,30 m/s;,由运动学公式,v,2,=,2,gH,得,g=,=,m/s,2,=,9,.,85 m/s,2,.,(3),小球下落一定高度时的瞬时速度近似为曝光时间内的平均速度,曝光时间越短,曝光时间内的平均速度越接近瞬时速度,实验误差越小,A,正确,;,让小球在真空管中自由下落,可减小空气阻力的影响,可减小实验误差,B,正确,;,质量相等的实心铝球代替实心钢球时,铝球体积更大,阻力对铝球的影响较大,实验误差较大,C,错误,.,2 2021,广东,11,7,分,难度,某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数,.,缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为,30,弹簧固定在有机玻璃管底端,.,实验过程如下,:,先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为,200 g,的钢球,(,直径略小于玻璃管内径,),逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数,n,和弹簧上端对应的刻度尺示数,L,n,数据如表所示,.,实验过程中弹簧始终处于弹性限度内,.,采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数,.,(1),利用,L,i,=L,i+,3,-L,i,(,i=,1,2,3),计算弹簧的压缩量,L,1,=,6,.,03 cm, ,L,2,=,6,.,08 cm,L,3,=,cm,压缩量的平均值,=,=,cm;,(2),上述,是管中增加,个钢球时产生的弹簧平均压缩量,;,(3),忽略摩擦,重力加速度,g,取,9,.,80 m/s,2,该弹簧的劲度系数为,N/m (,结果保留,3,位有效数字,),.,2.,【参考答案】,(1)6.04,6.05,(2)3,(3)48.6,【解题思路】,(1),根据,L,i,=L,i+,3,-L,i,(,i=,1,2,3),计算的弹簧的压缩量,是,(,i+,3),个钢球压缩时刻度尺示数与,i,个钢球压缩时刻度尺示数之差,则,L,3,=L,6,-L,3,=,18,.,09 cm,-,12,.,05 cm,=,6,.,04 cm,.,压缩量的平均值,=,=,cm,=,6,.,05 cm,.,(2),由,(1),问可知,每增加,3,个钢球弹簧的形变量为,=,6,.,05 cm,.,(3),由平衡条件有,k,=,3,mg,sin 30,代入数据,m=,0,.,2 kg,、,g=,9,.,8 m/s,2,和,=,6,.,05 cm,=,6,.,05,10,-,2,m,计算得,k,48,.,6 N/m,.,答案,3 2022,山东,13,6,分,难度,在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验,.,受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示,.,主要步骤如下,:,将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上,;,接通气源,放上滑块,调平气垫导轨,;,将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块,.,弹簧处于原长时滑块左端位于,O,点,A,点到,O,点的距离为,5,.,00 cm,拉动滑块使其左端处于,A,点,由静止释放并开始计时,;,计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力,F,、加速度,a,随时间,t,变化的图象,部分图象如图乙所示,.,回答以下问题,(,结果均保留两位有效数字,):,(1),弹簧的劲度系数为,N/m,.,(2),该同学从图乙中提取某些时刻,F,与,a,的数据,画出,a-F,图象如图丙中,所示,由此可得滑块与加速度传感器的总质量,为,kg,.,(3),该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的,a-F,图象,则待测物体的质量为,kg,.,答案,3.,【参考答案】,(1)12,(2)0,.,20,(3)0,.,13,【解题思路】,(1),初始时弹簧的伸长量为,5,.,00 cm,结合题图乙可读出弹簧弹力为,0,.,610 N,由,F=kx,可得弹簧的劲度系数,k,=12 N/m,.,(2),根据牛顿第二定律,F=ma,结合题图丙可得,a-F,图线斜率的倒数表示滑块与加速度传感器的质量,代入数据得,m=,0,.,20 