【創(chuàng)新方案】2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)綜合講與練：專題六-物理實驗(含2020高考題)

專題六物理實驗 考情分析備考策略1.高考對同學(xué)試驗的考查，主要有以下十四個試驗：①爭辯勻變速直線運動；②探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系；③驗證力的平行四邊形定則；④驗證牛頓其次定律；⑤探究動能定理；⑥驗證機械能守恒定律；⑦測定金屬絲的電阻率(同時練習(xí)使用螺旋測微器)；⑧描繪小燈泡的伏安特性曲線；⑨測定電源的電動勢和內(nèi)阻；⑩練習(xí)使用多用電表；?傳感器的簡潔使用；?探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度；?測定玻璃的折射率；?用雙縫干涉測光的波長。2.高考除了對課本中原有的同學(xué)試驗進行考查外，還增加了對演示試驗的考查，利用同學(xué)所學(xué)過的學(xué)問，對試驗器材或試驗方法加以重組，來完成新的試驗設(shè)計。1.熟知各種器材的特性和使用方法，如游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、打點計時器、多用電表等。2.以課本試驗為基礎(chǔ)，留意復(fù)習(xí)試驗的目的、原理、設(shè)計思想、步驟、數(shù)據(jù)處理方法、留意事項等。3.把各個試驗分門別類，如測量類的試驗、驗證類的試驗、探究類的試驗等，找出各個試驗的相像點，把握各類試驗的方法。4.重視創(chuàng)新設(shè)計性試驗的復(fù)習(xí)，這類試驗往往在課本試驗的基礎(chǔ)上進行試驗方法的創(chuàng)新。第1講力學(xué)、光學(xué)試驗與創(chuàng)新考向一游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)1．游標(biāo)卡尺的讀數(shù)2.螺旋測微器的讀數(shù)測量值＝固定刻度整毫米數(shù)＋半毫米數(shù)＋可動刻度讀數(shù)(含估讀值)×0.01eq\o(\s\up7(),\s\do5([例1]))用游標(biāo)卡尺測得某樣品的長度如圖甲所示，其讀數(shù)L＝________mm；用螺旋測微器測得該樣品的外邊長a如圖乙所示，其讀數(shù)a＝________mm。[解析]依據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，樣品的長度L＝20mm＋3×0.05mm＝20.15mm。依據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法，樣品的邊長a＝1.5[答案]20.151.730(1.729～1.731均正確)[感悟升華]1．游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時先確定各尺的分度，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以毫米為單位的數(shù)據(jù)，先讀主尺數(shù)據(jù)，再讀游標(biāo)尺數(shù)據(jù)，最終兩數(shù)相加。2．螺旋測微器在讀數(shù)時，留意區(qū)分整刻度線與半毫米刻度線，留意推斷半毫米刻度線是否露出。3．游標(biāo)卡尺讀數(shù)時不需估讀，而螺旋測微器讀數(shù)時需估讀。1．(2022·福建高考)某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為________cm和________mm。甲解析：用毫米刻度尺測量時，讀數(shù)應(yīng)讀到mm的下一位，即長度測量值為60.10cm；題圖乙中游標(biāo)卡尺為五格外度游標(biāo)卡尺，精確度為0.02mm，主尺讀數(shù)為4mm，游標(biāo)尺第10條刻度線與主尺刻度線對齊，故游標(biāo)尺讀數(shù)為10×0.02答案：60.104.202．如圖甲所示游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________cm，圖乙中螺旋測微器讀數(shù)為________mm。甲乙解析：游標(biāo)卡尺的讀數(shù)7mm＋5×0.05mm＝7.25mm＝0.725cm答案：0.7259.200(9.198～9.202均正確)考向二“紙帶類”試驗1．計時儀器的測量方法計時儀器測量方法秒表秒表的讀數(shù)方法：測量值(t)＝短針讀數(shù)(t1)＋長針讀數(shù)(t2)，無估讀打點計時器(1)t＝nT(n表示打點的時間間隔的個數(shù)，T表示打點周期)；(2)打點頻率(周期)與所接溝通電的頻率(周期)相同光電計時器光電計時器能自動記錄擋光時間，顯示在讀數(shù)窗口2.紙帶的三大應(yīng)用(1)由紙帶確定時間要區(qū)分打點計時器(打點周期為0.02s)打出的點與人為選取的計數(shù)點之間的區(qū)分與聯(lián)系，若每五個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點間的時間間隔Δt＝0.02×5s＝0.10s。(2)求解瞬時速度利用做勻變速運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求打某一點的瞬時速度。如圖甲所示，第n點時的速度vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。甲(3)用“逐差法”求加速度乙如圖乙所示，由于a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，所以a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例2]))某同學(xué)利用圖甲所示的試驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律。物塊在重物的牽引下開頭運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)。從紙帶上便于測量的點開頭，每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖乙所示。打點計時器電源的頻率為50Hz。甲乙(1)通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可推斷物塊在兩相鄰計數(shù)點________和________之間某時刻開頭減速。(2)計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為________m/s，計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為________m/s。(保留三位有效數(shù)字)(3)物塊減速運動過程中加速度的大小為a＝____m/s2，若用eq\f(a,g)來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)(g為重力加速度)，則計算結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值________(填“偏大”或“偏小”)。[解析](1)從計數(shù)點1到6相鄰的相等時間內(nèi)的位移差Δx≈2.00cm，6、7計數(shù)點間的位移比5、6計數(shù)點之間增加了(12.28－11.01)cm＝1.27cm<2.00(2)計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為v5＝eq\f(x4＋x5,2T)＝eq\f(9.00＋11.01×10－2,2×0.1)m/s≈1.00m/s計數(shù)點4對應(yīng)的速度大小為v4＝eq\f(x3＋x4,2T)＝eq\f(7.01＋9.00×10－2,2×0.1)m/s≈0.80m/s依據(jù)v5＝eq\f(v4＋v6,2)，得計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為v6＝2v5－v4＝(2×1.00－0.80)m/s＝1.20(3)物塊在計數(shù)點7到11之間做勻減速運動，依據(jù)Δx＝aT2得x9－x7＝2a1Tx10－x8＝2a2T故a＝eq\f(a1＋a2,2)＝eq\f(x9＋x10－x8＋x7,2×2T2)≈－2.00m/s2，負(fù)號表示紙帶的加速度方向和速度方向相反。物塊做勻減速運動時受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力μmg和打點計時器對紙帶的摩擦阻力f，因此依據(jù)牛頓其次定律，得μmg＋f＝ma，即μ＝eq\f(ma－f,mg)＜eq\f(a,g)，因此用eq\f(a,g)計算出的動摩擦因數(shù)比μ的真實值偏大。[答案](1)67(或76)(2)1.001.20(3)2.00偏大3．(2022·天津高考)某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在試驗桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系。此外還預(yù)備了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的試驗裝置如圖所示。(1)若要完成該試驗，必需的試驗器材還有哪些________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)試驗開頭時，他先調(diào)整木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行。他這樣做的目的是下列的哪個________(填字母代號)。A．避開小車在運動過程中發(fā)生抖動B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清楚C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力(3)平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)覺小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)較少，難以選到合適的點計算小車速度。在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本試驗的器材提出一個解決方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次試驗發(fā)覺拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一狀況可能是下列哪些緣由造成的________(填字母代號)。