2019届高考物理二轮专题复习 专题八 物理实验(练习)【共2套16页】

本套资源目录2019届高考物理二轮专题复习专题八物理实验第1讲力学实验与创新限时检测2019届高考物理二轮专题复习专题八物理实验第2讲电学实验与创新限时检测第1讲力学实验与创新1.(2018·福建龙岩模拟)(15分)在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中.(1)关于操作步骤先后顺序,下列说法正确的是.A.先测量原长,后竖直悬挂B.先竖直悬挂,后测量原长C.先后顺序对实验结果无影响D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重(2)为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图像,从图像上看,该同学没能完全按实验要求做,使图像上端成为曲线,图像上端成为曲线是因为.这两根弹簧的劲度系数分别为:甲弹簧为N/m,乙弹簧为N/m.若要制作一个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧(填“甲”或“乙”).解析:(1)为了准确测量弹簧的原长,并消除重力带来的影响,应先将弹簧悬挂,再测原长,故B,D正确,A,C错误;(2)向上弯曲的原因是超出了弹性限度,注意该图像中纵坐标为伸长量,横坐标为弹簧弹力,斜率的倒数为劲度系数,由此可求出k甲= N/m≈66.7 N/m;k乙= N/m=200 N/m,由于甲的劲度系数小,因此其精度高.答案:(1)BD(2)弹簧伸长超过弹性限度66.7 200 甲2.(2018·黑龙江哈尔滨二模)(15分)气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:a.用天平分别测出滑块A,B的质量m A,m B;b.调整气垫导轨,使导轨处于水平;c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;d.用刻度尺测出A的左端至挡板C的距离L1;e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块A,B运动时间的计时器开始工作,当A,B滑块分别碰撞挡板C,D时计时结束,记下A,B分别到达C,D的运动时间t1和t2.(1)实验中还应测量的物理量及其符号是.(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是,上式中算得的A,B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因有(至少答出两点).解析:(1)因系统水平方向动量守恒即m A v A-m B v B=0,由于系统不受摩擦,故滑块在水平方向做匀速直线运动故有v A=,v B=所以还要测量的物理量是B的右端至D板的距离L2.(2)若要验证动量守恒定律,则m A v A-m B v B=0,代入得m A-m B=0;由实验原理与实验步骤可知,产生误差的原因:①L1,L2,t1,t2,m A,m B的数据测量误差;②没有考虑弹簧推动滑块的加速过程;③滑块并不是做标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩擦力;④气垫导轨不完全水平.答案:(1)B的右端至D板的距离L2(2)m A-m B=0 ①L1,L2,t1,t2, m A,m B的数据测量误差②没有考虑弹簧推动滑块的加速过程3.(2018·山东聊城三模)(15分)图(甲)为在气垫导轨上研究匀变速直线运动的示意图,滑块上装有宽度为d(很小)的遮光条,滑块在钩码作用下先后通过两个光电门,用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间Δt以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t,用刻度尺测出两个光电门之间的距离x.(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,示数如图(乙),则d= cm;(2)实验时,滑块从光电门1的右侧某处由静止释放,测得Δt=50 ms,则遮光条经过光电门1时的速度v= m/s;(3)保持其他实验条件不变,只调节光电门2的位置,滑块每次都从同一位置由静止释放,记录几组x及其对应的t,作出-t图像如图(丙),其斜率为k,则滑块加速度的大小a与k关系可表达为a= .解析:(1)主尺的读数为7 mm,游标尺的读数为5×0.1 mm=0.5 mm,故遮光条宽度为d=7 mm+0.5 mm=0.75 cm.(2)滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度.则滑块经过光电门时的速度为v== m/s=0.15 m/s.