2019届高考物理二轮复习专题七实验技巧与创新第1讲力学实验与创新课后演练强化提能
2019届高考物理二轮复习第7章选修部分高考仿真模拟练(8+2+2+2选1)
高考仿真模拟练（8 +2+2+ 2选1）第I卷（选择题共48分）一、选择题（本卷共8小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，第14〜18题只有一项符合题目要求，第19〜21题有多项符合题目要求•全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分•）14. [2018 •重庆市第一期联考]现代科学的发展极大地促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是（）A. 卢瑟福a粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构B. 天然放射现象表明原子核内部有电子C. 轻核聚变反应方程有：1H+2He+ O nD. 氢原子从n= 3能级跃迁到n= 1能级和从n= 2能级跃迁到n= 1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长解析：卢瑟福通过a粒子散射实验提出原子的核式结构模型，天然放射现象说明原子核内部具有复杂的结构，A、B错误；轻核聚变方程电荷数守恒、质量数守恒，C正确；氢原子从n= 3能级跃迁到n= 1能级放出的光子能量比从n = 2能级跃迁到n= 1能级的大，由公he式E= —，可知前者跃迁辐射出的光子波长比后者的短，D错误.人答案：C15. 如图所示，在“探究影响电荷间相互作用力的因素”实验中，若的小球的带电荷量大小相等，质量分别为m和m,小球与带正电的物体M之间的距离相同,F、F2位置所悬挂小球的丝线的偏角的正切值的比值为解析：分析小球受力，由于R、P2位置所悬挂的小球的带电荷量大小相等，小球与带正电的物体之间的距离相同，说明电荷之间的作用力F相同，利用平衡条件对两球分别列式,联立可得两偏角的正切值的比值.答案：D16. 如图所示，假设某龙舟队在比赛前划向比赛点的途中要渡过宽288 m且两岸平直的河，河中水流的速度恒为v水=5.0 m/s.龙舟从M处开出后实际沿直线MN到达对岸，若直线MN与河岸成53°角，龙舟在静水中的速度大小也为 5.0 m/s，已知sin53 ° = 0.8 , cos53°=0.6，龙舟可看作质点.则龙舟在水中的合速度大小v和龙舟从M点沿直线MN到达对岸所经历的时间t分别为（）A. v = 6.0 m/s , t = 60 sB. v = 6.0 m/s , t = 72 sC. v = 5.0 m/s , t = 72 sm A.-mm + m B.m% ：mm2mR、F2位置所悬挂两小球间的作用力忽略不计，在D.D. v = 5.0 m/s , t = 60 s解析：设龙舟头与航线Mh之间的夹角为a，龙舟的速度、水流的速度与龙舟在水中的合速度如图所示，由几何知识得 a = 53°,故龙舟在水中的合速度大小v= 2V水COS53° =2886.0 m/s.航线MN勺长度L= . “m= 360 m,故龙舟从M点沿直线MN到达对岸所经历的sin 53时间t = L= 60 s，选项A正确.v答案：A17•如图所示是一理想变压器的电路连接图，变压器原线圈两端的恒定交流电压为U, 副线圈所在电路中有一个定值电阻和一个滑动变阻器，各电表均为理想电表，开关S闭合，则下列关于各电表示数的说法正确的是（）A. 滑片P上滑时，A的示数变大，A的示数变大，V的示数变大B. 滑片P上滑时，A1的示数变大，A的示数变大，V的示数变小C. 断开开关S, A的示数变大，A的示数变大，V的示数变大D. 断开开关S, A的示数变小，A的示数变小，V的示数不变解析：开关S闭合，滑动变阻器的滑片P上滑时，接入电路中的电阻变大，可知电路中的总电阻变大，由于U恒定不变，则电压表V的示数不变，可知电流表A2的示数变小，则电流表A的示数也变小，A、B错误；开关S断开时，电路中的电阻变大，结合上述分析可知，电流表A的示数变小，电流表A2的示数变小，电压表V的示数不变，C错误、D正确.答案：D18. 为了研究汽车的启动和制动性能，现用甲、乙两辆完全相同的汽车在平直公路上分别进行实验.让甲车以最大加速度a1加速到最大速度后匀速运动一段时间再以最大加速度、、、a2a2制动，直到停止；乙车以最大加速度a1加速到最大速度后立即以加速度—制动，直到停止.实验测得甲、乙两车的运动时间相等，且两车运动的位移之比为 5 : 4.则a a2的值为（）A.2:1B1:2C.4:3D4:5解析：作出甲、乙两车的v-1图象，如图所示，设甲车匀速运动的时间为t1,总时间t 1 + t 2 t 2为t2，因为两车的位移之比为 5 : 4，则有一2一V m : QV m= 5 : 4，解得t 1 : t2= 1 :a24,乙车以最大加速度a1加速到最大速度后立即以加速度三制动，直到停止，根据v- t图线的斜率表示加速度，可知乙车匀减速运动的时间是甲车匀减速运动时间的2倍，则甲车匀速运动的时间和匀减速运动的时间相等，可知甲车匀加速运动的时间和匀减速运动的时间之比为2 : 1,加速度大小之比为a1 : a2= 1 : 2, B正确.答案：B19. 英国科学家法拉第发明了世界上第一台发电机，其原理如图所示，将一个半径为RB中，铜盘以角速度 O 匀速转动，铜盘的边缘附近 A 、C,两电刷与灵敏电流计相连.当铜盘绕中心轴 ( )B. 若不转动铜盘，将开关迅速闭合或断开，则灵敏电流计的指针也会偏转C. 若仅将滑动变阻器的滑片向左滑动，则灵敏电流计的示数将会减小D. 若磁场足够大，则转动铜盘时磁通量不会变化，灵敏电流计的指针将不会偏转解析：把铜盘看作是由无数根辐条组成的，转动铜盘时每根辐条都切割磁感线.根据安培定则和右手定则可知电刷 C 处的电势较高，感应电动势 E = Bl V =色字；若不转动铜盘， 将开关迅速闭合或断开， 穿过铜盘的磁通量会发生变化， 铜盘中会产生涡流， 但电路中没有 电流；若仅将滑动变阻器的滑片向左滑动，则电磁铁磁性减弱，输出电流会减小； 若磁场足 够大，转动铜盘时辐条仍然切割磁感线，仍会产生感应电流.“LIGO 项目以及引力波探测方面的决定性贡献” •双星的运动是引力波的来源之一•某双 星系统由a 、b 两星组成，这两颗星绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动,现测得两颗星的运行轨道半径分别为 他天体的影响，下列说法正确的是 ( )4n 2r 2C. a 星的质量为 G T的圆铜盘放置在垂直于盘面的匀强磁场 和中心分别装有与铜盘接触良好的电刷 按图示方向转动时，则下列说法正确的是 A. 回路中电动势E =BR CO且电刷C 处的电势高于A 处的电势r a 和r b , a 星的运行周期为 T ,引力常量为 G 不计其 B. a 、b 两颗星做圆周运动的线速度大小之比为r a r bD. a 、b 两颗星的总质量为,2 34 n r a + r bGT 2解析：双星系统两颗星运行的周期相同， 故b 星的运行周期也为 T,A 错误；根据T = vr b, B 正确；根据 G ―—2= n 年可得a 、b 两颗星做圆周运动的线速度大小之比为r a22m a m 2n 2 一，小 「，，十冃、，4n r a + r br a , G ” ” 2 = m ~T 1,可得 a 星的质量为 n a =r a + r b G Tr a + r b2 rb—,b 星的质量 n =答案：AC20. 2017年诺贝尔物理学奖授予了三位参与引力波探测工作的科学家，以表彰他们在 A. b 星的运行周期为r b 3Tr a答案：BD21•如图所示，光滑平行金属导轨MN PQ放置在同一水平面内，M P之间接一定值电阻R金属棒cb垂直导轨水平放置，金属棒cb及导轨电阻不计.整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，t = 0时对金属棒施加水平向右的外力F,使金属棒由静止开始做匀加速直线运动•下列关于通过金属棒的电流i、通过导轨横截面的电荷量q、拉力F和拉力的功率P随2 2 氏L°at 第二定律，得F- F安=ma解得F= m升旦晋,选项C正确；拉力的功率P= Fv m升BR^ at,选项D 错误.答案：AC第n卷（非选择题共62分）本卷包括必考题和选考题两部分. 第22〜25题为必考题，每个试题考生都必须做答. 第33〜34题为选考题，考生根据要求做答.（一）必考题（共47分）22. （5分）在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组用如图甲所示的实验装置进行实验，重物通过滑轮用细绳拉小车，在小车和重物之间接一个轻质微型力传感器，位移传感器（发射器）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端，滑轮左侧细绳与轨道平行，实验中力传感器的示数为F,保持小车［包括位移传感器（发射器）］的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系如图乙所示.f播收腓I （轴血百g --小车册4轨追⑴图乙中的a- F图线不过原点，表明实验之前缺少的一个必要步骤是--------- 2 24 n r a+ r b r a4n十，所以a、b两颗星的总质量为--------- 24 n r a+r bGT2GT23,C错误、D正确.解析：t = 0时对金属棒施加水平向右的外力F,使金属棒由静止开始做匀加速直线运动，设加速度为a,则金属棒的速度可表示为v = at，由法拉第电磁感应定律，切割磁感线产生E BLati =R=_ R，与时间i = R q = i △ t，联立B2L2at , . _，由牛顿R的感应电动势E= BLv= BLat，根据闭合电路欧姆定律，金属棒中电流成正比，选项A正确；感应电动势◎罟1解得q= 2RBLat2，选项B错误；金属棒运动过程中所受的安培力F安=BiL,S= Lx= L • ；at2,⑵ 本实验是否需要使所挂重物的质量远小于小车和位移传感器的总质量？_（填“ 是” 或“ 否”），原因是（3）若某同学做该实验时，没有选用位移传感器和力传感器，只是用细绳把重物绕过定滑轮与小车相连，实验获得的a-F图线仍是图乙.所挂重物越重，细绳拉小车的力将越大，结果会使a-F图线不断延伸，如图丙所示，预测延伸后半部分的图线将会是________ （填“①”、“②”或“③”）.解析：（1）刚开始力传感器示数为零，小车保持静止，说明实验前小车在轨道上运动时，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足. （2）不需要使所挂重物的质量远小于小车和位移传感器的总质量，因为小车所受合外力可以通过力传感器直接读出. （3）由牛顿第二定律知小车的加速度大小为a= 芒7=丄小--，随着m的增大，a-F图线的斜率变小, mF M m^ M 匕耐M m+ M 故应选①.答案：（1）平衡摩擦力（2）否小车所受合外力可以通过力传感器直接读出（3）①23. [2018 •湖南长沙模拟]（10分）在测量电池的电动势E和内阻的实验中，某同学在电路中添加了一个未知阻值的保护电阻R0,本实验的器材有：待测电池E,保护电阻R0,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,开关K i,单刀双掷开关K2,导线若干.（1）根据图甲所示的电路原理图把图乙所示的实物图用笔画线代替导线补充完整.（2）该同学先将K2扳到 ___________ （填“a”或“ b”）来测量定值电阻两端的电压和电流，调节滑动变阻器的滑片，读出几组电压表和电流表的数据并记录；再将K2扳到________ （填“a”或“ b”）来测量路端电压和电流，调节滑动变阻器的滑片，读出几组电压表和电流表的数据（3）将两次记录的数据在同一个坐标系中描点作图，如图丙所示，由图象可得保护电阻F0 = ________ Q,被测电池的电动势E= ________ V,内阻r = ___________ Q;由实验电路图分析可知，所测保护电阻的测量值__________ （填“大于” “小于”或“等于”）真实值，这对测量电池的电动势和内阻_________ （填“有影响”或“无影响”）.解析：（1）由电路的结构可知，开关K2分别在a点和b点时，测量的电压分别是R）的电压与路端电压，由此连接完整电路，如图所示（见答案图）.（2）由题图甲可知，要想测量定值电阻F0的阻值，应测量电阻R）两端的电压和电流，故应将开关K2扳到a;而要想测量电池的电动势和内阻，应测量路端电压和干路电流，故应将开关Ka扳到b.L0 1.2（3）由题图丙可知，保护电阻阻值= Q = 2 Q;由题图丙电池的U- I图象可I 0 U.6A I I 1 5 —1 2知,图象与纵轴交点坐标值为 1.5 ,被测电池的电动势E= 1.5 V,内阻r =肓=* “ * QA I 0.6=0.5 Q;由题图甲电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，电压表的测量值偏大，由欧姆定律可知，保护电阻R0的测量值大于真实值；保护电阻对测电池的电动势与内阻没有影响.答案：⑴如图所示（2）a b （3）2 1.5 0.5 大于无影响24. （12分）如图所示，可视为质点的小物块放在水平面上的N点，质量为m^ 0. 05 kg.在小物块右侧沿竖直方向固定一半径为R= 0.2 m的光滑圆轨道，B点为圆轨道的最高点，圆轨道的最低点A处有一小孔（小孔可封闭，封闭后圆轨道仍然光滑），A、N之间的距离为x =1 m. 0点位于N点的正上方0.9 m处，长度为L= 0.9 m的轻绳一端固定在O点，另一端拴接一个质量为M= 0.1 kg的小钢球.现将轻绳拉至与竖直方向成0 = 60°的位置由静止释放，经过一段时间，小钢球与小物块发生无能量损失的碰撞，再经过一段时间，小物块由A处的小孔进入竖直圆轨道（进入轨道瞬间小物块的能量损失可忽略），此时立即封闭A处的小孔，以后的运动过程中，小物块不会从小孔离开，重力加速度g= 10 m/s 2.欲使小物块在竖直圆轨道内做周期性运动，则小物块与水平面之间的动摩擦因数应满足什么条件？解析：设小钢球与小物块碰前瞬间的速度为V o,小钢球由静止释放到与小物块碰撞前瞬间的过程，由机械能守恒定律得MgL—L eos 0 ）= ?MV（1分）代入数据解得V0 = 3 m/s（1分）小钢球与小物块无能量损失的碰撞过程中动量守恒、机械能守恒，有1 2 1 2 1 2 八Mv= Mv + mv, J M\2=^M V + ^mv。
2019届二轮复习 力学实验及创新实验设计 课件(13张)(全国通用)
30.0 15.0 10.0 7.5
1 2 x2 小球在斜槽上滑下过程中，不计小球与槽之间的摩擦，只有重力做功，则有：mgH＝2mv ，解得：H＝4y H μ (3)若摩擦不能忽略，则有：W＝mgH－μmgcos θ·sin θ＝mgH(1－tan θ) μ 1 2 x2 若动能定理成立，则有：mgH(1－tan θ)＝2mv ，解得：H＝ 1
OB 间的夹角 β
(2)m1 2gL1－cos α
m1 2gL1－cos β 0
m2x
2h
g
