名师伴你行高考二轮复习物理 考前保温训练 物理实验

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考前保温训练(八)　物理实验 ‎(限时30分钟)‎ ‎1．某同学用图甲所示装置进行“探究恒力做功与动能改变的关系”实验．平衡摩擦力后，通过实验得到图乙所示的纸带．纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F.实验时小车的质量为0.390 kg，小车受到细绳的拉力为0.40 N．回答下列问题：(计算结果保留3位有效数字)‎ 甲 乙 ‎(1)小车从O到E，所受合力做的功W＝________J；动能变化量ΔEk＝________J.‎ ‎(2)实验中该同学发现W略大于ΔEk，其主要原因是_________(写出一条即可)．‎ 答案：(1)0.188　0.180　(2)小车受到空气阻力的作用(纸带阻力等，从系统误差的角度回答)‎ 解析：(1)合力做的功W＝FxOE＝0.4×46.90×10－2 J＝0.188 J 动能的变化量ΔEk＝mv2E－0＝×0.390×‎ 2 J－0＝0.180 J.‎ ‎(2)虽然平衡了摩擦力，但是每次运动中空气或纸带的阻力做负功，所以W略大于ΔEk.‎ ‎2．(1)用20分度的游标卡尺测量某工件的内径时，示数如图甲所示，由图可知其长度为________cm；用螺旋测微器测量某圆柱体的直径时，示数如图乙所示，由图可知其直径为________mm.‎ ‎(2)某同学采用如图丙所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系．用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a.分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系．根据实验中得到的数据描出如图丁所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致．该同学列举产生这种结果的可能原因如下：‎ ‎①在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；‎ ‎②没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；‎ ‎③砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；‎ ‎④测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大．‎ 通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是(　　)‎ A．①和④ B．②和③ ‎ C．①和③ D．②和④‎ 答案：(1)5.015　4.700　(2)C 解析：(1)游标卡尺读数50 mm＋0.05×3 mm＝50.15 mm＝5.015 cm.‎ 螺旋测微器读数4.5 mm＋0.01×20.0 mm＝4.700 mm.‎ ‎(2)由题图丁可知当F＝0时，a≠0，则Mgsin θ>f，说明θ角偏大，右端垫得过高；图象的末端不是直线说明砂桶和砂的总质量m0和小车质量M不满足m0≪M的关系，所以只有C选项正确．‎ ‎3．已知电阻丝的电阻约为10 Ω，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有________(只填代号)．画出用伏安法测上述电阻丝的电阻时的电路图．‎ A．量程是0.6 A，内阻是0.5 Ω的电流表；‎ B．量程是3 A，内阻是0.1 Ω的电流表；‎ C．量程是3 V，内阻是6 kΩ的电压表；‎ D．量程是15 V，内阻是30 kΩ的电压表；‎ E．阻值为0～1 kΩ，额定电流为0.5 A的滑动变阻器；‎ F．阻值为0～10 Ω，额定电流为2 A的滑动变阻器；‎ G．蓄电池(6 V)；‎ H．开关一个，导线若干．‎ 答案：ACFGH　电路图如图所示 解析：①先选H和电源G.‎ ‎②选电流表 电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器时干路电流最大值Imax＝ A＝0.6 A，因此电流表选A.