2018屆高考物理二輪復習 熱點10 實驗專題學案

熱點10 實驗專題熱點跟蹤專練一、力學實驗1利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖甲所示，水平桌面上固定一水平的氣墊導軌，導軌上A點處有一滑塊，其質量為M，左端由跨過輕質光滑定滑輪的細繩與一質量為m的小球相連調節(jié)細繩的長度使每次實驗時滑塊運動到B點處與勁度系數(shù)為k的彈簧接觸時小球恰好落地，測出每次彈簧的壓縮量x，如果在B點的正上方安裝一個速度傳感器，用來測定滑塊到達B點的速度，發(fā)現(xiàn)速度v與彈簧的壓縮量x成正比，作出速度v隨彈簧壓縮量x變化的圖象如圖乙所示，測得vx圖象的斜率k.在某次實驗中，某同學沒有開啟速度傳感器，但測出了A、B兩點間的距離為L，彈簧的壓縮量為x0，重力加速度用g表示，則：(1)滑塊從A處到達B處時，滑塊和小球組成的系統(tǒng)動能增加量可表示為Ek_，系統(tǒng)的重力勢能減少量可表示為Ep_，在誤差允許的范圍內，若EkEp則可認為系統(tǒng)的機械能守恒(用題中字母表示)(2)在實驗中，該同學測得Mm1 kg，彈簧的勁度系數(shù)k100 N/m，并改變A、B間的距離L，作出的x2L圖象如圖丙所示，則重力加速度g_m/s2.解析(1)滑塊剛接觸彈簧時的速度為v0x0，故系統(tǒng)的動能增加量為Ek(Mm)v；由于只有小球的重力做功，故重力勢能的減少量為EpmgL.(2)根據(jù)機械能守恒定律有mgL(Mm)v2，vx，Mm解得x2L，由題圖丙可得k0.096 m，故g m/s29.6 m/s2.答案(1)mgL(2)9.62如圖甲是某同學利用氣墊導軌探究加速度和物體質量之間的關系的實驗裝置，實驗時他先調節(jié)氣墊導軌下的螺母使氣墊導軌水平，然后掛上小砂桶拉滑塊(可通過增減砂桶中的砂來改變砂和砂桶的質量)，滑塊每次都從同一位置由靜止釋放(1)該同學用游標卡尺測出遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d_mm，讓滑塊由某一位置靜止釋放，由數(shù)字計時器記下遮光條通過光電門時遮光時間間隔t0.02 s，則滑塊通過光電門時的速度大小為_m/s(保留兩位有效數(shù)字)(2)實驗中小砂桶的質量為m，滑塊的質量為M，細線對滑塊的拉力大小可認為是小砂桶的重力大小，若m10 g，則多次實驗中，下列滑塊質量M的取值不合理的一個是_A50 g B300 g C500 g D800 g(3)在滑塊上增減鐵片改變滑塊質量，測出多組滑塊質量M(含鐵片)和對應遮光條通過光電門時間t，并算出滑塊經(jīng)過光電門時的速度v，通過描點作圖，得出滑塊加速度與滑塊質量間的關系，作圖時應作_圖象(填“v2m”“v2M”“v2”或“v2”)，進而得出的結論是_.解析(1)由游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則知d6 mm0.05×6 mm6.30 mm，滑塊通過光電門時的速度大小為v m/s0.32 m/s.(2)對滑塊和小砂桶整體分析有a，細線的拉力FMa，所以當Mm時，細線對滑塊的拉力大小可認為是小砂桶的重力大小，比較M與m可知滑塊質量M的取值不合理的一個是50 g，選A.