2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十一 力學(xué)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)(含解析)
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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題十一 力學(xué)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)(含解析) 一、誤差和有效數(shù)字 1.誤差 誤差 產(chǎn)生原因 大小特點(diǎn) 減小方法 系統(tǒng)誤差 實(shí)驗(yàn)儀器不精確、實(shí)驗(yàn)原理不完善、實(shí)驗(yàn)方法粗略 總是偏大或偏小 更新儀器 完善實(shí)驗(yàn)原理 偶然誤差 測(cè)量、讀數(shù)不準(zhǔn)確 忽大忽小 畫圖象或取平均值 從數(shù)字左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起,如0.012 5為三位有效數(shù)字. 二、測(cè)量性實(shí)驗(yàn) 1.包括:用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量長(zhǎng)度,練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器. 2.(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法:d=主尺讀數(shù)(mm)+精度×游標(biāo)尺上對(duì)齊刻線數(shù)值(mm). (2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法: 測(cè)量值
2、=固定刻度+可動(dòng)刻度×0.01 mm+估讀值. 注意要估讀到0.001 mm. (3)用紙帶求加速度的方法 利用a=求解:在已經(jīng)判斷出物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況下可利用Δx=xn+1-xn=aT2求加速度a. 三、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 1.包括:驗(yàn)證力的平行四邊形定則、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律. 2.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的兩種方法 (1)對(duì)于現(xiàn)象直觀明顯或者只需討論的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)問題,常常通過觀察分析進(jìn)行證實(shí). (2)對(duì)有測(cè)量數(shù)值且實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證結(jié)果的,一般要進(jìn)行分析歸納,通過作圖、計(jì)算、測(cè)量進(jìn)行比較驗(yàn)證. 四、探究性實(shí)驗(yàn) 1.包括:探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系,探究動(dòng)能定理.
3、 2.探究性實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的區(qū)別 探究性實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)前并不知道滿足什么規(guī)律,所以在坐標(biāo)紙中描點(diǎn)后所做的曲線是試探性的,只有在分析了點(diǎn)的分布和走向以后才決定用直線來擬合這些點(diǎn).而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)后所作圖線的根據(jù)就是所驗(yàn)證的規(guī)律. 熱點(diǎn)一 游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù) 命題規(guī)律:游標(biāo)卡尺和千分尺的正確使用和讀數(shù)是高考考查的熱點(diǎn),題型為填空題. (1)(xx·高考江蘇卷)用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲的直徑.為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖所示的部件________(選填“A”、“B” 、“C”或“D”).從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為______mm.
4、 (2)(xx·高考福建卷)某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑,示數(shù)如圖甲、乙所示,則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為________ cm和________ mm. [解析] (1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)先將鎖緊裝置鎖緊,即旋緊B.螺旋測(cè)微器的示數(shù)為(0+41.0×0.01)mm=0.410 mm. (2)金屬桿長(zhǎng)度由刻度尺示數(shù)可得,由題圖甲得L=60.10 cm.由題圖乙知,此游標(biāo)尺為50分度,游標(biāo)尺上第10刻線與主尺上一刻線對(duì)齊,則金屬桿直徑為d=4 mm+×10 mm=4.20 mm. [答案] (1)B 0.410 (2)60.10 4.20 [總結(jié)提升] (1)游標(biāo)卡尺不估讀,以
5、mm為單位,10分度卡尺讀數(shù),小數(shù)點(diǎn)后只有1位,20分度和50分度讀數(shù),小數(shù)點(diǎn)后有2位. (2)螺旋測(cè)微器要估讀,以mm為單位,小數(shù)點(diǎn)后必須有3位,同時(shí)還要注意半毫米刻度線是否露出.) 熱點(diǎn)二 紙帶類實(shí)驗(yàn)問題的處理(含頻閃照相) 命題規(guī)律:力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有多個(gè)實(shí)驗(yàn)都要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(如研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等),正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并根據(jù)紙帶進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)運(yùn)算,是高考考查的熱點(diǎn),題型為填空題. (xx·高考大綱全國卷)現(xiàn)用頻閃照相方法來研究物塊的變速運(yùn)動(dòng).在一小物塊沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過程中,用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示.拍攝時(shí)頻閃頻率是10
6、 Hz;通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4.已知斜面頂端的高度h和斜面的長(zhǎng)度s.數(shù)據(jù)如下表所示.重力加速度大小g=9.80 m/s2. 單位:cm x1 x2 x3 x4 h s 10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00 根據(jù)表中數(shù)據(jù),完成下列填空: (1)物塊的加速度a=________(保留3位有效數(shù)字). (2)因?yàn)開_________________,可知斜面是粗糙的. [解析] (1)根據(jù)勻變
7、速直線運(yùn)動(dòng)的推論,利用逐差法,得 x3-x1=2a1T2 x4-x2=2a2T2 a=,又知T==0.1 s 聯(lián)立以上各式得a≈4.30 m/s2. (2)如果斜面光滑,根據(jù)牛頓第二定律得,物塊下滑的加速度a′=gsin θ=g=5.88 m/s2>a,所以斜面是粗糙的. [答案] (1)4.30 m/s2 (2)a<g=5.88 m/s2 ②求解瞬時(shí)速度. 如圖所示,打n點(diǎn)時(shí)的速度vn=. (3)用“逐差法”求加速度 如圖所示,由(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)=a(3T)2得 a=. 熱點(diǎn)三 用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 命題規(guī)律:用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)
8、據(jù)是歷年高考實(shí)驗(yàn)題的命題熱點(diǎn),力學(xué)實(shí)驗(yàn)、電學(xué)實(shí)驗(yàn)中都可能出現(xiàn).這是考生必備的能力之一. (xx·高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)某實(shí)驗(yàn)小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長(zhǎng)度(圈數(shù))的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示:一均勻長(zhǎng)彈簧豎直懸掛,7個(gè)指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點(diǎn)0、10、20、30、40、50、60圈處;通過旁邊豎直放置的刻度尺,可以讀出指針的位置,P0指向0刻度.設(shè)彈簧下端未掛重物時(shí),各指針的位置記為x0; 掛有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時(shí),各指針的位置記為x.測(cè)量結(jié)果及部分計(jì)算結(jié)果如下表所示(n為彈簧的圈數(shù),取重力加速度為9.80 m/s2).已知實(shí)驗(yàn)所用彈簧總?cè)?shù)
