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高中物理高考 2020版高考物理一轮复习专题十实验与探究必考课件
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这是一份高中物理高考 2020版高考物理一轮复习专题十实验与探究必考课件，共60页。
专题十 实验与探究（必考）
高考物理 (浙江专用)
1.(2017浙江4月选考,18,5分)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1.00 mm,估计其长度不超过50 m(已知铜的电阻率为1.75×10-8 Ω·m)。现有如下实验器材:①量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表;②量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的 电流表;③阻值为0~20 Ω的滑动变阻器;④内阻可忽略、输出电压为3 V的电源;⑤阻值为R0=4. 30 Ω的定值电阻,开关和导线若干。 图1 图2
A组 自主命题·浙江卷题组
考点一 基本仪器的使用
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0.50 A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 量程为3 V,所以读数为2.50 V;由于待测电阻阻值较小,所以采用电流表外接法,另外电 流表示数从0开始增加,滑动变阻器采用分压接法,实验电路图如下: 根据Rx+R0= ,Rx=ρ ,S= ,联立可得L=31.4 m。
2.(2016浙江4月选考,17,5分)(1)(多选)在下列学生实验中,需要用到打点计时器的实验有 (填字母)。A.“探究求合力的方法”B.“探究加速度与力、质量的关系”C.“探究做功与物体速度变化的关系”D.“探究作用力与反作用力的关系”(2)(多选)做“验证机械能守恒定律”的实验,已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器, 还必须选取的器材是图中的 (填字母)。
某同学在实验过程中,①在重锤的正下方地面铺海绵;②调整打点计时器的两个限位孔连线为 竖直;③重复多次实验。以上操作可减小实验误差的是 (填序号)。
答案 (1)BC (2)BD ②③
解析 (1)“探究加速度与力、质量的关系”和“探究做功与物体速度变化的关系”两个实 验都要用打点计时器。“探究求合力的方法”、“探究作用力与反作用力的关系”,主要测 量力的大小和方向,不需要打点计时器。所以选B、C。(2)验证机械能守恒定律需要重物,还需要毫米刻度尺测量纸带上点距,所以选B、D。调整打 点计时器的两个限位孔连线为竖直可以减小阻力,使增加的动能更加接近减少的重力势能,重 复多次实验可减小实验误差,所以选②、③。
3.(2015浙江10月选考,17,5分)(1)(多选)在“探究求合力的方法”实验中,下列器材中必须要用 的是 。(2)下列两个学生实验中,必须要测量质量、时间和位移的是 。
A.用打点计时器测速度B.探究加速度与力、质量的关系
答案 (1)BD (2)B
解析 (1)需要弹簧测力计测力的大小,需要用刻度尺作力的图示。(2)用打点计时器测速度不 需要测质量,故B正确。
1.(2019浙江4月选考,17,5分)采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。 (1)实验时需要下列哪个器材 。A.弹簧秤 B.重垂线 C.打点计时器(2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些 操作要求,正确的是 。A.每次必须由同一位置静止释放小球B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
考点二 力学实验
D.记录的点应适当多一些(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,记录下如图所示的频闪 照片。在测得x1,x2,x3,x4后,需要验证的关系是 。已知频闪周期为 T,用下列计算式求得的水平速度,误差较小的是 。 A. B. C. D.
答案 (1)B (2)ACD (3)x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1 D
解析 (1)实验时需要重垂线来确定竖直方向,不需要弹簧秤和打点计时器,故选B。(2)实验时 每次必须由同一位置静止释放小球,以保证小球到达最低点的速度相同,选项A正确;每次不一 定严格地等距离下降记录小球位置,选项B错误;小球运动时不应与木板上的白纸相接触,否则 会改变运动轨迹,选项C正确;记录的点应适当多一些,以减小误差,选项D正确。(3)因相邻两位 置的时间间隔相同,则小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,满足:x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1;由小球 最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小,则用 计算式求得的水平速度误差较小,故选D。
2.(2018浙江11月选考,17,5分)(1)在“探究求合力的方法”的实验中,下列操作正确的是 (多选)。A.在使用弹簧秤时,使弹簧秤与木板平面平行B.每次拉伸橡皮筋时,只要使橡皮筋伸长量相同即可C.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上D.描点确定拉力方向时,两点之间的距离应尽可能大一些(2)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,两个相同的小车放在光滑水平板上,前段各 系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板 擦按住小车后的细线和抬起来控制,如图1所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使 小车做匀加速直线运动的力。 图1 图2
请指出图2中错误之处: 。调整好装置后,在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2,则两车的加速度之比为 。
答案 (1)AD (2)拉小车的细绳与木板没有平行,托盘和砝码的总质量m没有远小于小车的质 量M (3)x1∶x2
解析 (1)弹簧秤是否与木板平面平行,将会影响弹簧秤的读数,即力的大小,A正确;两次拉橡 皮筋,要使橡皮筋的结点到达同一位置,并不是两次拉橡皮筋的伸长量相同,也不一定橡皮条要 在两细线的夹角平分线上,B、C错误;在记录力的方向时,同一细绳方向的两点要远些,作图时 产生的角度误差会减小,D正确。(2)实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力,则必须满足托盘 和砝码的总质量远远小于小车的质量,从图2可知托盘的质量150 g,小车的质量200 g,达不到要 求;拉小车的细绳与木板没有平行也是错误之处;两小车的运动时间相同,根据位移时间公式x= at2可得 = = 。
3.(2018浙江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 (填字母);
图1
A.停表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,释放重物前有下列操作,其中正确的是 (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 图2(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方格纸。已知方格纸每小格的边
长均为0.80 cm。由图可知小球的初速度大小为 m/s(结果保留两位有效数字)。 图3
答案 (1)C (2)AC (3)0.66~0.74
解析 (1)“探究功与速度变化的关系”实验利用单根橡皮筋做的功作为功标定的单位,因此 不需要天平,只需要刻度尺来测长度,间接得到速度即可。故选C。(2)两个限位孔的作用是通过两点确定一条直线,从而保证纸带保持竖直,同时靠近打点计时器 释放重物,可以尽可能多地利用纸带,得到更多数据,减小实验误差,而手应提纸带上端使整条 纸带保持竖直,故A、C正确,B错误。(3)设时间间隔为T,根据频闪照片有2Δx=gT2,v0T=3.5Δx,Δx=0.80 cm,可得v0=0.70 m/s。
4.(2017浙江11月选考,17,5分)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中,(1)下列仪器需要用到的是 (多选);(2)下列说法正确的是 (多选);A.先释放纸带再接通电源B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行
C.纸带与小车相连端的点迹较疏D.轻推小车,拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡(3)如图所示是实验时打出的一条纸带,A、B、C、D…为每隔4个点取的计数点,据此纸带可知 小车在D点的速度大小为 m/s(小数点后保留两位)。
答案 (1)AD (2)BD (3)0.21±0.01
解析 (1)本实验通过打点纸带求物体的加速度,需要改变小车或重物的质量,通过控制变量法 研究加速度与质量、合外力之间的关系,所以选择仪器A、D。(2)实验时应先接通电源,后释放小车,为了保证细线拉力不被分解,细线要与木板平行,所以选 项A错误、B正确;纸带与小车相连端的点迹较密,选项C错误;当摩擦力被平衡后,轻推小车,小 车将匀速下滑,故选项D正确。(3)vD= =0.205 m/s≈0.21 m/s。
5.(2017浙江4月选考,17,5分)在“研究平抛运动”实验中,(1)图1是横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法。坐标原点 应选小球在斜槽末端点时的 位置。 图1A.球心 B.球的上端 C.球的下端(2)(多选)在此实验中,下列说法正确的是 。A.斜槽轨道必须光滑
B.记录的点应适当多一些C.用光滑曲线把所有的点连接起来D.y轴的方向根据重垂线确定
(3)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作 的是 。 图2A.释放小球时初速度不为0B.释放小球的初始位置不同C.斜槽末端不水平(4)图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是 。 图3
答案 (1)B (2)BD (3)C (4)B
解析 (1)坐标原点应选小球在斜槽末端上方小球的上端,所以选B。(2)实验过程中,斜槽不一定光滑,只要能够保证从同一位置静止释放,即使轨道粗糙,摩擦力做 功是相同的,离开斜槽末端的速度就是一样的,所以A错。记录的点适当多一些,能够保证描点 误差较小,光滑曲线并一定不能通过所有的点,选项B正确,C错误。y轴必须是竖直方向,可用重 垂线确定,选项D正确。(3)由图可知斜槽末端不水平,才会造成小球做斜抛运动,故选C。(4)瓶中插入另一根吸管,目的是保证水流流速不随瓶内水面下降而减小,从而能够得到稳定的 细水柱,所以选B。
6.(2016浙江10月选考,17,5分)车速度随时间变化的规律”实验中(1)(多选)下列说法中不正确或不必要的是 (填字母)。A.长木板一端必须垫高,使小车在不挂钩码时能在木板上做匀速运动B.连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行C.小车应靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车D.选择计数点时,必须从纸带上第一个点开始(2)图1是实验中打下的一段纸带,算出计数点2的速度大小为 m/s,并在图2中标出,其 余计数点1、3、4、5对应的小车瞬时速度大小在图2中已标出。(3)作图并求得小车的加速度大小为 m/s2。 图1 图2
答案 (1)AD (2)见解析 (3)1.46 m/s2
解析 (1)探究小车的速度随时间变化的规律时,并没有要求小车所受合外力的大小等于细线 上的拉力大小,即A选项不是必要的。在处理纸带时,常常将前面的点去掉,从清晰可辨的点中 取点后处理实验数据,所以D选项也不是必要的。B、C选项都是必要的。因此答案为A、D。(2)根据题图1可知x1=3.80 cm,x3=15.70 cm,根据题图2可知两相邻计数点间时间间隔T=0.1 s,所 以v2= ≈0.60 m/s,描点如图所示。(3)如图所示,图线斜率即加速度a≈1.46 m/s2。
1.(2019浙江4月选考,18,5分)小明想测额定电压为2.5 V的小灯泡在不同电压下的电功率的电 路(如图)。 (1)在实验过程中,调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零,其原因是的 导线没有连接好(图中用数字标记的小圆点表示接线点,空格中请填写图中的数字,如“7点至 8点”)。(2)正确连好电路,闭合开关,调节滑片P,当电压表的示数达到额定电压时,电流表的指针如图所 示,则电流为 A,此时小灯泡的功率为 W。
考点三 电学实验
(3)做完实验后小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00 V时通过小灯泡的电流,但在草稿纸 上记录了下列数据,你认为最有可能的是 。A.0.08 A B.0.12 A C.0.20 A
答案 (1)1点至4点 (2)0.30 0.75 (3)C
解析 (1)在实验过程中,调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零,其原因是1点 至4点的导线没有连接好,滑动变阻器相当于接成了限流电路。(2)由表盘刻度可知,电流表读数为0.30 A;则灯泡的额定功率:P=IU=0.30×2.5 W=0.75 W。(3)若灯泡电阻不变,则由R= = = ,解得I1=0.12 A,考虑到灯泡电阻温度越低时阻值越小,则通过灯泡的电流要大于0.12 A,则选项C正确。
2.(2018浙江11月选考,18,5分)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx,小明设计了如图所 示的电路。 图1(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点先后与a、b点连接,发 现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将c点接 (选填“a点”或 “b点”),按此连接测量,测量结果 (选填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真实 值。(2)根据实验测得的6组数据,在图2中描点,作出了2条图线。你认为正确的是 (选填 “①”或“②”),并由图线求出电阻Rx= Ω。(保留两位有效数字)
图2
答案 (1)a点 小于 (2)② 7.5
解析 (1)电压表示数变化较大,说明电流表分压较大,而电流表示数基本不变,说明电压表分 流较小,可以忽略,故采用电流表外接法,即c接a点;电压表测量的电压为准确值,但电流表测量 的电流为通过电阻和电压表的电流之和,即电流测量值偏大,根据R= 可得电阻测量值偏小。(2)因为电压表测量的是被测电阻两端电压,所以当其两端电压为零时,电流也为零,故图线② 正确;图像的斜率表示电阻,故Rx= =7.5 Ω。
3.(2018浙江4月选考,18,5分)(1)小明用多用电表测量一小段2B铅笔芯的电阻Rx,正确的操作顺 序是 (填字母);A.把选择开关旋转到交流电压最高挡B.调节欧姆调零旋钮使指针指到欧姆零点C.把红、黑表笔分别接在Rx两端,然后读数D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触E.把红、黑表笔分别插入多用电表“+”、“-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0(2)小明正确操作后,多用电表的指针位置如图所示,则Rx= Ω;
(3)小张认为用多用电表测量小电阻误差太大,采用伏安法测量。现有实验器材如下:电源(电动势3 V,内阻可忽略),电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),多用电表(2.5 mA挡、25 mA挡和250 mA挡,对应的内阻约40 Ω、4 Ω和0.4 Ω),滑动变阻器RP(0~10 Ω),定值 电阻R0(阻值10 Ω),开关及导线若干。测量铅笔芯的电阻Rx,下列电路图中最合适的是 (填字母),多用电表选择开关应置于 挡。
答案 (1)EDBCA (2)2.8~3.0 (3)B 250 mA
解析 (1)利用多用电表测电阻的整个流程:机械调零—选挡—红黑表笔短接—欧姆调零—读 数—置于OFF挡或者交流电压最高挡。(2)多用电表刻度盘读数为“2.9”,挡位为×1,因此读数为2.9×1 Ω=2.9 Ω。(3)首先根据分压接法排除D。比较电压表、电流表、电阻的阻值,不管多用电表选择哪个挡, 待测电阻都偏小,所以选电流表外接法,排除A。B、C主要的差别在于电压表的偏转量不同,C 的接法,按串联分压规律知道,就算滑动变阻器滑片移到最右端,电压表偏转量也很小,读数误 差较大,因此C错误。B接法测出串联总阻值后减去定值电阻阻值即可得出铅笔芯的电阻值。电源电动势为3 V,B中待测部分电阻约为13 Ω,因此估计电流比250 mA略小,故选250 mA挡位, 而且内阻只有0.4 Ω,也符合要求。
4.(2017浙江11月选考,18,5分)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时,为防止电 流过大而损坏器材,电路中加了一个保护电阻R0。根据如图1所示电路图进行实验时, 图1(1)电流表量程应选择 (填“0.6 A”或“3 A”),保护电阻应选用 (填“A” 或“B”);A.定值电阻(阻值10.0 Ω,额定功率10 W)B.定值电阻(阻值2.0 Ω,额定功率5 W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图2所示,则此时的电压为 V;
图2(3)根据实验测得的5组数据所画出的U-I图线如图3所示。则干电池的电动势E= V,内阻 r= Ω(小数点后保留两位)。 图3
答案 (1)0.6 A B (2)1.21±0.01 (3)1.45±0.01 0.50±0.05
解析 通过U-I图像可知,电流表量程应选择0.6 A。根据电压表读数方法可知电压表读数为1.20 V。通过图像可知E=1.45 V,r+R0= Ω=2.5 Ω,所以保护电阻应选用B,内阻r=0.5 Ω。
5.(2016浙江10月选考,18,5分)“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,要求采用分压电路,电流 表外接。小王的连线如图1所示,闭合开关S前请老师检查,老师指出图中标示的①、②两根连 线有一处错误,错误连线是 (填“①”或“②”);图中标示的③、④和⑤三根连线有 一处错误,错误连线是 (填“③”、“④”或“⑤”)。小王正确连线后,闭合开关S 前,应将滑动变阻器滑片C移到 处(填“A”或“B”)。闭合开关S,此时电压表读数为 V。缓慢移动滑片C至某一位置时,电流表指针如图2所示,电流表的示数为 A。
图1 图2
答案 ① ④ A 0 0.32
解析 本题考查了测量小灯泡伏安特性曲线的电路图以及基本实验操作。本实验的电路图 如下: 应该采用分压式、外接法,所以①、④两根导线有问题。实验开始时为了保证实验仪器的正常使用,需要将C移到最左端,即A处;开关闭合后,电压表读 数为0 V。电流表的分度值为0.02 A,读数为0.32 A。
6.(2016浙江4月选考,18,5分)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A。 图甲
(1)部分连线的实物如图甲所示,请完成实物连接图;(2)某次实验中,当电流表的示数为0.18 A,电压表的指针如图乙所示,则电压为 V,此时小 灯泡的功率是 W;(3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图像中的 (填字母)。
图乙
答案 (1)如图所示 (2)1.48~1.50均可 0.27(3)C
解析 (1)本实验小灯泡电阻较小,采用电流表外接法,因为要描绘伏安特性曲线,电压要从零 开始调节,所以变阻器采用分压式接法。(2)电压表读数为1.49 V,由P=UI得,小灯泡功率为0.27 W。(3)随着电压和电流的增大,小灯泡功率增大,温度升高,电阻值也增大,故图线如C所示。
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
考点一 基本仪器的使用
1.(2018课标Ⅰ,22,5分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和 主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化 为图中的指针。 现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针, 此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度 线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为 cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s 2,此弹簧的劲度系数为 N/m(保留3位有效数字)。
答案 3.775 53.7
解析 本题考查游标卡尺的读数方法和胡克定律。此标尺为二十分度的标尺,精确度为0.05 mm,读数=整毫米数(主尺)+n×精确度,所以读数为37 mm+15×0.05 mm=37.75 mm=3.775 cm。 当托盘中放入砝码稳定时,弹簧的伸长量Δx=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm。由平衡条件 得F=mg,由胡克定律得F=k·Δx,联立得k=53.7 N/m。
2.(2015海南单科,11,6分)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和 高度,测量结果如图(a)和图(b)所示。该工件的直径为 cm,高度为 mm。 图(a) 图(b)
答案 1.220 6.860
解析 图(a)为20分度的游标卡尺,其精度为0.05 mm。主尺读数为12 mm,游标尺上第4条刻线 与主尺上的一条刻线对齐,故测量结果为12 mm+4×0.05 mm=12.20 mm=1.220 cm。螺旋测微 器的精度为0.01 mm,由图(b)知固定刻度读数为6.5 mm,可动刻度读数为“36.0”,故工件的高 度为6.5 mm+36.0×0.01 mm=6.860 mm。
1.(2019课标Ⅰ,22,5分)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行 探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率 为50 Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个 点中,打点计时器最先打出的是 点。在打出C点时物块的速度大小为 m/s(保 留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为 m/s2(保留2位有效数字)。
考点二 力学实验
答案 A 0.233 0.75
解析 本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系,以及考生处理 实验数据的能力,体现了以科学态度进行科学探究的核心素养。物块沿倾斜的木板加速下滑时,纸带上打出的点逐渐变疏,故A点为先打出的点。vC= = m/s=0.233 m/sa= = m/s2 ≈0.75 m/s2
易错警示 本题相邻两计数点之间还有4个打出的点未画出,故T=5×0.02 s=0.1 s,不可用T=0.02s计算。