A．在接通電源的同時釋放了小車B．小車釋放時離打點計時器太近C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力解析：(1)試驗要處理紙帶測速度，需要刻度尺，要分析動能的變化，必需要測出小車的質(zhì)量，因此還需要天平。(2)試驗中調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)繩與木板平行，可在平衡摩擦力后使細(xì)繩的拉力等于小車所受的合力，假如不平行，細(xì)繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，轉(zhuǎn)變了摩擦力，就不能使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力，D正確。(3)在所掛鉤碼個數(shù)不變的狀況下，要減小小車運動的加速度，可以增大小車的質(zhì)量，即可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)。(4)假如用鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，發(fā)覺拉力做的功總比小車動能的增量大，緣由可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用來增大小車動能，一部分用來克服阻力做功；也可能是鉤碼做加速運動，因此細(xì)繩的拉力小于鉤碼的重力，鉤碼的重力做的功大于細(xì)繩的拉力做的功，即大于小車動能的增量，C、D正確。答案：(1)刻度尺、天平(包括砝碼)(2)D(3)可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)(4)CD4．為了用試驗“驗證牛頓其次定律”，現(xiàn)供應(yīng)如圖甲所示的試驗裝置。請回答下列問題：甲(1)為了消退小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)實行的做法是()A．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動B．將木板帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動C．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的狀況下使小車恰好做勻速運動D．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的狀況下使小車能夠靜止在木板上(2)在試驗中，得到一條打點的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則小車加速度的表示式為a＝________________________________________________________________________________________________________________________________________________。乙(3)有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量肯定，爭辯加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在軌道水平和傾斜兩種狀況下分別做了試驗，得到了兩條a-F圖線，如圖丙所示。圖線________是在軌道傾斜狀況下得到的(填“①”或“②”)；小車及車中的砝碼總質(zhì)量m＝________kg。丙解析：(1)為平衡滑動摩擦力，應(yīng)使小車重力沿斜面的分力與滑動摩擦力相等，此時不能掛鉤碼，所以選C。(2)計算加速度可由逐差法得到三個加速度再取平均值，此時誤差較小，即a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,3×3T2)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)。(3)軌道傾斜太大，即使沒有掛鉤碼小車也將加速下滑，因此圖線①為軌道傾斜狀況下得到的。當(dāng)軌道傾斜時，有F＋mgsinθ－f＝ma，當(dāng)F＝0時，有a＝2m/s2；當(dāng)F＝1N時，有a＝4m/s2；代入可得答案：(1)C(2)eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)(3)①0.5考向三“繩、橡皮條、彈簧”類試驗1．誤差與有效數(shù)字(1)誤差(2)有效數(shù)字①定義：帶有一位不行靠數(shù)字的近似數(shù)據(jù)。有效數(shù)字的最終一位是測量者估讀出來的，是誤差的來源；②有效數(shù)字的位數(shù)：從數(shù)字左邊第一個不為零的數(shù)字算起，如0.0125為三位有效數(shù)字。2．用圖像法處理數(shù)據(jù)的五個要求(1)作圖肯定要用坐標(biāo)紙，坐標(biāo)紙的大小要依據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來定。(2)要標(biāo)明軸名、單位，在軸上每隔肯定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值。(3)圖上的連線不肯定通過全部的數(shù)據(jù)點，應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點合理地分布在線的兩側(cè)。(4)作圖時常通過選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化，即“變曲為直”。(5)有些時候，為了使坐標(biāo)紙有效使用范圍增大，坐標(biāo)原點可以不從“0”開頭。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例3]))(2022·山東高考)某試驗小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度。試驗步驟：①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示。在A端向右拉動木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；甲③轉(zhuǎn)變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②；試驗數(shù)據(jù)如表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h；乙⑤滑塊由靜止釋放后開頭運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s。完成下列作圖和填空：(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F-G圖線。丙(2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝______(保留兩位有效數(shù)字)。(3)滑塊最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)。[解析](1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)描點作出圖像如圖所示。(2)依據(jù)F＝μG可知，圖像的斜率表示滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)，由圖可知動摩擦因數(shù)為0.40。(3)依據(jù)滑塊在木板上滑動的總距離為s，由于重物P離地面的高度為h，所以加速過程的距離也為h，在此后的過程中滑塊在滑動摩擦力的作用下做勻減速運動，直到靜止。依據(jù)運動學(xué)公式v2－veq\o\al(2,0)＝2ax可得，v2－0＝2μg(s－h(huán))，解得v＝eq\r(2μgs－h(huán))。[答案](1)見解析圖(2)0.40(0.38～0.42均正確)(3)eq\r(2μgs－h(huán))[感悟升華]1．圖像法處理數(shù)據(jù)的缺點(1)在圖紙上連線時有較大的主觀任憑性。(2)連線的粗細(xì)、圖紙的大小、圖紙本身的均勻程度等，都會影響結(jié)果的精確?????性。2．應(yīng)用圖像法時的留意點(1)留意區(qū)分縱、橫坐標(biāo)軸的物理意義、標(biāo)度及單位。(2)留意確定圖線的斜率、截距的物理意義。5．(2022·浙江高考)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，某同學(xué)把兩根彈簧如圖甲連接起來進行探究。(1)某次測量如圖乙所示，指針示數(shù)為________cm。(2)在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表。用表中數(shù)據(jù)計算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為________N/m(重力加速度g＝10m/s2)。由表中數(shù)據(jù)________(填“能”或“不能”)鉤碼數(shù)1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36解析：(1)刻度尺讀數(shù)時需要估讀到精確位的下一位，由題圖可知指針示數(shù)為16.00cm，考慮到誤差范圍，15.95cm(2)由胡克定律F＝kx，結(jié)合題表中數(shù)據(jù)可知彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)k1＝eq\f(50×10－3×10,19.71－15.71×10－2)N/m＝12.50N/m，考慮到誤差范圍，12.20N/m～12.80N/m均算正確；對于計算彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)，只需要測出彈簧Ⅱ的形變量，結(jié)合兩個指針的讀數(shù)，可知指針B的變化量減去指針A的變化量，就是彈簧Ⅱ的形變量，所以能求出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。答案：(1)16.00(15.95～16.05均正確)(2)12.50(12.20～12.80均正確)能6．(2022·合肥質(zhì)檢)Ⅰ.依據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可以通過試驗測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖甲所示，將細(xì)線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺。(1)用游標(biāo)卡尺測量小鋼球直徑，求數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為________mm。(2)以下是試驗過程中的一些做法，其中正確的有________。a．?dāng)[線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些b．?dāng)[球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的c．為了使擺的周期大一些，以便利測量，開頭時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度d．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，在釋放擺球的同時開頭計時，當(dāng)擺球回到開頭位置時停止計時，此時間間隔Δt即為單擺周期Te．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當(dāng)擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開頭計時，登記擺球做50次全振動所用的時間Δt，則單擺周期T＝eq\f(Δt,50)Ⅱ.(1)在測定一根粗細(xì)均勻合金絲電阻率的試驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖甲所示，校零時的讀數(shù)為________mm，合金絲的直徑為________mm。(2)為了精確測量合金絲的電阻Rx，設(shè)計出如圖乙所示的試驗電路圖，依據(jù)該電路圖完成圖丙中的實物電路連接。Ⅲ.依據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖甲所示電路可以測定電池的電動勢和內(nèi)電阻。圖中R0是定值電阻，通過轉(zhuǎn)變R的阻值，測出R0兩端的對應(yīng)電壓U12，對所得的試驗數(shù)據(jù)進行處理，就可以實現(xiàn)測量目的。依據(jù)試驗數(shù)據(jù)在eq\f(1,U12)-R坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點，如圖乙所示。已知R0＝150Ω，請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理。(1)圖乙中電阻為________Ω的數(shù)據(jù)點應(yīng)剔除；(2)在坐標(biāo)紙上畫出eq\f(1,U12)-R關(guān)系圖線；(3)圖線的斜率是________(V－1·Ω－1)，由此可得電池電動勢Ex＝________V。解析：Ⅰ.(1)該游標(biāo)尺為格外度的，依據(jù)讀數(shù)規(guī)章可讀出小鋼球直徑大小為18mm＋6×0.1mm＝18.6mmⅡ.(1)由于螺旋測微器開頭起點有誤差，估讀為0.007mm，測量后要去掉開頭誤差。(2)將電表連入電路時留意電流要從正接線柱流入，Ⅲ.(1)依據(jù)畫圖描點原則應(yīng)舍掉80.0歐姆的點。(3)依據(jù)閉合電路歐姆定律：Ex＝U12＋eq\f(U12,R0)(R＋rx)，所以eq\f(1,U12)＝eq\f(1,Ex)＋eq\f(R,R0Ex)＋eq\f(rx,ExR0)，由圖可知斜率eq\f(1,R0Ex)＝0.00444，即Ex＝1.50V。答案：Ⅰ.(1)18.6(2)abeⅡ.(1)0.0070.638(2)如圖所示Ⅲ.(1)80.0(2)如圖所示(3)0.004441.507．(2022·廣東高考)某同學(xué)依據(jù)機械能守恒定律，設(shè)計試驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系。(1)如圖甲所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝________N/m(g取9.80m/s2砝碼質(zhì)量/g50100150彈簧長度/cm8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖乙所示，調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小________。(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v。釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為________。(4)重復(fù)(3)中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖丙所示，由圖可知，v與x成________關(guān)系。由上述試驗可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________成正比。解析：(1)由胡克定律知ΔF＝k·Δx當(dāng)掛1個鉤碼時有k1＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(50×9.8×10－3,8.62－7.63×10－2)N/m≈49.5N/m當(dāng)掛第2個鉤碼時有k2＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(50×9.8×10－3,7.63－6.66×10－2)N/m≈50.5N/m則彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(k1＋k2,2)＝50N(2)要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度相等。(3)依據(jù)機械能守恒定律，釋放滑塊后，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能。(4)由題圖可知，v與x成正比，即v＝kx，則Ep＝Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mk2x2，因此彈簧的彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比。答案：(1)50(2)相等(3)滑塊的動能(4)正比壓縮量的平方考向四“光學(xué)”類試驗1．測定玻璃折射率時應(yīng)留意的問題(1)試驗時，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O′之間距離要稍大一些。(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大：反射光較強，出射光較弱；太?。喝肷浣?、折射角測量的相對誤差較大。(3)操作時，手不能觸摸玻璃磚的光滑光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線。(4)試驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能轉(zhuǎn)變。(5)玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5cm以上，若寬度太小，2．用雙縫干涉測波長時應(yīng)留意的問題(1)雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，且留意保養(yǎng)。(2)安裝時，留意調(diào)整光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)。(3)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。(4)照在光屏上的光很弱，主要緣由是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清楚的一般緣由是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)整。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例4]))(2022·樂山模擬)某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示。(1)此玻璃的折射率計算式為n＝________(用圖中的θ1、θ2表示)。(2)假如有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度________(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量。[解析](1)由折射率公式可得n＝eq\f(sin90°－θ1,sin90°－θ2)＝eq\f(cosθ1,cosθ2)(2)玻璃磚的寬度越大，出射光線的側(cè)移量越大，玻璃磚中折射光線的誤差越小，所以應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測量。[答案](1)eq\f(cosθ1,cosθ2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(sin90°－θ1,sin90°－θ2)))(2)大eq\o(\s\up7(),\s\do5([例5]))(2022·宜賓質(zhì)檢)在“用雙縫干涉測光的波長”試驗中(試驗裝置如圖所示)：(1)下列說法哪一個是錯誤的____________。(填選項前的字母)A．調(diào)整光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應(yīng)放上單縫和雙縫B．測量某條干涉亮紋位置時，應(yīng)使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊C．為了削減測量誤差，可用測微目鏡測出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距Δx＝eq\f(a,n－1)(2)測量某亮紋位置時，手輪上的示數(shù)如圖所示，其示數(shù)為________mm。[解析](1)調(diào)整光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，無需放上單縫和雙縫，選項A錯誤。(2)主尺的示數(shù)為1.5mm，可動尺的示數(shù)為47.0×0.01mm＝0.470mm，[答案](1)A(2)1.9708．