9、為60,整個(gè)彈簧的自由長(zhǎng)度為11.88 cm. P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x(cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k(N/m) 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 (m/N) 0.006 1 ② 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7 (1)將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整:①________,②___
10、_____. (2)以n為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在圖乙給出的坐標(biāo)紙上畫出 -n圖象. (3)圖乙中畫出的直線可近似認(rèn)為通過原點(diǎn).若從實(shí)驗(yàn)中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧,該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達(dá)式為k=________N/m;該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長(zhǎng)度l0(單位為m)的關(guān)系的表達(dá)式為k=________N/m. [解析] (1)根據(jù)胡克定律有mg=k(x-x0),解得k== N/m≈81.7 N/m,≈0.012 2. (2) -n圖象如下圖所示. (3)根據(jù)圖象可知,k與n的關(guān)系表達(dá)式為k= N/m,k與l0的關(guān)系表達(dá)式為k= N/m. [答案]
11、 (1)81.7 0.012 2 (2) -n圖象見解析圖 (3) 命題規(guī)律:創(chuàng)新設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要考查是否理解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理,是否具有靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)知識(shí)的能力,是否具有在不同情況下遷移知識(shí)的能力,這些對(duì)學(xué)生的能力要求都較高,是近幾年高考命題的熱點(diǎn). 范例 (xx·江西師大附中、臨川一中聯(lián)考)某學(xué)習(xí)小組利用自行車的運(yùn)動(dòng)“探究阻力做功與速度變化的關(guān)系”.人騎自行車在平直的路面上運(yùn)動(dòng),當(dāng)人停止蹬車后,由于受到阻力作用,自行車的速度會(huì)逐漸減小至零,如圖所示.在此過程中,阻力做功使自行車的速度發(fā)生變化.設(shè)自行車無動(dòng)力后受到的阻力恒定. (1)在實(shí)驗(yàn)中使自行
12、車在平直的公路上獲得某一速度后停止蹬車,需要測(cè)出人停止蹬車后自行車向前滑行的距離s,為了計(jì)算自行車的初速度v,還需要測(cè)量________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(填寫物理量的名稱及符號(hào)). (2)設(shè)自行車受到的阻力恒為f,計(jì)算出阻力做的功W及自行車的初速度v.改變?nèi)送V沟跑嚂r(shí)自行車的速度,重復(fù)實(shí)驗(yàn),可以得到多組測(cè)量值.以阻力對(duì)自行車做功的大小為
13、縱坐標(biāo),自行車初速度為橫坐標(biāo),作出W-v曲線.分析這條曲線,就可以得到阻力做的功與自行車速度變化的定性關(guān)系.在實(shí)驗(yàn)中作出W-v圖象如圖所示,其中符合實(shí)際情況的是________. [解析] (1)人停止蹬車后做勻減速運(yùn)動(dòng),初速度v=2=,則還需要測(cè)量自行車滑行的時(shí)間t. (2)由動(dòng)能定理得,W=mv2,則W-v圖象為拋物線,即圖C. [答案] (1)人停止蹬車后自行車滑行的時(shí)間t (2)C [總結(jié)提升] (1)要完成好創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn),必須掌握基本儀器的使用方法、基本實(shí)驗(yàn)方法和基本物理原理. (2)實(shí)驗(yàn)過程的研究應(yīng)以減小實(shí)驗(yàn)誤差和不造成錯(cuò)誤為主要依據(jù).應(yīng)在明確實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
14、數(shù)據(jù)處理,往往需要先根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出物理量間的關(guān)系式,通過圖象或函數(shù)處理數(shù)據(jù).) 1.(xx·廣州一模)(1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量某物體的長(zhǎng)度如圖甲所示,由圖可知其長(zhǎng)度為________mm. (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量某物體的直徑如圖乙,由圖可知其直徑為________mm. 解析:(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法,讀數(shù)為 50 mm+3×0.05 mm=50.15 mm. (2)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則,讀數(shù)為 4.5 mm+20.0×0.01 mm=4.700 mm. 答案:(1)50.15 (2)4.700 2.(xx·衡水調(diào)研)在“探究彈簧形變與外力關(guān)
15、系”的實(shí)驗(yàn)中,將彈簧水平放置測(cè)出其自然長(zhǎng)度,然后豎直懸掛讓其自然下垂,在其下端豎直向下施加外力F,實(shí)驗(yàn)過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)行的,用記錄的外力F與彈簧的形變量x作出F-x圖線如圖所示,由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為k=________N/m,圖線不過原點(diǎn)的原因是由于________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析:由圖線可以算出斜率,即彈
16、簧的勁度系數(shù),圖線不過原點(diǎn)說明彈簧在豎直向下不施加外力的時(shí)候,已經(jīng)有伸長(zhǎng)量了. 答案:200 彈簧自身具有重量 3.(xx·安徽名校聯(lián)考)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,某小組利用如圖甲所示的裝置完成實(shí)驗(yàn),橡皮條的一端C固定在木板上,用兩只彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn). (1)則下列敘述正確的是________. A.該實(shí)驗(yàn)中CO的拉力是合力,AO和BO的拉力是分力 B.兩次操作必須將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 C.實(shí)驗(yàn)中AO和BO的夾角應(yīng)盡可能大 D.在實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線 (2)對(duì)數(shù)據(jù)處理后得到如圖
17、乙所示的圖線,則F與F′兩力中,方向一定沿CO方向的是________. 解析:(1)AO和BO的拉力與CO的拉力的合力為零,它們之間不是合力與分力的關(guān)系,A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中兩次拉伸橡皮條,注意將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置,以保證兩次操作中CO的拉力是相同的,則選項(xiàng)B正確;如果AO和BO的夾角適當(dāng),則兩個(gè)分力可以將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn),若夾角過大,則兩拉力不一定能將結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn),所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤;彈簧測(cè)力計(jì)與木板平行以便保證各力在同一平面內(nèi),正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線讀數(shù)可以減小偶然誤差,因此D正確. (2)由圖乙知,F(xiàn)是二力用平行四邊形定則合成所得,F(xiàn)′是用一個(gè)力拉橡皮條時(shí)的外力,故一定與CO共線的
