11-19年高考物理真题分专题汇编之076重力加速度的测定
1. 2013年安徽卷21.Ⅰ.(5分)
根据单摆周期公式,可以通过实验测量当地的重力加速度。如图1所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆。
(1)用游标卡尺测量小钢球直径,求数如图2所示,读数为_______mm。
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有_______。
a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些
b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
c.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度
d.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置大于5°,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔Δt即为单摆周期T
e.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5°,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间Δt,则单摆周期
答案:(1)18.6 (2)a b e
解析:(1)游标卡尺主尺读数为18mm,游标尺读数为6×0.1mm,读数为18.6mm。
(2)摆线偏离平衡位置小于5°,故c、d错,a、b、e对。
2. 2011年理综福建卷
19.(1)(6分)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中:
①用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为 cm。
②小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是 。(填选项前的字母)
A.把单摆从平衡位置拉开30?的摆角,并在释放摆球的同时开始计时
B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为t/100
C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小
【解析】(1)①主尺刻度加游标尺刻度的总和等于最后读数,0.9 cm+mm = 0.97 cm,不需要估读。②为减小计时误差,应从摆球速度最大的最低点瞬间计时,A错。通过最低点100次的过程中,经历的时间是50个周期,B错。应选用密度较大球以减小空气阻力的影响,D错。悬线的长度加摆球的半径才等于摆长,由单摆周期公式可知摆长记录偏大后,测定的重力加速度也偏大,C正确。
3. 2012年理综天津卷9.(2)
(2)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
①他组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图所示。这样做的目的是 (填字母代号)。
A.保证摆动过程中摆长不变
B.可使周期测量得更加准确
C.需要改变摆长时便于调节
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图所示,则摆球的直径为 mm,单摆摆长为 m。
③下列振动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动图像,已知sin5°=0.087,sin15°=0.026,
这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是 (填字母代号)
答案:①A C ②0.9930 ③ A
解析:①用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,增加了线与悬挂处的摩擦,保证摆长不变;改变摆长时用力拉不会将摆线拉断,方便调节摆长。
②用10分度游标卡尺主尺读数为12mm,游标尺读数为0,则摆球的直径为12mm+0×0.1mm=12.0mm。
单摆摆长为m
③单摆的振动在摆角小于5度才能看作简谐振动,在测量周期时计时起点应该选择在平衡位置(速度大误差小)。
根据摆角估算振幅m=8.6cm,选项A、 B振幅合理。
m=25cm, 选项C 、D振幅不合理错误。
选项A中振动图像的计时起点在平衡位置是合理的,选项B中振动图像的计时起点在正的最大位置是不合理的。
4.2015年理综天津卷9、(2)某同学利用单摆测量重力加速度
①为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是__________
A组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大
②如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为1m的单摆,实验时,由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期T1;然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆周期T2;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL,用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g=____________
答案:①BC; ②
解析:①为了减小空气阻力的误差选用密度大,体积小的小球,A错。如果振幅过大(摆角大于10°时,小球的运动不在是简谐运动,所以误差较大,D错误。要求小球在运动过程中摆长不变,须使摆球在同一竖直面内摆动,而不能是圆锥摆故选BC。
②同理得两式相减可得
5.2018年全国卷III、22.(6分)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下:
(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端,让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处,但未碰到尺),准备用手指夹住下落的尺。
(2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为L1,重力加速度大小为
g,则乙的反应时间为 (用L、L1和g表示)。
(3)已知当地的重力加速度大小为,,。乙的反应时间为 s。(结果保留2位有效数字)
(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议: 。
答案:(2) (3)0.20
(4)多次测量取平均值;初始时乙的手指尽可能接近尺子
解析:根据题述,在乙的反应时间t内,尺子下落高度h=L-L1,由自由落体运动规律,,解得 , 代入数据得:t=0.20s。
6.2018年海南卷11.(6分)学生课外实验小组使用如图所示的实验装置测量重力加速度大小。实验时,他们先测量分液漏斗下端到水桶底部的距离s;然后使漏斗中的水一滴一滴地下落,调整阀门使水滴落到桶底发出声音的同时,下一滴水刚好从漏斗的下端滴落;用秒表测量第1个水滴从漏斗的下端滴落至第n个水滴落到桶底所用的时间t。
(1)重力加速度大小可表示为 (用s、n、t表示);
(2)如果某次实验中,,,,则测得的重力加速度大小
;(保留2位有效数字)
(3)写出一条能提高测量结果准确程度的建议: 。
答案:(1) (2) (3)“适当增大n”或“多次测量取平均值”
解析:(1)1个水滴从漏斗的下端滴落至桶底所用的时间为,
由自由落体运动公式得,解得。
(2)代入数据得
(3)“适当增大n”或“多次测量取平均值”
7. 2012年物理上海卷
29.(8分)在“利用单摆测重力加速度”的实验中。
(1)某同学尝试用DIS测量周期。如图,用一个磁性小球代替原先的摆球,在单摆下方放置一个磁传感器,其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端A应接到____________。使单摆做小角度摆动,当磁感应强度测量值最大时,磁性小球位于____________。若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期的测量值为____________(地磁场和磁传感器的影响可忽略)。
(2)多次改变摆长使单摆做小角度摆动,测量摆长L及相应的周期T。此后,分别取L和T的对数,所得到的lgT-lgL图线为____________(填:“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”);读得图线与纵轴交点的纵坐标为c,由此得到该地重力加速度g=____________。
答案:(1)数据采集器,最低点(或平衡位置), , (2)直线,
解析:(1)只有小球在最低点时,磁感应器中的磁感强度才最大;连续N个磁感应强度最大值应有N-1个时间间隔,这段时间应为(N-1)/2个周期,即:因此
(2)根据:,取对数得:因此图象为一条直线;图象与纵坐标交点为C,则 整理得:
8. 2014年物理上海卷
29. (8分)某小组在做“用单摆测定重力加速度”实验后,为进一步探究,将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知,这样做成的“复摆”做简谐运动的周期,式中Ic为由该摆决定的常量,m为摆的质量,g为重力加速度,r为转轴到重心C的距离。如图(a),实验时在杆上不同位置打上多个小孔,将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上,使杆做简谐运动,测量并记录r和相应的运动周期T,然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验,实验数据见表,并测得摆的质量m=0.50kg
r/m 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20
T/s 2.11 2.14 2.20 2.30 2.43 2.64
(1)由实验数据得出图(b)所示的拟合直线,图中纵轴表示 .
