高中物理专项练习：创新实验
高中物理实验改进与创新案例
高中物理实验改进与创新案例
一、微粒排斥实验
1、现有方法：利用物理原理，使用铁研究物质之间微粒排斥的实验来探究物质之间互为双向排斥的原因。
2、改进与创新方法：利用电子显微镜，结合由计算机绘制出的二维空间图像，对研究物质之间排斥现象进行考察，比传统方法进行的研究具有速度更快，加以更多的定量分析，可以提供更准确的数据。
二、光散射实验
1、现有方法：使用光源照射特定物体，加以收集光散射，探究物体表面中微粒大小和分布之间的关系。
2、改进与创新方法：利用X射线、红外线散射技术，对特定物体表面的微粒的大小和分布形态分析实验，更进一步地去探究物质表面的微粒状态，具有准确性更高的优点，也使这项实验更加贴近实际应用的需求。
(高中物理)专题10力学创新实验
年高考物理实验精选百题解析专题10 力学创新实验1、〔8分〕〔13校联考〕随着环保节能意识的增强，自行车重新成为短途出行的重要交通工具，它不仅能保护环境，节约能源，而且相比走路感觉更“省力〞。
某同学想通过简单的器材，包括“台秤、卷尺和秒表〞，验证是否“省力〞。
他认为是否“省力〞需比较同等条件下人所消耗的能量多少。
〔1〕步骤一：估测一个人沿直线步行距离s所消耗的能量E1。
他认为人步行消耗的主要能量用于克服重力做功，运用上述器材，他测量了“人的质量m、腿长L、步幅d〞；运用上述物理量符号可得E 1= ________________〔写表达式〕〔2〕〔单项选择题〕一个体重为60k g普通高中男生，步行100米，消耗能量约〔〕〔3〕步骤二：估测一个人骑自行车沿直线前进距离s所消耗的能量E2。
他假定人骑自行车前进时阻力不变。
他测量了“人和车的总质量M，骑车匀速前进距离s1和对应的时间t〞，他还可以测___________________________________〔写出一个物理量及相应符号〕，运用上述物理量符号可得E2 =______________〔写表达式〕。
最后比较E1和E2，即可验证是否“省力〞。
以测停止蹬车后人和自行车滑行的距离s2，骑车匀速前进速度v= s1/t，由动能定理，E2-fs1=12Mv2，f s2=12Mv2，联立解得：E2=22212tssMs。
2．〔6分〕〔闵行区二模〕某同学为了探究杆子转动时的动能表达式，设计了以下图a 所示的实验：质量为m 的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O 处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A 经过某位置时的瞬时速度v A ，并记下该位置与转轴O 的高度差h 。
⑴设杆的有效宽度为d 〔d 很小〕，A 端通过光电门的时间为t ，那么A 端通过光电门的瞬时速度v A 的表达式为。
⑵调节h 的大小并记录对应的速度v A ，数据如下表。
为了寻找反映v A 和h 的函数关系，请选择适当的数据处理方法，并写出处理后数据间的函数关系________________。
高中物理创新实验练习题(含解析)
高中物理创新实验练习题学校:___________姓名：___________班级：___________一、实验题1．探究作用力与反作用力关系的实验装置如图甲所示，其中A、B是两个力传感器，B 固定在木块C上，固定木块，用A拉B，传感器显示两钩子受力随时间变化的图像如图乙所示。
根据图像得出的结论是：①________________________________________________________________②________________________________________________________________③________________________________________________________________2．人对周围发生的事情都需要经过一段时间才会做出反应，从发现情况到采取行动所经过的时间叫反应时间。
同学们为了测自己的反应时间，进行了如下实验。
如图所示，A同学用手捏住直尺顶端，B同学用一只手在直尺0刻度位置做捏住直尺的准备，但手不碰到直尺。
在A同学放开手指让直尺下落时，B同学立刻捏住直尺。
读出捏住直尺的刻度，就是直尺下落的高度，重力加速度取g。
（1）这个实验可以测出___________（填“A”或“B”）同学的反应时间，某次实验时，B同学捏住位置的刻度读数为L，则该同学的反应时间为___________（用字母L、g表示）；（2）为简化计算，同学们将另一较长的直尺刻度进行改进，以相等时间间隔在直尺上标记反应时间的刻度线，制作了“反应时间测量仪”，下列四幅图中刻度线标度最合理的是___________。
A． B．C． D．答案第1页，共1页 参考答案：1． 作用力与反作用力大小相等 作用力与反作用力方向相反 作用力与反作用力同时产生同时消失【详解】[1][2][3]固定木块C ，用A 拉B ，传感器显示两钩子受力随时间变化的图像如图乙所示。
2020新课标高考物理练习：力学创新实验含解析
(建议用时：20分钟)1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数．实验过程如下：一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MN 上，弹簧左端固定，弹簧处于原长时，弹簧右端恰好在桌面边缘处，现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住．已知当地的重力加速度为g ，弹簧的劲度系数为k .(1)实验中涉及下列操作步骤：①用天平测量出小滑块的质量m ，查出劲度系数为k 的弹簧的形变量为x 时的弹性势能的大小为E p ＝12kx 2.②测量桌面到地面的高度h 和小滑块抛出点到落地点的水平距离s . ③测量弹簧压缩量x 后解开锁扣．④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．Ⅰ.上述步骤正确的操作顺序是____________(填入代表步骤的序号)． Ⅱ.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为____________．