22．(7 分)下图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径 相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验： ①用天平测出两个小球的质量分别为 m1 和 m2； ②安装实验装置，将斜槽 AB 固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一 斜面 BC 连接在斜槽末端； ③先不放小球 m2，让小球 m1 从斜槽顶端 A 处由静止释放，标记小球在斜 面上的落点位置 P； ④将小球 m2 放在斜槽末端 B 处，仍让小球 m1 从斜槽顶端 A 处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小 球 m1、m2 在斜面上的落点位置； ⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端 B 的距离。图中从 M、P、N 点是实验过程中记下的小球在 斜面上的三个落点位置，从 M、P、N 到 B 点的距离分别为 SM、SP、SN．依据上述实验步骤，请回答下 面问题： (1)两小球的质量 m1、m2 应满足 m1_______m2(填写“>” 、 “=”或“<”)； (2)小球 m1 与 m2 发生碰撞后，m1 的落点是图中____点，m2 的落点是图中____点； (3)用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式______，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的； (4)若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较____与_____是否相
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第1讲力学实验[做真题·明考向] 真题体验透视命题规律授课提示：对应学生用书第71页[真题再做]1.(2018·高考全国卷Ⅰ，T22)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针．现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm；当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________cm.当地的重力加速度大小为9.80m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)．解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37mm＋15×0.05mm＝37.75mm＝3.775cm.弹簧形变量x＝(3.775－1.950)cm＝1.825cm，砝码平衡时，mg＝kx，所以劲度系数k＝mgx＝0.100×9.801.825×10－2N/m≈53.7 N/m.答案：3.775 53.72．(2018·高考全国卷Ⅲ，T22)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间．实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺．(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子．若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为________(用L、L1和g表示)．(3)已知当地的重力加速度大小为g＝9.80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm.乙的反应时间为________s．(结果保留2位有效数字)(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：___________________________________.解析：(2)根据自由落体运动的规律，得L－L1＝12gt2，解得t＝2(L－L1)g.(3)将g＝9.80m/s2，L＝30.0cm＝0.300m，L1＝10.4cm＝0.104m，代入t＝2(L－L1)g得t＝0.20s.(4)建议：多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子．答案：(2) 2(L－L1)g(3)0.20 (4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子3．(2017·高考全国卷Ⅰ，T22)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的．(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________ m/s2.(结果均保留2位有效数字)解析：(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的．(2)滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，其滴水的时间间隔为T＝30s46－1＝23s．根据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图(b)中A点位置时的速度大小为v A＝(0.117＋0.133)m2T≈0.19m/s.由逐差法可得，小车运动的加速度大小为a＝[(0.150－0.117)＋(0.133－0.100)] m4T2≈0.037m/s2.答案：(1)从右向左(2)0.19 0.0374.(2018·高考全国卷Ⅱ，T23)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小．某次实验所得数据在下表中给出，其中ƒ4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出．回答下列问题：(1)f4＝________N；(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出ƒm图线；(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝________，fm图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；(4)取g＝9.80m/s2，由绘出的fm图线求得μ＝________.(保留2位有效数字)解析：(1)由图(b)可读出弹簧秤的示数f4＝2.75N.(3)摩擦力表达式f＝μ(M＋m)g，其斜率k＝μg.(4)图线的斜率k＝ΔfΔm＝2.93－2.150.25－0.05＝3.9N/kg.解得μ≈0.40. 答案：(1)2.75 (2)如图所示(3)μ(M＋m)gμg(4)0.40[考情分析]■命题特点与趋势——怎么考1．实验题的考查呈现由基础性向综合性的递进趋势．实验命题不避热点，注重陈题翻新，重点实验频繁考，其他实验“轮换”考，题目特点设置清晰，上手得分容易，但做好做全较难，能有效区分不同水平考生的能力．2．重在考查实验探究能力，而非实验本身．新任务，新情境，原理设计，方法选择，条件控制，数据处理的公式法、列表法、图象法、平均值法和逐差法反复涉及，其中图象法处理实验数据与结果规律性探索是高考的热点和亮点．3．实验题反映科技进步，引领教育创新．频闪照相机或光电计时器替代打点计时器，气垫导轨替代长木板，数字化传感器直接测力或位移等，体现时代特征．■解题要领——怎么做1．熟知各种器材的特性．2．熟悉课本上的实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差的分析方法．[建体系·记要点] 知识串联熟记核心要点授课提示：对应学生用书第72页[网络构建][要点熟记]1．系统误差：由于仪器本身不精密、实验方法粗略或实验原理不完善而产生的误差．系统误差总是同样偏大或偏小．系统误差可以通过更新仪器、完善原理和精确实验方法来减小．2．偶然误差：由各种偶然因素如测量、读数不准确、作图不规范造成的误差．偶然误差表现为重复做同一实验时总是时大时小．偶然误差可用多次测量求平均值或作图的方法来减小．3．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字．有效数字从左边第一个不为零的数字算起，如0.0125为三位有效数字，中学阶段一般取2位或3位有效数字．4．利用纸带求瞬时速度的方法在匀变速直线运动中，利用物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解．测出与第n 点相邻的前、后两段相等时间T 内的距离x n 和x n ＋1，由公式v n＝x n ＋x n ＋12T算出． 5．利用纸带求加速度的方法 (1)利用a ＝ΔxT 2求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx ＝x n ＋1－x n ＝aT 2求加速度a .(2)利用v t 图象求解：画出v t 图象，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度．(3)利用光电门求加速度若两个光电门之间的距离为L ，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a＝v 22－v 212L.[研考向·提能力] 考向研析 掌握应试技能授课提示：对应学生用书第73页考向一 游标卡尺和螺旋测微器的读数1．(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示．测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)．(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，图丙所示的示数为________mm.解析：(1)题图甲中夹小球的两个测量爪为外测量爪，测物体的外径，所以甲正确．(2)由螺旋测微器的读数方法，可知金属丝的直径d ＝6.5mm ＋20.0×0.01mm ＝6.700mm.答案：(1)甲 (2)6.700(6.699～6.701均正确)2．图中游标卡尺的读数为________mm ，螺旋测微器的读数为________mm.解析：游标卡尺的读数为l ＝52mm ＋7×120mm ＝52.35mm ； 螺旋测微器的读数为d ＝1.5mm ＋49.0×0.01mm ＝1.990mm. 答案：52.35 1.990(1.899～1.991均正确) [方法技巧]游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题(1)10分度的游标卡尺，以mm 为单位，小数点后只有1位.20分度和50分度的游标卡尺以mm 为单位，小数点后有2位．(2)游标卡尺在读数时先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．游标卡尺读数不估读．(3)不要把游标尺的边缘当成零刻线，从而把主尺的刻度读错．(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出；要准确到0.01mm ，估读到0.001mm ，即结果若用mm 为单位，则小数点后必须保留三位数字．考向二“纸带类”问题的处理1．常规计时仪器的测量方法(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点．计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点．要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的．(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带．3．纸带的三大应用(1)判断物体运动性质．①若Δx＝0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动．②若Δx不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动．(2)求解瞬时速度．做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移x n和x n＋1，则打n点时的速度v n＝xn＋x n＋12T.(3)用“逐差法”求加速度． 如图所示因为a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2所以a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2.3．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f ＝50Hz 的交流电源．(1)打下E 点时纸带的速度v E ＝________(用给定字母表示)；(2)若测得d 6＝65.00cm ，d 3＝19.00cm ，物体的加速度a ＝________m/s 2； (3)如果当时交变电流的频率f >50Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值和真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)．解析：(1)由于图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为5T ，利用匀变速直线运动的推论得v E ＝d 5－d 310T＝(d 5－d 3)f10. (2)根据匀变速直线运动的推论Δx ＝aT 2可得a ＝x DG －x AD (3×5T )2＝(d 6－d 3)－d 3(3×0.1s )2＝3.00m/s 2.(3)如果在某次实验中，交流电的频率f >50Hz ，则实际打点周期变小，根据运动学公式Δx ＝aT 2得，测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小．答案：(1)(d 5－d 3)f 10(2)3.00 (3)偏小 4．(2017·高考江苏卷)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量为M ＝200.0g ，钩码的质量为m ＝10.0g ，打点计时器的电源为50Hz 的交流电．(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示．选择某一点为计数点“0”，依次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx ，记录在纸带上．计算打出各计数点时小车的速度v ，其中打出计数点“1”时小车的速度v 1＝________m/s.(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g ＝9.80m/s 2，利用W ＝mg Δx 算出拉力对小车做的功W .