高考实验题20分练(2)

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1.某研究性学习小组采用如图甲所示的装置，探究物体的加速度与质量的关系。提供的器材有：气垫导轨、滑块(总质量为M，左端装有遮光板)、光电门(配接数字计时器)、米尺、铁架台。实验中，测出导轨顶端A与光电门所在位置B的距离为L，导轨顶端距B的高度为h。

(1)用游标卡尺测量遮光板的宽度d，如图乙所示，则d=　　　　　mm；

(2)实验中为了测量多组数据，在滑块上多次添加砝码(砝码质量为m)，为使滑块受到的合外力保持不变，应调节　　　　　　　，使　　　　　　　保持不变；

(3)图丙为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图像，横坐标m为小车上砝码的质量。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为　　　　　，小车的质量为　　　　　。

【解析】(1)游标卡尺读数为d=3mm+5×0.05 mm=3.25 mm。(2)设气垫导轨倾角为α，则F=(M+m)gsinα=(M+m)g
，要使F不变，可调节h使(M+m)h不变。

(3)根据牛顿第二定律有F=(m+M)a，变形得
=
m+
，所以
-m图像的斜率为
=k，所以作用力F=
，
-m图像的截距为
=b，所以M=
。

答案：(1)3.25　(2)高度h　(M+m)h　(3)
　

2.(2014·台州二模)某学习小组探究“功与物体速度变化的关系”的实验装置如图所示。图中小车在一条橡皮筋作用下弹出沿木板滑行，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都完全相同。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带求出。通过实验数据分析可以得出“功与物体速度变化的关系”。

(1)实验操作中需平衡小车受到的摩擦力，其最根本的目的是　　　　。

A.防止小车不能被橡皮筋拉动

B.便于小车获得较大的弹射速度

C.防止纸带上点迹不清晰

D.保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功

(2)关于橡皮筋做功，下列说法正确的是　　　　。

A.橡皮筋做功的具体值可以直接测量

B.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功

C.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加

D.若橡皮筋伸长量变为原来的2倍，则橡皮筋做功也增加为原来的2倍

(3)如图是某同学在正确实验操作过程中得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F为选取的计数点，相邻的两个计数点间还有一个点没有画出，各计数点到O点的距离分别为1.87cm、4.79 cm、8.89 cm、16.91 cm、25.83 cm、34.75 cm，若打点计时器的打点频率为50 Hz，则由该纸带可知本次实验中橡皮筋做功结束时小车的速度是　　　　m/s。

【解析】(1)平衡摩擦力的目的是保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，而没有其他力的功，选择D。(2)通过增加橡皮筋的条数，可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，即如果一条橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，橡皮筋做的功分别为2W、3W……(3)橡皮筋做功结束时小车的速度应该是由EF段决定的速度，v=
=
m/s=2.23 m/s。

答案：(1)D　(2)C　(3)2.23

3.某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实验中，用如图所示的气垫导轨装置来测滑块的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2。

(1)通过两个光电门的瞬时速度分别为v1=　　　　，v2=　　　　　。在计算瞬时速度时应用的物理方法是　　　　　(选填“极限法”“微元法”或“控制变量法”)。

(2)滑块的加速度可以表示为a=　　　　　(用题中所给物理量表示)。

(3)该学习小组在测出滑块的加速度后，经分析讨论，由于滑块在气垫导轨上运动时空气阻力很小，可用上述实验装置来验证机械能守恒定律，为此还需测量的物理量是　　　　　和　　　　　，机械能守恒的表达式为　　　　　　　

(用题中所给物理量和测量的物理量表示)。

【解析】(1)滑块通过两个光电门的瞬时速度等于滑块通过光电门这段时间内的平均速度，故瞬时速度分别为
和
。时间取得越短，瞬时速度越接近平均速度，故采用了极限法；(2)根据运动学公式2aL=
-
，代入可求得加速度a=
(
-
)；(3)要验证机械能守恒就要看沙桶重力势能的减少量和系统动能的增加量是否相等，因此需要测量沙桶的质量m和滑块的质量M，机械能守恒定律的表达式为mgL=
(M+m)d2(
-
)。

答案：(1)
　
　极限法　(2)
(
-
)　(3)沙桶的质量m　滑块的质量M

　mgL=
(M+m)d2(
-
)

4.(2014·石家庄模拟)在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路原理图。已知选用的电流表内阻Rg=10Ω、满偏电流Ig=

10 mA，当选择开关接3时是量程为250V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数值没有标出。

(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为　　　　；选择开关接3时其读数为　　　　　。

(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：

①将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏。

②将多用电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为　　　　　　Ω。

③计算得到多用电表内电池的电动势为　　　　V(保留2位有效数字)。

(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为　　　　Ω(保留2位有效数字)。

【解析】(1)选择开关接1时，多用电表是量程为10mA的电流表，读数为6.9 mA。选择开关接3时，多用电表是量程为250 V的电压表，电压表读数为173 V。

(2)②电阻箱作为被测量电阻，欧姆表指针所指的就是被测量的电阻值，电阻箱示数为150Ω，所以C处刻度应为150Ω。③设欧姆表内阻为R。(R=电流表内阻+电源内阻+调零电阻)；两表笔短接时，电流表满偏电流Ig=
；两表笔间接入

