專題十七 物理實(shí)驗(yàn),高考物理 (北京市專用),1.(2018北京理綜,21,18分)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。,考點(diǎn)一力學(xué)實(shí)驗(yàn) A組自主命題北京卷題組,五年高考,圖1,主要實(shí)驗(yàn)步驟如下: a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材,接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng),重復(fù)幾次。 b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t=0),然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖2中A、B、C、D、E、F所示。,圖2 c.通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E點(diǎn)時(shí)小車的速度,分別記作v1、v2、v3、 v4、v5 d.以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),如圖3所示。,圖3,結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你完成下列任務(wù): (1)在下列儀器和器材中,還需要使用的有和(填選項(xiàng)前的字母)。 A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平(含砝碼) (2)在圖3中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫(huà)出v-t 圖像。 (3)觀察v-t圖像,可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng),其依據(jù)是。v-t圖像斜率的物理意義是。,(4)描繪v-t圖像前,還不知道小車是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí) 速度,從理論上講,對(duì)t的要求是(選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”);從實(shí)驗(yàn)的角度看,選取的x大小與速度測(cè)量的誤差(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。 (5)早在16世紀(jì)末,伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí),為此他設(shè)計(jì)了如圖4所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”,反復(fù)做了上百次,驗(yàn)證了他的猜想。請(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí),分析說(shuō)明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的。,圖3,答案(1)AC(2)如圖所示 (3)小車的速度隨時(shí)間均勻變化加速度 (4)越小越好有關(guān) (5)如果小球的初速度為0,其速度vt,那么它通過(guò)的位移xt2。因此,只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間,就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。,解析本題考查研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)。 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源為50 Hz的交流電源,測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離需用刻度尺。 (2)圖見(jiàn)答案。 (3)因?yàn)樾≤嚨乃俣入S時(shí)間均勻變化,所以小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由勻加速直線運(yùn)動(dòng)中速度v=v0+at,可知v-t圖像斜率的物理意義是加速度。 (4)=,若用 表示瞬時(shí)速度,t越小越好,而選取的x大小會(huì)影響速度測(cè)量值與真實(shí)值的偏 差大小。 (5)設(shè)v0=0,v=at,而x=at2,故可通過(guò)位移隨時(shí)間的變化情況,判斷速度隨時(shí)間的變化情況。,解題關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)原理的認(rèn)識(shí) (1)圖像法是實(shí)驗(yàn)中常用的方法,要學(xué)會(huì)通過(guò)圖像分析問(wèn)題。 (2)測(cè)量量的轉(zhuǎn)換是實(shí)驗(yàn)中的常用手段,當(dāng)某一個(gè)物理量不易測(cè)量時(shí),可通過(guò)該量與其他量的關(guān)系式,轉(zhuǎn)換成其他可測(cè)量的物理量。如將速度的測(cè)量轉(zhuǎn)換成位移的測(cè)量。,2.(2017北京理綜,21,18分)如圖1所示,用質(zhì)量為m的重物通過(guò)滑輪牽引小車,使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。 圖1 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.直流電源 B.交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正確操作方法是(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.把長(zhǎng)木板右端墊高 B.改變小車的質(zhì)量,在不掛重物且(選填選項(xiàng)前的字母)的情況下,輕推一下小車。若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng),表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A.計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B.計(jì)時(shí)器打點(diǎn) (3)接通電源,釋放小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。測(cè)得A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3,如圖2所示。 圖2,實(shí)驗(yàn)中,重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中,拉力對(duì)小車做的功W=,打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v=。 (4)以v2為縱坐標(biāo),W為橫坐標(biāo),利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2-W圖像。由此圖像可得v2隨W變化的表達(dá)式為。根據(jù)功與能的關(guān)系,動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子;分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系,與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是。,圖3,(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響,若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件,則從理論上分析,圖4中正確反映v2-W關(guān)系的是。,圖4,答案(1)B(2)AB(3)mgx2 (4)v2=kW,k=(4.55.0)m2s-2J-1質(zhì)量(5)A,解析本題考查“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)。 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源。 (2)把長(zhǎng)木板右端墊高,利用小車的重力沿斜面的分力平衡摩擦力和其他阻力;在不掛重物且計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的情況下,小車沿斜面能勻速運(yùn)動(dòng),表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 (3)W=Fs=mgx2,vB=。 (4)由圖知,圖線為一條縱截距為零、斜率k=(4.55.0)m2s-2J-1的直線,其函數(shù)表達(dá)式為v2=kW。 根據(jù)動(dòng)能定理W=mv2得v2=W,故斜率k=,與質(zhì)量有關(guān)。 (5)根據(jù)功能關(guān)系有W=(M+m)v2,所以v2=W,v2W,圖A正確。,易錯(cuò)警示該實(shí)驗(yàn)雖然利用“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“驗(yàn)證動(dòng)能定理”,但不要把m不遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)圖線變化情況,類比到這個(gè)實(shí)驗(yàn)中而錯(cuò)選D圖線。,3.2016北京理綜,21(2),0.74利用圖1裝置做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)。 圖1 為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的。 A.動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量 B.速度變化量與勢(shì)能變化量 C.