湖北省光谷第二高级中学高三物理 专题突破十七 基本仪器与学生实验(通用)

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湖北省光谷第二高级中学高三物理 专题突破十七 基本仪器与学生实验(通用)

专题突破十七 基本仪器与学生实验 ‎ ‎1、(4分)在测量长度的实验中某同学测量结果为‎3.245cm,请问该同学用的测量工具可能是( )‎ A.毫米刻度尺 B.精度为‎0.1mm的游标卡尺 C.精度为‎0.05mm的游标卡尺 D.精度为‎0.02mm的游标卡尺或.螺旋测微器 ‎2、(4分)为了探究气体压强的产生及影响气体压强的因素,某同学在家里用电子秤和小玻璃珠做模拟实验,如图所示。下列关于他的操作和相关结论正确的是( )‎ A.为了防止玻璃珠弹出秤盘而产生误差,可在秤盘上放一块海绵垫 B.实验中尽可能保证每一粒玻璃珠与秤盘碰前的速度相同,以保证秤的示数稳定在某一个值 C.将尽可能多的玻璃珠源源不断地倒在秤盘上,秤的示数会相对稳定在某一个值,说明气体压强是由大量的气体分子与器壁碰撞产生的 D.将相同数量的珠子从更高的位置倒在秤盘上,秤的示数变大,说明气体的压强与分子碰撞器壁的速度有关 ‎3.(4分)在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏上观察到彩色干涉条纹.若在双缝中的一条缝前放一红色滤光片,在另一条缝前放一绿色滤光片,此时( )‎ A.只有红色和绿色的干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失 B.红色和绿色的干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮 D.屏上无任何光亮 G S1‎ S2‎ R′‎ R 图a ‎4.(4分)某同学想测量一段电阻丝的电阻率,其中使用了自己利用电流表改装的电压表。整个实验过程如下:‎ 图b S V G R0‎ A.测量电流表的内阻。按图a连接电路,将电位器 R调到接入电路的阻值最大。闭合开关S1,调整R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;然后保持R的阻值不变,合上开关S2,调整电阻箱R′的阻值,使电流表指针达到半偏,记下此时R′ 的阻值;‎ B.计算出改装电压表应串联的电阻R0的值。将电阻R0与电流表串联,则R0与电流表共同构成一个新的电压表;‎ C.将改装的电压表与标准电压表接入如图b所示的校准电路,对改装的电压表进行校准;‎ D.利用校准后的电压表和另一块电流表,采用伏安法测量电阻丝的电阻;‎ E.测量电阻丝的直径和接入电路的电阻丝的长度;‎ F.计算出电阻丝的电阻率。‎ 根据上述实验过程,在对改装后的电压表进行校准时,发现改装后的电压表的测量值总比标准电压表的测量值小一些,造成这个现象的原因是(  )‎ 结点 绳套 A.电流表内阻的测量值偏小,造成串联电阻R0的阻值偏小 B.电流表内阻的测量值偏大,造成串联电阻R0的阻值偏小 C.电流表内阻的测量值偏小,造成串联电阻R0的阻值偏大 D.电流表内阻的测量值偏大,造成串联电阻R0的阻值偏大 ‎5、(4分)在“探究求合力的方法”的实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套(如图).实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O.‎ 某同学在做该实验时认为:‎ A.拉橡皮条的绳细一些且长一些,实验效果较好 B.拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 C.橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些 D.