如圖所示，在楊氏雙縫干涉試驗中，激光的波長為5.30×10－7m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7m，則在這里消滅的應(yīng)是________(選填“明條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長為6.30×10－7m的激光進行上述試驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”“變窄”解析：eq\f(7.95×10－7,5.30×10－7)＝eq\f(3,2)，即半波長的奇數(shù)倍，所以消滅暗條紋。依據(jù)條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，當(dāng)單色光的波長變長時，條紋間距變寬。答案：暗條紋變寬9.(2022·廣元模擬)某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率。開頭玻璃磚的位置如圖中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同始終線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動，同時在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀看P1、P2的像，且P2的像攔住P1的像。如此觀看，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消逝。此時只需測量出________，即可計算出玻璃磚的折射率。請用你的測量量表示出折射率n＝________。解析：玻璃磚轉(zhuǎn)動時，射在其直徑所在平面內(nèi)的光線的入射角增大，當(dāng)增大到等于臨界角θ時，發(fā)生全反射現(xiàn)象。因sinθ＝eq\f(1,n)，可見只要測出臨界角即可求得折射率n，而θ和玻璃磚直徑繞O點轉(zhuǎn)過的角度相等，因此只要測出玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度即可。答案：玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度θeq\f(1,sinθ)力學(xué)創(chuàng)新型試驗的分析技巧eq\o(\s\up7(),\s\do5([典例]))圖甲為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的試驗裝置示意圖。試驗步驟如下：①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M，重物的質(zhì)量m，用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，用米尺測量兩光電門之間的距離s；②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平；③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計時器分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重復(fù)步驟③，求a的平均值eq\x\to(a)；⑤依據(jù)上述試驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)μ?；卮鹣铝袉栴}：(1)測量d時，某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為________乙(2)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝________。(3)動摩擦因數(shù)μ可用M、m、eq\x\to(a)和重力加速度g表示為μ＝________。(4)假如細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于________(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。第1步：源頭探尋由試驗?zāi)康暮驮囼炑b置聯(lián)想到“驗證牛頓其次定律”的試驗原理。第2步：創(chuàng)新聯(lián)想(1)由“光電門”、“遮光片”、“時間ΔtA和ΔtB”等信息可聯(lián)想到測物體的瞬時速率。(2)由兩光電門間的距離，利用位移與速度關(guān)系求加速度。第3步：突破關(guān)鍵(1)遮光片經(jīng)過光電門A、B時的瞬時速度vA＝eq\f(d,ΔtA)，vB＝eq\f(d,ΔtB)，A、B間位移為s，則veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝2as。(2)對物塊、重物利用牛頓其次定律：mg－FT＝meq\x\to(a)，F(xiàn)T－μMg＝Meq\x\to(a)。[解析](1)9mm＋12×0.05(2)由于vA＝eq\f(d,ΔtA)，vB＝eq\f(d,ΔtB)，又由2as＝veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)，得a＝eq\f(1,2s)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2))。(3)設(shè)細(xì)線上的拉力為FT，則mg－FT＝meq\x\to(a)，F(xiàn)T－μMg＝Meq\x\to(a)，兩式聯(lián)立得μ＝eq\f(mg－M＋m\x\to(a),Mg)。(4)細(xì)線沒有調(diào)整到水平，屬于試驗方法粗略，這樣會引起系統(tǒng)誤差。[答案](1)0.960(2)eq\f(1,2s)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2))(3)eq\f(mg－M＋m\x\to(a),Mg)(4)系統(tǒng)誤差[感悟升華]1．力學(xué)創(chuàng)新型試驗的特點(1)以基本的力學(xué)模型為載體，依托運動學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計試驗。(2)將試驗的基本方法——把握變量法，處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖像法、逐差法，融入到試驗的綜合分析之中。2．創(chuàng)新試驗題的解法(1)依據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學(xué)模型，明確試驗的理論依據(jù)和試驗?zāi)康?，設(shè)計試驗方案。(2)進行試驗，記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)用原理公式或圖像法處理試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合物體實際受力狀況和理論受力狀況對結(jié)果進行誤差分析。[跟蹤訓(xùn)練]1．某學(xué)習(xí)小組利用自行車的運動“探究阻力做功與速度變化的關(guān)系”。人騎自行車在平直的路面上運動，當(dāng)人停止蹬車后，由于受到阻力作用，自行車的速度會漸漸減小至零，如圖所示。在此過程中，阻力做功使自行車的速度發(fā)生變化。設(shè)自行車無動力后受到的阻力恒定。(1)在試驗中使自行車在平直的大路上獲得某一速度后停止蹬車，需要測出人停止蹬車后自行車向前滑行的距離s，為了計算自行車的初速度v，還需要測量________(填寫物理量的名稱及符號)。(2)設(shè)自行車受到的阻力恒為Ff，計算出阻力做的功W及自行車的初速度v。轉(zhuǎn)變?nèi)送Ｖ沟跑嚂r自行車的速度，重復(fù)試驗，可以得到多組測量值。以阻力對自行車做功的大小為縱坐標(biāo)，自行車初速度為橫坐標(biāo)，作出W-v曲線。分析這條曲線，就可以得到阻力做的功與自行車速度變化的定性關(guān)系。在試驗中作出的W-v圖像如圖所示，其中符合實際狀況的是________。解析：(1)人停止蹬車后做勻減速運動，初速度v＝2eq\x\to(v)＝eq\f(2s,t)，所以還需要測量自行車滑行的時間t。(2)由動能定理得W＝eq\f(1,2)mv2，則W-v圖像為拋物線，即圖C。答案：(1)人停止蹬車后自行車滑行的時間t(2)C2．為了探究合力做功與物體動能轉(zhuǎn)變的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計了如下試驗方案：第一步：如圖甲所示，把木板一端墊起，滑塊通過細(xì)繩與一重錘相連，然后跨過定滑輪，重錘下連一紙帶，紙帶穿過打點計時器，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊，滑塊沿木板向下勻速運動。其次步：如圖乙所示，保持木板傾角不變，取下細(xì)繩和重錘，將打點計時器安裝在木板靠近滑輪處，將滑塊與紙帶相連，使其穿過打點計時器。第三步：接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開頭加速運動，打出的紙帶如圖丙所示。其中打下計數(shù)點O時，滑塊的速度為零，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。(1)依據(jù)紙帶求打點計時器打E點時滑塊的速度vE＝________。(2)已知重錘質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，合力在OE段對滑塊做功的表達(dá)式WOE＝________。(3)利用圖丙數(shù)據(jù)求出各段合力對滑塊所做的功W及A、B、C、D、E各點的速度v。以v2為縱軸，以W為橫軸建立坐標(biāo)系，作出v2-W圖像，發(fā)覺它是一條過坐標(biāo)原點的傾斜直線，測得直線斜率為k，則滑塊質(zhì)量M＝________。解析：(1)依據(jù)中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度可得vE＝eq\f(x6－x4,2T)。(2)本試驗中將重錘的重力當(dāng)作合力，合力在OE段對滑塊做的功為mgx5。(3)依據(jù)動能定理有W＝eq\f(1,2)Mv2，得v2＝eq\f(2,M)W，所以eq\f(2,M)＝k，M＝eq\f(2,k)。答案：(1)eq\f(x6－x4,2T)(2)mgx5(3)eq\f(2,k)1．(2022·四川高考)小文同學(xué)在探究物體做曲線運動的條件時，將一條形磁鐵放在桌面的不同位置，讓小鋼珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v0運動，得到不同軌跡。圖中a、b、c、d為其中四條運動軌跡，磁鐵放在位置A時，小鋼珠的運動軌跡是________(填軌跡字母代號)，磁鐵放在位置B時，小鋼珠的運動軌跡是________(填軌跡字母代號)。