2016屆高考二輪物理復習專題8實驗專題：圖象法處理數(shù)據(jù)概要1講解

1、實驗專題：圖象法處理數(shù)據(jù) 、關于圖線的曲直 1、（2015 福建高考節(jié)選）某同學做 探究彈力和彈簧伸長量的關系 ”的實驗。圖丙是該同 學描繪的彈簧的伸長量 I與彈力 F 的關系圖線，圖線的 AB 段明顯偏離直線 OA,造成這 種現(xiàn)象的主要原因是 _ 。 答案：鉤碼重力超過彈簧彈力范圍 2、（ 2010 浙江高考節(jié)選） 描繪小燈泡的伏安特性曲線 ”的實驗中，為 了探究燈絲電阻與溫度的關系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖所 示：請指出圖線的特征，并解釋形成的原因。 答案：電阻隨電流增大。存在三個區(qū)間，電阻隨電流的變化快慢不同： 第一區(qū)間電流很小時，電阻變化不大；第二區(qū)間燈絲溫度升高快，電阻 增大快

2、；第三區(qū)間部分電能轉化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大 也變慢 想法：實際情況，要提醒學生不要死搬老師教的答案 3、某同學設計了一個探究加速度與物體所受合力 F 及質量 m 間關系的實驗。圖1（a）為實驗裝置簡圖，實驗中認 為細繩對小車拉力 F 等于砂和砂桶總重力， 小車運動加速度 a 可由紙帶上點求得。 保持砂和砂桶質量不變， 改 變小車質量 m，得到數(shù)據(jù)如表中所示,根據(jù)表中數(shù)據(jù)，為直觀反映 F 不變時 a 與 m 的關系。請選擇恰當物理量 建立坐標系作出圖線，由圖線得小車所受的拉力為 _ N ;圖線上有一組數(shù)據(jù)明顯偏離直線，對于這個點，你 的理解是 _ 。 答案：0.5;加速度計算錯誤或

3、者質量測量錯誤（可能有點詭異有點牽強，湊合著用用，你以為原創(chuàng)那么容易的 啊） 4、（ 2013 北京理綜節(jié)選）某同學通過實驗測定一個阻值約為 5Q的電阻 Rx的阻值，實驗電路采用圖甲。 接通開 關，改變滑動變阻器滑片 P 的位置，記錄對應的電流表示數(shù) I、電壓表示數(shù)Uo在不損壞電表的前提下，將滑動 變阻器滑片 P 從一端滑向另一端，隨滑片 P 移動距離 x的增加，被測電阻 RX兩端的電壓 U 也隨之增加，下列反 映 U-x關系的示意圖中正確的是 _ 。 i 申 宜 * + i B 4 + 7.72 7.h 71 (k25 5.76 5-2*4 m = i.04xl0-6n.m 1.25x(24

4、00-2000)* 10_ 3 通過計算可知金屬給與cm阻率相同f遠大于金屬絲啲電阻率. 7、一根大彈簧內套一根小彈簧， 大彈簧比小彈簧長 0.2m,它們的一端固定，另 一端自由，如圖所示，求這兩根彈簧的勁度系數(shù) ki（大彈簧）和 k2（小彈簧）分別為多少?（參考答案 ki=100N/m k2=200N/m） 6 和 7 兩題的目的在于“折線”，可聯(lián)系必修一手拉紙帶及物 -板模型中加速度隨外力變化的規(guī)律及各種折線圖 像 、關于圖線的應用 &某小燈泡的伏安特性圖線如圖所示，圖線上 P 點的橫、縱坐標分別為 U、I。PN 為圖線中 P 點的切線，P、N 兩 點橫坐標之差和縱坐標之差分別為

5、U 和 4.則下列說法中正確的是 （） A 小燈泡的電阻隨著所加電壓的增大而增大 B 小燈泡的電阻是定值，不隨所加電壓的增大而變化 U0 C .電流為I。時，小燈泡的電阻 R 0 1 0 AU D 電流為I。時，小燈泡的電阻 R - 也I 答案：AC （思路，關注割線斜率和切線斜率的異同和應用，可推廣到所有比值方程） 9、（2014 上海高考物理）在“用 DIS 測電源的電動勢和內阻”的實驗中將待測電池組、滑動變阻器、電流傳感 器、電壓傳感器、定值電阻、電鍵及若干導線連接成電路如圖 （a）所示。圖中未接導線的 A 端應接在 _ 點（選 填：B、 C、 D 或 E ）。 實驗得到的 U-I關系如