2.(2019北京理综,21,18分)用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定 在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上,由于挡板靠近硬 板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放 钢球。如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。 图1(1)下列实验条件必须满足的有 。A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 图2a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的 (选填“最上端”、 “最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时 (选填“需要” 或者“不需要”)y轴与重垂线平行。b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图2所示,在轨迹上取A、B、C
三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则 (选填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为 (已知 当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案。其中可行的是 。A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛 运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸 上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它 们能射多远,在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体 。A.在水平方向上做匀速直线运动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒
(5)牛顿设想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远。如果速 度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。同样是受地球引力,随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动,请分析原 因。
答案 (1)BD (2)a.球心 需要 b.大于 x (3)AB (4)B (5)见解析
解析 本题考查研究平抛运动实验,突出考查了实验分析及探究能力,体现了科学探究、科学 推理的素养要素。(1)研究平抛运动实验,必须满足的条件是钢球以相同的初速度沿水平方向抛出,则无论斜槽是 否光滑,只要每次从同一位置无初速度释放钢球,且斜槽轨道末端水平,钢球抛出的初速度就相 同且沿水平方向,A项错误,B、D项正确;实验只需用平滑曲线表示轨迹,挡板高度无需等间距 变化,故C项错误。(2)a.因为每次压点痕迹位于水平正对球心的位置,故静置于Q点的钢球球心对应的白纸上的 位置为原点。坐标系以水平方向为x轴,竖直方向为y轴,故需要y轴与重垂线平行。b.在竖直方向上,若初速度为零,则满足 = ,当竖直方向初速度大于零时,则满足 > ;根据y2 -y1=gt2得t= ,而v0= ,得v0=x 。(3)水由细管管口水平喷出后,可以看成水做平抛运动,故此法可得到平抛运动轨迹,A项正确; 平抛小球频闪照片取圆心点做的记录点与实验中的痕迹点一致,故B项正确;铅笔做平抛运动 时,因为没有水平压力作用,笔尖不会在白纸上留下平抛运动轨迹,故C项错误。
(4)因为平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动,由运动的 独立性原理可知平抛物体的飞行时间t= 由下落高度决定,所以伽利略的推断揭示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动,故B项正确,A、C项错误。(5)物体初速度较小时,运动范围很小,引力可以看作恒力——重力,物体做平抛运动;随着物体 初速度增大,运动范围变大,引力不能再看作恒力;当物体初速度达到第一宇宙速度时,它就围 绕地球做圆周运动而成为地球卫星。
试题分析 题目梯度明显,层次清晰,突出了学科特点,体现了学科思想。
3.(2018课标Ⅱ,23,9分)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光 滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放 置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时, 弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中f4的值 可从图(b)中弹簧秤的示数读出。 图(a)
图(b) 图(c)
回答下列问题:(1)f4= N;(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线;(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f = ,f-m图线(直线)的斜率的表达式为k= ;(4)取g=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线求得μ= 。(保留2位有效数字)
答案 (1)2.75 (2)如图所示(3)μ(M+m)g μg (4)0.40
解析 本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图像的能力。(1)由图可知弹簧秤的读数为2.75 N。(2)画图线时应使尽可能多的点落在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧。(3)以木块和砝码为研究对象,整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力,f=μ(M+m)g,整 理得f=μmg+μMg,故f-m图线的斜率k=μg。(4)由图知k=3.9 N/kg,故μ= =0.40。
4.(2018课标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g=9.80 m/s2,L=30.0 cm,L1=10.4 cm。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 本题考查自由落体运动的应用。 (2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L1= gt2,解得t= = s=0.20 s
5.[2018天津理综,9(2)]某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板 一块,白纸,量程为5 N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干 个)。①具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有 。A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力②该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标 度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示。其中对于提高实验精度最有利 的是 。
答案 ①BC ②B
解析 本题考查“验证力的平行四边形定则”实验。①橡皮条的弹力方向不需要在两绳套夹角的角平分线上,选项A错误;重复实验,结点O的位置 与上次实验无关,可以不同,选项B正确;使用测力计时,为避免弹簧与外壳的摩擦,要求施力方 向应沿测力计轴线方向,读数时视线应正对测力计刻度,选项C正确;拉力小于弹簧测力计的量 程即可,选项D错误。②“验证力的平行四边形定则”实验中,在不超测力计量程的前提下,拉力应尽量大些;确定拉 力方向时,所描点应与O点的距离大些;两绳套夹角不能过大或过小;作力的图示时,所选标度越 小,精度越高。综上所述,应选B。
知识拓展 在“验证力的平行四边形定则”实验中,选取合适的标度,按比例作平行四边形,求 F1和F2的合力,而力F方向应与橡皮条方向共线。
以下为教师用书专用(6~8)
6.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材 有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带等。回答 下列问题: 图(a)(1)铁块与木板间动摩擦因数μ= (用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑 的加速度a表示)。(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块
从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计 数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80 m/s2。可以计算出铁块 与木板间的动摩擦因数为 (结果保留2位小数)。 图(b)
答案 (1) (2)0.35
解析 本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力,体现了科学探究与科学推理的核心素 养。(1)对铁块,根据牛顿第二定律得mg sin θ-μmg cos θ=ma,解得μ= 。(2)利用逐差法可得a= m/s2=1.97 m/s2,由于θ=30°,g=9.80 m/s2,则μ=0.35。
解题关键 1.利用牛顿第二定律列方程得出μ的表达式。2.认真读题,注意g用9.80 m/s2来计算, 而不能习惯性用10 m/s2来计算。3.利用逐差法,精准计算加速度值。
7.(2019课标Ⅲ,22,5分)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 0.1 s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=24.5 cm、ac=58.7 cm,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 本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算,考查了学生的实验能力,体 现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素,渗透了科技进步的价值观念。(1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定,不需要秒表与光电门。本实验中不需要测量小 球的质量,故不需要天平。但需测量小球下落的距离,故需要米尺。(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际 下落距离,所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故米 尺只能竖直放置。(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g= = m/s2=9.7 m/s2。
方法诠释 纸带问题及类纸带问题中求物体运动的加速度,当只有两个连续数据时,可利用Δx= aT2求解;当只有两个不连续的数据时,可利用xm-xn=(m-n)aT2计算;而当给定多个连续数据时,则 需采用逐差法计算。
8.(2017课标Ⅰ,22,5分)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器” 计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推 一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续 的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴) 图(a) 图(b)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的 速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字)
答案 (1)从右向左 (2)0.19 0.037
解析 本题考查研究匀变速直线运动。(1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故 相邻水滴间的距离逐渐减小,结合图(b)可知小车向左运动。(2)由题意知,30 s内滴下46滴水,共 45个时间间隔,故相邻两滴水的时间间隔T= s= s。由匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得vA= mm/s=0.19 m/s。由逐差法得小车运动的加速度为a= mm/s2=0.037 m/s2。
1.(2019课标 Ⅰ ,23,10分)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流 表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改 装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后 的电表)。 图(a) 图(b)
考点三 电学实验
(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改 装的电表量程不是预期值,而是 。(填正确答案标号)
图(c)A.18 mA B.21 mA C.25 mA D.28 mA(3)产生上述问题的原因可能是 。(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 ΩB.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 ΩC.R值计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换 为一个阻值为kR的电阻即可,其中k= 。
答案 (1)连线如图所示 (2)C (3)AC (4)
解析 本题考查了电学实验中的电表改装的相关知识;考查了考生的实验能力、分析推理能 力,体现了物理核心素养中的科学探究要素,以及科学态度与责任。(1)本实验的目的是对电流表进行扩大量程的改装,故应将定值电阻R与微安表并联。实物连 线如答案图所示。(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时,微安表示数为0.16 mA,故当微安表指针满偏时,测量的电 流值应为25 mA,选项C正确。(3)出现上述现象的原因可能有两个:一是并联电阻R偏小;二是微安表内阻测量值偏小。故选 A、C。(4)设微安表内阻为R0,满偏电流为I0,改装成量程为I的电流表时并联电阻R= R0,故I=25 mA与I'=20 mA对应的并联电阻的关系为R'= R,代入数值得k= = 。
2.(2018课标 Ⅰ ,23,10分)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃~80 ℃范围内某热敏 电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 ℃时 的阻值)为900.0 Ω;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表 (量程150 mV);定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9 Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。 图(a)实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1
的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接 通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相 应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2-t数据见下表。
回答下列问题:(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到 (填“a”或“b”)端;(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线; 图(b)
图(c) (3)由图(b)可得到RT在25 ℃~80 ℃范围内的温度特性。当t=44.0 ℃时,可得RT= Ω;(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为 Ω,则手心温度为 ℃。
答案 (1)b (2)如图所示 (3)450 (4)620.0 33.0
解析 本题考查替代法测电阻、绘图能力及电阻箱的读数等。 (1)滑动变阻器是限流式接法,S1闭合前,滑片应置于使滑动变阻器连入电路的阻值最大的 位置,即b端。 (2)由题给数据描完点后,观察这些点的分布规律,应画一条平滑曲线,让尽可能多的点落 在线上,不在线上的点要均匀分布在线的两侧。 (3)由R2-t图线知,当t=44.0 ℃时,RT=450 Ω。 (4)电阻箱的读数为(6×100+2×10+0×1+0×0.1)Ω=620.0 Ω,由R2-t图像知,当R2=620.0 Ω时,t= 33.0 ℃。
3.(2018课标Ⅱ,22,6分)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100 μA,内 阻 900 Ω);电阻箱R1(阻值范围0~ 999.9 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~ 99 999.9 Ω);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的 接线柱。 (2)电阻箱的阻值应取R1= Ω,R2= Ω。(保留到个位)
答案 (1)如图所示 (2)100 2 910
解析 本题考查电表的改装。将量程为100 μA的微安表头改装成量程为1 mA的直流电流表,应并联一个分流电阻,分流电阻 的阻值为 =100 Ω,选用R1;再串联一分压电阻可改装成量程为3 V的电压表,分压电阻的阻值为 = Ω=2 910 Ω,选用R2。
规律总结 电表改装的原理应用并联分流的规律改装电流表;应用串联分压的规律改装电压表。
4.[2019天津理综,9(3),8分]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的结果如图所示,其读数是 mm。 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Rx约 为100 Ω,画出实验电路图,并标明器材代号。电源E (电动势10 V,内阻约为10 Ω)电流表A1 (量程0~250 mA,内阻R1=5 Ω)电流表A2 (量程0~300 mA,内阻约为5 Ω)滑动变阻器R (最大阻值10 Ω,额定电流2 A)开关S及导线若干③某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电 阻的计算式Rx= 。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 ①0.200(0.196~0.204均可) ②如图 ③ 相等
解析 本题考查测定金属丝电阻率的电路设计及对应的实验原理、误差分析,考查了学生的 实验设计能力和综合分析能力,体现了实验探究中问题、证据、解释的素养要素。①螺旋测微器的分度值为0.01 mm,需要估读一位,故读数为0.200 mm。②因为R的最大阻值比Rx小得多,所以滑动变阻器必须采用分压式接法。因为电流表A1的内阻 R1有确定值,所以可把A1与金属丝并联,使A1起到电流表和电压表的双重作用。电路图见答 案。③由电路图可得Rx= = ,本设计方案无系统误差,故测量值等于真实值。
知识链接 国际单位制中的力学基本单位为kg、m、s,由物理规律(公式),以基本单位为基础 推导出的单位为导出单位。
方法技巧 测定玻璃的折射率实验中处理数据的方法是转化法,将角度的测量巧妙地转化为 长度的测量,既便于测量,又可以提高实验的精确度,妙哉!
温馨提示 当电流表内阻为确定值时,电流表可起到双重作用,当流过的电流为I时,其两端电 压U=IRA;同理,当电压表内阻为确定值时,电压表也可起到双重作用,当示数为U时,流过它的电 流I= 。
5.(2019江苏单科,11,10分)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)螺旋测微器如题图1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。 图1(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)图2甲图中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2乙图实物电路中 的正确位置。 图2甲图 图2乙图
(4)为测量Rx,利用图2甲图所示的电路,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关系图像如图3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:
请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图像。 图3(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)见图甲 (4)见图乙(5)23.5(23.0~ 24.0都算对) 图甲
图乙
解析 本题通过测电阻丝电阻率的实验考查了基本仪器的使用、电路实物图连接及数据的 处理等问题,考查了学生的实验操作、处理等能力,体现了科学探究中问题、证据、解释、交 流等素养要素,渗透了创新的价值观念。(1)为防止测砧与测微螺杆对电阻丝产生的压力过大,应该旋动微调旋钮C。(2)为防止电阻丝的粗细不均匀造成对其直径测量的误差,要求在电阻丝上不同位置测量后取 其平均值。(3)实物图连接见答案。(4)将表格中数据先在方格纸上描点,再用平滑的直线连接,图见答案。(5)在题图甲电路中U1=I1(Rx+RA+R0),当电压表改接在a、b两端时U2=I2(RA+R0),可见U1-I1图线的 斜率k1=Rx+RA+R0,U2-I2图线的斜率k2=RA+R0,故由两图线的斜率可得被测电阻的阻值Rx=k1-k2≈23.5 Ω。
6.[2018天津理综,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10 kΩ)B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约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 F②如图所示 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 本题考查伏安法测电阻。①由于Rx的阻值约为10 kΩ,电压表内阻应远大于10 kΩ,故电压表应选B;电路电流最大值约为1 mA,故电流表应选C;电源应选F。②因Rx> ,属于大电阻,故电流表采用内接法,而滑动变阻器R0的阻值小于Rx,则滑动变阻器R0采用分压式接法,如答案图所示。③由于电压表的读数为电阻Rx和电流表内阻的分压和,而电流表的读数是流过Rx的实际电流, 故待测电阻测量值会大于其真实值。
知识拓展 若滑动变阻器的阻值小于被测电阻值,为减小误差,滑动变阻器采用分压式接法。
以下为教师用书专用(7~10)
