实验排序问题--2023高考物理实验题技法（原卷版）

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实验排序问题解读排序问题实验排序的问题主要考察学生对实验的理解，实验重要操作过程的掌握，实验过程的逻辑顺序等。实验顺序可以按照一定逻辑顺序进行，比如一般实验是先连接器材，中间过程有记录数据，处理数据，得出结论，整理仪器的逻辑顺序。典型例题例题1．（2021·广东·江门市广雅中学高一期中）打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题： （1）如图A、B是两种打点计时器的图片，其中A是___________打点计时器；（2）B打点计时器使用的电源为___________（选填“低压交流”或“低压直流”）电源；（3）在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，接通打点计时器电源和让纸带开始运动这两个操作之间的时间顺序关系是___________A．先接通电源，后让纸带运动B．先让纸带运动，再接通电源C．让纸带运动的同时接通电源D．先让纸带运动或先接通电源都可以（4）某次实验过程中，小车拖动纸带运动，用打点计时器打出一条纸带，如图丙所示，从某一清晰点开始，描出O、A、B、C、D五个计数点（相邻两个计数点间有四个点未画出），用刻度尺量出各点与O点间距离，已知纸带的右端与小车相连接，所用电源的频率为50Hz，则判断小车做__________（填“加速”或“减速”）直线运动，打下B点时小车运动的速度大小为_________，小车的加速度大小为_________。【答案】     电火花     低压交流     A     减速     0.62     1.80【解析】（1）[1]A是电火花打点计时器，B是电磁打点计时器；（2）[2]B打点计时器是电火花打点计时器，使用的电源为低压交流电源；（3）[3]在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中，应先接通电源，后释放纸带让纸带运动；故选A；（4）[4]由纸带上的数据可知，相邻两计数点间的距离差为1.8cm，纸带的右端与小车相连接，则说明小车做减速直线运动；[5]打下B点时小车运动的速度大小为[6]小车的加速度大小为例题2．（2022·黑龙江·双鸭山一中高二期末）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，以下给出的是可能的操作步骤，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上___________，并请补充实验步骤D中的计算式。A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长1cm的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数n；B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定；C．用浅盘装入约2cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上；D．用测量的物理量估算出油酸分子的直径___________；E．用滴管将事先配好的体积浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，记下滴入的溶液体积与滴数N；F．将玻璃板放在浅盘上，用笔将薄膜的外围形状描画在玻璃板上；在实验中，若爽身粉撒得过厚，则会使分子直径的测量结果偏___________（填“大”或“小”）。【答案】     ECBFAD          大【解析】[1]“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验的步骤为：配制酒精油酸溶液；测定一滴酒精油酸溶液的体积；准备浅水盘；形成油膜；描绘油膜边缘；测定油膜面积；计算分子直径。故步骤为ECBFAD。[2]一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为油膜的面积为则油酸分子的直径为[3]若爽身粉撒得过厚，油酸膜不能充分展开，则测量的油酸膜面积S偏小，导致测量结果偏大。例题3．（2022·四川省隆昌市第七中学高一阶段练习）（1）在“研究平抛物体运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下：A．让小球多次从______位置上滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置；B．安装好器材，注意斜槽末端水平和平板竖直，记下斜槽末端O点和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是______；C．