(3)滑块由光电门1运动到光电门2的过程中,由位移公式x=vt+at2,整理得,=v+at,因此可知图像的斜率k=a,则加速度a=2k.答案:(1)0.75 (2)0.15 (3)2k4.(2018·宁夏石嘴山一模)(15分)如图(甲)所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放.(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图(乙)所示,则d= mm.(2)下列不必要的一项实验要求是 .(请填写选项前对应的字母)A.应使A位置与光电门间的距离适当大些B.应将气垫导轨调节水平C.应使细线与气垫导轨平行D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(3)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,若要得到滑块的加速度,还需要测量的物理量是 ;(4)改变钩码质量,测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门B的时间t,通过描点作出线性图像,研究滑块的加速度与力的关系,处理数据时应作出图像.解析:(1)游标卡尺的主尺读数为2 mm,游标读数为0.05×5 mm= 0.25 mm,所以最终读数d=2 mm+0.25 mm=2.25 mm;(2)应使A位置与光电门间的距离适当大些,有利于减小误差,故A必要;应将气垫导轨调节水平,拉力等于合力,故B必要;要保持细线与气垫导轨平行,拉力才等于合力,故C必要;拉力是直接通过传感器测量的,故与滑块质量和钩码质量大小关系无关,故D不需要;(3)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为等于滑块经过光电门的平均速度.根据运动学公式知若要得到滑块的加速度,还需要测量的物理量是A位置到光电门B的距离x.(4)由题意可知,该实验中保持滑块质量M不变,因此有v2=2ax,v=,a=,则有=2x所以研究滑块的加速度与力的关系,处理数据时应作出-F图像.答案:(1)2.25 (2)D (3)A位置到光电门的距离x(4)-F5.(2018·安徽二模)(20分)某实验小组利用弹簧测力计和刻度尺,测量滑块在木板上运动的最大速度.实验步骤:①用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力,记作G;②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧测力计相连,如图(甲)所示.在A端向右拉动木板,待弹簧测力计示数稳定后,将读数记作F;③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②;G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.60与滑块和重物P连接,保持滑块静止,测量重物P离地面的高度h;⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞),测量C,D间的距离x.完成下列作图和填空:(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F-G图线[图(丙)].(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ= (保留2位有效数字).(3)滑块最大速度的大小v= (用h,x,μ和重力加速度g表示).解析:(1)根据描点法在F-G图像上描出各点,再连接起来,如图所示;(2)由图(甲)可知F=μG,则F-G图像上的直线的斜率代表μ值的大小.由F-G图像可知μ==0.40;(3)当重物P刚好下落到地面时,滑块的速度v最大,此时滑块的位移为h,此后滑块做加速度为-μg的匀减速运动,由公式v2-=2ax知滑块的最大速度v max满足=2μg(x-h),则v max=.答案:(1)图见解析(2)0.40 (3)6.(2018·河南开封三模)(20分)某同学利用图(甲)所示的实验装置探究小车在均匀长木板上的运动规律.(1)如图(乙)所示是在小车做匀加速直线运动时打出的一条纸带,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,每5个点取一个计数点,x1=3.62 cm,x4=5.12 cm,由图中数据可求得小车的加速度为m/s2,第3个计数点与第2个计数点的距离(即x2)约为cm.(2)若用该实验装置“探究a与F,M之间的关系”,要用钩码(质量用m表示)的重力表示小车所受的细线拉力,需满足,满足此条件做实验时,得到一系列加速度a与合外力F的对应数据,画出a-F关系图像,如图(丙)所示,若不计滑轮摩擦及纸带阻力的影响,由图像可知,实验操作中不当之处为;小车的质量M= kg;如果实验时,小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力F,如图(丁)所示,从理论上分析,该实验图线的斜率将(填“变大”“变小”或“不变”).