試驗表明，當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向________(選填“在”或“不在”)同始終線上時，物體做曲線運動。解析：(1)由于磁鐵對小鋼珠只能供應(yīng)引力，磁鐵在A處時，F(xiàn)與v0同向，小鋼珠做勻加速直線運動，運動軌跡為b；當(dāng)磁鐵放在B處時，F(xiàn)與v0不在同始終線上，引力指向曲線的凹側(cè)，運動軌跡為c。當(dāng)合外力方向與速度方向不在同始終線上時，物體做曲線運動。答案：(1)bc不在2．某爭辯性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律，試驗裝置如圖甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔肯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?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運動，滑塊上的遮光條經(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變化的圖像。甲乙(1)試驗前，接通氣源，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Δt1________Δt2(填“>”、“＝”或“<”)時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。(2)滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的砝碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖像如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)測出________和________(寫出物理量的名稱及符號)。解析：(1)若氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平，滑塊做勻速直線運動，滑塊遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B所用時間相等。(2)要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應(yīng)測出滑塊質(zhì)量M，兩光電門間距離L。答案：(1)＝(2)滑塊質(zhì)量M兩光電門間距離L(或兩光電門間距離L滑塊質(zhì)量M)3．(2022·成都模擬)如圖甲所示為光學(xué)試驗用的長方體玻璃磚，它的________面不能用手直接接觸。在用插針法測定玻璃磚折射率的試驗中，兩位同學(xué)繪出的玻璃磚和三個針孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的針正好攔住插在a、b位置的針的像，但最終一個針孔的位置不同，分別為d、e兩點，如圖乙所示。計算折射率時，用________(填“d”或“e”)點得到的值較小，用________(填“d”或“e”)點得到的值誤差較小。解析：光學(xué)面若被手接觸污染，會影響觀看效果，增加試驗誤差；分別連接cd和ce并延長到界面，與界面分別交于f、g兩點，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)不難得出用d點得到的折射率值較小，過c點的出射光線應(yīng)平行于ab，利用直尺比對并認(rèn)真觀看，可知ec∥ab，故用e點得到的折射率值誤差較小。答案：光學(xué)de4．(2022·全國高考)現(xiàn)用頻閃照相方法來爭辯物塊的變速運動。在一小物塊沿斜面對下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖所示。拍攝時頻閃頻率是10Hz；通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。已知斜面頂端的高度h和斜面的長度s。數(shù)據(jù)如下表所示。重力加速度大小g＝9.80m/s單位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00依據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空：(1)物塊的加速度a＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)。(2)由于，可知斜面是粗糙的。解析：(1)頻閃照相中相鄰影像點的時間間隔相等，利用逐差法求物塊的加速度a＝eq\f(x3＋x4－x1－x2,4T2)，又T＝eq\f(1,f)，解得a＝4.30m/s2。(2)若物塊沿光滑斜面下滑，對其受力分析，由牛頓其次定律可得加速度a′＝gsinθ＝geq\f(h,s)＝5.88m/s2，由物塊加速度a小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度a′，可知斜面是粗糙的。答案：(1)4.30(2)物塊加速度小于geq\f(h,s)＝5.88m/s2(或：物塊加速度小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度)5．(2022·全國新課標(biāo)Ⅰ)某同學(xué)利用圖甲所示試驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖乙所示。試驗中小車(含放射器)的質(zhì)量為200g，試驗時選擇了不行伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到。(1)依據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。(2)由圖乙可知，a-m圖線不經(jīng)過原點，可能的緣由是________________。(3)若利用本試驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的狀況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合力，則試驗中應(yīng)實行的改進措施是________________________________________________________________________，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是________________________________________________________________________。解析：(1)依據(jù)題圖乙坐標(biāo)系中給出的數(shù)據(jù)連線，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。(2)依據(jù)題圖乙中數(shù)據(jù)，小車受到鉤碼的拉力較小時沒有加速度，故未平衡摩擦力或傾角過小，沒有完全平衡摩擦力。(3)在試驗中要求“直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合力”需要滿足兩個條件：①平衡摩擦力；②鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(含放射器)的質(zhì)量。答案：(1)非線性(2)小車與軌道間存在摩擦力(3)調(diào)整軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車(含放射器)的質(zhì)量6.(2022·全國新課標(biāo)Ⅱ)某試驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度(圈數(shù))的關(guān)系。試驗裝置如圖甲所示：一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，P0指向0刻度。設(shè)彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為x0；掛有質(zhì)量為0.100kg的砝碼時，各指針的位置記為x。測量結(jié)果及部分計算結(jié)果如表所示(n為彈簧的圈數(shù)，取重力加速度為9.80m/s2)。已知試驗所用彈簧總?cè)?shù)為60P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163①56.043.633.828.8eq\f(1,k)(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347(1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：①________，②________。(2)以n為橫坐標(biāo)，eq\f(1,k)為縱坐標(biāo)，在圖乙給出的坐標(biāo)紙上畫出eq\f(1,k)-n圖像。乙(3)圖乙中畫出的直線可近似認(rèn)為通過原點。若從試驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達(dá)式為k＝______N/m；該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長度l0(單位為m)的關(guān)系的表達(dá)式為k＝________N/m。解析：(1)依據(jù)胡克定律有mg＝k(x－x0)，解得k＝eq\f(mg,x－x0)＝eq\f(0.100×9.80,5.26－4.06×10－2)N/m≈81.7N/m，eq\f(1,k)≈0.0122。(2)eq\f(1,k)-n圖像如圖所示。(3)依據(jù)圖像可知直線的斜率為5.7×10－4，故直線方程滿足eq\f(1,k)＝5.7×10－4nm/N，k與n的關(guān)系表達(dá)式為k＝eq\f(1.75×103,n)；60圈彈簧的原長為11.88cm，則n圈彈簧的原長l0滿足eq\f(n,l0)＝eq\f(60,11.88×10－2)，可得k與l0的關(guān)系表達(dá)式為k＝eq\f(3.47,l0)N/m。答案：(1)①81.7②0.0122(2)見解析圖(3)eq\f(1.75×103,n)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.67×103,n)～\f(1.83×103,n)均正確))eq\f(3.47,l0)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3.31,l0)～\f(3.62,l0)均正確))7．(2022·江蘇高考)小明通過試驗驗證力的平行四邊形定則。(1)試驗記錄紙如圖甲所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N。