测出曲线上某点的坐标x、y，算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求的值，然后求它们的平均值；D．取下自纸，以O为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。上述实验步骤的合理顺序是______（只排列序号即可）。（2）如图所示为一小球做平抛运动的频闪照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为4.9cm，如果取（g = 9.8m/s2）那么： （3）照相机的闪光频率是______Hz；（4）小球运动中水平分速度的大小是______m/s；（5）小球经过B点时的速度大小是______m/s。【答案】     同一     见解析     BADC     10     1.47     2.45【解析】（1）[1]为了保证小球每次平抛运动的初速度相等，让小球多次从斜槽的同一位置由静止滚下。[2]将小球放在水平槽中，若能静止则可认为水平。[3]按照安装器材、进行实验、数据处理的步骤顺序，上述实验步骤合理的顺序为BADC。（3）[4]设相邻两点间时间间隔为T，竖直方向满足解得照相机的闪光频率是（4）[5]水平方向满足可解得（5）[6]B点的竖直分速度为则B点的速率为针对训练1．（2022·上海市复兴高级中学高二期末）对伽利略研究自由落体运动的内容及过程，有以下叙述：a、他通过推理发现，如果速度与位移成正比，会得到一个矛盾的结果b、他通过逻辑得出亚里士多德的结论是错误的c、他大胆猜想：落体运动应该是一种简单的运动，落体的速度与时间或位移成正比d、他通过铜球沿阻力很小的斜面下滚的实验得出“倾角一定时，铜球的加速度不变”，进一步设想当倾角为90°时，运动变为自由落体，其性质不变，且所有物体下落的加速度都一样，至此认识到自由落体运动是匀变速直线运动。根据伽利略研究的真实过程，合理的排序是（　　）A．a-b-c-d B．b-c-a-d C．a-c-b-d D．b-a-c-d2．（2022·吉林·长春十一高模拟预测）如图（1）为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。（1）实验时有以下一些步骤，先后顺序是________（填写字母标号）A．点击“选择区域”，计算机自动计算出加速度值；B．保持小车、配重片和发射器总质量不变，不断增加钩码的质量，重复实验；C．点击“开始记录”并释放小车，当小车到达终点时，点击“停止记录”，得到v-t图像。（2）若测得小车、配重片和发射器的总质量为360g，若把钩码的重力做为小车受的合外力，则跨过滑轮的细绳下悬挂的钩码质量范围最适合用________；A．1g~25g　　B．100g~200g　　C．180g~360g　　D．大于360g（3）当小车总质量一定，改变钩码质量重复实验，释放小车的位置________（填写“必须相同”或“可以不同”）。（4）实验中某小组获得如图（2）所示的图线，在进行“选择区域”操作记录小车加速度时，在选择AB段、BC段和AC段中，你认为选择哪段获得的加速度较精确？答：________。3．（2022·黑龙江·集贤县第一中学高一期末）在“验证机械能守恒定律”的实验中，现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、重锤（带夹子）、天平、毫米刻度尺、50Hz交流电源。回答下列问题：（1）用打点计时器打出一条纸带，前后要连续进行一系列的操作，下列各步骤的先后顺序合理的是________；A．释放纸带　　　　　       B．接通电源C．取下纸带          D．切断电源（2）如图所示，释放纸带前的瞬间，重锤和手的位置合理的是________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）；（3）某同学用正确的方法获得了一条纸带，并以起点为计数点O，后隔一段距离，取连续点为计数点A、B、C、D、E、F，如图所示。已知重锤的质量为0.5 kg，则电磁打点计时器打下E点时，重锤减少的重力势能ΔEp＝________J，重锤增加的动能ΔEk＝________J（取重力加速度g＝9.8 m/s2，计算结果均保留两位有效数字），重锤增加的动能ΔEk与减少的重力势能ΔEp的大小关系为ΔEk________ΔEp（选填“大于”“小于”或“等于”）。4．（2022·河南开封·高二期末）某实验小组进行多用电表的使用和改装实验．（1）用多用电表的欧姆挡测量电阻的阻值，当选择开关置于欧姆挡“×100”的位置时，多用电表指针示数如图甲所示，则的测量值为______Ω。（2）在完成（1）实验后，需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻．在用红、黑表笔接触这个电阻两端进行测量之前，请选择以下必需的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号：______。A．将红表笔和黑表笔接触 B．把选择开关旋转到“×1”位置C．