18、是F′. 答案:(1)BD (2)F′ 4.(xx·南昌一模)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,使質(zhì)量為m=1.00 kg的重物自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn),選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖所示.O為第一個(gè)點(diǎn),A、B、C為從合適位置開始選取的連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn).已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.80 m/s2,那么: (1)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù),應(yīng)取圖中O點(diǎn)到________點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律較為簡(jiǎn)便; (2)從O點(diǎn)到(1)問中所取的點(diǎn),重物重力勢(shì)能的減少量ΔEp=________J,動(dòng)能增加量ΔEk=________J(結(jié)果取三位有效數(shù)字)
19、; (3)若測(cè)出紙帶上所有各點(diǎn)到O點(diǎn)之間的距離,根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度v及重物下落的高度h,則以為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象是下圖中的________. [解析] (1)驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí),我們驗(yàn)證的是減少的重力勢(shì)能ΔEp=mgh和增加的動(dòng)能ΔEk=mv2之間的關(guān)系,因B點(diǎn)能夠測(cè)出h和v的數(shù)據(jù),而A、C兩點(diǎn)無法測(cè)出v,故選B點(diǎn). (2)減少的重力勢(shì)能ΔEp=mgh=1.88 J,B點(diǎn)的速度vB==×10-2 m/s=1.92 m/s,所以增加的動(dòng)能ΔEk=mv=1.84 J. (3)在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)可認(rèn)為mgh=mv2,則v2=gh,即v2與h成正比,圖A正確. 答案:(1)
20、B (2)1.88 1.84 (3)A 5.(xx·東北三校聯(lián)考)某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理.將木板豎直放置在斜槽末端的前方某一固定位置,在木板上依次固定好白紙、復(fù)寫紙.將小球從不同的標(biāo)記點(diǎn)由靜止釋放,記錄小球到達(dá)斜槽底端時(shí)下落的高度H,并根據(jù)落點(diǎn)位置測(cè)量出小球離開斜槽后的豎直位移y.改變小球在斜槽上的釋放位置,進(jìn)行多次測(cè)量,記錄數(shù)據(jù)如下表. 高度H (h為單位長(zhǎng)度) h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 豎直位移y/cm 30.0 15.0 10.0 7.5 6.0 5.0 4.3 3.8 3.3 (1)在安裝斜槽
21、時(shí),應(yīng)注意________________________________________________________________________. (2)已知斜槽傾角為θ,小球與斜槽之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,木板與斜槽末端的水平距離為x,小球在離開斜槽后的豎直位移為y,不計(jì)小球與水平槽之間的摩擦,小球從斜槽上滑下的過程中,若動(dòng)能定理成立則應(yīng)滿足的關(guān)系式是____________________. (3)若想利用圖象直觀得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論,最好應(yīng)以H為橫坐標(biāo),以________為縱坐標(biāo),描點(diǎn)作圖. 解析:(1)小球離開斜槽末端后要做平拋運(yùn)動(dòng),因而斜槽末端O點(diǎn)的切線要水平. (2)小球從斜
22、槽上下滑到斜槽末端時(shí)速度為v,根據(jù)動(dòng)能定理有mgH-μmgcos θ=mv2,小球離開O點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),水平方向有x=vt,豎直方向有y=gt2,聯(lián)立解得Hy=. (3)由(2)可知,要利用圖象直觀得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論,圖象應(yīng)為直線,因而以H為橫坐標(biāo),以為縱坐標(biāo),描點(diǎn)作圖即可. 答案:(1)使斜槽末端O點(diǎn)的切線水平 (2)Hy= (3) 6.(xx·高考新課標(biāo)全國卷Ⅰ)某同學(xué)利用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖,如圖乙所示.實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g,實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪,小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)
23、得到.回答下列問題: (1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果,小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系. (2)由圖乙可知,a-m圖線不經(jīng)過原點(diǎn),可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _____________________________________________________________
24、___________. (3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下,小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論,并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力,則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是________________________________________________________________________, 鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是________________________________________________________________________. 解析:(1)由圖象可知小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系. (2)a-m圖線不經(jīng)過
25、原點(diǎn),在m軸上有截距,即掛上小鉤碼后小車加速度仍為零,可能的原因是存在摩擦力. (3)本實(shí)驗(yàn)直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力,則應(yīng)采取的措施是調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力,鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量. 答案:(1)非線性 (2)存在摩擦力 (3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力 遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 7.(xx·黃岡一模)物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù),實(shí)驗(yàn)裝置如圖.一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端裝有定滑輪;木板上有一滑塊,其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz.開
26、始實(shí)驗(yàn)時(shí),在托盤中放入適量砝碼,滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng),在紙帶上打出一系列小點(diǎn). (1)如圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=________(保留三位有效數(shù)字). (2)為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù),下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有________.(填入所選物理量前的字母) A.木板的長(zhǎng)度l B.木板的質(zhì)量m1 C.滑塊的質(zhì)量m2 D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m3 E.滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t (3)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________(用被測(cè)物理