速度變化量與高度變化量 除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是。 A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼),實(shí)驗(yàn)中,先接通電源,再釋放重物,得到圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C,測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為hA、hB、hC。 已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中,重物的重力勢(shì)能變化量Ep=,動(dòng)能變化量Ek=。 圖2 大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量,原因是。 A.利用公式v=gt計(jì)算重物速度 B.利用公式v=計(jì)算重物速度 C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響 D.沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法,某同學(xué)想用下述方法研究機(jī)械能是否守恒:在紙帶上選取多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量它們到起始點(diǎn)O的距離h,計(jì)算對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的重物速度v,描繪v2-h圖像,并做如下判斷:若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,則重物下落過(guò)程中機(jī)械能守恒。請(qǐng)你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。,答案AAB-mghBmC 見(jiàn)解析,解析重物的機(jī)械能指它的動(dòng)能和重力勢(shì)能,所以機(jī)械能是否守恒要看動(dòng)能和重力勢(shì)能變化量是否相等,所以選A項(xiàng)。 因?yàn)殡姶糯螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器用6 V以下交流電源,所以A項(xiàng)器材需要;實(shí)驗(yàn)中需要用刻度尺測(cè)紙帶上點(diǎn)間距離,所以B項(xiàng)器材需要;因?yàn)閯?dòng)能變化、重力勢(shì)能變化都是對(duì)同一重物而言的,所以不需要測(cè)它的質(zhì)量,故C項(xiàng)不需要。 從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中重物的重力勢(shì)能在減少,所以Ep=-mghB,再由=得打B點(diǎn)時(shí)重 物的速度為vB=,故動(dòng)能變化量為Ek=m-0=m。 因?yàn)樽鰧?shí)驗(yàn)時(shí)存在空氣阻力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦阻力,故重物下落過(guò)程不是自由落體運(yùn)動(dòng),所以|Ep|Ek,所以C項(xiàng)正確。 該同學(xué)的判斷依據(jù)不正確。在重物下落h的過(guò)程中,若阻力 f 恒定,根據(jù)mgh-fh=mv2-0v2= 2(g-)h可知,v2-h圖像就是過(guò)原點(diǎn)的一條直線。要想通過(guò)v2-h圖像的方法驗(yàn)證機(jī)械能是否守 恒,還必須看圖像的斜率是否接近2g。,考查點(diǎn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒。,解題指導(dǎo)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間的中間時(shí)刻速度等于平均速度即=,求出瞬時(shí)速度, 再求動(dòng)能的變化量。,4.2015北京理綜,21(2),0.71用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。,組裝單擺時(shí),應(yīng)在下列器材中選用(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.長(zhǎng)度為1 m左右的細(xì)線 B.長(zhǎng)度為30 cm左右的細(xì)線 C.直徑為1.8 cm的塑料球 D.直徑為1.8 cm的鐵球 測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t,則重力加速度g=(用L、n、t表示)。 下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并做了部分計(jì)算處理。,圖1,請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T=s,g=m/s2。,圖2,用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出T2-L圖像,也可以求出重力加速度g。已知三位同學(xué) 作出的T2-L圖線的示意圖如圖2中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都過(guò) 原點(diǎn),圖線b對(duì)應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?。則相對(duì)于圖線b,下列 分析正確的是(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球下端的距離記為擺長(zhǎng)L B.出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動(dòng)記為50次,C.圖線c對(duì)應(yīng)的g值小于圖線b對(duì)應(yīng)的g值 某同學(xué)在家里測(cè)重力加速度。他找到細(xì)線和鐵鎖,制成一個(gè)單擺,如圖3所示。由于家里只有一根量程為30 cm的刻度尺,于是他在細(xì)線上的A點(diǎn)作了一個(gè)標(biāo)記,使得懸點(diǎn)O到A點(diǎn)間的細(xì)線長(zhǎng)度小于刻度尺量程。保持該標(biāo)記以下的細(xì)線長(zhǎng)度不變,通過(guò)改變O、A間細(xì)線長(zhǎng)度以改變擺長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)O、A間細(xì)線的長(zhǎng)度分別為l1、l2時(shí),測(cè)得相應(yīng)單擺的周期為T1、T2。由此可得重力加速度g=(用l1、l2、T1、T2表示)。,圖3,答案AD2.019.76B,解析用單擺測(cè)定重力加速 度的實(shí)驗(yàn)中,要求小球可看成質(zhì)點(diǎn),因此擺線長(zhǎng)度要遠(yuǎn)大于球的直徑,故選用長(zhǎng)度為1 m左右的細(xì)線;為減小空氣阻力的影響,擺球應(yīng)選用質(zhì)量大體積小的,故選用鐵球,選項(xiàng)A、D正確。 由單擺周期公式T=2及T= 可知g= 由T=可知T3= s=2.01 s g= m/s29.76 m/s2 由T=2可得T2=L,T2-L圖線應(yīng)為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,圖線a和圖線b平行,且在T2一定 時(shí),圖線a對(duì)應(yīng)的L小于圖線b對(duì)應(yīng)的L,因此出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球上端的距離記為擺長(zhǎng)L,選項(xiàng)A錯(cuò);圖線c的斜率小于圖線b的斜率,由T2=L及g=可知圖線c對(duì)應(yīng),的g值應(yīng)大于圖線b對(duì)應(yīng)的g值,B正確,C錯(cuò)誤。 設(shè)標(biāo)記以下的細(xì)線長(zhǎng)度為l0 則有=(l0+l1) =(l0+l2) 聯(lián)立得g=,考查點(diǎn)用單擺測(cè)重力加速度。,解題指導(dǎo)(1)單擺在擺角很小的條件下,才能近似為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。組建單擺時(shí),應(yīng)選用擺線細(xì)而長(zhǎng),擺球重而小的。 (2)要注意t是完成n次全振動(dòng)的總時(shí)間。 (3)在用圖像處理數(shù)據(jù)時(shí),要注意圖線的函數(shù)關(guān)系式。,5.2011北京理綜,21(2)如圖1,用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)中,直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通過(guò)僅測(cè)量(填選項(xiàng)前的符號(hào)),間接地解決這個(gè)問(wèn)題。 A.小球開(kāi)始釋放高度h B.小球拋出點(diǎn)距地面的高度H C.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 圖1中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí),先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置P,測(cè)量平拋射程OP。,圖1,然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù)。 接下來(lái)要完成的必要步驟是。(填選項(xiàng)前的符號(hào)) A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2 B.測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放高度h C.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N E.