把选择开关旋转到“×10”位置 D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点（3）用一个已知量程为5mA、内阻r＝100.0Ω的电流表G来设计并组装一个简易多用电表：要求有两个电流挡，量程分别为10mA和0.5A；两个电压挡，量程分别为2V和10V；一个欧姆挡（可以直接测电阻），采用如图乙所示的电路，其中A表笔是______（填“黑”或“红”）色。按设计要求，图乙中选用的定值电阻分别为______Ω、______Ω、______Ω、______Ω。5．（2022·全国·高三专题练习）某中学物理兴趣小组准备自制欧姆表，实验室中有如下器材：一个量程为100mA的电流表（内阻R未知），阻值范围足够大的滑动变阻器R1和电阻箱R2，符合实验需求的电源、定值电阻、开关和导线若干。（1）为了测出电流表的内阻，他们设计了如图（a）所示的实验电路，请你选出正确的实验步骤并进行合理的排序：________________①闭合S1和S2，调节滑动变阻器R1，使电流表达到满偏值Ig＝100mA②闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使电流表达到满偏值Ig＝100mA③再闭合S2，保持R1的滑片位置不变，调节电阻箱R2使电流表的读数如题图（b）所示④再闭合S2，保持电阻箱R2阻值不变，调节R1的滑片使电流表的读数如题图（b）所示⑤计算出电流表内阻R⑥读出此时电阻箱R2的阻值（2）若上述实验步骤中电流表如图（b）所示，其示数为____mA，此时电阻箱R2的阻值为18.0Ω，则电流表内阻R为________Ω。（3）如图（c）为兴趣小组设计的欧姆表电路示意图。电源电动势E为3.0V、内阻不计，S为选择开关，a、b为两个挡位，其中一个是“×1”倍率挡，另外一个是“×10”倍率挡。则他们应该选择R3阻值为________Ω的定值电阻（保留两位有效数字）。（4）现使用该自制欧姆表测量一未知阻值的定值电阻，将开关S接到b处，完成欧姆调零后，在红黑表笔间接入时电流表示数为60mA，可以计算出电阻为__________Ω（保留两位有效数字）。6．（2022·山东·威海市教育教学研究中心二模）多用电表是将测量电流、电压和电阻等功能于一体的仪器，在实际生活中用途广泛。（1）在测量电源的电动势和内电阻的实验中，由于手头没有电压表，实验小组用多用电表的直流电压档进行测量，如图甲所示。闭合开关前，某同学发现电路连接中有一处不符合规范，不规范的地方是______。重新调整后，闭合开关，发现电流表的示数为零，多用电表的示数不为零，无论如何调整滑片的位置，多用电表的示数始终不变，示数如图乙所示，读数为______V。针对上述问题，该同学猜想故障可能为滑动变阻器或电流表存在断路故障，为进一步判断是否为电流表的故障，该同学用多用电表的电阻挡检查电流表，该同学设想按照下列操作步骤进行，你认为合理的操作步骤是______（从下列选项中选择正确的操作步骤并排序）。A．断开电路中的开关，将电流表的一端与电路断开B．将多用电表的红表笔与电流表的“”接线柱接触，黑表笔与“”接线柱试触C．将多用电表的红表笔与电流表的“”接线柱接触，黑表笔与“”接线柱试触D．将多用电表的选择开关旋转到欧姆挡“”挡，红、黑表笔短接，欧姆调零E.观察多用电表和电流表，如果两表的指针均不动，则电流表断路F.将多用电表的选择开关旋转到交流电压挡500的位置 （2）某型号多用电表欧姆表换挡原理如图丙所示，当由小倍率挡转换成大倍率挡时，需要增大欧姆表的总电阻，它是通过变换并联阻值更大的电阻来实现的。当选择开关由挡换至挡时，需要先将红黑表笔直接然后将______（选填“调大”或“调小”）直到指针指向电流的满偏刻度。7．（2022·浙江·高三专题练习）某同学为测定一段粗细均匀、电阻率较小的电阻丝的电阻率，采用了如图甲所示的电路进行测量。 实验步骤如下：a.改变电阻丝上的导电夹P的位置，重复测量，记录多组x、U、I的值。b.用游标卡尺在电阻丝上的三个不同位置测出电阻丝直径，求出平均值D；c.调节电阻丝上的导电夹P的位置，用毫米刻度尺测量并记录导电夹P到电阻丝右端B的长度x；闭合开关S，记录电压表示数U、电流表示数I；（1）上述实验步骤，正确的先后顺序应是________。（2）若游标卡尺某次测量结果如图乙所示，其示数为______。 （3）根据多组测量得到的实验数据绘出图像如图丙所示，若图线斜率为k，则电阻丝的电阻率_______（用已知或测量出的物理量的符号表示）；电流表内阻对电阻率的测量_______（选填“有”或“没有”）影响。 （4）用记录的数据绘制出图像如图丁所示，由图像可知电源的内阻_______。（结果保留两位有效数字）8．（2022·全国·高三课时练习）“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。 （1）实验的五个步骤如下：a．将纸带穿过打点计时器并将一端固定在小车上；b．把细线的一端固定在小车上，另一端通过定滑轮与小桶相连；c．补偿阻力，让小车做匀速直线运动；d．接通电源后释放小车，小车在细线拉动下运动，测出小桶（和沙）的重力mg，作为细线对小车的拉力F，利用纸带测量出小车的加速度a；e．