拉力F1和F 2的夹角越大越好 其中正确的是( )‎ ‎6、(5分)某同学用如图所示的装置测定重力加速度:‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ 甲 乙 ‎2.04‎ ‎3.92‎ cm ‎(1)实验所用交流电源的频率是50Hz,输出电压为220V,电火花计时器的工作电压为____________‎ ‎(2)打出的纸带如图所示,实验时纸带的____________端应和重物相连接(选填甲或乙)‎ ‎(3)纸带上1至9点均为连续的计时点,由纸带所示数据可算出实验时的加速度为_________m/s2‎ ‎(4)当地的重力加速度数值为9.8m/s2,请写出测量值与当地重力加速度值有差异的一个原因 ‎_________________________________________________________________________________‎ ‎(5)实验测量的相对误差为_________(保留两位有效数字)。‎ ‎7、(6分)如图所示,用螺旋测微器测量待测工件的厚度,则(a)、 (b)、 (c)三幅图显示的待测量工件的厚度分别为:________mm,_________mm,_________mm。‎ ‎5‎ ‎0‎ ‎25‎ ‎30‎ ‎20‎ ‎5‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎45‎ ‎5‎ ‎0‎ ‎45‎ ‎0‎ ‎40‎ ‎(a)‎ ‎(b)‎ ‎(c)‎ ‎+‎ ‎-‎ 白 灰 黑 ‎8、(7分)使用多用表测量时示意图如图所示.‎ ‎(1)当指针位置如图中灰三角箭头所示,则测量的是    ,测量结果为    .‎ ‎(2)当指针位置如图中白三角箭头所示,则测量的是    ,测量结果为    。‎ ‎(3)当指针位置如图中黑三角箭头所示,则测量的是    ,测量结果为    。‎ ‎(4)当指针位置如图中黑三角箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为:①    ,②    ,③     .测量结束后应将选择开关拨到④    或者     .‎ ‎(5)无论用多用电表进行何种(直流)测量,电流都应该从   表笔经   插孔流入电表.在使用欧姆挡测量时,多用电表内部的电池的正极将跟表的面板上的    插孔相连.‎ ‎9、(6分)正确读出下图中各表的读数:‎ ‎(1)接0~3V量程时读数为   V;接0~15V量程时读数为     V ‎(2)接0~‎3A量程时读数为   A;接0~0.‎6A量程时读数为     A ‎(3)用电压表的0V~3V挡测电路中某两点间的电压时,表的指针位置如图(a)所示.从电压表读出的电压是     .‎ ‎(4)用电流表的‎0A~‎0.6A挡测某一电路中的电流时,表的指针位置如图(b)所示.从电流表读出的电流是 .‎ ‎②‎ ‎①‎ ‎ ‎A ‎10、(4分)现给出两个阻值不同的电阻R1和R2,用多用电表按正确的操作程序分别测出它们的阻值,测量R1时选用“×‎100”‎欧姆挡,其阻值如图中指针①所示,R1=_________Ω;测量R2时选用“×‎10”‎欧姆挡,其阻值如图中指针②所示,R2=_________Ω。将某一小量程的电流表改装成不同量程的电压表,其中量程较大的是电流表与_________(填“R‎1”‎、“R‎2”‎)__________联(填“串”、“并”)的。‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎7‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ ‎15‎ 开 Y增益 X增益 扫描微调 扫描范围 ‎10‎ ‎100‎ ‎10k ‎100 k ‎1k 外x 衰减 ‎10‎ ‎100‎ ‎1000‎ DC AC Y输入 X输入 地 同步 ‎+‎ ‎-‎ ‎↓↑‎ ‎←‎ ‎→‎ ‎1‎ ‎11、(6分)某同学做“练习使用示波器”实验中 ‎(1)观察正弦式电压的图线时,把衰减调节旋钮置于“”挡(机内提供50Hz正弦式交变电压),扫描范围旋钮置于第一挡,扫描微调旋钮顺时针旋到底,此时屏上显示的图形应是( )‎ x x x x y y y y A B C D ‎(2)观察正弦规律变化的电压图线时,在示波器荧屏上出现如图(a)所示的图线,为了将图线调整为图(b)所示的形状,他采取了下列措施:‎ ‎(a)‎ ‎(b)‎ A.