(2) Ic的国际单位为 ,由拟合直线得到Ic的值为 (保留到小数点后二位);
(3)若摆的质量测量值偏大,重力加速度g的测量值 。(选填:“偏大”、“偏小”或“不变")
【答案】(1)T2r (2) kg·m2; 0.17 (3)不变
【解析】(1)根据复摆的周期公式: ,得,题图中纵坐标表示T2r;(2)根据关系式,利用单位关系可知Ic的国际单位为kg·m2;根据图线的截距得,解得Ic=0.17。(3)本实验数据处理是通过图线的斜率分析出的,与质量无关,所以质量变化后,重力加速度的测量值不变。
9.2015年理综北京卷21.⑵用单摆测定重力加速度的实验装置如图2所示。
①组装单摆时,应在下列器材中选用___ ___(选填选项前的字母)
A.长度为1m左右的细线
B.长度为30cm左右的细线
C.直径为1.8cm的塑料球
D.直径为1.8cm的铁球
②测出悬点O至小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=______(用L、n、t表示)
③下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
组次 1 2 3
摆长L/cm 80.00 90.00 100.00
50次全振动时间t/s 90.0 95.5 100.5
振动周期T/s 1.80 1.91
重力加速度g/(ms-2) 9.74 9.73
请计算出第3组实验中的T=_______s,g=______m/s2。
④用多组实验数据做出T2-L图像,也可以求出重力加速度g,已知三位同学做出的T2-L图线的示意图如图3中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是_______(选填选项前的字母)。
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
⑤某同学在家里测重力加速度,他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图4所示,由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺,于是他在细线上的A点做了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g=_____(用l1、l2、T1、T2表示)
【答案】① AD ② ③ 2.01,9.76 ④ B⑤
①用单摆测定重力加速度的实验,基本条件是摆线长度远大于小球直径,小球的密度越大越好,故摆线应选取长约1m左右的不可伸缩的细线,摆球应选取体积小而质量大的铁球,故选AD。
②n次全振动的时间为t,则振动的周期为,
根据单摆周期公式,可推出
③50次全振动的时间为100.5s,则振动的周期为,
代入公式得
④由可知图像的斜率,b曲线为正确的图象。图像的斜率越小,对应的重力加速度越大,选项C错误。在图象中图线与纵轴正半轴相交表示计算摆长偏小,如漏加小球半径,与纵轴负半轴相交表示摆长偏大,选项A错误。若误将49次全振动记为50次,则周期测量值偏小,值测量值偏大,对应的图像斜率偏小,选项B正确。故选B。
⑤设A到铁锁重心的距离为,则第一次的实际摆长为,第二次的实际摆长为,由周期公式,,联立消去,解得。
10.【2019年物理全国卷3】甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是_______。(填正确答案标号)
A.米尺 B.秒表 C.光电门 D.天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
答:________________________________________________
(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,则该地的重力加速度大小为g=___m/s2。(保留2位有效数字)
【答案】 (1). A (2). 将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺 (3). 9.7
【解析】
【详解】此实验用数码相机替代打点计时器,故实验原理是相同的,仍然需要米尺来测量点与点之间的距离;就本实验而言,因为是不同照片,所以是测量连续几张照片上小球位置之间的距离;加速度求解仍然用逐差法计算,注意是bc与ab之间的距离差.
图1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
图2
2
0
10
0
5
10
1
2
0
cm
1
2
cm
0
10
主尺
游标尺
L
t/s
x/cm
O
-8
8
A
tA
t/s
x/cm
O
-30
30
C
tC
t/s
x/cm
O
-30
30
D
tD
t/s
x/cm
O
-8
8
B
tB
A
0
0.05
0.10
015
0.20
025
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
r2/m2
图(b)
r
O
C
图(a)
图2
a
b
c
O
L
T2
O
A
11-19年高考物理真题分专题汇编之77其它力学实验
1.2015年理综重庆卷6.(1)同学们利用如题6图1所示方法估测反应时间。首先,甲同学捏住直尺上端,使直尺保持竖直状态,直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。当乙看见甲放开直尺时,立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度读数为x,则乙同学的反应时间为 (重力加速度为g)。
基于上述原理,某同学用直尺制作测量反应时间的工具,若测量范围为0~0.4s,则所用直尺的长度至少为 cm(g取10m/s2);若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线,则每个时间间隔在直尺上对应的长度是 的(选填“相等”或“不相等”).
答案:, 80, 不相等
解析:①直尺在人的反应时间内做自由落体运动,有,解得;
②反应时间最长为,需要直尺的长度为;
③自由落体运动从计时开始连续相等时间的位移为1:4:9:16,而相等时间内的位移为1:3:5:7,故长度不相等。
2.2015年理综新课标I卷22.(6分)
某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m)。
完成下列填空:
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00kg;
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为_____kg;
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
序号 1 2 3 4 5
m(kg) 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90
(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_____N;小车通过最低点时的速度大小为_______m/s。(重力加速度大小取9.80m/s2 ,计算结果保留2位有效数字)
答案:(2)1.40 (4)7.9 1.4
解析: (2)根据秤盘指针可知量程是10kg,指针所指示数为1.4kg .
(4)记录的托盘称各次示数并不相同,为减小误差,取平均值,即m=1.81kg。而模拟器的重力为G=m'g=9.8N,所以小车经过凹形桥最低点的压力为N=mg-m'g≈7.94N。
沿半径方向的合力提供向心力即
将R=0.20m代入得v=1.4m/s
3.2013年重庆卷6.(1)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水,制作了如图所示的装置,准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。要达到实验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的 和在橡皮条阻拦下前进的距离,还必须增加的一种实验器材是 。忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力,重力加速度已知,根据 定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率。
答:高度(距水平木板的高度); 刻度尺: 机械能守恒或动能定理
解析:此题考查探究初速度与物体运动位移的关系,由机械能守恒定律或动能定理可求得初速度(已知高度),用刻度尺可测长度或高度。
4. 2016年新课标Ⅱ卷22.(6分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物快,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
(1)实验中涉及下列操作步骤:
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是__________(填入代表步骤的序号)。
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_______m/s。比较两纸带可知,_________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
【答案】(1)④①③② (2)1.29 M
【解析】(1)打点计时器应先通电后释放物块,正确的顺序为④①③②
(2)物块脱离弹簧时速度最大;;由动能定理,根据纸带可知M纸带获得的最大速度较大,则弹性势能较大。
5.2016年四川卷8.(17分)
Ⅰ.(6分)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离x,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A、O之间的距离x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_______。
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量_______。
A.弹簧原长 B.当地重力加速度
C.滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A、O之间的距离x,计时器显示时间t将_____。
A.增大 B.减小 C.不变
【答案】(1) (2) C (3) B
【解析】(1) 计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是
(2)弹簧的弹性势能全部转化成了滑块得到的动能,为求出弹簧的弹性势能,还需要测量滑块(含遮光片)的质量,故选C。
(3) 增大A、O之间的距离x,弹簧的压缩量变大,滑块得到的速度变大,则滑块经过计时器显示时间t将减小,故选B。