測(cè)量平拋射程OM,ON 若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為(用中測(cè)量的量表示);若碰撞是彈性碰撞,那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為(用中測(cè)量的量表示)。 經(jīng)測(cè)定,m1=45.0 g,m2=7.5 g,小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖2所示。碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1,則p1p1=11;若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2,則p1p2=11。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,碰撞前、后總動(dòng)量的比值為。 有同學(xué)認(rèn)為,在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個(gè)小球的材質(zhì),其他條件不變,可以使被碰小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程增大。請(qǐng)你用中已知的數(shù)據(jù),分析和計(jì)算出被碰小球m2平拋運(yùn)動(dòng)射程ON的最大值為cm。,圖2,答案C ADE或(DEA或DAE) m1OM+m2ON=m1OPm1OM2+m2ON2=m1OP2 142.911.01 76.8,解析小球碰前和碰后的速度都用平拋運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)定,即v=。而由H=gt2知,每次豎直高度相 等,平拋時(shí)間相等。即m1=m1+m2;則可得m1OP=m1OM+m2ON。故只需測(cè)射程,因而 選C;由表達(dá)式知:在OP已知時(shí),需測(cè)量m1、m2、OM和ON。故必要步驟A、D、E若為彈性碰撞同時(shí)滿足動(dòng)能守恒。 m1=m1+m2 m1OP2=m1OM2+m2ON2 p1=m1p1=m1 故p1p1=OPOM=44.8035.20=1411 p2=m2 p1p2=112.9 故=1,其他條件不變,使ON最大,則m1、m2發(fā)生彈性碰撞。則其動(dòng)量和能量均守恒,可得v2=,而 v2=,v0= 故ON=OP=44.80 cm=76.8 cm,6.(2018課標(biāo),22,5分)如圖(a),一彈簧上端固定在支架頂端,下端懸掛一托盤;一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成,主尺豎直固定在彈簧左邊;托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對(duì)齊的裝置,簡(jiǎn)化為圖中的指針?，F(xiàn)要測(cè)量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)托盤內(nèi)沒(méi)有砝碼時(shí),移動(dòng)游標(biāo),使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針,此時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm;當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時(shí),移動(dòng)游標(biāo),再次使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針,標(biāo)尺示數(shù)如圖(b)所示,其讀數(shù)為cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2, 此彈簧的勁度系數(shù)為N/m(保留3位有效數(shù)字)。,B組統(tǒng)一命題、課標(biāo)卷題組,答案3.77553.7,解析本題考查游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法和胡克定律。此標(biāo)尺為二十分度的標(biāo)尺,精確度為0.05 mm,讀數(shù)=整毫米數(shù)(主尺)+n精確度,所以讀數(shù)為37 mm+150.05 mm=37.75 mm=3.775 cm。 當(dāng)托盤中放入砝碼穩(wěn)定時(shí),彈簧的伸長(zhǎng)量x=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm。由平衡條件得F=mg,由胡克定律得F=kx,聯(lián)立得k=53.7 N/m。,7.(2018課標(biāo),22,6分)甲、乙兩同學(xué)通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟如下: (1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L(zhǎng)的木尺上端,讓木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處,但未碰到尺),準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺。 (2)甲在不通知乙的情況下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子。若夾住尺子的位置刻度為L(zhǎng)1,重力加速度大小為g,則乙的反應(yīng)時(shí)間為(用L、L1和g表示)。 (3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間=9.80 m/s2,L=30.0 cm,L1=10.4 cm。乙的反應(yīng)時(shí)間為s。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (4)寫(xiě)出一條能提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議:。,答案(2)(3)0.20(4)多次測(cè)量取平均值;初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子,解析本題考查自由落體運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。 (2)(3)木尺做自由落體運(yùn)動(dòng),由位移公式可得L-L1=gt2,解得t= s=0.20 s,8.(2018課標(biāo),23,9分)某同學(xué)用圖(a)所示的裝置測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)?？邕^(guò)光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連,滑輪和木塊間的細(xì)線保持水平,在木塊上方放置砝碼。緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板,當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí),彈簧秤的示數(shù)即木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出,其中f4的值可從圖(b)中彈簧秤的示數(shù)讀出。,圖(a),圖(b),圖(c),回答下列問(wèn)題: (1)f4=N; (2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫(huà)出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出f-m圖線; (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f=,f-m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式為k=; (4)取g=9.80 m/s2,由繪出的f-m圖線求得=。(保留2位有效數(shù)字),答案(1)2.75(2)如圖所示 (3)(M+m)gg(4)0.40,解析本題考查物體的平衡、滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算及分析圖像的能力。 (1)由圖可知彈簧秤的讀數(shù)為2.75 N。 (2)畫(huà)圖線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在線上,不在線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在線的兩側(cè)。 (3)以木塊和砝碼為研究對(duì)象,整體水平方向受木板的滑動(dòng)摩擦力和細(xì)線的拉力,f=(M+m)g,整理得f=mg+Mg,故f-m圖線的斜率k=g。 (4)由圖知k=3.9 N/kg,故=0.40。,9.(2017課標(biāo),22,6分)某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn),將畫(huà)有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1 mm)的紙貼在水平桌面上,如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí),橡皮筋處于原長(zhǎng)。 (1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O,此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示,F的大小為N。 (2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點(diǎn);現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋,再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向,由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。 ()用5 mm長(zhǎng)度的線段表示1 N的力,以O(shè)為作用點(diǎn),在圖(a)中畫(huà)出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫(huà)出它們的合力F合;,圖(a),圖(b),()F合的大小為N,F合與拉力F的夾角的正切值為。 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi),則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。,答案(1)4.0(2)()F1、F2和F合如圖所示 ()4.00.05,解析(1)測(cè)力計(jì)讀數(shù)時(shí)需要進(jìn)行估讀,此測(cè)力計(jì)分度值為0.2 N,則F的大小為4.0 N。 (2)()作力的圖示時(shí),要選好標(biāo)度,再根據(jù)F1、F2的方向及大小作出相應(yīng)兩力的圖示,圖見(jiàn)答案。分別以F1、F2為鄰邊作平行四邊形并作出對(duì)角線,即得F合。 ()表示F合的線段的長(zhǎng)度為20.0 mm,根據(jù)標(biāo)度算出F合大小為4.0 N。實(shí)際合力F的方向沿AO方向,對(duì)角線為F合方向,則兩者夾角的正切值tan = 0.05。,命題意圖本題考查驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)。,易錯(cuò)分析測(cè)力計(jì)讀數(shù)時(shí)要注意估讀。,10.(2016課標(biāo),23,10分)某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中,置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置,其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過(guò)滑輪,一端與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè),每個(gè)質(zhì)量均為0.010 kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下: 圖(a) (1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車中,在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊,使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。 (2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi);用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車,同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s,繪制s-t圖像,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。 (3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表。n=2時(shí)的s-t圖像如圖(b)所示;由圖(b)求出此時(shí)小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結(jié)果填入表中。,(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn),并作出a-n圖像。從圖像可以看出:當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí),物體的加速度與其所受的合外力成正比。,圖(b),圖(c),(5)利用a-n圖像求得小車(空載)的質(zhì)量為kg(保留2位有效數(shù)字,重力加速度取g=9.8 ms-2)。 (6)若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟(1),下列說(shuō)法正確的是(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))。 A.a-n圖線不再是直線 B.a-n圖線仍是直線,但該直線不過(guò)原點(diǎn) C.a-n圖線仍是直線,但該直線的斜率變大,答案(3)0.39(2分。在0.370.49范圍內(nèi)都給分) (4)如圖所示(3分) (5)0.45(3分。在0.430.47范圍內(nèi)都給分) (6)BC(2分。選對(duì)一個(gè)給1分,有選錯(cuò)的不給這2分),解析(3)由s=at2得:a=,在s-t圖像中找一點(diǎn)坐標(biāo),代入公式即可求出a。 (5)對(duì)小車和鉤碼組成的系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律:nmg=(M+Nm)a,則a=,a-n圖 像的斜率k=,從而可解出M。 (6)對(duì)于已平衡摩擦力的情況,對(duì)整體應(yīng)用牛頓第二定律:nmg=(M+Nm)a,則a=n;對(duì)于 木板水平的情況,對(duì)整體應(yīng)用牛頓第二定律:nmg-M+(N-n)mg=(M+Nm)a,整理得:a=n -g,比較可見(jiàn),B、C均正確。,解題指導(dǎo)利用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)中最常用的方法,解決本題的基本對(duì)策是寫(xiě)出圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù),困難便迎刃而解。,易錯(cuò)點(diǎn)撥(3)(5)中的計(jì)算結(jié)果一定要按照有效數(shù)字的位數(shù)要求填寫(xiě)。畫(huà)a-n圖像時(shí),所畫(huà)直線要符合以下要求:讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上;不能落在直線上的點(diǎn)要均勻分布于直線的兩側(cè);一定要利用直尺畫(huà)線。,11.(2016課標(biāo),22,5分)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源,可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出紙帶的一部分如圖(b)所示。,圖(a),圖(b),該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有記錄交流電的頻率f,需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算。 (1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫(xiě)出:在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),重物下落的速度大小為,打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為,重物下落的加速度大小為。 (2)已測(cè)得s1=8.89 cm,s2=9.50 cm,s3=10.10 cm;當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2,實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為Hz。,答案(1)(s1+s2)f(s2+s3)f(s3-s1)f2(2)40,解析(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,某一段位移的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度:vB=(s 1+s2)f,同理vC=(s2+s3)f,加速度a=(s3-s1)f2。 (2)由牛頓第二定律可知:mg-0.01mg=ma a=0.99g 又由(1)問(wèn)知:a= 聯(lián)立得f=40 Hz,解題指導(dǎo)(1)考查通過(guò)處理紙帶求瞬時(shí)速度和加速度的方法。(2)要求推算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率,問(wèn)題新穎,但應(yīng)注意到加速度表達(dá)式中,加速度與頻率的相關(guān)性,只要知道加速度就可求出頻率。由給出的受力情況,根據(jù)牛頓第二定律可求出加速度,再代入第(1)問(wèn)中加速度的表達(dá)式求出頻率。,深度解析處理紙帶求瞬時(shí)速度和加速度是重點(diǎn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論相結(jié)合也是必須掌握的處理問(wèn)題的思路。,12.(2017課標(biāo),22,5分)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng),用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前,將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁,如圖(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí),保持桌面水平,用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴),圖(a),圖(b),(1)由圖(b)可知,小車在桌面上是(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的。 (2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車運(yùn)動(dòng)到圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為m/s,加速度大小為m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字),C組 教師專用題組,解析本題考查研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(1)由于小車獲得速度后在摩擦力作用下減速運(yùn)動(dòng),故相鄰水滴間的距離逐漸減小,結(jié)合圖(b)可知小車向左運(yùn)動(dòng)。