2016屆高考物理二輪專題提升訓練2016屆高考物理二輪專題提升訓練5物理實驗

2021屆高考物理二輪專題提升訓練五、物理實驗牢記主干，考場不茫然1．游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)(1)游標卡尺測量大于1mm長度時，整的毫米數(shù)由主尺上讀出，毫米以下的局部從游標尺上讀出。即讀數(shù)＝主尺讀數(shù)＋游標尺讀數(shù)，其中“游標尺讀數(shù)〞就是與主尺某刻度線對齊的游標刻度的序數(shù)乘以精確度。注意游標卡尺不估讀。(2)螺旋測微器螺旋測微器又叫千分尺，“千分〞就是千分之一毫米，即0.001mm。具體來說螺旋測微器的讀數(shù)應是0.5mm以上的局部從固定刻度上讀，并且要看其“半mm〞刻度線是否露出；0.5mm以下的局部從可動刻度(螺旋)上讀出，要估讀一位，再把兩局部讀數(shù)相加即得測量值。如圖2－10所示的讀數(shù)應該是6.700mm。圖2－102．紙帶問題的處理方法圖2－11(1)如圖2－11所示。利用x1、x2、x3…可以計算相鄰相等時間內的位移差x2－x1、x3－x2、x4－x3、…，如果它們在允許的誤差范圍內相等，那么可以判定被測物體的運動是勻變速直線運動。(2)利用紙帶可以求被測物體在任一計數(shù)點對應時刻的瞬時速度v。如vB＝eq\f(x2＋x3,2T)。(3)利用紙帶求被測物體的加速度a。具體來說又有兩種方法：①“逐差法〞：從紙帶上得到6個相鄰相等時間內的位移，那么a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)②利用v－t圖象求a：求出A、B、C、D、E、F各點的瞬時速度畫出如圖2－12所示的v－t圖線，圖線的斜率就等于加速度a。圖2－123．電流表的內、外接法在伏安法測電阻的實驗中，假設eq\f(RV,Rx)＞eq\f(Rx,RA)，選用電流表外接電路；假設eq\f(RV,Rx)＜eq\f(Rx,RA)，選用電流表內接電路。4．控制電路的選擇方法如果滑動變阻器的額定電流夠用，在以下三種情況下必須采用分壓接法(如圖2－13所示)：(1)用電器的電壓或電流要求從零開始連續(xù)可調。(2)要求用電器的電壓或電流變化范圍大，但滑動變阻器的阻值小。圖2－13(3)采用限流接法時限制不住，電表總超量程，用電器總超額定值。在平安(I滑額夠大，儀表不超量程，用電器上的電流、電壓不超額定值，電源不過載)、有效(調節(jié)范圍夠用)的前提下，假設Rx＜R0原那么上兩種電路均可采用，但考慮省電、電路結構簡單，可優(yōu)先采用限流接法(如圖2－14所示)；而假設Rx?R0，那么只能采用分壓電路。圖2－141．(4分)(2021·浙江理綜)如下圖，氣墊導軌上滑塊經(jīng)過光電門時，其上的遮光條將光遮住，電子計時器可自動記錄遮光時間Δt。測得遮光條的寬度為Δx，用eq\f(Δx,Δt)近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度．為使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬時速度，正確的措施是()A．換用寬度更窄的遮光條B．提高測量遮光條寬度的精確度C．使滑塊的釋放點更靠近光電門D．增大氣墊導軌與水平面的夾角答案：A解析：平均速度近似等于瞬時速度，應用了極限思想，即在Δt→0的情況下eq\f(Δx,Δt)近似看做平均速度，所以要使得eq\f(Δx,Δt)更接近通過光電門的瞬時速度，需要縮短通過時間，即換用寬度更窄的遮光條，A正確。2．(4分)(2021·海南單科)某同學利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結果如圖(a)和(b)所示．該工件的直徑為______cm，高度為______mm。答案：1.2206.860解析：游標卡尺為20分度，精確度為0.05mm，游標尺上的第4條刻度線與主尺某刻度線對齊，故直徑D＝12mm＋4×0.05mm＝12.20mm，螺旋測微器的精確度為0.01mm，高度h＝6.5mm＋36.0×0.01mm＝6.860mm。3．(6分)(2021·福建廈門質檢)某同學用如圖甲所示的螺旋測微器測小球的直徑時，他應先轉動________到F靠近小球，再轉動________到F夾住小球，直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動________使F固定后讀數(shù)(填儀器部件字母符號)。