27、量的字母表示,重力加速度為g),與真實(shí)值相比,測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)________(選填“偏大”或“偏小”).寫出支持你的看法的一個(gè)論據(jù):________________________________________________________________________. 解析:(1)由逐差法公式得 a==0.496 m/s2. (2)由牛頓第二定律得m3g-μm2g=(m2+m3)a,則需要測(cè)定滑塊的質(zhì)量m2及托盤和砝碼的總質(zhì)量m3,則選C、D. (3)由(2)中等式可得μ=,因紙帶與限位孔之間存在阻力等,測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大. 答案:(1)0.495 m/s2至0.497
28、 m/s2之間均可 (2)CD (3) 偏大 紙帶與限位孔之間存在阻力等 8.(xx·高考山東卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺,測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度. 實(shí)驗(yàn)步驟: ①用彈簧秤測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力,記作G; ②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上,通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連,如圖甲所示.在A端向右拉動(dòng)木板,待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后,將讀數(shù)記作F; 甲 ③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復(fù)步驟①②; 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示: G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1
29、.61 ④如圖乙所示,將木板固定在水平桌面上,滑塊置于木板上左端C處,細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接,保持滑塊靜止,測(cè)量重物P離地面的高度h; 乙 ⑤滑塊由靜止釋放后開始運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)(未與滑輪碰撞),測(cè)量C、D間的距離s. 完成下列作圖和填空: (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F-G圖線. (2)由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________(保留2位有效數(shù)字). (3)滑塊最大速度的大小v=________(用h、s、μ和重力加速度g表示). 解析:(1)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),用平滑的曲線(直線)將各點(diǎn)連接起來,不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的
30、兩側(cè). (2)根據(jù)F=μG,F(xiàn)-G圖線的斜率反映了滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),所以μ≈0.40. (3)根據(jù)牛頓第二定律,P落地后,滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度的大小為a==μg,且P落地后滑塊的位移x=s-h(huán),根據(jù)速度和位移的關(guān)系得0-v2=-2ax 所以滑塊的最大速度 v==. 答案:(1)見解析圖 (2)0.40(0.38~0.42均正確) (3) 第2講 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 一、電學(xué)儀表 1.電流表、電壓表、歐姆表的使用與讀數(shù) 儀器 極性 量程選擇 讀數(shù) 電流表 有正、負(fù) 極的電 表,電流 由電表的正極流 入,負(fù)極 流
31、出 使指針指 示比滿偏 刻度多的位置 若最小分度為1、0.1、0.01等,需要估讀到最小分度的下一位;如果最小分度不是1、0.1、0.01等的只需要讀到最小分度位即可 電壓表 歐姆表 使指針盡 量指在表 盤的中間 位置附近 取兩位有效數(shù)字并乘以相應(yīng)擋位的倍率 2.歐姆表原理 (1)電路:歐姆表是多用電表電阻擋的一個(gè)擋位,電路如圖. 電流的流向:使用歐姆擋時(shí),多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆,負(fù)極接的是紅表筆,從電表外部看,電流從紅表筆流入,從黑表筆流出. (2)調(diào)零:當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí),表頭電流表指針滿偏,此時(shí)Ig=. (3)測(cè)量:當(dāng)紅、黑表筆之間接電阻R
32、x時(shí),電路中電流I=,Rx的一個(gè)值對(duì)應(yīng)I的一個(gè)值,故將電流刻度標(biāo)上相應(yīng)的電阻刻度,即可直接讀出待測(cè)電阻Rx的阻值. (4)中值電阻:當(dāng)被測(cè)電阻Rx=R+Rg+r時(shí),電流變?yōu)闈M偏電流的一半,歐姆表指針指向刻度正中央,稱為“中值電阻”. 3.電學(xué)儀表的選擇 一般根據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)用電器的額定電壓選擇電壓表;根據(jù)待測(cè)電流的最大電流選擇電流表;選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大,一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏以上,以減小讀數(shù)的偶然誤差,提高精確度. 二、電流表內(nèi)、外接法的比較與選擇 1.內(nèi)、外接法的比較 比較項(xiàng)目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差來源 電流表的
33、分壓
電壓表的分流
測(cè)量結(jié)果
R測(cè)=>Rx,偏大
R測(cè)= 34、
耗能
2.控制電路的選擇
從節(jié)能的角度考慮,優(yōu)先選用限流式.
以下情況考慮分壓式:
(1)要求待測(cè)電路的U、I從0變化;
(2)R滑?Rx;
(3)選用限流式時(shí),Ux、Ix過大(超過電表量程,燒壞電表、電源或用電器等)或Ux、Ix過小(最大值不超過電表滿量程的,讀數(shù)誤差大).
熱點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)與使用
命題規(guī)律:電流表、電壓表、多用電表、電阻箱等儀器是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常用儀器,高考中要求正確使用儀器,會(huì)進(jìn)行正確讀數(shù),高考對(duì)此知識(shí)點(diǎn)的考查頻率較高,是高三復(fù)習(xí)的重要知識(shí)點(diǎn).
xx·高考新課標(biāo)全國卷Ⅰ)某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示電路,測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻“×1 35、k”擋內(nèi)部電路的總電阻.使用的器材有:
多用電表;
電壓表:量程5 V,內(nèi)阻十幾千歐;
滑動(dòng)變阻器:最大阻值5 kΩ;
導(dǎo)線若干.
回答下列問題:
(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1 k”擋,再將紅表筆和黑表筆________,調(diào)零點(diǎn).
(2)將圖甲中多用電表的紅表筆和________(選填“1”或“2”)端相連,黑表筆連接另一端.
(3)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置,使多用電表的示數(shù)如圖乙所示,這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖丙所示.多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為________kΩ和________V.
(4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使其接入電路的阻值為零.此時(shí)多用電表和電壓表的讀 36、數(shù)分別為12.0 kΩ和4.00 V.從測(cè)量數(shù)據(jù)可知,電壓表的內(nèi)阻為________kΩ.
(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路,如圖丁所示.根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得,此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為________V,電阻“×1 k”擋內(nèi)部電路的總電阻為________kΩ.