6.2011年理综四川卷
22.(1)(7分)某研究性学习小组进行了如下实验:如图所示,在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水,水中放一个红蜡做成的小圆柱体R。将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合,在R从坐标原点以速度v0=3cm/s匀速上浮的同时,玻璃管沿x轴正方向做初速为零的匀加速直线运动。同学们测出某时刻R的坐标为(4,6),此时R的速度大小为 cm/s,R在上升过程中运动轨迹的示意图是 。(R视为质点)
解析: “研究运动的合成与分解”实验中:小圆柱体R在竖直方向匀速运动有,,在水平方向做初速为0的匀加速直线运动x=at2,得a=2cm/s2,R的速度大小为,轨迹示意图是D。
7.2018年浙江卷(4月选考)17.(5分)(1)用图1所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验时,除了图中已给出的实验器材外,还需要的测量工具有___ C_____(填字母);
A. 秒表 B. 天平 C.刻度尺 D.弹簧测力计
(2)用图2所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时,释放重物前有以下操作,其中正确的是__AC__(填字母);
A.将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上
B.手提纸带任意位置
C.使重物靠近打点计时器
(3)图3是小球做平抛运动的频闪照片,其上覆盖了一张透明的方格纸。已知方格纸每小格的边长均为0.80cm。由图可知小球的初速度大小为__0.66~0.74____m/s(结果保留两位有效数字)
解析:(1)实验“探究功与速度变化的关系”使用打点计时器测速度,不需要秒表,故A错误;因为运动中质量不变,在找关系时不需要天平测质量,B错误;由纸带上的点计算速度需要用刻度尺测量计数点的间距,故C正确。每次实验时橡皮筋成倍数地增加,形变量不变,功的关系不需要测力,故D错误。故选C。
(2)图2是利用自由落体运动验证机械能守恒定律,需要把两限位孔调到同一竖直线上,减小限位孔与纸带间的摩擦力,故A正确;要使重物靠近打电计时器再释放,以纸带上打出尽可能多的点,B错误C正确。故选AC。
(3)由图可知,竖直方向上,则t=0.4s
水平方向上,可解得,v0=0.70m/s
8.2018年北京卷、21.(18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
主要实验步骤如下:
a.安装好实验器材。接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。
b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t = 0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F……所示。
c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、v4、v5……
d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。
结合上述实验步骤,请你完成下列任务:
(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有 和 (填选项前的字母)。
A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源
C.刻度尺 D.秒表
E.天平(含砝码)
(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v - t图像。
(3)观察v - t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是 。v - t图像斜率的物理意义是 。
(4)描绘v - t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对Δt的要求是 (选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的Δx大小与速度测量的误差 (选填“有关”或“无关”)。
(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。
答案:(1)A C
(2)如答图1, C点的坐标为(3T,v3)
(3)小车的速度随时间均匀变化,加速度
(4)越小越好,有关
(5)如果小球的初速度为0,其速度,那么它通过的位移。因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。
解析:(1)打点计时器需用交流电源;为了计算速度需要利用刻度尺测量长度,故需要的仪器选AC
(2)利用所给点迹描点连线,得图像见答图1,其中C点的横坐标为3T,纵坐标为v3
(3)结合图像可以看出,小球速度随时间均匀变化,所以小球做匀加速运动,图像的斜率代表了运动时的加速度。
(4)Δt越小,则越接近计数点的瞬时速度,所以Δt越小越好,计算速度需要用到Δx的测量值,所以Δx大小与速度测量的误差有关。
(5)如果小球的初速度为0,其速度v∝t,那么它通过的位移x∝t2。因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。(要检验小球的速度是随时间均匀变化的,可以检验小球运动位移与时间的平方成正比,利用滴水可以得到小球的运动时间,并测出小球在相应时间内的位移,则可以验证。)
9.2013年浙江卷
21.(10分)如图所示,装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮,固定在小车上;装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端,另一端系在小车上。一同学用装置甲和乙分别进行实验,经正确操作获得两条纸带①和②,纸带上的a、b、c ……均为打点计时器打出的点。
(1)任选一条纸带读出b、c两点间的距离为 ;
(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为 ,纸带①和②上c、e两点间的平均速度① ②(填“大于”、”等于”或“小于”);
(3)图中_______(填选项)
A.两条纸带均为用装置甲实验所得
B.两条纸带均为用装置乙实验所得
C.纸带①为用装置甲实验所得,纸带②为用装置乙实验所得
D.纸带①为用装置乙实验所得,纸带②为用装置甲实验所得
答案:
(1)2.10cm或2.40cm(±0.05cm,有效数字位数正确)
(2)1.13m/s或1.25m/s(±0.05m/s,有效数字位数不作要求); 小于
(3)C
10. 2014年理综重庆卷6.(2)
为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律,同学们设计了如题6图3所示的实验装置。他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上,固定点分别为P和Q,P低于Q,绳长为L(L>PQ)。他们首先在绳上距离P点10cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动),由测力计读出PC、QC的拉力大小TP、TQ。随后,改变重物悬挂点C的位置,每次将P到C的距离增加10cm,并读出测力计的示数,最后得到TP、TQ与绳长PC的关系曲线如题6图4所示。由实验可知:
①曲线Ⅱ中拉力最大时,C与P点的距离为 cm,该曲线为 (选填:TP或TQ)的曲线。
②在重物从P移到Q的整个过程中,受到最大拉力的是 (选填:P或Q)点所在的立柱。
③曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力为T0= N,它与L、D、m和重力加速度g的关系为T0= 。
【答案】①60(56-64均可), TP ② Q ③4.30 (4.25-4.35均可)
【解析】①由曲线Ⅱ的最高点拉力最大,对应的横坐标PC =60cm,设 PC和QC与水平的夹角为α和β ,由C点的平衡可得:,开始C点靠近 P 点, > β,则,即TP>TQ,结合两曲线左侧部分,Ⅱ曲线靠上则为TP的曲线。
②比较两图象的顶点大小可知,I曲线的最高点更大,代表Q有最大拉力。
③两曲线的交点表示左右的绳拉力大小相等,读出纵坐标为TP=TQ=4.30N,设 CQ 绳与立柱的夹角为θ,延长CQ 线交另立柱上,构成直角三角形,则,由力的平衡可知2TQcosθ=mg,则。
11.2015年江苏卷11. (10 分)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律. 实验装置如题11-1图所示,打点计时器的电源为 50Hz 的交流电.
(1)下列实验操作中,不正确的有 ____________ .
(A)将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
(B)纸带穿过限位孔,压在复写纸下面
(C)用手捏紧磁铁保持静止,然后轻轻地松开让磁铁下落
(D)在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
(2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验①”),将磁铁从管口处释放,打出一条纸带,取开始下落的一段,确定一合适的点为 O 点,每隔一个计时点取一个计数点,标为 1,2,…,8. 用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到 O 点的距离,记录在纸带上,如题 11-2 图所示.
计算相邻计时点间的平均速度 ,粗略地表示各计数点的速度,抄入下表。 请将表中的数据补充完整.
位置 1 2 3 4 5 6 7 8
(cm/s) 24.5 33.8 37.8 39.5 39.8 39.8 39.8
(3)分析上表的实验数据可知:在这段纸带记录的时间内,磁铁运动速度的变化情况是
;磁铁受到阻尼作用的变化情况是 。
(4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作 ( 记为 “ 实验②”),结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同。 请问实验②是为了说明什么? 对比实验①和②的结果可得到什么结论?
答案: (1)CD (2)39. 0 (3)逐渐增大到 39. 8 cm/s 逐渐增大到等于重力
(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用
磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.
解析:(1) 在实验时,应先接通打点计时器的电源,让打点计时器工作,然后释放磁铁,所以不正确的是CD。
(2) 由.