利用E k ＝12Mv 2算出小车的动能，并求出动能的变化量ΔE k .计算结果见下表.k(4)实验结果表明，ΔE k 总是略小于W .某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的，用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F ＝________N.解析：(1)小车能够做匀速运动，表明已平衡摩擦力．(2)每隔4个计时点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为T ＝0.1s ，v 1＝x 022T＝0.228m/s. (3)描点画图，如图所示．(4)根据牛顿第二定律，对整体有mg ＝(m ＋M )a ，对钩码有mg －F T ＝ma ，联立可解得小车受到的实际拉力F T ＝Mm M ＋m g ＝0.093N.答案：(1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)如图(解析图)所示 (4)0.0935．某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中动量的变化规律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，打点计时器的工作频率为50Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力．(1)若已得到如图乙所示的打点纸带，测得各计数点间距离并标在图上，点1为打下的第一个点，则应选________段来计算小车A的碰前速度，应选________段来计算小车A和小车B碰后的共同速度．(均选填“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)(2)已测得小车A的质量m A＝0.40kg，小车B的质量m B＝0.20kg，由以上的测量结果可得，碰前两小车的总动量为________kg·m/s，碰后两小车的总动量为________ kg·m/s，由此可得出的实验结论是_____________________________________________________.解析：(1)因小车做匀速运动，应取纸带上点迹均匀的一段来计算速度，碰前2～3段点迹均匀，碰后4～5段点迹均匀，故取2～3段计算碰前小车A的速度，4～5段计算碰后小车A、B的共同速度．(2)碰前小车A的速度v A＝x23T＝10.50×10－20.02×5m/s＝1.05 m/s，其动量p A＝m A v A＝0.420kg·m/s；碰后两小车的共同速度为v AB＝x45T＝6.95×10－20.02×5m/s＝0.695 m/s，其总动量p AB＝(m A＋m B)v AB＝0.417kg·m/s，由计算结果可知，在实验允许的误差范围内碰撞前后总动量不变．答案：(1)2～3 4～5 (2)0.420 0.417 在实验允许的误差范围内碰撞前后总动量不变考向三“橡皮条、弹簧类”实验1．橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克定律，实验的数据处理中一般选用图象法．2．胡克定律描述的是在弹性限度内，橡皮条(弹簧)的弹力与形变量成正比，如果超出弹性限度，正比关系不再成立．3．图象法处理数据的要求(1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定．(2)要标明坐标轴名、单位，在坐标轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值．(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧．(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图象线性化，即“变曲为直”．(5)有些时候，为了使坐标纸有效使用范围增大，坐标原点可以不从“0”开始．6．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中：(1)以下说法正确的是________．A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)若某同学采用的实验装置如图甲所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．①有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在图乙中，请作出FL 图线．②由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.(结果均保留两位有效数字)(3)若某同学把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是________．解析：(1)弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A 正确．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力，要待钩码平衡时再读数，故B正确．弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故C 错误．拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数一般不同，故D 错误．(2)①作出F L 图线，如图所示．②弹簧处于原长时，弹力为零，故弹簧的原长L 0＝5cm ；图象的函数表达式为F ＝k (L －L 0)，故斜率表示劲度系数，劲度系数k ＝ΔF ΔL ＝ 2.00.15－0.05N/m ＝20 N/m.(3)当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量L 1，但此时所挂重物的重力为0(F ＝0)，结合弹簧弹力的特点可得，F ＝k (L －L 0－L 1)＝k (L －L 0)－kL 1＝kx －kL 1，其图象只可能是C 图．答案：(1)AB (2)①图见解析 ②5.0 20 (3)C7．(2017·高考全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x 轴，纵轴为y 轴，最小刻度表示1mm)的纸贴在桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q 固定在y 轴上的B 点(位于图示部分之外)，另一端P 位于y 轴上的A 点时，橡皮筋处于原长．(1)用一只测力计将橡皮筋的P 端沿y 轴从A 点拉至坐标原点O .此时拉力F 的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F 的大小为________N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P 端回到A 点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P 端拉至O 点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F 1＝4.2N 和F 2＝5.6N.(ⅰ)用5mm 长度的线段表示1N 的力，以O 点为作用点，在图(a)中画出力F、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；1(ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________．若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则．解析：(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0N．(2)(ⅰ)利用平行四边形定则作图；(ⅱ)由图可知F合＝4.0N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1mm，顶点的纵坐标长度为20mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.答案：(1)4.0(2)(ⅰ)如图所示(ⅱ)4.0 0.05考向四“光电门类”实验1．光电门的结构光电门是一个像门样的装置，一边安装发光装置，一边安装接收装置并与计时装置连接．2．光电门的原理当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度．(1)计算速度：如果挡光片的宽度为d，挡光时间为Δt，则物体经过光电门时的瞬时速度v＝dΔt.(2)计算加速度：利用两光电门的距离L及a＝v22－v212L计算加速度．8.如图所示，为测量做匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d.(1)当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片A、B先后经过光电门的时间为Δt1和Δt2，则小车加速度a＝________________.(2)为减小实验误差，可采取的方法是________．A．增大两挡光片的宽度bB．减小两挡光片的宽度bC．增大两挡光片之间的间距dD．减小两挡光片之间的间距d解析：(1)本题考查测量匀加速直线运动的加速度实验及误差分析．小车经过A点时的瞬时速度v A ＝bΔt1，小车经过B点时的瞬时速度v B ＝bΔt2，由公式2ad＝v2B－v2A，解得加速度a＝v2B－v2A2d＝b22d[1(Δt2)2－1(Δt1)2]．(2)为了减小实验误差，可采取的措施有通过减小两挡光片的宽度b来更加精确地获得小车经过A和B点时的瞬时速度，或通过增大两挡光片之间的距离d 来增加小车运动的时间来减小时间的测量误差，故选B、C.答案：(1)b22d[1(Δt2)2－1(Δt1)2](2)BC9．某研究性学习小组利用气垫导轨验证牛顿第二定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器将采集到的数据传送给计算机．滑块在细线的牵引下向左做加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到电压U随时间t变化的图象．(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1________Δt2(选填“>”“＝”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平．(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝________mm.(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要对滑块和钩码组成的系统验证牛顿第二定律，还应测出两光电门间距离L和________________________(写出物理量的名称及符号)．(4)若上述物理量间满足关系式________________________________________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统满足牛顿第二定律．解析：(1)检验气垫导轨水平的方法是轻推滑块，看滑块是否做匀速直线运动，故应使Δt1＝Δt2.(2)本题中固定刻度的读数为8mm(半毫米刻度线未露出)，可动刻度上与固定刻度水平线所对的读数为47.5(要估读一位)，所以遮光条的宽度d＝8.475mm.(3)对滑块和钩码组成的系统，由牛顿第二定律得mg＝(m＋M)a，结合题中Δt1、Δt2、d、L及v22＝v21＋2aL可以测量加速度，故还需要测量滑块P和遮光条的总质量M.(4)对钩码Q，由牛顿第二定律得mg－F＝ma，对滑块，由牛顿第二定律得F ＝Ma，两式联立得mg＝(m＋M)a，其中加速度为a＝12L[(dΔt2)2－(dΔt1)2]即只需要证明mg＝M＋m2L[(dΔt2)2－(dΔt1)2]．答案：(1)＝(2)8.475(在8.474～8.476之间均正确) (3)滑块P和遮光条的总质量M(4)mg＝M＋m2L[(dΔt2)2－(dΔt1)2][限训练·通高考] 科学设题拿下高考高分单独成册对应学生用书第149页(45分钟)1．用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为________mm，用20分度的游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为________mm.解析：螺旋测微器的固定刻度读数6mm，可动刻度读数为0.01mm×12.5＝0.125mm，所以最终读数为6mm＋0.125mm＝6.125mm；游标卡尺的主尺读数为6.3cm＝63mm，游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，因此游标读数为0.05mm×12＝0.60mm，所以最终读数为63mm＋0.60mm＝63.60mm.答案：6.125(±0.002均可) 63.602．(2017·高考全国卷Ⅱ)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示]，v表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出v；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②③；⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出vΔt图，如图(c)所示．完成下列填空：(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用v A表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v与v A、a和Δt的关系式为v＝________.(2)由图(c)可求得，v A＝________cm/s，a＝________ cm/s2.(结果保留3位有效数字)解析：(1)由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得vΔt＝v AΔt＋12a(Δt)2，则v＝vA＋12aΔt.(2)由v＝vA＋12aΔt结合题图(c)可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为v A，将图线延长与纵轴相交，得v A ＝52.1cm/s，图线的斜率等于12a，即12a＝53.60－52.120.18cm/s2，求得a＝16.4cm/s2.答案：(1)v A＋a2Δt(2)52.1 16.43．在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B，遮光板的宽度相同，测得滑块的质量分别为m1和m2.