6、圖(b)中的直線 I所示，則電池組的電動勢為 _ V，內電阻阻值為 _ Qo 為了測量定值電阻的阻值，應在圖 (a)中將“ A ”端重新連接到 點(選填：“ B” “C、 “ D 或“ E”，)所得到 的 U-I關系如圖(b)中的直線n所示，則定值電阻的阻值為 _ Qo 9、 【答案】 C (2) 2.8; 2 (3) D ; 3 【解析】 (1) 根據(jù)實驗電路可知電流傳感器串聯(lián)在了電路中， 另一個是電壓傳感器應該并聯(lián)在電路中測量電路的路端電 壓，所以 A 端應該連接在 C 處； (2) 根據(jù)閉合電路的歐姆定律： U二E -1 r，圖線的斜率表示內阻： = 空=2門，截距表示電動勢， 也 I

7、1.4 即 E= 2.8V; (3) 為了測量定值電阻的阻值， 應將定值電阻等效為電源的內阻， 電壓傳感器應該并聯(lián)在滑動變阻器兩端， 所 以 A 端應接在 D 端；定值電阻的阻值為： R U - r= 2.8 -2=3i | o Al 0.56 考點：據(jù)說今年會有傳感器，但其實就是當電表用啦，不怕不怕。特別提醒學生縱橫坐標起點都可以不是零， 4 月 16 日理綜考過，損失慘重。另，涉及到合理分配內外阻。 10、 如下圖甲所示，有一用釹硼材料制成的圓柱形強磁體 M，現(xiàn)有一圓柱形線圈 C 從原點 O 左側較遠處開始沿 x 軸正方向做直線運動，在線圈兩端接一阻值 R = 500Q的定值電阻?，F(xiàn)用一個

8、電壓傳感器，測得 R 兩端的電 壓隨時間變化的圖像，如下圖乙所示，乙圖中時刻 6s 到 10s 之間的圖線是直線，試計算 6s至 8s 期間流過電阻 R 的電量。 答案：對于 U-t 圖像而言，圖像與時間軸圍成的面積即為 Ut 的乘積，故：Q=It =Ut=4 10C R 想法：好不容易找到一道用面積的題目，雖然簡單怎能不用？各位大神，若有更好的題目，記得共享哦！ ！ 11、(2013 廣東理綜節(jié)選)圖 17 (a) 是測量電阻 FX的原理圖。學生電源輸 出電壓恒為3.0V,電流表量程選 0.6A (內阻不計)，標有長度刻度的均勻電 阻絲ab 的總長 L=30.0cm。當只閉合 S1,調節(jié)電源

9、輸出電壓 U0=3.0V 時，A1 的示數(shù)為 11?，F(xiàn)保持 S1 S2閉合，滑動 c 點改變 ac的長度 L,同時調節(jié)電源 輸出電壓，使電流表 A 的示數(shù)h不變，記錄長度 L 和 A2的示數(shù)丨2。測量 6 組 L 和丨2值，測量數(shù)據(jù)已在圖（b） 中標出，寫出RX與 L、I、u的關系式Rx= _ ;根據(jù)圖（c）用作圖法算出 Rx= _ Q （小 數(shù)點后保留一位） 答案：Rx =UoL , 6.0 Q （想法：應用截距、斜率等求解物理量相對基礎，本質上學生應掌握簡單的公式 L0 1 2 推導，得出圖線背后的規(guī)律） 三、關于圖線的化曲為直 12、物理（實驗）中，很多物理量之間的直接關系往往不是線 性

10、的，比如a與m。而在研究過程中為了讓結論更直觀，探究者們往 往通過公式變形、重新選定物理量的辦法， 讓圖線由曲變直，比如a與 1 。試寫出你所知道的應用類似方法的實驗及相關物理量 m計了坐標軸，并畫出了如下圖 2 所示的直線，試問圖 2 橫坐標為 _，縱坐標為 _ 若小明做實驗時，忘記記錄小球的拋出點，圖 1 中的坐標原點是拋出后軌跡上的某一點， 小明選擇以x為 橫坐標，丫為縱坐標，得到圖 3 的圖線，圖線的斜率為 k,縱坐標截距為 b,則由圖 3 可知，小球的水平速度 x 為 _ ；坐標原點距離拋出點的豎直高度差為 _ 。（已知當?shù)刂亓铀俣葹?g） 14 （2012 福建理綜改編）某研究性