kg,.,(3),同理图象斜率的倒数,=m+m,测,得,m,测,=,0,.,13 kg,.,4 2021,海南,15,10,分,难度,为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒,某学习小组用如图所示的气垫导轨装置,(,包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计,),进行实验,.,此外可使用的实验器材还有,:,天平、游标卡尺、刻度尺,.,(1),某同学设计了如下的实验步骤,其中不必要的步骤是,.,在导轨上选择两个适当的位置,A,、,B,安装光电门,、,并连接数字毫秒计,;,用天平测量滑块和遮光条的总质量,m,;,用游标卡尺测量遮光条的宽度,d,;,通过导轨上的标尺测出,A,、,B,之间的距离,l,;,调整好气垫导轨的倾斜状态,;,将滑块从光电门,左侧某处,由静止开始释放,从数字毫秒计读出滑块通过光电门,、,的时间,t,1,、,t,2,;,用刻度尺分别测量,A,、,B,点到水平桌面的高度,h,1,、,h,2,;,改变气垫导轨倾斜程度,重复步骤,完成多次测量,.,(2),用游标卡尺测量遮光条的宽度,d,时,游标卡尺的示数如图所示,则,d,=,mm;,某次实验中,测得,t,1,=11.60 ms,则滑块通过光电门,的瞬时速度,v,1,=,m/s(,保留,3,位有效数字,).,(3),在误差允许范围内,若,h,1,-h,2,=,(,用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示,已知重力加速度为,g,),则认为滑块下滑过程中机械能守恒,.,(4),写出两点产生误差的主要原因,:,.,答案,4.,【参考答案】,(1),(2)5,.,00,0,.,431,(3),-,(4),滑块在下滑过程中受到空气阻力,产生误差,;,遮光条宽度不够窄,测量速度不准确,产生误差,【解题思路】,(1),实验需要验证滑块的势能减少量与其动能增加量相等,即,mg,(,h,2,-h,1,),=,m,-,m,化简得,g,(,h,2,-h,1,),=,-,又,v,1,=,、,v,2,=,故无需测量滑块与遮光条的总质量,m,和,A,、,B,间的距离,l,选,.,(2),测量遮光条宽度时,主尺读数为,5 mm,游标尺读数为,0.00 mm,故遮光条宽度测量值为,5.00 mm;,滑块通过光电门,时的瞬时速度,v,1,=,=,0,.,431 m/s,.,(3),将,v,2,=,、,v,1,=,代入,g,(,h,1,-h,2,),=,-,化简得,h,1,-h,2,=,-,.,(4),滑块在下滑过程中受到空气阻力,产生误差,;,遮光条宽度不够窄,测量速度不准确,产生误差,.,5 2021,江苏,11,改编,难度,小明利用如图,1,所示的实验装置验证动量定理,.,将遮光条安装在滑块上,用天平测出遮光条和滑块的总质量,M=,200,.,0 g,槽码和挂钩的总质量,m,=50.0 g.,实验时,将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上,.,滑块由静止释放,数字计时器记录下遮光条通过光电门,1,和,2,的遮光时间,t,1,和,t,2,以及这两次开始遮光的时间间隔,t,用游标卡尺测出遮光条宽度,计算出滑块经过两光电门速度的变化量,v.,(1),游标卡尺测量遮光条宽度如图,2,所示,其宽度,d=,mm,.,(2),打开气泵,待气流稳定后调节气垫导轨,直至看到导轨上的滑块能保持静止,其目的是,.,(3),多次改变光电门,2,的位置进行测量,得到,t,和,v,的数据如表,请根据表中数据,在方格纸上作出,v-,t,图线,(4),查得当地的重力加速度,g=,9,.,80 m/s,2,根据动量定理,v-,t,图线斜率的理论值为,m/s,2,.,(5),实验发现,图线斜率的实验值总小于理论值,产生这一误差的两个可能原因是,.,A.,细线与气垫导轨不完全平行,B.,每次释放滑块的位置不同,C.,实验中,t,的测量值偏大,答案,5.,【参考答案】,(1)10.20,(2),将气垫导轨调至水平,(3),如图所示,(4)1.96,(5)AC,【解题思路】,(1),由游标卡尺的读数规则可知,遮光条的宽度为,d=,10 mm+40.05 mm=10.20 mm,.,(2),滑块能在气垫导轨上保持静止,说明气垫导轨已调至水平,.,(3),根据表中的数据描点连线,如答图所示,.,(4),对整体由动量定理得,mg,t=,(,M+m,),v,整理得,v=,t=,t,则图线斜率的理论值,k=,=,1,.,96 