1、高考题型二实验题专项练11.(2020浙江高三模拟)利用图示装置可以做力学中的许多实验。图甲(1)以下说法正确的是。A.利用此装置“研究匀变速直线运动”时,须平衡摩擦力B.利用此装置探究“小车加速度与力、质量的关系”时,须平衡摩擦力C.利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时,可以不平衡摩擦力D.可以利用此装置验证机械能守恒定律(2)小明对实验装置进行了改进,改进后的装置如图乙所示,利用此装置探究“小车加速度与力、质量的关系”时钩码质量是否需要远小于小车质量?(填“是”或“否”)。图乙(3)图丙为实验得到的一条清晰的纸带,A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点,sAD= cm。已知电
2、源频率为50 Hz,则小车的加速度大小a= m/s2(保留两位有效数字)。图丙2.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中(1)实验时需要的仪器为图中的(填选项字母,多选)。(2)一次实验中,变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝,测得的电压分别为8.00 V和3.80 V,发现电压比与匝数比并不相等,主要原因是(至少写出两点)。(3)某同学在完成上述实验后,用多用电表测量变压器原线圈的电阻,测量时所用倍率为“1”挡,指针偏转如图所示,则线圈电阻为 。(4)另一同学在完成上述实验后,采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻(阻值较小),为保证电路中各元件安全,实验结束时,首先应
3、断开(填选项前的字母)。A.导线AB.导线BC.开关CD.导线D3.(2020山东高三模拟)某物理兴趣小组利用如图所示装置进行“探究弹簧弹性势能与弹簧形变量关系”的实验。图中光滑水平平台距水平地面h=1.25 m,平台上一轻质弹簧一端固定在挡板上,质量为m的小球与弹簧另一端接触并压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x后,由静止释放小球,小球从平台边缘水平飞出,落在地面上,用刻度尺测出小球水平飞行距离s;并用传感器(图中未画出)测量出小球从平台边缘飞出后在空中的飞行时间t。多做几次实验后,记录表如下表所示:(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移s=x,与无关;(2)由实验原理和表中数据可知,弹簧弹
4、性势能Ep与弹簧形变量x的关系式为Ep=(用m、h、x和重力加速度g表示);实验次数12345x/m0.010.020.030.040.05s/m0.510.991.501.982.50t/ms505.3505.1504.8504.9505.2(3)某同学按物体平抛运动规律计算了小球在空中的飞行时间:t= s=0.5 s=500 ms,由表中数据可知,发现时间的测量值均偏大。经检查,实验操作及测量无误,且空气阻力可以忽略,造成以上偏差的原因是。4.(2020山东高三模拟)利用如图所示的电路测量一个满偏电流为300 A,内阻rg约为几十到几百欧姆的电流表的内阻值,有如下的主要实验器材可供选择:A
5、.滑动变阻器(阻值范围030 k)B.滑动变阻器(阻值范围010 k)C.电源(电动势3 V,内阻不计)D.电源(电动势6 V,内阻不计)(1)为了实验安全和使测量尽量精确,在上述可供选择的器材中,滑动变阻器R应选用,电源E应选用。(选填器材前面的字母序号)(2)实验时要进行的主要步骤有:A.断开S2,闭合S1B.调节R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度C.闭合S2D.调节电阻箱R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的三分之一E.记下此时R的阻值为90 则待测电流表的内阻rg的测量值为 ,该测量值电流表内阻的真实值。(选填“大于”“小于”或“等于”)5.(2020山东高三二模)甲、乙两同学利用橡皮筋
6、和弹簧测力计做“互成角度的两个力的合成”的实验时,结果如图所示。(1)同学的结果比较符合实验事实(填“甲”或“乙”)。(2)(多选)有关此实验,下列叙述正确的是。A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B.橡皮筋的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O,这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D.若只增大某一弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一弹簧测力计拉力的大小即可6.(2020河南高三模拟)某同学设计了如图甲所示的电路测量电池组的电动势和内阻。除待测电池组外,还需使用的实验器材:灵敏电流表G,可变电阻R1、R