[解析] (1)歐姆表調(diào)零:將紅表筆和黑表筆短接,使指針指電阻0刻度.
(2)多用電表歐姆擋測(cè)電壓表的內(nèi)阻應(yīng)使電流從電壓表的“+”接線柱流入、“-”接線柱流出,而黑表筆連接多用電表內(nèi)電池的正極,所以多用電表的紅表筆和“-”端相連,黑表筆連接“+”端.
( 37、3)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為15.0 kΩ和3.60 V.
(4)由圖甲可知多用電表歐姆“×1 k”擋直接測(cè)量電壓表的內(nèi)阻RV,所以RV=12.0 kΩ.
(5)設(shè)多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為E,多用電表電阻“×1 k”擋內(nèi)部電路的總電阻為Rg,依題給條件由歐姆定律得:
E=(15+Rg),E=(12+Rg),
又RV=12.0 kΩ,解之得:E=9.00 V,Rg=15.0 kΩ.
[答案] (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0
(5)9.00 15.0
[規(guī)律總結(jié)] 多用電表測(cè)電阻的步驟和注意事項(xiàng)
(1)使用步驟
①選倍率,一般要選擇比被測(cè)電阻的 38、估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級(jí)的倍率,如估計(jì)值為200 Ω就應(yīng)該選×10的倍率;
②進(jìn)行歐姆調(diào)零;
③將紅黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量;
④將指針示數(shù)乘以倍率,得測(cè)量值;
⑤測(cè)量結(jié)束后,將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋.
(2)注意事項(xiàng)
①改換倍率必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零;
②通過選擇合適倍率,指針指在刻度盤中間附近,誤差較??;
③測(cè)量電阻時(shí),手不可接觸表筆的金屬桿部分;
④被測(cè)元件與電源斷開.)
熱點(diǎn)二 以測(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn)
命題規(guī)律:很多電學(xué)實(shí)驗(yàn)都與測(cè)電阻有關(guān),如描繪小燈泡的伏安特性曲線、測(cè)定金屬的電阻率、測(cè)小燈泡的電功率等,以測(cè)量電阻為核心命題點(diǎn)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)以考查電路設(shè)計(jì)(包 39、括儀表選擇、電路原理圖的分析、實(shí)物圖連接等)為主,能較好地甄別考生的綜合分析和遷移創(chuàng)新能力,是歷年高考的熱點(diǎn).
(xx·高考山東卷)實(shí)驗(yàn)室購買了一捆標(biāo)稱長(zhǎng)度為100 m的銅導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定其實(shí)際長(zhǎng)度.該同學(xué)首先測(cè)得導(dǎo)線橫截面積為1.0 mm2,查得銅的電阻率為1.7×10-8 Ω·m,再利用圖甲所示電路測(cè)出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度.
可供使用的器材有:
電流表:量程0.6 A,內(nèi)阻約0.2 Ω;
電壓表:量程3 V,內(nèi)阻約9 kΩ;
滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值5 Ω;
滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值20 Ω;
定值電阻:R0=3 Ω;
電源:電動(dòng)勢(shì)6 V, 40、內(nèi)阻可不計(jì);
開關(guān)、導(dǎo)線若干.
回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________端(填“a”或“b”).
(2)在實(shí)物圖中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請(qǐng)根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接.
(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50 A時(shí),電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為________V.
(4)導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度為________m(保留2位有效數(shù)字).
[解析] (1)根據(jù)R=ρ,得銅導(dǎo)線的阻值約為Rx=1.7 Ω,即Rx+R0=4.7 Ω.實(shí)驗(yàn)中的滑動(dòng)變阻器若選R1,則當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片移至a端時(shí),電壓表的示 41、數(shù)約為3 V,若滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng),電壓表示數(shù)變大,超過電壓表量程,故實(shí)驗(yàn)中的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2.閉合開關(guān)S前應(yīng)使電路中的電阻最大,故滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)移至a端.
(2)連線如圖所示.
(3)電壓表的示數(shù)為2.30 V.
(4)根據(jù)歐姆定律,銅導(dǎo)線與R0的串聯(lián)電阻R== Ω=4.6 Ω,所以銅導(dǎo)線的電阻Rx=R-R0=1.6 Ω.
根據(jù)Rx=ρ得導(dǎo)線長(zhǎng)度l== m≈94 m.
[答案] (1)R2 a (2)見解析圖 (3)2.30(2.29~2.31均正確) (4)94(93~95均正確)
[方法技巧] (1)器材選擇的三個(gè)主要原則:安全性(量程不能太小)、準(zhǔn)確性(量程不能 42、太大)、方便性(滑動(dòng)變阻器要方便調(diào)節(jié)).
(2)選擇電流表內(nèi)外接法的口訣:“好表要內(nèi)接”(因?yàn)椋涸浇咏硐腚娏鞅?,其分壓的影響越?或“內(nèi)大外小”(內(nèi)接法測(cè)大電阻,外接法測(cè)小電阻);選擇滑動(dòng)變阻器接法口訣:“以小控大用分壓”(變阻器阻值小于待測(cè)電阻).
(3)電表有時(shí)可反常規(guī)使用:已知內(nèi)阻的電壓表可當(dāng)電流表使用,已知內(nèi)阻的電流表可當(dāng)電壓表使用.
(4)定值電阻的常見用途:保護(hù)電路、分壓或分流.)
熱點(diǎn)三 以測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為核心的實(shí)驗(yàn)
命題規(guī)律:測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻可以有效地考查閉合電路歐姆定律的知識(shí)以及數(shù)據(jù)分析處理能力,故也成為高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱點(diǎn).除了基本的伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和 43、內(nèi)阻外,其他創(chuàng)新拓展方法(如:安阻法、伏阻法、伏伏法、安安法等)也是熱點(diǎn).
(xx·高考北京卷)利用電流表和電壓表測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻.要求盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差.
