2020屆高考物理二輪復習 專題6 高中物理實驗 第3講 改進型和設計型實驗練習

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1、第3講 改進型和設計型實驗 1．(2019年河源名校模擬)某同學通過實驗比較兩滑塊A、B與斜面間動摩擦因數(shù)的大小關(guān)系． (1)如圖甲所示，將滑塊A、B由靜止釋放，下滑過程中二者始終相對靜止，則A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)μA與μB的大小應滿足__________． (2)如圖乙所示，給滑塊A、B沿斜面向上的初速度v，上滑過程中二者始終相對靜止，則下列說法正確的是________(填正確答案標號)． A．μA≥μB B．μA≤μB C．μA<μB D．兩滑塊的質(zhì)量關(guān)系未知，故不能判斷μA、μB的大小關(guān)系 【答案】(1)μA≥μB　(2)B 2．(2019年陜西韓城三模)如

2、圖所示為某黑箱面板上的三個接線柱，黑箱里可能有直流電源、電阻、二極管、電容器等元件，但任意兩個接線柱間最多只連接有一個個元件． (1)某同學要用多用電表探測黑箱，探測的第一步應該是__________． A．用多用電表的電阻擋測量任意兩接線柱間的電阻 B．用多用電表的電壓擋測量任意兩接線柱間的輸出電壓 C．用多用電表的電流擋測量任意兩接線柱間的輸出電流 (2)測結(jié)果表明，黑箱里沒有電源，但測得任兩個接線柱間的電阻如下表所示： 紅表筆 A B A C B C 黑表筆 B A C A C B 測得阻值/Ω 200 200 11.2 k 270

3、11 k 70 由此可以判斷，黑箱里的元件有______________，用電路元件符號在上圖的虛線框內(nèi)畫出黑箱中的電路連接． (3)多用電表的表盤如下圖所示，在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從________(填“A”或“C”)接線柱流進黑箱；為了使這時測量電阻讀數(shù)盡可能減小誤差，測電阻的擋位選擇的應是__________(填“×1 k”“×100”或“×10”)． 【答案】(1)B　 (2)電阻、二極管　如圖所示 (3)C　×1 k 【解析】(1)因黑盒子內(nèi)部可能有電源，則不能先用萬用表的歐姆擋測量，則可先用電壓擋判斷內(nèi)部是否有

4、電源，故選B. (2)根據(jù)歐姆擋的測量可以斷定AB間肯定有電阻，BC之間肯定有二極管，AC間肯定有電阻和二極管的串聯(lián)，電路連接如圖． (3)在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從C接線柱流進黑箱．為了使這時測量電阻讀數(shù)盡可能減小誤差，測電阻的擋位選擇的應是×1 k. 3．(2019年福州二模)某同學看到法治節(jié)目中報道有人用彈弓射擊野生保護動物，他對此行為表示強烈譴責，為了教育其他同學不要玩彈弓，他想用學過的物理知識來實際測量它的威力．于是他準備了一個節(jié)目中類似的彈弓(如圖甲)，它每側(cè)固定有兩根完全相同的橡膠管，金屬彈珠質(zhì)量為10 g，直徑為1

5、0 mm. 甲 (1)他首先猜想橡膠管拉伸過程中彈力與形變量的關(guān)系滿足胡克定律，為了驗證猜想進行了實驗，由于實驗室的傳感器量程較小，于是他取其中一根橡膠管進行實驗，通過傳感器拉動橡皮管，記下它每一次的長度L及對應的拉力F大小，并在坐標紙畫出圖乙所示的圖像．為了便于研究，他在老師的啟發(fā)下將原圖象擬合成如圖丙所示，請你根據(jù)圖象，計算出該單根橡膠管的原長L0＝__________，勁度系數(shù)k＝__________. (2)同學查閱資料發(fā)現(xiàn)，當彈丸發(fā)射后的比動能(動能與最大橫截面積的比值)超過1.8 J/cm2就可被認定為槍支，并且滿足胡克定律的物體在彈性限度內(nèi)其彈性勢能E與形變量x的關(guān)系式

6、可表示為E＝kx2.在一次測試中彈弓每側(cè)的橡皮管組拉至49 cm長．請你估算彈珠離開彈弓時的比動能為______________(π取3，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【答案】(1)34 cm　70 N/m　(2)4.2 J/cm2 【解析】在F－L圖象中，斜率代表橡膠管的勁度系數(shù)；根據(jù)胡克定律F＝kx求得彈簧的原長；根據(jù)E＝kx2，求得金屬珠的動能，即可求得比動能． (1)由圖線可知k＝＝70 N/m；設橡膠管的原長為L0，當L＝40 cm時，F(xiàn)＝k(L－L0)，解得L0＝34 cm. (2)當彈弓拉到49 cm時，由機械能守恒Ek＝4×kx2，彈珠的比動能A0＝＝4.2 J/cm2.

