1、栏目索引栏目索引专题十七 物理实验高考物理高考物理(北京市专用)栏目索引栏目索引1.(2018北京理综,21,18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。考点一力学实验考点一力学实验A A组组 自主命题自主命题北京卷题组北京卷题组五年高考图1主要实验步骤如下:a.安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F所示。栏目索引栏目索引 图2c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3
2、、v4、v5d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。图3栏目索引栏目索引结合上述实验步骤,请你完成下列任务:(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有 和 (填选项前的字母)。A.电压合适的50 Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出v-t 图像。(3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是 。v-t图像斜率的物理意义是 。栏目索引栏目索引(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点
3、的瞬时速度,从理论上讲,对t的要求是 (选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的x大小与速度测量的误差 (选填“有关”或“无关”)。(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。xt图3栏目索引栏目索引答案答案(1)AC(2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关(5)如果小球的初速度为0,其速度vt,那么它通过的位移xt2。因此,只要测量小球通过
4、不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。栏目索引栏目索引解析解析本题考查研究匀变速直线运动规律的实验。(1)打点计时器所用电源为50 Hz的交流电源,测量各计数点间距离需用刻度尺。(2)图见答案。(3)因为小车的速度随时间均匀变化,所以小车做匀加速直线运动。由匀加速直线运动中速度v=v0+at,可知v-t图像斜率的物理意义是加速度。(4)=,若用 表示瞬时速度,t越小越好,而选取的x大小会影响速度测量值与真实值的偏差大小。(5)设v0=0,v=at,而x=at2,故可通过位移随时间的变化情况,判断速度随时间的变化情况。vxtv12解题关键解题关键 实验原理的认识(1)图像法
5、是实验中常用的方法,要学会通过图像分析问题。(2)测量量的转换是实验中的常用手段,当某一个物理量不易测量时,可通过该量与其他量的关系式,转换成其他可测量的物理量。如将速度的测量转换成位移的测量。栏目索引栏目索引2.(2017北京理综,21,18分)如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。图1(1)打点计时器使用的电源是 (选填选项前的字母)。A.直流电源 B.交流电源(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是 (选填选项前的字母)。A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量栏目索引
6、栏目索引在不挂重物且 (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车。若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。A.计时器不打点B.计时器打点(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C各点到O点的距离为x1、x2、x3,如图2所示。图2栏目索引栏目索引实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=,打B点时小车的速度v=。(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2-W
7、图像。由此图像可得v2随W变化的表达式为 。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是 。图3栏目索引栏目索引(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v2-W关系的是 。图4答案答案(1)B(2)AB(3)mgx2 (4)v2=kW,k=(4.55.0)m2s-2J-1质量(5)A312xxT栏目索引栏目索引解析解析本题考查“探究动能定理”实验。(1)打点计时器使用的是交流电源。(2)把长木板右端垫高,利用小车的重力沿斜面的分力平衡摩擦力和其他阻力;在不挂重
8、物且计时器打点的情况下,小车沿斜面能匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。(3)W=Fs=mgx2,vB=。(4)由图知,图线为一条纵截距为零、斜率k=(4.55.0)m2s-2J-1的直线,其函数表达式为v2=kW。根据动能定理W=mv2得v2=W,故斜率k=,与质量有关。(5)根据功能关系有W=(M+m)v2,所以v2=W,v2W,图A正确。ACACt312xxT122m2m122Mm易错警示易错警示该实验虽然利用“验证牛顿第二定律”的实验装置来“验证动能定理”,但不要把m不远小于小车质量的实验图线变化情况,类比到这个实验中而错选D图线。栏目索引栏目索引3.2016北京理综,21
9、(2),0.74利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。图1为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的 。A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量与势能变化量C.速度变化量与高度变化量除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是 。A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码)栏目索引栏目索引实验中,先接通电源,再释放重物,得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的
10、过程中,重物的重力势能变化量Ep=,动能变化量Ek=。图2大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是 。A.利用公式v=gt计算重物速度B.利用公式v=计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响D.没有采用多次实验取平均值的方法2gh某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。栏目索引栏目索引答案答案AAB-mghB mC见解析1222CAhhT解析解析重物的机械能指它的动