m/s,2,.,(5),结合,(4),的分析可知,得到的图线斜率实验值偏小的原因可能是,t,偏大,也可能是细线与气垫导轨不完全平行,AC,正确,;,每次释放滑块的位置对本实验无影响,B,错误,.,第,42,练,电学实验,1 2021,福建,11,6,分,难度,某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为,80.00 cm,的电阻丝的电阻率,该电阻丝的电阻值约为,100,200 ,.,材料未知,实验过程如下,:,(1),用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图,(a),所示,该电阻丝的直径为,mm,.,(2),对多用电表进行机械调零,.,(3),将多用电表的选择开关旋至,倍率的电阻挡,(,填,“1”“10”“100”,或,“1 k”).,(4),将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻挡零刻度线,.,(5),将黑、红表笔接在待测电阻丝两端,多用电表的示数如图,(b),所示,该电阻丝的电阻值为,.,(6),测量完成之后,将表笔从插孔拔出,并将选择开关旋到,“OFF”,位置,.,(7),实验测得的该电阻丝电阻率为,m(,结果保留,3,位有效数字,),.,答案,1.,【参考答案】,(1)1.416(1.4141.418,均可,),(3)10,(5)160,(7)3.1510,-4,【解题思路】,(1),根据螺旋测微器读数规则,该电阻丝的直径为,d=,1 mm,+,0,.,416 mm,=,1,.,416 mm,.,(3),根据电阻挡中值刻度为,“15”,测量电阻值约为,100,200 ,的电阻丝,要使指针指在中值刻度附近,应该将多用电表的选择开关旋至,10,倍率的电阻挡,.,(5),根据多用电表电阻挡读数规则,该电阻丝的电阻值为,16,.,0,10 ,=,160 ,.,(7),电阻丝长度,L=,80,.,00 cm,=,0,.,8 m,横截面积,S=,=,1,.,574,10,-,6,m,2,由电阻定律有,R=,代入数据解得该电阻丝电阻率,=,3,.,1510,-,4,m,.,2 2021,湖南,12,9,分,难度,某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有,:,一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻,(,阻值为,R,0,),、一个电流表,(,内阻为,R,A,),、一根均匀电阻丝,(,电阻丝总阻值大于,R,0,并配有可在电阻丝上移动的金属夹,),、导线若干,.,由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘,.,某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度,.,主要实验步骤如下,:,(1),将器材如图,(a),连接,;,(2),开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的,端,(,填,“,a,”,或,“,b,”);,(3),改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角,和电流表示数,I,得到多组数据,;,(4),整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图象如图,(b),所示,图线斜率为,k,与纵轴截距为,d,设单位角度对应电阻丝的阻值为,r,0,该电池电动势和内阻可表示为,E=,r=,;(,用,R,0,、,R,A,、,k,、,d,、,r,0,表示,),(5),为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值,r,0,.,利用现有器材设计实验,在图,(c),方框中画出实验电路图,(,电阻丝用滑动变阻器符号表示,);,(6),利用测出的,r,0,可得该电池的电动势和内阻,答案,2.,【参考答案】,(2),b,(4),r,0,-R,A,-R,0,(5),电路如图所示,【解题思路】,(2),开关闭合前,为了安全,应该使接入电路的电阻最大,所以金属夹应夹在电阻,丝的,b,端,.,(4),根据闭合电路欧姆定律有,I=,整理得,=,+,结合题意有,k=,d=,解得,E=,r=,r,0,-R,A,-R,0,.,(5),为了测量单位角度对应电阻丝的阻值,可用等效替代法,设计电路如答图所示,.,实验方法是先将单刀双掷开关接,1,记录电流表的示数,I,0,;,再将单刀双掷开关接,2,将金属夹缓慢从,b,端向,a,端移动,当电流表的示数仍为,I,0,时,记录下接入电路的电阻丝所对应的角度,0,则单位角度对应电阻丝的阻值,r,0,=,.,3 