7.(2019课标Ⅱ,23,10分)某小组利用图(a)所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向 电压U与温度t的关系,图中 和 为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100 Ω);S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测 出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线。回答下列问题: 图(a)(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0 μA,应调节滑动变阻器R,使电压表 的示数为U1= mV;根据图(b)可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻 (填“变 大”或“变小”),电压表 示数 (填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向 (填“A”或“B”)端移动,以使 示数仍为U1。
(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏 度为 = ×10-3 V/℃(保留2位有效数字)。 图(b)
答案 (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8
解析 本实验考查运用闭合电路欧姆定律计算电压,并且分析了硅二极管两端的电压与温度 的关系,考查学生的实验能力,体现了科学探究核心素养,又体现了创新思维和创新意识的价值 观念。(1)实验中I=50.0 μA,R0=100 Ω,所以U1=IR0=5.00 mV,因为图(b)是在恒定电流条件下得到的图 像,斜率为负值,所以随温度的升高,硅二极管正向电压变小,由R硅= ,可知硅二极管正向电阻变小,则回路中电流变大,且R0为定值电阻, 的示数增大。为了确保回路中电流恒定,应使滑动变阻器的阻值变大,故滑片应向B端滑动。(2)图(b)中图线纵轴截距为0.44 V,所以 = V/℃=2.8×10-3 V/℃。
审题指导 运用闭合电路欧姆定律讨论电路中的动态变化,注意在图像中横、纵坐标均不是 从0开始的。
8.(2019课标Ⅲ,23,10分)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进 行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度,可选用的器 材还有:定值电阻R0(阻值14 kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω),电阻箱(0~99 999.9 Ω),干电池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),红、黑表笔和导线若干。(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为 Ω;滑动变阻器选 (填“R1”或“R2”)。 图(a)
(2)刻度欧姆表表盘通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75, 则a、b处的电阻刻度分别为 、 。 图(b)(3)校准红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向 kΩ处;将红、黑表笔与电阻箱 连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。若校 准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图(c)所示,则电阻箱接入的阻值为 Ω。
图(c)
答案 (1)连线如图 900 R1(2)45 5 (3)0 35 000.0
解析 本题考查了欧姆表的改装及电阻箱的读数,考查了学生的实验能力,体现了科学思维中 的科学推理素养要素,渗透了实践的价值观念。(1)由题意知改装的欧姆表的中值电阻即内阻为15 kΩ,即R0+rg+r+R=15 kΩ,故R=15 kΩ-14 kΩ-98.5 Ω-1.5 Ω=900 Ω。由于滑动变阻器接入电路中的阻值大于R2的最大阻值,故只能选用R1。(2)由闭合电路的欧姆定律有:1.5 V=25 μA×(Ra+15 kΩ),1.5 V=75 μA×(Rb+15 kΩ),解得Ra=45 kΩ,Rb=5 kΩ。(3)红、黑表笔短接,进行欧姆调零。由图得电阻箱的读数为3×10 kΩ+5×1 kΩ+0×100 Ω+0×10 Ω+ 0×1 Ω+0×0.1 Ω=35 000.0 Ω。
9.(2018课标Ⅲ,23,9分)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为 标准定值电阻(R0=20.0 Ω); 可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线; 图(a) 图(b)
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1;(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表 的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表 的示数U2;(4)待测电阻阻值的表达式Rx= (用R0、U1、U2表示);(5)重复步骤(3),得到如下数据:
(6)利用上述5次测量所得 的平均值,求得Rx= Ω。(保留1位小数)
答案 (1)图见解析 (4) R0 (6)48.2
解析 本题考查测量电阻的实验。(1)实物连线如图所示:
(4)将开关S2掷于1端,可测得流经R0的电流为 ;将开关S2掷于2端,可测得流经R0和Rx的电流为 。由于 可视为理想电压表,对电路没有影响,则两种情况下,电流相等,即 = ,解得:Rx= R0。(6)根据所给数据,计算 的平均值为3.41,则Rx=(3.41-1)×20.0 Ω=48.2 Ω。
审题指导 本题属于计算型实验题,结合题设条件,利用欧姆定律列方程求解;本题中还有一点 也应注意, 可视为理想电压表,其对电路无影响。
10.(2017课标Ⅰ,23,10分)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压 3.8 V,额定电流0.32 A);电压表 (量程3 V,内阻3 kΩ);电流表 (量程0.5 A,内阻0.5 Ω);固定电阻R0(阻值1 000 Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0 Ω);电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若 干。(1)实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。 图(a)
图(b)
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻 (填“增大”“不变”或“减小”), 灯丝的电阻率 (填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器 R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为 W,最大功率为 W。(结果均保留2位小数)
答案 (1)实验电路原理图如图所示 (2)增大 增大(3)0.39 1.17
解析 本题考查电路设计及伏安特性曲线的应用。(1)先考虑测量电路,由于小灯泡的额定电压为3.8 V,而电压表的量程只有3 V,但其内阻已知, 由给定器材规格可知,可串联固定电阻R0将其改装为量程4 V的电压表。因小灯泡的电阻较 小,采用电流表外接法。再考虑控制电路,由于实验中电压需从0开始变化,故控制电路需采用 分压式。(2)由R= 知I-U图线的斜率表示电阻的倒数,故随着电流的增加小灯泡电阻逐渐增大。再由R= ρ 可知,在L、S不变的情况下,R增大的原因只能是电阻率ρ增大。(3)当R全部电阻接入电路时,通过灯泡的电流最小,灯泡实际消耗的功率最小。设此时灯泡两 端电压为U、通过的电流为I,由闭合电路欧姆定律得E0=U+I(R+r),代入数据得I=0.4-0.1U,在灯 泡的伏安特性曲线坐标系中作出I=0.4-0.1U的图线,两图线的交点坐标即此时灯泡两端电压与 通过灯泡的电流,有U=1.75 V、I=225 mA,故最小功率为Pmin=IU=0.39 W。当R接入电路中的阻 值等于0时,电路中电流最大、灯泡实际消耗的功率最大。同理可得Pmax=1.17 W。
A组 2017—2019年高考模拟·考点基础题组
考点一 基本仪器的使用
1.(2019浙江七彩阳光联盟二模,17)(1)下列学生实验中,需要用到打点计时器的有 ;需 要平衡阻力的有 。A.“探究平抛运动”B.“探究小车速度随时间变化的规律”C.“探究加速度与力、质量的关系”D.“探究做功与物体速度变化的关系”(2)如图甲所示的仪器叫 打点计时器,它连接电源时应选用图乙中的 接 法(选填“A”或“B”)。
甲 乙(3)下图是“探究小车的加速度与其质量的关系”实验中得到的一条纸带,打下F点时小车运 动的速度大小为 m/s。(保留3位有效数字)
答案 (1)BCD CD (2)电磁 B (3)0.225±0.002
详解 (1)“研究平抛运动”不需要打点计时器,也不需要平衡阻力;“探究小车速度随时间变 化的规律”实验中要测量小车速度的大小,需要通过纸带测量速度,所以需要打点计时器,但不 需要平衡阻力;“探究加速度与力、质量的关系”实验中要测量加速度的大小,需要通过纸带 测量加速度,所以需要打点计时器,为了让合外力等于重物的重力,需要平衡阻力;“探究做功 与物体速度变化的关系”实验中要测量速度,需要通过纸带测量速度,所以需要打点计时器,需 要平衡阻力。综上所述用到打点计时器的有B、C、D,需要平衡阻力的有C、D。(2)如题图甲所示的仪器叫电磁打点计时器,它应连接交流电源,所以应选用图乙中的B接法。(3)由题图可知相邻两个计数点的时间间隔是T=0.1 s;根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时 速度等于该过程中的平均速度,可以求出打下F点时小车的瞬时速度:vF= = m/s=0.225 m/s。
2.(2018浙江台州中学统练)某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过 程中,先后通过光电门A、B,计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光 电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h,当地的重 力加速度为g。(1)用游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为D= cm。(2)要验证机械能守恒,只需比较 。A.D2 与gh是否相等B.D2 与2gh是否相等C.D2 与gh是否相等D.D2 与2gh是否相等(3)钢球通过光电门的平均速度 (选填“>”或“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速 度,由此产生的误差 (选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小。
答案 (1)0.950 (2)D (3)< 不能
解析 (1)游标卡尺的主尺读数为0.9 cm,游标尺上读数为0.05×10 mm=0.50 mm,所以最终读数 为0.950 cm。(2)利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,故v= ,根据机械能守恒定律有:mgh= mD2 ,所以只需比较D2 与2gh是否相等即可,故选D。(3)根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中间时刻的速度, 所以钢球通过光电门的平均速度<钢球球心通过光电门的瞬时速度,由此产生的误差属于系统 误差,不能通过增加实验次数减小。
3.(2017浙江绍兴一中期中)(1)在“探究求合力的方法”实验中,图(a)中弹簧测力计的读数为 N。 (2)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,得到一纸带如图(b)所示,则A点与B点之间 的距离为 m。
答案 (1)2.7 (2)0.055 5
解析 (1)弹簧测力计的分度值为0.2 N,故读数为2.7 N;(2)A、B间的距离为8.55 cm-3.00 cm=5.55 cm=0.055 5 m。
1.(2019浙江宁波十校期末联考,17)如图1所示,通过“探究加速度与力、质量的关系”实验装 置及数字化信息系统获得了小车的加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。 钩码的质量为m1,小车和砝码的质量为m2,重力加速度为g。 图1(1)下列说法正确的是 。A.每次在小车上加减砝码时,应重新平衡摩擦力B.实验时应先释放小车后打开数据接收器
考点二 力学实验
C.本实验m2应远小于m1D.在用图像探究加速度与质量的关系时,应作a- 图像(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,测得F=m1g,作出a-F图像,他可能作出 的是图2中 (选填“甲”、“ 乙”、“ 丙”)图线。此图线的AB段明显偏离直线,造 成此误差的主要原因是 。 图2A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态C.所挂钩码的质量太大
D.所用小车的质量太大
答案 (1)D (2)丙 C
解析 (1)假设木板倾角为θ,则有:f=mg sin θ=μmg cos θ,平衡摩擦力所调节θ的大小,而等式中m 约掉了,所以每次在小车上加减砝码时,不需要重新平衡摩擦力,故A错误;实验时应先打开数据 接收器后释放小车,故B错误;本实验应让钩码的质量m1远远小于小车和砝码的质量m2,因为绳 子的拉力F=m2a= ,故应该是m1≪m2,故C错误;由牛顿第二定律F=ma可得a= ,所以在用图像探究小车的加速度与质量的关系时,通常作a- 图像,故D正确。(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时,物体不动的情况,故可能作出图2中丙图 线,此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是钩码的质量太大,没有远小于小车 和砝码的总质量,故选C。
2.(2019浙江温州九校联考,17)利用如图所示的装置“探究功与物体速度变化关系”,小车在 橡皮筋的作用下沿着木板滑行。实验中: (1)如图装置中的打点计时器要接下面的哪种电源 。
(2)下图实验器材中,既能用于“探究做功与物体速度变化的关系”,还能用于“探究小车速度 随时间变化的规律”“探究加速度与力、质量的关系”“验证机械能守恒定律”的是 。
(3)为了平衡小车运动中受到的阻力,应该采用下面的 方法。A.逐步调节木板的倾斜程度,使静止的小车开始运动B.逐步调节木板的倾斜程度,使小车在木板上保持静止C.逐步调节木板的倾斜程度,使夹在小车后面的纸带上所打出的点间隔均匀(4)按合理的方式进行实验时,下列三条纸带中哪一条是操作时可能得到的纸带 。
答案 (1)B (2)AD (3)C (4)C
解析 (1)由题图可知,实验中的打点计时器为电火花计时器,所以应选用220 V的交流电源,即 选B;(2)由各自实验的原理可知,不需要天平和停表,需要打点计时器和刻度尺,故应选A、D;(3)为了平衡阻力,在实验中可以将木板一端垫高,使小车受到的重力沿木板方向的分力可以与 摩擦力平衡,此时小车做匀速运动,则小车后面的纸带上的点应为均匀分布的,故应选C;(4)小车在橡皮筋的作用下先做加速运动,当橡皮筋恢复原长后,小车做匀速直线运动,所以得 到的纸带中相邻两点间的距离先增大后均匀,故应选C。
3.(2019浙江镇海中学一模,17)在“探究功与速度变化的关系”实验中,某同学设计了如图甲 所示的实验方案:使小物块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出,第二次、第三次……操作时 分别改用2根、3根、……同样的橡皮筋将小物块弹出,测出小物块被弹出时的速度,然后找到 牵引力对小物块做的功与小物块速度的关系。 图甲
图乙(1)要测得小物块被弹出后的水平速度,需要测量哪些物理量 (填正确答案标号,g已 知)。A.小物块的质量mB.橡皮筋的原长xC.橡皮筋的伸长量ΔxD.桌面到地面的高度hE.小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)根据实验数据作出W-v2的图像如图乙所示,图线不通过原点的原因是 。
答案 (1)DE (2)物块要克服摩擦力做功
解析 (1)物块离开桌面后做平抛运动,竖直方向:h= gt2,水平方向:L=vt,联立解得:v=L ,要测得物块被弹出时的速度,需要测量:桌面到地面的高度h,小物块抛出点到落地点的水平距离 L,故选DE。(2)物块在桌面上运动时,弹力对物块做正功,摩擦力对物块做负功,由于物块要克服摩擦力做 功,则图线不过原点。
4.(2019浙江镇海中学一模,18)某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平 行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的 一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2。 (1)主要实验步骤如下:①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,记下弹簧测力计的示 数F;②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,此时绳套1 沿0°方向,绳套2沿120°方向,记下绳套1弹簧测力计的示数F1;③根据力的平行四边形定则计算,此时绳套1的拉力F1'= ;
④比较 ,即可初步验证力的平行四边形定则;⑤只改变绳套2的方向,重复上述实验步骤。(2)保持绳套2方向不变,绳套1从图示位置向下缓慢转动90°,此过程中保持橡皮筋的结点在O处 不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是: 。A.逐渐增大 B.先增大后减小C.逐渐减小 D.先减小后增大
答案 (1) F1'和F1 (2)D
解析 (1)根据平行四边形定则可得F1'=F tan 30°,故有F1'= ,因为两次情况下效果相同,而F1'相当于合力F的一个分力,如果F1'和F1大小相等,则可验证力的平行四边形定则。(2)因为结点在O处不动,所以相当于两力的合力不变,如图所示 根据力的矢量三角形可得绳套1的拉力大小先减小后增大,故D正确。
5.(2019浙江杭州模拟八,17)如图1所示为用电火花计时器验证机械能守恒定律的实验装置。 图1 图2(1)打点计时器的电源频率为50 Hz,当地的重力加速度g=9.8 m/s2,重物质量为0.2 kg。实验中
得到一条点迹清晰的纸带如图2所示,打P点时,重物的速度为零,A、B、C为另外3个连续点,根 据图中的数据,可知重物由P点运动到B点,重力势能的减少量ΔEp= J,在B点的动能Ek= J(计算结果均保留3位有效数字)(2)P到B的距离用h表示,打B点时重物的速度为vB,当两者间的关系式满足 时,说明下 落过程中重锤的机械能守恒(已知重力加速度为g)。(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,其主要原因是 A.重物的质量过大B.重物的体积过小C.电源的电压偏低D.重物及纸带在下落时受到阻力
答案 (1)9.82×10-2 9.60×10-2 (2) =2gh (3)D
6.(2019浙江杭州学军模拟,17)在“探究功与速度关系”的实验中,采用下图所示的实验方案:(1)某学校使用的是电磁打点计时器,在释放小车前,老师拍下了几个同学实验装置的部分细节 图,下列图中操作不正确的是 (填序号)。
(2)在滑板的左侧加一垫块,用以平衡摩擦阻力,如图所示。开启电源,轻推小车,打出了一条纸 带,如图所示。据此纸带可判断,垫块应 。
A.向左移动一些B.向右移动一些C.保持不动(3)下图是某次实验测得纸带的一段,可以判断纸带的 (填“左”或“右”)端与小车 连接,在打点计时器打下计数点9时(两计数点之间还有4个点),钩码的瞬时速度大小为 m/s(保留两位有效数字)。
答案 (1)AB (2)B (3)右 0.41
7.(2018浙江桐乡选考教学测试)(1)在实验室做常规实验时经常用到“重物”,有时还需要用 “重物”改变小车的质量,请为下列实验从图1中选择正确的“重物”(填编号,可能多选):①验证机械能守恒定律 ;②探究小车加速度与力、质量的关系 。 图1(2)某同学设计了一个研究平抛运动初速度的实验装置,如图2所示。在水平桌面上放置一个 斜面,让钢球从斜面上滚下,钢球滚过桌边后便做平抛运动,他把桌子搬到竖直墙附近,使做平 抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的墙上,记录钢球的落点,改变桌子和墙的距离,就可以 得到多组数据。
如果该同学第一次让桌子紧靠墙壁,从斜面上某一位置静止释放钢球,在白纸上得到痕迹A。 以后每次将桌子向后移动距离x=10.00 cm,重复刚才的操作,依次在白纸上留下痕迹B、C、D, 测得B、C间距离y2=14.58 cm,C、D间距离y3=24.38 cm,根据以上直接测量的物理量得小球平 抛的初速度为v0= (用x、y2、y3、g表示),小球下落BC高度所用时间t= s;若痕 迹D刚好位于墙脚,桌子的高度为 m。(计算结果保留两位有效数字,g取9.8 m/s2)
答案 (1)①A ②BC (2)x 0.1 0.44
解析 (1)①验证机械能守恒时,只需要一个重物即可,A中重物上端能连接纸带,下端有橡胶垫 能缓冲撞击,所以选A;②探究小车加速度与力、质量的关系时,要通过改变砝码的数量来改变 小车的质量,要通过改变钩码的个数来改变拉力的大小,所以选B、C。(2)设小球平抛向,每在水平方向运动10 cm所需时间为T,在竖直方向上,根据y3-y2=gT2,解得:T= ;在水平方向上:x=v0T,解得:v0=x 。由题意可知t=T,在竖直方向上,根据y3-y2=gt2,解得:t= = s=0.1 s。在水平方向上:x=v0t,解得:v0= ,代入数据得:v0=1.0 m/s。由题可知Δh=y3-y2=24.38 cm-14.58 cm=9.8 cm;则AB=14.58 cm-9.8 cm=4.78 cm;因此 桌子的高度,即A、D间距为:AD=4.78 cm+14.58 cm+24.38 cm=43.74 cm≈0.44 m。
1.(2019浙江七彩阳光联盟二模,18)如图所示,将一根铜棒和一根锌棒插入一只苹果内,就成了 一个简单的“水果电池”。小明同学做了两个这样的水果电池,并依次进行以下实验: 图甲
考点三 电学实验
图乙
图丙 图丁
(1)用多用电表的直流电压(0~2.5 V)挡粗测其中一个水果电池的电动势,指针位置如图乙所示, 其示数为 V。(2)将两个水果电池串联起来组成电池组给“1.5 V 0.3 A”的小灯泡供电,小灯泡不能发 光。再将多用电表串联在电路中测量电流,发现读数不足3 mA。小灯泡不发光的原因是此电 池组的 (填字母)。A.电动势太小 B.内阻太大(3)用如图丙所示的电路测量该电池组的电动势和内阻,已知定值电阻R0=990 Ω,两只电流表规 格相同,内阻均为10 Ω。若身边有两种规格的滑动变阻器:A(0~30 Ω)、B(0~3 kΩ),实验中应该 选用的滑动变阻器是 (填“A”或“B”)。(4)根据上述实验中两只电流表读出的多组数据,在I1-I2图中描点并作出图像,如图丁所示。可 求得该电池组的电动势与内阻分别为E= V;r= Ω。(r的计算结果保留2位有 效数字)。
答案 (1)0.70±0.01 (2)B (3)B (4)1.43(1.41~1.46)5.1×102(5.0×102~5.3×102)
解析 (1)从电压表盘可知,每小格电压为0.05 V,应估读到0.01 V,所以电压表的读数为0.70 V。(2)小灯泡不发光的原因是电流过小,再结合(1)中数据可知此电池组的内阻太大,故选B。(3)由于电源内阻较大,因此为了操作方便且能准确进行测量,滑动变阻器应选择最大值较大的B。(4)其中一个电流表和定值电阻R0组成了一个量程为0~2.5 V的电压表,由U=E-Ir可得,图线与纵 轴的交点可以表示电源的电动势,由图可知,电动势E=1.43 V;图线的斜率表示电源内阻与电流 表内阻之和,则r+RA2= = Ω≈5.1×102 Ω,所以r=5.1×102 Ω。
2.(2019浙江温州九校联考,18)小明同学用伏安法测量额定电压为2.5 V的小灯泡伏安特性曲 线。(1)图甲是连接好的实物电路图,在开关闭合前,小明同学又再次仔细检查了电路的连接,发现 电路有误。请你帮他纠正错误 (任意写出两处即可)。 甲 乙