(1)應(yīng)該選擇的實(shí)驗(yàn)電路是下圖中的________(選填“甲”或“乙”).
(2)現(xiàn)有電流表(0~0.6 A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及以下器材:
A.電壓表(0~15 V)
B.電壓表(0~3 V)
C.滑動(dòng)變阻器(0~50 Ω)
D.滑動(dòng)變阻器(0~500 Ω)
實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用________;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________.(選填相應(yīng)器材前的字母)
(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如下表所示,其中5組 44、數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在坐標(biāo)紙上,請(qǐng)標(biāo)出余下一組數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)點(diǎn),并畫出U -I圖線.
序號(hào)
1
2
3
4
5
6
電壓
U/V
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
電流
I/A
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動(dòng)勢(shì)E =________V,內(nèi)電阻r =________Ω.
[解析] (1)電流表內(nèi)阻與電池內(nèi)阻相差不多,如果用乙圖誤差較大,應(yīng)選用甲圖.
(2)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V左右,為減小誤差,應(yīng)選擇量程為3 V的電壓表;根據(jù)電 45、源電動(dòng)勢(shì)和電流表量程,可知應(yīng)選擇最大阻值為50 Ω的滑動(dòng)變阻器.
(3)第四組數(shù)據(jù)誤差較大,應(yīng)舍去,連線后如答案圖所示.
(4)根據(jù)U-I圖象,電源的電動(dòng)勢(shì)為縱軸的截距,為1.5 V,內(nèi)電阻為斜率的大小,r= Ω≈0.83 Ω.
[答案] (1)甲 (2)B C (3)如下圖所示
(4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85)
[規(guī)律總結(jié)] 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻小結(jié)
(1)三種常用實(shí)驗(yàn)方法和原理:伏安法E=U+I(xiàn)r、伏阻法E=U(1+r/R)、安阻法E=I(R+r).
(2)兩種數(shù)據(jù)處理方法:聯(lián)立方程求解法和圖象處理法,對(duì)伏安法利用電源的U-I圖象求電 46、動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻;對(duì)伏阻法和安阻法需對(duì)閉合電路歐姆定律方程E=U(1+r/R)和E=I(R+r)適當(dāng)變形作線性處理,并利用直線方程的截距和斜率求電動(dòng)勢(shì)或內(nèi)阻等物理量.)
命題規(guī)律:通過對(duì)近幾年的高考實(shí)驗(yàn)試題的研究發(fā)現(xiàn),高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題有兩個(gè)顯著的特點(diǎn):第一,基于教材中的電學(xué)實(shí)驗(yàn),著重考查實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)步驟、誤差分析;第二,重視電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法,問題設(shè)置結(jié)合科技、生產(chǎn)、生活的實(shí)際;因此,理解實(shí)驗(yàn)原理,掌握實(shí)驗(yàn)方法,是解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵.
范例 (xx·開封市一模)利用如圖所示的電路可以較為準(zhǔn)確地測(cè)量未知電源的電動(dòng)勢(shì).圖中Ex為待測(cè)電源,ES為標(biāo)準(zhǔn)電源(電動(dòng)勢(shì)ES已準(zhǔn)確測(cè)出),E 47、為工作電源,為電路提供電流.G為零刻度在中央的靈敏電流計(jì),AB為一根粗細(xì)均勻的電阻絲,C、D為AB上的兩個(gè)活動(dòng)接觸點(diǎn),可以在電阻絲上移動(dòng).與電阻絲AB平行放置的還有一把刻度尺,可以測(cè)出CD之間的長(zhǎng)度.實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(1)按圖連接好電路,將K1處于斷開狀態(tài),K2處于兩個(gè)觸點(diǎn)都不接的狀態(tài).
(2)先閉合K1,調(diào)整RP至合適位置.
(3)將K2置1位置,調(diào)整C、D觸頭使電流計(jì)指向零刻度,記下__________________.
(4)將K2置2位置,重新調(diào)整C、D位置,使__________________,并記下__________________.
(5)斷開K1,計(jì)算待測(cè)電源 48、的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為:
Ex=________.
[解析] (3)由題意知應(yīng)記下CD間的長(zhǎng)度L1.
(4)使電流計(jì)指針指向零刻度并記下此時(shí)CD間的長(zhǎng)度L2.
(5)根據(jù)電阻定律R=ρ,
由電路特點(diǎn)可得:I==,
聯(lián)立可得:=,Ex=ES.
[答案] (3)CD間的長(zhǎng)度L1 (4)電流計(jì)指針指向零刻度 CD間的長(zhǎng)度L2 (5)ES
[借題發(fā)揮] 解答創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),需要具有較強(qiáng)的遷移能力.遷移能力是在靈活把握教材的基本實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上培養(yǎng)出來的,復(fù)習(xí)時(shí)要夯實(shí)基礎(chǔ),以不變應(yīng)萬變,無論試題情境如何變化,都要在理解實(shí)驗(yàn)原理、弄清實(shí)驗(yàn)操作、明確實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上分析誤差來源,處 49、理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).)
1.用多用電表進(jìn)行了幾次測(cè)量,指針分別處于a、b位置,如圖所示.
(1)若多用電表的選擇開關(guān)處于下面表格中所指的擋位,a和b的相應(yīng)讀數(shù)各是多少?請(qǐng)?zhí)钤诒砀裰?
指針位置
選擇開關(guān)所處擋位
讀 數(shù)
a
直流電流100 mA
________mA
直流電壓2.5 V
________ V
b
電阻×10 Ω
________Ω
(2)如果要用此多用電表測(cè)量一個(gè)約1.8×103 Ω的電阻,為了使測(cè)量比較精確,應(yīng)選的歐姆擋是________(選填“×10”、“×100”或“×1 k”).
50、解析:(1)選擇開關(guān)處于直流100 mA,則a讀數(shù)為26.0 mA.選擇開關(guān)處于直流2.5 V,則a讀數(shù)為0.65 V.選擇開關(guān)處于電阻“×10”擋,則b讀數(shù)為40 Ω.