正確操作后，螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示，那么小球的直徑是________mm。答案：DHG6.700解析：用螺旋測微器測小球直徑時，先轉動旋鈕D使測微螺桿F靠近被測小球，再轉動微調旋鈕H使測微螺桿F夾住小球，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動旋鈕G使F固定后讀數(shù)，讀數(shù)為6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。4．(6分)(2021·安徽理綜)在“驗證力的平行四邊形定那么〞實驗中，某同學用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點，兩個細繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結點到達紙面上某一位置，如下圖。請將以下的實驗操作和處理補充完整：①用鉛筆描下結點位置，記為專題O專題；②記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2，沿每條細繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點，用刻度尺把相應的點連成線；③只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結點仍拉到位置O，記錄測力計的示數(shù)F3，________；④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根據(jù)力的平行四邊形定那么作出F1和F2的合力F；⑥比擬________的一致程度，假設有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應的改良后再次進行實驗。答案：③見解析⑥F和F3解析：③沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線。⑥為了驗證力的平行四邊形定那么，需比擬合力F與拉力F3的一致程度。5．(8分)(2021·四川理綜)某同學在“探究彈力和彈簧伸長的關系〞時，安裝好實驗裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個鉤碼，靜止時彈簧長度為l1，如圖1所示，圖2是此時固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大圖，示數(shù)l1＝________cm。在彈簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤碼，靜止時彈簧長度分別是l2、l3、l4、l5。每個鉤碼質量是50g，掛2個鉤碼時，彈簧彈力F2＝________N(當?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2)。要得到彈簧伸長量x，還需要測量的是________。作出F－x曲線，得到彈力與彈簧伸長量的關系。答案：25.850.98彈簧原長解析：刻度尺的最小分度是1mm，讀數(shù)要估讀到0.1mm，所以讀數(shù)是25.85cm。兩個鉤碼的重力G2＝2mg＝2×50×0.001×9.8N＝0.98N，所以彈簧彈力F2＝0.98N。彈簧的伸長量＝彈簧長度－彈簧的原長，所以需要測量不掛鉤碼時彈簧的長度，即需要測量彈簧的原長。6．(8分)(2021·開封模擬)在用重錘和打點計時器“驗證機械能守恒的實驗〞中，打點計時器使用的交流電源的周期為0.02s，當?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2。該實驗選取的重錘質量為1.00kg，選取如下圖的一段紙帶并測量出相鄰各點之間的距離，利用這些數(shù)據(jù)驗證重錘通過第2點至第5點間的過程中遵從機械能守恒定律。通過計算可以得出在第2點位置時重錘的動能為________J；第5點位置時重錘的動能為________J；重錘從第2點至第5點間的過程中重力勢能的減少量為________J。