(2)为使测量尽量准确,滑动变阻器应选用图乙中的 (填“R1”或“R2”);(3)在纠正错误后,小明同学进行了多次实验,某次得到电压表的示数如图丙所示,则电压表的 读数为 V。 丙 丁
(4)若小明在实验过程中,不知道应该采用电流表内接还是外接,他于是两种接法各做了一次, 根据数据,分别得到了伏安特性曲线“1”和“2”。则实验中误差较小的操作应选择曲线 (填“1”或“2”)。
解析 (1)电流应从电流表、电压表的正接柱流入,所以应将电源的正负两极对换,本实验中灯 泡两端电压从零开始变化,所以滑动变阻器应改为分压式接法;(2)滑动变阻器分压式接法中,滑动变阻器的总阻值应选较小的,故应选R2;(3)由题图可知,电压表的分度值为0.1 A,所以读数为:2.36 A;(4)由于灯泡电阻较小,为了减小误差,实验中应选用电流表外接,在电压表示数相同时,电流表 外接时,电流表的示数较大,故应选1。
答案 (1)电源的正负两极对换 滑动变阻器应该选择分压式接法 (2)R2 (3)2.33~2.39 (4)1
3.(2019浙江宁波十校期末联考,18)某个同学得知芋艿也有电阻,想探究其阻值为多大,向老师 借来多用电表进行粗测,如图1。 图1(1)选择挡位(图2)后指针偏转如图3所示,则该同学接下来的操作应为 ,测量读数。
图2 图3 (2)为精确测量芋艿的阻值,设计如图4所示的电路图,则测量时应将c点接 (选填 “a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果 (选填“小于”、“等于”或“大于”) 芋艿内阻的真实值。 图4
(3)另一同学测量了两节干电池的电动势和内阻,将测量结果描点、连线(如图5),根据图5可知 一节干电池的内阻约为 Ω(保留两位有效数字)。
图5
答案 (1)选择“×1k”挡位后欧姆调零 (2)b点 (3)大于 (4)0.33
解析 (1)把选择开关置于欧姆挡的“×100”挡位,由题图3可知表针偏角太小,说明所选挡位 太小,为准确测量电阻阻值,应重新选择“×1 k”挡位,测量前还应调节欧姆调零旋钮,使指针 指在电阻挡“0”刻度线处测量读数。(2)粗侧待测电阻是个大电阻,为减小误差,电流表应采用内接法,故c点应接b点;接b点时,电流 测量准确,电压测量为电流表和电阻的电压之和,所以偏大,根据欧姆定律R= 可知,测量值偏大,即测量值大于真实值;(3)由题图5所示电源的U-I图像结合U=E-Ir可知,斜率k= Ω= Ω,故一节干电池的内阻为r= = Ω≈0.33 Ω。
4.(2019浙江学军中学模拟,18)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率 来判断某工厂废水是否达到排放标准(达标的污水离子浓度低,电阻率大,一般电阻率ρ≥200 Ω·m的工业废水即达到排放标准)。如图甲所示为该组同学所用盛水容器,其左、右两侧面为 金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱.容器内表面长a=40 cm,宽b=20 cm,高c=10 cm。将水样注满容器后,进行以下操作: 甲 乙
(1)用多用电表欧姆挡测量电阻时,红黑表笔互换了插孔,这样 (填“会”或“不会”) 影响测量结果;(2)分别用多用电表欧姆挡的“×1 k”、“×100”两挡粗测水样的电阻值时,两示数如图乙所 示,则所测水样的电阻约为 Ω。(3)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:A.电流表(量程5 mA,电阻RA=500 Ω)B.电压表(量程15 V,电阻RV约为10 kΩ)C.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流1 A)D.电源(12 V,内阻约10 Ω)E.开关一只,导线若干请在图中完成电路连接。
(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出 一系列数据如下表所示。
由以上测量数据可以求出待测水样的电阻为 Ω。据此可知,所测水样 排放 标准(填“达到”或“没达到”)。
答案 (1)不会 (2)1 400 Ω (3)如图所示 (4)2 280 没达到
解析 (1)测量电阻时,多用电表内部电源被接通,电流从多用电表内部流出,因为电阻不分正 负极,所以电流流向电阻哪一端无所谓,红、黑表笔分别插在负、正插孔不会影响测量结果;(2)由图乙可知,指针示数乘以倍率,得出水样的电阻约为1 400 Ω;(3)因为要精确测量电阻值,需要电路中电压有较大的变化范围,而滑动变阻器阻值又远小于待 测电阻,所以连线时滑动变阻器要用分压式接法;又因为电流表内阻已知,则采用电流表内接 法,电路连接如图所示。 (4)利用R=U/I计算出每次的电阻R,再求平均值,总电阻为2 780 Ω,又R=R总-RA=2 280 Ω根据电阻定律:R=ρ ,代入数据得ρ=114 Ω·m<200 Ω·m,故所测水样没达到排放标准。
5.(2019浙江暨阳联考,18)在“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验中,如图所示是为了 完成探究活动而准备的实验器材。a、b、c是镍铬合金丝,d是猛铜合金丝;a、b粗细相同而长 度不同:a、c的长度相同而粗细不同;a、d长度和粗细都相同。 图甲 图乙 图丙
(1)实验开始前,小明拿到的电流表如图甲所示。他在实验前,应对该电流表做如何调整? (2)为了测定电阻丝中电流的大小,选用了滑动变阻器的分压式接法,实物连线如图乙所示,闭 合开关S前请老师检查,老师指出图中标示的①②③连线有一处错误,错误连线是 (填 “①”“②”或“③”);仪器正常,电路连线正确后,把M、N接在金属丝两端,当滑动变阻器的 滑片移到中点时,闭合开关后电流表的读数如图丙所示,其读数为 A。(3)要探究猜想电阻可能与导体的长度有关,应选用哪两种合金丝进行对比? (填导体 的字母代号“a”“b”“c”“d”)。(4)小丽同学想把a、b、c、d四根金属丝串联起来,做探究导体电阻与其影响因素的定量关
系。于是她设计了如图实验电路。闭合开关,将滑动变阻器置于适当位置。用同一电压表分 别测量a、b、c、d两端电压。她认为四根金属丝的电阻之比就是四次电压表读数之比。若 忽略电表对电路的影响,她的观点是否正确? (填“A”或“B”)
A.正确 B.不正确
答案 (1)电流表指针调零 (2)③ 0.50 (3)a与b (4)A
解析 (1)测量仪器拿到后第一步检查其工作状态,比如调零与否。(2)分压接法应该让待测部 分的电路一条线接滑动变阻器的滑动触头,一条线接下面的接线柱。电流表量程为0~0.6 A,因 此分度值为0.02 A,读数为0.50 A。(3)由控制变量法可得出结论。(4)由于四根金属丝串联,电 流相同,因此电阻比等于电压比,此观点正确。
6.(2019浙江杭州模拟八,18)某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线,先按照图甲所示的 电路图,规范操作,准确测量,得到一系列数据,如图乙中的散点K1。 甲 乙
同学们对实验进行了如下改进。如图丙所示,将小灯泡L的玻璃罩敲碎,灯丝保存完好,仍然安放在灯座上,取一个大小合适的玻 璃杯,将灯座倒扣在杯沿上,在玻璃杯里慢慢加水,使得突出的灯丝刚好完全浸入水中,电路的 其余部分均不接触水,再将该灯座依然接入图甲中的L处,这样接通电路以后,灯丝不至于热到
发光,温度可以基本控制在100 ℃。规范操作,准确测量,得到一组数据,如图丁中的一组散点K2。已知水的电阻远大于小灯泡灯丝的电阻。 丙 丁
(1)根据乙图并分析随着电压升高,小灯泡的电阻 ;根据改进实验后的丁图分析,随着 电压升高,小灯泡的电阻 (填“变大、变小、基本不变”)(2)对比两次实验表明,在同样的电压值下,K1的电流值基本都小于K2的电流值,其原因是 。由实验结果可知,小灯泡是 (选填“线性元件”或“非线性元件”)。
答案 (1)变大 基本不变 (2)K1中温度越来越高而K2中温度基本不变 线性元件
解析 (1)用平滑曲线将各点相连,如图所示;因I-U图像中图像的斜率表示电阻的倒数,故由图 可知,电阻越来越大;同理由描点法作出图像如图;由图可知,电阻基本保持不变;
(2)对比两次实验表明,在同样的电压值下,K1的电流值基本都小于K2的电流值,其原因是K1中温 度越来越高而K2中温度基本不变;由实验结果可知,小灯泡的电阻不变,是线性元件。
7.(2019浙江杭州模拟四,18)(1)在“练习使用多用电表”的实验中,小沈同学用多用电表欧姆 挡去测量“220 V 60 W”的白炽灯不发光时的灯丝电阻,实验室提供了两种不同接口的白 炽灯,一种是卡口式的,另一种是螺口式的,下图四个操作方法,你认为合理的是 (填字 母)(2)王老师在拍照的时候未把多用电表的挡位旋钮拍进去,指针示数如图所示,但是小沈同学认 为还是能够知道其电阻值,那么你认为此白炽灯的灯丝电阻是 Ω。
(3)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,步骤如下:①用最小刻度为1毫米的刻度尺测量其长度如图(a)所示,(圆柱体另一端与0刻度对齐),由图(a) 可知其长度为 mm;用10分度的游标卡尺测量其直径如图(b)所示,由图(b)可知其直径 为 mm;
②该同学想用伏安法更精确地测量待测圆柱体的电阻R,并将得到的电流、电压数据描到U-I 图上,如图(c)所示。由图(c)可知,新材料制成的圆柱体的电阻为 Ω(保留2位有效数 字)。③由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为ρ= Ω·m(保留1位有效数字)
答案 (1)AC (2)60 (3)①100.3~100.6 mm 5.8②7.8~ 8.2 ③2×10-3
解析 (1)A、B图中灯泡底部和周围金属部分与内部灯丝相连,故为了测量灯丝的电阻,应将 红黑表笔分别接金属外壳和底部,故A正确,B错误;C、D图中底部下面的两个金属部分与内部 灯丝相连,故应将红黑表笔与底部的两个金属部分相连进行测量,故选项C正确,D错误;故 选A、C。(2)灯泡的电阻约为:R= Ω=870 Ω;在正常状态上,灯泡电阻较小,约为正常发光时的十分之一;故此时欧姆表选择的是“×10”挡,读数为60 Ω;(3)①用最小刻度为毫米的刻度尺测量其长度为100.5 mm;用10分度的游标卡尺测量其直径为 5.8 mm;②画出U-I图线,根据其斜率值可得新材料制成的圆柱体的电阻为R= = Ω=8.0 Ω。
③由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为ρ= = Ω·m≈2×10-3Ω·m
B组 2017—2019年高考模拟·专题综合题组(时间:45分钟 分值:40分)非选择题(共40分)
1.(2019浙江杭州一模,11)(8分)某小组在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中选用了规 格为“3.8 V,0.5 A”的小灯泡,并选用多用电表测小灯泡两端的电压。(1)在红、黑表笔与多用电表已正确连接的情况下,按图1所示的电路图正确接线后,多用电表 一支表笔接①处,另一支表笔由触点②换到③时,多用电表的示数变化较大,而电流表示数几乎 不变,则表笔与电路的正确接法是 (填字母)A.红表笔接①,黑表笔接②B.红表笔接①,黑表笔接③C.黑表笔接①,红表笔接②D.黑表笔接①,红表笔接③(2)在某次正确的操作中,多用电表的选择开关与指针位置分别如图2和图3所示,则多用电表的 读数是 。
图1 图2
(3)该小组测得了多组电压、电流数据后,在I-U坐标系中正确地描出一系列数据点,如图4所 示。甲同学认为根据数据点应连接成直线①,乙同学认为应连接成光滑曲线②,你认为正确的 是 同学(选填“甲”或“乙”);由正确图线求出电压为2.00 V时小灯泡的电阻Rx= Ω(保留两位有效数字)。
图3
图4
答案 (1)A (2)3.2 V (3)乙 5.0
解析 (1)多用电表可作为电压表和电流表及欧姆表使用,电压表测电压可并联在电路中,①电 表中表头的电流有固定的流向必须从红表笔流入,黑表笔流出,故红表笔接在①处;由于,表笔 从接触点②换到③时,多用电表电压的示数变化较大,可知电流表的内阻对测量的结果影响较 大,所以应采用电流表外接法,所以黑表笔接②,故选A。(2)由图2可知,该测量的结果为电压,挡位是直流5 V;由图3可知,5 V的电压挡的分度值为0.1 V, 可得该电压为3.2 V;(3)小灯泡的伏安特性曲线为曲线,所以要连接成光滑曲线,故乙正确,甲错误;由题图4可知,当 电压为2.00 V时对应的电流值为0.40 A,根据欧姆定律可知电阻:R= = Ω=5.0 Ω
2.(2019浙江超级全能生联考,17)(12分)(1)图甲是做“研究平抛运动规律”的装置图,除了图中 给出的实验器材外,还需要的测量工具有 。 图甲A.天平 B.停表C.弹簧测力计 D.毫米刻度尺(2)利用图乙中的装置“探究小车速度随时间变化的规律”实验,打点计时器开始通电打点时 的情景如图乙所示,则该装置存在明显的操作错误是 。
图乙A.小车距离打点计时器过远B.带滑轮的长木板水平放置C.悬挂的牵引重物质量过大(3)用图乙装置“探究加速度与力,质量的关系”实验,需要对装置进行一些改造,请你写出其 中的两条;① ;② 。(4)用图乙装置“探究做功与速度变化的关系”实验,在对装置进行改造与调整后得到一条纸 带,从较清晰的点迹起,在纸带上标出A、B、C、D四个计数点,如图丙所示,则打计数点B时小
车的速度vB= m/s。(打点计时器所用交流电源的频率是50 Hz,计算结果保留三位有效 数字) 图丙
答案 (1)D (2)A (3)①木板倾斜,平衡摩擦力 ②用带砝码的小盘替代牵引的重物 (4)0.313(0.312~0.314)
解析 (1)“研究平抛运动”的目的有两个,一是描绘平抛运动的轨迹,二是测量平抛运动的初 速度,所以需要使用毫米刻度尺测水平、竖直位移,本实验不需要测量小球的质量及重力,不需 要测量平抛运动的时间,所以不需要使用天平、弹簧测力计、停表,故选D。(2)明显的错误操 作是小车距离打点计时器过远,“探究小车速度随时间变化的规律”实验,不需要平衡摩擦力, 牵引的重物质量不需要满足远小于小车质量,故选A。(3)改造举措:一是让木板倾斜,平衡小车 受到的滑动摩擦力;二是用带砝码的小盘替代牵引的重物,使得小盘(含砝码)的质量远小于小 车质量。(4)打计数点B时小车的速度vB= = m/s≈0.313 m/s。
3.(2019浙江十校联盟3月联考,17)(10分)验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落 的方法(本实验中取g=9.8 m/s2);(1)通过验证 mv2=mgh来验证机械能守恒定律时,对纸带上起点的要求是 ;(2)若实验中所用重物质量m=1.0 kg,打点纸带如图所示,所用电源频率为50 Hz,图中hA=27.94 cm,hB=32.79 cm,hC=38.02 cm。记录B点时,重物动能EkB= 。从O点开始下落至B点,重 物的重力势能减少量是 ,因此可得出的结论是: 。(结果保留三位有效数字)(3)根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落距离h,则以 为纵轴,画出的图像应是图 。
答案 (1)初速度等于零(或第一、二两点间距约为2 mm)(2)3.15~3.19 J 3.20~3.22 J 在误差允许的范围内重物机械能守恒(3)C
解析 (1)说明初动能为零,故起点初速度为零,此时一、二两点间距约为2 mm(2)vB= ,EkB= m =3.18 J。重力势能减少量为-ΔEp=mghB=3.21 J。在误差允许的范围内重物机械能守恒(3)由于初速度为零,故 ∝h,选C。
4.(2019浙江衢州五校联考,17)(10分)利用图中装置可以做力学中的许多实验。(1)下列说法正确的是 。 A.用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响B.用此装置“探究加速度a与力F和质量m的关系”每次改变砝码及砝码盘总质量之后,不需 要重新平衡摩擦力C.用此装置“探究加速度a与力F和质量m的关系”时,应使小盘和盘内砝码的总质量远小于 小车的质量D.用此装置“探究功与速度变化的关系”时,不需要平衡小车运动中所受摩擦力的影响(2)在“探究加速度a与力F和质量m的关系”时需要平衡摩擦力,正确的操作是 。A.把砝码盘的细线系在小车上,小车拖着纸带并开启打点计时器开始运动B.不能把砝码盘的细线系在小车上,小车不用拖着纸带开始运动
C.不能把砝码盘的细线系在小车上,小车拖着纸带并开启打点计时器开始运动D.把砝码盘的细线系在小车上,小车不用拖着纸带开始运动(3)本装置中要用到打点计时器,其中需要如下电源的打点计时器是 。 (4)在利用此装置“探究加速度a与力F和质量m的关系”时,实验中按规范操作打出的一条纸 带的一部分如下图。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上,3点读数为 cm,此次实验中打点计时器打下3点时小车的瞬时速度为 m/s(结果保留2位有效数 字)。
答案 (1)BC (2)C (3)乙 (4)5.40(5.39~5.41) 1.4
解析 (1)该装置涉及力的需平衡摩擦力,选B、C。(2)平衡摩擦力不需要带细线,需要拖着纸 带,故选C。(3)电磁打点计时器需要学生电源。(4)用最小刻度为1毫米的刻度尺测量其长度为 54.0 mm;v3= =1.35 m/s≈1.4 m/s。
C组 2017—2019年高考模拟·应用创新题组
1.(2019 5·3原创)网络上流传华南理工大学教务处2019年4月发出的一个通知:暂停大学物理 实验等课程。原因是多年来学生在测定重力加速度实验中发现实验测量数据与本地理论数 据相比明显偏大,经勘探结果分析,确认重力加速度测量值偏差主要由物理楼及其附近地下一 千米范围内储藏有大量金矿所致(此消息未经确证)。此信息一经流传激励了很多高中生对当 地重力加速度测量的兴趣,下面是某兴趣小组的一个测量方案,重力加速度测量装置如图甲所 示。 甲 乙(1)如图乙,使用螺旋测微器测得小球直径d= mm。(2)某次实验中,释放铁质小球后,光电门测得小球经过A、B的时间分别为Δt1、Δt2,测得小
球从A到B所用时间为t。此次实验测得重力加速度g= (用所测物理量符号表 示)。(3)在前述实验中,未记录小球从A到B所用的时间,于是该小组某成员取来直尺测量了A、B之 间的距离为l,该成员测得重力加速度g= (用所测物理量表示)。(4)该兴趣小组对实验方案可能产生的系统误差进行了评估,评估认为由于空气阻力、测量工 具精度等产生的误差不超过5%。但是,实验测量的重力加速度比当地重力加速度理论数据偏 小且明显小于5%,那么可能原因是 (合理则可)。
答案 (1)2.594 (2) (3) (4)见解析
解析 (1)根据螺旋测微器读数规则,由图乙所示可知d=2.594 mm(答案在2.592~2.595 mm之间 都给分)。(2)小球做自由落体运动,根据匀变速直线运动的速度与时间关系可得g= 。(3)根据匀变速直线运动的速度与位移关系可得g= 。(4)实验测得的重力加速度比当地理论数据明显偏小,如果排除了操作失误等原因,且扣除系统 误差评估值,那么可能原因是:当地地质比较疏松、地表下可能存在溶洞、地表下可能存在大 范围密度较小的物质,例如石油、地下湖海等。
2.(电学实验)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,需要测量一个规格为“2.5 V 0.5 A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流。现有如下器材:A.直流电源(电动势3.0 V,内阻不计)B.电流表 (量程0~3 A,内阻约0.1 Ω)C.电流表 (量程0~600 mA,内阻约2 Ω)D.电压表 (量程0~3 V,内阻约3 kΩ)E.电压表 (量程0~15 V,内阻约15 kΩ)F.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流1 A)G.开关S及导线若干(1)实验中,电流表应选择 ;电压表应选择 。(填所选器材前的字母)(2)为了尽可能地减小实验误差,请根据正确选择的器材设计电路并在虚线框中作出该电路图。(3)在正确操作的情况下,某同学根据实验所得的数据画出该小灯泡的伏安特性曲线如图所 示。实验中,若把该小灯泡和一个阻值为9 Ω的定值电阻串联在电动势为3 V、内阻为1 Ω的直
流电源上,则小灯泡此时的电阻为 Ω。(结果保留两位有效数字)
答案 (1)C D (2)如图所示 (3)1.5(1.4~1.6均可给分)
解析 (1)灯泡的额定电压为2.5 V,额定电流为0.5 A,因此为保证实验的安全和准确,电压表应 选择D,电流表应选择C。(2)本实验要求通过灯泡的电流由零开始逐渐增大,故滑动变阻器采用分压式接法,因灯泡正常 发光时电阻为RL= Ω=5 Ω,较小,则电流表采用外接法。(3)在灯泡的伏安特性曲线中,作出等效电源(电动势3 V,内阻10 Ω)的I-U图线,由图可知两图线 交点坐标为(0.4 V,0.26 A),则灯泡此时电阻为 =1.5 Ω。
专题十 实验与探究（必考）
高考物理 (浙江专用)
1.(2017浙江4月选考,18,5分)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1.00 mm,估计其长度不超过50 m(已知铜的电阻率为1.75×10-8 Ω·m)。现有如下实验器材:①量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表;②量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的 电流表;③阻值为0~20 Ω的滑动变阻器;④内阻可忽略、输出电压为3 V的电源;⑤阻值为R0=4. 30 Ω的定值电阻,开关和导线若干。 图1 图2
A组 自主命题·浙江卷题组
考点一 基本仪器的使用
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0.50 A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 量程为3 V,所以读数为2.50 V;由于待测电阻阻值较小,所以采用电流表外接法,另外电 流表示数从0开始增加,滑动变阻器采用分压接法,实验电路图如下: 根据Rx+R0= ,Rx=ρ ,S= ,联立可得L=31.4 m。
2.(2016浙江4月选考,17,5分)(1)(多选)在下列学生实验中,需要用到打点计时器的实验有 (填字母)。A.“探究求合力的方法”B.“探究加速度与力、质量的关系”C.“探究做功与物体速度变化的关系”D.“探究作用力与反作用力的关系”(2)(多选)做“验证机械能守恒定律”的实验,已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器, 还必须选取的器材是图中的 (填字母)。
某同学在实验过程中,①在重锤的正下方地面铺海绵;②调整打点计时器的两个限位孔连线为 竖直;③重复多次实验。以上操作可减小实验误差的是 (填序号)。
答案 (1)BC (2)BD ②③
解析 (1)“探究加速度与力、质量的关系”和“探究做功与物体速度变化的关系”两个实 验都要用打点计时器。“探究求合力的方法”、“探究作用力与反作用力的关系”,主要测 量力的大小和方向,不需要打点计时器。所以选B、C。(2)验证机械能守恒定律需要重物,还需要毫米刻度尺测量纸带上点距,所以选B、D。调整打 点计时器的两个限位孔连线为竖直可以减小阻力,使增加的动能更加接近减少的重力势能,重 复多次实验可减小实验误差,所以选②、③。
3.(2015浙江10月选考,17,5分)(1)(多选)在“探究求合力的方法”实验中,下列器材中必须要用 的是 。(2)下列两个学生实验中,必须要测量质量、时间和位移的是 。
A.用打点计时器测速度B.探究加速度与力、质量的关系
答案 (1)BD (2)B
解析 (1)需要弹簧测力计测力的大小,需要用刻度尺作力的图示。(2)用打点计时器测速度不 需要测质量,故B正确。
1.(2019浙江4月选考,17,5分)采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。 (1)实验时需要下列哪个器材 。A.弹簧秤 B.重垂线 C.打点计时器(2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些 操作要求,正确的是 。A.每次必须由同一位置静止释放小球B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
考点二 力学实验
D.记录的点应适当多一些(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,记录下如图所示的频闪 照片。在测得x1,x2,x3,x4后,需要验证的关系是 。已知频闪周期为 T,用下列计算式求得的水平速度,误差较小的是 。 A. B. C. D.
