实验题 04---高考物理二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）

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(1)实验过程中，下列说法正确的是（ ）
A．改变控温箱温度后，应等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积
B．柱塞处涂抹润滑油的目的是为了减小摩擦而非密封气体
C．实验过程要保证空气柱密闭性良好
(2)若实验操作规范无错误，作出图像，如图乙所示，图像不过原点的原因是 。
(3)改变重物质量，再次实验，得到两条直线，如下图所示，两条直线斜率分别为、，重物及柱塞质量之和分别为、，若测得柱塞横截面积为S，重力加速度为g，大气压强可表示为： （忽略柱塞与注射器之间的摩擦，使用题中所给字母表示）。
(4)某组员认为：若将控温箱密闭，与外界大气不相通，当控温箱内温度缓慢升高时，柱塞和重物的高度会不降反升，请问其观点是否正确？ （选填“正确”、“不正确”）
【答案】(1)AC (2)未考虑橡胶塞内气体体积 (3) (4)正确
【详解】（1）A．改变温控箱温度后，应该等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积，故A项正确；
B．柱塞处涂抹润滑油的目的是为了密封气体保证空气柱密闭性良好，故B项错误；
C．该实验过程要保证空气柱密闭性良好，故C项正确。
故选AC。
（2）设橡胶塞内气体体积为，有
整理有
所以图像不过原点原因是未考虑橡胶塞内气体体积。
（3）由上述分析可知，图像的斜率为，所以有
，
对柱塞及重物受力分析，有
又有
解得
（4）若将控温箱密闭，当控温箱内温度升高时，假设柱塞不动，有
注射器内气体与温控箱内气体温度始终相同，结合之前的分析可知
所以有
即柱塞会上升，所以该观点正确。
2．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。
(1)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。
A．控制变量法B．等效替代法C．演绎法D．理想实验法
(2)如果把它看成理想变压器，则左右两线圈上的交变电流一定相同的是______。
A．电压B．电流C．功率D．频率
(3)某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内， 。
(4)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的是_____。
A．原、副线圈的电压不同步
B．变压器线圈中有电流通过时会发热
C．铁芯在交变磁场的作用下会发热
D．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
【答案】(1)A (2)CD (3)原、副线圈的电压比与匝数比相等，即 (4)BCD
【详解】（1）当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，如本实验中，保持原线圈输入的电压一定，探究副线圈输出的电压与和匝数、的关系。
故选A。
（2）由理想变压器原理可知，理想变压器原副线圈两端的交变电流功率、频率不变，通过副线圈的电流和副线圈两端电压与变压器原、副线圈的匝数比有关。
故选CD。
（3）通过分析表中数据可得结论，在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即。
（4）变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分别是BCD项中的绕制线圈的铜导线发热损耗（俗称铜损）、铁芯中的涡流发热损耗（俗称铁损）、铁芯对磁场的约束不严密损耗（俗称磁损）。
故选BCD。
3．如图1所示为某实验小组“探究加速度与物体所受合力关系”的实验装置，气垫导轨上滑块（含遮光条）的质量为，遮光条的宽度为，两光电门间的距离为，滑块在气垫导轨上运动时可以忽略导轨的摩擦力，当地的重力加速度为，图中滑轮均为轻质滑轮。
（1）本实验 （填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量；
（2）将气垫导轨调至水平，再调整气垫导轨上连接滑块的细绳沿水平方向，气源开通后滑块在钩码重力的作用下做匀加速运动，遮光条先后通过两个光电门所用的时间分别为和，则滑块加速度的表达式为 （用已知量表示）；
（3）保持滑块（含遮光条）的质量不变，多次改变钩码的质量，记录相应的弹簧秤读数，通过（2）步骤计算各组的加速度，描绘出图像如图2所示（图中和为已知量），则滑块质量的表达式为 （用已知量表示）；
（4）根据图中的和可以推算出，当加速度大小为时，所挂钩码质量的表达式为 （用已知量表示）。
【答案】 不需要
【详解】（1）[1]滑块受到的拉力可以用弹簧秤测出，不需要满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量；
