2023版高考物理创新设计二轮复习讲义突破二　“2大策略”破解实验题

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突破二　“2大策略”破解实验题策略一　用好“1明2看3提”——又快又准破解力学实验题1.明——明确考查的知识范围现在的物理力学实验题，尽管题目千变万化，但通过仔细审题，都能直接地判断出命题人想要考查的知识点和意图。2.看——看清实验题图实验题一般配有相应的示意图，目的是告知实验仪器(或部分实验仪器)及其组装情况，让考生探究考查意图。认识这些器材在实验中所起的作用，便能初步勾画实验过程。3.提——提取信息试题总是提供诸多信息再现实验情境，因此，解答时必须捕捉并提取有价值的信息，使问题迎刃而解。【例1】 (2020·北京高考，15)在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：(1)为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是：________(选填选项前的字母)。图1A.小车质量相同，钩码质量不同B.小车质量不同，钩码质量相同C.小车质量不同，钩码质量不同(2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据，如下表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出a－图像。次数1234567a/(m·s－2)0.620.560.480.400.320.240.15M/kg0.250.290.330.400.500.711.00图2(3)在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图3中画出小车受力的示意图。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：____________(选填选项前的字母)。图3A.使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力B.若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力C.无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力D.让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力答案　(1)B　(2)见解析图　(3)示意图如解析图　AD解析　(1)为了探究加速度与质量的关系，必须控制小车所受拉力相同，而让小车的质量不同，所以钩码质量相同，故B正确。(2)数据描点和a－图像如图所示。(3)小车受垂直桌面向上的支持力，竖直向下的重力，沿绳方向的拉力，平行桌面的摩擦力，如图：使小车沿倾角合适的斜面运动，小车所受重力沿斜面的分力刚好等于小车所受的摩擦力，则小车受力可等效为只受绳的拉力，故A正确；若斜面倾角过大，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小车所受合力将大于绳的拉力，不利于简化“力”的测量，故B错误；对砂和砂桶，根据牛顿第二定律mg－T＝ma，由此可知加速度越小，砂和砂桶的重力越接近绳的拉力，故C错误，D正确。策略二　用好“1明2选3画”——逐步攻克电学实验题1.明——明确实验目的。2.选——通过实验目的与实验器材的结合，选择合适的实验原理。3.画——画出可能的实验原理图，结合题设条件确定最优的电路原理图。【例2】 (2022·湖南岳阳二模)某同学要将一量程为3 V的电压表V1改装成量程为15 V的电压表V2。(1)先将V1直接接到内阻可以忽略的电源两端，读数为2.0 V；再将V1与阻值为2 000 Ω的电阻串联后，接到该电源两端，读数为1.5 V，则V1的内阻为________ Ω。(2)要改装成量程为15 V的电压表V2，需要将V1表与合适的电阻R________(选填“串联”或“并联”)。(3)将改装后的电压表V2与一标准电压表校对。①完成下面的实物连线；图4②在闭合开关之前，滑动变阻器的滑片P置于最________端(选填“左”或“右”)；③闭合开关，移动滑片P，标准电压表示数为10.0 V时，V1表示数为2.5 V。要达到预期目的，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＝________(保留3位有效数字)。答案　(1)6 000　(2)串联　(3)①见解析图　②左　③1.33解析　(1)先将V1直接接到内阻很小的电源两端，读数为2.0 V，可知电源电动势E＝2 V；再将V1与阻值为2 000 Ω的电阻串联后，接到该电源两端，读数为1.5 V，则1.5＝，解得V1的内阻为RV＝6 000 Ω。(2)要改装成量程为15 V的电压表V2，需要将V1表与合适的电阻R串联。(3)①校准电路如图。②在闭合开关之前，滑动变阻器的滑片P置于最左端。③标准电压表示数为10.0 V时，V1表示数为2.5 V，则此时的电阻R＝＝ Ω＝18 000 Ω而要达到预期目的，需要更换的电阻为kR＝－RV＝ Ω－6 000 Ω＝24 000 Ω则k＝1.33。【例3】 (2022·福建漳州二模)电饭锅有“煮饭”和“保温”两种工作模式，在220 V额定电压下功率分别为600 W和80 W。某同学通过实验测定该电饭锅两种工作模式的电阻。备有实验器材：滑动变阻器R1(最大阻值5 Ω)，电阻箱R(精度0.01 Ω)，电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)，电流表A(量程60 mA，内阻r＝3.6 Ω)，干电池两节，开关及导线若干。图5(1)利用上述器材，设计如图5甲所示电路。实验前应将滑动变阻器滑片置于________(填“a”或“b”)端；(2)将电饭锅置于其中一种工作模式，闭合S，调节滑片于不同位置，记录多组I、U的示数，在图乙中绘制I－U图线①；(3)将电饭锅置于另一种工作模式，闭合S，发现电流表读数超过量程，立即断开S。经过分析计算，决定将电流表量程扩大到0.6 A，则应将电阻箱与电流表并联，并将其阻值调节至R＝________ Ω；按原表盘刻度读数，绘得I－U图线②；(4)由此可知电饭锅“煮饭”模式的电阻阻值为________ Ω(结果保留3位有效数字)；(5)计算发现，实验操作、数据记录与处理均正确无误，但实验得到的结果比电饭锅正常工作时的阻值小很多，造成该差异的主要原因：_____________________________________________________________________________________________。答案　(1)a　(3)0.40　(4)10.0　(5)正常工作比实验时温度高，金属电阻阻值随温度升高而增大解析　(1)为保护电路，接通开关时，电饭煲所在支路电流应最小，实验前应将滑动变阻器滑片置于a端。(3)根据电表改装原理I＝Ig＋，解得R＝0.4 Ω。(4)电饭锅“煮饭”模式时功率应该较大，则电阻应该较小，加相同电压时，电流应该较大，故其对应图线②，当电饭锅电压为U1＝3 V时，电流为I1＝30 mA×10＝300 mA，可知电饭锅“煮饭”模式的电阻阻值为R′＝＝10.0 Ω。(5)正常工作比实验时温度高，金属电阻阻值随温度升高而增大，故实验得到的结果比电饭锅正常工作时的阻值小很多。