若选B表，会有以下不足：首先0.6 A电流太小，指针偏转范围不足总刻度的三分之一，读数时误差较大；其次电流表的满偏电流越大，分度值即精确度越低，故不选B.‎ ‎③选电压表 若选C表，量程3 V，则流过R的电流要被控制在0.3‎ ‎ A以下，由上面所选A电流表的量程知，此时其指针可偏转较大．‎ 若选D表，电压表为15 V量程时，精确度太低，为实现电压表和电流表精确度的匹配，应选C表而不选D表．‎ ‎④选变阻器 由于上面所选的是量程为3 V的电压表，滑动变阻器用限流接法时，选0～10 Ω的变阻器时阻值太小(电阻丝电压超过电压表量程)，选用0～1 000 Ω的变阻器时阻值太大(调节不方便)，因此决定滑动变阻器采用分压电路的连接方式．由于电阻丝阻值约为10 Ω，为在3 V、0.3 A以下范围内调节滑动变阻器，读取几组测量值，滑动变阻器应选0～10 Ω的．不选用0～1 000 Ω的滑动变阻器，一是因为其阻值太大，调压不灵敏；二是在满足要求的情况下，应尽量选用小规格的器材．‎ ‎⑤确定电流表的接法 由Rx＝ 10 Ω，RA＝0.5 Ω，RV＝6 kΩ分析可知，为减小RA分压带来的误差，应选用电流表外接法．‎ 选用实验器材一般应根据实验原理掌握“可行”“精确”和“方便”的原则．“可行”是指选用的实验器材要能保持实验的正常进行；“精确”是指选用的实验器材要考虑尽可能地减小实验误差(如电表的指针偏转要求较大)；“方便”是指选用的实验器材要便于操作．‎ ‎4．某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：‎ ‎(1)用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1 k、×100、×10、×1，该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大(指针位置如图中虚线所示)．为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：‎ a．___________________________________________________.‎ b．两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 Ω处．‎ c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是________Ω.‎ ‎(2)为了尽量准确测该电阻，要求测量时，电表指针有较大偏转，测量多组数据．除被测电阻外，还备有如下实验仪器，请选择仪器，设计实验电路．‎ A．电压表V(量程50 V、内阻约为25 kΩ)‎ B．电流表A1(量程500 mA、内电阻r1＝20 Ω)‎ C．电流表A2(量程100 mA、内电阻约5 Ω)‎ D．定值电阻R0(80 Ω)‎ E．滑动变阻器R(0～10 Ω)‎ F．电源：电动势E＝6 V，内电阻较小 G．导线、开关若干 请在虚线框内画出能准确测量电阻R 的电路图(要求在电路图上标出元件符号)．请根据设计的电路图写出Rx的测量值表达式Rx＝________.‎ 答案：(1)a.换用×10倍率的挡位　c．120　(2)电路图见解析　(R0＋r)‎ 解析：(1)由题知选择×100倍率的电阻挡，正确操作时，发现多用电表的指针偏转角度太大，由多用电表的电阻刻度特点可知，为了使读数准确，指针要摆到表盘中央附近，则要把×100倍率挡换成×10倍率挡．由欧姆表盘的读数规则可知测量结果为12.0×10 Ω＝120 Ω.‎ ‎(2)已知电源电动势E＝6 V，而电压表V的量程为50 V，相比较可得知，此电压表不可选，误差太大；由电源电动势E＝6 V，被测阻值约120 Ω，可知：通过Rx的最大电流约为I＝＝50 mA；此题要用伏安法测电阻，测量中表的指针要有较大角度偏转误差才会较小，同时知A1的量程和内电阻，可将定值电阻R0与A1串联改装成一电压表测Rx两端的电压；滑动变阻器R＝10 Ω比被测电阻Rx小得多，则采取分压式接法，则电路图如图所示：‎ 由电路图可知，Rx两端电压Ux＝I1(R0＋r1)‎ Rx中的电流Ix＝I2－I1‎ 则Rx＝＝(R0＋r1)．