【創(chuàng)新方案】2021屆高考物理二輪復習綜合講與練：專題六-物理實驗(含2020高考題)

專題六物理實驗 考情分析備考策略1.高考對同學試驗的考查，主要有以下十四個試驗：①爭辯勻變速直線運動；②探究彈力和彈簧伸長量的關系；③驗證力的平行四邊形定則；④驗證牛頓其次定律；⑤探究動能定理；⑥驗證機械能守恒定律；⑦測定金屬絲的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)；⑧描繪小燈泡的伏安特性曲線；⑨測定電源的電動勢和內阻；⑩練習使用多用電表；?傳感器的簡潔使用；?探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度；?測定玻璃的折射率；?用雙縫干涉測光的波長。2.高考除了對課本中原有的同學試驗進行考查外，還增加了對演示試驗的考查，利用同學所學過的學問，對試驗器材或試驗方法加以重組，來完成新的試驗設計。1.熟知各種器材的特性和使用方法，如游標卡尺、螺旋測微器、打點計時器、多用電表等。2.以課本試驗為基礎，留意復習試驗的目的、原理、設計思想、步驟、數據處理方法、留意事項等。3.把各個試驗分門別類，如測量類的試驗、驗證類的試驗、探究類的試驗等，找出各個試驗的相像點，把握各類試驗的方法。4.重視創(chuàng)新設計性試驗的復習，這類試驗往往在課本試驗的基礎上進行試驗方法的創(chuàng)新。第1講力學、光學試驗與創(chuàng)新考向一游標卡尺和螺旋測微器的讀數1．游標卡尺的讀數2.螺旋測微器的讀數測量值＝固定刻度整毫米數＋半毫米數＋可動刻度讀數(含估讀值)×0.01eq\o(\s\up7(),\s\do5([例1]))用游標卡尺測得某樣品的長度如圖甲所示，其讀數L＝________mm；用螺旋測微器測得該樣品的外邊長a如圖乙所示，其讀數a＝________mm。[解析]依據游標卡尺的讀數方法，樣品的長度L＝20mm＋3×0.05mm＝20.15mm。依據螺旋測微器的讀數方法，樣品的邊長a＝1.5[答案]20.151.730(1.729～1.731均正確)[感悟升華]1．游標卡尺在讀數時先確定各尺的分度，把數據轉換成以毫米為單位的數據，先讀主尺數據，再讀游標尺數據，最終兩數相加。2．螺旋測微器在讀數時，留意區(qū)分整刻度線與半毫米刻度線，留意推斷半毫米刻度線是否露出。3．游標卡尺讀數時不需估讀，而螺旋測微器讀數時需估讀。1．(2022·福建高考)某同學測定一金屬桿的長度和直徑，示數如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為________cm和________mm。甲解析：用毫米刻度尺測量時，讀數應讀到mm的下一位，即長度測量值為60.10cm；題圖乙中游標卡尺為五格外度游標卡尺，精確度為0.02mm，主尺讀數為4mm，游標尺第10條刻度線與主尺刻度線對齊，故游標尺讀數為10×0.02答案：60.104.202．如圖甲所示游標卡尺讀數為________cm，圖乙中螺旋測微器讀數為________mm。甲乙解析：游標卡尺的讀數7mm＋5×0.05mm＝7.25mm＝0.725cm答案：0.7259.200(9.198～9.202均正確)考向二“紙帶類”試驗1．計時儀器的測量方法計時儀器測量方法秒表秒表的讀數方法：測量值(t)＝短針讀數(t1)＋長針讀數(t2)，無估讀打點計時器(1)t＝nT(n表示打點的時間間隔的個數，T表示打點周期)；(2)打點頻率(周期)與所接溝通電的頻率(周期)相同光電計時器光電計時器能自動記錄擋光時間，顯示在讀數窗口2.紙帶的三大應用(1)由紙帶確定時間要區(qū)分打點計時器(打點周期為0.02s)打出的點與人為選取的計數點之間的區(qū)分與聯(lián)系，若每五個點取一個計數點，則計數點間的時間間隔Δt＝0.02×5s＝0.10s。(2)求解瞬時速度利用做勻變速運動的物體在一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求打某一點的瞬時速度。如圖甲所示，第n點時的速度vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。甲(3)用“逐差法”求加速度乙如圖乙所示，由于a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，所以a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例2]))某同學利用圖甲所示的試驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律。物塊在重物的牽引下開頭運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(尚未到達滑輪處)。從紙帶上便于測量的點開頭，每5個點取1個計數點，相鄰計數點間的距離如圖乙所示。打點計時器電源的頻率為50Hz。甲乙(1)通過分析紙帶數據，可推斷物塊在兩相鄰計數點________和________之間某時刻開頭減速。(2)計數點5對應的速度大小為________m/s，計數點6對應的速度大小為________m/s。(保留三位有效數字)(3)物塊減速運動過程中加速度的大小為a＝____m/s2，若用eq\f(a,g)來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(g為重力加速度)，則計算結果比動摩擦因數的真實值________(填“偏大”或“偏小”)。[解析](1)從計數點1到6相鄰的相等時間內的位移差Δx≈2.00cm，6、7計數點間的位移比5、6計數點之間增加了(12.28－11.01)cm＝1.27cm<2.00(2)計數點5對應的速度大小為v5＝eq\f(x4＋x5,2T)＝eq\f(9.00＋11.01×10－2,2×0.1)m/s≈1.00m/s計數點4對應的速度大小為v4＝eq\f(x3＋x4,2T)＝eq\f(7.01＋9.00×10－2,2×0.1)m/s≈0.80m/s依據v5＝eq\f(v4＋v6,2)，得計數點6對應的速度大小為v6＝2v5－v4＝(2×1.00－0.80)m/s＝1.20(3)物塊在計數點7到11之間做勻減速運動，依據Δx＝aT2得x9－x7＝2a1Tx10－x8＝2a2T故a＝eq\f(a1＋a2,2)＝eq\f(x9＋x10－x8＋x7,2×2T2)≈－2.00m/s2，負號表示紙帶的加速度方向和速度方向相反。