(共9张PPT)
实验题专项练(一)
1
2
1.(6分)(2024陕西宝鸡二模)某实验小组设计如图甲所示的实验装置测量滑块与木板之间的动摩擦因数。将右端带有滑轮的长木板平放在水平实验桌面上,滑块放在长木板上,滑块的左端与穿过打点计时器(未画出)的纸带相连,右端用细线通过定滑轮与托盘连接。调整滑轮高度使细线方向与长木板平行。在托盘中放入适量砝码,滑块在托盘的水平牵引力下运动,通过纸带测量滑块的加速度。
1
2
(1)图乙为某次实验得到的一段纸带,计数点A、B、C、D、E相邻两点间有四个计时点未画出,交变电流频率为50 Hz,根据纸带上打出的A、B、C、D、E五个点的位置可求出滑块的加速度大小为 m/s2(结果保留两位有效数字)。
(2)滑块质量是托盘(含砝码)质量的k倍,滑块的加速度用a表示,重力加速度为g,则滑块与木板间的动摩擦因数μ= (用题中所给物理量的字母表示)。
(3)实验中,由于没有考虑纸带与打点计时器间的摩擦,导致测得的动摩擦因数会 (选填“偏大”或“偏小”)。
0.43
偏大
1
2
1
2
1
2
2.(8分)某同学为了测量一个量程为3 V的电压表V0的内阻,进行了如下实验。
(1)他将多用电表选择开关调至电阻挡“×100”,对其进行欧姆调零,然后用电阻表的红表笔接电压表的 (选填“正”或“负”)接线柱,黑表笔接电压表另一个接线柱,对电压表的内阻进行测量。表盘显示如图所示,可测得电压表的内阻为 Ω。
负
2 200
1
2
(2)为较准确地测定电压表V0的内阻,除待测电压表外,另准备有如下器材:
A.电压表V1(量程3 V,内阻r1约为2 000 Ω)
B.电压表V2(量程6 V,内阻r2约为5 000 Ω)
C.定值电阻R1(阻值R1=300 Ω)
D.定值电阻R2(阻值R2=2 000 Ω)
E.滑动变阻器R'(阻值0~100 Ω)
F.电源E(电动势E=6 V,内阻r约为2 Ω)
G.开关S、导线若干
1
2
①同学根据以上器材现设计了如图甲、乙两种电路,你认为应选择
电路较为合理;
②在合理的电路中,电压表V选 ,
定值电阻R0选 ;
(填仪器前的字母序号)
③若定值电阻R0阻值为R,待测电压表V0
的读数为U0,电压表V的读数为U,则待测
电压表的内阻计算公式为RV= (用题中测得的物理量字母表示)。
乙
V2
R2
1
2
解析 (1)电阻表测量电阻时,电流从黑表笔流出多用电表,所以黑表笔接电压表正接线柱,红表笔接电压表负接线柱;选择开关调至电阻挡“×100”,由指针所指位置可知,电压表的内阻为RV=22×100 Ω=2 200 Ω。
(2)为了准确测定电压表V0的内阻,需要得到流过V0的电流。在图甲所示电路中,流过V0的电流等于定值电阻R0和电压表V的电流之和,由于电压表V的内阻未知,所以无法求得流过V的电流,也就无法得到流过V0的电流。在图乙所示电路中,流过V0的电流等于定值电阻R0的电流,则有I=,电压表V0的内阻为RV=,为了减小V0和V的读数误差,应使它们的示数较大,则定值电阻R0选用R2,电压表选择V2。(共8张PPT)
实验题专项练(二)
1
2
1.(6分)(2024湖南衡阳二模)某实验小组做验证牛顿第二定律的实验,所用的实验装置如图甲所示,滑块(含遮光条)的质量用m0表示,钩码的质量用m表示。
甲
乙
1
2
(1)本实验 (选填“需要”或“不需要”)满足m m0。
(2)通过气垫导轨上的刻度尺读出两个光电门之间的距离L,通过数字计时器测量遮光条从光电门1到光电门2的时间t。实验小组保持光电门2的位置及滑块在气垫导轨上的释放位置不变,改变光电门1的位置进行多次测量,测得多组L和t数据,根据测验数据,作出了-t图像如图乙所示,若图线斜率的绝对值为k,图线在纵轴上的截距为b,根据图线可求出滑块加速度的大小为 ,经过光电门2的速度大小为 。
(3)由以上实验即可验证牛顿第二定律。
不需要
2k
b
1
2
解析 (1)当实验中调节气垫导轨水平且细线与气垫导轨平行时,力传感器的示数F等于细线的拉力,结合上述可知,该示数即为滑块的合力,可知实验中不需要使力传感器和钩码的总质量远小于滑块及遮光条的总质量。
