2011届高三实验部分专题复习
图片预览
文档简介
2011届高三实验部分专题复习
一、考情分析：
（一）高考对实验能力的具体要求：
1.基本仪器的使用能力：传统的重要实验器材如游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电阻箱、滑动变阻器、多用电表的使用与读数仍是高考实验试题的主角。
2.对实验原理的理解及方法的迁移能力：<<考试大纲>>要求学生“能理解实验原理和方法, 能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验”这就要求学生能将学过的物理知识应用到实验中,能理解改编类实验的原理,在需要时能根据所给仪器设计新实验.
3.分析处理数据的能力：处理数据的方法一般有：列表法、作图法、平均值法、逐差法。作图法作为数据处理的一个重要方法，直观、误差小、易于发现错误数据、在求平均值和某些物理量方面非常方便。近几年高考对利用图象分析处理实验数据要求都很高，目前此类题目正由学生实验中统一的直线（除小灯泡的伏安特性曲线外），向曲线方面发展，要引起重视。
4.误差分析的能力：误差分析能力是实验能力的重要组成部分，课本上许多实验设计都存在着缺限，近几年高考试题也侧重对这些缺限的考查。
5.对基本学生实验操作(步骤、方法)的能力：历年高考中，命题者都试图创设一种真实的实验情景，致力于通过纸笔型的考试考查学生真实的实验能力，以将做过实验的学生和没有做过实验的学生区分开来。 试题体现的形式多样，如实验步骤排序纠错、补漏；电路图的连线、纠错、设计电路图；分析实验误差的来源并为减少实验误差采取的措施等，都与实验的实际操作过程紧密相关，真正的考查了考生的实际操作能力。
（二）高考命题特点：
在大纲规定的实验基础上进行重组与创新，旨在考查考生是否熟悉这些常规实验器材，是否真正动手做过这些实验，是否能灵活的运用学过的理论、实验方法、仪器去处理、分析、研究某些未做过的实验，包括设计某些比较简单的实验等。侧重考查考生的实验设计能力、实验探究能力、对图象的分析解读能力及创新和迁移能力。能力要求全面而且层次较高，是历年高考中的难点。
二、典型例题：
（一）以打点计时器的使用和纸带数据处理为核心的力学实验：
1.【09江苏力学实验11】
“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。
⑴在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=_____m/s2.（结果保留两位有效数字）
⑵平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
砝码盘中砝码总重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980
加速度a（m·s-2） 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70
请根据实验数据作出a-F的关系图象：
⑶根据提供的试验数据作出的-F图线不通过原点，请说明主要原因。
2．【09年广东力学实验15】
某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。
⑴实验主要步骤如下：
①测量_____和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C点，______，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。
③在小车中增加砝码，或_______________，重复②的操作。
⑵下表是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v22-v12| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功。表格中ΔE3=__________，W3=_______。（结果保留三位有效数字）
⑶根据下表，请在右图中的方格纸上作出ΔE-W图线。
数据记录表
（二）以电阻或电源电动势与内阻测量为核心的电学实验：
3.【09年广东电学实验16】
某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等。
⑴他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹，金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图
⑵实验的主要步骤如下：
①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；
②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开关，_________________，合上开关，重复②的操作。
⑶该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了如右图的关系图线，其斜率为________A-1·m-1（保留三位有效数字）；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_______ _____________的电阻之和。
⑷他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示。金属丝的直径是______。图象中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是_______，其数值和单位为___________（保留三位有效数字）。
4．某同学用如图所示电路测量一段金属丝的电阻（阻值约为5Ω），采用以下器材：
电流表A1，量程10mA，内阻约200Ω；
电流表A2，量程0.6A，内阻约5Ω；
电阻箱R，阻值999.99Ω；
滑动变阻器R1，最大阻值10Ω；
电源E，电动势6V，内阻不计；
开关、导线若干；
该同学进行如下操作，
（1）将S1接2，S2接4，断开S3，调节滑动变阻器R1和电阻箱R ，测得电流表A1、A2的示数分别为5mA和0.4A，电阻箱阻值为2.5Ω，则电流表A1的阻值为 Ω；
（2）该同学将电阻箱调至102.5Ω，开关S1接1，S2接3，闭合S3，只移动滑动变阻器R1，测得电流表A1、A2的示数如下表格：
A1/mA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A2/A 0 0.06 0.12 0.18 0.24 0.30 0.36 0.41 0.45 0.50 0.54
（a）请在坐标纸上描点作图，并根据图线求出电阻丝常温时的阻值Rx= Ω；