請依據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力。甲(2)認(rèn)真分析試驗，小明懷疑試驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響試驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)覺讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。試驗裝置如圖乙所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡。兩次試驗記錄的軌跡如圖丙所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則試驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為________。(3)依據(jù)(2)中的試驗，可以得出的試驗結(jié)果有哪些？(填寫選項前的字母)()A．橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B．兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長C．兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大D．兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大(4)依據(jù)小明的上述試驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則試驗提出兩點留意事項。解析：(1)作出力的圖示如圖所示。(2)以重物為爭辯對象，進行受力分析：重物受到重力、水平向右的拉力和橡皮筋的拉力，重物處于靜止?fàn)顟B(tài)的合力為零，因橡皮筋的拉力方向相同，故橡皮筋的拉力相等。(3)橡皮筋的形變量和所受到的力有關(guān)，A錯誤；從圖上看，其次次運動軌跡遠(yuǎn)離O點，橡皮筋第2次的形變量大，B正確；兩次拉伸到相同長度，其次次對應(yīng)的力小，C錯誤；拉力越大，由題圖丙可得橡皮筋兩次的長度差越大，D正確。(4)留意選取橡皮筋的技巧：一要新，二要彈性好，三不要超過彈性限度。故拉力不應(yīng)當(dāng)太大；橡皮筋不能太長；選用彈性較好的橡皮筋。答案：(1)見解析圖(F合＝4.60N～4.90N均正確)(2)Fa＝Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋。(或拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋)eq\a\vs4\al(第2講電學(xué)試驗與創(chuàng)新)考向一多用電表的使用和讀數(shù)1．電流的流向使用多用電表時不管測量項目是什么，電流都要從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，即“紅進、黑出”。2．要區(qū)分開“機械零點”與“歐姆零點”“機械零點”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕。3．歐姆表刻度不均勻的緣由測電阻的原理是閉合電路歐姆定律。當(dāng)紅、黑表筆短接時，調(diào)整滑動變阻器R0(即歐姆調(diào)零)，使靈敏電流計滿偏，Ig＝eq\f(E,Rg＋R0＋r)，此時中值電阻R中＝Rg＋R0＋r，當(dāng)兩表筆接入電阻Rx時I＝eq\f(E,Rg＋R0＋r＋Rx)，電阻Rx與電路中的電流相對應(yīng)，但不是線性關(guān)系，故歐姆表刻度不均勻。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例1]))圖甲為多用電表的示意圖，現(xiàn)用它測量一個阻值約為20Ω的電阻，測量步驟如下：(1)調(diào)整________，使電表指針對準(zhǔn)________(填“電阻”或“電流”)的“0”刻線。(2)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“Ω”擋的__________位置(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k(3)將紅、黑表筆分別插入“＋”、“－”插孔，并將兩表筆短接，調(diào)整________，使電表指針對準(zhǔn)________(填“電阻”或“電流”)的“0”刻線。(4)將紅、黑表筆分別與待測電阻兩端相接觸，若電表讀數(shù)如圖乙所示，該電阻的阻值為________Ω。(5)測量完畢，將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“OFF”位置。[解析](1)將選擇開關(guān)撥到歐姆擋前，先要進行機械調(diào)零。方法是調(diào)整機械定位螺絲，使電表指針指在電流等于零的刻線位置。(2)用多用電表測20Ω的電阻時，要把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“Ω”擋“×1”的位置(3)將紅、黑表筆短接，進行歐姆調(diào)零。調(diào)整調(diào)零旋鈕，使指針指在“Ω”擋的零刻線上。(4)由乙圖讀出該電阻的阻值為19Ω。[答案](1)定位螺絲電流(2)×1(3)調(diào)零旋鈕電阻(4)19[感悟升華]使用多用電表測電阻的“五步”法(1)機械調(diào)零。(2)選倍率，一般要選擇比被測電阻的估量值低一個數(shù)量級的倍率，如估量值為200Ω就應(yīng)當(dāng)選×10的倍率，使指針的偏轉(zhuǎn)角度在eq\f(1,3)滿偏到eq\f(2,3)滿偏之間為測量的有效范圍。(3)進行歐姆調(diào)零。(4)將紅、黑表筆接在被測電阻的兩端進行測量，將指針示數(shù)乘以倍率得測量值。(5)測量結(jié)束后，將選擇開關(guān)旋至OFF或溝通電壓最高擋。1．某同學(xué)試驗小組利用圖甲所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻。使用的器材有：多用電表；電壓表：量程5V，內(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5kΩ；導(dǎo)線若干。eq\a\vs4\al(甲)回答下列問題：(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”擋，再將紅表筆和黑表筆________，調(diào)零點。(2)將圖甲中多用電表的紅表筆和________(填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多用電表的示數(shù)如圖乙所示，這時電壓表的示數(shù)如圖丙所示，多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為________kΩ和________V。(4)調(diào)整滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V。從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為________kΩ。丁(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個抱負(fù)電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示。依據(jù)前面的試驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為________V，電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為________kΩ。解析：(1)使用多用電表測電阻時，換擋后需重新進行歐姆調(diào)零，故應(yīng)將兩表筆短接進行調(diào)零。(2)電流應(yīng)從多用電表的紅表筆流入、黑表筆流出，故紅表筆應(yīng)接“1”(3)從圖乙可以看出指針指向歐姆擋15.0位置，電阻擋為“×1k”，故讀數(shù)為15.0kΩ；由于電壓表量程為5V，由圖丙可以看出指針?biāo)肝恢脼?.60，故讀數(shù)為3.60V。(4)當(dāng)滑動變阻器連入電路中的電阻為零時，多用電表讀數(shù)即為電壓表內(nèi)阻，所以電壓表內(nèi)阻為12.0kΩ。(5)設(shè)多用電表內(nèi)電池的電動勢為E，多用電表內(nèi)阻為R，由第(3)、(4)問可知eq\f(E,R＋15.0kΩ)＝eq\f(3.60V,12.0kΩ)，eq\f(E,R＋12.0kΩ)＝eq\f(4.00V,12.0kΩ)，兩式聯(lián)立解得E＝9.00V，R＝15.0kΩ。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.02．(2022·重慶高考)某照明電路消滅故障，其電路如圖甲所示，該電路用標(biāo)稱值12V的蓄電池為電源，導(dǎo)線及其接觸完好。修理人員使用已調(diào)好的多用表直流50V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點，用紅表筆分別探測電路的a、b點。甲(1)斷開開關(guān)，紅表筆接a點時多用表指示如圖乙所示，讀數(shù)為________V，說明題中________正常(選填：蓄電池、保險絲、開關(guān)、小燈)。乙(2)紅表筆接b點，斷開開關(guān)時，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關(guān)后，多用表指示仍舊和圖乙相同，可判定發(fā)生故障的器件是________(選填：蓄電池、保險絲、開關(guān)、小燈)。解析：(1)斷開開關(guān)，電壓表直接測量電源兩端的電壓，有示數(shù)且接近電源電動勢，說明電源正常。(2)紅表筆接b點，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)與(1)中相同，說明電路仍舊處于斷路狀態(tài)，而開關(guān)是閉合的，因此可以確定是小燈發(fā)生斷路故障。答案：(1)11.5(11.2～11.8均正確)蓄電池(2)小燈考向二試驗器材的選取和電路連接問題1．電流表內(nèi)接法與外接法的推斷方法(1)比值推斷法若eq\f(RV,Rx)＜eq\f(Rx,RA)，應(yīng)選用內(nèi)接法；若eq\f(RV,Rx)＞eq\f(Rx,RA)，應(yīng)選用外接法。(2)臨界值推斷法若Rx＞eq\r(RA·RV)，應(yīng)選用內(nèi)接法；若Rx<eq\r(RA·RV)，應(yīng)選用外接法；若Rx＝R0，內(nèi)外接法均可。