高考实验题20分练(1)

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1.实验小组利用如图甲所示的实验装置，探究外力对滑块做功与滑块动能变化的关系。

(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平。气源供气后，利用现有器材如何判断导轨是否水平？

答：?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(2)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=　　　　　cm；实验时将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间

Δt=0.624×10-2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为　　　　　m/s(保留3位有效数字)。在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、　　　　　　

和　　　　　　　。(文字说明并用相应的字母表示)

(3)本实验中，外力对滑块做功W的表达式为　　　　　　　　　　　，滑块(和遮光条)动能变化量Ek2-Ek1的表达式为　　　　　　　　。通过几次实验，若两者在误差允许的范围内相等，从而说明合外力对滑块做功等于滑块动能变化量。

(4)本实验中产生系统误差的主要因素：?　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

【解析】(1)将滑块轻放到导轨上，气源供气后，滑块与导轨之间会形成一层很薄的气体层，使滑块悬浮在导轨上，滑块若能静止，则说明滑块所受合力为零，导轨水平。(2)d=1.5cm+12×0.05 mm=1.560 cm；v=
=2.50m/s；计算滑块与遮光条的动能，需要知道其质量M；计算外力对滑块做的功，需要知道滑块运动的距离L。(3)本实验中，滑块受的拉力为mg，故外力对滑块做的功W=mgL；滑块与遮光条的初动能为零，故其动能变化量等于末动能Ek=
M(
)2。(4)本实验按钩码的重力等于滑块受的拉力，实际上钩码的重力略大于滑块受的拉力，滑轮的轴受到的阻力等原因，而产生系统误差。

答案：(1)将滑块轻放到导轨上，看滑块是否能静止，若静止，说明轨道水平

　(2)1.560　2.50　滑块与遮光条的质量M　光电门与滑块在运动起点时遮光条之间的距离L　(3)mgL　
M(
)2　(4)钩码重力大于滑块受到的拉力、滑轮的轴受到的阻力等

2.(2014·台州二模)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律。

(1)某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为

　　　　cm。图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55ms、5.15 ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为vA、vB，其中vA=　　　　m/s。

(2)用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较　　　　　　　　　　是否相等，就可以验证机械能是否守恒(用题目中涉及的物理量符号表示)。

(3)通过多次的实验发现，小球通过光电门A的时间越短，(2)中要验证的两数值差越大，实验中产生误差的主要原因是?　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

【解析】(1)计算小球通过光电门的速度时，可用小球的直径除以挡光时间。

(2)小球在上升过程中，减少的动能转化为增加的重力势能，如果机械能守恒，则必有mgh=
-
，即gh=
-
。(3)小球上升过程中要受到空气阻力的作用，且速度越大，所受阻力越大，故会导致减少的动能大于增加的重力势能。

答案：(1)1.020　4(4.0或4.00也对)

(2)gh和
-

(3)小球上升过程中受到空气阻力的作用；速度越大，所受阻力越大

3.如图所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验。

(1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做　　　　　　　　　　　　　运动。

(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为0.2 kg。

请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化量ΔEk。补填表中空格(结果保留至小数点后第四位)。

O—B

O—C

O—D

O—E

O—F



W/J

0.043 2

0.057 2

0.073 4

0.091 5





ΔEk/J

0.043 0

0.057 0

0.073 4

0.090 7





分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W=ΔEk。与理论推导结果一致。

(3)实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为　　　　　kg(g取9.8m/s2，结果保留至小数点后第三位)。

【解析】(1)做该实验时，应先平衡摩擦力，确认是否平衡摩擦力的最佳方法就是看打出的纸带的各点间距是否相等，也就是小车是否做匀速直线运动。

(2)W=FxOF=0.2×55.75×10-2J=0.111 5 J；

vF=
m/s=1.051 m/s；

ΔEk=
M
=
×0.2×1.0512J=0.110 5 J

(3)设放入砝码质量为m，

则(m+7.7×10-3kg)g-0.2N=(m+7.7×10-3kg)a ①

对小车：a=
=
m/s2=1 m/s2　 ②

联立①②得：m=0.015kg。

答案：(1)匀速直线　(2)0.1115　0.1105　(3)0.015

4.(2014·西安模拟)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，备有如下器材：

A.干电池

B.电流表(0～0.6 A，内阻约0.1Ω)

C.灵敏电流计
(满偏电流Ig=200μA、内阻rg=500Ω)

D.滑动变阻器(0～20Ω、2.0 A)