（b）请你根据所掌握的物理知识分析该图线反映了金属电阻 的物理规律．
5.【09北京电学实验】
某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用）、一只电流表（量程Ig=0.6A，内阻rg=0.1Ω）和若干导线。
①请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。
②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数，再制作坐标图，如图6所示，图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点。请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6上。
③在图6上把描绘出的坐标点连成图线。
④根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=_____V，内电阻r=_____Ω。
6.【09海南电学实验14】
图l是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。图中S为开关．R为滑动变阻器，固定电阻Rl和A1内阻之和为l0000Ω（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表。
①按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线。
②在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至_____（填“a端”、“中央”或“b端”）。
③闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端c的位置，得到的数据为
在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1-I2曲线。
④利用所得曲线求得电源的电动势E=_____V，内阻r=_____Ω。（保留两位小数)
⑤该电路中电源输出的短路电流Im= A。
三、分类练习：
（一）关注图像在实验中的应用：
1.某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个打点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v．各计数点对应的数据见下表：
计数点 1 2 3 4 5 6 7
h(m) 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777
v(m/s) 1.94 2.33 2.73 3.13 3.50
v2(m2/s2) 3.76 5.43 7.45 9.80 12.3
请在图乙坐标中，描点作出v2—h图线；由图线可知，重锺下落的加速度g′= m/s2（保留三位有效数字）；若当地的重力加速度g= 9.80m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锺机械能守恒的依据是 ．
2．某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线。他们在实验中测得电器元件Z两端的电压与通过它的电流的数据如下表：
U/V 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215
现备有下列器材：
A．内阻不计的6V电源；
B．量程为0～3A，内阻约为0.06Ω的电流表；
C．量程为0～0.6A，内阻约为5Ω的电流表；
D．量程为0～15V，内阻约为5×104Ω的电压表；
E．量程为0～3V，内阻约为l04Ω的电压表；
F．阻值为0～10Ω，额定电流为3A的滑动变阻器；
H．电键和导线若干。
（1）这个实验小组在实验中电压表选的是 ；电流表选的是 。（填器材前面的字母）
（2）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图 （填“甲”或“乙” ）
（3）利用这些数据绘出的用电器Z的伏安特性曲线如图所示，请根据这些数据和图线解决下列问题：
①分析曲线可知小灯泡的电阻随U变大而 （填“变大”、“变小”或“不变” ）；
②若把用电器Z接入如图所示的电路中时，电流表的读数为0.100A，已知A、B两端电压恒为1.5V，则定值电阻R0阻值为________Ω。
3．为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0的阻值，某同学利用DIS设计了如图甲所示的电路。闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如图乙所示的M、N两条U—I直线。请回答下列问题：
⑴根据图乙中的M、N两条直线可知（ ）
A．直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
B．直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
C．直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
D．直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
⑵图像中两直线交点处电路中的工作状态是（ ）
A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端 B．电源的输出功率最大
C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5W D．电源的效率达到最大值
⑶根据图乙可以求得定值电阻R0= ____ Ω，电源电动势E = ___ V，内电阻r = ____ Ω。
（二）关注拓展探究类实验：
4．某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt。
（1）在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、 和 （用文字说明并用相应的字母表示）。
（2）本实验通过比较 和 在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。
5．测量一块量程已知的电压表的内阻，器材如下：
A．待测电压表（量程3V，内阻约3KΩ）一块
B．电流表（量程3A，内阻0.01Ω）一只
C．定值电阻（R=3KΩ，额定电流0.5A）一个
D．电池组（电动势略小于3V，内阻不计）