调节竖直位移旋钮,使整个图线向下移动 B.保持同步极性选择开关不动,仍置于“+”位置 C.调节Y增益使图形的振幅增大 D.调X增益使图形的横向幅度增大 其中正确的是________‎ A V b Rx S a ‎12、(6分)在测定金属丝电阻Rx的实验中,为提高测量精确度,减小误差,需要确定电流表采用内接法还是外接法。由于电表内阻未知,一位同学运用试触法进行判断。具体做法是:按如图所示电路闭合电键后,当与电压表连接的导线(带箭头部分)接到a点时,电压表示数为2.0V,电流表示数为‎0.40A;当接到b点时,电压表示数为3.0V,电流表示数为‎0.38A。电源内阻不计。‎ ‎(1)由以上数据可知,应该采用电流表___________接法 ‎(2)测得Rx的电阻是_____________Ω。‎ 打点计时器 图甲 ‎13、(6分)如图所示,小车放在斜面上,车前端拴有不可伸长的细线,跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连,小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置,重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离。启动打点计时器,释放重物,小车在重物的牵引下由静止开始沿斜面向上运动,重物落地后,小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz,图乙中a、b、c是小车运动纸带上的三段,纸带运动方向如箭头所示。‎ ‎2.72‎ ‎2.82‎ ‎2.92‎ ‎2.98‎ ‎2.82‎ ‎2.62‎ ‎2.08‎ ‎1.90‎ ‎1.73‎ ‎1.48‎ ‎1.32‎ ‎1.12‎ a cm b c 图乙 cm ‎(1)打a段纸带时,小车的加速度为2.5m/s2‎ ‎。请根据加速度的情况,判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中长度为_________cm的一段。‎ ‎(2)尽可能利用c段纸带所提供的数据,计算打c段纸带时小车的加速度大小为_______m/s2。(结果保留两位有效数字)‎ h v2‎ ‎0‎ ‎14、(6分)某同学在应用打点计时器做验证机械能守恒定律实验中,获取一根纸带如图,但测量发现0、1两点距离远大于‎2mm,且0、1和1、2间有点漏打或没有显示出来,而其他所有打点都是清晰完整的,现在该同学用刻度尺分别量出2、3、4、5、6、7六个点到0点的长度hi(i=2、3、4……7),再分别计算得到3、4、5、6四个点的速度vi和vi2(i= 3.4.5.6),已知打点计时器打点周期为T。‎ ‎(1)该同学求6号点速度的计算式是:v6=‎ ‎(2)然后该同学将计算得到的四组(hi ,vi2 )数据在v2—h坐标系中找到对应的坐标点,将四个点连接起来得到如图所示的直线,请你回答:接下来他是如何判断重锤下落过程机械能守恒的?(说明理由)‎ 答: ‎ ‎15、(14分)为了测量一个电源的电动势E和内阻r,给定以下器材:‎ 电源B(E约为4.5V,r约1.5Ω) 电流表A(量程‎0.1A,内阻RA=4Ω)‎ 电压表V(具有一定内阻) 滑动变阻器R(最大阻值30Ω)‎ 定值电阻R0(阻值为30Ω) 电键K 导线若干 要求尽可能提高精确度,则 ‎(1)设计测量电源B的电动势E和内阻的电路图;‎ ‎(2)若当电压表的读数为U1时,电流表的读数为I1;当电压表的读数为U2时,电流表的读数为I2.