(2)由題意知,30 s內(nèi)滴下46滴水,共45個(gè)時(shí)間間隔,故相鄰兩滴水的時(shí)間間隔T= s= s。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)中平均速度等于中 間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得vA= mm/s=0.19 m/s。由逐差法得小車運(yùn)動(dòng)的加速度為a= mm/s2=0.037 m/s2。,答案(1)從右向左(2)0.190.037,方法技巧“紙帶”的處理 處理“紙帶”時(shí),對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng),求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度需利用=,求加速度時(shí)應(yīng)利用x= aT2。當(dāng)需要考慮減小偶然誤差時(shí),應(yīng)采用逐差法求加速度。,13.2014課標(biāo),35(2),10分,0.336現(xiàn)利用圖(a)所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。在圖(a)中,氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊,滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片,左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)的紙帶相連;滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片,上面固定一遮光片,光電計(jì)時(shí)器(未完全畫(huà)出)可以記錄遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間。,圖(a),實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊A的質(zhì)量m1=0.310 kg,滑塊B的質(zhì)量m2=0.108 kg,遮光片的寬度d=1.00 cm;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f=50.0 Hz。 將光電門固定在滑塊B的右側(cè),啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,給滑塊A一向右的初速度,使它與B相碰。碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為tB=3.500 ms,碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示。,若實(shí)驗(yàn)允許的相對(duì)誤差絕對(duì)值(100%)最大為5%,本實(shí)驗(yàn)是否在誤差范 圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律?寫(xiě)出運(yùn)算過(guò)程。,圖b),解析按定義,滑塊運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小v為 v= 式中s為滑塊在很短時(shí)間t內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程。 設(shè)紙帶上打出相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為tA,則 tA=0.02 s tA可視為很短。 設(shè)A在碰撞前、后瞬時(shí)速度大小分別為v0、v1。將式和圖給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入式得 v0=2.00 m/s v1=0.970 m/s 設(shè)B在碰撞后的速度大小為v2,由式有 v2= 代入題給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得 v2=2.86 m/s,答案見(jiàn)解析,設(shè)兩滑塊在碰撞前、后的總動(dòng)量分別為p和p,則 p=m1v0 p=m1v1+m2v2 兩滑塊在碰撞前后總動(dòng)量相對(duì)誤差的絕對(duì)值為 p=100% 聯(lián)立式并代入有關(guān)數(shù)據(jù),得 p=1.7%<5% 因此,本實(shí)驗(yàn)在允許的誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律。,14.(2017課標(biāo),22,6分)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有:斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。實(shí)驗(yàn)步驟如下: 如圖(a),將光電門固定在斜面下端附近;將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置,令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑; 當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí),用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間t; 用s表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度如圖(b)所示,表示滑塊在擋光片遮住光線的t時(shí)間內(nèi) 的平均速度大小,求出;,將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與中位置相同,令滑塊由靜止開(kāi)始下滑,重復(fù)步驟、; 多次重復(fù)步驟; 利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出-t圖,如圖(c)所示。 圖(c) 完成下列填空: (1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小,則與vA、a和t的關(guān)系式為=。 (2)由圖(c)可求得,vA=cm/s,a=cm/s2。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字),答案(1)vA+t(2)52.116.3,解析本題考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律、利用光電門測(cè)量平均速度的實(shí)驗(yàn)方法,考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛿?shù)據(jù)處理能力。擋光片通過(guò)光電門的平均速度等于t時(shí)間段的中間時(shí)刻的 速度 由v=v0+at可知=vA+a 即=vA+at,由圖像的截距可知vA=52.12 cm/s52.1 cm/s 其斜率k=a,故滑塊的加速度a=2k=16.3 cm/s2,審題指導(dǎo)在本實(shí)驗(yàn)中,每次換不同擋光片時(shí),題給條件要求下滑前,擋光片前端相對(duì)于斜面的位置都相同,且滑塊都由靜止開(kāi)始下滑,這表明每次下滑實(shí)驗(yàn)中擋光片開(kāi)始遮光時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度都是相同的,都是vA。因此根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,很容易可以寫(xiě)出=vA+a。,15.(2016課標(biāo),22,6分)某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示:輕彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過(guò)測(cè)量和計(jì)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能。 圖(a) (1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟: 把紙帶向左拉直 松手釋放物塊 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 向左推物塊使彈簧壓縮,并測(cè)量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是(填入代表步驟的序號(hào))。,(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為m/s。比較兩紙帶可知,(填“M”或“L”)紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。,圖(b),答案(1)(2)1.29M,解析(1)實(shí)驗(yàn)步驟中,一定要注意接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源之后再松手釋放物塊。若次序搞反,可能造成物塊已離開(kāi)桌面但打點(diǎn)計(jì)時(shí)器還沒(méi)有開(kāi)始工作。 (2)從紙帶上看,最后兩個(gè)數(shù)據(jù)2.58 cm、2.57 cm相差不大,表示物塊已經(jīng)脫離彈簧,所以速度v=10-2 m/s1.29 m/s,同理可計(jì)算出打下L紙帶時(shí)物塊脫離彈簧的速度要小一些。,審題指導(dǎo)通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶可分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。本題中,從前面幾個(gè)數(shù)據(jù)可以看出相等時(shí)間內(nèi)的位移逐漸增大,表明此階段物塊在彈簧彈力作用下加速運(yùn)動(dòng),從后面兩個(gè)數(shù)據(jù)可以看出相等時(shí)間內(nèi)的位移幾乎不變,表明此階段物塊已經(jīng)脫離了彈簧,近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)。