E．开关两只
F．导线若干
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：
（1）为了更准确的测出该电压表内阻的大小，该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。你认为其中相对比较合理的是 （填“甲”或“乙”）电路。其理由是 。
（2）用你选择的电路进行实验时，需要直接测量的物理量 ；用上述所测各物理量表示电压表内阻，其表达式应为Rv＝ 。
6．张丽同学在“探究性实验室”测量未知电阻Rx。使用的器材有：电源E；适当量程的电流表、电压表；滑动变阻器R；电阻箱R0；开关S1、S2；导线若干。为减少电表对测量结果的影响，设计出如甲图电路。具体实验操作如下：先断开S2，闭合S1，调节R和R0，使电流表和电压表有适当读数I1、U1；再保持R0不变，闭合S2，记下电流表和电压表的示数I2、U2。
（1）请对照电路图连接实物（导线不得交叉）
（2）请推导被测电阻Rx的表达式（用物理符号表示）
高.考.资.源.网
推导过程：
7．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
A．待测的干电池（电动势约为1.5 V，内电阻小于1.0Ω ）
B．电流表A1（量程0—3 mA，内阻Rg1＝10Ω）
C．电流表A2（量程0—0.6 A，内阻Rg2＝0.1Ω）
D．滑动变阻器R1（0—20Ω，10 A） E．滑动变阻器R2（0—200Ω，l A）
F．定值电阻R0（990Ω） G．开关和导线若干
（1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的（a）、（b）两个参考实验电路，其中合理的是______图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选______（填写器材前的字母代号）。
（2）图乙为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的I1-I2图线（I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，且I2的数值远大于I1的数值），则由图线可得被测电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。
（3）若将图线的纵坐标改为______，则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小。
8．如图是“用DIS研究螺线管中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验装置图。
（1）请在图中空白方框中填上对应的器材名称；
（2）该实验采取了控制变量法，实验过程中每次小车以不同的速度靠近螺线管，但保持不变的量是：①___________________________________；
②_______________________________________________________。
（3）下图是根据该实验数据作出的E—1/Δt图线，若其他实验条件均不变，仅改变螺线管到光电门之间的距离，获得的实验数据仍在原坐标图上作图线，图线斜率将如何变化？
_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________ 。
（三）关注创新设计类实验：
9．为了测定滑块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的实验装置。其中，是质量为的滑块（可视为质点），b是可以固定于桌面的滑槽（滑槽末端与桌面相切）。第一次实验时，将滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端与桌面的右端M对齐，让滑块从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P点；第二次实验时，将滑槽固定于水平桌面的左端，测出滑槽的末端N与桌面的右端M的距离为L，让滑块再次从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P＇点。已知当地重力加速度为g，不计空气阻力。
①实验还需要测量的物理量（用文字和字母表示）： 。
②写出滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式是（用测得的物理量的字母表示）：
= 。
10．光敏电阻是由半导体材料制成的，受到光照射时，其导电性能显著增强；它的灵敏度高，制造工艺简单，广泛应用于自动控制电路中．将其与电磁继电器结合，就可用来自动控制街道路灯的开与关．右图中所示是自动控制路灯的工作原理图，我们希望环境光照暗到一定程度时，路灯能点亮．电阻R1、R2之一是光敏电阻，另一只是定值电阻．当放大电路的输入端电压升高到某一值，使经过继电器J的电流增大到受继电器控制的电键S闭合，路灯就被点亮，则：
（1）电阻 （选填：“R1”或“R2”）是光敏电阻；
（2）如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，为了让路灯在天色更暗时才自动接通开关，应使定值电阻的阻值 （选填：“增加”或“减小”）．
11．科学实验是人们认识自然的重要手段．电学实验中经常需要测量某负载的电阻．
（1）测电阻的方法有多种，现在有一只标有 “220 V 100W ”的灯泡，它正常工作时的电阻为 Ω．若用多用电表的欧姆挡来正确测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻应 灯泡正常工作时的电阻（填“大于”、“等于”或“小于” ) ．这是因为
（2）请您用下列器材设计一个实验，测定灯泡正常工作时的电阻值．
A . 220V 交流电源
B ．单刀双掷开关一只
C ．电阻箱一只（ 0- 999 额定电流 1A )
D ．交流电表一只（ 0- 0 . 6A )
E ．导线若干
① 请在方框内画出电路原理图；
② 简要写出实验步骤：