如图a所示，实验中，用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得滑块A、B通过光电门的时间分别为t1、t2.(1)图b 所示为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d 时所得的不同情景．由该图可知甲同学测得的示数为________mm ，乙同学测得的示数为________mm.(2)用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式为________(用m 1、m 2、t 1、t 2、d 表示)，被压缩弹簧开始贮存的弹性势能E p ＝________.解析：(1)题图b 中甲测得的螺旋测微器的固定刻度读数为3.5mm ，可动刻度读数为0.01mm ×0.5＝0.005mm ，所以最终读数为3.5mm ＋0.005mm ＝3.505mm.同理，乙的读数为3mm ＋0.485mm ＝3.485mm.(2)根据动量守恒定律可知，设向右为正方向，则应满足的表达式为0＝－m 1v 1＋m 2v 2，即m 1v 1＝m 2v 2，根据光电门的性质可知v 1＝d t 1，v 2＝dt 2，代入上式可得m 1d t 1＝m 2dt 2，根据功能关系可知，压缩弹簧贮存的弹性势能等于后来滑块A 、B 获得的动能，则有E p ＝12m 1v 21＋12m 2v 22＝m 12(d t 1)2＋m 22(d t 2)2. 答案：(1)3.505(3.503～3.507均可) 3.485(3.483～3.487均可) (2)m 1dt 1＝m 2d t 2 m 12(d t 1)2＋m 22(d t 2)24．(2016·高考全国卷Ⅱ)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．(1)实验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直 ②松手释放物块 ③接通打点计时器电源 ④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．(2)图(b)中M 和L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50Hz.由M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为______m/s.比较两纸带可知，________(填“M ”或“L ”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．解析：(1)实验中应先向左推物块使弹簧压缩，测量弹簧的压缩量，然后把纸带向左拉直，先接通打点计时器电源，等打点稳定后，再松手释放物块，使其向右滑动，因此步骤为④①③②.(2)由于物块离开弹簧时的速度最大，因此M 纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为v ＝2.58×10－2m0.02s ＝1.29m/s.由于弹簧压缩量越大，弹性势能越大，因此推开物块后，弹簧弹性势能转化成物块的动能越多，物块离开弹簧后获得的速度越大，打的点间距越大，因此M 纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．答案：(1)④①③② (2)1.29 M5．利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图所示．。
2019高考物理二轮复习专题六实验技能与创新第1讲力学实验课件
3．实验题反映科技进步，引领教育创新．频闪照相机或光 电计时器替代打点计时器，气垫导轨替代长木板，数字化传 感器直接测力或位移等，体现时代特征．
重力加速度大小为 g ，则乙的反应时间为 ________( 用 L 、 L1
和g表示)．
(3)已知当地的重力加速度大小为 g＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm， L1＝10.4 cm.乙的反应时间为________s．(结果保留2位有效数 字) (4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：___________.
答案：52.35 1.990(1.899～1.991 均正确)
[方法技巧] 游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题 (1)10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有 1位.20分度 和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位．
(2) 游标卡尺在读数时先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两
数相加．游标卡尺读数不估读． (3)不要把游标尺的边缘当成零刻线，从而把主尺的刻度读错． (4) 螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线 是否已经露出；要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，即结果若
答案：(2)
2L－L1 g
(3)0.20 (4)多次测量取平均值；初始
时乙的手指尽可能接近尺子
3．(2017·高考全国卷Ⅰ，T22)某探究小组为了研究小车在 桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验 前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示．实验时，保持 桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计
届高考物理二轮复习 专题七 实验技巧与创新 第讲 电学实验与创新课后演练强化提能
第2讲电学实验与创新(建议用时：60分钟)1．(2016·高考天津卷)某同学想要描述标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡L的伏安特征曲线，要求丈量数据尽量精准、绘制曲线完好．可供该同学采纳的器械除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 Ω)定值电阻R4(阻值等于10 Ω)定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)电源E(E＝6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．(2)该同学描述出的I－U图象应是以下图中的________．分析：(1)描述小灯泡的伏安特征曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相靠近的R1.给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，所以需要将电压表V1串连一个1 k Ω的定值电阻R5，改装成最大批程为4 V的电压表．给出的元件电流表A1量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，所以需要将电流表A1并联一个10 Ω的定值电阻R4，改装成最大批程为400 mA的电流表．(2)因为小灯泡灯丝的电阻随温度的高升而增大，所以该同学绘出的小灯泡的I －U图象应是B.答案：(1)以下图(2)B2．若一多用电表的内部电路以下图，已知表头G的内阻为400 Ω，满偏电流为2 mA；两个电池的电动势分别为E＝1.5 V，E′＝9 V.(1)若R1＝1.0 Ω，R2＝99Ω，入选择开关置于“1”时，多用电表丈量的是________(填“电流”“电压”或“电阻”)；其丈量的最大值(量程)为________．(2)在(1)的条件下，若R5＝0.92×103Ω，R6＝9.0×103Ω，入选择开关置于“6”时，多用电表丈量的是__________(填“电流”“电压”或“电阻”)；其丈量的最大值(量程)为________．(3)入选择开关置于“3”时，多用电表丈量的是________(填“电流”“电压”或“电阻”)；若要丈量的是阻值为几千欧姆的电阻，应当把选择开关置于“________”．分析：(1)入选择开关置于“1”时，表头与R2串连后与R1并联，多用电表丈量的是电流．设丈量的最大值(量程)为I，则有(400 Ω＋99 Ω)×2×10－3 A＝(I－2×10－3 A)×1.0 Ω，解得I＝1.0 A.(2)表头两头电压U0＝400×2×10－3 V＝0.8 V，入选择开关置于“6”时，表头与R1和R2并联，而后与R5和R6串连，多用电表丈量的是电压．流过R5和R6的最大电流为I′＝0.002 A＋0.8 V1 Ω＋99 Ω＝0.01 A，丈量的最大值(量程)为U＝I′(R5＋R6)＋U0＝100 V.(3)入选择开关置于“3”时，多用电表丈量的是电阻；若要丈量的是阻值为几千欧姆的大电阻，多用电表中值电阻应当为几千欧姆，需要的电池电动势比较大，所以应当把选择开关置于4.答案：(1)电流 1.0 A(2)电压100 V(3)电阻43．(2017·高考全国卷Ⅱ)某同学利用如图(a)所示的电路丈量一微安表(量程为100 μA，内阻大概为2 500 Ω)的内阻．可使用的器械有：两个滑动变阻器R1、R2(此中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱R z(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．(2)达成以下填空：①R1的阻值为________Ω(填“20”或“2 000”)．②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到靠近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的地点；将R2的滑片D置于中间地点邻近．③将电阻箱R z的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1.将R1的滑片置于适合地点，再频频调理R2的滑片D的地点．最后使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在地点的电势________(填“相等”或“不相等”)．④将电阻箱R z和微安表地点对换，其余条件保持不变，发现将R z的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为________Ω(结果保存到个位)．(3)写出一条提升丈量微安表内阻精度的建议：______________________________________________________________ ________________________________________________________________________ __________.分析：(2)R1起分压作用，应采纳最大阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 Ω，为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，保证微安表两头电压为零；频频调理D的地点，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流经过，B、D两点电势相等；将电阻箱R z和微安表地点对换，其余条件保持不变，发现将R z的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．说明2 500.0 ΩRμA＝RμA2 601.0 Ω，则解得RμA＝2 550 Ω.(3)要提升丈量微安表内阻的精度，可调理R1上的分压，尽可能使微安表靠近满量程．答案：(1)连线如图(2)①20②左③相等④2 550(3)调理R1上的分压，尽可能使微安表靠近满量程4．(2016·高考全国卷Ⅲ)某同学用图中所给器械进行与安培力相关的实验．两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且互相平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直．(1)在图中画出连线，达成实验电路．要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开封闭合后，金属棒沿箭头所示的方向挪动．(2)为使金属棒在走开导轨时拥有更大的速度，有人提出以下建议：A ．适合增添两导轨间的距离B ．换一根更长的金属棒C ．适合增大金属棒中的电流此中正确的选项是________(填入正确选项前的标号)．分析：(1)题目要求滑动变阻器以限流方式接入，即滑动变阻器的滑动端和固定端各连结一个；金属棒沿箭头方向挪动，由左手定章可知，经过金属棒的电流方向为a →a 1，所以导轨ab 连结电流表的负接线柱，电流表正接线柱与滑动变阻器的固定端(滑动端)，滑动端(固定端)连结开关再连结电源的正极，电源的负极连结导轨a 1b 1.(2)为使金属棒走开导轨时速度更大，设两导轨间距为d ，导轨长度为L ，由动能定理有BIdL ＝12mv 2，所以增大电流或增添两导轨间距离都能够知足题目要求．答案：(1)连线以下图 (2)AC5．用以下器械组装成一个电路，既能丈量出电池组的电动势E 和内阻r ，又能同时描述灯泡的伏安特征曲线．A ．电压表 V 1(量程6 V 、内阻很大)B ．电压表 V 2(量程3 V 、内阻很大)C ．电流表 A(量程3 A 、内阻很小)D ．滑动变阻器 R (最大阻值10 Ω)E ．小灯泡(2 A 、5 W)F ．电池组(电动势E 、内阻r )G ．开关一只，导线若干(1)某同学设计的实验电路图如图甲，实验时，调理滑动变阻器的滑动片向右滑动，则电压表V1的示数________，电压表V2的示数________．(填“变大”“变小”或“不变”)(2)每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，构成两个坐标点(I，U1)、(I，U2)，标到U－I坐标中，经过多次丈量，最后描述出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E＝________V、内阻r＝________Ω.(结果保存两位有效数字)(3)在U－I坐标中两条图线在P点订交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为________，电池组的效率为________．(结果保存两位有效数字)分析：(1)调理滑动变阻器的滑动片向右滑动，滑动变阻器接入电路中的阻值变小，外电路的电阻减小，则路端电压减小，电压表V1的示数变小；因电路的电流变大，则电压表V2的示数变大．(2)由题图乙可知，电池组的电动势E＝4.5 V，内阻r＝错误!Ω＝1.0 Ω.