物塊做勻減速運動時受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力μmg和打點計時器對紙帶的摩擦阻力f，因此依據牛頓其次定律，得μmg＋f＝ma，即μ＝eq\f(ma－f,mg)＜eq\f(a,g)，因此用eq\f(a,g)計算出的動摩擦因數比μ的真實值偏大。[答案](1)67(或76)(2)1.001.20(3)2.00偏大3．(2022·天津高考)某同學把附有滑輪的長木板平放在試驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當的鉤碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關系。此外還預備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等。組裝的試驗裝置如圖所示。(1)若要完成該試驗，必需的試驗器材還有哪些________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)試驗開頭時，他先調整木板上定滑輪的高度，使牽引小車的細繩與木板平行。他這樣做的目的是下列的哪個________(填字母代號)。A．避開小車在運動過程中發(fā)生抖動B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清楚C．可以保證小車最終能夠實現(xiàn)勻速直線運動D．可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力(3)平衡摩擦力后，當他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)覺小車運動過快，致使打出的紙帶上點數較少，難以選到合適的點計算小車速度。在保證所掛鉤碼數目不變的條件下，請你利用本試驗的器材提出一個解決方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功，經多次試驗發(fā)覺拉力做功總是要比小車動能增量大一些。這一狀況可能是下列哪些緣由造成的________(填字母代號)。A．在接通電源的同時釋放了小車B．小車釋放時離打點計時器太近C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細繩拉力解析：(1)試驗要處理紙帶測速度，需要刻度尺，要分析動能的變化，必需要測出小車的質量，因此還需要天平。(2)試驗中調整定滑輪高度，使細繩與木板平行，可在平衡摩擦力后使細繩的拉力等于小車所受的合力，假如不平行，細繩的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，轉變了摩擦力，就不能使細繩拉力等于小車所受的合力，D正確。(3)在所掛鉤碼個數不變的狀況下，要減小小車運動的加速度，可以增大小車的質量，即可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)。(4)假如用鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功，發(fā)覺拉力做的功總比小車動能的增量大，緣由可能是阻力未被完全平衡掉，因此拉力做功一部分用來增大小車動能，一部分用來克服阻力做功；也可能是鉤碼做加速運動，因此細繩的拉力小于鉤碼的重力，鉤碼的重力做的功大于細繩的拉力做的功，即大于小車動能的增量，C、D正確。答案：(1)刻度尺、天平(包括砝碼)(2)D(3)可在小車上加適量的砝碼(或鉤碼)(4)CD4．為了用試驗“驗證牛頓其次定律”，現(xiàn)供應如圖甲所示的試驗裝置。請回答下列問題：甲(1)為了消退小車與水平木板之間摩擦力的影響應實行的做法是()A．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動B．將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動C．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的狀況下使小車恰好做勻速運動D．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的狀況下使小車能夠靜止在木板上(2)在試驗中，得到一條打點的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計數點間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則小車加速度的表示式為a＝________________________________________________________________________________________________________________________________________________。乙(3)有一組同學保持小車及車中的砝碼質量肯定，爭辯加速度a與所受外力F的關系，他們在軌道水平和傾斜兩種狀況下分別做了試驗，得到了兩條a-F圖線，如圖丙所示。圖線________是在軌道傾斜狀況下得到的(填“①”或“②”)；小車及車中的砝碼總質量m＝________kg。丙解析：(1)為平衡滑動摩擦力，應使小車重力沿斜面的分力與滑動摩擦力相等，此時不能掛鉤碼，所以選C。(2)計算加速度可由逐差法得到三個加速度再取平均值，此時誤差較小，即a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,3×3T2)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)。