7、2,电压表V1、V2,电流表A1、A2,开关,导线若干。甲(1)为了选择合适的可变电阻,该同学先用多用电表估测了电压表的内阻。测量时,先将多用电表挡位调到如图乙所示位置,再将红表笔和黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0 ”。然后将调节好的多用电表红表笔和电压表的负接线柱相连,黑表笔和电压表的正接线柱相连。欧姆表的指针位置如图丙所示,则欧姆表的读数为 。乙丙(2)选择合适的可变电阻R1、R2后,按照图甲所示电路图连接好电路,将可变电阻R1、R2调到合适的阻值,闭合开关S,反复调节可变电阻R1、R2,直到电流表G的指针不偏转,电压表V1、V2的示数之和记为U1,电流表A1、A2的示数之和记
8、为I1。(3)断开开关,适当调小可变电阻R1的阻值,闭合开关,发现此时电流表G的指针发生了偏转,缓慢(选填“调大”或“调小”)可变电阻R2的阻值,直至电流表G的指针不发生偏转,电压表V1、V2的示数之和记为U2,电流表A1、A2的示数之和记为I2。(4)重复(3)的步骤,记录到多组数据(U3,I3)、(U4,I4)丁(5)实验完毕,整理器材。(6)利用记录的数据,作出U-I图线如图丁所示,依据图线可得电池组的内阻r为,电动势为。(7)理论上该同学测得的电池组内阻(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。参考答案专项练11.答案(1)B(2)否(3)2.082.124.85.2解析(1)研究匀变
9、速直线运动时,能让小车做匀加速运动即可,只要摩擦力恒定即可,不需要平衡摩擦力,A错误;研究“小车加速度与力、质量的关系”时,要让小车的质量远大于钩码的质量,小车所受的合力即拉力大小是用钩码所受的重力来代替的,所以必须平衡摩擦力,不然小车所受的合力大小不等于钩码的重力大小,B正确;小车受到重力、支持力、摩擦力和拉力,要使拉力等于合力,必须使重力的下滑分量平衡摩擦力,C错误;此装置在运动过程中绳对小车做功,所以不可以利用此装置验证机械能守恒定律,D错误。故选B。(2)因为使用了力的传感器,可以直接读出小车所受的拉力的大小,所以填不需要。(3)A、D间的距离为sAD=26.0mm-5.0mm=21.
10、0mm=2.10cm。相邻两个点之间的时间间隔是t=0.02s,sDG=65.0mm-26.0mm=3.90cm根据s=aT2加速度a=5m/s2。2.答案(1)ADF(2)见解析(3)2022(4)A解析(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,需要变压器、低压交流电源及多用电表,故选ADF;(2)实验中,发现电压比与匝数比并不相等,主要原因可能是:有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压,从而出现电压之比与匝数之比不相符的情况;(3)测量时所用倍率为“1”挡,指针偏转如题图所示,读数为2022。(4)实验结束时,应先把与变压器线圈并联的电表从电路中断开,否则在断开开关瞬间会产生大
11、电压烧毁电表,故应先断开导线A,故A正确,BCD错误。3.答案(1)50小球从平台边缘飞出后在空中的飞行时间t(或“t”)(2)x2(3)重力加速度g取值不准确,g取10 m/s2偏大解析(1)由表中数据可知,h一定时,在误差允许范围内,可以看出运动时间大体不变,小球水平位移s=50x与小球从平台边缘飞出后在空中的飞行时间t无关;(2)由功能关系可知,弹簧弹性势能Ep=小球做平抛运动的初速度v0=s联立得弹簧弹性势能Ep=x2。(3)该同学按物体平抛运动规律计算了小球在空中的飞行时间时,把重力加速度的数值g取10m/s2。故计算值偏小,即时间的测量值均偏大。4.答案(1)AD(2)180小于解
12、析(1)用半偏法测电流表的内阻时,滑动变阻器的阻值要尽可能大,因此在回路电流不超过电流表量程的前提下,为减小误差,电源电动势应尽可能大些,故变阻器应选A,电源应选D。(2)闭合S2后,电流表与R并联,且并联R后总电阻认为不变,则总电流不变,则通过R的电流为总电流的,故IRIG=21,因是并联关系,则Rg=180。闭合S2后,电路总电阻变小,电路总电流变大,通过R的电流大于原来电流的三分之二,则该实验测出的电表内阻要小于电流表内阻的真实值。5.答案(1)甲(2)AC解析(1)F1、F2合力的理论值是指通过平行四边形定则求出的合力值,而其实验值是指一个弹簧测力计拉橡皮筋时所测得的数值,一定沿AO方
13、向,由此可知F是F1、F2合力的理论值,F是合力的实验值;由于误差的存在,作图法得到的合力与实验值有一定的差别,故甲更符合实验事实;(2)两弹簧测力计的拉力的合力与橡皮筋的拉力大小相等,两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大,故A正确;两弹簧测力计的拉力与橡皮筋的拉力的合力为零,它们之间不是合力与分力的关系,B错误;两次拉橡皮筋时,为了使两次达到效果相同,橡皮筋结点必须拉到同一位置O,故C正确;结点位置不变,合力不变,当一弹簧测力计的拉力大小改变时,另一弹簧测力计的拉力的大小和方向必须都改变,故D错误;故选AC。6.答案(1)2 200(3)调大(6)b(7)等于解析(1)由题图乙可知,多
14、用电表选择欧姆100挡,由题图丙可知,欧姆表读数为22100=2200;(3)由题图甲所示电路图可知,当灵敏电流表示数为零时要使灵敏电流表示数仍然为零,当R1的阻值减小时,由可知,应缓慢调大可变电阻R2的阻值;(6)由题图甲所示电路图可知,路端电压U=U1+U2流过电源的电流I=I1+I2由闭合电路欧姆定律可知,电源电动势E=U+Ir路端电压U=E-Ir由图示U-I图像可知,电源电动势E=b电源内阻r=|k|=;(7)由题图甲所示电路图可知,路端电压U=U1+U2的测量值等于真实值,流过电源的电流I=I1+I2测量值等于真实值,因此电源内阻测量值与真实值相等。专项练21.(2020甘肃静宁期中