,評(píng)析本題考查打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的相關(guān)實(shí)驗(yàn),與探究彈簧彈性勢(shì)能相結(jié)合,不落俗套。,16.(2015課標(biāo),22,6分,0.395)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,物塊下滑過(guò)程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示,圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離。(1)物塊下滑時(shí)的加速度a=m/s2,打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v=m/s; (2)已知重力加速度大小為g,為求出動(dòng)摩擦因數(shù),還必須測(cè)量的物理量是(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A.物塊的質(zhì)量 B.斜面的高度 C.斜面的傾角,答案(1)3.25(2分)1.79(2分)(2)C(2分),解析(1)a=3.25 m/s2 vC=1.79 m/s (2)因?yàn)閍=(mg sin -mg cos )/m =g sin -g cos 所以= 欲求出還需知道斜面傾角,故選C項(xiàng)。,17.(2015課標(biāo),22,6分,0.369)某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測(cè)玩具小車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。完成下列填空: (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖(a)所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg; (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí),托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示,該示數(shù)為kg;,(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過(guò)程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示:,(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為N;小車通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字),答案(2)1.40(2分)(4)7.9(2分)1.4(2分),解析(2)示數(shù)為1.40 kg,注意估讀。 (4)小車經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力N=g-M橋g=(1.81-1.00)9.80 N=7.9 N,小車通過(guò)最低 點(diǎn)時(shí)受到的支持力N=N=7.9 N,小車質(zhì)量m車=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,由N-m車g=m車,解得v= 1.4 m/s。,1.(2016北京理綜,19,6分,0.67)某興趣小組探究用不同方法測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,他們提出的實(shí)驗(yàn)方案中有如下四種器材組合。為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡可能準(zhǔn)確,最不可取的一組器材是 () A.一個(gè)安培表、一個(gè)伏特表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器 B.一個(gè)伏特表和多個(gè)定值電阻 C.一個(gè)安培表和一個(gè)電阻箱 D.兩個(gè)安培表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器,考點(diǎn)二電學(xué)實(shí)驗(yàn) A組自主命題北京卷題組,答案D根據(jù)U=E-Ir,要測(cè)出E和r,就要同時(shí)測(cè)出U和I,A、B、C三個(gè)選項(xiàng)都能滿足要求;D選項(xiàng)只能測(cè)出電流I,不能測(cè)出電壓U,所以選D。,解題方法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻有多種方法,最常用的方法有: (1)伏安法,電路如圖1所示。 圖1 (2)伏阻法,電路如圖2所示。 圖2,(3)安阻法,電路如圖3所示。,圖3,評(píng)析本題考查測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理和方法,意在考查學(xué)生靈活應(yīng)用閉合電路歐姆定律解決實(shí)際問(wèn)題的能力。,2.2016北京理綜,21(1),0.74熱敏電阻常用于溫度控制或過(guò)熱保護(hù)裝置中。圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖。由圖可知,這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電能力(選填“增強(qiáng)”或“減弱”);相對(duì)金屬熱電阻而言,熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更(選填“敏感”或“不敏感”)。,答案增強(qiáng)敏感,解析由R-t圖知熱敏電阻隨t增大阻值R減小,所以導(dǎo)電能力增強(qiáng);由題圖中可看出,相對(duì)金屬熱電阻而言,隨溫度變化,熱敏電阻的阻值變化更明顯,即熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)更敏感。,3.2011北京理綜,21(1)用如圖所示的多用電表測(cè)量電阻,要用到選擇開(kāi)關(guān)K和兩個(gè)部件S、T。請(qǐng)根據(jù)下列步驟完成電阻測(cè)量: 旋動(dòng)部件,使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線。 將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“100”的位置。 將插入“+”、“-”插孔的表筆短接,旋動(dòng)部件,使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的(填“0刻線”或“刻線”)。 將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小。為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,請(qǐng),從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟,并按的順序進(jìn)行操作,再完成讀數(shù)測(cè)量。 A.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“1 k”的位置 B.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“10”的位置 C.將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線相接 D.將兩表筆短接,旋動(dòng)合適部件,對(duì)電表進(jìn)行校準(zhǔn),答案ST0刻線ADC,解析使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線,應(yīng)旋動(dòng)機(jī)械調(diào)零部件S;使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0”刻線,應(yīng)旋動(dòng)歐姆調(diào)零部件T;測(cè)電阻時(shí)若指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,則待測(cè)電阻的阻值很大,據(jù)歐姆表測(cè)電阻時(shí)指針盡可能接近“中值”的原則知,應(yīng)換用較大倍率的擋位。因此A合理;每換一次擋位應(yīng)重新調(diào)零,則選D;測(cè)電阻時(shí)兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻兩引線相連,應(yīng)選C。,4.(2014北京理綜,21,18分,0.71)利用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。 (1)應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是圖1中的(選填“甲”或“乙”)。,圖1,(2)現(xiàn)有電流表(00.6 A)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干,以及以下器材: A.電壓表(015 V) B.電壓表(03 V) C.滑動(dòng)變阻器(050 ) D.滑動(dòng)變阻器(0500 ) 實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用。(選填相應(yīng)器材前的字母),(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖2的坐標(biāo)紙上,請(qǐng)標(biāo)出 余下一組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn),并畫(huà)出U-I圖線。,圖2,(4)根據(jù)(3)中所畫(huà)圖線可得出干電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)電阻r=。 (5)實(shí)驗(yàn)中,隨著滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng),電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會(huì)發(fā)生變化。圖3的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是。,圖2,答案(1)甲(2)BC(3)如圖所示 (4)1.50(1.491.51)0.83(0.810.85)(5)C,解析(1)干電池內(nèi)電阻較小,遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,選用甲電路時(shí)電源內(nèi)電阻的測(cè)量值相對(duì)誤差小。(2)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)只有1.5 V左右,故電壓表應(yīng)選用量程較小的B,干電池的內(nèi)電阻一般只有零點(diǎn)幾歐或幾歐,為調(diào)節(jié)方便,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用總阻值與之相差較小的C。(3)作圖過(guò)程略,圖見(jiàn)答案。(4)由U=E-Ir知U-I圖線在U軸上的截距表示E、斜率的絕對(duì)值表示r,由圖線可得E=1.50 V,r=0.83 。(5)由P=IU=U=(UE-U2)可知,P-U圖線是一條開(kāi)口向下的拋物 線,故選C。,考查點(diǎn)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。,解題關(guān)鍵(1)實(shí)驗(yàn)電路的選擇不要與“伏安法測(cè)電阻”的電路混淆。 (2)若選用0500歐姆的滑動(dòng)變阻器,在移動(dòng)滑片的大多數(shù)距離上,電表示數(shù)會(huì)幾乎不變。 (3)在應(yīng)用圖像時(shí),要注意縱坐標(biāo)的起點(diǎn)。,5.(2013北京理綜,21,18分,0.75)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一個(gè)阻值約為5 的電阻RX的阻值。 (1)現(xiàn)有電源(4 V,內(nèi)阻可不計(jì))、滑動(dòng)變阻器(050 ,額定電流2 A)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干,以及下列電表: A.電流表(03 A,內(nèi)阻約0.025 ) B.電流表(00.6 A,內(nèi)阻約0.125 ) C.電壓表(03 V,內(nèi)阻約3 k) D.電壓表(015 V,內(nèi)阻約15 k) 為減小測(cè)量誤差,在實(shí)驗(yàn)中,電流表應(yīng)選用,電壓表應(yīng)選用(選填器材前的字母);實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用圖1中的(選填“甲”或“乙”)。,圖1,(2)圖2是測(cè)量RX的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線。請(qǐng)根據(jù)在(1)問(wèn)中所選的電路圖,補(bǔ)充完成圖2中實(shí)物間的連線。(3)接通開(kāi)關(guān),改變滑動(dòng)變阻器滑片P的位置,并記錄對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U。某次電表示數(shù)如圖3所示,可得該電阻的測(cè)量值RX=(保留兩位有效數(shù)字)。,圖2,(4)若在(1)問(wèn)中選用甲電路,產(chǎn)生誤差的主要原因是;若在(1)問(wèn)中選用乙電路,產(chǎn)生誤差的主要原因是。(選填選項(xiàng)前的字母) A.電流表測(cè)量值小于流經(jīng)RX的電流值 B.電流表測(cè)量值大于流經(jīng)RX的電流值 C.電壓表測(cè)量值小于RX兩端的電壓值 D.電壓表測(cè)量值大于RX兩端的電壓值,圖3,(5)在不損壞電表的前提下,將滑動(dòng)變阻器滑片P從一端滑向另一端,隨滑片P移動(dòng)距離x的增加,被測(cè)電阻RX兩端的電壓U也隨之增加,下列反映U-x關(guān)系的示意圖中正確的是。,圖4,答案(1)BC甲 (2)如圖所示(3)5.2 (4)BD (5)A,解析(1)電源電動(dòng)勢(shì)E=4 V,被測(cè)電阻RX5 ,則Imax= A=0.8 A,電流表若選A讀數(shù)時(shí)誤 差較大,因此電流表應(yīng)選B;考慮電壓表測(cè)量電壓時(shí)的指針轉(zhuǎn)動(dòng)范圍,電壓表應(yīng)選C。由于RX,故電流表應(yīng)選擇外接法(甲圖)。 (2)見(jiàn)答案。 (3)題圖3中的電流表示數(shù)I=0.50 A,電壓表示數(shù)U=2.60 V,故RX=5.2 。 (4)甲電路中產(chǎn)生誤差的原因是由于電壓表的分流作用,使電流表的示數(shù)大于流過(guò)RX的電流,選項(xiàng)B正確;乙電路的誤差來(lái)源于電流表的分壓作用,電壓表示數(shù)為RX和電流表的電壓之和,選項(xiàng)D正確。 (5)x增加,U隨之增加,說(shuō)明變阻器接入電路的電阻R隨x的增加而減小。設(shè)變阻器的總阻值為R0,滑片P從一端滑向另一端移動(dòng)的距離為L(zhǎng)。忽略電壓表、電流表的內(nèi)阻對(duì)電路的影響,則被測(cè)電阻RX兩端電壓U=E=,由這一關(guān)系式分析可知,選項(xiàng)A正確。,考查點(diǎn)伏安法測(cè)電阻。,解題指導(dǎo)(1)先估算電壓電流的變化范圍,再選擇合適的電表。 (2)實(shí)驗(yàn)電路的選擇應(yīng)遵循“外小內(nèi)大”的原則,即外接法適合測(cè)小電阻,內(nèi)接法適合測(cè)大電阻。 (3)電表的讀數(shù)要注意是否需要估讀。 (4)由于電表內(nèi)阻的影響,這種實(shí)驗(yàn)方案會(huì)有一定的系統(tǒng)誤差,分析誤差時(shí),應(yīng)弄清誤差是哪個(gè)表的內(nèi)阻引起的。 (5)對(duì)于U隨x的變化圖像,要從U與x的函數(shù)關(guān)系式分析。,6.(2018課標(biāo),23,10分)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖(a)所示的電路探究在25 80 范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標(biāo)稱值(25 時(shí)的阻值)為900.0 ;電源E(6 V,內(nèi)阻可忽略);電壓表(量程150 mV);定值電阻R0(阻值20.0 ), 滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 );電阻箱R2(阻值范圍0999.9 );單刀開(kāi)關(guān)S1,單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2 。 實(shí)驗(yàn)時(shí),先按圖(a)連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80.0 。將S2與1端接通,閉合S1,調(diào)節(jié)R1 的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0;保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調(diào)節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0;斷開(kāi)S1,記下此時(shí)R2的讀數(shù)。逐步降低溫控室的溫度t,得到相應(yīng)溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0 。實(shí)驗(yàn)得到的R2-t數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。,B組統(tǒng)一命題、課標(biāo)卷題組,圖（a）,回答下列問(wèn)題: (1)在閉合S1前,圖(a)中R1的滑片應(yīng)移動(dòng)到(填“a”或“b”)端; (2)在圖(b)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn),并做出R2-t曲線;,圖（b）,(3)由圖(b)可得到RT在25 80 范圍內(nèi)的溫度特性。當(dāng)t=44.0 時(shí),可得RT=; (4)將RT握于手心,手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖(c)所示,該讀數(shù)為,則手心溫度為。,圖（b）,答案(1)b(2)如圖所示 (3)450(4)620.033.0,解析本題考查替代法測(cè)電阻、繪圖能力及電阻箱的讀數(shù)等。 (1)滑動(dòng)變阻器是限流式接法,S1閉合前,滑片應(yīng)置于使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值最大的位置,即b端。 (2)由題給數(shù)據(jù)描完點(diǎn)后,觀察這些點(diǎn)的分布規(guī)律,應(yīng)畫(huà)一條平滑曲線,讓盡可能多的點(diǎn)落在線上,不在線上的點(diǎn)要均勻分布在線的兩側(cè)。 (3)由R2-t圖線知,當(dāng)t=44.0 時(shí),RT=450 。 (4)電阻箱的讀數(shù)為(6100+210+01+00.1)=620.0 ,由R2-t圖像知,當(dāng)R2=620.0 時(shí),t=33.0 。,7.(2018課標(biāo),22,6分)某同學(xué)組裝一個(gè)多用電表?？蛇x用的器材有:微安表頭(量程100 A,內(nèi)阻 900 );電阻箱R1(阻值范圍0 999.9 );電阻箱R2(阻值范圍0 99 999.9 );導(dǎo)線若干。 要求利用所給器材先組裝一個(gè)量程為1 mA的直流電流表,在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋。 