则电源电动势的测量值E测=____________,内阻的测量值r测=___________;(用题中说给的符号或字母表示,不需要代入数据计算)‎ ‎(3)电源电动势和内阻的测量值与真实值比较,E测_______ E真,r测_______ r真。(填“>”,“<”,“=”)‎ ‎16、(14分)测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度。器材:‎ A、待测螺线管L(符号):绕制螺线管金属丝的电阻率ρ = 5.0×10-7Ω·m,电阻RL约为100Ω B、螺旋测微器 C、电流表G:量程100μA,内阻RG=500Ω D、电压表V:量程6V,内阻RV=4kΩ E、定值电阻R0:R0=50Ω F、滑动变阻器:全电阻约1kΩ G、电源E:电动势9V,内阻忽略不计 H、电键S一个,导线若干 ‎(1)实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图甲所示,其示数为d=_______________;‎ 图甲 ‎(2)按图乙所示电路测量,请在图丙的实物图上连线。‎ ‎ ‎ 图乙 图丙 ‎(3)若测 得的金属丝直径用d表示,电流表G的读数用I表示,电压表V的读数用U表示,则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度l=_________‎ ‎1、【答案】C【解析】测量结果‎3.245cm =‎32.45mm。以毫米为单位时,螺旋测微器的读数结果应该为小数点后三位数;毫米刻度尺的读数结果应该为小数点后一位;游标卡尺读数不需要估读,精度为‎0.1mm的游标卡尺读数结果为小数点后一位;精度为‎0.02mm的游标卡尺的读数结果为小数点后两位,但最后一位 一定为偶数;精度为0.05mm的游标卡尺的读数结果为小数点后两位,但最后一位数必定为0或5;由此可判断只有C符合。‎ ‎2.【答案】CD【解析】本实验用来演示气体的压强与分子热运动的平均动能(珠子从更高的位置落下)和分子撞击的频繁性(尽可能多的珠子源源不断地倒在秤盘上)有关。‎ ‎3.【答案】C【解析】根据产生双缝干涉的条件,应使通过双缝的光为同频率的相干光源.当双缝前分别放置红色或绿色滤光片后,通过双缝的两列光的频率不同,将不发生干涉,屏幕上将观察不到干涉条纹,因此选项A、B是错误的.当双缝前分别放置红色或绿色滤光片后,虽然不发生干涉,但每个缝分别发生红光或绿光的衍射,因此屏上仍有光亮,可见选项C正确,选项D是错误的.总之,只有选项C正确.‎ ‎4.【答案】C【解析】(1)在电流表内阻的测量时,实验步骤A应用了“半偏法”原理,在闭合开关S2后,图a中回路的总电阻因并联电阻箱R′ 而减小,干路电流增大,使电流表指针达到半偏,则电阻箱这条支路的电流大于半偏电流,由并联电路知识可知电阻箱的阻值偏小于电流表的内阻,即电流表内阻的测量值偏小。实验步骤B将电流表改装成电压表,如图b为了达到改装的量程Im(RA+R0),由于电流表内阻的测量值偏小,则实际通过计算得到的串联电阻R0偏大,故改装表的内阻偏大,与标准表并联时,流过改装表的电流偏小,也就是说当标准表满偏时,改装表的指针偏转接近满偏但未达到满偏,即在对改装后的电压表进行校对时,改装后的电压表的测量值总比标准电压表的测量值小一点。综上误差分析可知,造成这个现象的原因是电流表内阻测量值偏小后,通过计算得到串联电阻R0的阻值偏大所致。‎ ‎5、【答案】ABC ‎6、【答案】(1)220V;(2)乙;(3)‎9.4m/s2;(4)纸带受到阻力;(5)4.1%‎ ‎【解析】电花火打点计时器使用的是生活交流电,即220V交流电压;从乙端开始向甲端相等的时间内发生的位移越来越大,符合实际;设s6=3.92cm,s1=2.04cm,根据s6-s1=5at2,解得a=9.4m/s2;本实验中纸带会与限位孔之间有摩擦,重物受到空气阻力等影响,导致加速度偏小;相对误差为(9.8-9.4)/9.8=0.041=4.1%。