北京市最近五年（06－10）高考物理试题汇编四：实验

北京市最近五年（06－10）高考物理试题汇编
四、实验
4.1 力学实验
56．（07北京）21．（18分）⑵某同学用图2所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。
实验步骤如下：
a．安装好实验器材。
b．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图3中0、1、2、…6点所示。
c．测量1、2、3、…6计数点到0计数点的距离，分别记做：S1、S2、S3…S6。
d．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。
e．分别计算出S1、S2、S3…S6与对应时间的比值。
f．以为纵坐标、t为横坐标，标出与对应时间t的坐标点，画出-t图线。
结合上述实验步骤，请你完成下列任务：
①实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有______和______。（填选项代号） AC易
A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源
C．刻度尺 D．秒表 E．天平 F．重锤
②将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在的位置如图4所示，则S2=______cm，S5=______cm。2.98 13.20 中
③该同学在图5中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出-t图线。中
④根据-t图线判断，在打0计数点时，小车的速度v0=_____ m/s；它在斜面上运动的加速度a=______m/s2。0.18 4.8 难
57．（08北京）21、（2）（14分）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；……；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7。
①下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 和 。
测量记录表：
代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1
②实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。
③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：
请你给出第四个差值：d4= ＝ cm。
④根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量。用d1、d2、d3、d4
表示的式子为：ΔL＝ ，
代入数据解得ΔL＝ cm。
⑤计算弹簧的劲度系数k＝ N/m。（g取9.8m/s2）
解答：①答：L5, L6
[解析]本实验用指针所对刻度尺示数标志指针位置。刻度尺读数应估读到最小刻度值的下一位，因所用刻度尺最小刻度是毫米，故应估读到毫米刻度下一位，结果应为“×.×” mm（毫米的下一位是估读的），若以厘米作单位，小数点后面应有两位即：“×.××”cm，故选出L5和L6。
②答：6.85(6.84-6.86) 14.05(14.04-14.06)
[解析]按照所给图示读数即可得出，注意估读也应追求准确。
③答：L7 –L3 7.20(7.18-7.22)
[解析]所给刻度尺的读数差值表示四个钩码对弹簧的拉力所引起的形变 。追寻前面三个差值的计算规律，即可得出 L7－L3=7.20cm
④答： ΔL＝1.75cm
[解析] 所给的刻度尺读数差值表示四个钩码对弹簧的拉力所引起的形变
设每个钩码质量为m0，对弹簧的拉力所引起的形变为 L，由胡克定律有：
，所以有
---① -----②
---③ -----④
①+②+③+④得：
故：
⑤答：
[解析]由胡克定律：，可求得k=28N/m
[试题评析] 此题基于课本实验：探究弹力和弹簧伸长的关系，难点在于把利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度中的“逐差法”思想，迁移到测，目的在于充分利用测量数据，减少偶然误差。高考实验题力求体现“源于大纲，不拘泥于大纲，着重能力考查”的命题指导思想，第二个小题一般难度较高，要求在学过的实验基础上能重组、迁移，包括实验方法、数据处理方法的重组、迁移。盲目的追求变化往往很难抓住这个变化，所以学生应重点把考纲规定的学生实验内容落实好，包括每一个实验的器材，实验步骤，注意事项，误差分析，条件控制。把每个实验的原理和方法理解到位，就可以灵活运用，就可以应对高考中以课本实验为基础变化的实验。
4.2 电学实验
58．（07北京）21．（18分）⑴图1是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是__________。（填选项代号）B易
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向
B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向
D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
59．（08北京）21、（4分）
（1）用示波器观察某交流信号时，在显示屏上显示出一个完整的波形，如图。经下列四组操作之一，使该信号显示出两个完整的波形，且波形幅度增大。此组操作是 。（填选项前的字母）
A．调整X增益旋钮和竖直位移旋钮
B．调整X增益旋钮和扫描微调旋钮
C．调整扫描微调旋钮和Y增益旋钮