(3) 由纸带上的测量数据知,磁铁的速度逐渐增大,最后匀速下落,阻力逐渐增大到等于重力。
(4) 为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用 磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。
12.2015年上海卷28.(8分)改进后的“研究有固定转动轴物体平衡条件”的实验装置如图所示,力传感器、定滑轮固定在横杆上,替代原装置中的弹簧秤。已知力矩盘上各同心圆的间距均为5cm。
(1)(多选题)做这样改进的优点是
(A)力传感器既可测拉力又可测压力
(B)力传感器测力时不受主观判断影响,精度较高
(C)能消除转轴摩擦引起的实验误差
(D)保证力传感器所受拉力方向不变
(2)某同学用该装置做实验,检验时发现盘停止转动时G点始终在最低处,他仍用该盘做实验。在对力传感器进行调零后,用力传感器将力矩盘的G点拉到图示位置,此时力传感器读数为3N。再对力传感器进行调零,然后悬挂钩码进行实验。此方法________(选填“能”、“不能”)消除力矩盘偏心引起的实验误差。已知每个钩码所受重力为1N,力矩盘按图示方式悬挂钩码后,力矩盘所受顺时针方向的合力矩为_______N·m。力传感器的读数为_______N。
答案:(1)BD (2)能, 0.7、 -0.5
解析:(1)力传感器、定滑轮固定在横杆上,替代原装置中的弹簧秤,主要好处是:力传感器测力时不受主观判断影响,精确度高和保证力传感器所受拉力方向不变,所以B、D正确。弹簧秤也可以测拉力和压力的,所以A错误;不能消除转轴摩擦引起的实验误差,故C错误。
(2)某同学用该装置做实验,检验时发现盘停止转动时,G点始终在最低处,他仍用该盘做实验。在对力传感器进行调零后,用力传感器将力矩盘的G点拉到图示位置,此时力传感器读数为3N,说明此时偏心的顺时针力矩为M0=3×2×0.05 N?m =0.3N?m,再对力矩盘进行调零,这时就可以消除力矩盘偏心引起的实验误差;
力矩盘所受顺时针方向的合力矩M1=(2×1×0.05+0.3) N?m =0.7N?m,
根据有固定转动轴物体的平衡条件:F×2×0.05+3×1×3×0.05+0.3= 2×1×0.05+2×1×3×0.05+0.3,
解得F= -0.5N
13.2017年新课标Ⅱ卷22.(6分)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度的之间的关系。使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的挡光片、光电计时器。
实验步骤如下:
①如图(a),将光电门固定在斜面下端附近:将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;
②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间?t;
③用?s表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示),表示滑块在挡光片遮住光线的?t时间内的平均速度大小,求出;
④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③;
⑤多次重复步骤④
⑥利用实验中得到的数据作出v-?t图,如图(c)所示
完成下列填空:
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则与vA、a和?t的关系式为 。
(2)由图(c)可求得vA= cm/s,a= cm/s2.(结果保留3位有效数字)
【答案】(1);(2)52.1,16.4 (15.8~16.8)
【解析】(1)设挡光片末端到达光电门的速度为v,则由速度时间关系可知:,且,联立解得;
(2)由图(c)可求得vA=52.1m/s,,a=16.4m/s2
甲同学
乙同学
题6图1
凹形桥模拟器
托盘秤
图(a)
图(b)
0
1
2
8
9
kg
钢球
橡皮条
木板
打点计时器
固定栓
物块
纸带
图(a)
1.15
M
1.51
1.89
2.58
2.57
L
1.56
1.55
1.54
0.99
单位cm
图(b)
A
B
C
O
滑块
遮光片
光电门
气垫导轨
O
x/cm
y/cm
R
v0
B
y
x
O
y
x
O
y
x
O
y
x
O
A
B
C
D
第17题图3
第17题图2
第17题图1
纸带
打点计时器
图1
重物
小车
O
图2
B
C
D
E
F
A
t
??v
图3
0
T
2T
3T
4T
5T
v1
v2
v3
v4
v5
图4
t
v
答图1
0
T
2T
3T
4T
5T
v1
v2
v3
v4
v5
装置甲
装置乙
小桶
细线
橡皮筋
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
O
a
b
c
d
e
纸带①
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
O
a
b
c
d
e
纸带②
C
题6图3
D
Q
P
20
40
60
80
100
120
140
题6图4
PC/cm
T/N
5
4
3
1
2
0
题11-1图2
打点计时器
限位孔
铜管
1
2
3
4
5
6
O
7
8
1.18
0.20
2.53
4.04
5.60
7.18
8.77
10.36
11.96
(单位:cm)
题11-2图
B
C
D
G
A
光电门
挡光片
滑块
图(a)
图(b)
Δs
运动方向
前端
△t/ms
0
50
100
150
200
52.0
52.4
52.8
53.2
53.6
图(c)
11-19年高考物理真题分专题汇编之078描绘静电场的等势线
1.2013年全国卷大纲版22.(6分)
如图,E为直流电源,G为灵敏电流计,A、B为两个圆柱形电极,P是木板,C、D为两个探针,S为开关。现用上述实验器材进行“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验。
(1)木板P上有白纸、导电纸和复写纸,最上面的应该是 纸;
(2)用实线代表导线将实验器材正确连接。
答案:(1)导电
(2)连线如图所示(4分。探针和灵敏电流计部分2分,有任何错误不给这2分;其余部分2分,有任何错误也不给这2分)
解析:(1)描等势线装置最上面是导电纸。
(2)电源、开关、导电纸构成回路,开关闭合可在导电纸上形成电流场(等效静电场);灵敏电流计与探针用来检测导电纸上两点间电势差。
2.2016年上海卷28.(7分)“用DIS描绘电场的等势线”的实验装置示意图如图所示。
(1)(单选题)该实验描绘的是
(A)两个等量同种电荷周围的等势线
(B)两个等量异种电荷周围的等势线
(C)两个不等量同种电荷周围的等势线
(D)两个不等量异种电荷周围的等势线
【答案】B
【解析】该实验中,用A、B两个接线柱分别接在电源的正负极上,一个带正电另外一个带负电,模拟等量异种电荷产生的电场,所以选项B正确。
(2)(单选题)实验操作时,需在平整的木板上依次铺放
(A)导电纸、复写纸、白纸
(B)白纸、导电纸、复写纸
(C)导电纸、白纸、复写纸
(D)白纸、复写纸、导电纸
【答案】D
【解析】在实验中,最上边一层是导电纸,这样才可以使A、B接线柱电流通过导电纸;接下来依次是复写纸和白纸,实验过程中在导电纸上找到电势相同的点,需要用探针在导电纸上作标记,标记通过复写纸就印到最下层的白纸上。
(3)若电压传感器的红、黑探针分别接触图中d、f两点(f、d连线与A、B连线垂直)时,示数小于零。为使示数为零,应保持红色探针与d点接触,而将黑色探针 (选填:“向左”或“向右”)移动。
【答案】向右
【解析】据题意,只有当指针示数为零时才说明两点的电势相等,现在保持红色探针与d点接触,为了保证电压表示数为零,需要使黑色探针与红色探针电势相等,则要把黑色探针向右移动。
电源
E
S
A
B
P
G
C
D
G
电源
E
S
A
B
P
G
C
D
G
a
b
c
d
e
f
A
B
电源
11-19年高考物理真题分专题汇编之79伏安法测电阻
1. 2014年理综新课标卷Ⅱ
22.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表V的内阻约为2kΩ,电流表A的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,计算结果由计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的读数;若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则 ① (填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1 ② (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2 ③ (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
【答案】①Rx1 ②大于 ③小于
【解析】Rx约为200Ω,,,Rx可认为是大电阻,采取电流表内接法测量更准确,即用图a电路测量,Rx1更接近待测电阻真实值;因为U>UR,I=IR,则Rx1>I真,图a电路由于电流表的分压使测量值大于真实值;因为I>IR,U=UR,则Rx22.2017年海南卷12.(12分)某同学用伏安法测量待测电阻的阻值。现有器材为:待测电阻R(阻值约为5 Ω),电源(电动势3 V),滑动变阻器(阻值范围0~10 Ω),电流表(量程0.6 A,3 A),电压表(量程3 V,15 V),开关,导线若干。实验要求在测量电路中将电流表外接,滑动变阻器起限流作用。回答下列问题:
(1)按照实验要求在图(a)中画出实物连线图。
(2)若已按实验要求接线,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数始终约为3 V,电流表的示数始终接近0。写出产生这种现象的一个原因:_______________。
(3)在连线正确后,闭合开关。电压表和电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示。由图可知,电压表读数为_______V,电流表读数为______A。由此可得待测电阻的阻值为_____Ω(结果保留3位有效数字)。
答:(1)实物连线图如右图所示
(2)待测电阻R断路
(3)2.20 0.48 4.58
解析:(1)实物连线图如右图所示
(2)待测电阻R断路
(3)电压表读数为2.20V,电流表读数为0.48A,待测电阻的阻值为