(3)軌道傾斜太大，即使沒有掛鉤碼小車也將加速下滑，因此圖線①為軌道傾斜狀況下得到的。當軌道傾斜時，有F＋mgsinθ－f＝ma，當F＝0時，有a＝2m/s2；當F＝1N時，有a＝4m/s2；代入可得答案：(1)C(2)eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)(3)①0.5考向三“繩、橡皮條、彈簧”類試驗1．誤差與有效數字(1)誤差(2)有效數字①定義：帶有一位不行靠數字的近似數據。有效數字的最終一位是測量者估讀出來的，是誤差的來源；②有效數字的位數：從數字左邊第一個不為零的數字算起，如0.0125為三位有效數字。2．用圖像法處理數據的五個要求(1)作圖肯定要用坐標紙，坐標紙的大小要依據有效數字的位數和結果的需要來定。(2)要標明軸名、單位，在軸上每隔肯定的間距按有效數字的位數標明數值。(3)圖上的連線不肯定通過全部的數據點，應盡量使數據點合理地分布在線的兩側。(4)作圖時常通過選取適當的坐標軸使圖線線性化，即“變曲為直”。(5)有些時候，為了使坐標紙有效使用范圍增大，坐標原點可以不從“0”開頭。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例3]))(2022·山東高考)某試驗小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度。試驗步驟：①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示。在A端向右拉動木板，待彈簧秤示數穩(wěn)定后，將讀數記作F；甲③轉變滑塊上橡皮泥的質量，重復步驟①②；試驗數據如表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h；乙⑤滑塊由靜止釋放后開頭運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s。完成下列作圖和填空：(1)依據表中數據在給定坐標紙上作出F-G圖線。丙(2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數μ＝______(保留兩位有效數字)。(3)滑塊最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)。[解析](1)依據表中數據描點作出圖像如圖所示。(2)依據F＝μG可知，圖像的斜率表示滑塊和木板間的動摩擦因數，由圖可知動摩擦因數為0.40。(3)依據滑塊在木板上滑動的總距離為s，由于重物P離地面的高度為h，所以加速過程的距離也為h，在此后的過程中滑塊在滑動摩擦力的作用下做勻減速運動，直到靜止。依據運動學公式v2－veq\o\al(2,0)＝2ax可得，v2－0＝2μg(s－h(huán))，解得v＝eq\r(2μgs－h(huán))。[答案](1)見解析圖(2)0.40(0.38～0.42均正確)(3)eq\r(2μgs－h(huán))[感悟升華]1．圖像法處理數據的缺點(1)在圖紙上連線時有較大的主觀任憑性。(2)連線的粗細、圖紙的大小、圖紙本身的均勻程度等，都會影響結果的精確?????性。2．應用圖像法時的留意點(1)留意區(qū)分縱、橫坐標軸的物理意義、標度及單位。(2)留意確定圖線的斜率、截距的物理意義。5．(2022·浙江高考)在“探究彈力和彈簧伸長的關系”時，某同學把兩根彈簧如圖甲連接起來進行探究。(1)某次測量如圖乙所示，指針示數為________cm。(2)在彈性限度內，將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數LA和LB如表。用表中數據計算彈簧Ⅰ的勁度系數為________N/m(重力加速度g＝10m/s2)。由表中數據________(填“能”或“不能”)鉤碼數1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36解析：(1)刻度尺讀數時需要估讀到精確位的下一位，由題圖可知指針示數為16.00cm，考慮到誤差范圍，15.95cm(2)由胡克定律F＝kx，結合題表中數據可知彈簧Ⅰ的勁度系數k1＝eq\f(50×10－3×10,19.71－15.71×10－2)N/m＝12.50N/m，考慮到誤差范圍，12.20N/m～12.80N/m均算正確；對于計算彈簧Ⅱ的勁度系數，只需要測出彈簧Ⅱ的形變量，結合兩個指針的讀數，可知指針B的變化量減去指針A的變化量，就是彈簧Ⅱ的形變量，所以能求出彈簧Ⅱ的勁度系數。答案：(1)16.00(15.95～16.05均正確)(2)12.50(12.20～12.80均正確)能6．(2022·合肥質檢)Ⅰ.依據單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可以通過試驗測量當地的重力加速度。如圖甲所示，將細線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺。(1)用游標卡尺測量小鋼球直徑，求數如圖乙所示，讀數為________mm。(2)以下是試驗過程中的一些做法，其中正確的有________。a．擺線要選擇細些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些b．擺球盡量選擇質量大些、體積小些的c．為了使擺的周期大一些，以便利測量，開頭時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度d．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，在釋放擺球的同時開頭計時，當擺球回到開頭位置時停止計時，此時間間隔Δt即為單擺周期Te．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開頭計時，登記擺球做50次全振動所用的時間Δt，則單擺周期T＝eq\f(Δt,50)Ⅱ.