(2)再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作，得出一系列滑块质量m 与它抛出点到落地点的水平距离s .根据这些数值，作出s 2－1m 图象，如图乙所示．由图象可知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝__________；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是____________．(用b ，a ，x ，h ，g 表示)2.(20xx·青岛二模)如图所示，某实验小组同学利用DIS 实验装置研究支架上力的分解，A 、B 为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A 连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．B 固定不动，通过光滑铰链连接长 0.3 m 的杆．将细绳连接在杆右端O 点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB ＝θ ②对两个传感器进行调零③用另一根绳在O 点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数 ④取下钩码，移动传感器A 改变θ角 重复上述实验步骤，得到表格.F1 1.0010.580… 1.002…F2－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)根据表格，A传感器对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”)．钩码质量为________kg(g取10 m/s2，保留1位有效数字)．(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________．A．因为事先忘记调零B．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除横杆自身重力对结果的影响D．可以完全消除实验的误差3．(20xx·全国押题卷二)甲、乙同学均设计了测动摩擦因数的实验，已知重力加速度为g.(1)甲同学设计的实验装置如图甲所示，其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一个轻质弹簧测力计，连接弹簧的细绳水平，实验时用力向左拉动A，当C的示数稳定后(B仍在A上)，读出其示数F，则该设计能测出________(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为μ＝________．(2)乙同学的设计如图乙所示，他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力，长木板固定在水平面上，物块与滑轮间的细绳水平，实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t；在坐标系中作出F－1t2的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应该测出的物理量为________(填所测物理量及符号)．根据所测物理量及图线信息，可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ＝________．热点17力学创新实验1．解析：(1)Ⅱ.由平抛运动规律，s＝v t，h＝12gt2，解得v＝sg2h.设弹簧被压缩时的弹。
高考命题点二 力学创新性实验
命题点二力学创新性实验1.[测量连接体中物体的加速度] (2020·全国Ⅱ卷,22)一细绳跨过悬挂的定滑轮,两端分别系有小球A和B,如图所示。
一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。
令两小球静止,细绳拉紧,然后释放小球,测得小球B释放时的高度h0=0.590 m,下降一段距离后的高度h=0.100 m;由h0下降至h所用的时间T=0.730 s。
由此求得小球B加速度的大小为a= m/s2(结果保留3位有效数字)。
从实验室提供的数据得知,小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g,当地重力加速度大小g取9.80 m/s2。
根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小a′= m/s2(结果保留3位有效数字)。
可以看出,a′与a有明显差异,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因: 。
2.[验证机械能守恒] (2021·广东新高考适应性考试)为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒,利用如图a装置,不可伸长的轻绳一端系住一小球,另一端连接力传感器,小球质量为m,球心到悬挂点的距离为L,小球释放的位置到最低点的高度差为h,实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图b所示,其中F m是实验中测得的最大拉力值,重力加速度为g,请回答以下问题:(1)小球第一次运动至最低点的过程,重力势能的减少量ΔE p=,动能的增加量ΔE k= 。
(均用题中所给字母表示) (2)观察图b中拉力峰值随时间变化规律,试分析造成这一结果的主要原因: 。
(3)为减小实验误差,实验时应选用密度(选填“较大”或“较小”)的小球。
3.[测量动摩擦因数及重力加速度] (2021·湖北新高考适应性考试)某同学利用如图a所示的装置测量滑块与长金属板之间的动摩擦因数和当地重力加速度。
金属板固定于水平实验台上,一轻绳跨过轻滑轮,左端与放在金属板上的滑块(滑块上固定有宽度为d=2.000 cm的遮光条)相连,另一端可悬挂钩码。
高中物理电学实验创新实验题
考查点(一)研究灯丝泡在水中时的伏安特性曲线[例1]某实验小组为了研究小灯泡的伏安特性曲线，先按照图甲所示的电路图连接电路，实验过程中操作规范，测量准确，得到一系列数据，如图乙中的散点。