‎ ‎7、【答案】2.250;1.503;1.453【解析】(a)图:主尺读数为‎2mm,可动刻度的对齐刻度为25.0格,则螺旋测微器读数为‎2mm + ‎0.01mm×25.0 = ‎2.250mm;(b)图:可动刻度的对齐刻度约为0.3格,由于主尺刻度‎1mm处离可动转筒的距离接近‎0.5mm,故主尺读数为‎1.5mm,则螺旋测微器读数为‎1.5mm + ‎0.01mm×0.3 = ‎1.503mm;(c)图:可动刻度的对齐刻度约为45.3格,由于主尺刻度‎1mm处离可动转筒的距离接近‎0.5mm,故主尺读数为‎1mm,则螺旋测微器读数为‎1mm + ‎0.01mm×45.3 = ‎1.453mm。‎ ‎8、【答案】(1)直流电流;3.2mA;(2)直流电压;16.0V;(3)电阻;3.4×103Ω;(4)①改用欧姆挡×1KΩ倍率,②重新调零,③测量并读数,④OFF,交变电压最高档;(5)红;“+”;“一”【解析】(1)这时测量的是直流电流,量程为10mA,应该用满刻度为10的刻度线读数.由于不是 10分度,在读出3.2以后,不应该再向下估读,所以测量结果为3.2mA.‎ ‎(2)这时测量的是直流电压,量程为50V,应该用标满刻度为50的刻度线读数.由于是10分度,在读出16V后,还应该估读下一位,结果为16.0V。‎ ‎(3)这时测量的是电阻,倍率为×100,按表盘最上方的刻度读数,结果为3.4×103Ω.‎ ‎(4)测电阻时指针偏转角度小,说明倍率太小了,所以应该增大倍率,操作步骤是①改用欧姆挡×1KΩ倍率,②重新调零,③测量并读数,④多用电表有内置电池,测量结束后要将选择开关拨到OFF档或者交变电压最高档.‎ ‎(5)电流应从红表笔经“+”插孔流入电表.内部电池的正极跟“一”插孔相连.‎ ‎9、【答案】(1)2.16;10.8;(2)0.79;0.16;(3)2.20 V;(4)‎ ‎0.480 A‎【解析】接0~3V量程时,读取电压表指针所指的外环数据为2.16V;接0~15V量程时,读取电压表指针所指的内环数据为10.8V,注意每小格为0.5V;接0~‎3A量程时,读取电流表指针所指的内环数据为‎0.79A;接0~0.6V量程时,读取电流表指针所指的外环数据为‎0.16A,注意每小格为‎0.02A;用电压表的0V~3V挡测电压时读取表盘内环数据为2.20V;用电流表的0V~‎0.6A挡测电流时读取表盘内环数据为‎0.480A,每小格为‎0.02A,可向后估读一位。‎ ‎10、【答案】900;300;R1;串【解析】图中指针①对应的欧姆表盘刻度为9Ω,选用“×‎100”‎欧姆挡,则R1=9×100Ω=900Ω;图中指针②对应的欧姆表盘刻度为30Ω,选用“×‎10”‎欧姆挡,则R2=30×10Ω=300Ω;用电流表改装电压表时需要串联电阻以扩大量程,根据公式:U=Im(RA + R串)可知,与电流表串联的电阻越大,改装的电压表量程越大。‎ ‎11、【答案】(1)D;(2)ABD【解析】第一问中扫描电压的频率为100Hz,扫描周期只有交变电压的1/2,扫描一次只显示交变电压半个周期的图形,第二次扫描,再显示另半个周期的图形,由于屏上图线不会立即消失,另由于人眼的视觉崭留等因素,屏上将可观察到图D所示图线。注意:用示波器如何才能观察到清晰的正弦图象?把扫描范围旋钮置于第一档,把衰减调节旋钮置于“”档,由机内提供竖直方向的正弦式电压,调节扫描微调旋钮,当扫描频率等于正弦式交变电压频率(50Hz)时,屏上将出现一个完整的正弦图线,若扫描频率等于25Hz,则屏上将出现两个完整的正弦图线。第二问,对比两幅图均为交流电压的变化图线,另有两处变化:整个图线下移;正弦波图线横向幅度变大。因此在同步极性选择开关置于交流档不能改变的前提下,可通过调节X增益旋钮(旋钮9)使横向幅度加大,并通过调节竖直位移旋钮(旋钮6)使整个图线下移。