D．调整水平位移旋钮和Y增益旋钮
答：C
[解析]示波器面板上旋钮的作用：X增益、y增益旋钮分别用来调节图像在水平方向和竖直方向的幅度，水平位移、竖直位移旋钮分别用来调节图像在水平方向和竖直方向的位置，扫描微调旋钮在扫描范围旋钮选定的频率范围内，用来连续改变水平方向扫描电压的频率，信号电压加在竖直偏转电极上。当时即X方向的扫描电压的周期等于Y方向信号电压周期的整数倍（n）时，光屏上才能形成具有n个波长的完整波形的图案（因为当水平方向的扫描电压完成一个周期的变化时竖直方向的信号电压已经完成了n个周期的变化）。本题要从一个完整波形变成两个完整波形，就是把中的n从1变成2，即增大水平扫描电压的周期，降低水平扫描的频率，需要扫描微调旋钮实现，本题还要使波形幅度增大，需要Y增益旋钮来实现。综合以上分析选C。
60．（06北京）21．（18分）⑵某同学用图2所示电路，测绘标有“3.8V，0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象。
①除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：
电流表：A1（量程100mA，内阻约2Ω）；
A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）；
电压表：V1（量程5V，内阻约5kΩ）；
V2（量程15V，内阻约15kΩ）；
滑动变阻器：R1（阻值范围0~10Ω）；R2（阻值范围0~2kΩ）；
电源：E1（电动势为1.5V，内阻约为0.2Ω）；
E2（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）。
为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_____，电压表____，滑动变阻器____，电源____。（填器材的符号）（2）① A2　V1　R1　E2
②根据实验数据，计算并描绘出R-U的图象如图3所示。由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为______Ω；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为______Ω，灯泡实际消耗的电功率为____W。
② 1.5　　11.5　　0.78
③根据R-U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系。符合该关系的示意图是下列图中的________。③ A
A． B． C． D．
61．（09北京）21．（18分）
（2）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，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，科当标准电阻用）一只电流表（量程=0.6A，内阻）和若干导线。
①请根据测定电动势E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,读取与对应的电流表的示数I，并作记录当电阻箱的阻值时，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R-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中上。
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
【答案】(2) ① 见答图4 ②见答图6 ③见答图6 ④1.5（1.46~1.54）；0.3（0.25~0.35）
【解析】（2）根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4所示。由闭合电路欧姆定律有：E =I（R+r+rg），解得：，根据R-1/I图线可知：电源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。
62．（10北京）21.(18分) (1)甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计，改装成量范围是0~4V的直流电压表。
①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计的内电阻rg，其中电阻R0约为1k。为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用 ，电阻器R1应选用 ，电阻器R2应选用 （选填器材前的字母）。
A.电源（电动势1.5V） B.电源（电动势6V）
C.电阻箱(0~999.9) D.滑动变阻器(0~500)
E.电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）(0~5.1k)
F.电位器（0~51k）
②该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是： ， ， ， ，最后记录R1的阻值并整理好器材。（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）
A.闭合S1 B.闭合S2
C.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
D.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
E.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
F.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