3.2017年浙江选考卷18.小明用电学方法测量电线的长度,首先小明测得电线铜芯的直径为1.00mm,估计其长度不超过50m,(已知铜的电阻率为Ω?m),现有如下实验器材:
①量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表; ②量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表;
③阻值为0-2Ω的滑动变阻器; ④内阻可忽略,输出电压为3V的电源;
⑤阻值为R0=4.30Ω的定值电阻; 开关和导线若干。
小明采用伏安法测量电线电阻,正确连接电路后,调节滑动变阻器,电流表的示数从0开始增加,当示数为0.5A时,电压表示数如图1所示,读数为 V,根据小明测量的信息,图2中P点应该 (选填“接a”、“接b”、 “接c”或“不接”)Q点应该 (选填“接a”、“接b”、“接c”或“不接”),小明测得的电线长度为 m。
【答案】2.50 接b 接a 31.4
【解析】由图可得电压表量程为3V,最小精度0.1V,有效数字应该保留到0.01V,示数应为2.50V;被测量电阻属于小电阻,电流表应该外接,P点接b,题中要求电流表能从0开始变化,所以采取分压接法,Q点应接a,根据电阻定律 ,代入数据可得长度为31.4m
4.2016年浙江卷22.(10分)某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0..6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表。采用分压电路接线,图1是实物的部分连线图,待测电阻为图2中的R1,其阻值约为5 Ω。
(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接______(填a或b)、导线②连接______(填c或d)。
(2)正确接线测得实验数据如表,用作图法求得R1的阻值为______Ω。
U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40
I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53
(3)已知图2中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体,R2的边长是R1的,若测R2的阻值,则最优的连线应选_____(填选项)。
A.①连接a,②连接c B.①连接a,②连接d
C.①连接b,②连接c D.①连接b,②连接d
【答案】(1)a、d; (2)作图见右,4.4~4.7 (3)B
【解析】(1)因电压表的内阻远大于待测电阻的阻值,故采用电流表外接法,又知滑动变阻器采用分压电路接线,故测R1阻值的最优连接方式为导线①连接a、导线②连接d。
(2)作图如图所示,则R2== Ω=4.4 Ω。
(3)根据电阻定律可得R=ρ=,故R2=R1,要测R2的阻值,与测量R1一样,最优的连线应①连接a,②连接d,故B正确。
5.2014年理综天津卷
9.(3)现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有:
多用电表(仅可使用欧姆挡);
一个电池组E(电动势6V);
一个滑动变阻器R(0 20Ω,额定电流1A);
两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA);
两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω);
一个电键S、导线若干.
①为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断的做法正确的是______________(填字母代号).
A.这个电阻很小,估计只有几欧姆
B.这个电阻很大,估计有几千欧姆
C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量
D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量
②根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.
【答案】①AC ②如右图示
【解析】根据条件知电阻应该比较小,所以换为“×1”挡,选AC;根据条件,可以把电流表串联R1当电压表用,把电流表并联R2当电流表用,这样实验电路等效为一个伏安法测电阻,为了减少功耗,应该用限流电路。
6.2018年天津卷9(3)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ),除了Rx,开关S、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表(量程0~1 V,内阻约为10 kΩ)
B.电压表(量程0~10 V,内阻约为100 kΩ)
C.电流表(0~1 mA内阻约为30 Ω)
D.电流表(0~0.6 A,内阻约为0.05 Ω)
E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)
F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)
G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)
①为使测量尽量准确,电压表选用_________,电流表选用______________,电源选用______________。(均填器材的字母代号);
②画出测量Rx阻值的实验电路图。
③该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会______________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是____________________________。
答案:①B;C;F
②实验电路图如答图示
③大于;电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)
解析:由于被测电阻为10kΩ,所以电源要选择电动势大的,然后根据电路的电流选择电流表和电压表;若采用限流接法,则电路中的电流和电压不变不明显,故采用滑动变阻器的分压接法,根据和的关系分析电流表的接法;根据电流表的接法判断实验误差。
①若选用电源1.5V,由于被测电阻很大,电路中的电流非常小,不利于实验,故电源选择12V的,即F;则电压表就应该选取B;电路中的最大电流为,故电流表选用C。
②因为题给的滑动变阻器的最大阻值只有10Ω,若采用限流接法,则电路中电流和电压变化不明显,故采用滑动变阻器的分压接法,由于,所以采用电流表内接法,电路图如答图所示,
③由于电流表的分压,导致电压测量值偏大,而电流准确,根据可知测量值偏大。
7.2014年理综山东卷
22、(10分)实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的电阻率为,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度。
可供使用的器材有:
电流表:量程0.6A,内阻约为0.2Ω;
电压表:量程3V,内阻约9KΩ;
滑动变阻器R1:最大阻值5Ω;
滑动变阻器R2:最大阻值20Ω;
定值电阻:R0=3Ω;
电源:电动势6V,内阻可不计;
开关、导线若干。
回答下列问题:
(1)实验中滑动变阻器应选____________(填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至_________端(填“a”或“b”).
(2)在实物图(见答题卡)中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接。
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图乙所示,读数为____V.
(4)导线实际长度为_______m(保留2位有效数字)
【答案】
(1)R2;a。 (2)如右图所示
(3)2.30(2.29、2.31均正确)。 (4)94(93、95均正确)
【解析】(1)估算待测电阻约为2Ω,这样R0+ R的总阻值约为5Ω,滑动变阻器采用限流接法, 阻值约等于待测电阻的35倍测量较准确,因此滑动变阻器选R2;另外测量前应将滑动变阻器阻值调到最大值以保护电路。
(2)如右图所示
(3)电压表读数为2.30V
(4)这样测得的电阻值为,因此待测电阻为R=1.6Ω,而代入数据可得导线长度L=94m.
8.2014年物理海南卷
12.用伏安法测量一电池的内阻。已知该待测电池的电动势E约为9V,内阻约数十欧,允许输出的最大电流为50mA,可选用的实验器材有:
电压表V1(量程5V);电压表V2(量程10V);
电流表A1(量程50mA);电压表A2(量程100mA);
滑动变阻器R(最大电阻300Ω);
定值电阻R1(阻值为200Ω,额定功率为1/8W);定值电阻R2(阻值为200Ω,额定功率为1W);
开关S;导线若干。
测量数据如坐标纸上U-I图线所示。
(1)在答题卡相应的虚线方框内画出合理的电路原理图,并标明所选器材的符号。
(2)在设计的电路中,选择定值电阻的根据是 .
(3)由U-I图线求得待测电池的内阻为 Ω。
(4)在你设计的电路中,产生系统误差的主要原因是 .
【解析】(1)电路原理图如图(a)所示。(5分,给出图(b)也给分。原理正确2分,仪器选择正确3分)
(2)定值电阻在电路中消耗的功率会超过1/8W, R2的功率满足实验要求(1分)
(3) 51.0 (2分。在49.053.0范围内的均给分)
(4)忽略了电压表的分流(此答案对应于图(a)) 或:忽略了电流表的分压(此答案对应于图(b) ) (2分,其他合理答案也给分)
9. 2014年理综浙江卷
22.(10分)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值。
图1是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图1中画出。
小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图2所示。在图中,由电流表外接法得到的数据点是用_______(填“○”或“×”)表示的。
请你选择一组数据点,在图2上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为______Ω。
【解析】 (1)由图2中的电压、电流数据从零开始可知滑动变阻器采用分压式,电压表选择量程3 V,电流表采用外接法.