(3)試觸法若電流表示數(shù)較電壓表示數(shù)變化明顯，說明外接時電壓表分流作用大，應(yīng)接受內(nèi)接法；若電壓表示數(shù)較電流表示數(shù)變化明顯，說明內(nèi)接時電流表的分壓作用大，應(yīng)接受外接法。2．滑動變阻器限流接法與分壓接法的選取原則(1)限流式接法選取原則一般在滑動變阻器總電阻R0與用電器電阻Rx相差不大時，若既不要求較大范圍內(nèi)調(diào)整電流和電壓，又不要求從零開頭讀數(shù)，則優(yōu)先選擇限流式接法。(2)分壓式接法選取原則①滑動變阻器的總電阻R0遠(yuǎn)小于用電器電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值，即Rx?R0；②要求用電器Rx的電流或電壓從零開頭連續(xù)變化；③接受限流式接法時，電路中的最小電流大于用電器Rx的額定電流，或給定的儀表量程偏小。三條中滿足一條，接受分壓接法。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例2]))(2022·山東高考)試驗室購買了一捆標(biāo)稱長度為100m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過試驗測定其實際長度。該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2，查得銅的電阻率為1.7×10－8Ω·m，再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx，從而確定導(dǎo)線的實際長度可供使用的器材有：電流表：量程0.6A，內(nèi)阻約0.2電壓表：量程3V，內(nèi)阻約9kΩ；滑動變阻器R1：最大阻值5Ω；滑動變阻器R2：最大阻值20Ω；定值電阻：R0＝3Ω；電源：電動勢6V，內(nèi)阻可不計；開關(guān)、導(dǎo)線若干?；卮鹣铝袉栴}：(1)試驗中滑動變阻器應(yīng)選________(填“R1”或“R2”)，閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________端(填“a”或“b”(2)在實物圖中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請依據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。(3)調(diào)整滑動變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為________(4)導(dǎo)線實際長度為________m(保留兩位有效數(shù)字)。[解析](1)依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可求得這部分銅導(dǎo)線的電阻大約為1.7Ω，加上愛護電阻約為4.7Ω，作為限流用的滑動變阻器假如用R1，當(dāng)調(diào)到最大時電路中的電流要大于電流表量程的一半，則測量數(shù)據(jù)較少，因此滑動變阻器要選用R2。開頭時作為限流用的滑動變阻器接入電路的電阻應(yīng)為最大值，故滑片應(yīng)移至a端。(2)結(jié)合電路圖補充連接實物圖如圖所示。(3)依據(jù)題圖乙和電壓表的量程可讀得電壓表的示數(shù)為2.30V。(4)銅導(dǎo)線與R0的串聯(lián)電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(2.30,0.50)Ω＝4.6Ω，銅導(dǎo)線電阻Rx＝R－R0＝1.6Ω，依據(jù)Rx＝ρeq\f(l,S)得導(dǎo)線長度l＝eq\f(RxS,ρ)≈94m。[答案](1)R2a(2)見解析圖(3)2.30(2.29、2.31均正確)(4)94(93、95均正確[感悟升華]1．器材選取三要求(1)依據(jù)不使電表受損和盡量削減誤差的原則選擇電表。(2)依據(jù)電路中可能消滅的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，留意流過滑動變阻器的電流不能超過它的額定值。對高阻值的變阻器，假如滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜接受。(3)應(yīng)依據(jù)試驗的基本要求來選擇儀器。對于這種狀況，只有生疏試驗原理，才能做出恰當(dāng)?shù)倪x擇。2．在連實物圖時的四點留意(1)各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上。(2)不應(yīng)在導(dǎo)線中間消滅分叉，且導(dǎo)線不能跨過儀器。(3)連接電表應(yīng)留意量程選用正確，正、負(fù)接線柱不要接錯。(4)開關(guān)要把握整個電路。3．(2022·全國新課標(biāo)Ⅱ)在伏安法測電阻的試驗中，待測電阻Rx約為200Ω，電壓表○的內(nèi)阻約為2kΩ，電流表○的內(nèi)阻約為10Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示，結(jié)果由公式Rx＝eq\f(U,I)計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。若將圖甲和圖乙中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值。解析：依據(jù)串、并聯(lián)電路的特點解題。依據(jù)題意知eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx)，電壓表的分流作用較顯著，故Rx1更接近待測電阻的真實值。圖甲的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，故Rx1>Rx真；圖乙的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故Rx2<Rx真。答案：Rx1大于小于4．現(xiàn)要用伏安法描繪一只小燈泡的I-U圖線，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡正常工作時的功率小于0.7W。有下列器材供選用：A．電壓表(0～3V，內(nèi)阻3kΩ；0～15V，內(nèi)阻10kΩ)B．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.5Ω；0～3A，C．滑動變阻器(10Ω，2D．滑動變阻器(100Ω，1.0E．蓄電池(電動勢6V，內(nèi)阻不計)(1)用如圖甲所示的電路進行測量，滑動變阻器應(yīng)選用________(用字母序號表示)。開關(guān)S閉合之前，滑動變阻器的滑片應(yīng)當(dāng)置于________端(填“A”、“B”或“AB正中間”)。(2)按圖甲所示電路，用筆畫線代替導(dǎo)線在圖乙中將實物連接成試驗所需電路圖。(3)通過試驗測得此燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示。由圖線可求得此燈泡在正常工作時的電阻為________Ω。丙解析：(1)因描繪小燈泡的I-U圖線接受滑動變阻器分壓式連接，滑動變阻器應(yīng)選用小電阻值的，故應(yīng)選用變阻器C；開關(guān)閉合前，為了愛護電表和小燈泡，應(yīng)使測量電路部分的電壓為零，即將滑片置于A端。(2)實物連接如圖所示。由于燈泡的額定電壓為2.5V，由圖甲知，電壓表量程應(yīng)選0～3V，由I＝eq\f(P,U)知流經(jīng)燈泡的電流約為I≈eq\f(P,U)＝eq\f(7,2.5)A＜0.3A，所以電流表的量程應(yīng)選0～0.6A。(3)由I-U關(guān)系圖像可以讀出，當(dāng)小燈泡的電壓為2.5V時，其電流I＝0.25A，由R＝eq\f(U,I)可得，小燈泡正常發(fā)光時的電阻R＝10Ω。答案：(1)CA(2)見解析圖(3)105．(2022·安徽高考)某同學(xué)為了測量一個量程為3V的電壓表的內(nèi)阻，進行了如下試驗。甲(1)他先用多用表進行了正確的測量，測量時指針位置如圖甲所示，得出電壓表的內(nèi)阻為3.00×103Ω，此時電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了。已知多用表歐姆擋表盤中心刻度值為“15”，表內(nèi)電池電動勢為1.5V，則電壓表的示數(shù)應(yīng)為________V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(2)為了更精確?????地測量該電壓表的內(nèi)阻RV，該同學(xué)設(shè)計了如圖乙所示的電路圖，試驗步驟如下：乙A．?dāng)嚅_開關(guān)S，按圖乙連接好電路B．把滑動變阻器R的滑片P滑到b端C．將電阻箱R0的阻值調(diào)到零D．閉合開關(guān)SE．移動滑動變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3V位置F．保持滑動變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)整電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5V位置，讀出此時電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測量值G．?dāng)嚅_開關(guān)S試驗中可供選擇的試驗器材有：a．待測電壓表b．滑動變阻器：最大阻值2000Ωc．滑動變阻器：最大阻值10Ωd．電阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小轉(zhuǎn)變量為0.1Ωe．電阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小轉(zhuǎn)變量為0.1Ωf．電池組：電動勢約6V，內(nèi)阻可忽視g．開關(guān)、導(dǎo)線若干依據(jù)這位同學(xué)設(shè)計的試驗方法，回答下列問題：①要使測量更精確，除了選用電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外，還應(yīng)從供應(yīng)的滑動變阻器中選用________(填“b”或“c”)，電阻箱中選用________(填“d”或“e”)；②電壓表內(nèi)阻RV的測量值R測和真實值R真相比，R測________R真(填“＞”或“＜”)；若RV越大，則eq\f(|R測－R真|,R真)越________(填“大”或“小”)。解析：(1)由題知歐姆表的內(nèi)阻為r＝1.5×103Ω，歐姆表內(nèi)電池電動勢為1.5V，依據(jù)閉合電路歐姆定律可知，E＝U＋eq\f(U,RV)r，解得U＝1.0V。