12．（1）在研究弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系的实验中，弹簧长度的改变量可以利用刻度尺直接测量得到，而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量．现有两组同学分别按图甲（让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面）和图乙（让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使滑块在气垫导轨上向右运动，通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度）两组不同的测量方案进行测量．请写出图甲方案中弹性势能与小球质量及图中各量之间的关系EP= ；图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量 ；两种方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为对 能的测量．请你用简短的语言设计第三种研究弹簧弹性势能的方案 ．
砝码
砝码盘
甲
小车
打点计时器
3.52
3.68
3.83
1
2
3
4
乙
（单位：cm）
O
a/(ms-2)
F/N
C
B
A
拉力传感器
速度传感器
次数 M/kg |v22-v12|/(m/s)2 ΔE/J F/N W/J
1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200
2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420
3 0.500 2.40 ΔE 3 1.220 W3
4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21
5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43
0.0
L/m
I
1
/A-1
12
11
10
9
8
7
6
5
4
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
mA
金属丝
金属夹
+
稳压电源
0
20
25
15
图5
A
0
0.2
0.4
0.6
A
电池
图4
R/Ω
/A-1
1
I
6
5
4
3
2
1
O
4
1
2
3
5
-1
图6
+
E，r
A
S
A2
R
A
A1
R1
图2
A1
A2
E
r
S
R1
R
b
c
a
图1
I1（mA） 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145
I2（mA） 480 400 320 232 140 68
I1/mA
0.160
0.150
0.140
0.130
0.120
0.110
0
100
200
300
400
500
I2/mA
图3
打点计时器
学生电源
交流 直流
图甲
h/m
v2/(ms-1) 2
15.0
0
10.0
5.0
0.20
0.40
0.80
0.60
图乙
Z
A
V
甲
Z
A
V
乙
0
0.05
I/A
U/V
0.10
0.15
0.20
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0.25
A
图22
R0
Z
A
B
A
1.2
1.0
I2/A
0
0.2
1.3
1.4
1.5
I1/mA
乙
1.1
0.1
0.3
0.4
0.5
A1
R0
A2
A2
R0
A1
（a）
（b）
甲
螺线管
光电门
档光片
滑块
气垫导轨
测速装置
压缩弹簧
图乙
h
s
Q
图甲
一、考情分析：
（一）高考对实验能力的具体要求：
1.基本仪器的使用能力：传统的重要实验器材如游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电阻箱、滑动变阻器、多用电表的使用与读数仍是高考实验试题的主角。
2.对实验原理的理解及方法的迁移能力：<<考试大纲>>要求学生“能理解实验原理和方法, 能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验”这就要求学生能将学过的物理知识应用到实验中,能理解改编类实验的原理,在需要时能根据所给仪器设计新实验.
3.分析处理数据的能力：处理数据的方法一般有：列表法、作图法、平均值法、逐差法。作图法作为数据处理的一个重要方法，直观、误差小、易于发现错误数据、在求平均值和某些物理量方面非常方便。近几年高考对利用图象分析处理实验数据要求都很高，目前此类题目正由学生实验中统一的直线（除小灯泡的伏安特性曲线外），向曲线方面发展，要引起重视。
4.误差分析的能力：误差分析能力是实验能力的重要组成部分，课本上许多实验设计都存在着缺限，近几年高考试题也侧重对这些缺限的考查。
5.对基本学生实验操作(步骤、方法)的能力：历年高考中，命题者都试图创设一种真实的实验情景，致力于通过纸笔型的考试考查学生真实的实验能力，以将做过实验的学生和没有做过实验的学生区分开来。 试题体现的形式多样，如实验步骤排序纠错、补漏；电路图的连线、纠错、设计电路图；分析实验误差的来源并为减少实验误差采取的措施等，都与实验的实际操作过程紧密相关，真正的考查了考生的实际操作能力。
（二）高考命题特点：
在大纲规定的实验基础上进行重组与创新，旨在考查考生是否熟悉这些常规实验器材，是否真正动手做过这些实验，是否能灵活的运用学过的理论、实验方法、仪器去处理、分析、研究某些未做过的实验，包括设计某些比较简单的实验等。侧重考查考生的实验设计能力、实验探究能力、对图象的分析解读能力及创新和迁移能力。能力要求全面而且层次较高，是历年高考中的难点。
二、典型例题：
（一）以打点计时器的使用和纸带数据处理为核心的力学实验：
1.【09江苏力学实验11】
“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。
⑴在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=_____m/s2.（结果保留两位有效数字）
⑵平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
砝码盘中砝码总重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980
加速度a（m·s-2） 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70
请根据实验数据作出a-F的关系图象：
⑶根据提供的试验数据作出的-F图线不通过原点，请说明主要原因。
2．【09年广东力学实验15】
某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。
⑴实验主要步骤如下：
①测量_____和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C点，______，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。
③在小车中增加砝码，或_______________，重复②的操作。