11、學習小組用如圖 7 電路測電池電動勢和內阻。閉合開關 S,調整電阻 箱阻值 R，讀出電壓表 V 相應示數(shù) U。該學習小組測出大量數(shù)據(jù)，分析篩選出下表所示的數(shù)據(jù)，并計算出相應 1 1 1 1 的丄與的值請用表中數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，并作出 丄-丄圖線。從圖線中可求得 E= V。 R U U R R( Q) 166.7 71.4 50.0 33.3 25.0 20.0 U(V) 8.3 5.9 4.8 4.2 3.2 2.9 F I - L6 2 13、 如下圖 1 所示， 是小明做探究平拋運動時得到的一條軌跡, 在軌跡上選取若干點，并利用刻度尺測出了每個點的坐標（ O 為小球的拋出點，且拋出端槽口

12、水平。小明 x, y）,為了證實軌跡是一條拋物線， 小明重新設 y/x t /! 圖 3 答案：x2 ； y。 呵呵，自編的，感覺還行，另時 1 2 -1 R(X 10 Q ) 0.60 1.40 2.00 3.00 4.00 5.00 1 1 U(V) 0.12 0.17 0.21 0.24 0.31 0.35 這題考察的就是化曲為直 ER 的思想。根據(jù)U ，如果 R+r 直接畫出 U 和 R 的圖線將會是如 圖 8 的曲線。但若進行公式變形， 1 1 r 1 得到二 _關系式后，會 U E E R 得到如圖 9 所示的直線，且通過 圖 9 可以方便的求出電動勢和內 阻。 換個角度，U 還可

13、以變形成U = E-Ur，若用U作為橫坐標，U 作為縱坐標，也能化曲為直, R + r R R 描出如圖 10 的直線。不僅仍能直接從圖線得到電動勢和內阻，而且圖線 10 和圖線 2 的聯(lián)系更緊密，唯一的區(qū) 別是電流是“測得”，還是“求得”。 15 擴展、教材上提供測電動勢和內阻還有第三套方案， 如圖所示。試設 計合理的坐標圖，以便求得電動勢和內阻！ 答案：根據(jù)I ，電流 I隨電阻 R 的變化是非線性的。但若進行 R +r 1 r 1 公式變形，得到 R或者IR = E - lr I E E 16、某研究小組用圖示器材測量重力加速度的大小。實驗器材由底座 帶有標尺的豎直桿、光電計時器 A 和

14、B、鋼制小球和網(wǎng)兜組成。實驗中 保持 A 不動，沿桿向下移動 B，測量 A、B 之間的距離 h及鋼球經(jīng)過該距離 所用時間 t，經(jīng)多次實驗測得如下數(shù)據(jù)圖 7 圖 12 h/m 0.16 0.30 0.58 0.77 1.10 t/s 0.10 0.16 0.24 0.30 0.38 （1） 請設計一個坐標圖，使得圖線為直線，并由圖線求得 g= _ 。 （2） 若另一小組用同樣的裝置，保持 B 不動，沿桿向上移動 A，測量 A、B 之間的距離 h及鋼球經(jīng)過 該距離所用時間 t，經(jīng)多次實驗繪出 h/t與 t關系的圖線（題中未畫出），該圖線與（1）問中所畫的圖線 （選填 平行”或 不平行”）。 1 h

15、 1 分析：（1）中依據(jù)公式h =vAt gt2。關于 h和 t 是二次函數(shù)曲線關系。若進行公式變形成 vA gt 得到h和 t 為一次函數(shù)直線關系， 如圖 13 所示，可以利用截距和斜率求得相關物理量。 這又是一次化曲為直的 t 應用。 （2）中，因為 A 移動后VA成為了變量，無法再得到如圖 13 的直線。但是，取而代之的是 B 點固定，VB 1 2 - 成為了恒量。故研究對象應由 A 變換成 B,公式應用h =VBt gt變形成 7 t 后，得到如圖 14 的直線。由圖可知，不平行但斜率的絕對值都表示重力加速度的一半。 四、關于多圖線的交互 18、硅光電池是一種可將光能轉換為電能的器件。