该实验小组对实验进行了改进，如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然置于灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中小灯泡L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在25 ℃。
实验过程中操作规范，测量准确，得到一组数据，如图丁中的一组散点。
已知水的电阻远大于灯丝的电阻。
(1)请在图乙上描绘小灯泡的伏安特性曲线K1；曲线K1表明，随着电压升高，小灯泡的电阻____________(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)。
(2)请在图丁上描绘小灯泡灯丝的伏安特性曲线K2；曲线K2表明，随着电压升高，水中灯丝电阻____________(填“越来越小”“基本不变”或“越来越大”)。
(3)对比两次实验表明，在同样的电压值下，曲线K1的电流值基本都远远小于曲线K2的电流值，其原因是__________________________________________________________。
[解析](1)用平滑的曲线将各点相连，如图1所示；因I-U图像中图像的斜率表示电阻的倒数，故由图1可知，电阻越来越大。
(2)同理作出图像如图2所示，由图2可知，电阻基本保持不变。
(3)由两I-U图像可知，在同样的电压下，曲线K1的电流值基本都远小于曲线K2的电流值，即曲线K1的电阻值明显大于曲线K2对应的电阻值，原因是描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度高于描绘曲线K2时灯丝的温度，而金属导体的电阻随温度的升高而增大。
[答案](1)如解析图1所示越来越大(2)如解析图2所示基本不变(3)描绘曲线K2时灯丝保持恒温，而描绘曲线K1时灯丝的温度发生变化，且一直高于描绘曲线K2时灯丝的温度考查点(二)测量LED灯正常工作时的电阻[例2](2017·邯郸模拟)某实验小组要精确测定一个额定电压为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为300 Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。
高考物理复习练习：热点12 力学创新实验
热点12 力学创新实验(建议用时:20分钟)1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数．实验过程如下:一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MN 上,弹簧左端固定,弹簧处于原长时,弹簧右端恰好在桌面边缘处,现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住．已知当地的重力加速度为g,弹簧的劲度系数为k.(1)实验中涉及下列操作步骤:①用天平测量出小滑块的质量m,查出劲度系数为k 的弹簧的形变量为x 时的弹性势能的大小为E p ＝12kx 2.②测量桌面到地面的高度h 和小滑块抛出点到落地点的水平距离s. ③测量弹簧压缩量x 后解开锁扣． ④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．Ⅰ.上述步骤正确的操作顺序是____________(填入代表步骤的序号)． Ⅱ.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为____________．(2)再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作,得出一系列滑块质量m 与它抛出点到落地点的水平距离s.根据这些数值,作出s 2－1m 图象,如图乙所示．由图象可知,滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝__________；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是____________．(用b,a,x,h,g 表示)2．图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置,曲面AB 与水平面相切于B 点且固定．带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行最终停在C 点,P 为光电计时器的光电门,已知当地重力加速度为g.(1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,则遮光条的宽度d ＝________cm ；(2)实验中除了测定遮光条的宽度外,还需要测量的物理量有________； A ．小物块质量mB ．遮光条通过光电门的时间tC ．光电门到C 点的距离xD ．小物块释放点的高度h(3)为了减小实验误差,同学们采用图象法来处理实验数据,他们根据(2)测量的物理量,建立如图所示的坐标系来寻找关系,其中合理的是________．3．(2019·如皋市模拟)某小组测量木块与木板间动摩擦因数,实验装置如图甲所示．(1)测量木块在水平木板上运动的加速度a.实验中打出的一条纸带如图乙所示．从某个清晰的点O 开始,每5个打点取一个计数点,依次标出1、2、3…,量出1、2、3…点到O 点的距离分别为s 1、s 2、s 3…,从O 点开始计时,1、2、3…点对应时刻分别为t 1、t 2、t 3…,求得v 1＝s 1t 1,v 2＝s 2t 2,v 3＝s 3t 3…,作出v －t 图象如图丙所示,图线的斜率为k,截距为b.则木块的加速度a ＝________；b 的物理意义是________．(2)实验测得木块的加速度为a,还测得钩码和木块的质量分别为m 和M,已知当地重力加速度为g,则动摩擦因数μ＝____________．(3)关于上述实验,下列说法中错误的是____________． A ．木板必须保持水平B ．调整滑轮高度,使细线与木板平行C ．钩码的质量应远小于木块的质量D ．纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素 4.某兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律,轻绳一端固定在光滑固定转轴O 处,另一端系一小球．(1)小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门,用螺旋测微器测出了小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d ＝________ mm.使小球在竖直面内做圆周运动,测出小球经过最高点的挡光时间为Δt 1,经过最低点的挡光时间为Δt 2.(2)小军同学在光滑水平转轴O 处安装了一个拉力传感器,已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动,通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F 1,在最低点时绳上的拉力大小是F 2.(3)如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒,小明同学还需要测量的物理量有________(填字母代号)．小军同学还需要测量的物理量有________(填字母代号)．A ．小球的质量mB ．轻绳的长度lC ．小球运行一周所需要的时间T(4)根据小明同学的思路,请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式:__________________________________________________________.(5)根据小军同学的思路,请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式:________________________________________________________.热点12 力学创新实验1．解析:(1)Ⅱ.由平抛运动规律,s ＝vt,h ＝12gt 2,解得v ＝sg2h.设弹簧被压缩时的弹性势能为E p ,由功能关系可知E p －μmgx＝12mv 2,而E p ＝12kx 2,解得μ＝kx 2mg －s24hx.(2)E p －μmgx＝12mv 2,而v ＝sg 2h ,有E p ＝μmgx＋mgs 24h ,对照题给s 2－1m 图象,变形得s 2＝4hE p g ·1m－4μhx.由s 2－1m 图象可知,图线斜率b a ＝4hE p g ,图线在纵轴上的截距b ＝4μhx ,解得滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝b 4hx ；弹性势能大小为E p ＝bg4ha.答案:(1)Ⅰ.①③②④ Ⅱ.kx 2mg －s24hx(2)b 4hx bg 4ha2．解析:(1)主尺的读数是1.0 cm,游标尺上的第12条刻度线与主尺的刻度线对齐,读数是0.05×12 mm ＝0.60 mm,则游标卡尺的读数是10 mm ＋0.60 mm ＝10.60 mm ＝1.060 cm.(2)实验的原理:根据遮光条的宽度与遮光条通过光电门的时间可求得滑块通过光电门时的速度v ＝d t ；滑块从B 到C 的过程中,摩擦力做功,根据动能定理得－μmgx＝0－12mv 2,联立以上两式得动摩擦因数μ＝d22gxt 2.则还需要测量的物理量是光电门P 到C 点的距离x 与遮光条通过光电门的时间t,故B 、C 正确,A 、D 错误．(3)由动摩擦因数的表达式可知,μ与t 2和x 的乘积成反比,所以x －1t 2图线是过原点的直线,应该建立1t 2－x 坐标系,故B 项正确,A 、C 、D 项错误．答案:(1)1.060 (2)BC (3)B3．解析:(1)图线纵轴截距是0时刻对应的速度,即表示O 点的瞬时速度．各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度,以平均速度 v 为纵坐标,相应的运动时间t 的一半为横坐标,即 v －t2的图象的斜率表示加速度a,则 v －t 图象的斜率的2倍表示加速度,即a ＝2k.(2)对木块、钩码组成的系统,由牛顿第二定律得: mg －μMg＝(M ＋m)a 解得:μ＝mg －（m ＋M ）aMg.(3)木板必须保持水平,使压力大小等于重力大小,故A 正确；调整滑轮高度,使细线与木板平行,拉力与滑动摩擦力共线,故B 正确；因选取整体作为研究对象,钩码的质量不需要远小于木块的质量,故C 错误；纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素,故D 正确；本题选错误的,故选C.答案:(1)2k O 点的瞬时速度 (2)mg －（m ＋M ）a Mg(3)C4．解析:(1)螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm,可动刻度读数为20.0×0.01 mm,故最终读数为两者相加,即5.700 mm.(3)根据小明同学的实验方案,小球在最高点的速度大小为v 1＝dΔt 1,小球在最低点的速度大小为v 2＝d Δt 2,设轻绳长度为l,则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12＋mg·2l＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22,化简得⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12＝4gl,所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度l ；根据小军同学的实验方案,设小球做圆周运动的半径为r,则小球在最低点有F 2－mg ＝m v 22r ,在最高点有F 1＋mg ＝m v 21r ,从最低点到最高点依据机械能守恒定律有12mv 22＝12mv 21＋2mgr,联立方程化简得F 2－F 1＝6mg,所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m.(4)由(3)可知,根据小明同学的思路,验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12＝4gl.(5)由(3)可知,根据小军同学的思路,验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为F 2－F 1＝6mg.答案:(1)5.700 (3)B A(4)⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12＝4gl (5)F 2－F 1＝6mg。