(3)由題意知v22as，而m、s不變，所以應作v2圖象，進而得出的結論是合外力一定時，物體的加速度與物體的質量成反比答案(1)6.300.32(2)A(3)v2合外力一定時，物體的加速度與物體的質量成反比3某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞過程中動量的變化規(guī)律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運動，他設計的具體裝置如圖甲所示，在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50 Hz，長木板下墊著小木片以平衡摩擦力(1)若已得到打點紙帶如圖乙所示，測得各計數(shù)點間距離并標在圖上，點1為打下的第一點，則應選_段來計算小車A的碰前速度，應選_段來計算小車A和小車B碰后的共同速度(填“12”“23”“34”或“45”)(2)已測得小車A的質量mA0.40 kg，小車B的質量mB0.20 kg，由以上的測量結果可得：碰前兩小車的總動量為_kg·m/s，碰后兩小車的總動量為_kg·m/s.由此可得出的實驗結論是_解析(1)因小車做勻速運動，應取紙帶上點跡均勻的一段來計算速度，碰前23段點跡均勻，碰后45段點跡均勻，故取23段計算碰前小車A的速度，45段計算碰后小車A、B的共同速度(2)碰前小車A的速度vAm/s1.05 m/s，其動量pAmAvA0.420 kg·m/s；碰后兩小車的共同速度為vAB m/s0.695 m/s，其總動量pAB(mAmB)vAB0.417 kg·m/s，由計算結果可知：在實驗允許的誤差范圍內碰撞前后總動量不變答案(1)2345(2)0.4200.417在實驗允許的誤差范圍內碰撞前后總動量不變4圖甲是測定小物塊與水平面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置，光滑曲面AB與粗糙水平面相切于B點且固定(光電門P固定于B點)小物塊自曲面上某一點釋放后沿水平面滑行，光電計時器可以記錄小物塊通過P、Q的時間已知當?shù)刂亓铀俣葹間.(1)若小物塊從光滑曲面AB上高h處由靜止釋放，光電計時器記錄通過P、Q的時間為t，用刻度尺測得P、Q之間的距離為x，則小物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)的表達式為_.(2)讓小物塊自曲面AB上某一點由靜止釋放，多次改變Q的位置(物塊開始下滑點保持不變)，作出t圖象如圖乙所示，圖象在縱軸上的截距為b，圖線斜率的絕對值為k，則_，物塊開始下滑點到水平面間的豎直高度為h1_.(均用b、k、g表示)解析(1)小物塊從高h處由靜止釋放，到達P點時速度為v，則mghmv2，即v，小物塊在水平面上做勻減速直線運動，則xvtat2，由牛頓第二定律知ag，聯(lián)立并整理可得.(2)由xvtgt2得vgt，所以小物塊到達P點時速度為b，即b，h1，斜率的絕對值kg，即.答案(1)(2)5如圖甲所示為驗證動能定理的實驗裝置，較長的小車的前端固定有力傳感器，能測出小車所受的拉力，小車上固定兩個完全相同的遮光條A、B，小車、力傳感器及遮光條的總質量為M，小車放在安裝有定滑輪和光電門的光滑軌道D上，光電門可記錄遮光條A、B通過它時的擋光時間用不可伸長的細線將小車與質量為m的重物相連，軌道放在水平桌面上，細線與軌道平行(滑輪質量、摩擦不計)(1)用螺旋測微器測遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度d_mm.(2)實驗過程中_滿足M遠大于m(填“需要”或“不需要”)(3)實驗主要步驟如下：測量小車、傳感器及遮光條的總質量M，測量兩遮光條間的距離L，按圖甲正確連接器材由靜止釋放小車，小車在細線拉動下運動，記錄傳感器的示數(shù)F及遮光條A、B經(jīng)過光電門的擋光時間tA和tB，則驗證動能定理的表達式為_(用字母M、F、L、d、tA、tB表示)解析(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則，遮光條的寬度d0.400 mm.(2)由于實驗中小車受到的拉力由力傳感器測出，所以不需要滿足M遠大于m.(3)遮光條通過光電門時的速度用遮光條的寬度除以相應的擋光時間得出，即vA，vB.