回答下列問(wèn)題: (1)在虛線框內(nèi)畫(huà)出電路圖并標(biāo)出R1和R2,其中*為公共接線柱,a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。 (2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1= ,R2= 。(保留到個(gè)位),答案(1)如圖所示(2)1002 910,解析本題考查電表的改裝。 將量程為100 A的微安表頭改裝成量程為1 mA的直流電流表,應(yīng)并聯(lián)一個(gè)分流電阻,分流電阻的阻值為=100 ,選用R1;再串聯(lián)一分壓電阻可改裝成量程為3 V的電壓表,分壓電阻的阻 值為= =2 910 ,選用R2。,規(guī)律總結(jié)電表改裝的原理 應(yīng)用并聯(lián)分流的規(guī)律改裝電流表;應(yīng)用串聯(lián)分壓的規(guī)律改裝電壓表。,8.(2018課標(biāo),23,9分)一課外實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路測(cè)量某待測(cè)電阻Rx的阻值,圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R0=20.0 );可視為理想電壓表;S1為單刀開(kāi)關(guān),S2為單刀雙擲開(kāi)關(guān);E為電源;R 為滑動(dòng)變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗(yàn): (1)按照實(shí)驗(yàn)原理線路圖(a),將圖(b)中實(shí)物連線;,圖（a）,圖（b）,(2)將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端置于適當(dāng)?shù)奈恢?閉合S1; (3)將開(kāi)關(guān)S2擲于1端,改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端的位置,記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U1;然后將S2擲 于2端,記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U2; (4)待測(cè)電阻阻值的表達(dá)式Rx=(用R0、U1、U2表示); (5)重復(fù)步驟(3),得到如下數(shù)據(jù):,(6)利用上述5次測(cè)量所得的平均值,求得Rx=。(保留1位小數(shù)),答案(1)圖見(jiàn)解析(4)R0(6)48.2,解析本題考查測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)。 (1)實(shí)物連線如圖所示: (4)將開(kāi)關(guān)S2擲于1端,可測(cè)得流經(jīng)R0的電流為;將開(kāi)關(guān)S2擲于2端,可測(cè)得流經(jīng)R0和Rx的電流為 。由于可視為理想電壓表,對(duì)電路沒(méi)有影響,則兩種情況下,電流相等,即=, 解得:Rx=R0。 (6)根據(jù)所給數(shù)據(jù),計(jì)算的平均值為3.41,則Rx=(3.41-1)20.0 =48.2 。,審題指導(dǎo)本題屬于計(jì)算型實(shí)驗(yàn)題,結(jié)合題設(shè)條件,利用歐姆定律列方程求解;本題中還有一 點(diǎn)也應(yīng)注意,可視為理想電壓表,其對(duì)電路無(wú)影響。,9.(2017課標(biāo),23,10分)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性。所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8 V,額定電流0.32 A);電壓表(量程3 V,內(nèi)阻3 k);電流表(量程0.5 A,內(nèi)阻0.5 );固定電 阻R0(阻值1 000 );滑動(dòng)變阻器R(阻值09.0 );電源E(電動(dòng)勢(shì)5 V,內(nèi)阻不計(jì));開(kāi)關(guān)S;導(dǎo)線若干。 (1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量,畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。 (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。,圖（a）,圖（b）,由實(shí)驗(yàn)曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻(填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率(填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)用另一電源E0(電動(dòng)勢(shì)4 V,內(nèi)阻1.00 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開(kāi)關(guān)S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為W,最大功率為W。(結(jié)果均保留2位小數(shù)),答案(1)實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖所示 (2)增大增大 (3)0.391.17,解析本題考查電路設(shè)計(jì)及伏安特性曲線的應(yīng)用。 (1)先考慮測(cè)量電路,由于小燈泡的額定電壓為3.8 V,而電壓表的量程只有3 V,但其內(nèi)阻已知,由給定器材規(guī)格可知,可串聯(lián)固定電阻R0將其改裝為量程4 V的電壓表。因小燈泡的電阻較小,采用電流表外接法。再考慮控制電路,由于實(shí)驗(yàn)中電壓需從0開(kāi)始變化,故控制電路需采用分壓式。 (2)由R=知I-U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù),故隨著電流的增加小燈泡電阻逐漸增大。再由R =可知,在L、S不變的情況下,R增大的原因只能是電阻率增大。 (3)當(dāng)R全部電阻接入電路時(shí),通過(guò)燈泡的電流最小,燈泡實(shí)際消耗的功率最小。設(shè)此時(shí)燈泡兩端電壓為U、通過(guò)的電流為I,由閉合電路歐姆定律得E0=U+I(R+r),代入數(shù)據(jù)得I=0.4-0.1U,在燈泡的伏安特性曲線坐標(biāo)系中作出I=0.4-0.1U的圖線,兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)即此時(shí)燈泡兩端電壓與通過(guò)燈泡的電流,有U=1.75 V、I=225 mA,故最小功率為Pmin=IU=0.39 W。當(dāng)R接入電路中的阻值等于0時(shí),電路中電流最大、燈泡實(shí)際消耗的功率最大。同理可得Pmax=1.17 W。,方法技巧伏安特性曲線的應(yīng)用 當(dāng)將伏安特性曲線已知的器件接入電路時(shí),器件兩端電壓與通過(guò)器件的電流之間的關(guān)系既要受到伏安特性曲線的限制,又要受到閉合電路歐姆定律的限制,從數(shù)學(xué)角度說(shuō),器件兩端電壓與通過(guò)器件的電流是兩方程組成的方程組的解,而從圖線角度說(shuō),即兩圖線交點(diǎn)的坐標(biāo),故在求解非線性元件的阻值、功率時(shí),可通過(guò)作圖解決。,10.(2017課標(biāo),23,9分)某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路測(cè)量一微安表(量程為100 A,內(nèi)阻大約為2 500 )的內(nèi)阻。可使用的器材有:兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20 ,另一個(gè)阻值為2 000 );電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 );電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V);單刀開(kāi)關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片。,圖（a）,圖（b）,(1)按原理圖(a)將圖(b)中的實(shí)物連線。 (2)完成下列填空: R1的阻值為(填“20”或“2 000”)。 為了保護(hù)微安表,開(kāi)始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動(dòng)變阻器的端(填“左”或“右”)對(duì)應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近。 將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 ,接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說(shuō)明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)(填“相等”或“不相等”)。 將電阻箱Rz和微安表位置對(duì)調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 時(shí),在接通S2 前后,微安表的示數(shù)也保持不變。待測(cè)微安表的內(nèi)阻為(結(jié)果保留到個(gè)位)。 (3)寫(xiě)出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議:。,答案(1)如圖所示(2)20左相等2 550(3)調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程,解析本題考查實(shí)物圖連線、電阻的測(cè)量、器材的選取,考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?(2)R1為分壓電阻,為了有效控制測(cè)量電路