2019高考物理 快速提分法 模型十五 物理實驗學(xué)案(含解析).docx
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物理實驗經(jīng)典例題(1)在“驗證平行四邊形定則”的實驗中,合力與分力的作用效果相同,這里作用效果相同是指(_)A彈簧測力計的彈簧被拉長B使橡皮條伸長到同一長度C細繩套受拉力產(chǎn)生形變D使橡皮條在同一方向上伸長到同一長度分析與解答:在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中,采用了“等效法”,即要求兩次拉橡皮筋到同一點O,從而是橡皮筋產(chǎn)生的形變大小和方向都相同,D正確(2)在上述實驗中,某同學(xué)的實驗情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細繩的結(jié)點,OB和OC為細繩.圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的圖示,下列說法中正確的是(_) .A圖乙中的F是力F1和F2合力的理論值,F(xiàn)是力F1和F2合力的實際測量值B圖乙中的F是力F1和F2合力的理論值,F(xiàn)是力F1和F2合力的實際測量值C在實驗中,如果將細繩也換成橡皮條,那么對實驗結(jié)果沒有影響D在實驗中,如果將細繩也換成橡皮條,那么對實驗結(jié)果有影響分析與解答:F1與F2合成的理論值是通過平行四邊形定則算出的值,而實際值是單獨一個力拉O點的時的值,因此F是F1與F2合成的理論值,F(xiàn)是F1與F2合成的實際值,故A正確,B錯誤;由于O點的作用效果相同,將兩個細繩套換成兩根橡皮條,不會影響實驗結(jié)果,故C正確變式1“用電火花計時器(或電磁打點計時器)探究勻變速直線運動”的實驗中,某同學(xué)打出了一條紙帶已知計時器打點時間間隔為,他按打點的先后順序,從比較清晰的點起,每五個點取作一個計數(shù)點,分別標(biāo)明、等幾個計數(shù)點,如圖所示,則:兩計數(shù)點間的時間間隔為_ ,在之間的平均速度大小為_ ,打點時的瞬時速度大小為_ 分析與解答:打點計時器的打點時間間隔為0.02s,每5個點取一個計數(shù)點,所以任意兩個計數(shù)點之間的時間間隔為;BC段的平均速度由速度公式得知;打C點時的瞬時速度等于BD段的平均速度,故有;變式2 氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B,滑塊P上固定一遮光條,若光線被遮光條遮擋,光電傳感器會輸出高電壓,兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機相連。滑塊在細線的牽引下向左加速運動,遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時,通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象。(1)實驗前,按通氣源,將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上,輕推滑塊,當(dāng)圖乙中的t1_t2(選填“”、“=”或“”或“”)分析與解答:(1)此實驗中要用半偏法來測量電流表的內(nèi)阻,且要使得當(dāng)保持R不變時,閉合S2,調(diào)節(jié)R0,使G表讀數(shù)為05mA,即電路的電路保持1mA不變,故要求滑動變阻器阻值越大誤差越小,則滑動變阻器選擇阻值較大的D;此時要求電源的電動勢約為左右,故電源選B;電阻箱應(yīng)該選擇與待測電流表阻值相當(dāng)?shù)腇;(2)保持滑動變阻器阻值R不變,閉合S2,調(diào)節(jié)R0,使G表讀數(shù)為05mA;(3)斷開S2、閉合S1,調(diào)節(jié)R,使G表讀數(shù)為1mA;保持滑動變阻器阻值R不變,閉合S2,調(diào)節(jié)R0,使G表讀數(shù)為05mA,此時由于電路的電阻變小,則電路的總電流大于1mA;電阻箱上的電流大于05mA,此時電阻箱的電阻小于電流計的電阻,即電流表內(nèi)阻的測量值R測和真實值R真相比偏小。變式8如圖是測量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖,圖中R0是保護電阻(10),R1是電阻箱(0999),R是滑動變阻器,A1和A2是電流表,E是電源(電動勢10V,內(nèi)阻很?。