(3)为了验证动能定理,在用钩码的重力表示小车所受合外力的条件下,在如图(甲)所示的装置中,用图(乙)中1,3两点间对应的运动过程验证动能定理的表达式为.(用x1,x2,x3,x4,m,M,g,t表示,其中m为钩码的质量,M为小车的质量,t为两个计数点间的时间间隔)解析:(1)因为打点周期为T=0.02 s,且每5个点取一个计数点,所以每两个计数点间的时间间隔t=0.1 s;由匀变速直线运动的推论x m- x n=(m-n)at2得x4-x1=3at2,代入数据解得a=0.50 m/s2;由匀速直线运动的推论x2-x1=at2得x2=x1+at2,代入数据得x2=0.041 2 m,即4.12 cm.(2)要使细线的拉力等于钩码的重力,应该满足的条件是M≫m.由a-F关系图像可知实验操作不当之处为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,小车的质量M==1 kg.实验中把钩码的重力作为拉力F,实际上,由于钩码向下加速运动,拉力小于钩码重力.若在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力F,则小车加速度a和拉力F的关系图线的斜率将变大.(3)在钩码的重力等于小车所受的合外力的条件下,从计数点1到计数点3,合外力对小车做的功为mg(x2+x3).计数点1对应的速度v1=,计数点3对应的速度v3=,用1,3两计数点间对应的小车的运动过程验证动能定理的表达式为mg(x2+x3)= [(x3+x4)2-(x1+x2)2].答案:(1)0.50 4.12(2)M≫m没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足1变大(3)mg(x2+x3)=[(x3+x4)2-(x1+x2)2]第2讲电学实验与创新1.(2018·青海西宁二模)(14分)要测量某种合金的电阻率.(1)若合金丝长度为L,直径为D,阻值为R,则其电阻率ρ= .用螺旋测微器测合金丝的直径如图(甲)所示,读数为mm.(2)图(乙)是测量合金丝阻值的原理图,S2是单刀双掷开关.根据原理图在图(丙)中将实物连线补充完整.(3)闭合S1,当S2处于位置a时,电压表和电流表的示数分别为U1=1.35 V,I1=0.30 A;当S2处于位置b时,电压表和电流表的示数分别为U2= 0.92 V,I2=0.32 A.根据以上测量数据判断,当S2处于位置(选填“a”或“b”)时,测量相对准确,测量值R x= Ω.(结果保留两位有效数字)解析:(1)金属丝电阻R==ρ=ρ,则电阻率ρ=;由图示螺旋测微器可知,其示数为0.5 mm+15.0×0.01 mm=0.650 mm;(2)如图所示(3)电流表内阻较大、分压明显,故接b位置时更加准确,即S2处于位置b,根据欧姆定律,则有R x=Ω=2.9 Ω.答案:(1)0.650 (2)见解析图(3)b 2.92.(2018·天津南开区二模)(14分)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关T和两个部件P,Q.请根据下列步骤完成电阻测量:①旋动部件,使指针对准电流的“0”刻线.②将T旋转到电阻挡“×100”的位置.③将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件,使指针对准电阻的(填“0刻线”或“∞刻线”).④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小.为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按的顺序进行操作,再完成读数测量.A.将T旋转到电阻挡“×1k”的位置B.将T旋转到电阻挡“×10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准⑤某同学用该多用电表测量一个量程为3 V的电压表的内阻,他选择了电阻挡“×100”并进行了正确的操作.测量时指针位置如图所示,得出电压表内阻为3.00×103Ω,此时电压表的指针也偏转了.已知多用电表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”,表内电池电动势为 1.5 V,则电压表的示数应为V(结果保留两位有效数字).解析:①旋动机械调零旋钮P,使指针对准电流的“0”刻线.③将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动欧姆调零旋钮Q,使指针对准电阻的0刻线.