2021,辽宁,12,8,分,难度,某同学将一量程为,250 A,的微安表改装成量程为,1.5 V,的电压表,.,先将电阻箱,R,1,与该微安表串联进行改装,然后选用合适的电源,E,、滑动变阻器,R,2,、定值电阻,R,3,、开关,S,和标准电压表对改装后的电表进行检测,设计电路如图所示,.,(1),微安表铭牌标示内阻为,0.8 k,据此计算,R,1,的阻值应为,k.,按照电路图连接电路,并将,R,1,调为该阻值,.,(2),开关闭合前,R,2,的滑片应移动到,端,.,(3),开关闭合后,调节,R,2,的滑片位置,微安表有示数,但变化不显著,故障原因可能是,.,(,填选项前的字母,),A.1,、,2,间断路,B.3,、,4,间断路,C.3,、,5,间短路,(4),排除故障后,调节,R,2,的滑片位置,当标准电压表的示数为,0.60 V,时,微安表的示数为,98 A,此时需要,(,填,“,增大,”,或,“,减小,”),R,1,的阻值,以使改装电表的量程达到预期值,.,答案,3.,【参考答案】,(1)5.2,(2),左,(2,也可,),(3)A,(4),减小,【解题思路】,(1),根据串联电路规律有,I,g,(,R,g,+R,1,),=U,解得,R,1,=,-R,g,=,5,.,2,10,3,=,5,.,2 k,.,(2),开关闭合前,R,2,的滑片应该移动到测量电路电压最小处,即,R,2,的滑片应该移动到左端,(2,端,),.,(3),若,1,、,2,间断路,则该电路从分压电路变成了限流电路,R,2,的变化引起电路总电阻的变化较小,故微安表有示数且变化不显著,;,若,3,、,4,间断路,则微安表始终无示数,;,若,3,、,5,间短路,则微安表的示数变化范围与无故障时相同,.,故应选,A,.,(4),调节,R,2,的滑片位置,当标准电压表示数为,0,.,60 V,时,微安表的示数为,98 A,对应的电压,U,1,=,V,=,0,.,588 V,小于标准电压表的示数,需要减小,R,1,的阻值,以使改装电表的量程达到预期值,.,4 2021,全国甲,23,10,分,难度,某同学用图,(a),所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有,:,小灯泡,(,额定电压,2,.,5 V,额定电,流,0.3 A),、电压表,(,量程,300 mV,内阻,300 ),、电流表,(,量程,300 mA,内阻,0.27 ),、定值电阻,R,0,、,滑动变阻器,R,1,(,阻值,0,20 ),、电阻箱,R,2,(,最大阻值,9 999,.,9 ),、电源,E,(,电动势,6 V,内阻不计,),、,开关,S,、导线若干,.,完成下列填空,:,(1),有,3,个阻值分别为,10 ,、,20 ,、,30 ,的定值电阻可供选择,为了描绘,小灯泡电流在,0300 mA,的,U-I,曲线,R,0,应选取阻值为,的定值,电阻,;,(2),闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的,(,填,“,a,”,或,“,b,”),端,;,(3),在流过电流表的电流较小时,将电阻箱,R,2,的阻值置零,改变滑动变阻器,滑片的位置,读取电压表和电流表的示数,U,、,I,结果如图,(b),所示,.,当流过电,流表的电流为,10 mA,时,小灯泡的电阻为,(,保留,1,位有效数字,);,(4),为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为,3 V,该同学经计算知,应将,R,2,的阻值调整为,.,然后调节滑动变阻器,R,1,测得数据如下表所示,:,(5),由图,(b),和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻,(,填,“,增大,”“,减小,”,或,“,不变,”);,(6),该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为,160 mA,可得此时小灯泡电功率,p,1,=,W(,保留,2,位有效数字,);,当流过电流表的电流为,300 mA,时,小灯泡的电功率为,P,2,则,=,(,保留至整数,),.,答案,4.,【参考答案】,(1)10,(2),a,(3)0.7,(4)2 700,(5),增大,(6)7.410,-2,10,【解题思路】,(1),当滑动变阻器的滑片处于,b,端时,小灯泡所在测量电路分得的电压等于电源电动势,6 