(2)測(cè)1.8×103 Ω的電阻應(yīng)選擇“×100”擋.
答案:(1)26.0 0.65 40 (2)×100
2.(xx·高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中,待測(cè)電阻Rx約為200 Ω,電壓表V的內(nèi)阻約為2 kΩ,電流表A的內(nèi)阻約為10 Ω,測(cè)量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示,結(jié)果由公式Rx=計(jì)算得出,式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù).若將圖甲和圖乙中電路測(cè)得的電阻值分別記為Rx1和Rx2,則___ 51、_____(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值,且測(cè)量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實(shí)值,測(cè)量值Rx2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實(shí)值.
解析:根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)解題.根據(jù)題意知>,電壓表的分流作用較顯著,故Rx1更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值.圖甲的測(cè)量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值,故Rx1>Rx真;圖乙的測(cè)量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值,故Rx2 52、5 V,內(nèi)阻約10 kΩ)
B.電壓表V2(0~10 V,內(nèi)阻約20 kΩ)
C.電流表A1(0~0.3 A,內(nèi)阻約1 Ω)
D.電流表A2(0~0.6 A,內(nèi)阻約0.4 Ω)
E.滑動(dòng)變阻器R1(0~10 Ω,2 A)
F.滑動(dòng)變阻器R2(0~100 Ω,0.2 A)
G.學(xué)生電源(直流6 V)、開關(guān)及導(dǎo)線
(1)為了調(diào)節(jié)方便,測(cè)量盡可能準(zhǔn)確,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電壓表________,電流表________,滑動(dòng)變阻器________.(填器材的選項(xiàng)符號(hào))
(2)為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量小,要求從零開始多取幾組數(shù)據(jù).請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖.
(3)如圖所示,P為I-U圖線上的一點(diǎn), 53、PN為圖線過P點(diǎn)的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則隨著所加電壓的增加,小燈泡的電阻將________(填“增大”、“減小”或“不變”);對(duì)P點(diǎn),小燈泡的電阻約為________Ω(保留三位有效數(shù)字).
解析:(1)由于小燈泡的額定電壓是4 V,接近電壓表V1的量程5 V,故電壓表選A.由于小燈泡的額定電流是0.5 A,接近電流表A2的量程0.6 A,故電流表選D.由于滑動(dòng)變阻器R1的阻值較小,便于調(diào)節(jié),而且保險(xiǎn)電流也較大,故滑動(dòng)變阻器選用E.
(2)由于小燈泡電阻更接近電流表內(nèi)阻,所以電流表外接,為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量小,能從零開始多取幾組數(shù)據(jù),滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,故電路圖如圖 54、所示.
(3)由題圖可知隨著所加電壓的增加,圖線上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率k=I/U在減小,可見電阻在增大.由題圖可知,對(duì)于P點(diǎn),小燈泡的電壓是2.4 V,電流是0.45 A,可以算出電阻約為5.33 Ω.
答案:(1)A D E (2)見解析圖 (3)增大 5.33
4.在“測(cè)定某電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示,R為電阻箱,阻值范圍0~9 999 Ω,R0是保護(hù)電阻,V為理想電壓表.某同學(xué)連接好電路后,閉合電鍵S,改變電阻箱的電阻值,讀取電壓表的示數(shù).根據(jù)讀取的多組數(shù)據(jù),他畫出了如圖丙所示的圖象.
(1)請(qǐng)?jiān)趫D乙中選擇合適的器材根據(jù)電路圖甲畫線連接實(shí)物圖.
55、(2)在如圖丙所示圖象中,當(dāng)=0.10 V-1時(shí),外電路處于________狀態(tài)(填“通路”、“斷路”或“短路”).
(3)根據(jù)該圖象可求得該電池的電動(dòng)勢(shì)E=________V,內(nèi)阻r=________Ω.
(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻與真實(shí)值相比,E測(cè)________E真,r測(cè)________r真(填“大于”、“小于”或“等于”).
解析:根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=U+r,得到=+,所以在圖線中,斜率為,截距為.當(dāng)外電壓等于電動(dòng)勢(shì)時(shí),說明R0與R所在支路電路斷開,E=10 V,讀出斜率求出內(nèi)阻為50 Ω.電路中等效電源內(nèi)阻為電壓表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻并聯(lián)的總電阻,所以要小于電源內(nèi)阻,同理 56、,等效電動(dòng)勢(shì)為電壓表兩端電壓即電壓表和電源組成的閉合電路的路端電壓,當(dāng)然要小于電動(dòng)勢(shì),所以測(cè)量的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻皆小于真實(shí)值.
答案:(1)如圖所示
(2)斷路 (3)10 50 (4)小于 小于
5.(xx·南昌市一模)發(fā)光二極管(LED)是一種節(jié)能、環(huán)保的元器件,被廣泛應(yīng)用到顯示器、照明等各領(lǐng)域.某興趣小組為探究工作電壓是“1.4~4 V”、最大正向直流電流是“5~20 mA”的LED管的I-U曲線,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路.實(shí)驗(yàn)室備有以下器材:
甲
電流表A1:量程0~50 mA,內(nèi)阻約為50 Ω
電流表A2:量程0~200 mA,內(nèi)阻約為10 Ω
電壓表V:量程0~ 57、5 V,內(nèi)阻約為10 kΩ
滑動(dòng)變阻器R1:阻值范圍0~15 Ω,允許最大電流1 A
滑動(dòng)變阻器R2:阻值范圍0~1 kΩ,允許最大電流100 mA
直流電源E:輸出電壓6 V,內(nèi)阻不計(jì)
開關(guān)(S)、導(dǎo)線若干
(1)為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,電流表應(yīng)選用______;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(以上填器材代號(hào)).