③如果所得的R1的阻值为300.0，则图1中被测电流计的内阻rg的测量值为 ，该测量值 实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。
④给电流计 联（选填“串”或“并”）一个阻值为 k的电阻，就可以将该电流计改装为量程4V的电压表。
【答案】①BCF ②BCAE ③300 略小于 ④串 19.7
【解析】①半偏法测量表头内阻时，首先选择滑动变阻器（必须大于电路所需的最小电阻），根据电路的电压为电动势，电路的最大电流为表头的满偏电流，则最小电阻为，或，考虑到保护电阻1kΩ，则可知调节滑动变阻器使表头满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29kΩ或6.5kΩ，电路图中R2是滑动变阻器，不能选D和E，只能选F。表头满偏时滑动变阻器的阻值越大，实验的误差越小。所以电源选择电动势为6V的B，而且滑动变阻器F的阻值也满足调节所需。而R1是用来测量表头内阻的电阻箱，只能选C。
②实验步骤：第一步闭合S2，选B；第二步调节R2阻值使电流计满偏，选C；第三步闭合S1，选A；第四步调节R1阻值使电流计半偏，选E；第五步读出R1阻值为待测表头的内阻。
③R1的示数为待测表头的内阻是300.0Ω，闭合S1后，电路的总电阻减小，当表头半偏时干路上的电流就大于表头的满偏电流，流过电阻箱的电流就大于表头的满偏电流，所以电阻箱的阻值略小于表头的内阻。
④给表头串联一个电阻可以改装为电压表，改装后的电压表的内阻为=2.0×104Ω=20kΩ，则串联电阻的大小为20kΩ－300Ω=19.7kΩ。
(2)乙同学要将另一个电流计改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻。
①该同学从上述具体条件出发，先将待改装的表直接与一个定值电阻R相连接，组成一个电压表；然后用标准电压表校准。请你画完图2方框中的校准电路图。
②实验中，当定值电阻R选用17.0k时，调整滑动变阻器R′的阻值，电压表的示数是4.0V时，表的指针恰好指到满量程的五分之二；当R选用7.0k时，调整R′的阻值，电压表的示数是2.0V，表的指针又指到满量程的五分之二。
由此可以判定，表的内阻rg是 k，满偏电流Ig是 mA。若要将表改装为量程是15V的电压表，应配备一个 k的电阻。
【答案】①如图 ②3.0 0.50 27.0
【解析】①本实验是对改装电压表进行校准的，将改装电压表和标准电压表并联后要求电压从0至满偏变化，所以滑动变阻器采用分压接法，电路连接如图
②表头的刻度均匀，当指针恰好指到满量程的五分之二时，流过电流表的电流为0.4Ig，根据欧姆定律分别有和，解得：rg=3.0 kΩ，Ig=0.50mA。
量程为15V的改装电压表的内阻，所以改装时串联的电阻是30 kΩ－3.0 kΩ=27 kΩ。
4.3 光学实验
63．（06北京）21．（18分）⑴游标为20分度（测量值可准确到0.05mm）的卡尺示数如图1所示，两测脚间狭缝的宽度为_____mm。用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹。如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变_____。 （1）0.15　　宽
64．（09北京）21．（18分）
（1）在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。
①已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数x2= ；
②利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx= mm；这种色光的波长= nm。
【答案】（1）①15.02 ②2.31；6.6×102
【解析】（1）由游标卡尺的读数规则可知x2=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm；图2（a）中暗纹与图3（a）中暗纹间的间隔为6个，故△x=（x2- x1）/6=(15.02-1.16)/6=2.31mm；由△x=Lλ/d可知
λ=d△x/L=0.20mm×2.31mm/700mm=6.6×102nm。
小车
打点计时器
纸带
接电源
图2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
144
15
16
17
18
19
20
0
1
2
3
4
5
6
S1
S2
S3
S4
S5
S6
图3
S
t
/cms-1
t/×0.01s
10
20
30
40
50
60
70
80
0
5
10
15
20
25
图5
0
1
2
3
13
0
1
2
5
图4
7
14
x
y
z
O
+
阴极
电子束
狭缝
荧光屏
阳极
图1
Y增益
X增益
扫描微调
1
10
100
1000
10
100
1k
10k
外X
Y输入
X输入
地
DC
AC
＋
扫描范围
衰减
－
A
V
R
E
S
图2
R/Ω
U/V
O
1234
14
12
10
8
6
4
2
图3
P/W
U/V
O
P/W
U/V
O
P/W
U/V
O
P/W
U/V
O
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
图5
A
0
0.2
0.4
0.6
R/Ω
/A-1
1
I
6
5
4
3
2
1
O
4
1
2
3
5
-1
A
0
10
20
0
1
2
3
0 1
cm
0 10
主尺
游标尺
图1
光源
凸透镜
滤光片
单缝
双缝
遮光筒
测量头及目镜
图1
1
2
3
4
5
(a)
7
8
9
4
5
(a)
6
10
11
0
0
cm
1
2
1
0
1
cm
2
1
(b)
(b)
图2
图3