专题八　物理实验练习含答案--高考物理一轮复习

这是一份专题八　物理实验练习含答案--高考物理一轮复习，共8页。试卷主要包含了6 A，内阻约为5 Ω），99 Ω）等内容，欢迎下载使用。

1.位移传感器经常用在力学实验中，并且可以很好的与计算机结合，快速解决普通方法难以解决的问题。为了测量小物块与木板间动摩擦因数μ，某小组设计了如图甲所示的实验，将粗糙长木板（厚度不计）的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上，横杆的位置可在竖直杆上调节。竖直杆OO1与水平底座垂直，Q为长木板与竖直杆交点，位移传感器安装在粗糙长木板的右端。

（1）现测得OP的长度如图甲，OP的长度l＝ cm。
（2）调节横杆，当OQ高度h＝12.00 cm时，轻推在斜面上的小物块，物块到位移传感器的距离x与时间t的关系如图乙所示，则小物块与粗糙长木板间的动摩擦因数μ＝ 。
（3）再次调节横杆，小物块无初速度轻放在斜面上，物块到位移传感器的距离x与时间t的关系如图丙所示，测得OQ高度h＝18.00 cm，则当地的重力加速度g＝ 。（保留3位有效数字）
2.碳纤维板是将碳素纤维使用树脂浸润硬化形成的碳纤维板材，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等良好性能，它还具有较好的导电性，在一些高端器械上被广泛使用。小明为了探究碳纤板的导电性能，找了一块长20 cm、宽2 cm、厚约为2 mm的碳纤板来测量其电阻率。实验步骤如下：
（1）先用游标卡尺测出板的厚度如图1所示，其读数为d＝ mm。
（2）再用图2所示的电路测量碳纤板的电阻，电路中定值电阻R0＝20 Ω，电压表可视为理想电压表。闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压读数为2.0 V，单刀双掷开关打到b时，电压读数为4.5 V。由此求得碳纤板的电阻R＝ Ω。碳纤板的电阻率ρ＝ Ω·m。（结果均保留两位有效数字）
3.在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。
（1）将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的读数为 mm，求得相邻亮纹的中心间距为 mm。
（2）已知双缝间距d＝2.0×10－4 m，测得双缝到光屏的距离l＝0.700 m，由计算式λ＝ ，求得所测红光波长为 m。
4.某实验小组要测量当地的重力加速度，三位同学分别设计了如下方案：
（1）甲同学用弹簧测力计粗测重力加速度。将一个质量为165 g的物体挂在校准后的竖直弹簧测力计下端，静止时指针如图1所示，则重力加速度为 m/s2（结果保留2位有效数字）。
（2）乙同学用如图2所示的装置测量重力加速度。打点计时器的打点周期为T。让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图3所示。A、B、C、D、E为纸带上5个连续打下的点。根据纸带可得重力加速度g＝ （用h1、h2、h3、T表示）。
（3）丙同学利用图4装置测量重力加速度。摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。
①组装好装置后，用毫米刻度尺测量摆线长度L，用螺旋测微器测量小钢球直径d。螺旋测微器示数如图5所示，小钢球直径d＝ mm，记摆长l＝L＋d2。
②多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出l-T2图像，如图6所示。已知图线斜率为k，可得重力加速度g＝ （用k、π表示）。
5.（2024·江苏南通市二模）物理兴趣小组利用手机测量当地的重力加速度。如图甲所示，他们将一根木条平放在楼梯台阶边缘，小球放置在木条上，打开手机的“声学秒表”软件，用钢尺水平击打木条使其转开后，小球下落撞击地面，手机接收到钢尺的击打声和小球落地的撞击声，算出时间间隔t，多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔t。