V,电流表满偏时,测量电路的阻值为,R=,=,=,20 ,而小灯泡本身具有一定的电阻,所以作为保护电阻,R,0,一定小于,20 ,故,R,0,选择阻值为,10 ,的定值电阻,;(2),开关闭合前,应使测量电路分得的电压最小,故滑片应处于,a,端,;(3),由题图,(b),可知,流过电流表的电流为,10 mA,时,小灯泡两端电压约为,7 mV,流过小灯泡的电流,I,L,=I,1,-,则小灯泡的电阻为,R,L,=,=,0,.,7 ;(4),电压表满量程时小灯泡两端的电压为,3 V,而电压表两端电压为,300 mV=0.3 V,所以,R,2,两端电压为,2,.,7 V,由串联分压规律有,=,解得,R,2,=,2 700 ;(5),由题图,(b),和表中数据可知,随着流过小灯泡电流的增大,的值不断增大,故灯丝电阻不断增大,;(6),小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为,160 mA,此时小灯泡的电功率,P,1,=,(160,-,) mA46 mV10,=,7,.,4,10,-,2,W;,当流过电流表的电流为,300 mA,时,小灯泡的电功率为,P,2,=,(300,-,) mA,250 mV,100,.,75 W,则,=,10,.,5 2021,山东,14,8,分,难度,热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律,.,可供选择的器材有,:,待测热敏电阻,R,T,(,实验温度范围内,阻值约几百欧到几千欧,);,电源,E,(,电动势,1,.,5 V,内阻,r,约,0,.,5 );,电阻箱,R,(,阻值范围,0,9 999,.,99 );,滑动变阻器,R,1,(,最大阻值,20 );,滑动变阻器,R,2,(,最大阻值,2 000 );,微安表,(,量程,100 A,内阻等于,2 500 );,开关两个,温控装置一套,导线若干,.,同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下,:,按图示连接电路,;,闭合,S,1,、,S,2,调节滑动变阻器滑片,P,的位置,使微安表指针满偏,;,保持滑动变阻器滑片,P,的位置不变,断开,S,2,调节电阻箱,使微安表指针半偏,;,记录此时的温度和电阻箱的阻值,.,回答下列问题,:,(1),为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用,(,填,“,R,1,”,或,“,R,2,”),.,(2),请用笔画线代替导线,将图乙中实物图,(,不含温控装置,),连接成完整电路,.,(3),某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为,6 000,.,00 ,该温度下热敏电阻的测量值为,(,结果保留到个位,),该测量值,(,填,“,大于,”,或,“,小于,”),真实值,.,(4),多次实验后,学习小组绘制了如图丙所示的图象,.,由图象可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐,(,填,“,增大,”,或,“,减小,”),.,答案,5.,【参考答案】,(1),R,1,(2),如图所示,(3)3 500,大于,(4),减小,【解题思路】,(1),用半偏法测量热敏电阻的阻值,应尽可能让该电路的电压在,S,2,闭合前、后保持不变,由于该支路与滑动变阻器左半部分并联,滑动变阻器的阻值越小,S,2,闭合前、后该部分电阻变化越小,从而电压的值变化越小,故滑动变阻器应选用最大值较小的,R,1,才能更准确地进行实验,.,(3),微安表半偏时,该支路的总电阻为原来的,2,倍,即,R,T,+R,A,=,6 000 ,由,R,A,=,2 500 ,易得,R,T,=,3 500 .,当断开,S,2,微安表半偏时,由于该支路的电阻增加,电压略有升高,根据欧姆定律可知,总电阻比原来,2,倍略大,也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻,而认为电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻,因此热敏电阻的测量值比真实值偏大,.,(4),由于是,ln,R,T,-,图象,当温度,T,升高时,减小,从图中可以看出,ln,R,T,减小,从而,R,T,减小,因此热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐减小,.,
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