⑵下表是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v22-v12| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功。表格中ΔE3=__________，W3=_______。（结果保留三位有效数字）
⑶根据下表，请在右图中的方格纸上作出ΔE-W图线。
数据记录表
（二）以电阻或电源电动势与内阻测量为核心的电学实验：
3.【09年广东电学实验16】
某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等。
⑴他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹，金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图
⑵实验的主要步骤如下：
①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；
②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开关，_________________，合上开关，重复②的操作。
⑶该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了如右图的关系图线，其斜率为________A-1·m-1（保留三位有效数字）；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_______ _____________的电阻之和。
⑷他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示。金属丝的直径是______。图象中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是_______，其数值和单位为___________（保留三位有效数字）。
4．某同学用如图所示电路测量一段金属丝的电阻（阻值约为5Ω），采用以下器材：
电流表A1，量程10mA，内阻约200Ω；
电流表A2，量程0.6A，内阻约5Ω；
电阻箱R，阻值999.99Ω；
滑动变阻器R1，最大阻值10Ω；
电源E，电动势6V，内阻不计；
开关、导线若干；
该同学进行如下操作，
（1）将S1接2，S2接4，断开S3，调节滑动变阻器R1和电阻箱R ，测得电流表A1、A2的示数分别为5mA和0.4A，电阻箱阻值为2.5Ω，则电流表A1的阻值为 Ω；
（2）该同学将电阻箱调至102.5Ω，开关S1接1，S2接3，闭合S3，只移动滑动变阻器R1，测得电流表A1、A2的示数如下表格：
A1/mA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A2/A 0 0.06 0.12 0.18 0.24 0.30 0.36 0.41 0.45 0.50 0.54
（a）请在坐标纸上描点作图，并根据图线求出电阻丝常温时的阻值Rx= Ω；
（b）请你根据所掌握的物理知识分析该图线反映了金属电阻 的物理规律．
5.【09北京电学实验】
某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻r，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为999.9Ω，可当标准电阻用）、一只电流表（量程Ig=0.6A，内阻rg=0.1Ω）和若干导线。
①请根据测定电动势E和内电阻r的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。
②接通开关，逐次改变电阻箱的阻值R，读出与R对应的电流表的示数I，并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6Ω时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时，首先计算出每个电流值I的倒数，再制作坐标图，如图6所示，图中已标注出了的几个与测量对应的坐标点。请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6上。
③在图6上把描绘出的坐标点连成图线。
④根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=_____V，内电阻r=_____Ω。
6.【09海南电学实验14】
图l是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图。图中S为开关．R为滑动变阻器，固定电阻Rl和A1内阻之和为l0000Ω（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，A2为理想电流表。
①按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线。
②在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至_____（填“a端”、“中央”或“b端”）。
③闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端c的位置，得到的数据为
在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1-I2曲线。
④利用所得曲线求得电源的电动势E=_____V，内阻r=_____Ω。（保留两位小数)
⑤该电路中电源输出的短路电流Im= A。
三、分类练习：
（一）关注图像在实验中的应用：
1.某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．该同学经正确操作得到打点纸带，在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点，依次为1、2、3、4、5、6、7，测量各计数点到第一个打点的距离h，并正确求出打相应点时的速度v．各计数点对应的数据见下表：
计数点 1 2 3 4 5 6 7
h(m) 0.124 0.194 0.279 0.380 0.497 0.630 0.777
v(m/s) 1.94 2.33 2.73 3.13 3.50
v2(m2/s2) 3.76 5.43 7.45 9.80 12.3
请在图乙坐标中，描点作出v2—h图线；由图线可知，重锺下落的加速度g′= m/s2（保留三位有效数字）；若当地的重力加速度g= 9.80m/s2，根据作出的图线，能粗略验证自由下落的重锺机械能守恒的依据是 ．