(保存三位有效數(shù)字)答案：1.132.211.06解析：打下第2個點時的速度v2＝eq\f(2.8＋3.2,2×0.02)×10－2m/s＝1.5m/s，動能E2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)×1.00×1.52J＝1.13J。打下第5個點時的速度，v5＝eq\f(4.0＋4.4,2×0.02)×10－2m/s＝2.1m/s，動能E5＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,5)＝eq\f(1,2)×1.00×2.12J＝2.21J，重力勢能減少量ΔEp＝mgh＝1.00×9.80×(3.2＋3.6＋4.0)×10－2J＝1.06J。7．(8分)(2021·湖北八校二聯(lián))現(xiàn)有一個電壓表有刻度但無刻度值，提供以下可選用的器材及導線假設干，要求盡可能精確地測量一個電壓表的滿偏電壓Ug。A．待測電壓表V1，滿偏電壓約3V，內阻RV1＝3000Ω，刻度均勻、總格數(shù)為N；B．電流表A：量程0.6A、內阻RA約0.1Ω；C．電壓表V2：量程15V、內阻Rv2約15kΩ；D．標準電阻R1＝10Ω；E．標準電阻R2＝10kΩ；F．滑動變阻器R：最大阻值200Ω。G．學生電源E，電動勢15V，內阻不計。H．開關一個。(1)方框中已畫出局部實驗電路圖，請你完成剩余的局部電路圖，并標上題目中所給儀器的字母代號。(2)測出多組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)中待測電壓表V1的指針偏轉了n個格，可計算出滿偏電壓Ug為________(用字母表示)，式中除題目已給的物理量外，其他字母符號表示的物理量的物理意義是______________________。答案：(1)如下圖(2)eq\f(NURV1,nRV1＋R2)U為標準電壓表V2的讀數(shù)解析：(1)因待測電壓表的滿偏電壓較小，故應串聯(lián)一個定值電阻分壓，又知RV1＝3000Ω，故串聯(lián)的定值電阻應選R2，而電壓值需用電壓表V2測出，故要和V2并聯(lián)，設計成如答案(1)中的電路圖。(2)V2的示數(shù)為V1和R2兩端的總電壓，按照串聯(lián)分壓關系，那么有V1兩端的電壓為eq\f(RV1,RV1＋R2)·U(U為標準電壓表V2的讀數(shù))，除以格數(shù)n即可得到每偏轉1個格的電壓值，再乘以總格數(shù)N即可得滿偏電壓。8．(8分)(2021·河北保定4月模擬)某同學嘗試把一個靈敏電流表改裝成溫度表，他所選用的器材有：靈敏電流表(待改裝)，學生電源(電動勢為E，內阻不計)，滑動變阻器，單刀雙擲開關，導線假設干，導熱性能良好的防水材料，標準溫度計，PTC熱敏電阻Rt(PTC線性熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關系為Rt＝a＋kt，a>0，k>0)。設計電路圖如下圖，并按如下步驟進行操作(1)按電路圖連接好實驗器材。(2)將滑動變阻器滑片P滑到________端(填“a〞或“b〞)，單刀雙擲開關S擲于________端(填“c〞或“d〞)，調節(jié)滑片P使電流表________，并在以后的操作中保持滑片P位置不動，設此時電路總電阻為R，斷開電路。(3)容器中倒入適量開水，觀察標準溫度計，每當標準溫度計示數(shù)下降5℃，就將開關S置于d端，并記錄此時的溫度t和對應的電流表的示數(shù)I，然后斷開開關。請根據(jù)溫度表的設計原理和電路圖，寫出電流與溫度的關系式(用題目中給定的符號)I＝________。(4)根據(jù)對應溫度記錄的電流表示數(shù)，重新刻制電流表的表盤，改裝成溫度表。根據(jù)改裝原理，此溫度表表盤刻度線的特點是：低溫刻度在________側(填“左〞或“右〞)，刻度線分布是否均勻？________(填“是〞或“否〞)。答案：(2)ac滿偏(3)eq\f(E,R＋a＋kt)(4)右否解析：(2)分析電路可知滑動變阻器為限流式接法，所以閉合開關前，使它的阻值處于最大值狀態(tài)，即將滑片P滑到a端。為了設計表盤刻度，應使開關擲于c處，調節(jié)滑片，使電流表滿偏。