7、 4．(2019年河南一模)圖中圓盤可繞過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動．圓盤加速轉(zhuǎn)動時，角速度的增加量與對應時間的比值定義為角加速度，用β表示，β＝，我們用測量直線運動加速度的實驗裝置來完成實驗，實驗步驟如下．其中打點計時器所接交流電的頻率為50 Hz，圖中A、B、C、D……為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出． ①如圖甲所示，將打點計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔，然后固定在圓盤的側(cè)面，當圓盤轉(zhuǎn)動時，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上； ②接通電源，打點計時器開始打點，啟動控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動； ③斷開電源，經(jīng)過一段時間，停止轉(zhuǎn)動圓盤和打點，取下紙帶，進行測量．

8、(1)用20分度的游標卡尺測得圓盤的直徑如圖乙所示，圓盤的半徑為______； (2)由圖丙可知，打下計數(shù)點D時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速為______(保留兩位有效數(shù)字) (3)圓盤轉(zhuǎn)動的角加速度為______ 【答案】(1)60.00 mm　(2)6.5　(3)9.8～10 5．(2019年河南二模)某同學利用如圖所示的電路，測定一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻RL，實驗室提供下列器材： ①待測線圈L，阻值約為2 Ω，額定電流為2 A ②電流表A1，量程為0.6A，內(nèi)阻r1為0.2 Ω ③電流表A2，量程為3 A，內(nèi)阻r2約為0.2 Ω ④變阻器R1阻值為0～10 Ω，變阻

9、器R2阻值為0～1 kΩ ⑤電池E，電動勢為4 V，內(nèi)阻很小 ⑥定值電阻R3＝6.8 Ω，R4＝1 kΩ ⑦開關(guān)S1、S2 要求實驗時，改變變阻器的阻值，待電路穩(wěn)定時，可以在盡可能大的范圍內(nèi)測得多組A1表、A2表的讀數(shù)I1、I2，利用I2－I1圖象，求出電感線圈的電阻． (1)實驗中定值電阻應選用________，變阻器應選用________(填器材代號) (2)I2－I1對應的函數(shù)關(guān)系式為________(選用題干所給出的物理量符號表示) (3)實驗結(jié)束時應先斷開開關(guān)________，后斷開開關(guān)_________． (4)由I2－I1圖象得出的平均值為4.6，則電感線圈的直流

10、電阻為________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 【答案】(1)R3　 R1　(2)I2＝·I1 (3) S2　 S1　(4)2.04 Ω 【解析】(1)采用已知內(nèi)阻的小量程電流表A1替代電壓表測量電壓，需要串聯(lián)一個阻值大于等于R＝＝6.7 Ω的定值電阻．所以實驗中定值電阻應選用阻值為6.8 Ω的R3；要用分壓電路，選擇較小的滑動變阻器，滑動變阻器應選用阻值為0～10 Ω的R1. (2)由I1(R3＋r)＝(I2－I1)RL 解得＝ 變形可得I2＝·I1. (3)實驗結(jié)束時為防止燒壞電路，應先斷開開關(guān)S2 ，將電感與A1斷開，然后再斷開S1. (4)由I2＝·I1代入數(shù)據(jù)得RL

11、＝＝≈1.9 Ω. 6．(2019年吉林三模)現(xiàn)有一個直流電流計G，滿偏電流為200 μA，內(nèi)阻約為400 Ω，某同學想把它改裝成量程為2 V 的電壓表，他首先根據(jù)圖示電路，用半偏法測定電流計的內(nèi)阻． (1)為提高測量準確度，在以下器材中，電阻器R應選用________；電池應選用________ (選填器材前的字母)． A．電池(電動勢1.5 V，內(nèi)阻不計) B．電池(電動勢4.5 V，內(nèi)阻不計) C．電阻箱(0～999.9 Ω) D．滑動變阻器(0～500 Ω) E．電位器(一種可變電阻，與滑動變阻器相當)(0～5.1 kΩ) F．電位器(0～51 kΩ) (2)該同

12、學在開關(guān)斷開的情況下，檢查電路連接無誤后，將R的阻值調(diào)至最大．后續(xù)的實驗操作步驟依次是______，最后記錄R′的阻值并整理好器材(請按合理的實驗順序，選填下列步驟前的字母) A．S1閉合 B．S2閉合 C．調(diào)節(jié)R的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 D．調(diào)節(jié)R的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 E．調(diào)節(jié)R′的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 F．調(diào)節(jié)R′的阻值，使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 (3)如果測得R′的阻值為400.0 Ω，即為電流計G內(nèi)阻的測量值．則給電流計G________聯(lián)(填“串”或“并”)一個阻值為________kΩ的電阻，就可以將該電流計G改裝成量程為2

13、V的電壓表． (4)請你推斷在本實驗中電流計G內(nèi)阻的測量值R′比其內(nèi)阻的實際值Rg是偏大還是偏?。篲_______. 【答案】(1)F　B　(2)ACBE　(3)串　9.6　(4)偏小 【解析】(1)該實驗采用半偏法測量，測量電路要讓電流計達到滿偏，而且要滿足對改裝后的檢驗，電源電壓至少大于2 V，故選電源B，故選B；閉合S1，電路中電流I不能大于200 μA，由I＝知，R＝－Rg，代入數(shù)據(jù)得R≈22 kΩ，故選F. (2)半偏法測電阻實驗步驟：第一步，按原理圖連好電路；第二步，閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使表頭指針滿偏；第三步，閉合開關(guān)S2，改變電阻箱R′的阻值，當表頭指針半偏時記下電阻箱讀數(shù)，此時電阻箱的阻值等于表頭內(nèi)阻Rg.故應選ACBE. (3)將電流計改裝成電壓表，應串聯(lián)接入一分壓電阻R，由歐姆定律及串聯(lián)電路分壓規(guī)律有U＝IgRg＋IgR(其中U為改裝后電壓表的滿偏電壓) 則R＝－Rg＝ Ω＝9.6 kΩ. (4)實際上電阻箱并入后電路的總電阻減小了，干路電流增大了，電流計半偏時，流過電阻箱的電流大于流過電流計的電流，電阻箱接入的電阻小于電流計的電阻．所以該測量值“略小于”實際值． - 6 -