2．某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线。他们在实验中测得电器元件Z两端的电压与通过它的电流的数据如下表：
U/V 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215
现备有下列器材：
A．内阻不计的6V电源；
B．量程为0～3A，内阻约为0.06Ω的电流表；
C．量程为0～0.6A，内阻约为5Ω的电流表；
D．量程为0～15V，内阻约为5×104Ω的电压表；
E．量程为0～3V，内阻约为l04Ω的电压表；
F．阻值为0～10Ω，额定电流为3A的滑动变阻器；
H．电键和导线若干。
（1）这个实验小组在实验中电压表选的是 ；电流表选的是 。（填器材前面的字母）
（2）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图 （填“甲”或“乙” ）
（3）利用这些数据绘出的用电器Z的伏安特性曲线如图所示，请根据这些数据和图线解决下列问题：
①分析曲线可知小灯泡的电阻随U变大而 （填“变大”、“变小”或“不变” ）；
②若把用电器Z接入如图所示的电路中时，电流表的读数为0.100A，已知A、B两端电压恒为1.5V，则定值电阻R0阻值为________Ω。
3．为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0的阻值，某同学利用DIS设计了如图甲所示的电路。闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据计算机分别描绘了如图乙所示的M、N两条U—I直线。请回答下列问题：
⑴根据图乙中的M、N两条直线可知（ ）
A．直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
B．直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
C．直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
D．直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
⑵图像中两直线交点处电路中的工作状态是（ ）
A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端 B．电源的输出功率最大
C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5W D．电源的效率达到最大值
⑶根据图乙可以求得定值电阻R0= ____ Ω，电源电动势E = ___ V，内电阻r = ____ Ω。
（二）关注拓展探究类实验：
4．某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt。
（1）在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、 和 （用文字说明并用相应的字母表示）。
（2）本实验通过比较 和 在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒。
5．测量一块量程已知的电压表的内阻，器材如下：
A．待测电压表（量程3V，内阻约3KΩ）一块
B．电流表（量程3A，内阻0.01Ω）一只
C．定值电阻（R=3KΩ，额定电流0.5A）一个
D．电池组（电动势略小于3V，内阻不计）
E．开关两只
F．导线若干
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：
（1）为了更准确的测出该电压表内阻的大小，该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。你认为其中相对比较合理的是 （填“甲”或“乙”）电路。其理由是 。
（2）用你选择的电路进行实验时，需要直接测量的物理量 ；用上述所测各物理量表示电压表内阻，其表达式应为Rv＝ 。
6．张丽同学在“探究性实验室”测量未知电阻Rx。使用的器材有：电源E；适当量程的电流表、电压表；滑动变阻器R；电阻箱R0；开关S1、S2；导线若干。为减少电表对测量结果的影响，设计出如甲图电路。具体实验操作如下：先断开S2，闭合S1，调节R和R0，使电流表和电压表有适当读数I1、U1；再保持R0不变，闭合S2，记下电流表和电压表的示数I2、U2。
（1）请对照电路图连接实物（导线不得交叉）
（2）请推导被测电阻Rx的表达式（用物理符号表示）
高.考.资.源.网
推导过程：
7．在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
A．待测的干电池（电动势约为1.5 V，内电阻小于1.0Ω ）
B．电流表A1（量程0—3 mA，内阻Rg1＝10Ω）
C．电流表A2（量程0—0.6 A，内阻Rg2＝0.1Ω）
D．滑动变阻器R1（0—20Ω，10 A） E．滑动变阻器R2（0—200Ω，l A）
F．定值电阻R0（990Ω） G．开关和导线若干
（1）某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的（a）、（b）两个参考实验电路，其中合理的是______图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选______（填写器材前的字母代号）。
（2）图乙为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的I1-I2图线（I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，且I2的数值远大于I1的数值），则由图线可得被测电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。
（3）若将图线的纵坐标改为______，则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小。
8．如图是“用DIS研究螺线管中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验装置图。
（1）请在图中空白方框中填上对应的器材名称；
（2）该实验采取了控制变量法，实验过程中每次小车以不同的速度靠近螺线管，但保持不变的量是：①___________________________________；
②_______________________________________________________。