(3)把開關置于d端，根據(jù)閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋Rt)，又Rt＝a＋kt，聯(lián)立得出電流與溫度的關系式為I＝eq\f(E,R＋a＋kt)。(4)因為Rt＝a＋kt(且a>0，k>0)，所以溫度越低，電阻越小，回路中I越大，所以低溫刻度在右側，由(3)中關系式可知電流與溫度不是線性關系，所以刻度線分布不均勻。9．(8分)(2021·湖南十三校二聯(lián))某同學利用圖甲所示電路測定電源的電動勢和內阻。實驗中電表內阻對實驗結果影響很小，均可以忽略不計。閉合開關S后，變阻器的滑片P由變阻器的一端滑到另一端的過程中，兩電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化情況分別如圖乙的U－I圖象中的圖線a、b所示。(1)用筆畫線代表導線，將圖丙實物圖中各元件按圖甲連接成實驗電路。(2)通過分析可知，其中圖乙中圖線________(填“a〞或“b〞)表示電壓表V1示數(shù)隨電流表A示數(shù)變化的關系。(3)根據(jù)U－I圖象中坐標軸所標出的數(shù)據(jù)，可求出電源的電動勢E＝________，內阻r＝________。(用圖中給出的坐標值表示)答案：(1)圖見解析(2)a(3)eq\f(U1I2－U2I1,I2－I1)eq\f(U1－U2,I2－I1)解析：(1)如下圖。(2)由圖甲知電壓表V1測路端電壓，那么其U－I圖線應為圖線a。(3)結合題給條件，由閉合電路歐姆定律可得：E＝U1＋I1rE＝U2＋I2r解得E＝eq\f(U1I2－U2I1,I2－I1)r＝eq\f(U1－U2,I2－I1)10．(8分)(2021·山東濟南一模)由于當年實驗條件的限制，伽利略無法直接對落體運動進行實驗研究，而今天即使在中學實驗室里，我們也可以通過實驗來驗證落體運動的規(guī)律。如圖是某次實驗中獲得的質量為m的小球下落時的頻閃照片，頻閃間隔是eq\f(1,30)s。根據(jù)此照片計算(結果保存三位有效數(shù)字)(1)小球在4.90cm位置處的速度大小為________m/s；(2)小球下落的加速度大小為________m/s2；(3)小球在13.60cm位置處的速度大小為________。答案：(1)0.984(2)9.77(3)1.64(或1.63)解析：(1)小球在4.90cm位置處的速度大小為v4.90＝eq\f(8.71－2.15×10－2,\f(1,30)×2)m/s＝0.984m/s(2)由逐差法求加速度，可得a＝eq\f([13.60－4.90－4.90－0.54]×10－2,4×\f(1,30)2)m/s2＝9.77m/s2(3)據(jù)v＝v0＋at得：v13.60＝v4.90＋a·2T＝0.984m/s＋9.77×eq\f(2,30)m/s＝1.64m/s。11．(8分)(2021·江西八校聯(lián)考)(1)某研究小組的同學為了測量某一電阻Rx的阻值，甲同學先用多用電表進行粗測。使用多用電表歐姆擋時，將選擇開關置于適宜的擋位后，必須先將兩表筆短接，再進行______使指針指在歐姆刻度的“0〞處。假設該同學將選擇開關旋在“×1〞位置，指針在刻度盤上停留的位置如下圖，那么所測量的值為______Ω。(2)為進一步精確測量該電阻，實驗臺上擺放有以下器材：A．電流表(量程15mA，內阻未知)B．電流表(量程0.6A，內阻未知)C．電阻箱(最大電阻99.99Ω)D．電阻箱(最大電阻999.99Ω)E．電源(電動勢3V，內阻1Ω)F．單刀單擲開關2只G．導線假設干乙同學設計的電路圖如下圖，現(xiàn)按照如下實驗步驟完成實驗：①調節(jié)電阻箱，使電阻箱有適宜的阻值R1，僅閉合S1，使電流表有較大的偏轉且讀數(shù)為I；②調節(jié)電阻箱，保持開關S1閉合，開關S2閉合，再次調節(jié)電阻箱的阻值為R2，使電流表讀數(shù)仍為I。a．根據(jù)實驗步驟和實驗器材可知，電流表應選______，電阻箱應選擇________。(填器材前字母)b．根據(jù)實驗步驟可知，待測電阻Rx＝________(用題目所給測量數(shù)據(jù)表示)。(3)利用以上實驗電路，閉合S1、S2調節(jié)電阻箱R，可測出電流表的內阻RA，丙同學通過調節(jié)電阻箱R，讀出多組R和I值，作出了eq\f(1,I)－R圖象如下圖。假設圖象中縱軸截距為1A－1，那么電流表內阻RA＝________Ω。