（2）[2]由匀变速直线运动速度与位移关系式知
代入得
（3）[3]根据牛顿第二定律知
由图像知
代入数据得
（4）[4]根据牛顿第二定律，对m有
对M有
代入得
4．根据人体电阻的大小可以初步判断人体脂肪所占比例。
(1)实验小组用多用电表直接粗测人体电阻，先把选择开关调至“”挡，经欧姆调零后测量人体电阻，指针偏转如图a所示：为了使测量结果更准确，应把选择开关调至 （填“”或“”）挡，经欧姆调零后再次测量，示数如图b所示，则人体电阻为 ；
(2)现用另外方案测量人体电阻，实验小组根据已有器材设计了一个实验电路实验室提供的器材如下：电压表（量程，内阻），电压表（量程，内阻），电流表（量程，内阻），滑动变阻器（额定电流，最大阻值），电源（电动势，内阻不计），开关，导线若干，请帮助完成下列实验步骤：
①图中虚线框内缺少了一块电表，应选择 ，理由是 ；
②请把实验电路图补充完整 ；
③若步骤①中所选电表的示数为D，电压表的示数为，则待测电阻 （用题中所给的物理量符号表达）。
【答案】(1) 100
(2) V2 通过被测电阻的最大可能电流为，电流表的量程太大，可作为量程为的电流表使用
【详解】（1）[1]由题图可知，当选择开关调至“”挡时，欧姆表指针偏角过小，说明电阻较大，可知选择量程过小，应把选择开关调至“”挡；
[2]由图b可知，人体电阻阻值为
（2）①[1][2]流过人体的最大电流约为
则电流表的量程太大，可以用电压表代替电流表，其量程为。
②[3]由于滑动变阻器的最大阻值相对人体电阻的阻值太小，为了起到更好的调节作用，滑动变阻器采用分压式接法，电路图如下图所示
③[4]流过人体电阻的电流
人体电阻两端的电压
根据欧姆定律可得人体电阻
5．现代社会，喝酒不开车已经成为基本行为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A．蓄电池（电动势E＝2 V，内阻r＝0.6 Ω）
B．表头G（满偏电流6.0 mA，内阻未知）
C．电流表A（满偏电流10 mA，内阻未知）
D．电阻箱R1（最大阻值999.9 Ω）
E．电阻箱R2（最大阻值999.9 Ω）
F．开关及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，为将表头G的量程扩大为原来的10倍，他进行了如下操作：先断开开关S1、S2、S3，将R1、R2调到最大值。合上开关S1，将S3拨到2处，调节R2，使表头G满偏，电流表A示数为I。此时合上开关S2，调节R1和R2，当电流表A仍为I时，表头G示数如图丁所示，此时R1为108.0 Ω，则改装电表时应将R1调为 Ω，改装结束后断开所有开关。
（2）该同学若将图丙中开关S1、S2合上，而将S3拨到1处，电阻箱R2的阻值调为14.0 Ω，酒精气体浓度为零时，表头G的读数为 mA。
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向5.0 mA。已知酒精浓度在0.2～0.8 mg/mL之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于“醉驾”，则该次测试的酒精浓度范围属于 （选填“酒驾”或“醉驾”）。
（4）使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，可调整 （“R1”或“R2”），使得所测的酒精气体浓度仍为准确值。
【答案】 6.0 2.0 醉驾 R2
【详解】（1）[1]合上开关S1，将S3拨到2处，调节R2，使表头G满偏，电流表A示数为I。则表头G与电流表A串联，可知
I＝Ig＝6.0 mA合上开关S2，调节R1和R2，当电流表A仍为I时，表头G与R1并联，由图丁可知表头G的示数
I′＝4 mA则R1中的电流
由，解得表头的内阻
将表头G的量程扩大为原来的10倍，则与表头并联的电阻R1中的电流为
IR1＝(10－1)Ig＝9Ig则由，解得改装电表时应将R1调为
（2）[2]改装后电流表的内阻为
由图乙可知酒精气体浓度为零时，传感器的电阻为
R＝80 Ω由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流
则表头G的读数为
（3）[3]某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向5.0 mA，电路中总电流
I3＝10×5.0 mA＝50.0 mA＝0.05 A由闭合电路欧姆定律可得
解得传感器的电阻
由图乙可知酒精浓度为0.8 mg/mL，所以该次测试的酒精浓度范围属于醉驾。
（4）[4]由闭合电路欧姆定律可知
使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，要想所测的酒精气体浓度仍为准确值，则电路中电流不变，则需要把R2调小，使电路中总电阻减小。
实验次数
/匝
/匝
1
1400
400
12.1
3.42
2
800
400
12.0
5.95
3
200
100
11.9
5.92