《高考快车道》实验题专项练5（课后习题）（教师版）高三 二轮专题复习讲义 物理

实验题专项练(五)
1.(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　　　　。
甲
(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。
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3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　 。
答案 (1)D
(2)9.86
(3)金属块重心与M点间距离
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。
(2)设M点到重心的距离为r,根据周期公式T=2π可得T2=(l+r),故该图像的斜率为k=×102=4,由此得出重力加速度的测量值为g=9.86 m/s2。
(3)令T2=(l+r)=0,解得l=-r,所以横轴截距绝对值的意义为M点到重心的距离。
2.(2025武汉期中)某物理实验小组从一个废旧电器上拆下一段弹簧状电阻如图甲所示,同学们想精确测量制造该电阻所需金属丝的总长度。
(1)小红同学提出,可以用游标卡尺测量该弹簧的外直径D,用螺旋测微器测量金属丝的直径d,数出弹簧的匝数n,利用公式L=2nπ()求出其长度。
甲
乙
测量示意图如图乙所示,其中游标卡尺的读数为　　　 mm,螺旋测微器的读数为　　　 mm。
(2)小军同学认为,上述方法忽略了弹簧的螺旋结构,结果不准确,他想用伏安法测量该元件的电阻,利用公式R=求出金属丝的总长度。经估算该弹簧的阻值约为十几欧姆。现有如下器材:
A.电源E(电动势4.5 V,内阻0.5 Ω)
B.电压表V(0~3 V,0~15 V,内阻大于3 kΩ)
C.电流表A(0~15 mA,0~150 mA,内阻小于10 Ω)
D.滑动变阻器R1(0~15 Ω,2.0 A)
E.滑动变阻器R2(0~2 kΩ,0.3 A)
F.开关S和导线若干
丙
丁
①滑动变阻器应该选择　　　　(选填“R1”或“R2”),连接电路时,电压表的量程应该选择　　　　　 V,电流表的量程应该选择　　　　 mA。
②请在图丙的虚线框中补全实验电路图。
③若一次实验中,两表的指针分别如图丁所示,则电压表的读数为　　　　 V,该元件的电阻　　　　 Ω。(结果均保留3位有效数字)
④若该金属丝的电阻率为5.0×10-5 Ω·m,结合小红的数据,可得制造该电阻所需金属丝的总长度。
答案 (1)50.20　5.805
(2)①R1　0~3　0~150　②见解析
③1.80　15.0
解析 (1)由题图乙可知,游标卡尺为20分度,其精确度为0.05 mm,故游标卡尺读数50 mm+0.05×4 mm=50.20 mm;螺旋测微器精确度为0.01 mm,故读数5.5 mm+0.01×30.5 mm=5.805 mm。
(2)①实验中由于金属丝电阻约为十几欧姆,为方便调节电路,滑动变阻器选用阻值较小的R1;设待测电阻约为15.0 Ω,若采用限流式接法,当滑动变阻器以最大阻值接入电路时可估测电路中电流最小为I≈ A≈147.5 mA,电流表的最大测量值为150 mA,故为了保护电路,滑动变阻器需采用分压式接法;因为电源电动势为4.5 V,故电压表量程选择0~3 V;金属丝最大电压为3 V,常温下金属丝电阻约为十几欧姆,则通过弹簧的电流约为I= A=0.2 A=200 mA,故电流表量程选择0~150 mA;②由于该弹簧的电阻远比电压表阻值小,故电流表选用外接法,所以实验电路图如图所示;③结合题图丁可知,电压表读数为1.80 V,电流表读数为120 mA,故该元件的电阻R= Ω=15.0 Ω。
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