(3)两图线的交点处，两个电压表的读数同样，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为0；电池组的效率为：η＝IUIE＝错误!×100%＝56%.答案：(1)变小变大(2)4.5 1.0(3)056%6．(2016·高考全国卷Ⅱ)某同学利用图甲所示电路丈量量程为2.5 V的电压表V 的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器械有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．实验步骤以下：①按电路原理图甲连结线路；②将电阻箱阻值调理为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的地点，闭合开关S；③调理滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的地点不变，调理电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．回答以下问题：(1)实验中选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(2)依据图甲所示电路将图乙中实物图连线．(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若以为调理电阻箱时滑动变阻器上的分压不变．计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保存到个位)．(4)假如此电压表是由一个表头和电阻串连构成的，可推测该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．A．100μA B．250μAC．500μA D．1 mA分析：(1)为了使电阻箱调理时，滑动变阻器分得的电压变化很小，分压电路中滑动变阻器的最大阻值越小越好，所以应采纳R1.(3)假如以为滑动变阻器分得的电压不变，则调理电阻箱后，电压表两头的电压为2.00 V，电阻箱两头的电压为0.5 V，依据串连电路的分压原理，R VR＝错误!，求得电压表的内阻R VΩ＝2 520 Ω.(4)假如此电压表由一个表头与一个电阻串连构成，可知此表头的满偏电流为I g ＝ 2.5 V 2 520 Ω＝1 mA ，D 项正确． 答案：(1)R 1 (2)连线以下图 (3)2 520 (4)D7．(2018·湖北武汉二模)(1)小明准备将电流表G 改装成电压表，需要丈量电流表的内阻，他采纳如图(a)所示的电路，实验步骤以下：①连结好电路，闭合开关S 1前，滑块变阻器R 1的滑片应置于________(填“a ”或“b ”)端邻近．②闭合S 1，断开S 2，调理R 1使电流表G 满偏．③闭合S 2，保持R 1阻值不变，调理电阻箱R 2的阻值，使电流表G 的指针指到满刻度的23，读出电阻箱示数R 2＝104.0 Ω，则测得电流表G 的内阻R g ＝______Ω.(2)查阅说明书后，知电流表G 的内阻R g ＝53.0 Ω，量程I g ＝1 mA ，其改装成量程为15 V 的电压表，串连的电阻箱R 2的阻值应调到________Ω.(3)将电压表改装好后，用如图(b)所示的电路丈量电源的电动势和内阻，已知定值电阻R 0＝5 Ω，依据实验测得数据作出电压表读数U 与电流表A 读数I 的关系图象如图(c)所示，则电源电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω(结果保存到小数点后2位)．分析：(1)①为保护电路，连结电路时，滑动变阻器滑片应当移到阻值最大处，所以滑片应滑至a 端；③电流表G 的指针到满刻度的23，则电阻箱的电流为电流表满偏的13，依据并联电路反比分流，电流表的内阻为电阻箱阻值的一半，为52.0 Ω；(2)依据电表的改装原理可知，应串连的电阻为：R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫151×10－3－53.0 Ω＝14 947.0 Ω；(3)依据闭合电路欧姆定律可知，U ＝E －Ir ′，故图象与纵轴的交点表示电源的电动势，故有：E ＝12.10 Vr ＝错误! Ω＝1.05 Ω.答案：(1)①a (。
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专题强化练(十八) 选修3-41．(多选)(2018·江苏卷)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波( )A．是横波B．不能在真空中传播C．只能沿着梳子摇动的方向传播D．在空气中的传播速度约为3×108 m/s解析：电磁波是横波，能在真空中传播，传播的方向与振动方向垂直，在空气中传播的速度约为光速，选项BC错误，选项AD正确．答案：AD2．(多选)(2016·全国卷Ⅲ)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S 的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m．P、Q开始振动后，下列判断正确的是( )A．P、Q两质点运动的方向始终相同B．P、Q两质点运动的方向始终相反C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰解析：简谐横波的波长λ＝vf＝1620m＝0.8 m．P、Q两质点距离波源S的距离PS＝15.8 m＝19λ＋34λ，SQ＝14.6 m＝18λ＋14λ.因此P、Q两质点运动的方向始终相反，A错误，B正确；当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置．当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置．C错误，D、E正确．答案：BDE3.(多选)(2015·全国卷Ⅱ)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则( )A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距解析：通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折速度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误；a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确；由n＝cv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确；入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确；做双缝干涉实验时，根据Δx＝Ldλ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错误．答案：ABD4．(多选)(2018·厦门一中检测)下列说法中正确的是( )A．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象B．机械波和电磁波在介质中的传播速度均仅由介质决定C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响D ．假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客变矮E ．赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在解析：军队士兵过桥时使用便步，防止行走的频率与桥的频率相同，使桥发生共振现象，故A 正确；机械波在介质中的传播速度由介质决定，与波的频率无关，电磁波在介质中的传播速度与介质和波的频率均有关，故B 错误；加装偏振片的作用是减弱反射光的强度，故C 正确；根据尺缩效应，沿物体运动的的方向上的长度将变短，火车以接近光速通过站台时，站在站台上旅客观察车上乘客变瘦，而不是变矮，故D 错误；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，E 正确．答案：ACE5．(2018·江苏卷)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在x ＝0和x ＝0.6 m 处的两个质点A 、B 的振动图象如图所示．已知该波的波长大于0.6 m ，求其波速和波长．解析：由图象可知，周期T ＝0.4 s ，由于波长大于0.6 m ，由图象可知，波从A 到B 的传播时间Δt ＝0.3 s ，波速v ＝ΔxΔt，代入数据得v ＝2 m/s ，波长λ＝vT ，代入数据得λ＝0.8 m.答案：2 m/s 0.8 m6．(2018·全国卷Ⅱ)(1)声波在空气中的传播速度为340 m/s ，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 1.00 s ．桥的长度为________m ，若该波在空气中的波长为λ气，则它在钢铁中波长为λ钢的________倍．(2)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°.一细光束从BC边的D点折射后，射到AC边的E点，发生全反射后经AB边的F点射出．EG 垂直于AC交BC于G，D恰好是CG的中点．不计多次反射．(ⅰ)求出射光相对于D点的入射光的偏角；(ⅱ)为实现上述光路，棱镜折射率的取值应在什么范围？解析：(1)设桥长为s，则声音在空气中传播的时间t1＝sv＝s340，声音在钢铁中传播的时间t2＝sv＝s4 900，由题意Δt＝t1－t2＝s340－s4 900，解得s＝365m．声音在不同介质中的频率是不会改变的，由公式可知λ＝vf，则v气λ气＝v钢λ钢，解得λ钢＝v钢v气λ气＝4 900340λ气＝24517λ气(2)(ⅰ)光线在BC面上折射，由折射定律有sin i1＝n sin r1，①光线在AC面上发生全反射，由反射定律有i2＝r2，②光线在AB面上发生折射，由折射定律有n sin i3＝sin r3，③由几何关系得i2＝r2＝60°，r1＝i3＝30°，④F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ＝(r1－i1)＋(180°－i2－r2)＋(r3－i3)．⑤由①②③④⑤式得δ＝60°.⑥(ⅱ)光线在AC面上发生全反射，光线在AB面上不发生全反射，有n sin i2≥n sin C>n sin i3，⑦满足n sin C＝1.⑧由④⑦⑧式知，棱镜的折射率n 的取值范围应为 233≤n ≤2.⑨ 答案：(1)36524517 (2)(ⅰ)60° (ⅱ)233≤n ≤2 7．(2018·全国卷Ⅰ)(1)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝0和t ＝0.20 s 时的波形分别如图中实线和虚线所示．已知该波的周期T ＞0.20 s ．下列说法正确的是________．A ．波速为0.40 m/sB ．波长为0.08 mC ．x ＝0.08 m 的质点在t ＝0.70 s 时位于波谷D ．x ＝0.08 m 的质点在t ＝0.12 s 时位于波谷E ．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s ，则它在该介质中的波长为0.32 m(2)如图所示，某同学在一张水平放置的白纸上画了一个标记“·”(图中O 点)，然后用横截面为等边三角形ABC 的三棱镜压在这个标记上，小标记位于AC 边上．D 位于AB 边上，过D 点做AC 边的垂线交AC 于F .该同学在D 点正上方向下顺着直线DF 的方向观察．恰好可以看到小标记的像；过O 点做AB 边的垂线交直线DF 于E ；DE ＝2 cm ，EF ＝1 cm.求三棱镜的折射率．(不考虑光线在三棱镜中的反射)解析：(1)根据波形图可知，波长λ＝16 cm ＝0.16 m ，周期T ＝2×0.2 s ＝0.4 s ，波速v ＝λT＝0.4 m/s ，选项A 正确B 错误；简谐横波沿x 轴正方向传播，x＝0.08 m的质点在t＝0时刻沿y轴正方向运动，在t＝0.70 s时位于波谷，在t＝0.12 s时不位于波谷，故C正确，D错误；若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，频率不变则周期不变，在该介质中的波长λ＝vT＝0.32 m，E正确．(2)过D点作AB边的法线NN′，连接OD，则∠ODN＝α为O点发出的光线在D点的入射角；设该光线在D点的折射角为β，如图所示．根据折射定律有n sin α＝sin β，①由几何关系可知∠β＝60°，②∠EOF＝30°，③在△OEF中有EF＝OE sin ∠EOF，④由③④式和题给条件得OE＝2 cm.⑤根据题给条件可知，△OED为等腰三角形，有α＝30°⑥由①②⑥式得n＝ 3.⑦答案：(1)ACE (2) 38．(2017·全国卷Ⅱ)(1)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________．A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动(2)一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形；容器内装满某种透明液体，过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示．容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料．在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D 点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率．解析：(1)由Δx ＝Ld λ可知，改用波长更长的红色激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距Δx 增大，A 项正确，B 项错误；减小双缝间距d ，相邻亮条纹的间距Δx 增大，C 项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离L ，相邻亮条纹的间距Δx 增大，D 项正确；相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，E 项错误．(2)设从光源发出直接射到D 点的光线的入射角为i 1，折射角为r 1.在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点C ，连接C 、D ，交反光壁于E 点，由光源射向E 点的光线，反射后沿ED 射向D 点．光线在D 点的入射角为i 2，折射角为r 2，如图所示．设液体的折射率为n ，由折射定律有n sin i 1＝sin r 1，①n sin i 2＝sin r 2，② 由题意知r 1＋r 2＝90°.③ 联立①②③式得n 2＝1sin 2i 1＋sin 2i 2.④由几何关系可知sin i1＝l24l2＋l24＝117，⑤sin i2＝32l4l2＋9l24＝35.