(2)外接法由于电压表分流,测得的电阻比内接法测得的要小,故电流表外接法得到的数据点是用“×”表示的.
(3)用“×”数据点连直线,斜率为铅笔芯的电阻,考虑误差因素,R=(1.1~1.3)Ω;用“○”数据点连直线,同理得R=(1.5~1.7)Ω.
10.2011年理综天津卷
9.(4)某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx ,现备有下列器材:
A. 电流表(量程100μA,内阻约2kΩ);
B. 电流表(量程500μA,内阻约300Ω);
C. 电压表(量程15V,内阻约100kΩ);
D. 电压表(量程50V,内阻约500kΩ);
E. 直流电源(20V,允许最大电流1A);
F. 滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定功率1W);
G. 电键和导线若干。
电流表应选______.电压表应选______.(填字母代号)
该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:
①___________________________________;
②___________________________________。
【解析】电学实验选择仪器的一般步骤如下:① 根据量程选择电流表和电压表,不能超过表的量程,不能量程太大导致表的读数偏小;② 根据题中关键语句,如精确测量,从零开始连续可调等等选择分压电路亦或是限流电路;分压电路滑动变阻器选择小阻值,限流电路滑动变阻器选择大阻值;③ 选择电流表的内外接法,一般的原则是“大内偏大,小外偏小”;也可以根据之间的关系来判断,当时,采用电流表的外接法,反之选择电流表内接法。
本题中,待测电阻Rx的阻值约为25kΩ,直流电源电动势为20V,经粗略计算电路中最大的电流约为,所以电流表选择B;虽然电压表C的量程不足,但是相比起来电压表D的量程超过太多,读数偏小,所以电压表选择C表。
根据本题解析的第②、③两条原则可知电路图的问题为:①电流表应采用内接的方法;②滑动变阻器应采用分压器方式的接法 。
11.2013年北京卷21.(18分)
某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。
(1)现有电源(4V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50Ω,额定电流2A),开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用______,电压表应选用______(选填器材前的字母);实验电路应采用图1中的________(选填“甲”或“乙”)。
(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请请根据在⑴问中所选的电路图,补充完成图2中实物间的连线。
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图3所示,可得该电阻的测量值=________Ω(保留两位有效数字)。
(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是_____;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是 。(选填选项前的字母)
A.电流表测量值小于流经Rx的电流值
B.电流表测量值大于流经Rx的电流值
C.电压表测量值小于Rx两端的电压值
D.电压表测量值大于Rx两端的电压值
(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压U也随之增加,下列反映U-x关系的示意图中正确的是 。
【答案】(1)B C 甲 (2)如答图1所示 (3)5.2 (4)B D (5)A
【 解析】(1)电流表、电压表在实验中指针能达到半偏附近,读数误差小、较精确,由于电源电动势为4V,待测电阻阻值约为5Ω,则电路中的最大电流为0.8A,故电流表应选B,电压表选C;由于 ,故实验中电流表应采用外接法。
(2)电流表外接即可,连线图见答图1。
(3)由第(1)问已确定电表的两程,在此直接读数即可,电流表示数为0.5A,电压表示数为2.6V,则Rx=5.2Ω。
(4)图甲电流表外接,测得的电流实际上是流过和电压表的电流之和;图乙电流表内接,电压表的示数实际上是和电流表两端的电压之和。
(5)由闭合电路欧姆定律可知两端的电压与滑动变阻器两端的电压之和等于电源的电动势,随着x的增大,滑动变阻器接入电路的有效电阻减小,电路中的电流逐渐增大,故U-x图线是斜率逐渐增大的曲线。选A。
12. 2013年重庆卷6.(2)某同学对有故障的电热毯进行探究。题6(2)图1是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接。题6(2)图2为测试电路实物图,A、B为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表。
①请在答题卡虚线框内画出与题6(2)图2对应的电路图。
②断开K1,用上述测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的U-I曲线如题6(2)图3所示。已知电热线材料的电阻率为2.8×10-7Ω·m,电热线的直径为0.200mm。可求得此电热线的电阻为 kΩ,总长度为 m。(结果均保留两位有效数字)
③为了进一步检查故障,该同学闭合开关K1和K2,用表笔A和B分别对题6(2)图1中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路,位置在 之间(在“1和2”、“1′ 和2′”、“2和3”、“2′ 和3′”中选填一项)。
测试点 3和3′ 1和1′ 1和3 1和2′ 2′ 和3′
电表指针有无偏转 电压表 有 有 无 有 无
电流表 无 有 有 无 有
答:①电路图如图示
②0.58 (0.57到0.59均可); 65(64到66均可)
③1' 和2'
解析:将实物图转化为电路图如图。根据6(2)图3知图像的斜率为0.58,由,代入解得L=65m。
由1和1' 之间有电流,1和2' 之间无电流知断路处为1' 和2' 之间。
13.2015年理综四川卷8. (2)(11分)用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有:
电流表A1(量程0 – 30mA);
电流表A2(量程0 – 100mA);
电压表V(量程0 – 6V);
滑动变阻器R1(阻值0 –5Ω);
滑动变阻器R2(阻值0 –300Ω);
开关S一个,导线若干条。
某同学的实验过程如下:
Ⅰ.设计如图3所示的电路图,正确连接电路。
Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录。以U为纵轴,I为横轴,得到如图4所示的图线。
Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变。重复Ⅱ的步骤,得到另一条U—I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0)。回答下列问题:
①电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 ;
②由图4的图线,得电源内阻r= Ω ;
③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx= ,代入数值可得Rx;
④若电表为理想电表, Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围 ,电压表示数变化范围 。(选填”相同”或”不同”)
答案:①A2 R2 ②25 ③-r ④相同 不同
解析:①由电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧,可以估算出电路中电流为数十毫安,因此电流表选用A2,为了电路正常工作,并方便调节,多测几组数据,滑动变阻器应选用R2。
②根据图3电路结构可知,电压表测量了电路的路端电压,电流表测量了电路的总电流,因此图4中,图线斜率绝对值即为电源的内阻,有:。
③当改接电路后,将待测电阻与电源视为整体,即为一“等效电源”,此时图线的斜率为等效电源的内阻,因此有:,解得:
④若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,电路的总电阻可变范围不变,因此电流表的示数变化范围相同,Rx接在B、C之间时,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,而Rx接在A、B之间时,电压表测量的是滑动变阻器与Rx两端电压的和,由于对应某一滑动变阻器阻值时,电路的电流相同,因此电压表的读数不同,所以电压表示数变化范围也不同。
Rx
图a
V
A
Rx
图b
V
A
电源
3
15
-
-
0.6
3
R
图(a)
0
1
10
15
V
2
3
5
0
0
2
3
A
0.6
0.2
0
1
0.4
图(b)
图(c)
电源
3
15
-
-
0.6
3
R
V
A
P
Q
Rx
R0
a
b
c
S
E
-1
2
3
15
10
5
0
1
0
-5
V
图1
图2
电流方向
R1
R2
电流方向
图2
①
c
d
a
b
R1
图1
②
A
V
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
I/A
U/V
G
G
Rx
R2
R
E
S
R1
R0
V
Rx
A
S
电源
答图
V
0
1
2
3
图乙
V
A
Rx
R0
a
b
S
E
图甲
15.0
25.0
35.0
6.50
7.50
I/mA
U/V
图(a)
R2
V2
A1
R
E
S
图(b)
R2
V2
R
E
S
A1
第22题图1
铅笔
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.9
0.8
1.0
I/A
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
第22题图2
第22题答图1
铅笔
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.9
0.8
1.0
I/A
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
第22题答图2
直流电源
+
V
μA
Rx
A
V
Rx
R
甲
A
V
Rx
R
乙
图1
V
A
学生用电源
图2
P
Rx
0
1
2
3
0
0.2
0.4
0.6
A
0
5
10
15
0
1
2
3
V
图3
U
x
O
A
U
x
O
C
U
x
O
B
图4
V
A
学生用电源
答图1
P
Rx
接线片
导线
电热线
开关K1
插头
1
1′
2′
2
3
3′
mA
V
A
B
K2
题6(2)图1
题6(2)图2
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