由動能定理，可得FLMvMvM2M2，即驗證動能定理的表達式為FL.答案(1)0.400(0.3990.401均對)(2)不需要(3)FL.6利用圖甲所示的“碰撞實驗器”裝置可以驗證動量守恒定律(1)實驗中，為了測定兩小球碰撞前后的速度大小，可以通過測量_(填寫選項序號)來間接完成A小球在傾斜軌道上滾下的高度hB小球拋出點距離水平地面的高度HC小球做平拋運動的水平射程(2)如圖甲所示，O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗前先用天平測得兩小球質量為m1、m2，并取質量為m1的小球為入射球A，質量為m2的小球為被碰球B，則兩球質量應滿足m1_m2(填“大于”“小于”或“等于”)，實驗時先讓A多次從傾斜軌道上同一位置由靜止釋放，找到其落點的平均位置P，測量射程OP；再將被碰球B放在軌道的水平部分，仍讓入射球A從軌道上同一位置由靜止釋放，與B相碰，并多次重復，分別找到A、B兩小球落點的平均位置M、N，測量射程OM、ON.若兩球碰撞過程中動量守恒，則驗證動量守恒的表達式為_(用所測物理量表示)(3)如m27.5 g，兩小球的平均落點到O點的距離如圖乙所示，假定兩球發(fā)生的是彈性正碰，則碰撞前后入射球的動量之比為_，入射球的質量為_(保留兩位有效數(shù)字)解析(1)兩小球離開軌道后做平拋運動，下落高度相同，運動時間相同，水平射程反映平拋運動的初速度大小，所以僅需要測量小球做平拋運動的水平射程，C正確(2)該實驗中為防止入射球被反向彈回，其質量應大于被碰球質量若兩球碰撞過程中動量守恒，則有m1v0m1v1m2v2.兩小球離開軌道后做平拋運動，因下落高度相同，在空中運動時間相同，所以驗證動量守恒的表達式可列為m1OPm1OMm2ON.(3)因兩球發(fā)生的是彈性正碰，所以碰撞中滿足動量守恒和機械能守恒，碰撞前后入射球的動量比值為，由m1OPm1OMm2ON及所給數(shù)據(jù)可得入射球的質量為m145 g.答案(1)C(2)大于m1OPm1OMm2ON(3)141145 g熱點跟蹤專練二、電學實驗1要測繪一個標有“3 V0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，小燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V，并便于操作已選用的器材有：電池組(電動勢為4.5 V，內阻約1 )；電流表(量程為0250 mA，內阻約5 )；電壓表(量程為03 V，內阻約3 k)；電鍵一個、導線若干(1)實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的_(填字母代號)A滑動變阻器(最大阻值20 ，額定電流1 A)B滑動變阻器(最大阻值1750 ，額定電流0.3 A)(2)實驗的電路圖應選用下列的圖_(填字母代號)(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示如果將這個小燈泡接到電動勢為1.5 V，內阻為5 的電源兩端，小燈泡消耗的功率是_ W.解析(1)測繪小燈泡伏安特性曲線實驗要求電壓從零開始變化，因此滑動變阻器采用分壓接法，為使調節(jié)過程中電壓變化盡可能均勻，選用最大阻值較小的滑動變阻器A；(2)由于小燈泡的電阻比較小，因此電流表采用外接法，選用B圖；(3)畫出電源的伏安特性曲線，如圖所示，兩個圖線的交點即為小燈泡接在電源兩端時小燈泡中的電流與小燈泡兩端的電壓，U1.0 V，I0.10 A，因此小燈泡消耗的功率為PUI0.1 W.答案(1)A(2)B(3)0.12某探究小組采用如圖甲所示的電路測定一節(jié)干電池的電動勢和內阻時，發(fā)現(xiàn)量程為3 V的電壓表出現(xiàn)故障不能正常使用，實驗臺上有一個量程為500 A，內阻Rg200 的靈敏電流計和一個電阻箱R(09999 )(1)為了把靈敏電流計改裝成量程為2 V的電壓表繼續(xù)實驗，電阻箱R應調整至_.