⑥联立④⑤⑥式得n＝1.55 .⑦答案：(1)ACD (2)1.559．(1)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图．已知该简谐波的周期大于0.5 s．关于该简谐波，下列说法正确的是________．A．波长为2 mB．波速为6 m/sC．频率为1.5 HzD．t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰E．t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置(2)如图，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线OO′表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)．已知玻璃的折射率为1.5.现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)．求：(ⅰ)从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值； (ⅱ)距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离．解析：(1)由图象可知简谐横波的波长为λ＝4 m ，A 项错误；波沿x 轴正向传播，t ＝0.5 s ＝34T ，可得周期T ＝23s 、频率f ＝1T ＝1.5 Hz.波速v ＝λT ＝6 m/s ，B 、C 项正确；t ＝0时刻，x ＝1 m 处的质点在波峰，经过1 s ＝32T ，一定在波谷，D 项错误；t ＝0时刻，x ＝2 m 处的质点在平衡位置，经过2 s ＝3T ，质点一定经过平衡位置，E 项正确.(2)(ⅰ)如图，从底面上A 处射入的光线，在球面上发生折射时的入射角为i ，当i 等于全反射临界角i C 时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l .i ＝i C ，①设n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有n sin i C ＝1，② 由几何关系有 sin i ＝l R.③联立①②③式并利用题给条件，得l ＝23R .④(ⅱ)设与光轴相距R3的光线在球面B 点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1，由折射定律有n sin i1＝sin r1，⑤设折射光线与光轴的交点为C，在△OBC中，由正弦定理有sin ∠CR ＝sin（180°－r1）OC，⑥由几何关系有∠C＝r1－i1，⑦sin i1＝13.⑧联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得OC＝R≈2.74R.⑨答案：(1)BCE (2)见解析。
2019高考物理二轮复习专题六实验技能与创新第1讲力学实验学案
第1讲 力学实验[做真题·明考向] 真题体验 透视命题规律授课提示：对应学生用书第71页[真题再做]1.(2018·高考全国卷Ⅰ，T22)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针．现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm ；当托盘内放有质量为0.100kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________cm.当地的重力加速度大小为9.80m/s 2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)．解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05mm ，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37mm ＋15×0.05mm＝37.75mm ＝3.775cm.弹簧形变量x ＝(3.775－1.950)cm ＝1.825cm ，砝码平衡时，mg ＝kx ，所以劲度系数 k ＝mg x ＝0.100×9.801.825×10－2N/m ≈53.7 N/m. 答案：3.775 53.72．(2018·高考全国卷Ⅲ，T22)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间．实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L 的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L 刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺．(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子．若夹住尺子的位置刻度为L 1，重力加速度大小为g ，则乙的反应时间为________(用L 、L 1和g 表示)．(3)已知当地的重力加速度大小为g ＝9.80m/s 2，L ＝30.0cm ，L 1＝10.4cm.乙的反应时间为________s ．(结果保留2位有效数字)(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：___________________________________.解析：(2)根据自由落体运动的规律，得L －L 1＝12gt 2，解得t ＝2(L －L 1)g.(3)将g＝9.80m/s2，L＝30.0cm＝0.300m，L1＝10.4cm＝0.104m，代入t＝2(L－L1)g得t＝0.20s.(4)建议：多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子．答案：(2) 2(L－L1)g(3)0.20 (4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子3．(2017·高考全国卷Ⅰ，T22)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的．(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________ m/s2.(结果均保留2位有效数字) 解析：(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的．(2)滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，其滴水的时间间隔为T＝30s46－1＝23s．根据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图(b)中A点位置时的速度大小为v A＝(0.117＋0.133)m2T≈0.19m/s.由逐差法可得，小车运动的加速度大小为a＝[(0.150－0.117)＋(0.133－0.100)] m4T2≈0.037m/s2.答案：(1)从右向左(2)0.19 0.0374.(2018·高考全国卷Ⅱ，T23)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小．某次实验所得数据在下表中给出，其中ƒ4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出．回答下列问题：(1)f 4＝________N ；(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出ƒm 图线；(3)f 与m 、木块质量M 、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g 之间的关系式为f ＝________，f m 图线(直线)的斜率的表达式为k ＝________；(4)取g ＝9.80m/s 2，由绘出的f m 图线求得μ＝________.(保留2位有效数字) 解析：(1)由图(b)可读出弹簧秤的示数f 4＝2.75N.(3)摩擦力表达式f ＝μ(M ＋m )g ，其斜率k ＝μg .(4)图线的斜率k ＝Δf Δm ＝2.93－2.150.25－0.05＝3.9N/kg. 解得μ≈0.40.答案：(1)2.75(2)如图所示(3)μ(M＋m)gμg(4)0.40[考情分析]■命题特点与趋势——怎么考1．实验题的考查呈现由基础性向综合性的递进趋势．实验命题不避热点，注重陈题翻新，重点实验频繁考，其他实验“轮换”考，题目特点设置清晰，上手得分容易，但做好做全较难，能有效区分不同水平考生的能力．2．重在考查实验探究能力，而非实验本身．新任务，新情境，原理设计，方法选择，条件控制，数据处理的公式法、列表法、图象法、平均值法和逐差法反复涉及，其中图象法处理实验数据与结果规律性探索是高考的热点和亮点．3．实验题反映科技进步，引领教育创新．频闪照相机或光电计时器替代打点计时器，气垫导轨替代长木板，数字化传感器直接测力或位移等，体现时代特征．■解题要领——怎么做1．熟知各种器材的特性．2．熟悉课本上的实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差的分析方法．[建体系·记要点] 知识串联熟记核心要点授课提示：对应学生用书第72页[网络构建][要点熟记]1．系统误差：由于仪器本身不精密、实验方法粗略或实验原理不完善而产生的误差．系统误差总是同样偏大或偏小．系统误差可以通过更新仪器、完善原理和精确实验方法来减小．2．偶然误差：由各种偶然因素如测量、读数不准确、作图不规范造成的误差．偶然误差表现为重复做同一实验时总是时大时小．偶然误差可用多次测量求平均值或作图的方法来减小．3．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字．有效数字从左边第一个不为零的数字算起，如0.0125为三位有效数字，中学阶段一般取2位或3位有效数字．4．利用纸带求瞬时速度的方法在匀变速直线运动中，利用物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解． 测出与第n 点相邻的前、后两段相等时间T 内的距离x n 和x n ＋1，由公式v n ＝x n ＋x n ＋12T 算出．5．利用纸带求加速度的方法(1)利用a ＝Δx T 2求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx ＝x n ＋1－x n ＝aT 2求加速度a .(2)利用v t 图象求解：画出v t 图象，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度．(3)利用光电门求加速度若两个光电门之间的距离为L ，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a ＝v 22－v 212L . [研考向·提能力] 考向研析 掌握应试技能授课提示：对应学生用书第73页考向一 游标卡尺和螺旋测微器的读数1．(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示．测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)．(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，图丙所示的示数为________mm.解析：(1)题图甲中夹小球的两个测量爪为外测量爪，测物体的外径，所以甲正确．(2)由螺旋测微器的读数方法，可知金属丝的直径d ＝6.5mm ＋20.0×0.01mm＝6.700mm. 答案：(1)甲 (2)6.700(6.699～6.701均正确)2．图中游标卡尺的读数为________mm ，螺旋测微器的读数为________mm.解析：游标卡尺的读数为l ＝52mm ＋7×120mm ＝52.35mm ； 螺旋测微器的读数为d ＝1.5mm ＋49.0×0.01mm＝1.990mm.答案：52.35 1.990(1.899～1.991均正确)[方法技巧]游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题(1)10分度的游标卡尺，以mm 为单位，小数点后只有1位.20分度和50分度的游标卡尺以mm 为单位，小数点后有2位．(2)游标卡尺在读数时先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．游标卡尺读数不估读．(3)不要把游标尺的边缘当成零刻线，从而把主尺的刻度读错．(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出；要准确到0.01mm ，估读到0.001mm ，即结果若用mm 为单位，则小数点后必须保留三位数字．考向二 “纸带类”问题的处理1．常规计时仪器的测量方法(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点．计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点．要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的．(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸带．3．纸带的三大应用(1)判断物体运动性质．①若Δx ＝0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动．②若Δx 不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动．(2)求解瞬时速度．做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T 的两段位移x n 和x n ＋1，则打n 点时的速度v n ＝x n ＋x n ＋12T.(3)用“逐差法”求加速度．如图所示因为a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2 所以a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2.3．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f ＝50Hz 的交流电源．(1)打下E 点时纸带的速度v E ＝________(用给定字母表示)；(2)若测得d 6＝65.00cm ，d 3＝19.00cm ，物体的加速度a ＝________m/s 2；(3)如果当时交变电流的频率f >50Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值和真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)．