(2)滑块释放位置不变,光电门2的位置不变,则无论光电门1位置如何变化,经过光电门2的速度大小不变,设为v,则根据匀变速直线运动中平均速度的规律,两光电门之间的距离为L=·t,整理可得=v-·t,则-t图像中斜率绝对值为k,则k=,解得滑块加速度的大小为a=2k,截距为b,可得经过光电门2的速度大小为v=b。
1
2
2.(8分)如图甲所示,用铜片、铝片和可乐可以做成可乐电池,电动势大约在0.5~0.6 V之间,内阻几千欧左右。某实验兴趣小组制作了一个可乐电池并测量其电动势和内阻。
甲
乙
丙
1
2
(1)如图乙所示,直接用多用电表2.5 V直流电压挡测量出可乐电池的电动势大小为 V(保留两位有效数字);
(2)现有实验器材:
A.电压表(0~3 V,RV约为3 000 Ω)
B.电流表(0~300 μA,RA为300 Ω)
C.电阻箱(0~9 999 Ω)
D.滑动变阻器(0~20 Ω)
E.开关,导线若干
0.50
1
2
①为了更准确测量可乐电池的电动势和内阻,选择合适的器材并按电路图
完成电路连接;
②通过数据处理画出相应的可乐电池R-图像如图丙实线所示,可知该可乐电池的内阻约为 Ω,测量值 (选填“>”“=”或“<”)真实值;
③将该可乐电池静置5 h后再次测量获得的R-图像如图丙虚线所示,可知该可乐电池的电动势 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
D
1 700
=
不变
1
2
解析 (1)选择“直流2.5 V”量程时,分度值为0.05 V,则可乐电池的电动势大小为E=0.05×10 V=0.50 V。
(2)电池的内阻远大于滑动变阻器的阻值,因此用滑动变阻器调节范围很小,电流表内阻已知,且电压表量程过大,所以应采用安阻法进行测量,即将电流表与电阻箱串联,使系统误差最小,故选D。
根据闭合电路欧姆定律有E=I(RA+R+r),所以R=-(RA+r),结合图像可得RA+r=2 000 Ω,所以r=1 700 Ω,由于不存在系统误差,所以内阻的测量值等于真实值。根据以上分析可知,由于图像的斜率不变,所以该可乐电池的电动势不变。(共12张PPT)
实验题专项练(三)
1
2
1.(5分)(2024山西朔州二模)某实验小组用如图甲所示的实验装置探究弹簧弹力与形变量的关系,将轻弹簧悬挂在铁架台的横杆上,刻度尺竖直固定在轻弹簧旁边,在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码,记录每次钩码的总质量m以及对应指针所指刻度值x如表格所示。
甲
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
钩码质量m/g 0 30 60 90 120 150 180
弹力F/N 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
指针刻度x/cm 6.0 7.2 8.6 10.6 10.9 11.8 13.2
弹簧伸长 量Δx/cm 0 1.2 2.6 4.6 4.9 5.8 7.2
1
2
(1)根据实验表格记录的数据可知,刻度尺的最小分度值为 (选填“1 mm”或“1 cm”)。
(2)在图乙的坐标系中描点,作出弹簧弹力F与伸长量Δx之间的关系图像,由图像可知,记录实验数据时第 次实验数据出现了明显的实验误差。根据描绘的F-Δx图像可知,该弹簧的劲度系数为k= N/m(结果保留两位有效数字)。
乙
1 cm
4
25
1
2
(3)若实验中悬挂弹簧和刻度尺时,弹簧的上端未与刻度尺的0刻度线对齐,而对齐的是0.5 cm,则该情况会导致实验算得的弹簧劲度系数结果
(选填“偏大”“偏小”或“无误差”)。
(4)若截取实验中所用弹簧长度的一半制成一个弹簧测力计,并挂上1.5 N的钩码,当钩码处于静止状态时,弹簧的形变量为 cm。
无误差
3.0
1
2
解析 (1)根据实验表格记录的数据可知,读数精确到1 cm,估读到0.1 cm,刻度尺的最小分度值为1 cm。
(2)根据实验数据,在给出的坐标系中描点,作出弹簧弹力F与伸长量Δx之间的关系图像如下,由图像可知,记录实验数据时第4次实验数据出现了明显的实验误差。根据描绘的F-Δx可知,该弹簧的劲度系数为k= N/m=25 N/m。
1
2