11、能和重力势能,所以机械能是否守恒要看动能和重力势能变化量是否相等,所以选A项。因为电磁打点计时器用6 V以下交流电源,所以A项器材需要;实验中需要用刻度尺测纸带上点间距离,所以B项器材需要;因为动能变化、重力势能变化都是对同一重物而言的,所以不需要测它的质量,故C项不需要。从打O点到打B点的过程中重物的重力势能在减少,所以Ep=-mghB,再由=得打B点时重物的速度为vB=,故动能变化量为Ek=m-0=m。因为做实验时存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力,故重物下落过程不是自由落体运动,所以|Ep|Ek,所以C项正确。该同学的判断依据不正确。在重物下落h的过程中,若阻力 f 恒定,根据m
12、gh-fh=mv2-0v2=2(g-)h可知,v2-h图像就是过原点的一条直线。要想通过v2-h图像的方法验证机械能是否守恒,还必须看图像的斜率是否接近2g。2tvv2CAhhT122Bv1222CAhhT12fm栏目索引栏目索引考查点考查点验证机械能守恒。解题指导解题指导用匀变速直线运动某段时间的中间时刻速度等于平均速度即=,求出瞬时速度,再求动能的变化量。2tvv栏目索引栏目索引4.2015北京理综,21(2),0.71用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。组装单摆时,应在下列器材中选用 (选填选项前的字母)。A.长度为1 m左右的细线B.长度为30 cm左右的细线C.直径为1.8 c
13、m的塑料球D.直径为1.8 cm的铁球测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=(用L、n、t表示)。下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。图1 栏目索引栏目索引组次123摆长L/cm80.0090.00100.0050次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期T/s1.801.91 重力加速度g/(ms-2)9.749.73 请计算出第3组实验中的T=s,g=m/s2。图2 用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图2中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,
14、图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是 (选填选项前的字母)。A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次栏目索引栏目索引C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图3所示。由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺,于是他在细线上的A点作了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2
15、。由此可得重力加速度g=(用l1、l2、T1、T2表示)。图3栏目索引栏目索引答案答案AD2.019.76B2224n Lt21222124()llTT解析解析用单摆测定重力加速度的实验中,要求小球可看成质点,因此摆线长度要远大于球的直径,故选用长度为1 m左右的细线;为减小空气阻力的影响,摆球应选用质量大体积小的,故选用铁球,选项A、D正确。由单摆周期公式T=2及T=可知g=由T=可知T3=s=2.01 sg=m/s29.76 m/s2由T=2可得T2=L,T2-L图线应为过坐标原点的直线,图线a和图线b平行,且在T2一定时,图线a对应的L小于图线b对应的L,因此出现图线a的原因可能是误将悬
16、点到小球上端的距离记为摆长L,选项A错;图线c的斜率小于图线b的斜率,由T2=L及g=可知图线c对应Lgtn224()Ltn2224n Lttn100.5502224n Lt22224 3.1450100.00 10(100.5)Lg24g24g2224n Lt栏目索引栏目索引的g值应大于图线b对应的g值,B正确,C错误。设标记以下的细线长度为l0则有=(l0+l1)=(l0+l2)联立得g=21T24g22T24g21222124()llTT考查点考查点用单摆测重力加速度。解题指导解题指导(1)单摆在摆角很小的条件下,才能近似为简谐运动。组建单摆时,应选用摆线细而长,摆球重而小的。(2)要注
17、意t是完成n次全振动的总时间。(3)在用图像处理数据时,要注意图线的函数关系式。栏目索引栏目索引5.2011北京理综,21(2)如图1,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量 (填选项前的符号),间接地解决这个问题。A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。图1栏目索引栏目索引然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分
18、,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是 。(填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量小球m1开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度HD.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE.测量平抛射程OM,ON若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 (用中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为 (用中测量的量表示)。经测定,m1=45.0 g,m2=7.5 g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图2所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1,则p1 p1=11;若碰撞结束时m2的动量为p2,则p1
19、 p2=11 。栏目索引栏目索引实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值为 。有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用中已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm。112ppp图2答案答案CADE或(DEA或DAE)m1OM+m2ON=m1OP m1OM2+m2ON2=m1OP2142.911.0176.8栏目索引栏目索引解析解析小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定,即v=。而由H=gt2知,每次竖直高度相等,平抛时间相等。即m1=m1+m2;则可得m1OP=m1OM+m2ON。故只需测射程,因而选C;由表达
