1、1阶段训练(五) 物理实验(时间:45 分钟 满分:100 分)1.(18 分)(2018天津卷)某研究小组做验证力的平行四边形定则的实验,所用器材有方木板一块,白纸,量程为 5 N 的弹簧测力计两个,橡皮条(带两个较长的细绳套),刻度尺,图钉(若干个)。(1)具体操作前,同学们提出了如下关于实验操作的建议,其中正确的有 。 A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B.重复实验再次进行验证时,结点 O 的位置可以与前一次不同C.使用测力计时,施力方向应沿测力计轴线;读数时视线应正对测力计刻度D.用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套
2、器材做了四次实验,白纸上留下的标注信息有结点位置 O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点,如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是 。 2.(20 分)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6 V 的交流和直流两种电流。重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,已知重力加速度为 g,即可验证机械能守恒定律。甲2(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:A.按照图示的装置安装器件B.将打点计时器接到电源的直流输出端上C.用天平测量出重锤的质量D.先释放纸带,然后接通电源开关打出一条纸带E.测量
3、打出的纸带上某些点之间的距离F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能其中没有必要或操作不恰当的步骤是 (填写选项对应的字母)。 (2)如图乙所示是实验中得到的一条纸带,将起始点记为 O,并在离 O 点较远的任意点依次选取 6 个连续的点,分别记为 A、 B、 C、 D、 E、 F,量出与 O 点的距离分别为 h1、 h2、 h3、 h4、 h5、 h6,使用交变电流的周期为 T,设重锤质量为 m,则在打 E 点时重锤的动能为 ,在打 O 点和 E 点这段时间内的重力势能的减少量为 。 乙(3)在本实验中发现,重锤减少的重力势能总是 (选填“大于”或“小于
4、”)重锤增加的动能,主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用,为了测定阻力大小,可算出(2)问中纸带各点对应的速度,分别记为 v1至 v6,并作 -hn图象,如图丙所示,直线斜率为 k,则可测出阻力大小为 2。 丙3.(16 分)下图是用来验证动量守恒的实验装置,弹性球 1 用细线悬挂于 O 点, O 点下方桌子的边缘有一竖直立柱。调节悬点,使弹性球 1 静止时恰与立柱上的球 2 右端接触且两球等高。将球 1 拉到A 点静止,同时把球 2 放在立柱上。释放球 1,当它摆到悬点正下方时与球 2 发生对心碰撞,后球 1向左摆最远可到 B 点,球 2 落到水平地面上的 C 点。测出有关数据即可验证
5、 1、2 两球碰撞时动量守恒。现已测出 A 点离水平桌面的距离为 a、 B 点离水平桌面的距离为 b,C 点与桌子边缘间的水平距离为 c,立柱高 h。此外:(1)还需要测量的物理量有 。 3(2)根据测量的数据,验证该实验动量守恒的表达式为 。(忽略小球的大小) 4.(23 分)为了测量某电池的电动势 E(约为 3 V)和内阻 r,可供选择的器材如下:A.电流表 G1(02 mA,内阻为 100 )B.电流表 G2(01 mA,内阻未知)C.电阻箱 R1(099.9 )D.电阻箱 R2(09 999.9 )E.滑动变阻器 R3(010 1 A)F.滑动变阻器 R4(01 000 10 mA)G
6、.定值电阻 R0(800 0.1 A)H.待测电池I.导线、开关若干(1)采用如图甲所示的电路,测定电流表 G2的内阻,得到电流表 G1的示数 I1、电流表 G2的示数 I2如下表所示:I1/mA0.400.811.201.592.00I2/mA0.200.400.600.801.00根据测量数据,请在图乙坐标中描点作出 I1-I2图线,由图线可得出电流表 G2的内阻等于 。 (2)某同学在现有器材的条件下,要测量该电池的电动势和内阻,采用了图丙的电路,若把电流表 G2改装成量程为 03 V 的电压表,则电阻箱 该调到 。把电流表 G1改装成量程为 00.5 A 的电流表,则电阻箱 该调到 (
7、结果保留两位有效数字)。 (3)以 G2示数 I2为纵坐标,G 1示数 I1为横坐标,作出 I2-I1图象如图丁所示,结合图象可得出电源的电动势为 V,电源的内阻为 。(结果均保留两位有效数字) 5.(23 分)某同学发现很多资料中提到的二极管正接电阻均是某一定值,而他又注意到教材中写到二极管是非线性元件,它的电阻与通过电流的大小有关。他为了探求真知,找来一个 LED 蓝光二极管:4(1)他首先利用多用电表对它的正向电阻进行粗略测量,如图甲所示,下列说法正确的是 。甲A.欧姆表的表笔 A、 B 应分别接二极管的 C、 D 端B.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大C.若采用“ 100”挡测量时,