答案 (1)B (2)ACD (3)x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1 D
解析 (1)实验时需要重垂线来确定竖直方向,不需要弹簧秤和打点计时器,故选B。(2)实验时 每次必须由同一位置静止释放小球,以保证小球到达最低点的速度相同,选项A正确;每次不一 定严格地等距离下降记录小球位置,选项B错误;小球运动时不应与木板上的白纸相接触,否则 会改变运动轨迹,选项C正确;记录的点应适当多一些,以减小误差,选项D正确。(3)因相邻两位 置的时间间隔相同,则小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,满足:x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1;由小球 最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小,则用 计算式求得的水平速度误差较小,故选D。
2.(2018浙江11月选考,17,5分)(1)在“探究求合力的方法”的实验中,下列操作正确的是 (多选)。A.在使用弹簧秤时,使弹簧秤与木板平面平行B.每次拉伸橡皮筋时,只要使橡皮筋伸长量相同即可C.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上D.描点确定拉力方向时,两点之间的距离应尽可能大一些(2)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,两个相同的小车放在光滑水平板上,前段各 系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板 擦按住小车后的细线和抬起来控制,如图1所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使 小车做匀加速直线运动的力。 图1 图2
请指出图2中错误之处: 。调整好装置后,在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2,则两车的加速度之比为 。
答案 (1)AD (2)拉小车的细绳与木板没有平行,托盘和砝码的总质量m没有远小于小车的质 量M (3)x1∶x2
解析 (1)弹簧秤是否与木板平面平行,将会影响弹簧秤的读数,即力的大小,A正确;两次拉橡 皮筋,要使橡皮筋的结点到达同一位置,并不是两次拉橡皮筋的伸长量相同,也不一定橡皮条要 在两细线的夹角平分线上,B、C错误;在记录力的方向时,同一细绳方向的两点要远些,作图时 产生的角度误差会减小,D正确。(2)实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力,则必须满足托盘 和砝码的总质量远远小于小车的质量,从图2可知托盘的质量150 g,小车的质量200 g,达不到要 求;拉小车的细绳与木板没有平行也是错误之处;两小车的运动时间相同,根据位移时间公式x= at2可得 = = 。
3.(2018浙江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 (填字母);
图1
A.停表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,释放重物前有下列操作,其中正确的是 (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 图2(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方格纸。已知方格纸每小格的边
长均为0.80 cm。由图可知小球的初速度大小为 m/s(结果保留两位有效数字)。 图3
答案 (1)C (2)AC (3)0.66~0.74
解析 (1)“探究功与速度变化的关系”实验利用单根橡皮筋做的功作为功标定的单位,因此 不需要天平,只需要刻度尺来测长度,间接得到速度即可。故选C。(2)两个限位孔的作用是通过两点确定一条直线,从而保证纸带保持竖直,同时靠近打点计时器 释放重物,可以尽可能多地利用纸带,得到更多数据,减小实验误差,而手应提纸带上端使整条 纸带保持竖直,故A、C正确,B错误。(3)设时间间隔为T,根据频闪照片有2Δx=gT2,v0T=3.5Δx,Δx=0.80 cm,可得v0=0.70 m/s。
4.(2017浙江11月选考,17,5分)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中,(1)下列仪器需要用到的是 (多选);(2)下列说法正确的是 (多选);A.先释放纸带再接通电源B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行
C.纸带与小车相连端的点迹较疏D.轻推小车,拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡(3)如图所示是实验时打出的一条纸带,A、B、C、D…为每隔4个点取的计数点,据此纸带可知 小车在D点的速度大小为 m/s(小数点后保留两位)。
答案 (1)AD (2)BD (3)0.21±0.01
解析 (1)本实验通过打点纸带求物体的加速度,需要改变小车或重物的质量,通过控制变量法 研究加速度与质量、合外力之间的关系,所以选择仪器A、D。(2)实验时应先接通电源,后释放小车,为了保证细线拉力不被分解,细线要与木板平行,所以选 项A错误、B正确;纸带与小车相连端的点迹较密,选项C错误;当摩擦力被平衡后,轻推小车,小 车将匀速下滑,故选项D正确。(3)vD= =0.205 m/s≈0.21 m/s。
5.(2017浙江4月选考,17,5分)在“研究平抛运动”实验中,(1)图1是横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法。坐标原点 应选小球在斜槽末端点时的 位置。 图1A.球心 B.球的上端 C.球的下端(2)(多选)在此实验中,下列说法正确的是 。A.斜槽轨道必须光滑
B.记录的点应适当多一些C.用光滑曲线把所有的点连接起来D.y轴的方向根据重垂线确定
(3)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作 的是 。 图2A.释放小球时初速度不为0B.释放小球的初始位置不同C.斜槽末端不水平(4)图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是 。 图3
答案 (1)B (2)BD (3)C (4)B
解析 (1)坐标原点应选小球在斜槽末端上方小球的上端,所以选B。(2)实验过程中,斜槽不一定光滑,只要能够保证从同一位置静止释放,即使轨道粗糙,摩擦力做 功是相同的,离开斜槽末端的速度就是一样的,所以A错。记录的点适当多一些,能够保证描点 误差较小,光滑曲线并一定不能通过所有的点,选项B正确,C错误。y轴必须是竖直方向,可用重 垂线确定,选项D正确。(3)由图可知斜槽末端不水平,才会造成小球做斜抛运动,故选C。(4)瓶中插入另一根吸管,目的是保证水流流速不随瓶内水面下降而减小,从而能够得到稳定的 细水柱,所以选B。
6.(2016浙江10月选考,17,5分)车速度随时间变化的规律”实验中(1)(多选)下列说法中不正确或不必要的是 (填字母)。A.长木板一端必须垫高,使小车在不挂钩码时能在木板上做匀速运动B.连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行C.小车应靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车D.选择计数点时,必须从纸带上第一个点开始(2)图1是实验中打下的一段纸带,算出计数点2的速度大小为 m/s,并在图2中标出,其 余计数点1、3、4、5对应的小车瞬时速度大小在图2中已标出。(3)作图并求得小车的加速度大小为 m/s2。 图1 图2
答案 (1)AD (2)见解析 (3)1.46 m/s2
解析 (1)探究小车的速度随时间变化的规律时,并没有要求小车所受合外力的大小等于细线 上的拉力大小,即A选项不是必要的。在处理纸带时,常常将前面的点去掉,从清晰可辨的点中 取点后处理实验数据,所以D选项也不是必要的。B、C选项都是必要的。因此答案为A、D。(2)根据题图1可知x1=3.80 cm,x3=15.70 cm,根据题图2可知两相邻计数点间时间间隔T=0.1 s,所 以v2= ≈0.60 m/s,描点如图所示。(3)如图所示,图线斜率即加速度a≈1.46 m/s2。
1.(2019浙江4月选考,18,5分)小明想测额定电压为2.5 V的小灯泡在不同电压下的电功率的电 路(如图)。 (1)在实验过程中,调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零,其原因是的 导线没有连接好(图中用数字标记的小圆点表示接线点,空格中请填写图中的数字,如“7点至 8点”)。(2)正确连好电路,闭合开关,调节滑片P,当电压表的示数达到额定电压时,电流表的指针如图所 示,则电流为 A,此时小灯泡的功率为 W。
考点三 电学实验
(3)做完实验后小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00 V时通过小灯泡的电流,但在草稿纸 上记录了下列数据,你认为最有可能的是 。A.0.08 A B.0.12 A C.0.20 A
答案 (1)1点至4点 (2)0.30 0.75 (3)C
解析 (1)在实验过程中,调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零,其原因是1点 至4点的导线没有连接好,滑动变阻器相当于接成了限流电路。(2)由表盘刻度可知,电流表读数为0.30 A;则灯泡的额定功率:P=IU=0.30×2.5 W=0.75 W。(3)若灯泡电阻不变,则由R= = = ,解得I1=0.12 A,考虑到灯泡电阻温度越低时阻值越小,则通过灯泡的电流要大于0.12 A,则选项C正确。
2.(2018浙江11月选考,18,5分)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx,小明设计了如图所 示的电路。 图1(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点先后与a、b点连接,发 现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将c点接 (选填“a点”或 “b点”),按此连接测量,测量结果 (选填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真实 值。(2)根据实验测得的6组数据,在图2中描点,作出了2条图线。你认为正确的是 (选填 “①”或“②”),并由图线求出电阻Rx= Ω。(保留两位有效数字)
图2
答案 (1)a点 小于 (2)② 7.5
解析 (1)电压表示数变化较大,说明电流表分压较大,而电流表示数基本不变,说明电压表分 流较小,可以忽略,故采用电流表外接法,即c接a点;电压表测量的电压为准确值,但电流表测量 的电流为通过电阻和电压表的电流之和,即电流测量值偏大,根据R= 可得电阻测量值偏小。(2)因为电压表测量的是被测电阻两端电压,所以当其两端电压为零时,电流也为零,故图线② 正确;图像的斜率表示电阻,故Rx= =7.5 Ω。
3.(2018浙江4月选考,18,5分)(1)小明用多用电表测量一小段2B铅笔芯的电阻Rx,正确的操作顺 序是 (填字母);A.把选择开关旋转到交流电压最高挡B.调节欧姆调零旋钮使指针指到欧姆零点C.把红、黑表笔分别接在Rx两端,然后读数D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触E.把红、黑表笔分别插入多用电表“+”、“-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0(2)小明正确操作后,多用电表的指针位置如图所示,则Rx= Ω;
(3)小张认为用多用电表测量小电阻误差太大,采用伏安法测量。现有实验器材如下:电源(电动势3 V,内阻可忽略),电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),多用电表(2.5 mA挡、25 mA挡和250 mA挡,对应的内阻约40 Ω、4 Ω和0.4 Ω),滑动变阻器RP(0~10 Ω),定值 电阻R0(阻值10 Ω),开关及导线若干。测量铅笔芯的电阻Rx,下列电路图中最合适的是 (填字母),多用电表选择开关应置于 挡。
答案 (1)EDBCA (2)2.8~3.0 (3)B 250 mA
解析 (1)利用多用电表测电阻的整个流程:机械调零—选挡—红黑表笔短接—欧姆调零—读 数—置于OFF挡或者交流电压最高挡。(2)多用电表刻度盘读数为“2.9”,挡位为×1,因此读数为2.9×1 Ω=2.9 Ω。(3)首先根据分压接法排除D。比较电压表、电流表、电阻的阻值,不管多用电表选择哪个挡, 待测电阻都偏小,所以选电流表外接法,排除A。B、C主要的差别在于电压表的偏转量不同,C 的接法,按串联分压规律知道,就算滑动变阻器滑片移到最右端,电压表偏转量也很小,读数误 差较大,因此C错误。B接法测出串联总阻值后减去定值电阻阻值即可得出铅笔芯的电阻值。电源电动势为3 V,B中待测部分电阻约为13 Ω,因此估计电流比250 mA略小,故选250 mA挡位, 而且内阻只有0.4 Ω,也符合要求。
4.(2017浙江11月选考,18,5分)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时,为防止电 流过大而损坏器材,电路中加了一个保护电阻R0。根据如图1所示电路图进行实验时, 图1(1)电流表量程应选择 (填“0.6 A”或“3 A”),保护电阻应选用 (填“A” 或“B”);A.定值电阻(阻值10.0 Ω,额定功率10 W)B.定值电阻(阻值2.0 Ω,额定功率5 W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图2所示,则此时的电压为 V;
图2(3)根据实验测得的5组数据所画出的U-I图线如图3所示。则干电池的电动势E= V,内阻 r= Ω(小数点后保留两位)。 图3
答案 (1)0.6 A B (2)1.21±0.01 (3)1.45±0.01 0.50±0.05
解析 通过U-I图像可知,电流表量程应选择0.6 A。根据电压表读数方法可知电压表读数为1.20 V。通过图像可知E=1.45 V,r+R0= Ω=2.5 Ω,所以保护电阻应选用B,内阻r=0.5 Ω。
5.(2016浙江10月选考,18,5分)“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,要求采用分压电路,电流 表外接。小王的连线如图1所示,闭合开关S前请老师检查,老师指出图中标示的①、②两根连 线有一处错误,错误连线是 (填“①”或“②”);图中标示的③、④和⑤三根连线有 一处错误,错误连线是 (填“③”、“④”或“⑤”)。小王正确连线后,闭合开关S 前,应将滑动变阻器滑片C移到 处(填“A”或“B”)。闭合开关S,此时电压表读数为 V。缓慢移动滑片C至某一位置时,电流表指针如图2所示,电流表的示数为 A。
图1 图2
答案 ① ④ A 0 0.32
解析 本题考查了测量小灯泡伏安特性曲线的电路图以及基本实验操作。本实验的电路图 如下: 应该采用分压式、外接法,所以①、④两根导线有问题。实验开始时为了保证实验仪器的正常使用,需要将C移到最左端,即A处;开关闭合后,电压表读 数为0 V。电流表的分度值为0.02 A,读数为0.32 A。
6.(2016浙江4月选考,18,5分)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A。 图甲
(1)部分连线的实物如图甲所示,请完成实物连接图;(2)某次实验中,当电流表的示数为0.18 A,电压表的指针如图乙所示,则电压为 V,此时小 灯泡的功率是 W;(3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图像中的 (填字母)。
图乙
答案 (1)如图所示 (2)1.48~1.50均可 0.27(3)C
解析 (1)本实验小灯泡电阻较小,采用电流表外接法,因为要描绘伏安特性曲线,电压要从零 开始调节,所以变阻器采用分压式接法。(2)电压表读数为1.49 V,由P=UI得,小灯泡功率为0.27 W。(3)随着电压和电流的增大,小灯泡功率增大,温度升高,电阻值也增大,故图线如C所示。
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
考点一 基本仪器的使用
1.(2018课标Ⅰ,22,5分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和 主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化 为图中的指针。 现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针, 此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度 线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为 cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s 2,此弹簧的劲度系数为 N/m(保留3位有效数字)。
答案 3.775 53.7
解析 本题考查游标卡尺的读数方法和胡克定律。此标尺为二十分度的标尺,精确度为0.05 mm,读数=整毫米数(主尺)+n×精确度,所以读数为37 mm+15×0.05 mm=37.75 mm=3.775 cm。 当托盘中放入砝码稳定时,弹簧的伸长量Δx=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm。由平衡条件 得F=mg,由胡克定律得F=k·Δx,联立得k=53.7 N/m。
2.(2015海南单科,11,6分)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和 高度,测量结果如图(a)和图(b)所示。该工件的直径为 cm,高度为 mm。 图(a) 图(b)
答案 1.220 6.860
解析 图(a)为20分度的游标卡尺,其精度为0.05 mm。主尺读数为12 mm,游标尺上第4条刻线 与主尺上的一条刻线对齐,故测量结果为12 mm+4×0.05 mm=12.20 mm=1.220 cm。螺旋测微 器的精度为0.01 mm,由图(b)知固定刻度读数为6.5 mm,可动刻度读数为“36.0”,故工件的高 度为6.5 mm+36.0×0.01 mm=6.860 mm。
1.(2019课标Ⅰ,22,5分)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行 探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率 为50 Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个 点中,打点计时器最先打出的是 点。在打出C点时物块的速度大小为 m/s(保 留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为 m/s2(保留2位有效数字)。
考点二 力学实验
答案 A 0.233 0.75
解析 本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系,以及考生处理 实验数据的能力,体现了以科学态度进行科学探究的核心素养。物块沿倾斜的木板加速下滑时,纸带上打出的点逐渐变疏,故A点为先打出的点。vC= = m/s=0.233 m/sa= = m/s2 ≈0.75 m/s2
易错警示 本题相邻两计数点之间还有4个打出的点未画出,故T=5×0.02 s=0.1 s,不可用T=0.02s计算。
2.(2019北京理综,21,18分)用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定 在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上,由于挡板靠近硬 板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放 钢球。如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。 图1(1)下列实验条件必须满足的有 。A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 图2a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的 (选填“最上端”、 “最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时 (选填“需要” 或者“不需要”)y轴与重垂线平行。b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图2所示,在轨迹上取A、B、C
三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则 (选填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为 (已知 当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案。其中可行的是 。A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛 运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸 上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它 们能射多远,在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体 。A.在水平方向上做匀速直线运动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒
(5)牛顿设想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远。如果速 度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。同样是受地球引力,随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动,请分析原 因。