(2)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的I-U圖象.而發(fā)光二極管(LED)的效率η與通過二極管的電流I的關(guān)系曲線如圖丙所示.其中發(fā)光二極管的效率η是指輻射的全部光功率Φ與供給發(fā)光二極管的電功率比值.則發(fā)光二極管效率達(dá)最大時(shí)其電阻RL=________Ω 58、,輻射的光功率Φ=________W.
解析:(1)因LED最大正向直流電流是5~20 mA,所以電流表應(yīng)選擇A1,由圖甲可知供電電路采用分壓式接法,所以選擇的滑動(dòng)變阻器應(yīng)是阻值較小的R1.
(2)由圖丙可知發(fā)光二極管效率達(dá)最大時(shí)電流為6 mA,由圖乙可知其對(duì)應(yīng)的電壓為1.6 V,故此時(shí)電阻RL==267 Ω;根據(jù)題意可知60%=×100%,則輻射的光功率Φ=0.005 76 W.
答案:(1)A1 R1 (2)267 0.005 76
6.(xx·唐山市一模)理想電壓表內(nèi)阻無窮大,而實(shí)際電壓表并非如此,現(xiàn)要測(cè)量一個(gè)量程為0~3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ的電壓表的阻值.實(shí)驗(yàn)室備有以下器 59、材:
甲
A.待測(cè)電壓表V1:量程為0~3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ
B.電壓表V2:量程為0~6 V、內(nèi)阻約為6 kΩ
C.滑動(dòng)變阻器R1:最大值20 Ω、額定電流1 A
D.定值電阻R0
E.電源:電動(dòng)勢(shì)6 V,內(nèi)阻約1 Ω
F.開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干
(1)利用以上器材設(shè)計(jì)如圖甲所示測(cè)量電路,請(qǐng)你按圖示電路將實(shí)驗(yàn)儀器連接起來;
(2)請(qǐng)寫出按該電路測(cè)量電壓表V1內(nèi)阻RV的表達(dá)式,并指出表達(dá)式中各物理量的含義________________________________________________________________________
_________ 60、_______________________________________________________________;
(3)在正確連接電路后,閉合電鍵S,不斷的調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1滑片位置,記錄多組電壓表V1、V2的示數(shù)U1、U2,作出U2-U1圖線如圖丙所示.若R0=1 480 Ω,由圖線上的數(shù)據(jù)可得RV=________Ω.
解析:由并聯(lián)電路兩端電壓相等可知,定值電阻R0兩端的電壓為U0=U2-U1,由歐姆定律可知,通過定值電阻的電流為I0==IV1,因此電壓表V1的內(nèi)阻RV=,解以上三式得:RV=R0,將其變形得到:U2=U1,由圖象斜率k=1.5=1+?RV=2 960 61、Ω.
答案:(1)如圖 (2)RV=R0 U1為待測(cè)電壓表V1的示數(shù),U2為電壓表V2的示數(shù),R0為定值電阻阻值
(3)2 960
7.(xx·高考福建卷)某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測(cè)定某一電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示,其中,虛線框內(nèi)為用靈敏電流計(jì)G改裝的電流表A,V為標(biāo)準(zhǔn)電壓表,E為待測(cè)電池組,S為開關(guān),R為滑動(dòng)變阻器,R0是標(biāo)稱值為4.0 Ω的定值電阻.
(1)已知靈敏電流計(jì)G的滿偏電流Ig=100 μA、內(nèi)阻rg=2.0 kΩ,若要改裝后的電流表滿偏電流為200 mA,應(yīng)并聯(lián)一只________ Ω(保留一位小數(shù))的定值電阻R1.
(2)根據(jù)圖甲,用筆畫線代替導(dǎo) 62、線將圖乙連接成完整電路.
(3)某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示:
測(cè)量次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
8
電壓表V讀數(shù)U/V
5.26
5.16
5.04
4.94
4.83
4.71
4.59
4.46
改裝表A讀數(shù)I/mA
20
40
60
80
100
120
140
160
該小組借鑒“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的方法(逐差法),計(jì)算出電池組的內(nèi)阻r=________ Ω(保留兩位小數(shù));為減小偶然誤差,逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)是_______________________________________ 63、_________________________________.
(4)該小組在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為探究圖甲電路中各元器件的實(shí)際阻值對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,用一已知電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組,通過上述方法多次測(cè)量后發(fā)現(xiàn):電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與已知值幾乎相同,但內(nèi)阻的測(cè)量值總是偏大.若測(cè)量過程無誤,則內(nèi)阻測(cè)量值總是偏大的原因是____________.(填選項(xiàng)前的字母)
A.電壓表內(nèi)阻的影響
B.滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小
C.R1的實(shí)際阻值比計(jì)算值偏小
D.R0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大
解析:(1)由電流表的改裝知識(shí)可知,R1== Ω≈1.0 Ω.
(2)如圖所示.
(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律結(jié)合逐差法可知
r1=-R0,r2=-R0,r3=-R0,r4=-R0.
故r=
=-R0
= Ω
≈1.66 Ω.
逐差法在計(jì)算中體現(xiàn)的主要優(yōu)點(diǎn)是:充分利用已測(cè)得的數(shù)據(jù).
(4)根據(jù)題意可知,內(nèi)阻的測(cè)量值為r測(cè)=-R0,因此,電壓表的內(nèi)阻、滑動(dòng)變阻器的阻值對(duì)測(cè)量結(jié)果無影響.若R1的實(shí)際值比計(jì)算值偏小,則改裝后的電流表示數(shù)偏小,導(dǎo)致內(nèi)阻測(cè)量值偏大.根據(jù)內(nèi)阻測(cè)量值的表達(dá)式可知,R0的實(shí)際值比標(biāo)稱值偏大,也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)阻測(cè)量值偏大.故選C、D.
答案:(1)1.0 (2)見解析圖(其他正確連接同樣可以) (3)1.66 充分利用已測(cè)得的數(shù)據(jù) (4)CD
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