20、式知:在OP已知时,需测量m1、m2、OM和ON。故必要步骤A、D、E若为弹性碰撞同时满足动能守恒。m1=m1+m2m1OP2=m1OM2+m2ON2p1=m1 p1=m1故p1 p1=OP OM=44.80 35.20=14 11p2=m2p1 p2=11 2.9故=1xt12OPtOMtONt122OPt122OMt122ONtOPtOMtONt1OMmt2ONmt112ppp112m OPm OMmON栏目索引栏目索引其他条件不变,使ON最大,则m1、m2发生弹性碰撞。则其动量和能量均守恒,可得v2=,而v2=,v0=故ON=OP=44.80 cm=76.8 cm1 0122m vmmO
21、NtOPt1122mmm2 45.045.07.5栏目索引栏目索引6.(2018课标,22,5分)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1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg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9.80 m/s2,此弹簧的劲度系数为 N/m(保留3位有效数字)。B B组
22、组 统一命题、课标卷题组统一命题、课标卷题组栏目索引栏目索引答案答案3.77553.7解析解析 本题考查游标卡尺的读数方法和胡克定律。此标尺为二十分度的标尺,精确度为0.05 mm,读数=整毫米数(主尺)+n精确度,所以读数为37 mm+150.05 mm=37.75 mm=3.775 cm。当托盘中放入砝码稳定时,弹簧的伸长量x=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm。由平衡条件得F=mg,由胡克定律得F=kx,联立得k=53.7 N/m。栏目索引栏目索引7.(2018课标,22,6分)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
23、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:。栏目索引栏目索引答案答案(2)(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12()LLg解析解析本题考查自由
24、落体运动的应用。(2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L1=gt2,解得t=s=0.20 s1212()LLg2(0.3000.104)9.80栏目索引栏目索引8.(2018课标,23,9分)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f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。图(a)栏目索引栏目索引砝码的质量m/kg 0.05
25、0.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93图(b)图(c)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f-m图线;(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数及重力加速度大小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=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线求得=。(保留2位有效数字)栏目索引栏目索引答案答案(1)2.75(2)如图所示(3)(M+m)g g(4)0.40解析解析本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图像的能力。(1)由图可知弹簧秤的读数为2.75 N。(2)画
26、图线时应使尽可能多的点落在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧。(3)以木块和砝码为研究对象,整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力,f=(M+m)g,整理得f=mg+Mg,故f-m图线的斜率k=g。(4)由图知k=3.9 N/kg,故=0.40。kg栏目索引栏目索引9.(2017课标,22,6分)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1 mm)的纸贴在水平桌面上,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
27、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=4.2 N和F2=5.6 N。()用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O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;图(a)图(b)栏目索引栏目索引()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
28、的平行四边形定则。答案答案(1)4.0(2)()F1、F2和F合如图所示()4.00.05栏目索引栏目索引解析解析(1)测力计读数时需要进行估读,此测力计分度值为0.2 N,则F的大小为4.0 N。(2)()作力的图示时,要选好标度,再根据F1、F2的方向及大小作出相应两力的图示,图见答案。分别以F1、F2为邻边作平行四边形并作出对角线,即得F合。()表示F合的线段的长度为20.0 mm,根据标度算出F合大小为4.0 N。实际合力F的方向沿AO方向,对角线为F合方向,则两者夹角的正切值tan=0.05。1212FFFFAO长度在 所在直线上投影长度在所在直线上投影长度21 2020命题意图命题
29、意图 本题考查验证力的平行四边形定则实验。易错分析易错分析 测力计读数时要注意估读。栏目索引栏目索引10.(2016课标,23,10分)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下:图(a)(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍留
30、在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入表中。栏目索引栏目索引n12345a/ms-20.20 0.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图像。从图像可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。图(b)图(c)栏目索引栏目索引(5)利用a-n图像求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字