答案 (1)BD (2)a.球心 需要 b.大于 x (3)AB (4)B (5)见解析
解析 本题考查研究平抛运动实验,突出考查了实验分析及探究能力,体现了科学探究、科学 推理的素养要素。(1)研究平抛运动实验,必须满足的条件是钢球以相同的初速度沿水平方向抛出,则无论斜槽是 否光滑,只要每次从同一位置无初速度释放钢球,且斜槽轨道末端水平,钢球抛出的初速度就相 同且沿水平方向,A项错误,B、D项正确;实验只需用平滑曲线表示轨迹,挡板高度无需等间距 变化,故C项错误。(2)a.因为每次压点痕迹位于水平正对球心的位置,故静置于Q点的钢球球心对应的白纸上的 位置为原点。坐标系以水平方向为x轴,竖直方向为y轴,故需要y轴与重垂线平行。b.在竖直方向上,若初速度为零,则满足 = ,当竖直方向初速度大于零时,则满足 > ;根据y2 -y1=gt2得t= ,而v0= ,得v0=x 。(3)水由细管管口水平喷出后,可以看成水做平抛运动,故此法可得到平抛运动轨迹,A项正确; 平抛小球频闪照片取圆心点做的记录点与实验中的痕迹点一致,故B项正确;铅笔做平抛运动 时,因为没有水平压力作用,笔尖不会在白纸上留下平抛运动轨迹,故C项错误。
(4)因为平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动,由运动的 独立性原理可知平抛物体的飞行时间t= 由下落高度决定,所以伽利略的推断揭示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动,故B项正确,A、C项错误。(5)物体初速度较小时,运动范围很小,引力可以看作恒力——重力,物体做平抛运动;随着物体 初速度增大,运动范围变大,引力不能再看作恒力;当物体初速度达到第一宇宙速度时,它就围 绕地球做圆周运动而成为地球卫星。
试题分析 题目梯度明显,层次清晰,突出了学科特点,体现了学科思想。
3.(2018课标Ⅱ,23,9分)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光 滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放 置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时, 弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中f4的值 可从图(b)中弹簧秤的示数读出。 图(a)
图(b) 图(c)
回答下列问题:(1)f4= N;(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线;(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f = ,f-m图线(直线)的斜率的表达式为k= ;(4)取g=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线求得μ= 。(保留2位有效数字)
答案 (1)2.75 (2)如图所示(3)μ(M+m)g μg (4)0.40
解析 本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图像的能力。(1)由图可知弹簧秤的读数为2.75 N。(2)画图线时应使尽可能多的点落在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧。(3)以木块和砝码为研究对象,整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力,f=μ(M+m)g,整 理得f=μmg+μMg,故f-m图线的斜率k=μg。(4)由图知k=3.9 N/kg,故μ= =0.40。
4.(2018课标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g=9.80 m/s2,L=30.0 cm,L1=10.4 cm。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 本题考查自由落体运动的应用。 (2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L1= gt2,解得t= = s=0.20 s
5.[2018天津理综,9(2)]某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,所用器材有:方木板 一块,白纸,量程为5 N的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干 个)。①具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有 。A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点O的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力②该小组的同学用同一套器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标 度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示。其中对于提高实验精度最有利 的是 。
答案 ①BC ②B
解析 本题考查“验证力的平行四边形定则”实验。①橡皮条的弹力方向不需要在两绳套夹角的角平分线上,选项A错误;重复实验,结点O的位置 与上次实验无关,可以不同,选项B正确;使用测力计时,为避免弹簧与外壳的摩擦,要求施力方 向应沿测力计轴线方向,读数时视线应正对测力计刻度,选项C正确;拉力小于弹簧测力计的量 程即可,选项D错误。②“验证力的平行四边形定则”实验中,在不超测力计量程的前提下,拉力应尽量大些;确定拉 力方向时,所描点应与O点的距离大些;两绳套夹角不能过大或过小;作力的图示时,所选标度越 小,精度越高。综上所述,应选B。
知识拓展 在“验证力的平行四边形定则”实验中,选取合适的标度,按比例作平行四边形,求 F1和F2的合力,而力F方向应与橡皮条方向共线。
以下为教师用书专用(6~8)
6.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材 有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带等。回答 下列问题: 图(a)(1)铁块与木板间动摩擦因数μ= (用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑 的加速度a表示)。(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块
从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计 数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80 m/s2。可以计算出铁块 与木板间的动摩擦因数为 (结果保留2位小数)。 图(b)
答案 (1) (2)0.35
解析 本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力,体现了科学探究与科学推理的核心素 养。(1)对铁块,根据牛顿第二定律得mg sin θ-μmg cos θ=ma,解得μ= 。(2)利用逐差法可得a= m/s2=1.97 m/s2,由于θ=30°,g=9.80 m/s2,则μ=0.35。
解题关键 1.利用牛顿第二定律列方程得出μ的表达式。2.认真读题,注意g用9.80 m/s2来计算, 而不能习惯性用10 m/s2来计算。3.利用逐差法,精准计算加速度值。
7.(2019课标Ⅲ,22,5分)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 0.1 s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=24.5 cm、ac=58.7 cm,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 本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算,考查了学生的实验能力,体 现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素,渗透了科技进步的价值观念。(1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定,不需要秒表与光电门。本实验中不需要测量小 球的质量,故不需要天平。但需测量小球下落的距离,故需要米尺。(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际 下落距离,所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故米 尺只能竖直放置。(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g= = m/s2=9.7 m/s2。
方法诠释 纸带问题及类纸带问题中求物体运动的加速度,当只有两个连续数据时,可利用Δx= aT2求解;当只有两个不连续的数据时,可利用xm-xn=(m-n)aT2计算;而当给定多个连续数据时,则 需采用逐差法计算。
8.(2017课标Ⅰ,22,5分)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器” 计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推 一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续 的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴) 图(a) 图(b)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的 速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字)
答案 (1)从右向左 (2)0.19 0.037
解析 本题考查研究匀变速直线运动。(1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故 相邻水滴间的距离逐渐减小,结合图(b)可知小车向左运动。(2)由题意知,30 s内滴下46滴水,共 45个时间间隔,故相邻两滴水的时间间隔T= s= s。由匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得vA= mm/s=0.19 m/s。由逐差法得小车运动的加速度为a= mm/s2=0.037 m/s2。
1.(2019课标 Ⅰ ,23,10分)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流 表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改 装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后 的电表)。 图(a) 图(b)
考点三 电学实验
(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改 装的电表量程不是预期值,而是 。(填正确答案标号)
图(c)A.18 mA B.21 mA C.25 mA D.28 mA(3)产生上述问题的原因可能是 。(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 ΩB.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 ΩC.R值计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换 为一个阻值为kR的电阻即可,其中k= 。
答案 (1)连线如图所示 (2)C (3)AC (4)
解析 本题考查了电学实验中的电表改装的相关知识;考查了考生的实验能力、分析推理能 力,体现了物理核心素养中的科学探究要素,以及科学态度与责任。(1)本实验的目的是对电流表进行扩大量程的改装,故应将定值电阻R与微安表并联。实物连 线如答案图所示。(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时,微安表示数为0.16 mA,故当微安表指针满偏时,测量的电 流值应为25 mA,选项C正确。(3)出现上述现象的原因可能有两个:一是并联电阻R偏小;二是微安表内阻测量值偏小。故选 A、C。(4)设微安表内阻为R0,满偏电流为I0,改装成量程为I的电流表时并联电阻R= R0,故I=25 mA与I'=20 mA对应的并联电阻的关系为R'= R,代入数值得k= = 。
2.(2018课标 Ⅰ ,23,10分)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃~80 ℃范围内某热敏 电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 ℃时 的阻值)为900.0 Ω;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表 (量程150 mV);定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9 Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。 图(a)实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1
的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接 通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t,得到相 应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2-t数据见下表。
回答下列问题:(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到 (填“a”或“b”)端;(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线; 图(b)
图(c) (3)由图(b)可得到RT在25 ℃~80 ℃范围内的温度特性。当t=44.0 ℃时,可得RT= Ω;(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为 Ω,则手心温度为 ℃。
答案 (1)b (2)如图所示 (3)450 (4)620.0 33.0
解析 本题考查替代法测电阻、绘图能力及电阻箱的读数等。 (1)滑动变阻器是限流式接法,S1闭合前,滑片应置于使滑动变阻器连入电路的阻值最大的 位置,即b端。 (2)由题给数据描完点后,观察这些点的分布规律,应画一条平滑曲线,让尽可能多的点落 在线上,不在线上的点要均匀分布在线的两侧。 (3)由R2-t图线知,当t=44.0 ℃时,RT=450 Ω。 (4)电阻箱的读数为(6×100+2×10+0×1+0×0.1)Ω=620.0 Ω,由R2-t图像知,当R2=620.0 Ω时,t= 33.0 ℃。
3.(2018课标Ⅱ,22,6分)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100 μA,内 阻 900 Ω);电阻箱R1(阻值范围0~ 999.9 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~ 99 999.9 Ω);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的 接线柱。 (2)电阻箱的阻值应取R1= Ω,R2= Ω。(保留到个位)
答案 (1)如图所示 (2)100 2 910
解析 本题考查电表的改装。将量程为100 μA的微安表头改装成量程为1 mA的直流电流表,应并联一个分流电阻,分流电阻 的阻值为 =100 Ω,选用R1;再串联一分压电阻可改装成量程为3 V的电压表,分压电阻的阻值为 = Ω=2 910 Ω,选用R2。
规律总结 电表改装的原理应用并联分流的规律改装电流表;应用串联分压的规律改装电压表。
4.[2019天津理综,9(3),8分]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的结果如图所示,其读数是 mm。 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Rx约 为100 Ω,画出实验电路图,并标明器材代号。电源E (电动势10 V,内阻约为10 Ω)电流表A1 (量程0~250 mA,内阻R1=5 Ω)电流表A2 (量程0~300 mA,内阻约为5 Ω)滑动变阻器R (最大阻值10 Ω,额定电流2 A)开关S及导线若干③某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电 阻的计算式Rx= 。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 ①0.200(0.196~0.204均可) ②如图 ③ 相等
解析 本题考查测定金属丝电阻率的电路设计及对应的实验原理、误差分析,考查了学生的 实验设计能力和综合分析能力,体现了实验探究中问题、证据、解释的素养要素。①螺旋测微器的分度值为0.01 mm,需要估读一位,故读数为0.200 mm。②因为R的最大阻值比Rx小得多,所以滑动变阻器必须采用分压式接法。因为电流表A1的内阻 R1有确定值,所以可把A1与金属丝并联,使A1起到电流表和电压表的双重作用。电路图见答 案。③由电路图可得Rx= = ,本设计方案无系统误差,故测量值等于真实值。
知识链接 国际单位制中的力学基本单位为kg、m、s,由物理规律(公式),以基本单位为基础 推导出的单位为导出单位。
方法技巧 测定玻璃的折射率实验中处理数据的方法是转化法,将角度的测量巧妙地转化为 长度的测量,既便于测量,又可以提高实验的精确度,妙哉!
温馨提示 当电流表内阻为确定值时,电流表可起到双重作用,当流过的电流为I时,其两端电 压U=IRA;同理,当电压表内阻为确定值时,电压表也可起到双重作用,当示数为U时,流过它的电 流I= 。
5.(2019江苏单科,11,10分)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)螺旋测微器如题图1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。 图1(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)图2甲图中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2乙图实物电路中 的正确位置。 图2甲图 图2乙图
(4)为测量Rx,利用图2甲图所示的电路,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关系图像如图3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:
请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图像。 图3(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)见图甲 (4)见图乙(5)23.5(23.0~ 24.0都算对) 图甲
图乙
解析 本题通过测电阻丝电阻率的实验考查了基本仪器的使用、电路实物图连接及数据的 处理等问题,考查了学生的实验操作、处理等能力,体现了科学探究中问题、证据、解释、交 流等素养要素,渗透了创新的价值观念。(1)为防止测砧与测微螺杆对电阻丝产生的压力过大,应该旋动微调旋钮C。(2)为防止电阻丝的粗细不均匀造成对其直径测量的误差,要求在电阻丝上不同位置测量后取 其平均值。(3)实物图连接见答案。(4)将表格中数据先在方格纸上描点,再用平滑的直线连接,图见答案。(5)在题图甲电路中U1=I1(Rx+RA+R0),当电压表改接在a、b两端时U2=I2(RA+R0),可见U1-I1图线的 斜率k1=Rx+RA+R0,U2-I2图线的斜率k2=RA+R0,故由两图线的斜率可得被测电阻的阻值Rx=k1-k2≈23.5 Ω。
6.[2018天津理综,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10 kΩ)B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约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 F②如图所示 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 本题考查伏安法测电阻。①由于Rx的阻值约为10 kΩ,电压表内阻应远大于10 kΩ,故电压表应选B;电路电流最大值约为1 mA,故电流表应选C;电源应选F。②因Rx> ,属于大电阻,故电流表采用内接法,而滑动变阻器R0的阻值小于Rx,则滑动变阻器R0采用分压式接法,如答案图所示。③由于电压表的读数为电阻Rx和电流表内阻的分压和,而电流表的读数是流过Rx的实际电流, 故待测电阻测量值会大于其真实值。
知识拓展 若滑动变阻器的阻值小于被测电阻值,为减小误差,滑动变阻器采用分压式接法。
以下为教师用书专用(7~10)
