2023版高考物理创新设计二轮复习讲义实验增分练(六)

实验增分练(六)

(时间：10分钟)

22.(5分)某同学利用滑块在倾斜气垫导轨上的下滑运动。测得当地的重力加速度偏小，其中一个原因是未考虑滑块与导轨间的空气粘滞阻力。已知滑块受到的粘滞阻力大小F与滑块的速度大小v成正比，其表达式为F＝kv，式中比例常数k为粘滞阻力系数。为了计算方便，用平均速度 (＝，式中v1、v2分别表示初、末位置的速度)计算平均粘滞阻力。该同学弄清楚原因后重做实验，实验装置如图1所示，实验步骤如下：

图1

(1)如图1所示，将气垫导轨放在水平桌面上，将滑块放在导轨上，在滑块上放一个气泡水平仪，先调节②③号调平螺钉，后调节①号调平螺钉，当气泡水平仪中的气泡________时。可认为导轨基本水平。

图2

(2)用刻度尺测出①号调平螺钉到②③号调平螺钉连线的距离为L，测出两光电门之间的距离为s，用天平测出滑块(含挡光条)的质量为m，用螺旋测微器测量挡光条的宽度d，示数如图2所示，则d＝________ mm。

(3)启动气泵，自右向左推一下滑块后，数字计时器自动记录挡光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，则挡光条通过光电门A、B时的速度大小分别为________、________。

(4)将高为h(远小于L)的垫块垫在①号调平螺钉与水平桌面之间，启动气泵，将滑块自光电门A的右侧某一位置由静止释放，数字计时器自动记录挡光条通过光电门A、B的时间分别为t3、t4，则重力加速度大小的计算式为________。

A.＋

B.＋

C.－

D.－

答案　(1)在y轴和x轴都居中

(2)10.000　(3)　　(4)A

解析　(1)当导轨基本水平时，滑块做匀速直线运动，则此时气泡水平仪中的气泡在y轴 和x轴都居中。

(2)根据螺旋测微器的读数规则可知，则挡光条的宽度为d＝10 mm＋0.01 mm×0.0＝10.000 mm。

(3)由于挡光条通过光电门的时间极短，则其瞬时速度等于平均速度，则有

vA＝，vB＝。

(4)根据匀变速直线运动速度—位移关系，即v－v＝2as，又mgh－Fs＝mv－mv，v1＝，v2＝，联立解得

g＝＋，B、C、D错误，A正确。

23.(10分)太阳能电池是一种可将光能转换为电能的器件。一同学用图3所示电路测量某单晶硅太阳能电池的输出电流I和输出电压U之间的关系，探究该电池的伏安特性。

图3

用一定强度的光照射太阳能电池，闭合开关S。调节电阻箱，测得实验数据如下表所示。

(1)请在图4中补齐上表中后4组数据点，并作出该太阳能电池的伏安特性曲线；

图4

(2)根据所作伏安特性曲线可知，电池电阻________(选填“是”或“不是”)常数，短路电流为________ mA，电动势为________ V(结果均保留2位有效数字)；

(3)根据所作伏安特性曲线，估算该太阳能电池的最大输出功率为________ mW(结果保留1位小数)。

答案　(1)见解析图所示　(2)不是　7.0　2.7　(3)14.5

解析　(1)根据题给数据描点画图，并用平滑曲线连接，如图所示

(2)伏安特性曲线不是直线，内阻不是常数；根据图象得，短路电流为7.0 mA，电源电动势为2.7 V。

(3)根据P＝UI，计算出电池的输出功率如表格所示

根据上面的表格，电池的最大输出功率为14.5 mW。