(3)若实验中悬挂弹簧和刻度尺时,弹簧的上端未与刻度尺的0刻度线对齐,而对齐的是0.5 cm,那么弹簧末端指针刻度也会下移0.5 cm,弹簧对应的形变量不变,则该情况不会导致实验算得的弹簧劲度系数结果改变,无误差。
(4)若截取实验中所用弹簧长度的一半制成一个弹簧测力计,则截下来的两段弹簧的劲度系数相同,把两段弹簧串接起来的劲度系数与原来那根弹簧的劲度系数相同,根据弹簧的串联公式可得,截下来的一根弹簧的劲度系数变为2k=50 N/m,挂上1.5 N的钩码,当钩码处于静止状态时,根据胡克定律可知,弹簧的形变量为Δx1= m=3.0 cm。
1
2
2.(9分)(2024湖北二模)某同学要测量一段特制的圆柱形导体材料的电阻率ρ,同时测电源的内阻r,实验室提供了如下器材:
待测的圆柱形导体Rx(阻值未知)
螺旋测微器
游标卡尺
电流表A(内阻很小)
电阻箱R
待测电源
开关S、开关K,导线若干
1
2
(1)他用螺旋测微器测量该导体的直径D,结果如图甲所示,可读出D=
mm,用游标卡尺测得该导体的长度为L=4.97 cm。
9.500
1
2
他设计了如图乙所示的电路,并进行了如下的操作:
①断开开关K,闭合开关S,改变电阻箱的阻值R,记录不同R对应的电流表示数I;
②将开关S、K均闭合,改变电阻箱的阻值R,再记录不同R对应的电流表示数I。
1
2
(2)他画出了步骤①②记录的数据对应的-R图像,如图丙中两条图线Ⅰ、Ⅱ,则步骤①对应的图线为 (选填“Ⅰ”
或“Ⅱ”),电源的内阻r= Ω。
(3)若考虑电流表内阻的影响,则电源内阻的
测量值相对真实值 (选填“偏大”
“偏小”或“相等”)。
(4)若不考虑电流表内阻的影响,此导体材料
的电阻率为ρ= Ω·m。
(结果保留一位有效数字)
丙
Ⅱ
2.1
偏大
3×10-3
1
2
解析 (1)螺旋测微器的读数为9.5 mm+0×0.01 mm=9.500 mm。
1
2(共9张PPT)
实验题专项练(四)
1
2
1.(6分)某简易多用电表的电路图如图甲所示,虚线方框内为换挡开关,A和B分别为两表笔。该多用电表有6个挡位,分别为直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA和2.5 mA挡,两个电阻挡。
甲
1
2
(1)测量时,若开关S是与“1”相连的,则此时多用电表的挡位为 挡(填题干中所给6个挡位中的一个)。
(2)如果要用多用电表电阻挡测量某个定值电阻的阻值,下面是操作步骤,请将合适的内容填在横线上:
①旋动 (选填“欧姆调零旋钮”或
“指针定位螺丝”),使指针对准电流挡的“0”刻度;
②将选择开关K旋转到电阻挡“×10”的位置;
③将红、黑表笔短接,旋动 (选填
“欧姆调零旋钮”或“指针定位螺丝”),使指针对准电阻挡的0刻度线;
④将两表笔分别与待测电阻相接,多用电表的示数如图乙所示,则待测电阻的阻值为 Ω。
乙
2.5 mA
指针定位螺丝
欧姆调零旋钮
220
1
2
解析 (1)由图甲可知,若开关S是与“1”相连的,则此时多用电表当作电流表,
因为I1>I2,所以开关S与“1”相连时,多用电表的挡位为2.5 mA。
(2)如果要用多用电表电阻挡测量某个定值电阻的阻值,首先旋动指针定位螺丝,使指针对准电流挡的“0”刻度;其次将选择开关K旋转到电阻挡“×10”的位置;然后将红、黑表笔短接,旋动欧姆调零旋钮,使指针对准电阻挡的0刻度线;待测电阻的阻值为Rx=22×10 Ω=220 Ω。
1
2
2.(8分)(2024江苏南京一模)图甲是一款能显示转速的多功能转动平台。某兴趣小组的同学利用该平台测量正六边形螺母与转盘间的动摩擦因数μ。(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取9.80 m/s2)
(1)如图乙所示,用游标卡尺测量螺母宽度d= cm,再将螺母置于转盘上,进而测量出螺母做圆周运动半径R。
3.060
1
2
(2)缓慢调节转动平台转速至螺母恰好滑动,读出此时平台转速n。则μ=
(用题中所给字母表达)。改变螺母位置,多次测量求出μ的平均值。
(3)有同学认为很难准确判断螺母恰好运动时的状态。于是他们提出了另一个探究方案,在螺母上固定一个无线力传感器(螺母和传感器总质量m0=100 g)并用轻绳连接传感器与转轴。调节平台转速,测出五组数据如下表所示,他们在坐标纸中已经描出四个实验点,请将剩余一个点在坐标纸中描出,并画出F-n2图像。
