2019高考物理 快速提分法 模型十五 物理实验学案(含解析).docx

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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:。
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