(2)探究小組中一個同學用靈敏電流計和電阻箱設計了如圖乙所示的實驗電路，同樣測出了干電池的電動勢和內阻多次調節(jié)電阻箱，記錄靈敏電流計的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，電源的電動勢和內阻分別用E和r表示，則和R的關系式為_然后以為縱坐標，以R為橫坐標，作出R圖線為一直線，如圖丙所示，測得直線在縱軸上的截距b134，直線的斜率k，則該電池的電動勢E_V，內阻r_.解析(1)將電流計改裝成電壓表，應串聯(lián)一個大電阻，根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可知：R 3800 ；(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：I變形可得：R根據(jù)圖象和公式可知：b；k，根據(jù)題意可知：E1.5 V；r1 .答案(1)3800(2)R1.513(1)某同學用多用電表的歐姆擋測量一電流計G的內阻(幾百歐)，當他選擇倍率“×100”進行正確測量時，指針偏轉情況如圖1中“a”所示，誤差很大，為了減小測量誤差，他應選擇倍率_(填“×10”或“×1 k”)，正確操作后得到指針偏轉情況如圖1中的“b”所示，則該電流計的內阻為_(2)將G改裝成多用電表，如圖2所示，用此多用電表測量一阻值未知的電阻，所采用的器材及電路圖如圖3所示測量電阻兩端電壓時，選擇開關K應接_(填“1”“2”或“3”)，電路開關S應_，兩表筆并接在電阻兩端，且紅表筆接_(填“a”“b”或“c”)，記下電阻兩端電壓值U1；測量通過電阻的電流時，選擇開關K應接_(填“1”“2”或“3”)，開關S應_，紅表筆接_(填“a”“b”或“c”)，黑表筆接_(填“a”“b”或“c”)，記下通過電阻的電流I1，調節(jié)滑動變阻器滑片的位置，重復上述方法再測出兩組數(shù)據(jù)U2、I2和U3、I3，利用上述三組數(shù)據(jù)可求出被測電阻的阻值Rx_.解析(1)當他選用倍率“×100”進行正確測量時，指針偏角太大，說明所測電阻較小，應換用小倍率的擋進行測量，即選用“×10”倍率，由歐姆表讀數(shù)規(guī)則知電流計的內阻為36×10 360 .(2)因多用電表電流流向是“紅進黑出”，測量電阻兩端電壓時，選擇開關K應接3，電路開關S應閉合，紅表筆接b、黑表筆接a；測量通過電阻的電流時，選擇開關K應接1，開關S應斷開，紅表筆接c，黑表筆接b，串聯(lián)接入電路中，由歐姆定律及多次測量求平均值的方法可知被測電阻的阻值Rx.答案(1)×10360 (2)3閉合b1斷開cb4在做“測定金屬的電阻率”的實驗時，需要對金屬絲的電阻進行測量，已知金屬絲的電阻值Rx約為20 .一位同學用伏安法對這個電阻的阻值進行了比較精確的測量，想使被測電阻Rx兩端的電壓變化范圍盡可能的大他可選用的器材有：電源E：電動勢為6 V，內阻為1.0 ；電流表A：量程0.6 A，內阻約為0.50 ；電壓表V：量程10 V，內阻約為10 k；滑動變阻器R：最大電阻值為5.0 ；開關一個，導線若干(1)根據(jù)上述條件，測量時電流表應采用_(選填“外接法”或“內接法”)(2)在虛線框內畫出實驗電路圖(3)若在上述實驗中，電流表的示數(shù)為I，電壓表的示數(shù)為U，且電流表內阻RA、電壓表內阻RV均為已知量，用測量物理量和電表內阻計算金屬絲電阻的表達式Rx_.解析(1)待測電阻約為20 ，是電流表內阻的40倍，但電壓表內阻是待測電阻的500倍，故采用外接法(2)因為要使Rx兩端的電壓變化范圍盡可能的大，所以滑動變阻器要采用分壓式接法，電路圖如圖所示(3)電壓表分得的電流為IV，所以Rx中的電流為IxIIVI，則Rx.