7.(2019课标Ⅱ,23,10分)某小组利用图(a)所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向 电压U与温度t的关系,图中 和 为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100 Ω);S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测 出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线。回答下列问题: 图(a)(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0 μA,应调节滑动变阻器R,使电压表 的示数为U1= mV;根据图(b)可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻 (填“变 大”或“变小”),电压表 示数 (填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向 (填“A”或“B”)端移动,以使 示数仍为U1。
(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏 度为 = ×10-3 V/℃(保留2位有效数字)。 图(b)
答案 (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8
解析 本实验考查运用闭合电路欧姆定律计算电压,并且分析了硅二极管两端的电压与温度 的关系,考查学生的实验能力,体现了科学探究核心素养,又体现了创新思维和创新意识的价值 观念。(1)实验中I=50.0 μA,R0=100 Ω,所以U1=IR0=5.00 mV,因为图(b)是在恒定电流条件下得到的图 像,斜率为负值,所以随温度的升高,硅二极管正向电压变小,由R硅= ,可知硅二极管正向电阻变小,则回路中电流变大,且R0为定值电阻, 的示数增大。为了确保回路中电流恒定,应使滑动变阻器的阻值变大,故滑片应向B端滑动。(2)图(b)中图线纵轴截距为0.44 V,所以 = V/℃=2.8×10-3 V/℃。
审题指导 运用闭合电路欧姆定律讨论电路中的动态变化,注意在图像中横、纵坐标均不是 从0开始的。
8.(2019课标Ⅲ,23,10分)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进 行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度,可选用的器 材还有:定值电阻R0(阻值14 kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω),电阻箱(0~99 999.9 Ω),干电池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),红、黑表笔和导线若干。(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为 Ω;滑动变阻器选 (填“R1”或“R2”)。 图(a)
(2)刻度欧姆表表盘通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75, 则a、b处的电阻刻度分别为 、 。 图(b)(3)校准红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向 kΩ处;将红、黑表笔与电阻箱 连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。若校 准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图(c)所示,则电阻箱接入的阻值为 Ω。
图(c)
答案 (1)连线如图 900 R1(2)45 5 (3)0 35 000.0
解析 本题考查了欧姆表的改装及电阻箱的读数,考查了学生的实验能力,体现了科学思维中 的科学推理素养要素,渗透了实践的价值观念。(1)由题意知改装的欧姆表的中值电阻即内阻为15 kΩ,即R0+rg+r+R=15 kΩ,故R=15 kΩ-14 kΩ-98.5 Ω-1.5 Ω=900 Ω。由于滑动变阻器接入电路中的阻值大于R2的最大阻值,故只能选用R1。(2)由闭合电路的欧姆定律有:1.5 V=25 μA×(Ra+15 kΩ),1.5 V=75 μA×(Rb+15 kΩ),解得Ra=45 kΩ,Rb=5 kΩ。(3)红、黑表笔短接,进行欧姆调零。由图得电阻箱的读数为3×10 kΩ+5×1 kΩ+0×100 Ω+0×10 Ω+ 0×1 Ω+0×0.1 Ω=35 000.0 Ω。
9.(2018课标Ⅲ,23,9分)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为 标准定值电阻(R0=20.0 Ω); 可视为理想电压表;S1为单刀开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线; 图(a) 图(b)
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1;(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表 的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表 的示数U2;(4)待测电阻阻值的表达式Rx= (用R0、U1、U2表示);(5)重复步骤(3),得到如下数据:
(6)利用上述5次测量所得 的平均值,求得Rx= Ω。(保留1位小数)
答案 (1)图见解析 (4) R0 (6)48.2
解析 本题考查测量电阻的实验。(1)实物连线如图所示:
(4)将开关S2掷于1端,可测得流经R0的电流为 ;将开关S2掷于2端,可测得流经R0和Rx的电流为 。由于 可视为理想电压表,对电路没有影响,则两种情况下,电流相等,即 = ,解得:Rx= R0。(6)根据所给数据,计算 的平均值为3.41,则Rx=(3.41-1)×20.0 Ω=48.2 Ω。
审题指导 本题属于计算型实验题,结合题设条件,利用欧姆定律列方程求解;本题中还有一点 也应注意, 可视为理想电压表,其对电路无影响。
10.(2017课标Ⅰ,23,10分)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压 3.8 V,额定电流0.32 A);电压表 (量程3 V,内阻3 kΩ);电流表 (量程0.5 A,内阻0.5 Ω);固定电阻R0(阻值1 000 Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0 Ω);电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若 干。(1)实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。 图(a)
图(b)
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻 (填“增大”“不变”或“减小”), 灯丝的电阻率 (填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器 R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为 W,最大功率为 W。(结果均保留2位小数)
答案 (1)实验电路原理图如图所示 (2)增大 增大(3)0.39 1.17
解析 本题考查电路设计及伏安特性曲线的应用。(1)先考虑测量电路,由于小灯泡的额定电压为3.8 V,而电压表的量程只有3 V,但其内阻已知, 由给定器材规格可知,可串联固定电阻R0将其改装为量程4 V的电压表。因小灯泡的电阻较 小,采用电流表外接法。再考虑控制电路,由于实验中电压需从0开始变化,故控制电路需采用 分压式。(2)由R= 知I-U图线的斜率表示电阻的倒数,故随着电流的增加小灯泡电阻逐渐增大。再由R= ρ 可知,在L、S不变的情况下,R增大的原因只能是电阻率ρ增大。(3)当R全部电阻接入电路时,通过灯泡的电流最小,灯泡实际消耗的功率最小。设此时灯泡两 端电压为U、通过的电流为I,由闭合电路欧姆定律得E0=U+I(R+r),代入数据得I=0.4-0.1U,在灯 泡的伏安特性曲线坐标系中作出I=0.4-0.1U的图线,两图线的交点坐标即此时灯泡两端电压与 通过灯泡的电流,有U=1.75 V、I=225 mA,故最小功率为Pmin=IU=0.39 W。当R接入电路中的阻 值等于0时,电路中电流最大、灯泡实际消耗的功率最大。同理可得Pmax=1.17 W。
A组 2017—2019年高考模拟·考点基础题组
考点一 基本仪器的使用
1.(2019浙江七彩阳光联盟二模,17)(1)下列学生实验中,需要用到打点计时器的有 ;需 要平衡阻力的有 。A.“探究平抛运动”B.“探究小车速度随时间变化的规律”C.“探究加速度与力、质量的关系”D.“探究做功与物体速度变化的关系”(2)如图甲所示的仪器叫 打点计时器,它连接电源时应选用图乙中的 接 法(选填“A”或“B”)。
甲 乙(3)下图是“探究小车的加速度与其质量的关系”实验中得到的一条纸带,打下F点时小车运 动的速度大小为 m/s。(保留3位有效数字)
答案 (1)BCD CD (2)电磁 B (3)0.225±0.002
详解 (1)“研究平抛运动”不需要打点计时器,也不需要平衡阻力;“探究小车速度随时间变 化的规律”实验中要测量小车速度的大小,需要通过纸带测量速度,所以需要打点计时器,但不 需要平衡阻力;“探究加速度与力、质量的关系”实验中要测量加速度的大小,需要通过纸带 测量加速度,所以需要打点计时器,为了让合外力等于重物的重力,需要平衡阻力;“探究做功 与物体速度变化的关系”实验中要测量速度,需要通过纸带测量速度,所以需要打点计时器,需 要平衡阻力。综上所述用到打点计时器的有B、C、D,需要平衡阻力的有C、D。(2)如题图甲所示的仪器叫电磁打点计时器,它应连接交流电源,所以应选用图乙中的B接法。(3)由题图可知相邻两个计数点的时间间隔是T=0.1 s;根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时 速度等于该过程中的平均速度,可以求出打下F点时小车的瞬时速度:vF= = m/s=0.225 m/s。
2.(2018浙江台州中学统练)某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过 程中,先后通过光电门A、B,计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光 电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h,当地的重 力加速度为g。(1)用游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为D= cm。(2)要验证机械能守恒,只需比较 。A.D2 与gh是否相等B.D2 与2gh是否相等C.D2 与gh是否相等D.D2 与2gh是否相等(3)钢球通过光电门的平均速度 (选填“>”或“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速 度,由此产生的误差 (选填“能”或“不能”)通过增加实验次数减小。
答案 (1)0.950 (2)D (3)< 不能
解析 (1)游标卡尺的主尺读数为0.9 cm,游标尺上读数为0.05×10 mm=0.50 mm,所以最终读数 为0.950 cm。(2)利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,故v= ,根据机械能守恒定律有:mgh= mD2 ,所以只需比较D2 与2gh是否相等即可,故选D。(3)根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中间时刻的速度, 所以钢球通过光电门的平均速度<钢球球心通过光电门的瞬时速度,由此产生的误差属于系统 误差,不能通过增加实验次数减小。
3.(2017浙江绍兴一中期中)(1)在“探究求合力的方法”实验中,图(a)中弹簧测力计的读数为 N。 (2)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,得到一纸带如图(b)所示,则A点与B点之间 的距离为 m。
答案 (1)2.7 (2)0.055 5
解析 (1)弹簧测力计的分度值为0.2 N,故读数为2.7 N;(2)A、B间的距离为8.55 cm-3.00 cm=5.55 cm=0.055 5 m。
1.(2019浙江宁波十校期末联考,17)如图1所示,通过“探究加速度与力、质量的关系”实验装 置及数字化信息系统获得了小车的加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。 钩码的质量为m1,小车和砝码的质量为m2,重力加速度为g。 图1(1)下列说法正确的是 。A.每次在小车上加减砝码时,应重新平衡摩擦力B.实验时应先释放小车后打开数据接收器
考点二 力学实验
C.本实验m2应远小于m1D.在用图像探究加速度与质量的关系时,应作a- 图像(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,测得F=m1g,作出a-F图像,他可能作出 的是图2中 (选填“甲”、“ 乙”、“ 丙”)图线。此图线的AB段明显偏离直线,造 成此误差的主要原因是 。 图2A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态C.所挂钩码的质量太大
D.所用小车的质量太大
答案 (1)D (2)丙 C
解析 (1)假设木板倾角为θ,则有:f=mg sin θ=μmg cos θ,平衡摩擦力所调节θ的大小,而等式中m 约掉了,所以每次在小车上加减砝码时,不需要重新平衡摩擦力,故A错误;实验时应先打开数据 接收器后释放小车,故B错误;本实验应让钩码的质量m1远远小于小车和砝码的质量m2,因为绳 子的拉力F=m2a= ,故应该是m1≪m2,故C错误;由牛顿第二定律F=ma可得a= ,所以在用图像探究小车的加速度与质量的关系时,通常作a- 图像,故D正确。(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时,物体不动的情况,故可能作出图2中丙图 线,此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是钩码的质量太大,没有远小于小车 和砝码的总质量,故选C。
2.(2019浙江温州九校联考,17)利用如图所示的装置“探究功与物体速度变化关系”,小车在 橡皮筋的作用下沿着木板滑行。实验中: (1)如图装置中的打点计时器要接下面的哪种电源 。
(2)下图实验器材中,既能用于“探究做功与物体速度变化的关系”,还能用于“探究小车速度 随时间变化的规律”“探究加速度与力、质量的关系”“验证机械能守恒定律”的是 。
(3)为了平衡小车运动中受到的阻力,应该采用下面的 方法。A.逐步调节木板的倾斜程度,使静止的小车开始运动B.逐步调节木板的倾斜程度,使小车在木板上保持静止C.逐步调节木板的倾斜程度,使夹在小车后面的纸带上所打出的点间隔均匀(4)按合理的方式进行实验时,下列三条纸带中哪一条是操作时可能得到的纸带 。
答案 (1)B (2)AD (3)C (4)C
解析 (1)由题图可知,实验中的打点计时器为电火花计时器,所以应选用220 V的交流电源,即 选B;(2)由各自实验的原理可知,不需要天平和停表,需要打点计时器和刻度尺,故应选A、D;(3)为了平衡阻力,在实验中可以将木板一端垫高,使小车受到的重力沿木板方向的分力可以与 摩擦力平衡,此时小车做匀速运动,则小车后面的纸带上的点应为均匀分布的,故应选C;(4)小车在橡皮筋的作用下先做加速运动,当橡皮筋恢复原长后,小车做匀速直线运动,所以得 到的纸带中相邻两点间的距离先增大后均匀,故应选C。
3.(2019浙江镇海中学一模,17)在“探究功与速度变化的关系”实验中,某同学设计了如图甲 所示的实验方案:使小物块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出,第二次、第三次……操作时 分别改用2根、3根、……同样的橡皮筋将小物块弹出,测出小物块被弹出时的速度,然后找到 牵引力对小物块做的功与小物块速度的关系。 图甲
图乙(1)要测得小物块被弹出后的水平速度,需要测量哪些物理量 (填正确答案标号,g已 知)。A.小物块的质量mB.橡皮筋的原长xC.橡皮筋的伸长量ΔxD.桌面到地面的高度hE.小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)根据实验数据作出W-v2的图像如图乙所示,图线不通过原点的原因是 。
答案 (1)DE (2)物块要克服摩擦力做功
解析 (1)物块离开桌面后做平抛运动,竖直方向:h= gt2,水平方向:L=vt,联立解得:v=L ,要测得物块被弹出时的速度,需要测量:桌面到地面的高度h,小物块抛出点到落地点的水平距离 L,故选DE。(2)物块在桌面上运动时,弹力对物块做正功,摩擦力对物块做负功,由于物块要克服摩擦力做 功,则图线不过原点。
4.(2019浙江镇海中学一模,18)某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平 行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的 一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2。 (1)主要实验步骤如下:①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,记下弹簧测力计的示 数F;②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,此时绳套1 沿0°方向,绳套2沿120°方向,记下绳套1弹簧测力计的示数F1;③根据力的平行四边形定则计算,此时绳套1的拉力F1'= ;
④比较 ,即可初步验证力的平行四边形定则;⑤只改变绳套2的方向,重复上述实验步骤。(2)保持绳套2方向不变,绳套1从图示位置向下缓慢转动90°,此过程中保持橡皮筋的结点在O处 不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是: 。A.逐渐增大 B.先增大后减小C.逐渐减小 D.先减小后增大
答案 (1) F1'和F1 (2)D
解析 (1)根据平行四边形定则可得F1'=F tan 30°,故有F1'= ,因为两次情况下效果相同,而F1'相当于合力F的一个分力,如果F1'和F1大小相等,则可验证力的平行四边形定则。(2)因为结点在O处不动,所以相当于两力的合力不变,如图所示 根据力的矢量三角形可得绳套1的拉力大小先减小后增大,故D正确。
5.(2019浙江杭州模拟八,17)如图1所示为用电火花计时器验证机械能守恒定律的实验装置。 图1 图2(1)打点计时器的电源频率为50 Hz,当地的重力加速度g=9.8 m/s2,重物质量为0.2 kg。实验中
得到一条点迹清晰的纸带如图2所示,打P点时,重物的速度为零,A、B、C为另外3个连续点,根 据图中的数据,可知重物由P点运动到B点,重力势能的减少量ΔEp= J,在B点的动能Ek= J(计算结果均保留3位有效数字)(2)P到B的距离用h表示,打B点时重物的速度为vB,当两者间的关系式满足 时,说明下 落过程中重锤的机械能守恒(已知重力加速度为g)。(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,其主要原因是 A.重物的质量过大B.重物的体积过小C.电源的电压偏低D.重物及纸带在下落时受到阻力
答案 (1)9.82×10-2 9.60×10-2 (2) =2gh (3)D
6.(2019浙江杭州学军模拟,17)在“探究功与速度关系”的实验中,采用下图所示的实验方案:(1)某学校使用的是电磁打点计时器,在释放小车前,老师拍下了几个同学实验装置的部分细节 图,下列图中操作不正确的是 (填序号)。
(2)在滑板的左侧加一垫块,用以平衡摩擦阻力,如图所示。开启电源,轻推小车,打出了一条纸 带,如图所示。据此纸带可判断,垫块应 。
A.向左移动一些B.向右移动一些C.保持不动(3)下图是某次实验测得纸带的一段,可以判断纸带的 (填“左”或“右”)端与小车 连接,在打点计时器打下计数点9时(两计数点之间还有4个点),钩码的瞬时速度大小为 m/s(保留两位有效数字)。
答案 (1)AB (2)B (3)右 0.41
7.(2018浙江桐乡选考教学测试)(1)在实验室做常规实验时经常用到“重物”,有时还需要用 “重物”改变小车的质量,请为下列实验从图1中选择正确的“重物”(填编号,可能多选):①验证机械能守恒定律 ;②探究小车加速度与力、质量的关系 。 图1(2)某同学设计了一个研究平抛运动初速度的实验装置,如图2所示。在水平桌面上放置一个 斜面,让钢球从斜面上滚下,钢球滚过桌边后便做平抛运动,他把桌子搬到竖直墙附近,使做平 抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的墙上,记录钢球的落点,改变桌子和墙的距离,就可以 得到多组数据。
如果该同学第一次让桌子紧靠墙壁,从斜面上某一位置静止释放钢球,在白纸上得到痕迹A。 以后每次将桌子向后移动距离x=10.00 cm,重复刚才的操作,依次在白纸上留下痕迹B、C、D, 测得B、C间距离y2=14.58 cm,C、D间距离y3=24.38 cm,根据以上直接测量的物理量得小球平 抛的初速度为v0= (用x、y2、y3、g表示),小球下落BC高度所用时间t= s;若痕 迹D刚好位于墙脚,桌子的高度为 m。(计算结果保留两位有效数字,g取9.8 m/s2)
答案 (1)①A ②BC (2)x 0.1 0.44
解析 (1)①验证机械能守恒时,只需要一个重物即可,A中重物上端能连接纸带,下端有橡胶垫 能缓冲撞击,所以选A;②探究小车加速度与力、质量的关系时,要通过改变砝码的数量来改变 小车的质量,要通过改变钩码的个数来改变拉力的大小,所以选B、C。(2)设小球平抛向,每在水平方向运动10 cm所需时间为T,在竖直方向上,根据y3-y2=gT2,解得:T= ;在水平方向上:x=v0T,解得:v0=x 。由题意可知t=T,在竖直方向上,根据y3-y2=gt2,解得:t= = s=0.1 s。在水平方向上:x=v0t,解得:v0= ,代入数据得:v0=1.0 m/s。由题可知Δh=y3-y2=24.38 cm-14.58 cm=9.8 cm;则AB=14.58 cm-9.8 cm=4.78 cm;因此 桌子的高度,即A、D间距为:AD=4.78 cm+14.58 cm+24.38 cm=43.74 cm≈0.44 m。
1.(2019浙江七彩阳光联盟二模,18)如图所示,将一根铜棒和一根锌棒插入一只苹果内,就成了 一个简单的“水果电池”。小明同学做了两个这样的水果电池,并依次进行以下实验: 图甲
考点三 电学实验
图乙
图丙 图丁