组数 1 2 3 4 5
绳子拉力F/N 0.40 0.45 1.00 1.71 2.58
转速n/(r·min-1) 60 90 120 150 180
转速平方n2/(r2·s-2) 1.0 2.3 4.0 6.3 9.0
1
2
根据绘制的F-n2图像可测定六角螺母与转盘间的动摩擦因数μ= 。(保留两位有效数字)
0.29
1
2
解析 (1)20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm,
由图可知螺母宽度为d=3 cm+12×0.05 mm=30.60 mm=3.060 cm。
(2)缓慢调节转动平台转速至螺母恰好滑动,则有μmg=mω2R,
又ω=2πn,联立可得μ=。
1
2
(3)根据表格数据将剩余一个点在坐标纸中描出,并画出F-n2图像如图所示。
根据牛顿第二定律可得F+μm0g=m0(2πn)2R可得F=4π2m0R·n2-μm0g,可知F-n2图像的纵轴截距为b=-μm0g=-0.28 N,解得六角螺母与转盘间的动摩擦因数为μ==0.29。(共8张PPT)
实验题专项练(五)
1
2
1.(6分)(2024山东济南一模)(1)在“用单摆测定当地重力加速度”的实验中,图甲中的器材和操作最合理的是 。
D
1
2
(2)某同学课后想利用身边的器材再做一遍“用单摆测定当地重力加速度”的实验。家里没有合适的摆球,于是他找到了一块外形不规则的小金属块代替小球进行实验。
①如图乙所示,实验过程中他先将
金属块用细线系好,结点为M,将细
线的上端固定于O点。
②利用刻度尺测出OM间细线的
长度l作为摆长,利用手机的秒表
功能测出金属块做简谐运动的周期T。
③在测出几组不同摆长l对应的周期T的数值后,他作出的T2-l图像如图丙所示。
1
2
④根据作出的图像可得重力加速度的测量值为 m/s2。(π取3.14。计算结果保留三位有效数字)
(3)相比于实验室作出的T2-l图像,该同学在家做实验的T2-l图像明显不过原点,其中横轴截距绝对值的意义为 。
9.86
金属块重心与M点间距离
1
2
解析 (1)根据单摆理想模型可知,为减小空气阻力的影响,摆球应采用密度较大,体积较小的铁球,为使单摆摆动时摆长不变化,摆线应用不易形变的细丝线,悬点应该用铁夹来固定。故选D。
1
2
2.(8分)(2024广东二模)某实验兴趣小组,根据以下器材想要精确测量电压表V1的内阻,其量程为3 V,内阻大约为2 kΩ,除此以外提供的器材有:
A.电源E(电动势9 V,内阻忽略不计)
B.电压表V2(量程15 V,内阻约为5 kΩ)
C.电流表A1(量程0.6 A,内阻约为5 Ω)
D.滑动变阻器R1(阻值范围为0~10 Ω)
E.滑动变阻器R2(阻值范围为0~1 500 Ω)
F.定值电阻R3=5 kΩ
G.定值电阻R4=500 Ω
H.开关一个,导线若干
1
2
(1)实验过程中,为减小实验误差,要求电表示数至少要达到量程的,同时方便电路调节,滑动变阻器应选择 ,实验所需的另一个电表应选择 ,定值电阻应选择 (均选填器材前的字母代号);
(2)请在虚线框内画出实验电路图;
(3)将电压表V1的示数记为U1,将另一个电表
的示数记为X2,将所选定值电阻的阻值记为R,
在获得多组U1、X2的值后建立坐标系,绘制
X2-U1图像,拟合得到线性图像的斜率为k,
则电压表V1的内阻RV= (用k、R)表示。
D
B
F
1
2
解析 (1)为了精确测量和方便电路调节,电路控制部分应该采用分压接法,因此滑动变阻器选总阻值小的R1,即选择D;电流表因为量程太大,无法使用,因此另一个电表应该选择V2,即选择B;由于V1、V2两者量程差别较大,为了能够更好使用,需要给V1串联一个分压电阻,再和V2并联,根据电压分配关系,分压电阻选择R3,即定值电阻应选择F。
(2)根据(1)问分析,实验电路图如图所示。(共12张PPT)
实验题专项练(六)
1
2
1.(6分)(2024浙江温州二模)实验小组用如图甲所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球,质量分别为m1、m2,且m1>m2。实验时,接球板水平放置,让入射小球A多次从斜轨上E点静止释放,平均落点为P1;再把被碰小球B静放在水平轨道末端,再将入射小球A从斜轨上某一位置静止释放,与小球B相撞,并多次重复,分别记录两个小球碰后的平均落点M1、N1。