高考物理创新实验试题
高考物理创新实验试题1.（2013年全国新课标卷）图1中(a)图为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。
实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量M.重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△t A和△t B,求出加速度a；④多次重复步骤③，求a的平均值；⑤根据上述实验数据求出动擦因数μ。
回答下列问题：（1）测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示如图1（b）所示。
其读数为 cm（2）物块的加速度a可用d、s、△t A,和△t B,表示为a=（3）动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g表示为μ=（4）如果细线没有调整到水平.由此引起的误差属于（填“偶然误差”或“系统误差”）2．（2013年全国高考大纲卷）测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图2所示。
AB 是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C′。
重力加速度为g。
实验步骤如下：①用天平称出物块Q的质量m；②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC/的高度h；③将物块Q在A点由静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；④重复步骤③，共做10次；⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C′的距离s。
（1）用实验中的测量量表示：（ⅰ）物块Q到达B点时的动能E kB＝__________；（ⅱ）物块Q到达C点时的动能E kC＝__________；（ⅲ）在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功W f＝__________；（ⅳ）物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ＝__________。
（2）回答下列问题：（ⅰ）实验步骤④⑤的目的是。
（ii）已知实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是（写出一个可能的原因即可）3.（2013年全国新课标卷）某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好桌面边缘，如图3（a）所示。
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高中物理专项练习：创新实验
1.（南昌模拟）(1)如图所示为小南同学用欧姆挡去测量浴霸里的的白炽灯(220V,275W)不发光时灯丝电阻的表盘照片,但在拍照的时候未把多用电表的选择挡位旋钮拍进去小南同学认为还是能够知道其电阻值,那么你认为此白炽灯的灯丝电阻是___________Ω。
如果照片所拍摄的是直
流电流档(量程为5A)的表盘,则所测电流为___________A。
(2)小南同学想通过实验测量出欧姆表内部电源的电动势和内阻,他在实验室中找到了下列器材：
待测欧姆表(选择“欧姆档”) 电流表A(量程为0.6A,内阻不可忽略)
电压表V量程为3V,内阻非常大) 滑动变阻器R
电键K 导线若干
(i)连接好电路,将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关；
(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；(ⅲ)以U为纵坐标,I为横坐标,作U－I图线(U、I都用国际单位)；
(ⅳ)求出U－Ⅰ图线斜率k和在纵轴上的截距a。
回答下列问题：
①请在答卷的实物图上完成电路连线。
②选用k、a、R表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=___________,r=___________,代人数值可得E和r的测量值。
【参考答案】
（1）18.0（2分） 3.43-3.47（2分）
（2）①如图（2分）
②a -k（3分）
【解题思路】（1）由白炽灯(220V,275W)和P=U2/R可知,白炽灯工作电阻大约为100多欧姆。
根据金属导体电阻随温度的升高而增大可知测量不发光时电阻,可知为18.0Ω。
如果照片所拍摄的是直流电流档(量程为5A)的表盘,根据读数规则可知,所测电流为3.45A。
（2）采用电流表、滑动变阻器和电压表测量电源电动势和内阻,在答卷的实物图上完成电路连线如图。
由闭合电路欧姆定律,E=U+Ir,可得U=E-Ir,所以U－Ⅰ图线斜率k=-r,U－Ⅰ图线在纵
轴上的截距a=E,电动势E和内阻r的表达式E=a,r=-k。
2.（甘肃兰州一模）某探究小组在气垫导轨上研究弹簧弹性势能与形变量之间的关系,如图所示,在导轨的左端固定一挡板,在滑块的左端固定一个轻质弹簧,把气垫导轨调节水平以后,先缓慢向左移动滑块压缩弹簧,在刻度尺上测出弹簧的压缩量l再把滑块由静止释放,弹簧离开挡板后,测出遮光条通过光电门的时间△t。
改变弹簧的压缩量,重复上面的实验。
已知滑块和遮光条的总质量为m,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能E
p。
(1)该实验还需要测量的物理量是______________________；
(2)该小组计算弹性势能的表达式是E p=______________________；