④将两表笔分别与待测电阻相接,指针偏转角度过小,说明所选挡位太小,为准确测量电阻阻值,应将T旋转到电阻挡“×1k”的位置,然后进行欧姆调零,然后再测电阻阻值,故正确操作为ADC.⑤欧姆表的内电阻等于中值电阻,R=15×100 Ω=1 500 Ω;电压表的内电阻R V=3 000 Ω;故电压表读数为U=IR V=R V=×3 000 V=1.0 V.答案:①P ③Q 0刻线④ADC ⑤1.03.(2018·江苏一模)(14分)锂电池具有能量密度大、重量轻、寿命长、绿色环保等优点,已得到了广泛应用.图(甲)为某国产手钻内的可充电的锂电池,该电池标称电动势为12 V.某实验小组想测定它的电动势和内电阻.同学们上网查得该电池的内电阻很小,大约只有几十毫欧.他们从实验室找到了两个开关S1和S2、一个双量程电压表V(0～3 V,0～15 V,内阻约几千欧)以及一个电阻箱(99.999 Ω,精度 0.001 Ω).并设计了如图(乙)所示的电路.接着完成了以下的实验步骤:a.按图(乙)所示电路连接实物电路;b.保持开关S2断开,闭合开关S1,读出电压表示数U1;c.把电阻箱调到适当的阻值,再闭合开关S2,此时电压表的示数U2如图(丁)所示,电阻箱R的示数如图(戊)所示;d.记下实验数据,并计算出锂电池的电动势和内电阻;e.实验完毕,整理实验器材.请完成下列问题:(1)请用笔画线,按图(乙)电路图将图(丙)中实物电路连接好.(2)根据图(丁)和图(戊)可知U2= V、R= Ω.(3)如果步骤b中测得U1=12.5 V,根据以上测量数据可以计算出该电池的电动势E= V,内电阻r= Ω.(4)请提出该小组操作中不当或可以改进的地方:. 解析:(1)画出按图(乙)电路图所示的实物图,如图所示.(2)根据图(丁)和图(戊)可知:电压表读数为U2=10.5 V电阻箱读数为R=0.504 Ω.(3)设电压表内阻为R V,如果步骤b中测得U1=12.5 V,根据闭合电路欧姆定律可得U1=E因为R V≫r,则≈1故有E=U1=12.5 V根据闭合电路欧姆定律可得E=(R+r)将U2=10.5 V,R=0.504 Ω以及E=12.5 V代入可得内阻r=-R= 0.096 Ω.(4)该小组操作中只测了两组数据,误差较大,故可以改变电阻箱的阻值,重新进行测量,测多组数据取平均值或用图像处理数据,来使实验结果更精确.答案:(1)见解析图(2)10.5 0.504(3)12.5 0.096(4)改变电阻箱的阻值,重新进行测量,测多组数据取平均值或用图像处理数据4.(2018·黑龙江大庆二模)(14分)现有一个阻值大约为20 Ω的电阻,为了更精确地测量其电阻,实验室给出了以下器材:①电流表G1(0～50 mA,内阻r1=3 Ω)②电流表G2(0～100 mA,内阻r2=1 Ω)③定值电阻R1(R1=150 Ω)④定值电阻R2(R2=15 Ω)⑤滑动变阻器R(0～5 Ω)⑥干电池(1.5 V,内阻不计)⑦开关S及导线若干(1)某同学设计了如图(甲)所示的电路图,其中A,B一个为被测电阻、一个为定值电阻,请问图中电阻(填“A”或“B”)为被测电阻,定值电阻应选(填“R1”或“R2”).(2)若某次测得电流表G1,G2的示数分别为I1,I2.则被测电阻的大小为(用已知和测量物理量的符号表示).(3)若通过调节滑动变阻器,该同学测得多组I1,I2的实验数据,根据实验数据做出I1,I2的图像如图(乙)所示,并求得图像的斜率k=1.85,则被测电阻的大小为Ω(保留三位有效数字).解析:(1)G1和定值电阻A串联相当于电压表,两电流表读数之差可测出流过被测电阻B的电流,从而计算出被测电阻B的阻值.故图中电阻B为被测电阻.为使两电流表偏转比例相近,两支路电阻应相近,则定值电阻应选R2.(2)被测电阻的电流I=I2-I1,被测电阻的电压U=I1(r1+R2),则被测电阻的阻值R=.(3)由R=可得I2=(1+)I1;对比图像可得1+=k=1.85,解得R=Ω≈21.2 Ω.答案:(1)B R2(2)(3)21.25.(2018·四川宜宾模拟)(14分)某同学想测量一个量程为0～3 V,内阻约3 kΩ的电压表V 的内阻R x,所用的实验器材有:待测电压表V;电流表A(量程0～1.2 mA,内阻为R A=100 Ω);滑动变阻器R1(0～500 Ω);定值电阻R=5.0 kΩ;电阻箱R0(0～9 999.9 Ω);电源E(电动势8 V,内阻较小);开关一个、导线若干.(1)要把电流表A改为量程0～12 V的电压表,应与电流表A串联的电阻箱R0电阻调为Ω;(2)按如图(a)所示电路连接好电路,将电阻箱阻值按照上述第(1)问计算结果调节好,闭合开关S前应先将滑动变阻器的滑片调到最(选填“左”或“右”)端.实验中,多次调节滑动变阻器,记下电压表V的示数U和电流表A的示数I;(3)该同学以I为纵坐标,U为横坐标建立坐标系,根据测得数据描点作图如图(b)所示.