(2)由于滑動變阻器連接接受的是分壓接法，為了使電路電壓調(diào)整變化盡可能均勻，應(yīng)選用最大阻值較小的滑動變阻器c，由于電壓表的電阻約為3000Ω，因此電阻箱應(yīng)選用最大阻值超過3000Ω的電阻箱d。由于將電阻箱的阻值調(diào)大，因此滑動變阻器與電阻箱串聯(lián)部分電路兩端的電壓會大于3V，即當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.5V時，電阻箱兩端的電壓大于1.5V，即電阻箱接入電路的電阻值大于電壓表的內(nèi)阻，因此電壓表電阻的測量值大于真實值，即R測>R真；當(dāng)RV趨于無窮大時，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(R測－R真,R真)))趨于零，因此RV越大，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(R測－R真,R真)))越小。答案：(1)1.0(2)①cd②＞小考向三電路設(shè)計和試驗數(shù)據(jù)的處理1．測電源電動勢和內(nèi)阻的三種方法方法原理圖數(shù)據(jù)處理用電壓表、電流表和可變電阻(如滑動變阻器)測量測出兩組U、I值，依據(jù)E＝U＋Ir，通過計算或利用圖像法處理數(shù)據(jù)用電流表、電阻箱測量測出兩組I、R值，依據(jù)E＝I(R＋r)通過計算或利用圖像法處理數(shù)據(jù)用電壓表、電阻箱測量測出兩組U、R值，依據(jù)E＝U＋eq\f(U,R)r，通過計算或利用圖像法處理數(shù)據(jù)2.“測電源電動勢和內(nèi)阻”試驗數(shù)據(jù)處理方法本試驗在利用圖像處理數(shù)據(jù)時，要明確：(1)如圖所示圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流I增大時，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U＝E－Ir。(2)電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持肯定，而這里的U-I圖線中，E、r不變，外電阻R轉(zhuǎn)變，正是R的變化，才有I和U的變化。(3)將圖線兩側(cè)延長，縱軸截距點意味著斷路狀況，它的數(shù)值就等于電源電動勢E，橫軸截距點(路端電壓U＝0)意味著短路狀況，它的數(shù)值等于短路電流eq\f(E,r)。(4)圖線斜率的確定值表示電源內(nèi)阻，由于r一般很小，故得到的圖線斜率的確定值就較小。為了使測量結(jié)果精確?????，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開頭，計算r時選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點求得。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例3]))(2022·北京高考)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻。要求盡量減小試驗誤差。(1)應(yīng)當(dāng)選擇的試驗電路是圖中的______(填“甲”或“乙”)。(2)現(xiàn)有電流表(0～0.6A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干，A．電壓表(0～15V)B．電壓表(0～3V)C．滑動變阻器(0～50Ω)D．滑動變阻器(0～500Ω)試驗中電壓表應(yīng)選用________；滑動變阻器應(yīng)選用________。(選填相應(yīng)器材前的字母)(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示，其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點已經(jīng)標(biāo)在圖丙的坐標(biāo)紙上，請標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點，并畫出U-I圖線。序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4)依據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω。(5)試驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化。圖丁的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是________。丁[解析](1)測量電源電動勢和內(nèi)電阻試驗，由于干電池的內(nèi)電阻很小，電流表應(yīng)內(nèi)接，所以應(yīng)當(dāng)選擇的試驗電路為甲。(2)由于干電池的電動勢大約為1.5V，所以電壓表選擇量程為3V的，滑動變阻器選擇0～50Ω的。(3)在圖中標(biāo)出第2組數(shù)據(jù)后，可以看出，除第4組數(shù)據(jù)所描點偏離直線較多外，其他5組數(shù)據(jù)所描點都大致處于一條直線上，用直尺過盡可能多的點作始終線，不在直線上的點盡可能分居直線兩側(cè)，得到干電池的伏安特性曲線如圖所示。(4)依據(jù)閉合電路歐姆定律，E＝U＋Ir，變化為U＝E－Ir。由此可知，干電池的伏安特性曲線在縱軸的截距數(shù)值等于電源電動勢，斜率的確定值等于電源內(nèi)阻，所以電池的電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.83Ω。(5)依據(jù)電源最大輸出功率的條件，當(dāng)外電阻等于電源內(nèi)阻時，電源輸出功率最大。此時電壓表示數(shù)等于電源電動勢的一半，C正確。[答案](1)甲(2)BC(3)見解析圖(4)1.50(1.49～1.51均正確)0.83(0.81～0.85均正確)(5)C6．在一次試驗技能競賽中，一同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路來測電源的電動勢和內(nèi)阻。該同學(xué)選好器材后，用導(dǎo)線將各器材連接成如圖乙所示實物連線電路，其中R0是愛護電阻。(1)該同學(xué)在閉合電鍵后，發(fā)覺電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，在選用器材時，除了導(dǎo)線外，其他器材經(jīng)檢測都是完好的，則消滅故障的緣由是________________(請用接線柱處的字母去表達(dá))。(2)該同學(xué)測量時記錄了6組數(shù)據(jù)，并依據(jù)這些數(shù)據(jù)畫出了U-I圖線如圖丙所示。依據(jù)圖線求出電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。丙(3)若愛護電阻R0的阻值未知，該電源的電動勢E、內(nèi)電阻r已經(jīng)測出，在圖乙的電路中只需改動一條線就可測量出R0的阻值。該條線是______，需改接為______。改接好后，調(diào)整滑動變阻器，讀出電壓表的示數(shù)為U、電流表示數(shù)為I，電源的電動勢用E表示，內(nèi)電阻用r表示，則R0＝________。解析：(1)電流表有示數(shù)，說明電源與電流表構(gòu)成的閉合回路中各段導(dǎo)線均完好，電壓表無示數(shù)，只能是jd部分?jǐn)嗦吩斐傻摹?2)由U-I圖線可以讀出E＝1.48V，r＝eq\f(|ΔU|,|ΔI|)＝eq\f(1.48－1.20,0.56－0)Ω＝0.50Ω。(3)要測出R0的阻值，只需將jd線改接為je或jf即可，由閉合電路歐姆定律可得E＝U＋I(r＋R0)，故R0＝eq\f(E－U,I)－r。答案：(1)jd部分?jǐn)嗦?2)1.480.50(3)jdje(或jf)eq\f(E－U,I)－r7．(2022·全國高考)現(xiàn)要測量某電源的電動勢和內(nèi)阻。可利用的器材有：電流表○，內(nèi)阻為1.00Ω；電壓表○；阻值未知的定值電阻R1、R2、R3、R4、R5；開關(guān)S；一端連有鱷魚夾P的導(dǎo)線1，其他導(dǎo)線若干。某同學(xué)設(shè)計的測量電路如圖甲所示。甲(1)按圖甲在實物圖乙中畫出連線，并標(biāo)出導(dǎo)線1和其P端。 (2)測量時，轉(zhuǎn)變鱷魚夾P所夾的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入電路，記錄對應(yīng)的電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I。數(shù)據(jù)如下表所示。依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖丙中的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整，并畫出U-I圖線。I/mA1931531116930U/V2.512.592.682.762.84(3)依據(jù)U-I圖線求出電源的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。(保留兩位小數(shù))解析：(1)依據(jù)試驗原理圖進行實物圖連線，如圖(a)所示。圖(a)(2)依據(jù)所給數(shù)據(jù)，描點連線，如圖(b)所示。圖(b)(3)在U-I圖像中，圖線與縱軸的交點坐標(biāo)等于電源的電動勢，即E＝2.90V；圖線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和，k＝eq\f(ΔU,ΔI)＝RA＋r，則r＝1.03Ω。答案：(1)見解析圖(a)(2)見解析圖(b)(3)2.90(2.89～2.91均正確)1.03(0.93～1.13均正確)電學(xué)創(chuàng)新型試驗的分析技巧eq\o(\s\up7(),\s\do5([典例]))某同學(xué)在試驗室測汽車電熱器的電功率，此電熱器額定電壓為12V。試驗室備有下列器材。A．輸出電壓為16V的同學(xué)電源B．量程為0～3A的電流表，內(nèi)阻約0.1C．量程為0～0.6A的電流表，內(nèi)阻約0.5D．量程為0～3V的電壓表，內(nèi)阻約3kΩE．量程為0～15V的電壓表，內(nèi)阻約15kΩF．0～10Ω，額定電流為0.5G．0～10Ω，額定電流為2H．導(dǎo)線，開關(guān)該同學(xué)測量的數(shù)據(jù)記錄如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(1)該電熱器的阻值是否恒定不變？答：________(填“是”或“不是”)。(2)合理選擇試驗器材：電流表選________，電壓