解析：(1)由于图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为5T ，利用匀变速直线运动的推论得v E ＝d 5－d 310T ＝(d 5－d 3)f 10. (2)根据匀变速直线运动的推论Δx ＝aT 2可得a ＝x DG －x AD (3×5T )2＝(d 6－d 3)－d 3(3×0.1s )2＝3.00m/s 2. (3)如果在某次实验中，交流电的频率f >50Hz ，则实际打点周期变小，根据运动学公式Δx ＝aT 2得，测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小．答案：(1)(d 5－d 3)f 10(2)3.00 (3)偏小 4．(2017·高考江苏卷)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量为M ＝200.0g ，钩码的质量为m ＝10.0g ，打点计时器的电源为50Hz 的交流电．(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示．选择某一点为计数点“0”，依次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx ，记录在纸带上．计算打出各计数点时小车的速度v ，其中打出计数点“1”时小车的速度v 1＝________m/s.(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g ＝9.80m/s 2，利用W ＝mg Δx 算出拉力对小车做的功W .利用E k ＝12Mv 2算出小车的动能，并求出动能的变化量ΔE k .计算结果见下表.k(4)实验结果表明，ΔE k 总是略小于W .某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的，用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F ＝________N.解析：(1)小车能够做匀速运动，表明已平衡摩擦力．(2)每隔4个计时点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为T ＝0.1s ，v 1＝x 022T＝0.228m/s.(3)描点画图，如图所示．(4)根据牛顿第二定律，对整体有mg ＝(m ＋M )a ，对钩码有mg －F T ＝ma ，联立可解得小车受到的实际拉力F T ＝Mm M ＋mg ＝0.093N. 答案：(1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)如图(解析图)所示 (4)0.0935．某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中动量的变化规律的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图甲所示，在小车A 后连着纸带，打点计时器的工作频率为50Hz ，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力．(1)若已得到如图乙所示的打点纸带，测得各计数点间距离并标在图上，点1为打下的第一个点，则应选________段来计算小车A 的碰前速度，应选________段来计算小车A 和小车B 碰后的共同速度．(均选填“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)(2)已测得小车A 的质量m A ＝0.40kg ，小车B 的质量m B ＝0.20kg ，由以上的测量结果可得，碰前两小车的总动量为________kg·m/s，碰后两小车的总动量为________ kg·m/s，由此可得出的实验结论是_____________________________________________________.解析：(1)因小车做匀速运动，应取纸带上点迹均匀的一段来计算速度，碰前2～3段点迹均匀，碰后4～5段点迹均匀，故取2～3段计算碰前小车A 的速度，4～5段计算碰后小车A 、B 的共同速度．(2)碰前小车A 的速度v A ＝x 23T ＝10.50×10－20.02×5m/s ＝1.05 m/s ，其动量p A ＝m A v A ＝0.420kg·m/s；碰后两小车的共同速度为v AB ＝x 45T ＝6.95×10－20.02×5m/s ＝0.695 m/s ，其总动量p AB ＝(m A ＋m B )v AB ＝0.417kg·m/s，由计算结果可知，在实验允许的误差范围内碰撞前后总动量不变．答案：(1)2～3 4～5 (2)0.420 0.417 在实验允许的误差范围内碰撞前后总动量不变考向三“橡皮条、弹簧类”实验1．橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克定律，实验的数据处理中一般选用图象法．2．胡克定律描述的是在弹性限度内，橡皮条(弹簧)的弹力与形变量成正比，如果超出弹性限度，正比关系不再成立．3．图象法处理数据的要求(1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定．(2)要标明坐标轴名、单位，在坐标轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值．(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧．(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图象线性化，即“变曲为直”．(5)有些时候，为了使坐标纸有效使用范围增大，坐标原点可以不从“0”开始．6．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中：(1)以下说法正确的是________．A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)若某同学采用的实验装置如图甲所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．①有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在图乙中，请作出F L 图线． ②由此图线可得出该弹簧的原长L 0＝________cm ，劲度系数k ＝________N/m.(结果均保留两位有效数字)(3)若某同学把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L 0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L ，把L －L 0作为弹簧的伸长量x ，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是________．解析：(1)弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A 正确．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力，要待钩码平衡时再读数，故B 正确．弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故C 错误．拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数一般不同，故D 错误．(2)①作出F L 图线，如图所示．②弹簧处于原长时，弹力为零，故弹簧的原长L 0＝5cm ；图象的函数表达式为F ＝k (L －L 0)，故斜率表示劲度系数，劲度系数k ＝ΔF ΔL ＝ 2.00.15－0.05N/m ＝20 N/m.(3)当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量L1，但此时所挂重物的重力为0(F＝0)，结合弹簧弹力的特点可得，F＝k(L－L0－L1)＝k(L－L0)－kL1＝kx－kL1，其图象只可能是C图．答案：(1)AB (2)①图见解析②5.0 20 (3)C7．(2017·高考全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm)的纸贴在桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O.此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2N和F2＝5.6N.(ⅰ)用5mm长度的线段表示1N的力，以O点为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；(ⅱ)F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________．若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则．解析：(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0N．(2)(ⅰ)利用平行四边形定则作图；(ⅱ)由图可知F合＝4.0N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1mm，顶点的纵坐标长度为20mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.答案：(1)4.0(2)(ⅰ)如图所示(ⅱ)4.00.05考向四 “光电门类”实验1．光电门的结构光电门是一个像门样的装置，一边安装发光装置，一边安装接收装置并与计时装置连接．2．光电门的原理当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度．(1)计算速度：如果挡光片的宽度为d ，挡光时间为Δt ，则物体经过光电门时的瞬时速度v ＝dΔt . (2)计算加速度：利用两光电门的距离L 及a ＝v 22－v 212L计算加速度．8.如图所示，为测量做匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b 的挡光片A 、B 固定在小车上，测得二者间距为d .(1)当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片A 、B 先后经过光电门的时间为Δt 1和Δt 2，则小车加速度a ＝________________.(2)为减小实验误差，可采取的方法是________．A ．增大两挡光片的宽度bB ．减小两挡光片的宽度bC ．增大两挡光片之间的间距dD ．减小两挡光片之间的间距d解析：(1)本题考查测量匀加速直线运动的加速度实验及误差分析．小车经过A 点时的瞬时速度v A ＝b Δt 1， 小车经过B 点时的瞬时速度v B ＝b Δt 2， 由公式2ad ＝v 2B －v 2A ，解得加速度a ＝v 2B －v 2A 2d ＝b 22d [1(Δt 2)2－1(Δt 1)2]． (2)为了减小实验误差，可采取的措施有通过减小两挡光片的宽度b 来更加精确地获得小车经过A 和B 点时的瞬时速度，或通过增大两挡光片之间的距离d 来增加小车运动的时间来减小时间的测量误差，故选B 、C.答案：(1)b22d[1(Δt2)2－1(Δt1)2](2)BC9．某研究性学习小组利用气垫导轨验证牛顿第二定律，实验装置如图甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器将采集到的数据传送给计算机．滑块在细线的牵引下向左做加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到电压U随时间t变化的图象．(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1________Δt2(选填“>”“＝”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平．(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝________mm.(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要对滑块和钩码组成的系统验证牛顿第二定律，还应测出两光电门间距离L和________________________(写出物理量的名称及符号)．(4)若上述物理量间满足关系式________________________________________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统满足牛顿第二定律．解析：(1)检验气垫导轨水平的方法是轻推滑块，看滑块是否做匀速直线运动，故应使Δt1＝Δt2.(2)本题中固定刻度的读数为8mm(半毫米刻度线未露出)，可动刻度上与固定刻度水平线所对的读数为47.5(要估读一位)，所以遮光条的宽度d＝8.475mm.(3)对滑块和钩码组成的系统，由牛顿第二定律得mg＝(m＋M)a，结合题中Δt1、Δt2、d、L及v22＝v21＋2aL可以测量加速度，故还需要测量滑块P和遮光条的总质量M.(4)对钩码Q，由牛顿第二定律得mg－F＝ma，对滑块，由牛顿第二定律得F＝Ma，两式联立得mg＝(m＋M)a，其中加速度为a ＝12L [(d Δt 2)2－(d Δt 1)2] 即只需要证明mg ＝M ＋m 2L [(d Δt 2)2－(d Δt 1)2]． 答案：(1)＝ (2)8.475(在8.474～8.476之间均正确) (3)滑块P 和遮光条的总质量M (4)mg ＝M ＋m 2L [(d Δt 2)2－(d Δt 1)2] [限训练·通高考] 科学设题 拿下高考高分 单独成册 对应学生用书第149页(45分钟)1．用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为________mm ，用20分度的游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为________mm.解析：螺旋测微器的固定刻度读数6mm ，可动刻度读数为0.01mm×12.5＝0.125mm ，所以最终读数为6mm ＋0.125mm ＝6.125mm ；游标卡尺的主尺读数为6.3cm ＝63mm ，游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，因此游标读数为0.05mm×12＝0.60mm ，所以最终读数为63mm ＋0.60mm ＝63.60mm.答案：6.125(±0.002均可) 63.602．