高考物理二輪總復習階段訓練（五）物理實驗

階段訓練(五)物理實驗(時間:45分鐘滿分:100分)1.(18分)圖甲是實驗室測定小物塊和水平面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置,將帶有遮光條的小物塊由曲面的頂端無初速度釋放,小物塊經(jīng)過光電門瞬間可通過數(shù)字計時器記錄遮光條的擋光時間,經(jīng)過一段時間小物塊停在水平面上的A點,重力加速度大小為g。甲乙(1)實驗需用游標卡尺(20分度)測量遮光條的寬度d,如圖乙所示,d=mm。

(2)為了完成本實驗,還需要測量A點到光電門的距離s與遮光條通過光電門的時間t,得動摩擦因數(shù)的表達式為μ=。(用測量的物理量和重力加速度g表示)

(3)為了減小實驗誤差,同學們采用圖像法來處理實驗數(shù)據(jù),他們根據(jù)(2)中測量的物理量,建立如圖所示的坐標系尋找關系,其中合理的是。

2.(20分)(2021·河北卷)某同學利用圖甲中的實驗裝置探究機械能變化量與力做功的關系。所用器材有:一端帶滑輪的長木板、輕細繩、50g的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊(質量為200g,其上可放鉤碼)、刻度尺。當?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2。實驗操作步驟如下:甲①安裝器材,調整兩個光電門距離為50.00cm,輕細繩下端懸掛4個鉤碼,如圖甲所示;②接通電源,釋放滑塊,分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間,并計算出滑塊通過兩個光電門的速度;③保持繩下端懸掛4個鉤碼不變,在滑塊上依次增加一個鉤碼,記錄滑塊上所載鉤碼的質量,重復上述步驟;④完成5次測量后,計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質量m總、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細繩懸掛鉤碼)總動能的增加量ΔEk及系統(tǒng)總機械能的減少量ΔE,結果如下表所示。m總/kg0.2000.2500.3000.3500.400ΔEk/J0.5870.4900.3920.2940.195ΔE/J0.3930.4900.6860.785回答下列問題:(1)實驗中輕細繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字)。

(2)步驟④中的表格所缺數(shù)據(jù)為。

(3)以m總為橫軸,ΔE為縱軸,選擇合適的標度,在圖乙中繪出ΔEm總圖像。乙若忽略滑輪和繩子之間的摩擦力做功,求滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為。(保留三位有效數(shù)字)

3.(16分)圖中矩形框內存在一沿水平方向且與金屬棒垂直的勻強磁場,金屬棒放在電子秤上。現(xiàn)通過測量通電導線在磁場中所受的安培力,來測量磁場的磁感應強度大小并判定其方向。(1)在圖中畫線完成實驗電路圖的連接,要求接通電源后電流由a流向b。(2)完成下列主要實驗步驟中的填空:①按圖接線;②保持開關S斷開,讀出電子秤示數(shù)m0;③閉合開關S,調節(jié)R的阻值使電流大小適當,此時電子秤仍有讀數(shù),讀出并記錄、(填物理量名稱及符號);

④用刻度尺測量(填物理量名稱及符號)。

(3)用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應強度的大小,可以得到B=。

(4)判斷磁感應強度方向的方法是:若,則磁感應強度方向垂直金屬棒向外;反之,磁感應強度方向垂直金屬棒向里。

4.(23分)為了測量某電池的電動勢E(約為3V)和內阻r,可供選擇的器材如下:A.電流表G1(0~2mA,內阻為100Ω)B.電流表G2(0~1mA,內阻未知)C.電阻箱R1(0~99.9Ω)D.電阻箱R2(0~9999.9Ω)E.滑動變阻器R3(0~10Ω1A)F.滑動變阻器R4(0~1000Ω10mA)G.定值電阻R0(800Ω0.1A)H.待測電池I.導線、開關若干(1)采用如圖甲所示的電路,測定電流表G2的內阻,得到電流表G1的示數(shù)I1、電流表G2的示數(shù)I2如下表所示:I1/mA0.400.811.201.592.00I2/mA0.200.400.600.801.00根據(jù)測量數(shù)據(jù),請在圖乙坐標中描點作出I1I2圖線,由圖線可得出電流表G2的內阻等于Ω。

(2)某同學在現(xiàn)有器材的條件下,要測量該電池的電動勢和內阻,采用了圖丙的電路,若把電流表G2改裝成量程為0~3V的電壓表,則電阻箱②該調到Ω。把電流表G1改裝成量程為0~0.5A的電流表,則電阻箱①該調到Ω(結果保留兩位有效數(shù)字)。