甲
1
2
(1)关于该实验的要求,说法正确的是 。
A.斜槽末端必须是水平的
B.斜槽轨道必须是光滑的
C.必须测出斜槽末端的高度
D.放上小球B后,A球必须仍从E点释放
(2)图甲中O1点为斜槽末端在接球板上的投影点,实验中,测出O1M1、O1P1、O1N1的长度分别为x1、x2、x3,若两球碰撞时动量守恒,则满足的表达式为
(用题中给定的物理量表示)。
AD
m1x2=m1x1+m2x3
1
2
(3)图乙中,仅改变接球板的放置,把接球板竖放在斜槽末端的右侧,O2点为碰前小球B球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放,重复(2)中操作,在接球板上得到三个落点M2、P2、N2,测出O2M2、O2P2、O2N2长度分别为y1、y2、y3,若两小球碰撞时动量守恒,则满足的表达式为
(用题中给定的物理量表示)。
1
2
(4)如图丙所示,再一次仅改变接球板的放置,让接球板的一端紧靠在斜槽末端,使小球A仍从斜槽上E点由静止释放,重复(2)中操作,在接球板上得到三个落点M3、P3、N3,其中O3点为斜槽末端与接球板的接触点,测出O3M3、O3P3、O3N3长度分别为l1、l2、l3,若两球碰撞时动量守恒,则满足的表达式
为 (用题中给定的物理量表示)。
1
2
解析 (1)为使小球A运动至轨道末端的速度相同,方向水平,放上小球B后,小球A必须仍从E点释放,末端必须水平,安装的斜槽轨道不需要光滑,故A、D正确,B错误;小球从斜槽末端飞出后,做平抛运动,竖直方向上,小球A、B下落的高度相等,则两小球在空中运动的时间相等,两小球水平位移之比等于两小球速度之比,实验不需要测出斜槽末端距地面的高度,故C错误。
1
2
1
2
1
2
2.(8分)(2024山东淄博一模)干电池用久后通常电动势会减小,内阻增大。某同学利用DIS系统、定值电阻R0、电阻箱R等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻,实验装置如图甲所示。首先测量电池a的电动势和内阻,实验时多次改变R的阻值,用电流传感器测得对应的电流值I,在计算机上显示出如图乙所示的-R的关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图乙中的图线b。
甲
乙
1
2
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示,则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻R0=1.0 Ω,令y=,x=R,由图乙中实验图线a的拟合方程可得,电池a的电动势Ea= V,内阻ra= Ω。
(3)根据图乙可以判断,图线 (选填“a”或“b”)对应的是新电池。
(4)根据实验测得的电池a的R、I数据,若令y=I2(R+R0),x=R+R0,则由计算机拟合得出的y-x图线如图丁所示,则图线最高点A的坐标值应为x=
Ω,y= W(结果均保留两位有效数字)。
丙
丁
12.0
2.0
b
2.0
0.22
1
2
解析 (1)由电阻箱的读数规则有
0×100 Ω+1×10 Ω+2×1 Ω+0×0.1 Ω=12.0 Ω,
此时电阻箱的读数为12.0 Ω。
(2)由闭合电路欧姆定律有I=,整理有R+,结合题中图线a的解析式,有0.75=,2.25=,解得E= V,ra=2 Ω。
(3)由之前的分析可知,图像的斜率为电池的电动势的倒数,由题图可知,其图线a的斜率大,所以图线a的电动势小。根据题意,旧电池的电动势减小,所以图线a为旧电池,图线b为新电池。
1
2
(4)分析题图甲中电路可知,外电路的用电器为电阻R和R0,结合题意可知,题图丁的y轴为电池的输出功率,题图丁的x轴为外电路的电阻。对电池有
P=I2R外=R外=,结合题图丁有y=,由之前的分析可知,有E= V,ra=2 Ω,题图丁中A点为y最大值,由上述公式可知,当x=ra,即外电路电阻等于电池内阻时,取得最大值,所以x=2.0 Ω,y=0.22 W。