‎ ‎12、【答案】试触法,5.4【解析】通过“试触法”的操作,试题所给的数据显示,与电压表连线的导线从接到a点转到接到b点时,电压表示数变化百分比为×100%=50%,电流表示数变化百分比为 ‎×100%=5%,故电压表示数变化较大,原因是电流表内阻相对较大所致,此时应该采用电流表外接法以减小误差,即导线接a点,提高测量精度。由于电源内阻不计,导线接b点时,电压表示数U2=3.0V,即为电源电动势,当导线接a时,电压表示数U1=2.0V,电流表两端的电压UA= U2-U1=1.0V,电流表内阻RA= = Ω=2.5Ω。则当导线接b点时,金属丝电阻Rx的真实值为Rx= -RA= Ω-2.5Ω=5.4Ω(或5.39Ω)。‎ ‎13、【答案】(1)2.98;(2)5.0【解析】(1)从b段纸带数据看,相等时间内位移分别为‎2.72cm、‎2.82cm、‎2.92cm,如果继续按照匀加速直线运动规律,可推倒出第四个数据应该为‎3.02cm,但纸带上显示为‎2.98cm,说明在‎2.98cm这一个时间内开始减速运动,即小车在从加速到减速的临界时刻速度为最大值,就在b段纸带中长度为‎2.98cm的一段。(2)在c纸带中读取连续相等的时间内位移分别为S1 = ‎2.08cm,S2= ‎1.90cm,S3= ‎1.73cm,S4 = ‎1.48cm,S5 = ‎1.32cm,S6 = 1.12cm,由原理公式:S1-S4=‎3a1T2,S2-S5=‎3a2T2,S3-S6=‎3a3T2,再取加速度的平均值a = = = ‎4.97m/s2,保留两位有效数字得加速度为a = ‎5.0m/s2 。‎ ‎14、(1)【答案】【解析】根据匀变速直线运动中某段时间内的平均值等于该时间内中间时刻的瞬时速度,6号点正好在5号点和7号点时间内的中间时刻,故6号点速度为v6= 。‎ ‎(2) 【答案】根据机械能守恒定律,从0点到任意i点有mvi2 = mv02 + mghi,得到: vi2 = v02 + 2ghi,则vi2—hi的图象是一条直线,斜率为‎2g,所以只要在直线上取相对较远两点,计算出斜率,与‎2g比较,在实验误差范围内相等即可验证重锤下落过程中机械能守恒。‎ A V R0‎ E,r K R ‎15、【答案】(1)如解析中图所示 ‎(2);-R0-RA ‎(3)=;=‎ ‎【解析】(1)要求提高精确度,电流表已知内阻,应该将电流表接在干路,由于电流表的量程为‎0.1A,电路中的电阻至少为4.5V/‎0.1A=45Ω,必须用定值电阻R0作为保护电阻,电路如图。‎ ‎(2)将电流表的内阻、定值电阻和电源内阻等效为电源内阻R1,由路端电压和干路电流的关系,U1=E-I1R1,U2=E-I2R1,R1=r+R0+RA,解得:E=,r=-R0-RA。‎ ‎(3)等效后电路中电压表测量的是路端电压,电流表测量的是干路电流,均没有误差,故E测= E真,r测= r真。‎ ‎16、【答案】(1)0.384‎-0.386mm;(2)如图所示;(3)‎ ‎【解析】(1)由于螺旋筒读数为38.5,,主尺上读取‎0mm,故读数为:‎0mm +‎0.01mm×38.5=‎0.385mm;(2)连线时可采取“顺藤摸瓜”式的方式进行电路实物图连线。比如从电源的正极出发,进入两个分支:滑动变阻器和电压表,滑动变阻器这条支路直接进入电键后回到电源负极,从电压表这条支路再进入两个分支:金属丝与电流表和定值电阻,汇总后进入滑动变阻器的金属横杆上。也可以通过“分块回路”法来进行。比如先画主干回路,即电源、电键和滑动变阻器组成一个回路,然后再画分压部分的电路。(3)通过电阻R0的电流I0 = -I,由并联知识:电阻R0两端的电压U0 = I0R0 = I(RG + RL),解得金属丝的电阻R = -(R0 + RG),根据电阻定律得L = 。 ‎
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