┰诒WC安全和滿足需求的情況下,使測量范圍盡可能大實驗具體步驟如下:連接好電路,將滑動變阻器R調(diào)到最大;閉合S,從最大值開始調(diào)節(jié)電阻箱R1,先調(diào) R1為適當(dāng)值,再調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使A1示數(shù)I1=015A,記下此時電阻箱的阻值R1和A2的示數(shù)I2;重復(fù)步驟(2),再測量6組R1和I2的值;將實驗測得的7組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點,得到如圖2所示的圖象根據(jù)實驗回答以下問題:(1)現(xiàn)有四只供選用的電流表A電流表(03mA,內(nèi)阻為 20)B電流表(03mA,內(nèi)阻未知)C電流表(003A,內(nèi)阻為 50)D電流表(003A,內(nèi)阻未知)A1應(yīng)選用A2應(yīng)選用(選填字母 A、B、C、D)(2)測得一組R1和I2值后,調(diào)整電阻箱R1,使其阻值變小,要使A1示數(shù)I1=015A,應(yīng)讓滑動變阻器R接入電路的阻值(選填“不變”、“變大”或“變小”)(3)根據(jù)以上實驗得出 Rx=(保留兩位有效數(shù)字)分析與解答:(1)根據(jù)實驗原理并聯(lián)部分電壓相等,可以得出,解得:,通過圖像斜率可以求出未知電阻的阻值,斜率中的必須知道,由于電流表A1的示數(shù)為015A,所以選用量程為03A的電流表,只要知道電流大小即可,即選用D;根據(jù)R1與I2的關(guān)系圖,可知A2的量成為03A,且必須要知道其電阻,所以選用C表;(2)調(diào)整電阻箱R1,使其阻值變小,要使A1示數(shù)I1=015A,則與其串聯(lián)的兩個電阻一個電流表的兩端電壓必須要減小,因此只有應(yīng)讓滑動變阻器R接入電路的阻值變大,才能達到這樣的條件;(3)根據(jù)題目中已知描的點,平滑連接,遠離圖象的點舍去,如圖所示(4)根據(jù)歐姆定律,則有:,而R1與I2圖象的斜率為:,得出變式9某同學(xué)要將一個電流表改裝為電壓表,他先需要精確測量待改裝電流表的內(nèi)電阻。實驗中備用的器材有:A待改裝電流表(量程0300A,內(nèi)阻約為100)B標(biāo)準(zhǔn)電壓表(量程03V)C電阻箱(阻值范圍09999)D電阻箱(阻值范圍0999999)E電源(電動勢4V,有內(nèi)阻)F電源(電動勢12V,有內(nèi)阻)G滑動變阻器(阻值范圍050,額定電流15A)H開關(guān)兩個、導(dǎo)線若干如果采用如圖所示的電路測定電流表G的內(nèi)電阻,并且要想得到較高的精確度。那么從以上備用的器材中,可變電阻R1應(yīng)選用,電源E應(yīng)選用。(填選項前的字母符號)如果實驗時要進行的步驟有A閉合S1;B閉合S2;C觀察R1的阻值是否最大,如果不是,將R1的阻值調(diào)至最大;D調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度;E調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半;F記下R2的阻值。進行實驗的合理步驟順序是(填字母代號)。如果在步驟F中所得R2的阻值為950,要將該電流表G改裝成量程為03V的電壓表,則需要與電流表聯(lián)一個阻值為的電阻。在測量電流表內(nèi)阻的過程中,如果該同學(xué)將電阻R2的阻值從300逐漸調(diào)小到0,則電阻R2上消耗的電功率P2隨電阻R2的變化規(guī)律可能是圖中四個圖的。分析與解答:該實驗是利用半偏法測量電流表G的內(nèi)阻,為減小實驗的誤差,提高實驗的精度,結(jié)合圖2,變阻箱接入電路R1的電阻要比電流表G的內(nèi)阻盡可能大,故R1應(yīng)選用D;為保持電流表能滿偏,應(yīng)選用較大電動勢的電源,故電源選擇F;半偏法的實驗步驟是先閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)電阻箱R1,使電流表G達到滿偏,再閉合開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱R2,使電流表G達到半偏,此時電阻箱的阻值和電流表G的內(