（1）现有以下材质的小球，实验中应当选用 。
A.乒乓球 B.钢球 C.橡胶球
（2）某次记录下声音振幅随时间变化曲线如图乙，第一、第二个尖峰的横坐标分别对应打击声和落地撞击声，小球下落的时间t＝ s。
（3）作出如图丙所示的2h-t2图线，可得到重力加速度g＝ m/s2。（结果保留两位有效数字）
（4）若敲击木条侧面时小球获得一个较小的水平速度，对实验测量结果 （选填“有”或“没有”）影响。
（5）在实验中，小明将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量，而小红为了方便将手机放在地面A点测量，你认为哪位同学的方法更合理，并简要说明理由
。
6.某实验兴趣小组，根据以下器材想要精确测量电压表V1的内阻，其量程为3 V，内阻大约为2 kΩ，除此以外提供的器材有：
A.电源E（电动势9 V，内阻忽略不计）
B.电压表V2（量程15 V，内阻约为5 kΩ）
C.电流表A1（量程0.6 A，内阻约为5 Ω）
D.滑动变阻器R1（阻值范围为0～10 Ω）
E.滑动变阻器R2（阻值范围为0～1 500 Ω）
F.定值电阻R3＝5 kΩ
G.定值电阻R4＝500 Ω
H.开关一个，导线若干
（1）实验过程中，为了减小实验误差，要求电表示数至少要达到量程的13，同时方便电路调节，滑动变阻器应选择 ，实验所需的另一个电表应选择 ，定值电阻应选择 （均选填器材前的字母代号）；
（2）请在虚线框内画出实验电路图；
（3）将电压表V1的示数记为U1，将另一个电表的示数记为X2，将所选定值电阻的阻值记为R，在获得多组U1、X2的值后建立坐标系，绘制X2-U1图像，拟合得到线性图像的斜率为k，则电压表V1的内阻RV＝ （用k、R）表示。
7.某同学利用实验室已有的器材设计了如图甲所示的电路，用来测量某一太阳能电池的电动势和内电阻，已知电源的电动势大约为5.8 V，内电阻大约为几十欧，实验中用到的其他器材有：
A.电压表V1（量程为3 V，内阻约为5 000 Ω）
B.电压表V2（量程为15 V，内阻约为10 000 Ω）
C.电流表G（量程10 mA，内阻rg待测量）
D.定值电阻R0＝200 Ω
E.保护电阻R1＝100 Ω
F.电阻箱（量程0～99.99 Ω）
G.开关两个，导线若干

（1）为了使电压表指针在实验的过程中有更大的移动范围，电压表应选择 （选填选项字母）；
（2）将电阻箱的阻值调整到最大值，闭合开关S1、S2，缓慢调节电阻箱阻值大小，使表头的示数为4 mA。此时电压表示数为满偏的23，则表头的电阻rg＝ Ω；
（3）断开开关S2，多次改变电阻箱的阻值，记录阻值大小为R，同时记录对应的电流表的电流值为I，建立1I-1R图像，描点连线得到如图乙所示的线性图像。根据图中的数据，可得该太阳能电池的电动势E＝ ，内电阻r＝ Ω（结果均保留两位有效数字）。
专题八 物理实验
针对训练
1.（1）24.00 （2）0.5 （3）9.80
解析：（1）根据刻度尺的读数规则，该读数为24.00 cm。
（2）图乙中x-t图像为一条倾斜的直线，斜率表示速度，斜率一定，表明小物块在斜面上沿斜面向下做匀速直线运动，令斜面倾角为θ，则有mgsin θ＝μmgcs θ
根据几何关系tan θ＝＝12
解得μ＝0.5。
（3）再次调节横杆，小物块无初速度轻放在斜面上，物块到位移传感器的距离x与时间t的关系如图丙所示，根据图丙可知，小物块向下做匀加速直线运动，令斜面倾角为α，则有
tan α＝＝34
可知sin α＝35，cs α＝45
对小物块进行分析有mgsin α－μmgcs α＝ma
令t＝0时刻小物块距离位移传感器的间距为x0，根据位移公式有x0－x＝12at2
则有x＝x0－12gsinα－μgcsαt2
结合上述，将图丙中0.1 s与0.2 s的坐标代入，解得g＝9.80 m/s2。
2.（1）1.4 （2）25 3.5×10－3
