（新高考）2021届高考二轮复习专题十三 实验 教师版

这是一份（新高考）2021届高考二轮复习专题十三 实验 教师版，共17页。试卷主要包含了力学实验及创新，电学实验及创新，热学等内容，欢迎下载使用。

专题 十三
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实 验





命题趋势


高考实验题一般一大一小考查，实验“小题”常考力学内容，实验“大题”常考电学内容。在两个实验中，通常一个实验立足教材，立足创新，凸显对科学探究素养的考查，一般较为基础，注重对考生的实验基本功的考查；另一个实验题依据新课程标准要求挖掘改造，对考生的实验能力要求较高，突出选拔作用。

考点清单


一、力学实验及创新
1．基本仪器的读数和使用
2．“纸带类”实验
3．“橡皮条、弹簧、碰撞”类实验
4．“探究平抛运动的特点”实验
5．“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验
6．“用单摆测定重力加速度的大小”实验
二、电学实验及创新
1．电学常用仪器的读数和使用
2．以测电阻为核心的电学实验
3．以测电源电动势和内阻为核心的电学实验
4．观察电容器的充、放电现象
5．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
6．利用传感器制作简单的自动控制装置
三、热学、光学实验
1．用油膜法估测油酸分子大小
2．探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
3．测定玻璃的折射率
4．用双缝干涉实验测光的波长
精题集训
（70分钟）

经典训练题

1．某探究学习小组的同学欲以如图甲装置中的滑块为对象验证“牛顿第二定律”，装置由弹簧测力计、气垫导轨、两个光电门、滑块和砝码盘(含砝码)等组成。光电门可以测出滑块的遮光条依次分别通过两个光电门的时间Δt1、Δt2，游标卡尺测出遮光条的宽度d，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离L，另用天平测出滑块、砝码盘(含砝码)的质量分别为M和m，不计滑轮的重量和摩擦。

(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝ cm。
(2)实验操作中，下列说法正确的是(　　)
A．该装置可以不平衡摩擦力，只需要将气垫导轨调节水平
B．为减小误差，实验中一定要保证质量m远小于质量M
C．实验时，多次在同一条件下重复实验取遮光条通过两光电门时间的平均值减小系统误差
D．如果气垫导轨水平，则轻推滑块匀速滑动时通过两个光电门的时间Δt1和Δt2必相等
(3)该装置中弹簧测力计的读数F，需要验证的表达式为F＝ 。
(4)对质量保持不变的过程，根据实验数据绘出滑块的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像，最符合本实验实际情况的是(　　)

【答案】(1)1.015 (2)AD (3) (4)A
【解析】　(1)由图示游标卡尺可知，其示数为：10 mm＋3×0.05 mm＝10.15 mm＝1.015 cm。
(2)实验前要调节气垫导轨水平，因有弹簧测力计测出拉力，则不需要平衡摩擦力，故A正确；滑块受到的拉力可以由测力计读出，实验中不需要保证质量m远小于质量M，故B错误；实验时，多次在同一条件下重复实验取遮光条通过两光电门时间的平均值以减小偶然误差，故C错误；如果气垫导轨水平则轻推滑块匀速滑动时，通过两个光电门的时间Δt1和Δt2必相等，故D正确。
(3)滑块经过光电门时的速度v1＝，v2＝，滑块的加速度a＝，对滑块，由牛顿第二定律得2F＝Ma，则F＝Ma＝。
(4)质量不变，由牛顿第二定律得a＝F，M不变，a与F成正比，a－F是正比例函数图像，故A正确，BCD错误。
2．某物理课外活动小组学习了“测量电源的电动势和内阻”后，设计了如图甲所示的实验电路。

(1)若闭合开关S1, 将单刀双掷开关S2掷向a，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U，处理数据得到如图乙所示图象，写出－关系式________。
(2)若断开S1，将单刀双掷开关S2掷向b，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电流表的读数I，处理数据得到如图丙所示图象，写出－R关系式________。
(3)同学们对实验结果进行了误差分析，发现将两个图象综合利用，完全可以避免由于电压表分流和电流表分压带来的系统误差。已知图象乙和丙的纵轴截距分别为b1、b2，斜率分别为k1、k2，则电源的电动势E＝________，内阻r＝________。
(4)不同小组的同学用不同的电池组(均由同一规格的两节干电池串联而成)，按照(1)中操作完成了上述实验后，发现不同组的电池组的电动势基本相同，只是内电阻差异较大，同学们选择了内电阻差异较大的Ⅰ、Ⅱ两个电池组做进一步探究，对电池组的输出功率P随外电阻R变化的关系，以及电池组的输出功率P随路端电压U变化的关系进行了猜想，并分别画出了下列的P－R和P－U图象。若已知Ⅰ电池组的内电阻较大，则下列各图中可能正确的是________(填正确选项标号)。

