1、1物理实验经典例题 (1)在“验证平行四边形定则”的实验中,合力与分力的作用效果相同,这里作用效果相同是指(_)A弹簧测力计的弹簧被拉长B使橡皮条伸长到同一长度C细绳套受拉力产生形变D使橡皮条在同一方向上伸长到同一长度分析与解答:在“探究力的平行四边形定则”的实验中,采用了“等效法” ,即要求两次拉橡皮筋到同一点 O,从而是橡皮筋产生的形变大小和方向都相同,D 正确(2)在上述实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中 A 为固定橡皮条的图钉,O 为橡皮条与细绳的结点,OB 和 OC 为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示,下列说法中正确的是(_) .A图乙中的 F 是力 F1和 F2
2、合力的理论值,F是力 F1和 F2合力的实际测量值B图乙中的 F是力 F1和 F2合力的理论值,F 是力 F1和 F2合力的实际测量值C在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果没有影响D在实验中,如果将细绳也换成橡皮条,那么对实验结果有影响分析与解答:F 1与 F2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值,而实际值是单独一个力拉 O 点的时的值,因此 F是 F1与 F2合成的理论值,F 是 F1与 F2合成的实际值,故A 正确,B 错误;由于 O 点的作用效果相同,将两个细绳套换成两根橡皮条,不会影响实验结果,故 C 正确2变式 1“用电火花计时器(或电磁打点计时器)探究匀变速直线运动
3、”的实验中,某同学打出了一条纸带已知计时器打点时间间隔为 0.2s,他按打点的先后顺序,从比较清晰的点起,每五个点取作一个计数点,分别标明 O、 A B C D等几个计数点,如图所示,则: B C两计数点间的时间间隔为_ ,在 之间的平均速度大小为_ m/s,打 点时的瞬时速度大小为_ m/s分析与解答:打点计时器的打点时间间隔为 0.02s,每 5 个点取一个计数点,所以任意两个计数点之间的时间间隔为 ;BC 段的平均速度由速度公式得知 ;打 C 点时的瞬时速度等于 BD 段的平均速度,故有 ;变式 2 气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器 A、B,滑块 P 上固定一遮光条,若光线
4、被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器 A、B 时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压 U 随时间 t 变化的图象。(1)实验前,按通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的t 1_t 2(选填“” 、 “=”或“”或“”)分析与解答:(1)此实验中要用半偏法来测量电流表的内阻,且要使得当保持 R 不变时,闭合 S2,调节 R0,使 G 表读数为 05mA,即电路的电路保持 1mA 不变,故要求滑动变阻器阻值越大误差越小,则滑动变阻器选择阻值较大的 D;此时要求电源的电动势约为33152
5、gEIV左右,故电源选 B;电阻箱应该选择与待测电流表阻值相当的 F;(2)保持滑动变阻器阻值 R 不变,闭合 S2,调节 R0,使 G 表读数为 05mA;(3)断开 S2、闭合 S1,调节 R,使 G 表读数为 1mA;保持滑动变阻器阻值 R 不变,闭合 S2,调节 R0,使 G 表读数为 05mA,此时由于电路的电阻变小,则电路的总电流大于1mA;电阻箱上的电流大于 05mA,此时电阻箱的电阻小于电流计的电阻,即电流表内阻的测量值 R 测 和真实值 R 真 相比偏小。变式 8 如图是测量阻值约几十欧的未知电阻 Rx 的原理图,图中 R0是保护电阻(10) ,19R1是电阻箱(0999)
6、,R 是滑动变阻器,A 1和 A2是电流表,E 是电源(电动势 10V,内阻很小) 在保证安全和满足需求的情况下,使测量范围尽可能大实验具体步骤如下:连接好电路,将滑动变阻器 R 调到最大;闭合 S,从最大值开始调节电阻箱 R1,先调 R1为适当值,再调节滑动变阻器 R,使 A1示数 I1=015A,记下此时电阻箱的阻值 R1和 A2的示数 I2;重复步骤(2) ,再测量 6 组 R1和 I2的值;将实验测得的 7 组数据在坐标纸上描点,得到如图 2 所示的图象根据实验回答以下问题:(1)现有四只供选用的电流表A电流表(03mA,内阻为 20)B电流表(03mA,内阻未知)C电流表(003A,
7、内阻为 50)D电流表(003A,内阻未知)A1应选用A 2应选用(选填字母 A、B、C、D)(2)测得一组 R1和 I2值后,调整电阻箱 R1,使其阻值变小,要使 A1示数I1=015A,应让滑动变阻器 R 接入电路的阻值(选填“不变” 、 “变大”或“变小” ) (3)根据以上实验得出 Rx= (保留两位有效数字)分析与解答:(1)根据实验原理并联部分电压相等,可以得出02AAxIRIR,解得: 21101AxARIR,通过图像斜率可以求出未知电阻的阻值,斜率中的 2A必须知道,由于电流表 A1的示数为 015A,所以选用量程为 03A 的电流表,只要知道电流大小即可,即选用 D;根据 R
8、1与 I2的关系图,20可知 A2的量成为 03A,且必须要知道其电阻,所以选用 C 表;(2)调整电阻箱 R1,使其阻值变小,要使 A1示数 I1=015A,则与其串联的两个电阻一个电流表的两端电压必须要减小,因此只有应让滑动变阻器 R 接入电路的阻值变大,才能达到这样的条件;(3)根据题目中已知描的点,平滑连接,远离图象的点舍去,如图所示(4)根据欧姆定律, 1102AAxIRIR,则有:21101AxRI,而 R1与 I2图象的斜率为: 580241.7.36k,得出 24.753.xAk变式 9 某同学要将一个电流表改装为电压表,他先需要精确测量待改装电流表的内电阻。实验中备用的器材有