I/mA
U/V
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
题6(2)图3
mA
V
A
B
K2
A
V
A
B
C
R
Rx
E,r
S
图3
U/V
I/mA
0
20
40
60
80
100
120
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
×
×
×
×
×
×
图4
11-19年高考物理真题分专题汇编之80测定金属的电阻率
1. 2012年理综山东卷
21.(2)在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:Rx(阻值约4Ω,额定电流约0.5A);
电压表:V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表:A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);
A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
电源:E1(电动势3V,内阻不计)
E2(电动势12V,内阻不计)
滑动变阻器:R(最大阻值约20Ω)
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为 mm。
②若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选 、电源应选 (均填器材代号),在虚线框中完成电路原理图。
答:①1.773 (1.771~1.775均正确) ②A1;E1;电路图如右。
解析:②因为待测金属丝的额定电流为0.5 A,所以流经电流表的电流最大值是0.5 A,所以电流表选择A1。本实验滑动变阻器采用限流法,所以滑动变阻器与待测电阻丝串联,如果选择电动势为12 V的电源,电路中的最小电阻为 Ω=24 Ω,滑动变阻器必须全部接入电路,不能得到多组数据,影响测量精度,所以电源选择E1。
2. 2012年理综广东卷
34(1)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图15(a)和图15(b)所示,长度为_____cm,直径为_____mm。
②按图15(c)连接电路后,实验操作如下:
(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最_____处(填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;
(b)将电阻箱R2的阻值调至最______(填“大”或“小”);将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;
③由此可知,圆柱体的电阻为_____Ω。
【答案】①5.01 5.315 ②大 大 1280Ω
【解析】②电学实验的设计要遵循科学性原则、安全性原则和准确性原则。此电路中滑动变阻器是以限流方式接入电路中的,故在(a)步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值为最大,以保证电路安全。同理(b)步骤中亦将电阻箱R2的阻值调至最大。
步骤中,由闭合电路欧姆定律得 其中R表示圆柱体的电阻
步骤中,仍由闭合电路欧姆定律得
由等量代换可得R=R2=1280Ω
3. 2013年安徽卷
21.Ⅱ.(6分)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为________ mm,合金丝的直径为_______mm。
(2)为了精确测量合金丝的电阻R???x,设计出如图1所示的实验电路图,按照该电路图完成图2中的实物电路连接。
答案:(1)0. 007 0.638 (2)如图示
解析:(1)校零时的读数为0.007mm,合金丝的直径为测量时的读数减去校零时的读数,为0.638mm。
(2)电池要通过开关接在滑动变阻器的下面两个接线柱上,合金丝的电阻R???x接在滑动变阻器的一上一下两个接线柱上。
4. 2012年理综北京卷21.(18分)
在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准,待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为 mm (该值接近多次测量的平均值)。
解析:固定刻度读数为0,可动刻度读数为39.7,所测长度为0+39.7×0.01=0.397mm.(0.395~0.399)。
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为:电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2 A)、开关、导线若干。
某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
由以上实验数据可知,他们测量Rx是采用图2中的 图(选填“甲”或“乙”)。
解析:由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约5Ω。
则有,比较Rx为小电阻应该采用外接法测量误差小。
由(3)知是用伏安特性曲线来测量电阻的,就要求电压电流从接近0开始调节,所以应该采用分压接法(甲)。
(3)图3是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。
解析:注意连图时连线起点和终点在接线柱上并且不能交叉,结合(2)可知应该连接成外接分压接法(甲)那么在连线时断开开关且使Rx两端的电压为0。先连外接法(线1)再连分压法(线2和3),此时滑片P必须置于变阻器的左端。
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx= Ω(保留两位有效数字)。
解析:描绘出第2、4、6三个点后,可见第6次测量数据的坐标点误差太大舍去,然后作出U-I图线。其中第4次测量数据的坐标点在描绘出的U-I图线上,有Ω(4.3~4.7)。
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 (填选项前的符号)。
A.1×10-2Ω·m B. 1×10-3Ω·m C. 1×10-6Ω·m D. 1×10-8Ω·m
解析:根据电阻定律有Ω·m,估算出的金属丝电阻率选C。
(6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是 (有多个正确选项)。
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪器引起的系统误差
D.用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
解析:用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于偶然误差;由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差。答案C D。
5. 2014年物理江苏卷
10. (8 分) 某同学通过实验测量一种合金的电阻率.
(1) 用螺旋测微器测量合金丝的直径. 为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧题 10 -1 图所示的部件 (选填“ A”、“ B” 、“ C” 或“ D” ) 。 从图中的示数可读出合金丝的直径
为 mm.
(2) 题 10 -2 图所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出. 合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。 由此可以推断:电路中 ( 选填图中表示接线柱的数字) 之间出现了 ( 选填“ 短路” 或“ 断路” ) .
(3 ) 在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为 2.23 V 和38 mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为 58 . 7 Ω. 为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进? 请写出两条建议:
___________________________________________________________________________________________.
【答案】(1)B 0.410 (2)7、9 断路
(3)电流表改为内接;测量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值(或多测几组电流值和电压值,用图象法求电阻值)
【解析】(1)螺旋测微器在使用前先拧紧测微螺杆,即先旋紧B,使固定住被测量的物体;螺旋测微器的分度值为0.01mm,所以测量的合金丝的直径为:0mm+41.0×0.01mm=0.410mm;
(2)电压表读数很大说明电压表两端与电源之间是通路,电流表示数为零,说明在电路7、9之间出现了断路现象;
(3), ,根据计算结果可知,该电阻的阻值比较大,所以要想精确测量其阻值,建议之一应采用电流表的内接;建议之二应采用多次测量算平均值或利用图像的斜率求出金属丝的电阻。
6.【2019年物理江苏卷】某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下:
(1)螺旋测微器如题1图所示.在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动_____(选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏.
(2)选择电阻丝的_____(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径.
(3)2图甲中Rx,为待测电阻丝.请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入2图乙实物电路中的正确位置____
(4)为测量R,利用2图甲所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1–I1关系图象如图图所示.接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表:
U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55
I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
请根据表中的数据,在方格纸上作出U2–I2图象.___
(5)由此,可求得电阻丝的Rx=______Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率.