nèi)阻相等(但有系統(tǒng)誤差),當(dāng)然,電阻箱接入電路前要調(diào)到最大;故合理的步驟是CADBEF;電流表G改裝電壓表,應(yīng)該串聯(lián)一個電阻,阻值為,帶入計算可得;根據(jù)電路,可以寫出電阻消耗的功率為,結(jié)合數(shù)學(xué)知識,應(yīng)選擇D變式10某同學(xué)用電阻箱、多用電表、開關(guān)和導(dǎo)線測一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻(1)在使用多用表時指針位置如圖甲,若電表的選擇開關(guān)指在電阻“10”擋,則讀數(shù)結(jié)果為_;若多用表的選擇開關(guān)指在“25V”檔,然后直接接在電源兩極,則電源電動勢約為_V(2)為了更準(zhǔn)確地測量電源的電動勢和內(nèi)電阻,他用多用表的“直流100 mA”擋設(shè)計了如圖乙的測量電路,在方框里畫出實驗電路圖(電流表符號“”,電阻箱符號“ ”)(3)將多用電表的選擇開關(guān)從OFF旋轉(zhuǎn)至“直流100 mA”擋,調(diào)節(jié)電阻箱到合適的值并記錄其讀數(shù)R,合上開關(guān)從多用表上讀出相應(yīng)的示數(shù)I(4)重復(fù)(3)獲得多組數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)作出了如圖所示的圖線(5)由圖線得干電池的電動勢EV(保留三位有效數(shù)字),內(nèi)阻r(取整數(shù))。分析與解答:(1)由圖可知,指針的示數(shù)為14,則讀數(shù)為:1410=140;量程選25V,則最小分度為005;故讀數(shù)為130V;(2)采用電流表和電阻箱完成實驗,故只需將電流表和電阻串聯(lián)即可;故原理圖如圖所示;(5)由E=IR+Ir,變形為:,根據(jù)函數(shù)斜率和截距的概念應(yīng)有:,-r=-8,可得:r=8變式11實驗室只備有下列器材:蓄電池(電動勢約),電壓表一個(量程,內(nèi)阻幾千歐),電阻箱一個(),滑動變阻器一個(),開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。(1)甲組同學(xué)設(shè)計了一個半偏法測量電壓表內(nèi)阻的電路圖1,請你連接實物圖2。(2)測量時,在開關(guān)S閉合前先將滑動變阻器的觸頭滑至最左端,電阻箱的旋鈕調(diào)至零位,閉合開關(guān)S后只調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭使電壓表指針恰好滿偏,保持觸頭位置不動,再調(diào)節(jié)電阻箱,當(dāng)電壓表指針恰好是滿偏的三分之二,則測得電壓表的內(nèi)阻等于。(3)甲組同學(xué)用以上方法測量得到的電壓表內(nèi)阻與實際值相比(填“偏大”或“偏小”)。(4)乙組同學(xué)為測定蓄電池的電動勢和內(nèi)阻,設(shè)計出另一種電路,不用滑動變阻器,只把電阻箱調(diào)至最大值后與電壓表(內(nèi)阻)、電源、開關(guān)共同組成一個串聯(lián)電路,通過調(diào)節(jié)電阻箱獲得多種U、R值,并繪出圖像,若得到的圖像是一條直線,且直線的斜率為k,圖線在軸上的截距為b,則該蓄電池的電動勢,內(nèi)阻(用k、b和表示)。分析與解答:(1)根據(jù)電路圖連接實物電路圖,實物電路圖如圖所示:(2)滑動變阻器阻值遠小于電壓表內(nèi)阻,分壓電路兩端電壓可以認(rèn)為保持不變,電阻箱的讀數(shù)為時,電壓表指針恰好是滿偏的三分之二,則電阻箱兩端電壓是電壓表滿偏電壓的三分之一,串聯(lián)電阻兩端電壓與其阻值成正比,則電壓表內(nèi)阻是電阻箱接入電路阻值的兩倍,即電壓表內(nèi)阻為:。(3)電阻箱接入電路后,電路總電阻增大,由閉合電路歐姆定律可知,電路總電流變小,分壓電路兩端電壓增大,當(dāng)電壓表半偏時,電阻箱兩端電壓大于電壓表滿偏電壓的一半,電阻箱阻值大于電壓表內(nèi)阻,我們認(rèn)為電壓表內(nèi)阻等于電阻箱阻值,則電壓表內(nèi)阻測量值偏大。(4)在閉合電路中,電源電動勢:,整理得:,圖象的斜率:,圖象的截距:,則電源電動勢:,電源內(nèi)阻:。- 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