(3)在多次测量后,该小组画出了E
p －l、E
p
－l、E p－l2的函数关系图象,发现只有E p－l2的
关系是一条过原点的直线,由此得出弹簧弹性势能与形变量的关系是___________。
【参考答案】（1）遮光条的宽度d
（2）E p=1
2
m（
d
t∆
）2。
（3）弹簧弹性势能与形变量的二次方成正比（或E p=kl2）
【名师解析】(1)该实验还需要测量的物理量是遮光条的宽度d 。
(2)根据机械能守恒定律,弹簧弹性势能转化为动能,滑块速度v=d
t∆。
该小组计算弹性势能的
表达式是
E p =
1
2
m v2=
1
2
m（
d
t∆
）2。
(3)在多次测量后,该小组画出了E
p －l、E
p
－l、E p－l2的函数关系图象,发现只有E p－l2的
关系是一条过原点的直线,由此得出弹簧弹性势能与形变量的关系是弹簧弹性势能与形变量的二次方成正比（或
E
p
=kl2）。
3.（9分）（全国高考模拟卷15）（图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。
(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω．满偏电流为1 mA ,R
1和R
2
为阻值固定的电阻。
若使用a
和b两个接线柱．电表量程为3 mA：若使用a和c两个接线拄,电表量程为10mA．由题给条件
和数据,可以求出R
1=_______Ω,R
2
=_______Ω。
(2)现用一量程为3mA,内阻为150Ω的标准电流表A对改装电表的3mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5．1.0、I.5、2.0．2.5、3.0mA。
电池的电动势为1.5 V．内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格．阻值分别为300Ω和1000Ω：滑动变阻器R有两种规格．最大阻值分别为750Ω和3000Ω,则R0应选用阻值为_________Ω的电阻,R应选用最大阻值为_________Ω的滑动变阻器。
(3)若电阻R
1和R
2
中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b)的电路可以判断出损坏的电
阻。
图(b)中的R/为保护电阻。
虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。
则图中的d
点应和接线柱_______(填“b”或“c”)相连。
判断依据是：__________
【参考答案】（1）15（2分） 35（2分）
（2）300（1分） 3000（1分）
（3）c（1分）闭合开关时,若电表指针偏转,则损坏电阻是R
1
,若电表指针不动,则损坏电阻
是R
2
（2分）
（3）因为只有一个电阻损坏,所以d点应与c连接。
原因是R
1与A表并联,则当R
1
损坏时电表
A仍有示数指针偏转；而R
2与A表串联,则当R
2
损坏时电表A无示数指针不动,据此闭合开关时,
若电表指针偏转,则损坏电阻是R
1,若电表指针不动,则损坏电阻是R
2
.
【考点】欧姆定律；电阻的串、并联；闭合电路的欧姆定律
4.（全国高考模拟卷14）（9分）某同学要测量由某种新材料制成的粗细均匀的圆柱形导体的电阻率ρ.步骤如下：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,由图可知其长度为__________cm；
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图可知其直径为________mm；
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱形导体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则该电阻的阻值约为________Ω.
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱形导体(电阻为R)
电流表A
1
(量程4 mA,内阻约为50 Ω)
电流表A
2
(量程10 mA,内阻约为30 Ω)
电压表V
1
(量程3 V,内阻约为10 kΩ)
电压表V
2
(量程15 V,内阻约为25 kΩ)
直流电源E(电动势4 V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0～15 Ω,额定电流2.0 A)
滑动变阻器R2(阻值范围0～2 kΩ,额定电流0.5 A)
开关S,导线若干．
为减小实验误差,要求测得多组数据进行分析,请在虚线框中画出合理的测量电路图,并标明所用器材的代号.
【参考答案】(1) 5.015（2分）(2) 4.700（2分）
(3) 220（2分）(4)如图所示（3分）
5.（6分）（全国高考模拟卷13）某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点的速度的实验,所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为R=0.20m）.
完成下列填空：
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图（a）所示,托盘秤的示数为1.00kg;
(2)将玩具小车放置在凹形桥模拟器最低点时,托盘秤示数如图（b）所示,该示数为______kg.
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧,此过程中托盘秤的最大示数为m,多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示：
序号 1 2 3 4 5
M(kg) 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90
低点时的速度大小为_______m/s ,(重力加速度大小取9.80m/s2,计算结果保留2位有效数字) 【参考答案】（2）1.40 （2分）（4）7.9（2分） 1.4（2分）
【考点】匀速圆周运动的向心力,会正确使用的仪器测质量,知道用多次测量求平均值的方法减少。