9、:A待改装电流表(量程 0300A,内阻约为 100)B标准电压表(量程 03V)C电阻箱(阻值范围 09999)D电阻箱(阻值范围 0999999)E电源(电动势 4V,有内阻)F电源(电动势 12V,有内阻)G滑动变阻器(阻值范围 050,额定电流 15A)H开关两个、导线若干如果采用如图所示的电路测定电流表 G 的内电阻,并且要想得到较高的精确度。那么从以上备用的器材中,可变电阻 R1应选用,电源 E 应选用。 (填选项前的字母符号)21如果实验时要进行的步骤有A闭合 S1;B闭合 S2;C观察 R1的阻值是否最大,如果不是,将 R1的阻值调至最大;D调节 R1的阻值,使电流表指针偏转到
10、满刻度;E调节 R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;F记下 R2的阻值。进行实验的合理步骤顺序是(填字母代号) 。如果在步骤 F 中所得 R2的阻值为 950,要将该电流表 G 改装成量程为 03V 的电压表,则需要与电流表联一个阻值为 的电阻。在测量电流表内阻的过程中,如果该同学将电阻 R2的阻值从 300 逐渐调小到 0,则电阻 R2上消耗的电功率 P2随电阻 R2的变化规律可能是图中四个图的。分析与解答: 该实验是利用半偏法测量电流表 G 的内阻,为减小实验的误差,提高实验的精度,结合图 2,变阻箱接入电路 R1的电阻要比电流表 G 的内阻尽可能大,故 R1应选用 D;为保持电流
11、表能满偏,应选用较大电动势的电源,故电源选择 F;半偏法的实验步骤是先闭合开关 S1,调节电阻箱 R1,使电流表 G 达到满偏,再闭合开关 S2,调节电阻箱 R2,使电流表 G 达到半偏,此时电阻箱的阻值和电流表 G 的内阻相等(但有系统误差) ,当然,电阻箱接入电路前要调到最大;故合理的步骤是 CADBEF;电流表 G 改装电压表,应该串联一个电阻,阻值为 ,带入计算可得 ;根据电路,可以写出电阻22消耗的功率为 ,结合数学知识,应选择 D变式 10 某同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻(1)在使用多用表时指针位置如图甲,若电表的选择开关指在电阻“10”挡,则读数
12、结果为_;若多用表的选择开关指在“25V”档,然后直接接在电源两极,则电源电动势约为_V(2)为了更准确地测量电源的电动势和内电阻,他用多用表的“直流 100 mA”挡设计了如图乙的测量电路,在方框里画出实验电路图 (电流表符号“ ”,电阻箱符号“ ”)(3)将多用电表的选择开关从 OFF 旋转至“直流 100 mA”挡,调节电阻箱到合适的值并记录其读数 R,合上开关从多用表上读出相应的示数 I(4)重复(3)获得多组数据,根据数据作出了如图所示的 IR1图线(5)由 图 线 得 干 电 池 的 电 动 势 E V( 保 留 三 位 有 效 数 字 ) , 内 阻 r(取整数) 。23分析与解
13、答:(1)由图可知,指针的示数为 14,则读数为:1410=140;量程选25V,则最小分度为 005;故读数为 130V;(2)采用电流表和电阻箱完成实验,故只需将电流表和电阻串联即可;故原理图如图所示;(5)由 E=IR+Ir,变形为: 1RrEI,根据函数斜率和截距的概念应有: 3481.0kV,-r=-8,可得:r=8变式 11 实验室只备有下列器材:蓄电池(电动势约 6) ,电压表一个(量程 03V,内阻几千欧) ,电阻箱一个( 09) ,滑动变阻器一个( 01) ,开关一个,导线若干。(1)甲组同学设计了一个半偏法测量电压表内阻的电路图 1,请你连接实物图 2。(2)测量时,在开关
14、 S 闭合前先将滑动变阻器 1R的触头滑至最左端,电阻箱 R的旋钮调至零位,闭合开关 S 后只调节滑动变阻器 的触头使电压表指针恰好满偏,保持触头位置不动,再调节电阻箱 2,当电压表指针恰好是满偏的三分之二,则测得电压表的内阻等于。(3)甲组同学用以上方法测量得到的电压表内阻与实际值相比(填“偏大”或“偏小”) 。(4)乙组同学为测定蓄电池的电动势和内阻,设计出另一种电路,不用滑动变阻器,24只把电阻箱调至最大值后与电压表(内阻 vR) 、电源、开关共同组成一个串联电路,通过调节电阻箱获得多种 U、R 值,并绘出 1图像,若得到的图像是一条直线,且直线的斜率为 k,图线在 1轴上的截距为 b,
15、则该蓄电池的电动势 E,内阻 r(用 k、b 和v表示) 。分析与解答:(1)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示:(2)滑动变阻器阻值远小于电压表内阻,分压电路两端电压可以认为保持不变,电阻箱的读数为 0R时,电压表指针恰好是满偏的三分之二,则电阻箱两端电压是电压表满偏电压的三分之一,串联电阻两端电压与其阻值成正比,则电压表内阻是电阻箱接入电路阻值的两倍,即电压表内阻为: 02R。(3)电阻箱接入电路后,电路总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可知,电路总电流变小,分压电路两端电压增大,当电压表半偏时,电阻箱两端电压大于电压表满偏电压的一半,电阻箱阻值大于电压表内阻,我们认为电压表内阻等于电阻箱阻值,则电压表内阻测量值偏大。(4)在闭合电路中,电源电动势: () ) VUEIRrRr,整理得:1 1VVRrUE, UR图象的斜率: 1Vk,图象的截距:Vb,则电源电动势: 1VE,电源内阻: rRb。
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