（3）下图是根据该实验数据作出的E—1/Δt图线，若其他实验条件均不变，仅改变螺线管到光电门之间的距离，获得的实验数据仍在原坐标图上作图线，图线斜率将如何变化？
_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________ 。
（三）关注创新设计类实验：
9．为了测定滑块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的实验装置。其中，是质量为的滑块（可视为质点），b是可以固定于桌面的滑槽（滑槽末端与桌面相切）。第一次实验时，将滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端与桌面的右端M对齐，让滑块从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P点；第二次实验时，将滑槽固定于水平桌面的左端，测出滑槽的末端N与桌面的右端M的距离为L，让滑块再次从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P＇点。已知当地重力加速度为g，不计空气阻力。
①实验还需要测量的物理量（用文字和字母表示）： 。
②写出滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式是（用测得的物理量的字母表示）：
= 。
10．光敏电阻是由半导体材料制成的，受到光照射时，其导电性能显著增强；它的灵敏度高，制造工艺简单，广泛应用于自动控制电路中．将其与电磁继电器结合，就可用来自动控制街道路灯的开与关．右图中所示是自动控制路灯的工作原理图，我们希望环境光照暗到一定程度时，路灯能点亮．电阻R1、R2之一是光敏电阻，另一只是定值电阻．当放大电路的输入端电压升高到某一值，使经过继电器J的电流增大到受继电器控制的电键S闭合，路灯就被点亮，则：
（1）电阻 （选填：“R1”或“R2”）是光敏电阻；
（2）如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，为了让路灯在天色更暗时才自动接通开关，应使定值电阻的阻值 （选填：“增加”或“减小”）．
11．科学实验是人们认识自然的重要手段．电学实验中经常需要测量某负载的电阻．
（1）测电阻的方法有多种，现在有一只标有 “220 V 100W ”的灯泡，它正常工作时的电阻为 Ω．若用多用电表的欧姆挡来正确测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻应 灯泡正常工作时的电阻（填“大于”、“等于”或“小于” ) ．这是因为
（2）请您用下列器材设计一个实验，测定灯泡正常工作时的电阻值．
A . 220V 交流电源
B ．单刀双掷开关一只
C ．电阻箱一只（ 0- 999 额定电流 1A )
D ．交流电表一只（ 0- 0 . 6A )
E ．导线若干
① 请在方框内画出电路原理图；
② 简要写出实验步骤：
12．（1）在研究弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系的实验中，弹簧长度的改变量可以利用刻度尺直接测量得到，而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量．现有两组同学分别按图甲（让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面）和图乙（让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使滑块在气垫导轨上向右运动，通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度）两组不同的测量方案进行测量．请写出图甲方案中弹性势能与小球质量及图中各量之间的关系EP= ；图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量 ；两种方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为对 能的测量．请你用简短的语言设计第三种研究弹簧弹性势能的方案 ．
砝码
砝码盘
甲
小车
打点计时器
3.52
3.68
3.83
1
2
3
4
乙
（单位：cm）
O
a/(ms-2)
F/N
C
B
A
拉力传感器
速度传感器
次数 M/kg |v22-v12|/(m/s)2 ΔE/J F/N W/J
1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200
2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420
3 0.500 2.40 ΔE 3 1.220 W3
4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21
5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43
0.0
L/m
I
1
/A-1
12
11
10
9
8
7
6
5
4
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
mA
金属丝
金属夹
+
稳压电源
0
20
25
15
图5
A
0
0.2
0.4
0.6
A
电池
图4
R/Ω
/A-1
1
I
6
5
4
3
2
1
O
4
1
2
3
5
-1
图6
+
E，r
A
S
A2
R
A
A1
R1
图2
A1
A2
E
r
S
R1
R
b
c
a
图1
I1（mA） 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145
I2（mA） 480 400 320 232 140 68
I1/mA
0.160
0.150
0.140
0.130
0.120
0.110
0
100
200
300
400
500
I2/mA
图3
打点计时器
学生电源
交流 直流
图甲
h/m
v2/(ms-1) 2
15.0
0
10.0
5.0
0.20
0.40
0.80
0.60
图乙
Z
A
V
甲
Z
A
V
乙
0
0.05
I/A
U/V
0.10
0.15
0.20
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0.25
A
图22
R0
Z
A
B
A
1.2
1.0
I2/A
0
0.2
1.3
1.4
1.5
I1/mA
乙
1.1
0.1
0.3
0.4
0.5
A1
R0
A2
A2
R0
A1
（a）
（b）
甲
螺线管
光电门
档光片
滑块
气垫导轨
测速装置
压缩弹簧
图乙
h
s
Q
图甲
同课章节目录