更换纸带，改变小桶内沙的质量，重复步骤d的操作。按照实验原理，这五个步骤的先后顺序应该为：_______（将序号排序）；（2）实验中打出的某一条纸带如图乙所示。相邻计数点间的时间间隔是0.1s，由此可以算出小车运动的加速度是_______m/s2； （3）利用测得的数据，可得到小车质量M一定时，运动的加速度a和所受拉力F（F＝mg，m为沙和小桶的总质量，g为重力加速度）的关系图像如图丙所示。拉力F较大时，a­F图线明显弯曲，产生误差。若不断增加沙桶中沙的质量，a­F图像中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a的趋向值为_______（用题中出现的物理量表示）。为避免上述误差可采取的措施是_______。 A．每次增加桶内沙子的质量时，增幅小一点B．测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替小车所受拉力D．在增加桶内沙子质量的同时，在小车上增加砝码，确保沙和小桶的总质量始终远小于小车和砝码的总质量9．（2022·广东·顺德市李兆基中学高二期中）“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下：A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数（正方形小方格的边长为2cm），求油膜面积S（如图所示）B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上C．向浅盘中装入约2cm深的水，并撒上痱子粉或细石膏粉D．用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径E．在1mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为1000mLF．用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60滴溶液体积为1mL。（1）上述实验步骤的合理顺序是：E______；（2）根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL；（保留2位有效数字）（3）关于本实验下列说法正确的有______（不定项选择）A．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜B．若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果将偏大D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果偏小E．结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸；为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水清洗，并用脱脂棉擦去10．（2022·安徽·高二期末）小李在实验室测量一量程为2mA的电流表A的内阻，然后将其改装为量程为2V的电压表，实验室提供的器材如下：A．电压表V（量程3V，内阻约）B．滑动变阻器（0~1000，允许通过的最大电流1A）C．滑动变阻器（0~3000，允许通过的最大电流0.3A）D．电阻箱（阻值0~9999）E.电源（电动势4V，内阻很小）F.开关S、导线若干（1）他选用上述部分器材，首先设计了如图1所示的电路测电流表A的内阻：①为了测量准确、调节方便，实验中滑动变阻器应选___________（填器材前的字母序号）；②该同学在开关均断开情况下，检查电路连接无误后，将的阻值调至最大，后续的实验操作步骤依次是：___________、___________、___________、___________，最后记录R的阻值并整理好器材；（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）a、闭合b、闭合c、调节R的阻值，使电流计指针偏转到满刻度d、调节R的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半e、调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半f、调节的阻值，使电流计指针偏转到满刻度（2）上述实验测得电流表A内阻为100，要将其改装成量程为2V的电压表，应将一阻值为___________的电阻与该毫安表___________（填“并联”或“串联”）进行改装。（3）利用一标准电压表V对改装后的电压表进行校准。当标准电压表的示数为1.02V时，电流表A的指针位置如图2所示，由此可以推测出所改装的电压表量程不是预期值，值计算无误，则要达到预期目的，无论电流表A的内阻测量是否准确，只需将一个阻值为___________的电阻与___________（填“并联”或“串联”）即可。