【答案】(1)＝·＋　(2)＝R＋ (3)　　(4)BC
【解析】(1)若闭合开关S1，将单刀双掷开关S2掷向a，改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U，根据闭合电路欧姆定律可知，E＝U＋Ir＝U＋r，则＝·＋。
(2)根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，得到与R的关系式＝R＋。
(3)由题图所示电路图可知，利用伏阻法时，由于电压表的分流作用，通过电源的电流大于，这是造成系统误差的原因。若考虑通过电压表的电流，则表达式为E＝U＋Ir＝U＋r，则＝＋·，则＝k1；利用安阻法时，考虑电流表内阻，可得＝R＋，则题图丙中－R图象的斜率的倒数等于电源的电动势E。那么根据＝k1，＝k2，可得E＝，r＝。
(4)根据电源的输出功率规律可知，当内、外电阻相等时输出功率最大，当外电阻大于内电阻时，随着外电阻的增大，输出功率将越来越小，又由Pmax＝可知，电动势相同，内阻越小，最大输出功率越大，故B正确，A错误。当内、外电阻相等时，输出功率最大，此时输出电压为电动势的一半，且电池组Ⅱ的输出功率比Ⅰ的大，而当外电路断开时，路端电压等于电源的电动势，此时输出功率为零，故C正确，D错误。
3．(2020·新课标卷Ⅲ·T23)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系．所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。
(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。

(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为 _______kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图(a)求得，此时室温为_______℃(保留3位有效数字)。
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中_______ (填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_______kΩ(保留2位有效数字)。
【答案】(1)见解析 (2)1.8 (3)25.5 (4)R1 1.2
【解析】(1)滑动变阻器采用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接。连线如图。

(2)由部分电路欧姆定律得R＝＝ Ω≈1.8 kΩ。
(3)由图(a)可以直接读出该电阻的阻值为2.2 kΩ时对应的温度为25.5 ℃。
(4)温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少．而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。由图线可知，温度为50 ℃时，R1＝0.8 kΩ，由欧姆定律可得E＝I(R1＋R2)，U＝IR2，代入数据解得R2＝1.2 kΩ。
高频易错题

1．(2020·山东学业水平等级考试·T13)2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：

(1)如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53°，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。
(2)调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能．将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。
(3)该同学选取部分实验数据，画出了－t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2。
(4)再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。
回答以下问题：
①当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为_______m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为_______m/s2。(结果均保留2位有效数字)
②根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为_______m/s2。(结果保留2位有效数字，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80)
【答案】①0.32(或0.33) 3.1 ②9.4
【解析】①根据L＝v0t＋at2可得＝2v0＋at，则由－t图像可知2v0＝65×10－2 m/s，则v0＝0.33 m/s，a＝k＝ m/s2＝3.1 m/s2。
②由牛顿第二定律可知mgsin θ－μmgcos θ＝ma，即a＝gsin θ－μgcos θ，当θ＝53°时a＝5.6 m/s2，即gsin 53°－μgcos 53°＝5.6，当θ＝37°时a＝3.0 m/s2，即gsin 37°－μgcos 37°＝3.1，联立解得g＝9.4 m/s2。
2．某学习小组利用图1所示的装置测量弹簧的弹性势能。一斜面上安装有两个光电门甲和乙，当一带有遮光片的滑块从斜面上下滑，通过光电门时光电计时器可以显示出遮光片遮光的时间。一与斜面平行的轻弹簧上端固定，在自然状态时下端在O点。用天平测得滑块及遮光片的总质量为m。

请完成下列实验步骤：
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图2所示，则d＝________mm；
(2)滑块靠在弹簧的下端向上移到A点后释放，滑块下滑，通过光电门甲、乙的遮光时间分别为t1、t2，反复调整斜面的倾角直至t1________t2(选填“>”“＝”或“