‎ ‎5.某小组利用图示实验装置来测定滑块与桌面之间的动摩擦因数，其中，a是滑块(可视为质点)，b是可以固定于桌面的滑槽(滑槽末端与桌面相切)．实验操作步骤如下：‎ ‎　‎ A．将滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端与桌面的右端M对齐，让滑块a从滑槽上最高点由静止滑下，落在水平地面上的P点，并测出桌面的高度MO为h，OP距离为x0；‎ B．将滑槽沿桌面向左移动一段距离，测出滑槽的末端N与桌面的右端M的距离为L，让滑块a再次从滑槽上最高点由静止滑下，落在水平地面上的P′点，测出OP′距离为x；改变L，重复上述步骤，分别记录实验数据．‎ 不计空气阻力．请回答下列问题：‎ ‎(1)实验________(填“需要”或“不需要”)测量滑块的质量m.‎ ‎(2)根据实验记录的数据作出x2L 关系的图象如图所示，若图中纵截距为x，横截距为L0，则可求出滑块a与桌面间的动摩擦因数的表达式是μ＝________.‎ ‎(3)若更换不同材料的滑槽使滑块a与滑槽b间摩擦阻力减小，则滑块a与桌面间的动摩擦因数的测量结果将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．‎ 答案：(1)不需要　(2)　(3)不变 解析：滑块a从滑槽上最高点由静止滑到M点时的速度为v0，则根据平抛运动的知识可得x0＝v0t，h＝gt2，将滑槽左移一段距离L后，让滑块a再次从滑槽上最高点由静止滑下，运动到M点的速度为v，则有x＝vt，h＝gt2，根据动能定理得－μmgL＝mv2－mv，联立各式可解得x2＝x－4μhL，由此式可知不需测量滑块的质量．再联系x2L图象有＝4μh，即μ＝.若更换不同材料的滑槽使滑块a与滑槽b间摩擦阻力减小，滑块a与桌面间的动摩擦因数的测量结果将不变．‎ ‎6．有些材料的电阻率随压力作用而变化，这种现象称为“压阻效应”，这种材料可以制成压力传感器．现用如图甲所示的电路先研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，然后将其改装为传感器．已知Rx的阻值变化范围为几欧到十几欧，实验室中有下列器材：‎ 甲 A．电源E(3 V，内阻不计)‎ B．电流表A1(3 mA，内阻r1＝10 Ω)‎ C．电流表A2(300 mA，内阻r2约为1 Ω)‎ D．电压表V(15 V，内阻约5 kΩ)‎ E．电阻箱R1(最大阻值为10 000 Ω)‎ F．定值电阻R0＝3 Ω G．开关S及若干导线 ‎(1)为了比较准确地测量电阻Rx，请完成图甲中虚线框内电路图的设计．‎ ‎(2)要测量电阻Rx，在电阻Rx上加一个竖直向上的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S后，需要读取的数据为_______(用字母表示，并指明字母表示的测量量)，求解电阻Rx的表达式为Rx＝________(用所测物理量的字母表示)．‎ ‎(3)根据实验测量结果，作出压阻元件的RxF图象，如图乙所示，将这种压阻元件与一个电流表串联接入如图丙所示电路将电流表改装成测量压力的仪表．若定值电阻R0＝14 Ω，电源和电流表内阻不计，电源电动势为3 V，则应将电流表刻度为________A处改为0‎ ‎ N，将电流表刻度为________A处改为4.5 N.‎ 乙 丙 答案：(1)如图所示 ‎(2)电流表A1的示数I1，电流表A2的示数I2，电阻箱的示数R1　‎ 　(3)0.1　0.143‎ 解析：(1)由题图乙知，被测电阻Rx大小在7～16 Ω之间，则电路中电流最大为0.43 A，电路中有保护电阻R0，电流小于0.3 A，电流表选A2.电源电动势为3 V，电压表量程太大，不能准确测量，应将电流表A1与电阻箱串联，改装成量程为3 V的电压表，需要串联阻值为990 Ω的电阻，改装后电压表总内阻为1 000 Ω，被测量电阻为小电阻，电流表A2采用外接法．‎ ‎(2)闭合开关后，需要读出电流表A1的示数I1，电流表A2的示数I2，电阻箱的示数R1，则电阻Rx的表达式为Rx＝.‎ ‎(3)压力为0 N时，压阻元件的电阻为16 Ω，由欧姆定律得电流为0.1 A；当压力为4.5 N时，压阻元件的电阻为7 Ω，电流为 0.143 A.‎