(2017·高考全国卷Ⅱ)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt ； ③用Δs 表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示]，v 表示滑块在挡光片遮住光线的Δt 时间内的平均速度大小，求出v ；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②③；⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出v Δt 图，如图(c)所示．完成下列填空：(1)用a 表示滑块下滑的加速度大小，用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v 与v A 、a 和Δt 的关系式为v ＝________.(2)由图(c)可求得，v A ＝________cm/s ，a ＝________ cm/s 2.(结果保留3位有效数字) 解析：(1)由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得vΔt ＝v A Δt ＋12a (Δt )2，则v ＝v A ＋12a Δt .(2)由v ＝v A ＋12a Δt 结合题图(c)可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为v A ，将图线延长与纵轴相交，得v A ＝52.1cm/s ，图线的斜率等于12a ，即12a ＝53.60－52.120.18cm/s 2，求得a ＝16.4 cm/s 2. 答案：(1)v A ＋a 2Δt (2)52.1 16.4 3．在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A 、B ，遮光板的宽度相同，测得滑块的质量分别为m 1和m 2.如图a 所示，实验中，用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得滑块A 、B 通过光电门的时间分别为t 1、t 2.(1)图b 所示为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d 时所得的不同情景．由该图可知甲同学测得的示数为________mm ，乙同学测得的示数为________mm.(2)用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式为________(用m1、m2、t1、t2、d表示)，被压缩弹簧开始贮存的弹性势能E p＝________.解析：(1)题图b中甲测得的螺旋测微器的固定刻度读数为 3.5mm，可动刻度读数为0.01mm×0.5＝0.005mm，所以最终读数为3.5mm＋0.005mm＝3.505mm.同理，乙的读数为3mm ＋0.485mm＝3.485mm.(2)根据动量守恒定律可知，设向右为正方向，则应满足的表达式为0＝－m1v1＋m2v2，即m1v1＝m2v2，根据光电门的性质可知v1＝dt1，v2＝dt2，代入上式可得m1dt1＝m2dt2，根据功能关系可知，压缩弹簧贮存的弹性势能等于后来滑块A、B获得的动能，则有E p＝12m1v21＋12m2v22＝m1 2(dt1)2＋m22(dt2)2.答案：(1)3.505(3.503～3.507均可) 3.485(3.483～3.487均可) (2)m1dt1＝m2dt2m12(dt1)2＋m22(dt2)24．(2016·高考全国卷Ⅱ)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．(1)实验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为______m/s.比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．。
高考物理二轮复习专题七实验技能与创新电学实验与创新训练.docx
1-7-15 电学实验与创新课时强化训练1．(2018·天津理综)某同学用伏安法测定待测电阻R x的阻值(约为10 kΩ)，除了R x、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1 V，内阻约10 kΩ)B．电压表(量程0～10 V，内阻约100 kΩ)C．电流表(量程0～1 mA，内阻约30 Ω)D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约0.05 Ω)E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)F．电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用__________，电流表选用__________，电源选用________。
(均填器材的字母代号)(2)画出测量R x阻值的实验电路图。
(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会__________其真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)，原因是________________________________。
[解析]本题考查伏安法测电阻。
(1)由于R x的阻值约为10 kΩ，电压表内阻应远大于10 kΩ，故电压表应选B；电路电流最大值约为1 mA，故电流表应选C；电源应选F。
(2)因R x>RARV，属于大电阻，故电流表采用内接法，而滑动变阻器R0的阻值小于R x，则滑动变阻器R0采用分压式接法，如答案图所示。
(3)由于电压表的读数为电阻R x和电流表内阻的分压和，而电流表的读数是流过R x的实际电流，故待测电阻测量值会大于其真实值。
[答案] (1)B C F(2)如图所示(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)[知识拓展] 若滑动变阻器的阻值小于被测电阻值，为减小误差，滑动变阻器采用分压式接法。
2．(2018·山东菏泽一模)某同学设计如图所示的电路测电源的电动势和内阻，图中两个电流表相同，定值电阻阻值为R0。
2019高中物理二轮复习课件：1-7-14 力学实验与创新
5．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自 制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小 车旁，如图(a)所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一 下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下 小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知 滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)
[解析] (1)由逐差法公式得
a＝
＝0.496 m/s2。
(2)由牛顿第二定律得m3g－μm2g＝(m2＋m3)a，则需要测
定滑块的质量m2和托盘和砝码的总质量m3，则选C、D。
(3)由(2)中等式可得μ＝
，
因存在纸带与限位孔之间的阻力等，测量的动摩擦因数
偏大。
[答案] (1)0.495 m/s2 至 0.497 m/s2 之间均可
[创新预测] 1．某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙 所 示 ， 则 该 金 属 杆 的 长 度 和 直 径 分 别 为 ________cm 和 ________cm。
[解析] 直尺的最小刻度为0.1 cm，因此读数应为60.10 cm ，游标卡尺是50分度，精确到0.02 mm，因此读数为4.20 mm。
[解析] (1)根据游标卡尺的读数方法，三把游标卡尺的读 数依次为：
17 mm＋7×0.1 mm＝17.7 mm 23 mm＋17×0.05 mm＝23.85 mm 3 mm＋9×0.02 mm＝3.18 mm (2)根据螺旋测微器的读数规则，读数为 2 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。 [答案] (1)17.7 23.85 3.18 (2)2.150
[解析] 20分度游标卡尺的精度为0.05 mm，主尺读数为12 mm，游标尺读数为4×0.05 mm＝0.20 mm，游标卡尺的读 数为12.20 mm＝1.220 cm。
2019届高考物理二轮复习实验题突破——力学实验基础课件(69张)(全国通用)
游标位，小数点后必须为 3 位，同时注意固定 刻度上的半刻度是否露出． (2)游标卡尺不估读，以毫米为单位，10 分度卡尺，小数点后只有 1 位；20 分度和 50 分度卡尺，小数点后有 2 位． (3)注意题目要求的单位是否为 mm，若不是则要先以 mm 为单位读数，然后再换算 为题目要求的单位.
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板块一 专题突破复习
专题三 力学实验综合
讲 实验题突破——力学实验基础
考法学法：1.考查方向：高考对本专讲的学生实验的考查，主要有以下 7 个实验：① 研究匀变速直线运动．②探究弹力和弹簧伸长的关系．③验证力的平行四边形定则．④验 证牛顿运动定律．⑤探究动能定理．⑥验证机械能守恒定律．⑦验证动量守恒定律.2.常用 的思想方法：①等效法．②控制变量法．③逐差法．④图象法.
请根据表中的数据，在如图丙所示的方格纸上作出 ΔEk－W 图象．
(4)实验结果表明，ΔEk 总是略小于 W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力 造成的．用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力 F＝________N.
[题眼] ①实验目的是探究动能定理，研究对象是小车；②合外力做功就是拉力做功， 所以必须平衡摩擦力，拉力大小近似等于钩码所受到的重力，某点瞬时速度可以用相邻两 点间的平均速度计算．
打点间隔
电磁打点计时器 交流 50 Hz,4～6 V
0.02 s
电火花计时器 交流 50 Hz,220 V
0.02 s
(2)频闪照相机 其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间间隔获取图象信息的方法，将物 体在不同时刻的位置记录下来，使用时要明确频闪的时间间隔．
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第1讲 力学实验与创新
(建议用时：60分钟)
1．(2018·高考全国卷Ⅲ)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间．实验步骤如下：
(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位
置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺．
(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子．若
夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为________(用L、L1和
g
表示)．
(3)已知当地的重力加速度大小为g＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm，L1＝10.4 cm.乙的反应时间
为________ s．(结果保留2位有效数字)
(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：__________________________．
解析：根据题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落体运动规律可知，
h＝12gt2，解得t＝2（L－L1）g.代入数据得t
＝0.20 s.
答案：(2) 2（L－L1）g (3)0.20 (4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近
尺子(答出一条即可)
2．为了“验证机械能守恒定律”，某学生想到用气垫导轨和光电门及质量为m的小车来进
行实验，如图所示，他将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H，在导轨上的两
点处分别安装光电门A和B，然后将小车从导轨上端释放，光电门自动记录小车经过A、
B
光电门时，车上挡光片的挡光时间Δt1、Δt2，用游标卡尺测得挡光片宽度为d.
(1)要验证小车在运动过程中机械能守恒，还必须测出__________．
(2)本实验验证机械能守恒定律的原理式为________________________(用已知测量量和还
必须测出的物理量的符号表示)．
解析：(1)根据12mv2t－12mv20＝mgh可知，还需要测出两光电门之间的距离l.
(2)重力势能的减少量ΔEp＝mglsin θ＝mglHL，动能增加量ΔEk＝12mv22－12mv21＝12mdΔt22－
1
2
mdΔt12，需要验证ΔEp＝ΔEk，可得需要验证的表达式为2g
Hl
L
＝dΔt22－dΔt12.
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答案：(1)两光电门之间的距离l
(2)2gHlL＝dΔt22－dΔt12
3．(2016·高考全国卷Ⅱ)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：
轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点
计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，
可求得弹簧被压缩后的弹性势能．
(1)实验中涉及下列操作步骤：
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器
所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离
弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验
中弹簧被压缩后的弹性势能大．
解析：(1)实验中应先向左推物块使弹簧压缩，测量弹簧的压缩量，然后把纸带向左拉直，
再接通打点计时器电源，等打点稳定后，再松手释放物块，使其向右滑动，因此步骤为
④①③②.
(2)由于物块离开弹簧时的速度最大，因此M纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为
v
＝2.58×10－2 m0.02 s＝1.29 m/s.由于弹簧压缩量越大，弹性势能越大，因此推开物块后，弹簧
弹性势能转化成物块的动能越多，物块离开弹簧后获得的速度越大，打的点间距越大，因此
M
纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．
答案：(1)④①③② (2)1.29 M