【答案】 (1). C (2). 不同 (3). (4). (5). 23.5(23.0~24.0都算对)
【解析】
【详解】(1)在测量时,为了不损坏被测物体,最后也改用微调方旋钮即C,直到听见“喀喀”的响声;
(2)为了减小测量误差,应选用电阻丝不同位置进行多次测量;
(3)按照原理图,将实物图连线如图:
;
(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出,再连成一条直线,如图:
;
当电压表按甲图连接时,电压表测的电压为的电压之和,当电压表接在a、b间时,电压表测的电压为的电压,由图可得:,所以。
7.【2019年物理天津卷】现测定长金属丝的电阻率。
①某次用螺旋测微器测量金属丝直径结果如图所示,其读数是______。
②利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻,约为,画出实验电路图,并标明器材代号。
电源 (电动势,内阻约为)
电流表 (量程,内阻)
电流表 (量程,内阻约为)
滑动变阻器 (最大阻值,额定电流)
开关及导线若干
③某同学设计方案正确,测量得到电流表的读数为,电流表的读数为,则这段金属丝电阻的计算式______。从设计原理看,其测量值与真实值相比______(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
【答案】 (1). (均可) (2). (3). 相等
【解析】
【详解】根据螺旋测微器的读数法则可知读数为
因该实验没有电压表,电流表A1的内阻已知,故用A1表当电压表使用,为了调节范围大,应用分压式滑动变阻器的接法,则点如图如图
由电路图可知流过电流为,电阻两端的电压为,因此电阻
该实验的电流为真实电流,电压也为真实电压,因此测得值和真实值相等
0
25
35
20
30
15
A1
E1
S
R
Rx
V
A
S1
E r
1
2
(c)
R1
R2
圆柱体
S2
0
5
10
5
6
cm
5
10
0
30
35
25
(b)
(a)
图15
0
15
10
20
0
45
0
5
V
A
图1
图2
V
A
图1
甲
A
S
Rx
R
V
A
S
Rx
R
V
乙
图2
P
Rx
图3
0
I/A
图4
U/V
0.5
1.5
2.5
2.0
1.0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
P
Rx
答图3
0
I/A
答图4
U/V
0.5
1.5
2.5
2.0
1.0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0
4
5
0
40
45
35
A
B
C
D
测微螺杆
测砧
题10-1图
5
+
–
mA
+
–
V
15
3
3
2
10
15
4
2
1
10
9
8
11
12
7
6
电流表(量程100mA,
内阻约0.3Ω)
电压表(量程3V, 内阻约3kΩ)
合金丝
3V电源
开关
滑动变阻器
( 0~50Ω)
3
20
0
题10-2图
11-19年高考物理真题分专题汇编之81探究决定导线电阻的因素
lg1.2011年理综浙江卷
22.(10分)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中,为了探究3根材料未知,横截面积均为S=0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率,采用如图所示的实验电路。M为金属丝c的左端点,O为金属丝a的右端点,P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中,电流表读数始终为I=1.25A,电压表读数U随OP间距离x的变化如下表:
x/mm 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2100 2200 2300 2400
U/V 3.95 4.50 5.10 5.90 6.50 6.65 6.82 6.93 7.02 7.15 7.85 8.50 9.05 9.75
⑴绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线;
⑵求出金属丝的电阻率ρ,并进行比较。
答:(1)如图所示;
(2)电阻率的允许范围:
:~
:~
:~
通过计算可知,金属丝a与c电阻率相同,远大于金属丝b的电阻率。
【解析】(1)以OP间距离x为横轴,以电压表读数U为纵轴,描点、连线绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线。
(2)根据电阻定律可得。
通过计算可知,金属丝a与c电阻率相同,远大于金属丝b的电阻率。
A
V
a
b
c
M
P
O
R
S
x/mm
U/V
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
10.5
10.0
9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
11-19年高考物理真题分专题汇编之82a半偏法测电阻
1.2018年海南卷12.(12分)某同学利用图(a)中的电路测量电流表的内阻RA(约为)和直流电源的电动势(约为)。图中R1和R2为电阻箱,S1和S2为开关。已知电流表的量程为,直流电源的内阻为。
(1)断开S2,闭合S1,调节R1的阻值,使满偏;保持R1的阻值不变,闭合S2,调节S2,当R2的阻值为4.8Ω时的示数为48.0mA。忽略S2闭合后电路中总电阻的变化,经计算得 ;(保留2位有效数字)
(2)保持S1闭合,断开S2,多次改变R1的阻值,并记录电流表的相应示数。若某次R1的示数如图(b)所示,则此次R1的阻值为 ;
(3)利用记录的R1的阻值和相应的电流表示数I,作出I-1-R1图线,如图(c)所示。用电池的电动势、内阻和电流表内阻表示I-1随R1变化的关系式为I-1= 。利用图(c)可求得
V。(保留2位有效数字)
答案:(1)5.2 (2)148.2 (3) 9.1
解析:(1)电流表满偏时总电流为100 mA,闭合S2,当R2的阻值为4.8Ω时的示数为IA=48.0mA,忽略S2闭合后电路中总电阻的变化,即总电流不变,则R2的电流为I2=52 .0mA,由并联电路特点,,解得RA=5.2Ω.
(2)电阻箱R1的读数为148.2Ω
(3)断开S2,由闭合电路欧姆定律,解得,由上式可知,I-1-R1图线斜率的倒数等于电动势,由此得,。2.2014年理综安徽卷21.
II.某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻,进行了如下实验:
(1)他先用多用电表进行了正确的测量,测量时指针位置如图1所示,得出电压表内阻为3.00×103Ω,此时电压表的指针也偏转了。已知多用表欧姆档表盘中央刻度值为“15”,表内电池电动势为1.5V,则电压表的示数应为 V(结果保留两位有效数字)。
(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV,该同学设计了图2所示的电路图,实验步骤如下:
A.断开开关S,按图2连接好电路;
B.把滑动变阻器R的滑片P滑到b端;
C.将电阻箱R0的阻值调到零;
D.闭合开关S;
E.移动滑动变阻器R的滑片P的位置,使
电压表的指针指到3V位置;
F.保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,调节电阻箱R0的阻值使电压表的指针指到1.5V位置,读出此时电阻箱R0的阻值,此值即为电压表内阻RV的测量值;
G.断开开关S。
实验中可供选择的实验器材有:
a.待测电压表
b.滑动变阻器:最大阻值2000Ω
c.滑动变阻器:最大阻值10Ω
d.电阻箱:最大阻值9999.9Ω,阻值最小该变量为0.1Ω
e.电阻箱:最大阻值999.9Ω,阻值最小该变量为0.1Ω
f.电池组:电动势约6V,内阻可忽略
g.开关,导线若干
按照这位同学设计的实验方案,回答下列问题:
①要使测量更精确,除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从提供的滑动变阻器中选用 (填“b”或“c”),电阻箱中选用 (填“d”或“e”)。
②电压表的内阻RV的测量值R测和真实值R真相比,R测 R真(填“>”或“<”);若RV越大,则越 (填“大”或“小”)。
【答案】(1)1.0 (2)① c d ② > 小
【解析】(1)多用电表的中值电阻即为其内阻,内阻为1.50×103Ω,与内阻为3.00×103Ω电压表串联,电源电动势为1.5V,可得电压表的读数即为RV两端电压为1.0V。
(2)①由于滑动变阻器的分压影响产生误差,故选择阻值小的c能减小误差;又由于使用半偏法测电压表内阻,电阻箱最大阻值应大于3.00×103Ω,故选择d。
② R0=0时,电压表的指针指到3.0V位置,电压表中的电流(U1=3.0V);使电压表的指针指到1.5V位置时,电阻箱的电阻为R0,电压表中的电流,而滑动变阻器的分压影响U2< U1,故R0< RV即R测
图(c)
100
140
180
15
20
I-1/A-1
R1/Ω
10
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
图(b)
×100
×10
×1
×0.1
S1
E, r
A
图(a)
S2
R2
R1
A-V-Ω
接
电
压
表
图1
R0
V
R
a
b
P
E S
RV
图2