答案(1)外接法(2)見解析圖(3)5某同學利用滿偏電流為500A的電流表、熱敏電阻等制作電子溫度計(1)制作的實驗過程中需要測出該電流表的內阻Rg，所用的電路如圖甲，主要步驟是：接通開關S1，調節(jié)變阻器R1，使指針偏轉到滿刻度；保持R1不變，再接通開關S2，調節(jié)電阻箱R2，使指針偏轉到滿刻度的一半，讀出此時R2的阻值為299.0 ，可認為RgR2.實驗時，圖甲電路中的變阻器R1和電源有下列器材可供選擇：A變阻器(0200 ) B變阻器(020 k)C電源(1.5 V，內阻不計) D電源(9 V，內阻不計)為了使測量Rg盡量精確，R1應選_，電源應選_(填選項前的字母)(2)溫度在0300范圍內，某熱敏電阻的阻值Rt隨溫度t()的變化情況為Rt20050t()，把這個熱敏電阻、標準定值電阻、電池、開關與電流表串聯(lián)起來，電路如圖乙，電流表的表盤如圖丙用該熱敏電阻作探頭，將表盤上的電流刻度值改成對應的溫度值，制作成簡單的電子溫度計已知電池的電動勢E1.5 V，內阻r1.0 ，標準定值電阻的阻值R02500 ，根據(jù)(1)中測得的Rg值和閉合電路歐姆定律，得出電流表表盤上500A刻度處對應的溫度刻度值是0，300A刻度處對應的溫度刻度值是_.(3)由于用圖甲電路測定電流表的內阻Rg在原理上存在一定的系統(tǒng)誤差，因而制作的電子溫度計在測量溫度時，測量值比真實值_(填“偏大”或“偏小”)解析(1)電學中利用半偏法測電阻時，要求干路中滑動變阻器R1值要大些，選用的電源的電動勢稍大些能減小誤差，所以為了盡量精確測量Rg，R1應選B，電源應選D.(2)由閉合電路歐姆定律知EIg(rR0RgRt)，當電流表表盤上300A刻度處對應溫度刻度值是t，則有300×106×(1.02500299.020050t)1.5，解得t40.(3)由于利用半偏法測電流表時電阻Rg測量值偏小(因為閉合S2后實際電路中干路電流變大)，根據(jù)I知電流I實際偏大，因而制作的電子溫度計在測量溫度時，測量值比真實值要偏大答案(1)BD(2)40(3)偏大6用圖(a)的電路，可測量疊層電池“6F22”的電動勢E和內阻r，所用的實驗器材有：電阻箱R(最大阻值999.9 )，電阻R0(阻值為900.0 )，電流表(量程為10 mA，內阻為RA100.0 )，開關S.實驗中，閉合開關S后，多次調節(jié)電阻箱，記下電流表的示數(shù)I和電阻箱對應的阻值R，算出與的值見表：R/17.523.126.736.958.1139.0/(×102 1)5.714.333.752.711.720.72I/mA2.503.003.304.005.006.67/(×102 A1)4.003.333.032.502.001.50回答下列問題：(1)根據(jù)圖(a)用筆畫線代替導線將圖(b)中的實驗器材連成實驗電路(2)與的關系式為_(3)在圖(c)的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖(4)根據(jù)圖線求得電源電動勢E_ V，內阻r_ .(保留2位有效數(shù)字)解析(1)以筆代線連接實物圖時，注意按電流從電源正極出發(fā)依次連接，連接電流表時，電流由正接線柱流入，負接線柱流出，先串聯(lián)再并聯(lián)；(2)電流表與定值電阻串聯(lián)等效為電壓表使用，根據(jù)歐姆定律UI(RAR0)，由閉合電路歐姆定律EUrI，所以·；(3)用直線擬合各數(shù)據(jù)點時，注意使直線盡量多地通過數(shù)據(jù)點，其他點均勻分布在直線兩側，離直線較遠的點大膽舍棄；(4)由(2)中所得解析式可知，圖象斜率k，截距b，根據(jù)圖象代入斜率和截距可計算出電源電動勢和內阻答案(1)如圖所示(2)·(3)如圖所示(4)9.2(8.79.5均對)46(4348均對)14