15、)用双缝干涉测光的波长。实验装置如图所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100 mm,双缝与屏的距离L2=700 mm,双缝间距d=0.25 mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图所示,则对准第1条时读数x1= mm、对准第4条时读数x2= mm。(2)写出计算波长的表达式,=(用符号表示),= mm(保留三位有效数字)。2.(
16、2020山东青岛高三三模)电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化,它与计算机相连,可以显示出电流随时间变化的I-t图像。如图甲所示连接电路。直流电源电动势为9 V,内阻可忽略,电容器选用电容较大的电解电容器。先使开关S与1端相连,电源向电容器充电然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机。屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。(1)在如图乙所示的I-t图像中用阴影标记面积的物理意义是;(2)根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0=,并计算电容器的电容C=;(均保留两位有效数字)(3)如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,充电时I-t曲线与横轴所
17、围成的面积将(填“增大”“不变”或“变小”);充电时间将(填“变长”“不变”或“变短”);简要说明原因。3.(2020山东高三期末)气垫导轨装置如图所示,为验证机械能守恒定律,定滑轮下悬挂质量为m的钩码A,质量为M的滑块B上遮光条宽度为d,实验时,滑块由静止释放,分别测得遮光条通过光电门1、2的时间为t1和t2,两光电门中心之间的距离为L。(1)用游标卡尺测量遮光条宽度,其读数为d= cm;(2)在钩码从静止开始释放后,验证A、B组成的系统机械能守恒的表达式为;在钩码从静止开始释放到滑块经过光电门2时绳子拉力对滑块B做的功为(用题目所给物理量的符号表示)。4.(2020北京高三二模)如图所示,
18、用气体压强传感器探究气体等温变化的规律,操作步骤如下:在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来;缓慢移动活塞至某一位置,待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1;重复上述步骤,多次测量并记录;根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。(1)在本实验操作的过程中,需要保持不变的量是气体的和。(2)根据记录的实验数据,作出了如图所示的p-V图。对图线进行分析,如果在误差允许范围内,p1、p2、V1、V2之间满足关系式,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。图线在V1、V2之间所围的面积的物理意义表
19、示。(3)(多选)在不同温度环境下,另一位同学重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2,且T1T2。在如图所示的四幅图中,可能正确反映相关物理量之间关系的是(选填选项前的字母)。(4)在相同温度环境下,不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验,并在相同坐标标度的情况下画出了压强与体积的关系图线,如图所示。对于图线并不相同的结果,他们请教了老师,老师的解释是由于他们选取的气体质量不同。若4个小组所选择的研究对象的质量分别是m1、m2、m3和m4,则由图可知它们的大小关系是m1m2,m3m4(选填“大于”或“小于”)。5.(2020宁夏高三一模)用圆弧状
20、玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经P1、P2点的入射光线。(1)在图上补画出所需的光路。(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角。(3)用所测物理量计算折射率的公式为n=。(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的
21、入射角应适当(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。(5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=。6.关于“油膜法估测油酸分子的大小”实验:(1)(多选)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是。A.将油膜看成是单层油酸分子铺成的B.不考虑各油酸分子间的间隙C.考虑了各油酸分子间的间隙D.将油酸分子看成球形(2)下述步骤中,正确的顺序是。(填写步骤前面的数字,已知在之后进行)往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴
22、一滴在水面上,待薄膜形状稳定。将画有油膜形状的玻璃板平放正坐标纸上,计算出油膜的面积。根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。(3)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴,现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为 m。(结果保留1位有效数字)参考答案专项练21.答案(1)2.190或2.191
23、7.869或7.870(2)6.7610-4解析(1)测第1条时固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.191mm,所以最终读数为2.191mm。测第4条时固定刻度读数为7.5mm,可动刻度读数为0.369mm,所以最终读数为7.869mm。(2)根据双缝干涉条纹的间距公式x=,知=,代入数据得=mm=6.7610-4mm。2.答案(1)通电0.2 s电容增加的电荷量(或流过电阻R的电荷量)(2)1.610-3 C(1.71.8)10-4 F(3)不变变短充电电流增大解析(1)将横坐标t分成许多很小的时间间隔t,在这些很小的时间间隔里,放电电流I可以视为不变,则It为这段时间内充入电容的电荷量
24、,即这个阴影面积的物理意义是通电0.2秒充入电容(流过电阻R)的电荷量;(2)电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于图像与坐标轴所包围的面积;具体的做法是首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位,数出图像与坐标轴间有多少个完整的小正方形,对于超过该格一半面积的记为一个,不足一半的则舍去不计,这样既可以得到包含的小正方形的个数为40个(格数为3842都正确);其次确定每个小方格所对应的电荷量值,纵坐标的每个小格为0.2mA,横坐标的每个小格为0.2s,则每个小格所代表的电荷量数值为:q=0.210-30.2C=410-5C。根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0=n
25、q=40410-5C=1.610-3C。电容器的电容C=F=1.810-4F(3)如果不改变电路其他参数,只减小电阻,将开关掷向1时,电容器的电压不变,由于电容器的电容不变,根据Q=CU可知充入电容的电荷量不变,即充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不变;只减小电阻R,由闭合电路欧姆定律知,将开关掷向1时电容器开始充电的电流增大,则曲线与纵轴交点的位置将向上移动,而充电时I-t曲线与横轴所围成的面积不变,所以充电时间将变短。3.答案(1)0.860(2)mgL=(m+M)W=M2解析(1)游标卡尺的主尺读数为8mm,游标读数为0.0512mm=0.60mm,则最终读数为8.60mm,即为0.8
26、60cm(2)滑块通过两光电门的瞬时速度为v1=v2=系统动能的增加量Ek=(M+m)()=(M+m)系统重力势能的减小量为Ep=mgL则需验证的机械能守恒的表达式为mgL=(M+m)对滑块B,根据动能定理可得W=可得绳子拉力对滑块B做的功W=M24.答案(1)质量温度(2)p1V1=p2V2气体体积由V1变到V2的过程中,气体对外界所做的功(3)AC(4)大于大于解析(1)由玻意耳定律知应是质量和温度不变。(2)根据玻意耳定律可知p1V1=p2V2,气体体积由V1变到V2的过程中,气体对外界所做的功。(3)由于pV=恒量,V-p图像为双曲线,且取相同的体积时,温度高的压强大,因此T1图像在T
27、2图像的上方,A正确,B错误;由于pV=恒量,V- 图像为过坐标原点的直线,且压强相同时,温度高的体积大,因此T1图像在T2图像的上方,C正确,D错误。(4)在体积和温度相同时,质量大的气体,单位体积内的分子数多,压强大,因此m1m2,m3m4。5.答案(1)见解析(2)见解析(3)(4)小一些(5)1.5解析(1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置,由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示。(2)如图(3)由折射定律可得n=。(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线,实验过程中,光线在弧面AB上的入射角应
28、适当小一些,才不会使光线在CD面上发生全反射。(5)图像的斜率k=n,由题图乙可知斜率为1.5,即该玻璃的折射率为1.5。6.答案(1)ABD(2)(3)510-10解析(1)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,实验的基本原理是:让油膜尽可能散开,形成单分子层;把油酸分子看成球形;不考虑分子之间的空隙,故ABD正确,C错误,故选ABD。(2)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为:配制酒精油酸溶液(教师完成,记下配制比例)测定一滴酒精油酸溶液的体积V0=(题中的)准备浅水盘()形成油膜()描绘油膜边缘()测量油膜面积()计算分子直径(),故正确的顺序是。(3)计算步骤:先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V0=m3则分子直径为D=510-10m。
