1、 - 1 - 高考题型二高考题型二 实验题实验题 专项练专项练 1 1.(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,
2、A、B、C、D、E、F、G 是纸带上 7 个连续的点,sAD= cm。已知电源频率为 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 - (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
3、)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,首先应断开 (填选项前的字母)。 A.导线 A B.导线 B C.开关 C D.导线 D 3.(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
4、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 1 2 3 4 5 - 3 - x/m 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 s/m 0.51 0.99 1.50 1.98 2.50 t/ms 505.3 505.1 504.8 504.9 505.2 (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=5
5、00 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.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
6、主要步骤有: A.断开 S2,闭合 S1 B.调节 R 的阻值,使电流表指针偏转到满刻度 C.闭合 S2 D.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
7、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 - 4 - 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、R2,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
8、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
9、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。 - 5 - (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。 专项练专项练 2 1.(2020 甘肃静宁期中)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=
10、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.(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
11、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。 - 6 - (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 曲线与横轴所围成的面积将 (
12、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
13、符号表示)。 4.(2020 北京高三二模) 如图所示,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
14、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 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)。 - 7 - (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、
15、 m2、 m3和 m4,则由图可知它们的大小关系是m1 m2,m3 m4(选填“大 于”或“小于”)。 5.(2020 宁夏高三一模)用圆弧状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
16、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
17、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。 - 8 - 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
18、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 1 1.答案(1)B (2)否 (3)2.082.12 4.85.2 解析(1)研究匀变速直线运动时,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
19、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=21.0mm=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)
20、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
21、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=50 x 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= - 9 - 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)A D (2)180 小于 解析(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
22、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方向,由此可知F是F1、 F2合力的理论值,F
23、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
24、,多用电表选择欧姆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
25、电源内阻测量值与真实值相等。 - 10 - 专项练 2 1.答案(1)2.190 或 2.191 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
26、.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,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
27、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=nq=40410-5C=1.6 10-3C。 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
28、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= M 2 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 0.860cm (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) - 11 - 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=
29、M 2 4.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 T2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
30、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
31、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。 - 12 - (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= - m 3则分子直径为 D= - =510-10m。