答案：(1)歐姆調零18.0(2)②A．ADb．R2－R1(3)2解析：(1)根據(jù)多用電表測電阻的要求，將選擇開關旋在適當?shù)臍W姆擋位之后，紅、黑表筆短接進行歐姆調零。根據(jù)圖中指針的位置，可得被測電阻值Rx＝18.0×1Ω＝18.0Ω。(2)②A．根據(jù)閉合電路歐姆定律能估算出通過待測電阻的最大電流，從而可選擇電流表的量程，然后再通過求出電路中需要的最大電阻，來選擇電阻箱。b．根據(jù)①可知：I＝eq\f(E,Rx＋R1＋RA＋r)根據(jù)②可知：I＝eq\f(E,R2＋RA＋r)解得：Rx＝R2－R1。(3)電路中閉合S1、S2可得：I＝eq\f(E,R＋RA＋r)變形可得，eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)·R＋eq\f(1,E)·(RA＋r)又知縱軸截距為1A－1，那么有eq\f(1,E)(RA＋r)＝1A－1將E＝3V，r＝1Ω，代入上式解得：RA＝2Ω。12．(8分)(2021·陜西師大模擬)利用如圖甲裝置可以做力學中的許多實驗：(1)以下說法正確的選項是________。A．用此裝置“研究勻變速直線運動〞時，必須設法消除小車和滑軌間的摩擦阻力的影響B(tài)．用此裝置“研究勻變速直線運動〞時，必須調整滑輪高度使連接小車的細繩與滑軌平行C．用此裝置“探究加速度a與力F的關系〞時，每次改變砝碼及砝碼盤總質量之后，需要重新平衡摩擦力D．用此裝置“探究加速度a與力F的關系〞應使砝碼盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車的質量(2)本裝置中要用到打點計時器，如下圖為實驗室常用的兩種計時器，其中b裝置用的電源要求是________。A．交流220V B．直流220VC．交流4～6V D．直流4～6V(3)在利用此裝置“探究加速度a與力F的關系〞時，實驗中按標準操作打出的一條紙帶的一局部如圖丙，打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，那么此次實驗中打點計時器打下A點時小車的瞬時速度為______m/s。(結果保存2位有效數(shù)字)答案：(1)BD(2)C(3)0.53(0.51～0.53均對)解析：(1)小車與滑軌間存在的摩擦力不會影響小車做勻變速直線運動，故不需要平衡摩擦力，A項錯；為保持小車所受拉力方向不變，需要調整滑輪高度使連接小車的細繩與滑軌平行，B項正確；平衡摩擦力后，mgsinθ＝μmgcosθ，即tanθ＝μ，即只需要調整好軌道傾角即可，與砝碼及砝碼盤總質量無關，C項錯；為確保小車所受拉力近似等于砝碼盤和盤內砝碼總重力，整體加速度盡量小，所以盤及盤內砝碼總質量應遠小于小車總質量，D項正確。(2)b為電磁打點計時器，使用4～6V低壓交流電流，C項正確；a為電火花打點計時器，使用交流220V電源。(3)紙帶中A點的瞬時速度等于以它為中間時刻某段位移的平均速度，即：vA＝eq\f(0.061－0.04,2×0.02)m/s≈0.53m/s。13．(8分)(2021·廣東理綜)某實驗小組研究兩個未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括電壓表(內阻約為3kΩ)、電流表(內阻約為1Ω)、定值電阻等。(1)使用多用電表粗測元件X的電阻．選擇“×1〞歐姆擋測量，示數(shù)如1圖(a)所示，讀數(shù)為________Ω。據(jù)此應選擇圖1中的________(填“b〞或“c〞)電路進行實驗。(2)連接所選電路，閉合S；滑動變阻器的滑片P從左向右滑動，電流表的示數(shù)逐漸________(填“增大〞或“減小〞)；依次記錄電流及相應的電壓；將元件X換成元件Y，重復實驗。(3)圖2(a)是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的U－I圖線，由圖可判斷元件________(填“X〞或“Y〞)是非線性元件。(4)該小組還借助X和Y中的線性元件和阻值R＝21Ω的定值電阻，測量待測電池的電動勢E和內阻r，電路如圖2(b)所示。閉合S1和S2，電壓表讀數(shù)為3.00V；斷開S2，讀數(shù)為1.00V。利用圖2(a)可算得E＝______V，r＝________Ω(結果均保存兩位有效數(shù)字，視電壓表為理想電壓表)。答案：(1)