解析：（1）游标卡尺的主尺读数为1 mm，游标尺上第4个刻度线和主尺上某一刻度线对齐，所以游标尺读数为4×0.1 mm＝0.4 mm
所以最终读数为1 mm＋0.4 mm＝1.4 mm。
（2）闭合开关S，单刀双掷开关打到a时，电压读数为2.0 V，则电路中电流
I＝U1R0＝2.020 A＝0.1 A
单刀双掷开关打到b时，电压读数为4.5 V，则碳纤板两端电压
U2＝4.5 V－U1＝2.5 V
碳纤板的电阻为R＝U2I＝2.50.1 Ω＝25 Ω
由R＝ρLS，解得碳纤板的电阻率
ρ＝RSL＝25×2×10－2×1.4×10－320×10－2 Ω·m＝3.5×10－3 Ω·m。
3.（1）13.870 2.310 （2）Δx·dl 6.6×10－7
解析：（1）图乙中手轮上的读数为x1＝2 mm＋32.0×0.01 mm＝2.320 mm
图丙中手轮上的读数为x1＝13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm
相邻亮纹的中心间距为Δx＝x2－x16－1＝2.310 mm。
（2）根据Δx＝ldλ
可得波长的表达式λ＝Δx·dl
其中Δx是相邻亮纹中心间的距离
代入数据可得λ＝6.6×10－7 m。
4.（1）9.7 （2）（ℎ3－ℎ2）－（ℎ2－ℎ1）4T2
（3） ① 20.035 ② 4π2k
解析：（1）由图①知物体的重力为G＝1.6 N，由G＝mg，得g＝9.7 m/s2。
（2）因为（h3－h2）－（h2－h1）＝g（2T）2
得g＝（ℎ3－ℎ2）－（ℎ2－ℎ1）4T2。
（3）①小钢球直径d＝20 mm＋3.5×0.01 mm＝20.035 mm
②单摆周期公式T＝2πlg
得l＝g4π2T2
所以k＝g4π2
得g＝4π2k。
5.（1）B （2）0.40 （3）9.6（9.5～9.7均可） （4）没有 （5）见解析
解析：（1）为了减小空气阻力等因素影响，应该选用密度较大的小钢球。故选B。
（2）小球下落的时间t＝2.05 s－1.65 s＝0.40 s。
（3）由小球做自由落体运动，可知h＝12gt2
得2h＝gt2
由图丙所示的2h-t2图线可知斜率大小等于重力加速度，故g＝2.8－－0.10 m/s2＝9.6 m/s2。
（4）若敲击木条侧面时小球获得一个较小的水平速度，小球将做平抛运动，平抛运动的竖直方向的分运动为自由落体运动，故对实验测量结果没有影响。
（5）小明的方法更合理，因为小明的手机接收两次声音滞后的时间几乎相等，时间间隔测量更准确。
6.（1） D B F （2）见解析图 （3）Rk－1
解析：（1）为了精确测量和方便电路调节，控制电路部分应该采用分压接法，因此滑动变阻器选总阻值小的R1，即选择D；电流表因为量程太大，无法使用，因此另一个电表应该选择V2，即选择B；由于V1、V2两者量程差别较大，为了能够更好使用，需要给V1串联一个分压电阻，再和V2并联，根据电压分配关系，分压电阻选择R3，即定值电阻应选择F。
（2）根据（1）问分析，实验电路图如图所示
（3）根据部分电路欧姆定律有X2－U1R·RV＝U1
整理得X2＝RV＋RRVU1
可知X2-U1图像的斜率为k＝RV＋RRV
可得RV＝Rk－1。
7.（1）A （2）300 （3） 6.0 60
解析：（1）电源电动势约为5.8 V，保护电阻为100 Ω，电阻箱总阻值99.99 Ω，因此电压表电压变化范围最大为3 V左右，故电压表应选择A。
（2）由于电压表示数为满偏的23，即电压为2 V，根据部分电路欧姆定律可得rg＋R0＝UI
解得rg＝300 Ω。
（3）根据闭合电路欧姆定律可得
E＝I（rg＋R0）＋I＋I（rg＋R0）R（R1＋r）
整理可得1I＝rg＋R0＋R1＋rE＋（rg＋R0)(R1＋r）E·1R
代入数据有1I＝600+rE＋500（100+r）E·1R
结合图像可得600+rE＝1.1×102
500（100+r）E＝（21.1－1.1）×102320
联立解得E＝6.0 V，r＝60 Ω。