16、 某同學用下圖（a）所示的電路研究硅光電池的伏安特性曲線。 圖中 Ro為已知定值電阻，兩個電壓表均視為理想電壓表。 用強光照射硅光電池時得到該電池的 U-I曲線如圖（b） 中的甲線；換用弱光照射硅光電池時得到圖（ b）中的乙線。（1）試分析硅光電池的特點？ （ 2）若用強光照射 時路端電壓為 1.5V，此時改為較弱光照射（其它器件不變） ，電池的輸出功率為多大？ 答案：（1）不同光照下，電池的電動勢變化不大，但內阻變化較大；電流越大，內阻越大。 （2）工作點：1V，140 卩 A，功率為 0.14mAVB 2gt化曲為直之 后面的請無視 補充: 某中學生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)

17、的柑橘作了果汁電池，他們測量這種電池的電動勢 E 和 內阻 r,并探究電極間距對 E 和 r 的影響。實驗器材如題目 22 圖 3 所示。 測量 E 和 r 的實驗方案為：調節(jié)滑動變阻器，改變電源兩端的電壓 U 和流過電源的電流 I，依據(jù)公式 _ ，利用測量數(shù)據(jù)作出 U-I圖像，得出 E 和 r。 將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對測量結果的影響, 電路。 實驗中依次減小銅片與鋅片的間距， 分別得到相應果汁電池的 U-I圖 像如題 22 圖 4 （見下頁）中（a）、（b）、（c）、（d）所示，由此可知： 在該實驗中，隨電極間距的減小，電源電動勢 _ （填“增 請在題 22 圖 3 中

18、用筆畫線代替導線連接 13 . f J * 大”“減小”或“不變”），電源內阻_ （填“增大”“減小”或“不 22 m 1變”）。 曲線（c）對應的電源電動勢 E= _ V，內阻 r= _ Q,當外電路總電阻為 2500 Q時, 該電源的輸出功率 P= _ mW（均保留三位有效數(shù)字） 右圖是測量阻值約幾十歐的未知電阻 Rx的原理圖， 圖中Ro是保護電阻（10Q） , Ri是電阻箱（099.9 Q, R 是滑動變阻器，Ai和 A2是電流表，E 是電源（電動勢 100V，內阻很?。?。 右圖是測量阻值約幾十歐的未知電阻 Rx的原理圖，圖中 R0是保護電阻 （10Q）, Ri是電阻箱（099.9 Q

19、, R 是滑動變阻器，Ai和A是電流表, E 是電源（電動勢 100V，內阻很?。?在保證安全和滿足要求的情況下，使測量范圍盡可能大。實驗具體步驟 如下: （i）連接好電路，將滑動變阻器 R 調到最大;5 用八：賓） #22館 （ii）閉合 S,從最大值開始調節(jié)電阻箱 Ri,先調 Ri為適當值，再調節(jié)滑動變阻器 R,使 Al示數(shù) Il = 0.15A , 記下此時電阻箱的阻值 R1和 A2示數(shù) 12。 （iii） 重復步驟（ii），再側量 6 組 R1和 12值; （iv） 將實驗測得的 7 組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點。 根據(jù)實驗回答以下問題： 現(xiàn)有四只供選用的電流表： A .電流表（03mA，內阻為 2.0 Q B .電流表（03mA，內阻未知） C .電流表（00.3A，內阻為 5.0 Q D .電流表（00.3A，內阻未知） A1應選用 _ , A2應選用 _ 。 測得一組 R1和 12值后，調整電阻箱 R1，使其阻值變小，要使 A1示數(shù) I1 = 0.15A，應讓滑動變阻器 R 接 入電路的阻值 _ （選填 不變” 變大”或 變小”。 在坐標紙上畫出 R1與 12的關系圖。根據(jù)以上實驗得出Rx = _ Qo 17、（ 2014 全國理綜新課標 2 改變）某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù) k與其長度（圈 數(shù)）的關系；實驗裝置如圖（a）所示：一均勻長彈簧豎直懸掛， 7