31、,重力加速度取g=9.8 ms-2)。(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是 (填入正确选项前的标号)。A.a-n图线不再是直线B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大 答案答案(3)0.39(2分。在0.370.49范围内都给分)(4)如图所示(3分)(5)0.45(3分。在0.430.47范围内都给分)(6)BC(2分。选对一个给1分,有选错的不给这2分)栏目索引栏目索引解析解析(3)由s=at2得:a=,在s-t图像中找一点坐标,代入公式即可求出a。(5)对小车和钩码组成的系统应用牛顿第二定律:nmg=(M+Nm)a,则a=
32、,a-n图像的斜率k=,从而可解出M。(6)对于已平衡摩擦力的情况,对整体应用牛顿第二定律:nmg=(M+Nm)a,则a=n;对于木板水平的情况,对整体应用牛顿第二定律:nmg-M+(N-n)mg=(M+Nm)a,整理得:a=n-g,比较可见,B、C均正确。1222stnmgMNm0.0980.05nM 0.0980.05M mgMNm(1)mgMNm解题指导解题指导利用图像处理实验数据是实验中最常用的方法,解决本题的基本对策是写出图像对应的函数,困难便迎刃而解。易错点拨易错点拨(3)(5)中的计算结果一定要按照有效数字的位数要求填写。画a-n图像时,所画直线要符合以下要求:让尽可能多的点落在
33、直线上;不能落在直线上的点要均匀分布于直线的两侧;一定要利用直尺画线。栏目索引栏目索引11.(2016课标,22,5分)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图(b)所示。图(a)图(b)栏目索引栏目索引该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他题给条件进行推算。(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图(b)中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为 ,打出C点时重物下落的速度大小为 ,重物下落的加速度大小为 。(2)已测得s1
34、=8.89 cm,s2=9.50 cm,s3=10.10 cm;当地重力加速度大小为9.80 m/s2,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为 Hz。栏目索引栏目索引答案答案(1)(s1+s2)f (s2+s3)f (s3-s1)f2(2)40121212解析解析(1)匀变速直线运动中,某一段位移的平均速度等于中间时刻的瞬时速度:vB=(s1+s2)f,同理vC=(s2+s3)f,加速度a=(s3-s1)f2。(2)由牛顿第二定律可知:mg-0.01mg=maa=0.99g又由(1)问知:a=联立得f=40 Hz122ssT1212CBvvT12231()2ssf解题指导
35、解题指导(1)考查通过处理纸带求瞬时速度和加速度的方法。(2)要求推算打点计时器所用电源的频率,问题新颖,但应注意到加速度表达式中,加速度与频率的相关性,只要知道加速度就可求出频率。由给出的受力情况,根据牛顿第二定律可求出加速度,再代入第(1)问中加速度的表达式求出频率。深度解析深度解析 处理纸带求瞬时速度和加速度是重点,实验结果与理论相结合也是必须掌握的处理问题的思路。栏目索引栏目索引12.(2017课标,22,5分)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
36、,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)图(a)图(b)(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)C组组教师专用题组教师专用题组栏目索引栏目索引解析解析 本题考查研究匀变速直线运动。(1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故相邻水滴间的距离逐渐减小,结合图(b)可知小车向左运动。(2)由题意知,30 s内滴下
37、46滴水,共45个时间间隔,故相邻两滴水的时间间隔T=s=s。由匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得vA=mm/s=0.19 m/s。由逐差法得小车运动的加速度为a=mm/s2=0.037 m/s2。3045231171332232(150 133)(117100)223答案答案(1)从右向左(2)0.190.037方法技巧方法技巧“纸带”的处理处理“纸带”时,对于匀变速直线运动,求某点的瞬时速度需利用=,求加速度时应利用x=aT2。当需要考虑减小偶然误差时,应采用逐差法求加速度。2tvv栏目索引栏目索引13.2014课标,35(2),10分,0.336现利用图(a)所示的装置验
38、证动量守恒定律。在图(a)中,气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。图(a)实验测得滑块A的质量m1=0.310 kg,滑块B的质量m2=0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00 cm;打点计时器所用交流电的频率f=50.0 Hz。将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为tB=3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。栏目索引栏目索引若实验允许的相对误差绝对值(
39、100%)最大为5%,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。碰撞前后总动量之差碰前总动量图b)栏目索引栏目索引解析解析按定义,滑块运动的瞬时速度大小v为v=式中s为滑块在很短时间t内经过的路程。设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA,则tA=0.02 stA可视为很短。设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1。将式和图给实验数据代入式得v0=2.00 m/sv1=0.970 m/s设B在碰撞后的速度大小为v2,由式有v2=代入题给实验数据得v2=2.86 m/sst1fBdt答案答案见解析栏目索引栏目索引设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p,则p=m1v0p=m1v1+
40、m2v2两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为p=100%联立式并代入有关数据,得p=1.7%RX,故电流表应选择外接法(甲图)。(2)见答案。(3)题图3中的电流表示数I=0.50 A,电压表示数U=2.60 V,故RX=5.2。(4)甲电路中产生误差的原因是由于电压表的分流作用,使电流表的示数大于流过RX的电流,选项B正确;乙电路的误差来源于电流表的分压作用,电压表示数为RX和电流表的电压之和,选项D正确。(5)x增加,U随之增加,说明变阻器接入电路的电阻R随x的增加而减小。设变阻器的总阻值为R0,滑片P从一端滑向另一端移动的距离为L。忽略电压表、电流表的内阻对电路的影响,则被测电阻RX