(3)以G2示數(shù)I2為縱坐標,G1示數(shù)I1為橫坐標,作出I2I1圖像如圖丁所示,結合圖像可得出電源的電動勢為V,電源的內阻為Ω。(結果均保留兩位有效數(shù)字)

5.(23分)(2021·湖南卷)某實驗小組需測定電池的電動勢和內阻,器材有:一節(jié)待測電池、一個單刀雙擲開關、一個定值電阻(阻值為R0)、一個電流表(內阻為RA)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于R0,并配有可在電阻絲上移動的金屬夾)、導線若干。由于缺少刻度尺,無法測量電阻絲長度,但發(fā)現(xiàn)桌上有一個圓形時鐘表盤。某同學提出將電阻絲繞在該表盤上,利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度。主要實驗步驟如下:(1)將器材如圖甲連接。甲乙丙(2)開關閉合前,金屬夾應夾在電阻絲的(選填“a”或“b”)端。

(3)改變金屬夾的位置,閉合開關,記錄每次接入電路的電阻絲對應的圓心角θ和電流表示數(shù)I,得到多組數(shù)據(jù)。(4)整理數(shù)據(jù)并在坐標紙上描點繪圖,所得圖像如圖乙所示,圖線斜率為k,與縱軸截距為d,設單位角度對應電阻絲的阻值為r0,該電池電動勢和內阻可表示為E=,r=。(用R0、RA、k、d、r0表示)

(5)為進一步確定結果,還需要測量單位角度對應電阻絲的阻值r0。利用現(xiàn)有器材設計實驗,在圖丙方框中畫出實驗電路圖(電阻絲用滑動變阻器符號表示)。(6)利用測出的r0,可得該電池的電動勢和內阻。

階段訓練(五)物理實驗1.答案:(1)5.50(2)d22解析:(1)由圖示游標卡尺可知,游標尺的精度為0.05mm,遮光條的寬度d=5mm+10×0.05mm=5.50mm。(2)根據(jù)遮光條的寬度與物體通過光電門的時間可知,物體的速度v=dt物體經(jīng)過光電門到題圖甲中A點的過程中,根據(jù)動能定理得μmgs=012mv2解得,動摩擦因數(shù)μ=d2(3)物體經(jīng)過光電門到題圖甲中A點的過程中,根據(jù)動能定理得μmgs=012mv2其中,物體的速度v=dt,整理得1t2=22.答案:(1)0.980(2)0.588(3)如圖所示0.400(0.380~0.420)解析:(1)ΔEp=4mgh=4×50×103×9.8×0.5J=0.980J。(2)ΔE=ΔEpΔEk=0.980J0.392J=0.588J。(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點作圖即可;由題意可知,滑塊和木板之間的摩擦力做功即為系統(tǒng)損失的機械能,則有μm總gl=ΔE,根據(jù)圖像得μ=0.400。3.答案:(1)如圖所示(2)③電流表的示數(shù)I此時電子秤的示數(shù)m1④金屬棒的長度l(3)|m(4)m1<m0解析:(2)根據(jù)安培力公式F=BIl并結合平衡知識可知,需要記錄和測量的物理量有電流表的示數(shù)I、電子秤的示數(shù)m1和金屬棒的長度l。(3)開關斷開時,電子秤稱出金屬棒質量m0;開關閉合后,若磁感應強度的方向垂直于金屬棒向里,則所受安培力向下,有m0g+BIl=m1g,所以B=m1-m0Ilg;若磁感應強度的方向垂直于金屬棒向外,則安培力向上,有m0gBIl=m1g,得到B=m0(4)由第(3)題分析可知,當m1<m0時磁感應強度方向垂直金屬棒向外。4.答案:(1)如解析圖所示200(2)28000.40(3)2.78.6解析:(1)描點作出I1I2圖線如圖所示,從表格中的數(shù)據(jù)看,I1與I2成正比。圖線為過原點的直線,電流表G2和電流表G1并聯(lián),電流之比就是內阻的反比。如圖,I1I2=2,電流表G1(2)因為電流表G2量程為0~1mA,內阻為200Ω,把它改裝成0~3V的電壓表時,電流表上的電壓為0.2V,故串聯(lián)的電阻上的電壓為2.8V,電阻箱②該調到電阻的大小為R2=2800Ω。若將G1改裝成0~0.5A的電流表,則R1=2×10-3(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律應有:E=I2(r2+R2)+I1r1+I1r1R1+I1r,整理可得:I2=Er2+R2-I1(r1+r1rR15.答案:(2)b(4)r0kr(5)如圖所示解析:(