由电路图可知I与U的关系式为I= (用题中所给物理量符号表示),结合图线(b)和已知数据可求得待测电压表内阻R x= kΩ;(结果保留2位有效数字)(4)该同学还想利用图(a)电路,测量一量程为0～1 V、内阻约2 kΩ的电压表内阻,为保证实验中的测量数据变化范围尽量大,只需更换一个定值电阻即可,若有四个阻值分别为 2.0 k Ω,8.0 kΩ, 14.0 kΩ,20.0 kΩ的定值电阻可供选择,他应选用阻值为kΩ的定值电阻.解析:(1)与电流表A串联的电阻箱R0电阻为R0=-R A=Ω- 100 Ω=9 900 Ω.(2)闭合开关S前应先将滑动变阻器滑片调到最左端.(3)根据欧姆定律得I==U,图像的斜率k=,由数学知识可得k=×10-4.代入数据解得R x≈3.2 kΩ.(4)测量量程为0～1 V、内阻约2 kΩ电表内阻,则此电压表的最大电压为1 V,最大电流为I1=.定值电阻与电压表串联,电源电压为8 V,所以定值电阻最大电压为 7 V,最大电流为I1,则定值电阻R=== R1=×2 kΩ=14.0 kΩ.所以应选用阻值为14.0 kΩ的定值电阻.答案:(1)9 900 (2)左(3)U 3.2(3.0～3.3均可) (4)14.06.(2018·安徽二模)(15分)LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约500 Ω,电学符号与小灯泡电学符号相同.实验室提供的器材有:A.电流表A1(量程为0至50 mA,内阻R A1约为3 Ω)B.电流表A2(量程为0至3 mA,内阻R A2=15 Ω)C.定值电阻R1=697 ΩD.定值电阻R2=1 985 ΩE.滑动变阻器R(0至20 Ω)一个F.电压表V(量程为0至12 V,内阻R V=1 kΩ)G.蓄电池E(电动势为12 V,内阻很小)F.开关S一个(1)如图所示,请选择合适的器材,电表1为,电表2为,定值电阻为.(填写器材前的字母编号)(2)将采用的电路图补充完整.(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式R x= (填字母),当表达式中的(填字母)达到,记下另一电表的读数代入表达式,其结果为LED灯正常工作时电阻.解析:(1)由电表2、一定值电阻和LED灯连接关系,可知电表2与一定值电阻串联后可测LED 灯的电压,将电流表和定值电阻之间组合可发现定值电阻R2和电流表A2两者组合,可测得的最大电压为3 mA× (15 Ω+1 985 Ω)=6 V,因为LED灯的额定电压为3 V,所以使用定值电阻R2和电流表A2与LED灯并联较为合理,这样使指针的偏角正好合适.LED灯的额定电流大约为=6 mA,因为电表1测量该支路的电流,可以发现使用电压表V来测电流较为合理,可测得的最大电流为= 12 mA.综上所述,电表1为F,电表2为B,定值电阻为D.(2)连接电路图,其中滑动变阻器应采用分压接法,如图所示.(3)根据欧姆定律,可得LED两端的电压为I2(R2+R A2),流过LED灯的电流为-I2,所以LED灯正常工作时的电阻表达式R x=.LED灯的额定电压为 3 V,要使LED灯两端的电压为3 V,需使I2==1.5 mA,此时所测得的R x为LED灯正常工作时的电阻. 答案:(1)F B D (2)见解析图(3)I2 1.5 mA7.(2018·北京海淀区二模)(15分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“3.0 V,0.5 A”,实验电路如图1所示.现备有下列器材:A.电流表A(量程0～0.6 A,内阻约0.1 Ω)B.电压表V(量程0～3 V,内阻约3 kΩ)C.滑动变阻器R1(0～5 Ω,3.0 A)D.滑动变阻器R2(0～100 Ω,1.25 A)E.电源E(电动势为3.0 V,内阻不计)F.开关S和若干导线(1)为了调节方便,滑动变阻器应选用(请填写选项前对应的字母).(2)请根据图1中的电路,用笔画线代替导线,将图2中的器材连接成完整的实验电路.(不要改动已连接的导线)组数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 I/A 0 0.09 0.21 0.34 0.40 0.46 0.50 根据上表中实验数据,在图3所示的坐标图上作出该灯泡的I-U图线.由图线发现在电流I 增大过程中,小灯泡电阻(选填“减小”“不变”或“增大”).(4)由I-U图线可知,小灯泡两端电压为2.4 V时的实际功率是W(结果保留两位有效数字).解析:(1)为方便实验操作,滑动变阻器应选择C.(2)根据电路图连接实物图,实物图如图(甲)所示.(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后根据描出的点作出图像如图(乙)所示.由图像可知,随电流I增大电压U增大,且电压与电流的比值增大,即灯泡电阻增大;(4)由图像可知,当U=2.4 V时,I=0.48 A,灯泡实际功率P=UI=2.4×0.48 W≈1.2 W.答案:(1)C (2)见解析图(甲)(3)图像见解析图(乙) 增大(4)1.2。