150Ω电阻箱时，电流表指针指到C处，则半偏电流
=
；从而得到欧姆表内阻为R=150Ω，所以电动势E=IgR=1.5V。

(3)图乙所示的电流值I=6.9mA，I=
；可解得Rx=67Ω。

答案：(1)6.9mA　173 V(172～174 V间均可)

(2)②150　③1.5　(3)67

5.(2014·台州二模)理想电压表内阻无穷大，而实际电压表并非如此，现要测量一个量程为0～3V、内阻约为3kΩ电压表的阻值。实验室备有以下器材：

A.待测电压表V1：量程为0～3 V、内阻约为3 kΩ

B.电压表V2：量程为0～6 V、内阻约为6 kΩ

C.滑动变阻器R1：最大值20Ω、额定电流1A

D.定值电阻R0

E.电源：电动势6V，内阻约为1Ω

F.开关一个、导线若干

(1)利用以上器材设计如图所示测量电路，请你按图示电路将实验仪器连接起来。

(2)请写出按该电路测量电压表V1内阻Rr的表达式，并指出表达式中各物理量的含义?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(3)在正确连接电路后，闭合开关S，不断地调节变阻器R1滑片位置，记录多组电压表V1、V2示数，作出U2-U1图线如图所示。若R0=1480Ω，由图中数据可得Rr=　　　　Ω。

【解析】由
=
解得Rr=
R0。将
=
变化为U2=(
+1)U1，

U2-U1图线斜率等于
+1，即
=
+1。

解得：Rr=2R0=2×1480Ω=2 960Ω。

答案：(1)如图所示

(2)Rr=
R0(U1、U2为电压表V1、V2的示数)

(3)2960

6.如图甲所示为某一型号二极管，其两端分别记为A和B。图乙为它的伏安特性曲线，其外表所标示的极性已看不清，为确定该二极管的极性，用多用电表的电阻挡进行测量。

(1)首先对多用电表进行机械调零，然后将红、黑表笔正确插入插孔后，选用“×100”挡进行测量，在测量前要进行的操作步骤为?　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(2)将多用电表的红表笔与二极管的A端、黑表笔与二极管的B端相连时，表的指针偏转角度很大；调换表笔的连接后，表的指针偏转角度很小，由上述测量可知该二极管的正极为　　　　(选填“A”或“B”)端。

(3)当给该二极管加上反向30V电压时，用伏安法测量其电阻值，提供的器材有：

①直流40V电源；

②电流表A1，量程0.6 A，内阻约10Ω；

③电流表A2，量程50μA，内阻约100Ω；

④电压表V，量程为50 V，内阻约100 kΩ；

⑤滑动变阻器，总电阻100Ω；

⑥开关、导线若干。

在提供的两块电流表中应选用　　　(选填“②”或“③”)，在图中虚线框内画出实验电路图(二极管的符号已画在图中)。

【解析】(1)欧姆调零的具体步骤为将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处。

(2)二极管正向电阻很小，反向电阻极大，多用电表的电流方向是“红进黑出”，可知该二极管的正极为B端。

(3)根据题图乙，当反向电压为30V时，反向电流不超过50μA，故电流表选③；二极管反向电阻极大，电流表应该采用内接法，为了多测几组数据，滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图所示。

答案：(1)将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处　(2)B　(3)③　见解析图

7.(2014·衢州二模)为了测定干电池的电动势和内阻，现有下列器材：

A.6 V蓄电池；

B.干电池一节；

C.电压表V(0～3 V～15 V，内阻约为3 kΩ、15 kΩ)；

D.电流表A(0～0.6 A～3 A，内阻约为10Ω、2Ω)；

E.电流表G(满偏电流3 mA，内阻Rg=10Ω)；

F.变压器；

G.滑动变阻器(0～20Ω)；

H.滑动变阻器(0～1 000Ω)；

I.电阻箱(0～9 999Ω)；

J.开关、导线。

(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内阻时，应选用的变阻器是

　　　　(填写代号)。

(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在实物图上连线。

(3)某次实验记录如下：

实验次数

1

2

3

4

5



电流表示数/A

0.24

0.50

0.70

1.10

1.50



电压表示数/V

1. 30

1.10

0.95

0.60

0.30



根据表中数据在坐标图上画出U-I图线，由图可求得E=　　　　V，r=

　　　　Ω。

(4)用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动势的真实值相比　　　　

(选填“偏大”“偏小”或“相等”)；测得的内阻与电池内阻的真实值相比

　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。

(5)如果实验中电压表坏了，选用其他器材进行实验，请画出相应的电路图。

【解析】(1)滑动变阻器起限流作用，电路中的电流应较大，故滑动变阻器用阻值小的即可满足实验要求，故变阻器选G。

(2)如图所示

(3)描点作图如图所示，图线与纵轴的交点即为电源的电动势E=1.50V。

电池内阻r=
=
Ω=0.80Ω。

(4)偏小　偏小

(5)如图所示。

答案：(1)G　(2)见解析　(3)见解析　1.50　0.80

(4)偏小　偏小　(5)见解析

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