8、发现指针偏角过大,应换“ 10”挡,且要重新进行欧姆调零D.若采用“ 10”挡测量时,发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央,测量值应略大于 175 (2)为了正确描绘出该二极管正接时的伏安特性曲线,可供选择的器材如下:直流电源 E:(电动势为 3 V,内阻不计)电流传感器 mA:(量程-10 mA+10 mA,相当于理想电流表,能较为精确地测出通过二极管的电流)电压表 V:(量程 01 V,内阻为 1 k)定值电阻 R0:阻值为 2 k滑动变阻器 R1:(010 )滑动变阻器 R2:(01 000 k)开关、导线若干 实验中滑动变阻器应选 (选填“ R1”或“ R2”)。 请在图乙方框中
9、画出实验电路原理图。乙5丙 实验记录的 8 组数据如下表所示,其中 7 组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出 I-U 图象。I/mA 00.100.310.610.781.203.105.00U/V00.61 0.96 1.52 2.03 2.35 2.64 2.75 由所绘制图象可知,他选用的 LED 蓝光二极管是 (选填“线性”或“非线性”)电学元件。 答案：1.答案 (1)BC (2)B解析 (1)做验证力的平行四边形定则实验时,橡皮条和两绳套夹角的角平分线没有必要在一条直线上,选项 A 错误;在同一次实验中要保持橡皮条结点 O 在同一位置,但为了寻找
10、普遍规律重复实验(或不同实验小组实验)时,结点 O 的位置可以不同,选项 B 正确;由弹簧测力计的使用规则可知选项C 正确;合力与分力的大小关系不确定,实验中没有必要使两个测力计拉橡皮条时拉力小于只用一个测力计时的拉力,选项 D 错误。(2)A、D 图中选择的力的标度太大,不方便作图,并且 A 图中表示力的作用线的点离结点 O 太近,不利于确定力的方向,选项 A 错误;C 图中实验时弹簧测力计的示数太小,作图误差较大,不利于总结实验结论,选项 C 错误。故只有选项 B 最符合题意。2.答案 (1)BCD(2) mgh5(6-4)282(3)大于 m(-2)解析 (1)没有必要或操作不恰当的步骤
11、是 BCD。B 项应将打点计时器接到电源的交流输出端上;C 项没有必要用天平测量出重锤的质量;D 应为先接通电源,再释放纸带,打出一条纸带。(2)打 E 点的速度为 vE= ,动能 Ek= ;重力势能减少量 Ep=mgh5。(3)6-42 12m(6-42 )2=(6-4)2826因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用,重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能;即 Ff hn=mghn- ,解之得 Ff=mg- =m =m 。12m2 22 (-22) (-2)3.答案 (1)弹性球 1、2 的质量 m1和 m2,桌面离水平地面的高度 H(2)2m1 =2m1 +m2- -+解析 (1)要验证动
12、量守恒必须知道两球碰撞前后的动量,所以要测量 1、2 两个小球的质量,计算碰撞前后两小球的速度。根据弹性球 1 碰撞前后的高度 a 和 b,由机械能守恒定律可以求出碰撞前后的速度,只要测出桌面高 H,根据平拋运动的规律就可以求出弹性球 2 碰撞后的速度,故需要测量弹性球 1、2 的质量 m1和 m2,桌面离水平地面的高度 H。(2)小球 1 从 A 处下摆过程只有重力做功,根据机械能守恒定律,有 m1g(a-h)= m1 得 v1=12 122(-)碰撞后小球 1 上升到最高点的过程中,有 m1g(b-h)= m11222得 v2= 2(-)碰撞后小球 2 做平抛运动,运动时间 t=2(+)得
13、小球 2 碰后速度 v3= =c 2(+)所以该实验中动量守恒的表达式为 m1v1=m2v3+m1v2即 m1 =m1 +m2c2(-) 2(-)2(+)得 2m1 =2m1 +m2c- -1+4.答案 (1)如解析图所示 200 (2)2 8000.40 (3)2.7 8.67解析 (1)描点作出 I1-I2图线如图所示,从表格中的数据看, I1与 I2成正比。图线为过原点的直线,电流表 G2和电流表 G1并联,电流之比就是内阻的反比。如图, =2,电流表 G1的内阻是 100 ,所12以电流表 G2的内阻等于 200 。(2)因为电流表 G2量程为 01 mA,内阻为 200 ,把它改装成
14、 03 V 的电压表时,电流表上的电压为 0.2 V,故串联的电阻上的电压为 2.8 V,电阻箱 该调到电阻的大小为 R2=2 800 。若将 G1改装成 00.5 A 的电流表,则 R1= =0.40 。210-31000.5-210-3(3)根据闭合电路欧姆定律应有: E=I2(r2+R2)+I1r1+ +I1 r,整理可得: I2=111,结合图象斜率和截距的概念应有: =0.910-3,E=2.7 V,2+21(1+11+)2+2 2+2,r=8.6 。1+11+2+2 =345.答案 (1)AC (2)R 1 见解析图甲 见解析图乙 非线性解析 (1)由于欧姆表的 A 表笔内部接电源的正极,故欧姆表的表笔 A、 B 应分别接二极管的 C、 D 端,选项 A 正确;由于人体是导体,双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏小,故 B 错误;若采用“ 100”挡测量时,发现指针偏角过大,故为使指针指中央刻度附近,则应换“ 10”挡,且要重新进行欧姆调零,选项 C 正确;欧姆表刻度是左密右疏,选择“ 10”挡测量时发现指针位于 15 与 20 正中间,即测量值小于 175 ,选项 D 错误。故选 A、C。(2) 实验中滑动变阻器应选阻值较小的 R1; 电路图如图甲所示:8甲 如图乙所示:乙 由所绘制图象可知,他选用的 LED 蓝光二极管是非线性电学元件。