41、两端电压U=E=,由这一关系式分析可知,选项A正确。XER45AVR RUI00()XXRxRRRL00XXR ERRRxL栏目索引栏目索引考查点考查点伏安法测电阻。解题指导解题指导(1)先估算电压电流的变化范围,再选择合适的电表。(2)实验电路的选择应遵循“外小内大”的原则,即外接法适合测小电阻,内接法适合测大电阻。(3)电表的读数要注意是否需要估读。(4)由于电表内阻的影响,这种实验方案会有一定的系统误差,分析误差时,应弄清误差是哪个表的内阻引起的。(5)对于U随x的变化图像,要从U与x的函数关系式分析。栏目索引栏目索引6.(2018课标,23,10分)某实验小组利用如图(a)所示的电路探
42、究在25 80 范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 时的阻值)为900.0;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表(量程150 mV);定值电阻R0(阻值20.0),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000);电阻箱R2(阻值范围0999.9);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0。将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。逐步
43、降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0。实验得到的R2-t数据见下表。B B组组 统一命题、课标卷题组统一命题、课标卷题组图（a）栏目索引栏目索引回答下列问题:(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到 (填“a”或“b”)端;(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线;图（b）t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0栏目索引栏目索引(3)由图(b)可得到RT在25 80 范围内的温度特性。当t=44.0 时,可得RT=;(4)将RT握于手
44、心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为 ,则手心温度为 。图（b）栏目索引栏目索引答案答案(1)b(2)如图所示 (3)450(4)620.033.0栏目索引栏目索引解析解析本题考查替代法测电阻、绘图能力及电阻箱的读数等。(1)滑动变阻器是限流式接法,S1闭合前,滑片应置于使滑动变阻器连入电路的阻值最大的位置,即b端。(2)由题给数据描完点后,观察这些点的分布规律,应画一条平滑曲线,让尽可能多的点落在线上,不在线上的点要均匀分布在线的两侧。(3)由R2-t图线知,当t=44.0 时,RT=450。(4)电阻箱的读数为(6100+210+01+00.1)=620.0,由R2-t图像
45、知,当R2=620.0 时,t=33.0。栏目索引栏目索引7.(2018课标,22,6分)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100 A,内阻 900);电阻箱R1(阻值范围0 999.9);电阻箱R2(阻值范围0 99 999.9);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值应取R1=,R2=。(保留到个位)栏目索引栏目索引答案
46、答案(1)如图所示(2)1002 910 解析解析本题考查电表的改装。将量程为100 A的微安表头改装成量程为1 mA的直流电流表,应并联一个分流电阻,分流电阻的阻值为=100,选用R1;再串联一分压电阻可改装成量程为3 V的电压表,分压电阻的阻值为=2 910,选用R2。gggI RIIggUI RI433900 1010规律总结规律总结 电表改装的原理应用并联分流的规律改装电流表;应用串联分压的规律改装电压表。栏目索引栏目索引8.(2018课标,23,9分)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0);可视为理想电压表;S1为单刀开关,S
47、2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线;图（a）图（b）栏目索引栏目索引(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1;(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表的示数U2;(4)待测电阻阻值的表达式Rx=(用R0、U1、U2表示);(5)重复步骤(3),得到如下数据:12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.3921UU(6)利用上述5次测量
48、所得的平均值,求得Rx=。(保留1位小数)21UU答案答案(1)图见解析(4)R0(6)48.2211UU栏目索引栏目索引解析解析本题考查测量电阻的实验。(1)实物连线如图所示:(4)将开关S2掷于1端,可测得流经R0的电流为;将开关S2掷于2端,可测得流经R0和Rx的电流为。由于可视为理想电压表,对电路没有影响,则两种情况下,电流相等,即=,解得:Rx=R0。(6)根据所给数据,计算的平均值为3.41,则Rx=(3.41-1)20.0=48.2。10UR20 xURR10UR20 xURR211UU21UU审题指导审题指导 本题属于计算型实验题,结合题设条件,利用欧姆定律列方程求解;本题中还
49、有一点也应注意,可视为理想电压表,其对电路无影响。栏目索引栏目索引9.(2017课标,23,10分)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8 V,额定电流0.32 A);电压表(量程3 V,内阻3 k);电流表(量程0.5 A,内阻0.5);固定电阻R0(阻值1 000);滑动变阻器R(阻值09.0);电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。图（a）图（b）栏目索引栏目索引由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻 (
50、填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率 (填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为 W,最大功率为 W。(结果均保留2位小数)答案答案(1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.391.17栏目索引栏目索引解析解析本题考查电路设计及伏安特性曲线的应用。(1)先考虑测量电路,由于小灯泡的额定电压为3.8 V,而电压表的量程只有3 V,但其内阻已知,由给定器材规格可知,可串联固定电阻R0将其改装为量程4 V的电