E.电阻箱R

F.开关、导线若干

(1)由于没有电压表，要把灵敏电流计
改装成量程为2V的电压表，需串联一个阻值为　　　　Ω的电阻。

(2)改装后采用如图甲所示电路进行测量，请在图乙上完成实物连线。

(3)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至　　　　(选填“a端”“中央”或“b端”)。

(4)图丙为该实验绘出的I1-I2图线(I1为灵敏电流计
的示数，I2为电流表
的示数)，由图线可求得被测电池的电动势E=　　　　V，内阻r=　　　　　Ω。

【解析】(1)由2V=Ig(rg+Rx)可得Rx=9500Ω。

(2)实物连线图如图所示。

(3)在闭合开关S前，滑动变阻器应处于最大阻值处，滑片应移动至a端，保证电流表的使用安全。

(4)图线与纵轴的截距约为146μA，对应着电源电动势E=146×10-6×(9500+500)V=1.46 V；电源内阻r=
=
×104Ω=
Ω=0.82Ω。

答案：(1)9500　(2)见解析　(3)a端

(4)1.46(1.45～1.47之间均可)　0.82(0.80～0.84之间均可)

5.(2014·温州二模)在研究规格为“6V　3 W”的小灯泡的伏安特性曲线的实验中，要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大。实验提供的电流表量程为0.6 A、内阻约1Ω，电压表量程为10 V、内阻约20 kΩ。

(1)下列实验电路图，最合理的是　　　　。

(2)小灯泡接入电路前，某同学使用如图所示的多用电表欧姆挡直接测量小灯泡的电阻，应将选择开关旋至　　　　　(选填“×1”或“×10”)挡。

(3)某同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，则小灯泡的电阻值随温度的升高而　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。实验过程中，小灯泡消耗的功率为0.6W时，小灯泡两端的电压是　　　　V。

【解析】(1)实验要求小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大，故滑动变阻器应选分压式接法。小灯泡的电阻较小，电流表应采用外接法，选甲图。(2)小灯泡的电阻较小，欧姆挡选“×1”即可。(3)由于图线向上弯曲，斜率增大，故小灯泡的电阻值随温度的升高而增大。由图线可得小灯泡消耗的功率为0.6W时，小灯泡两端的电压是2.0 V。

答案：(1)甲　(2)×1　(3)增大　2.0(填“2”也可)

6.研究小组欲测一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率。步骤如下：

(1)用游标卡尺测量其直径如图甲所示，则其直径为　　　　　mm。

(2)用多用电表的电阻“×10”挡粗测其电阻，指针如图乙所示，读数为

　　　　　Ω。

(3)用伏安法测定该圆柱体在不同长度时的电阻，除被测圆柱体外，还有如下供选择的实验器材：

电流表A1(量程0～4 mA，内阻约50Ω)

电流表A2(量程0～10 mA，内阻约30Ω)

电压表V1(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)

电压表V2(量程0～15 V，内阻约25 kΩ)

滑动变阻器R1(阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0 A)

滑动变阻器R2(阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0. 5 A)

直流电源E(电动势4V，内阻不计)

开关S、导线若干

为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在如图所示的虚线框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号。



(4)根据伏安法测出的圆柱体的电阻和长度的对应值，作出R-L图像，则这种材料的电阻率为　　　　　(用图像的斜率k、圆柱体的直径d表示)。

【解析】(1)游标卡尺主尺读数为0，游标尺的读数为0.05mm×5=0.25mm；

(2)多用电表的读数为22.0×10Ω=220Ω；(3)被测电阻在220Ω左右，而电源电压为4 V，因此电压表选V1，电流表选A2，应采用分压式电路，选阻值较小的滑动变阻器R1，电压表内阻比待测电阻大得多，电流表采用外接法；(4)由R=ρ
得：

k=
，则ρ=
。

答案：(1)0.25　(2)220

(3)如图所示

(4)

7.(2014·绍兴二模)现有一电动势E约为9V，内阻r约为40Ω的电源，最大额定电流为50mA。现有量程为3 V、内阻为2 kΩ的电压表和阻值为0～999.9Ω的电阻箱各一只，另有若干定值电阻、开关和导线等器材。为测定该电源的电动势和内阻，某同学设计了如图所示的电路进行实验，请回答下列问题：

(1)实验室备有以下几种规格的定值电阻R0，实验中应选用的定值电阻是　　　　。

A.200Ω　　　　　　　 B.2 kΩ

C.4 kΩ D.10 kΩ

(2)实验时，应先将电阻箱的电阻调到　　　　(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)，目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(3)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数。根据记录的多组数据，作出如图所示的
-
图线。根据该图线可求得电源的电动势E=　　　　V，内阻r=　　　　Ω。(保留两位有效数字)

【解析】定值电阻的作用是扩大电压表的量程到9V，所以实验中应选用的定值电阻是C。实验时，应先将电阻箱的电阻调到最大值，目的是保证电源的安全。由闭合电路欧姆定律，E=3U+
r，变化成
=
·
+
，
-
图线截距
=0.35，解得E=8.6V。由斜率
=12.5，解得r=36Ω。

答案：(1)C　(2)最大值　保证电源的安全

(3)8.6　36