(1)用多用电表的直流电压(0~2.5 V)挡粗测其中一个水果电池的电动势,指针位置如图乙所示, 其示数为 V。(2)将两个水果电池串联起来组成电池组给“1.5 V 0.3 A”的小灯泡供电,小灯泡不能发 光。再将多用电表串联在电路中测量电流,发现读数不足3 mA。小灯泡不发光的原因是此电 池组的 (填字母)。A.电动势太小 B.内阻太大(3)用如图丙所示的电路测量该电池组的电动势和内阻,已知定值电阻R0=990 Ω,两只电流表规 格相同,内阻均为10 Ω。若身边有两种规格的滑动变阻器:A(0~30 Ω)、B(0~3 kΩ),实验中应该 选用的滑动变阻器是 (填“A”或“B”)。(4)根据上述实验中两只电流表读出的多组数据,在I1-I2图中描点并作出图像,如图丁所示。可 求得该电池组的电动势与内阻分别为E= V;r= Ω。(r的计算结果保留2位有 效数字)。
答案 (1)0.70±0.01 (2)B (3)B (4)1.43(1.41~1.46)5.1×102(5.0×102~5.3×102)
解析 (1)从电压表盘可知,每小格电压为0.05 V,应估读到0.01 V,所以电压表的读数为0.70 V。(2)小灯泡不发光的原因是电流过小,再结合(1)中数据可知此电池组的内阻太大,故选B。(3)由于电源内阻较大,因此为了操作方便且能准确进行测量,滑动变阻器应选择最大值较大的B。(4)其中一个电流表和定值电阻R0组成了一个量程为0~2.5 V的电压表,由U=E-Ir可得,图线与纵 轴的交点可以表示电源的电动势,由图可知,电动势E=1.43 V;图线的斜率表示电源内阻与电流 表内阻之和,则r+RA2= = Ω≈5.1×102 Ω,所以r=5.1×102 Ω。
2.(2019浙江温州九校联考,18)小明同学用伏安法测量额定电压为2.5 V的小灯泡伏安特性曲 线。(1)图甲是连接好的实物电路图,在开关闭合前,小明同学又再次仔细检查了电路的连接,发现 电路有误。请你帮他纠正错误 (任意写出两处即可)。 甲 乙
(2)为使测量尽量准确,滑动变阻器应选用图乙中的 (填“R1”或“R2”);(3)在纠正错误后,小明同学进行了多次实验,某次得到电压表的示数如图丙所示,则电压表的 读数为 V。 丙 丁
(4)若小明在实验过程中,不知道应该采用电流表内接还是外接,他于是两种接法各做了一次, 根据数据,分别得到了伏安特性曲线“1”和“2”。则实验中误差较小的操作应选择曲线 (填“1”或“2”)。
解析 (1)电流应从电流表、电压表的正接柱流入,所以应将电源的正负两极对换,本实验中灯 泡两端电压从零开始变化,所以滑动变阻器应改为分压式接法;(2)滑动变阻器分压式接法中,滑动变阻器的总阻值应选较小的,故应选R2;(3)由题图可知,电压表的分度值为0.1 A,所以读数为:2.36 A;(4)由于灯泡电阻较小,为了减小误差,实验中应选用电流表外接,在电压表示数相同时,电流表 外接时,电流表的示数较大,故应选1。
答案 (1)电源的正负两极对换 滑动变阻器应该选择分压式接法 (2)R2 (3)2.33~2.39 (4)1
3.(2019浙江宁波十校期末联考,18)某个同学得知芋艿也有电阻,想探究其阻值为多大,向老师 借来多用电表进行粗测,如图1。 图1(1)选择挡位(图2)后指针偏转如图3所示,则该同学接下来的操作应为 ,测量读数。
图2 图3 (2)为精确测量芋艿的阻值,设计如图4所示的电路图,则测量时应将c点接 (选填 “a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果 (选填“小于”、“等于”或“大于”) 芋艿内阻的真实值。 图4
(3)另一同学测量了两节干电池的电动势和内阻,将测量结果描点、连线(如图5),根据图5可知 一节干电池的内阻约为 Ω(保留两位有效数字)。
图5
答案 (1)选择“×1k”挡位后欧姆调零 (2)b点 (3)大于 (4)0.33
解析 (1)把选择开关置于欧姆挡的“×100”挡位,由题图3可知表针偏角太小,说明所选挡位 太小,为准确测量电阻阻值,应重新选择“×1 k”挡位,测量前还应调节欧姆调零旋钮,使指针 指在电阻挡“0”刻度线处测量读数。(2)粗侧待测电阻是个大电阻,为减小误差,电流表应采用内接法,故c点应接b点;接b点时,电流 测量准确,电压测量为电流表和电阻的电压之和,所以偏大,根据欧姆定律R= 可知,测量值偏大,即测量值大于真实值;(3)由题图5所示电源的U-I图像结合U=E-Ir可知,斜率k= Ω= Ω,故一节干电池的内阻为r= = Ω≈0.33 Ω。
4.(2019浙江学军中学模拟,18)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率 来判断某工厂废水是否达到排放标准(达标的污水离子浓度低,电阻率大,一般电阻率ρ≥200 Ω·m的工业废水即达到排放标准)。如图甲所示为该组同学所用盛水容器,其左、右两侧面为 金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左、右两侧带有接线柱.容器内表面长a=40 cm,宽b=20 cm,高c=10 cm。将水样注满容器后,进行以下操作: 甲 乙
(1)用多用电表欧姆挡测量电阻时,红黑表笔互换了插孔,这样 (填“会”或“不会”) 影响测量结果;(2)分别用多用电表欧姆挡的“×1 k”、“×100”两挡粗测水样的电阻值时,两示数如图乙所 示,则所测水样的电阻约为 Ω。(3)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:A.电流表(量程5 mA,电阻RA=500 Ω)B.电压表(量程15 V,电阻RV约为10 kΩ)C.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流1 A)D.电源(12 V,内阻约10 Ω)E.开关一只,导线若干请在图中完成电路连接。
(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出 一系列数据如下表所示。
由以上测量数据可以求出待测水样的电阻为 Ω。据此可知,所测水样 排放 标准(填“达到”或“没达到”)。
答案 (1)不会 (2)1 400 Ω (3)如图所示 (4)2 280 没达到
解析 (1)测量电阻时,多用电表内部电源被接通,电流从多用电表内部流出,因为电阻不分正 负极,所以电流流向电阻哪一端无所谓,红、黑表笔分别插在负、正插孔不会影响测量结果;(2)由图乙可知,指针示数乘以倍率,得出水样的电阻约为1 400 Ω;(3)因为要精确测量电阻值,需要电路中电压有较大的变化范围,而滑动变阻器阻值又远小于待 测电阻,所以连线时滑动变阻器要用分压式接法;又因为电流表内阻已知,则采用电流表内接 法,电路连接如图所示。 (4)利用R=U/I计算出每次的电阻R,再求平均值,总电阻为2 780 Ω,又R=R总-RA=2 280 Ω根据电阻定律:R=ρ ,代入数据得ρ=114 Ω·m<200 Ω·m,故所测水样没达到排放标准。
5.(2019浙江暨阳联考,18)在“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验中,如图所示是为了 完成探究活动而准备的实验器材。a、b、c是镍铬合金丝,d是猛铜合金丝;a、b粗细相同而长 度不同:a、c的长度相同而粗细不同;a、d长度和粗细都相同。 图甲 图乙 图丙
(1)实验开始前,小明拿到的电流表如图甲所示。他在实验前,应对该电流表做如何调整? (2)为了测定电阻丝中电流的大小,选用了滑动变阻器的分压式接法,实物连线如图乙所示,闭 合开关S前请老师检查,老师指出图中标示的①②③连线有一处错误,错误连线是 (填 “①”“②”或“③”);仪器正常,电路连线正确后,把M、N接在金属丝两端,当滑动变阻器的 滑片移到中点时,闭合开关后电流表的读数如图丙所示,其读数为 A。(3)要探究猜想电阻可能与导体的长度有关,应选用哪两种合金丝进行对比? (填导体 的字母代号“a”“b”“c”“d”)。(4)小丽同学想把a、b、c、d四根金属丝串联起来,做探究导体电阻与其影响因素的定量关
系。于是她设计了如图实验电路。闭合开关,将滑动变阻器置于适当位置。用同一电压表分 别测量a、b、c、d两端电压。她认为四根金属丝的电阻之比就是四次电压表读数之比。若 忽略电表对电路的影响,她的观点是否正确? (填“A”或“B”)
A.正确 B.不正确
答案 (1)电流表指针调零 (2)③ 0.50 (3)a与b (4)A
解析 (1)测量仪器拿到后第一步检查其工作状态,比如调零与否。(2)分压接法应该让待测部 分的电路一条线接滑动变阻器的滑动触头,一条线接下面的接线柱。电流表量程为0~0.6 A,因 此分度值为0.02 A,读数为0.50 A。(3)由控制变量法可得出结论。(4)由于四根金属丝串联,电 流相同,因此电阻比等于电压比,此观点正确。
6.(2019浙江杭州模拟八,18)某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线,先按照图甲所示的 电路图,规范操作,准确测量,得到一系列数据,如图乙中的散点K1。 甲 乙
同学们对实验进行了如下改进。如图丙所示,将小灯泡L的玻璃罩敲碎,灯丝保存完好,仍然安放在灯座上,取一个大小合适的玻 璃杯,将灯座倒扣在杯沿上,在玻璃杯里慢慢加水,使得突出的灯丝刚好完全浸入水中,电路的 其余部分均不接触水,再将该灯座依然接入图甲中的L处,这样接通电路以后,灯丝不至于热到
发光,温度可以基本控制在100 ℃。规范操作,准确测量,得到一组数据,如图丁中的一组散点K2。已知水的电阻远大于小灯泡灯丝的电阻。 丙 丁
(1)根据乙图并分析随着电压升高,小灯泡的电阻 ;根据改进实验后的丁图分析,随着 电压升高,小灯泡的电阻 (填“变大、变小、基本不变”)(2)对比两次实验表明,在同样的电压值下,K1的电流值基本都小于K2的电流值,其原因是 。由实验结果可知,小灯泡是 (选填“线性元件”或“非线性元件”)。
答案 (1)变大 基本不变 (2)K1中温度越来越高而K2中温度基本不变 线性元件
解析 (1)用平滑曲线将各点相连,如图所示;因I-U图像中图像的斜率表示电阻的倒数,故由图 可知,电阻越来越大;同理由描点法作出图像如图;由图可知,电阻基本保持不变;
(2)对比两次实验表明,在同样的电压值下,K1的电流值基本都小于K2的电流值,其原因是K1中温 度越来越高而K2中温度基本不变;由实验结果可知,小灯泡的电阻不变,是线性元件。
7.(2019浙江杭州模拟四,18)(1)在“练习使用多用电表”的实验中,小沈同学用多用电表欧姆 挡去测量“220 V 60 W”的白炽灯不发光时的灯丝电阻,实验室提供了两种不同接口的白 炽灯,一种是卡口式的,另一种是螺口式的,下图四个操作方法,你认为合理的是 (填字 母)(2)王老师在拍照的时候未把多用电表的挡位旋钮拍进去,指针示数如图所示,但是小沈同学认 为还是能够知道其电阻值,那么你认为此白炽灯的灯丝电阻是 Ω。
(3)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ,步骤如下:①用最小刻度为1毫米的刻度尺测量其长度如图(a)所示,(圆柱体另一端与0刻度对齐),由图(a) 可知其长度为 mm;用10分度的游标卡尺测量其直径如图(b)所示,由图(b)可知其直径 为 mm;
②该同学想用伏安法更精确地测量待测圆柱体的电阻R,并将得到的电流、电压数据描到U-I 图上,如图(c)所示。由图(c)可知,新材料制成的圆柱体的电阻为 Ω(保留2位有效数 字)。③由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为ρ= Ω·m(保留1位有效数字)
答案 (1)AC (2)60 (3)①100.3~100.6 mm 5.8②7.8~ 8.2 ③2×10-3
解析 (1)A、B图中灯泡底部和周围金属部分与内部灯丝相连,故为了测量灯丝的电阻,应将 红黑表笔分别接金属外壳和底部,故A正确,B错误;C、D图中底部下面的两个金属部分与内部 灯丝相连,故应将红黑表笔与底部的两个金属部分相连进行测量,故选项C正确,D错误;故 选A、C。(2)灯泡的电阻约为:R= Ω=870 Ω;在正常状态上,灯泡电阻较小,约为正常发光时的十分之一;故此时欧姆表选择的是“×10”挡,读数为60 Ω;(3)①用最小刻度为毫米的刻度尺测量其长度为100.5 mm;用10分度的游标卡尺测量其直径为 5.8 mm;②画出U-I图线,根据其斜率值可得新材料制成的圆柱体的电阻为R= = Ω=8.0 Ω。
③由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为ρ= = Ω·m≈2×10-3Ω·m
B组 2017—2019年高考模拟·专题综合题组(时间:45分钟 分值:40分)非选择题(共40分)
1.(2019浙江杭州一模,11)(8分)某小组在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中选用了规 格为“3.8 V,0.5 A”的小灯泡,并选用多用电表测小灯泡两端的电压。(1)在红、黑表笔与多用电表已正确连接的情况下,按图1所示的电路图正确接线后,多用电表 一支表笔接①处,另一支表笔由触点②换到③时,多用电表的示数变化较大,而电流表示数几乎 不变,则表笔与电路的正确接法是 (填字母)A.红表笔接①,黑表笔接②B.红表笔接①,黑表笔接③C.黑表笔接①,红表笔接②D.黑表笔接①,红表笔接③(2)在某次正确的操作中,多用电表的选择开关与指针位置分别如图2和图3所示,则多用电表的 读数是 。
图1 图2
(3)该小组测得了多组电压、电流数据后,在I-U坐标系中正确地描出一系列数据点,如图4所 示。甲同学认为根据数据点应连接成直线①,乙同学认为应连接成光滑曲线②,你认为正确的 是 同学(选填“甲”或“乙”);由正确图线求出电压为2.00 V时小灯泡的电阻Rx= Ω(保留两位有效数字)。
图3
图4
答案 (1)A (2)3.2 V (3)乙 5.0
解析 (1)多用电表可作为电压表和电流表及欧姆表使用,电压表测电压可并联在电路中,①电 表中表头的电流有固定的流向必须从红表笔流入,黑表笔流出,故红表笔接在①处;由于,表笔 从接触点②换到③时,多用电表电压的示数变化较大,可知电流表的内阻对测量的结果影响较 大,所以应采用电流表外接法,所以黑表笔接②,故选A。(2)由图2可知,该测量的结果为电压,挡位是直流5 V;由图3可知,5 V的电压挡的分度值为0.1 V, 可得该电压为3.2 V;(3)小灯泡的伏安特性曲线为曲线,所以要连接成光滑曲线,故乙正确,甲错误;由题图4可知,当 电压为2.00 V时对应的电流值为0.40 A,根据欧姆定律可知电阻:R= = Ω=5.0 Ω
2.(2019浙江超级全能生联考,17)(12分)(1)图甲是做“研究平抛运动规律”的装置图,除了图中 给出的实验器材外,还需要的测量工具有 。 图甲A.天平 B.停表C.弹簧测力计 D.毫米刻度尺(2)利用图乙中的装置“探究小车速度随时间变化的规律”实验,打点计时器开始通电打点时 的情景如图乙所示,则该装置存在明显的操作错误是 。
图乙A.小车距离打点计时器过远B.带滑轮的长木板水平放置C.悬挂的牵引重物质量过大(3)用图乙装置“探究加速度与力,质量的关系”实验,需要对装置进行一些改造,请你写出其 中的两条;① ;② 。(4)用图乙装置“探究做功与速度变化的关系”实验,在对装置进行改造与调整后得到一条纸 带,从较清晰的点迹起,在纸带上标出A、B、C、D四个计数点,如图丙所示,则打计数点B时小
车的速度vB= m/s。(打点计时器所用交流电源的频率是50 Hz,计算结果保留三位有效 数字) 图丙
答案 (1)D (2)A (3)①木板倾斜,平衡摩擦力 ②用带砝码的小盘替代牵引的重物 (4)0.313(0.312~0.314)
解析 (1)“研究平抛运动”的目的有两个,一是描绘平抛运动的轨迹,二是测量平抛运动的初 速度,所以需要使用毫米刻度尺测水平、竖直位移,本实验不需要测量小球的质量及重力,不需 要测量平抛运动的时间,所以不需要使用天平、弹簧测力计、停表,故选D。(2)明显的错误操 作是小车距离打点计时器过远,“探究小车速度随时间变化的规律”实验,不需要平衡摩擦力, 牵引的重物质量不需要满足远小于小车质量,故选A。(3)改造举措:一是让木板倾斜,平衡小车 受到的滑动摩擦力;二是用带砝码的小盘替代牵引的重物,使得小盘(含砝码)的质量远小于小 车质量。(4)打计数点B时小车的速度vB= = m/s≈0.313 m/s。
3.(2019浙江十校联盟3月联考,17)(10分)验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落 的方法(本实验中取g=9.8 m/s2);(1)通过验证 mv2=mgh来验证机械能守恒定律时,对纸带上起点的要求是 ;(2)若实验中所用重物质量m=1.0 kg,打点纸带如图所示,所用电源频率为50 Hz,图中hA=27.94 cm,hB=32.79 cm,hC=38.02 cm。记录B点时,重物动能EkB= 。从O点开始下落至B点,重 物的重力势能减少量是 ,因此可得出的结论是: 。(结果保留三位有效数字)(3)根据纸带算出相关各点的速度v,量出下落距离h,则以 为纵轴,画出的图像应是图 。
答案 (1)初速度等于零(或第一、二两点间距约为2 mm)(2)3.15~3.19 J 3.20~3.22 J 在误差允许的范围内重物机械能守恒(3)C
解析 (1)说明初动能为零,故起点初速度为零,此时一、二两点间距约为2 mm(2)vB= ,EkB= m =3.18 J。重力势能减少量为-ΔEp=mghB=3.21 J。在误差允许的范围内重物机械能守恒(3)由于初速度为零,故 ∝h,选C。
4.(2019浙江衢州五校联考,17)(10分)利用图中装置可以做力学中的许多实验。(1)下列说法正确的是 。 A.用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响B.用此装置“探究加速度a与力F和质量m的关系”每次改变砝码及砝码盘总质量之后,不需 要重新平衡摩擦力C.用此装置“探究加速度a与力F和质量m的关系”时,应使小盘和盘内砝码的总质量远小于 小车的质量D.用此装置“探究功与速度变化的关系”时,不需要平衡小车运动中所受摩擦力的影响(2)在“探究加速度a与力F和质量m的关系”时需要平衡摩擦力,正确的操作是 。A.把砝码盘的细线系在小车上,小车拖着纸带并开启打点计时器开始运动B.不能把砝码盘的细线系在小车上,小车不用拖着纸带开始运动
C.不能把砝码盘的细线系在小车上,小车拖着纸带并开启打点计时器开始运动D.把砝码盘的细线系在小车上,小车不用拖着纸带开始运动(3)本装置中要用到打点计时器,其中需要如下电源的打点计时器是 。 (4)在利用此装置“探究加速度a与力F和质量m的关系”时,实验中按规范操作打出的一条纸 带的一部分如下图。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上,3点读数为 cm,此次实验中打点计时器打下3点时小车的瞬时速度为 m/s(结果保留2位有效数 字)。
答案 (1)BC (2)C (3)乙 (4)5.40(5.39~5.41) 1.4
解析 (1)该装置涉及力的需平衡摩擦力,选B、C。(2)平衡摩擦力不需要带细线,需要拖着纸 带,故选C。(3)电磁打点计时器需要学生电源。(4)用最小刻度为1毫米的刻度尺测量其长度为 54.0 mm;v3= =1.35 m/s≈1.4 m/s。
C组 2017—2019年高考模拟·应用创新题组
1.(2019 5·3原创)网络上流传华南理工大学教务处2019年4月发出的一个通知:暂停大学物理 实验等课程。原因是多年来学生在测定重力加速度实验中发现实验测量数据与本地理论数 据相比明显偏大,经勘探结果分析,确认重力加速度测量值偏差主要由物理楼及其附近地下一 千米范围内储藏有大量金矿所致(此消息未经确证)。此信息一经流传激励了很多高中生对当 地重力加速度测量的兴趣,下面是某兴趣小组的一个测量方案,重力加速度测量装置如图甲所 示。 甲 乙(1)如图乙,使用螺旋测微器测得小球直径d= mm。(2)某次实验中,释放铁质小球后,光电门测得小球经过A、B的时间分别为Δt1、Δt2,测得小
球从A到B所用时间为t。此次实验测得重力加速度g= (用所测物理量符号表 示)。(3)在前述实验中,未记录小球从A到B所用的时间,于是该小组某成员取来直尺测量了A、B之 间的距离为l,该成员测得重力加速度g= (用所测物理量表示)。(4)该兴趣小组对实验方案可能产生的系统误差进行了评估,评估认为由于空气阻力、测量工 具精度等产生的误差不超过5%。但是,实验测量的重力加速度比当地重力加速度理论数据偏 小且明显小于5%,那么可能原因是 (合理则可)。
答案 (1)2.594 (2) (3) (4)见解析
解析 (1)根据螺旋测微器读数规则,由图乙所示可知d=2.594 mm(答案在2.592~2.595 mm之间 都给分)。(2)小球做自由落体运动,根据匀变速直线运动的速度与时间关系可得g= 。(3)根据匀变速直线运动的速度与位移关系可得g= 。(4)实验测得的重力加速度比当地理论数据明显偏小,如果排除了操作失误等原因,且扣除系统 误差评估值,那么可能原因是:当地地质比较疏松、地表下可能存在溶洞、地表下可能存在大 范围密度较小的物质,例如石油、地下湖海等。
2.(电学实验)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,需要测量一个规格为“2.5 V 0.5 A”的小灯泡两端的电压和通过它的电流。现有如下器材:A.直流电源(电动势3.0 V,内阻不计)B.电流表 (量程0~3 A,内阻约0.1 Ω)C.电流表 (量程0~600 mA,内阻约2 Ω)D.电压表 (量程0~3 V,内阻约3 kΩ)E.电压表 (量程0~15 V,内阻约15 kΩ)F.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流1 A)G.开关S及导线若干(1)实验中,电流表应选择 ;电压表应选择 。(填所选器材前的字母)(2)为了尽可能地减小实验误差,请根据正确选择的器材设计电路并在虚线框中作出该电路图。(3)在正确操作的情况下,某同学根据实验所得的数据画出该小灯泡的伏安特性曲线如图所 示。实验中,若把该小灯泡和一个阻值为9 Ω的定值电阻串联在电动势为3 V、内阻为1 Ω的直
流电源上,则小灯泡此时的电阻为 Ω。(结果保留两位有效数字)
答案 (1)C D (2)如图所示 (3)1.5(1.4~1.6均可给分)
解析 (1)灯泡的额定电压为2.5 V,额定电流为0.5 A,因此为保证实验的安全和准确,电压表应 选择D,电流表应选择C。(2)本实验要求通过灯泡的电流由零开始逐渐增大,故滑动变阻器采用分压式接法,因灯泡正常 发光时电阻为RL= Ω=5 Ω,较小,则电流表采用外接法。(3)在灯泡的伏安特性曲线中,作出等效电源(电动势3 V,内阻10 Ω)的I-U图线,由图可知两图线 交点坐标为(0.4 V,0.26 A),则灯泡此时电阻为 =1.5 Ω。
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