(1)在測定一根粗細均勻合金絲電阻率的試驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖甲所示，校零時的讀數為________mm，合金絲的直徑為________mm。(2)為了精確測量合金絲的電阻Rx，設計出如圖乙所示的試驗電路圖，依據該電路圖完成圖丙中的實物電路連接。Ⅲ.依據閉合電路歐姆定律，用圖甲所示電路可以測定電池的電動勢和內電阻。圖中R0是定值電阻，通過轉變R的阻值，測出R0兩端的對應電壓U12，對所得的試驗數據進行處理，就可以實現(xiàn)測量目的。依據試驗數據在eq\f(1,U12)-R坐標系中描出坐標點，如圖乙所示。已知R0＝150Ω，請完成以下數據分析和處理。(1)圖乙中電阻為________Ω的數據點應剔除；(2)在坐標紙上畫出eq\f(1,U12)-R關系圖線；(3)圖線的斜率是________(V－1·Ω－1)，由此可得電池電動勢Ex＝________V。解析：Ⅰ.(1)該游標尺為格外度的，依據讀數規(guī)章可讀出小鋼球直徑大小為18mm＋6×0.1mm＝18.6mmⅡ.(1)由于螺旋測微器開頭起點有誤差，估讀為0.007mm，測量后要去掉開頭誤差。(2)將電表連入電路時留意電流要從正接線柱流入，Ⅲ.(1)依據畫圖描點原則應舍掉80.0歐姆的點。(3)依據閉合電路歐姆定律：Ex＝U12＋eq\f(U12,R0)(R＋rx)，所以eq\f(1,U12)＝eq\f(1,Ex)＋eq\f(R,R0Ex)＋eq\f(rx,ExR0)，由圖可知斜率eq\f(1,R0Ex)＝0.00444，即Ex＝1.50V。答案：Ⅰ.(1)18.6(2)abeⅡ.(1)0.0070.638(2)如圖所示Ⅲ.(1)80.0(2)如圖所示(3)0.004441.507．(2022·廣東高考)某同學依據機械能守恒定律，設計試驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關系。(1)如圖甲所示，將輕質彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應的彈簧長度，部分數據如下表，由數據算得勁度系數k＝________N/m(g取9.80m/s2砝碼質量/g50100150彈簧長度/cm8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導軌左側，如圖乙所示，調整導軌使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小________。(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v。釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉化為________。(4)重復(3)中的操作，得到v與x的關系如圖丙所示，由圖可知，v與x成________關系。由上述試驗可得結論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________成正比。解析：(1)由胡克定律知ΔF＝k·Δx當掛1個鉤碼時有k1＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(50×9.8×10－3,8.62－7.63×10－2)N/m≈49.5N/m當掛第2個鉤碼時有k2＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(50×9.8×10－3,7.63－6.66×10－2)N/m≈50.5N/m則彈簧的勁度系數k＝eq\f(k1＋k2,2)＝50N(2)要調整氣墊導軌水平使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度相等。(3)依據機械能守恒定律，釋放滑塊后，彈簧的彈性勢能轉化為滑塊的動能。(4)由題圖可知，v與x成正比，即v＝kx，則Ep＝Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mk2x2，因此彈簧的彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比。答案：(1)50(2)相等(3)滑塊的動能(4)正比壓縮量的平方考向四“光學”類試驗1．測定玻璃折射率時應留意的問題(1)試驗時，應盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O′之間距離要稍大一些。(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大：反射光較強，出射光較弱；太?。喝肷浣?、折射角測量的相對誤差較大。(3)操作時，手不能觸摸玻璃磚的光滑光學面，更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線。(4)試驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能轉變。(5)玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5cm以上，若寬度太小，2．用雙縫干涉測波長時應留意的問題(1)雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應輕拿輕放，且留意保養(yǎng)。(2)安裝時，留意調整光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當。(3)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。(4)照在光屏上的光很弱，主要緣由是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清楚的一般緣由是單縫與雙縫不平行所致，故應正確調整。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例4]))(2022·樂山模擬)某同學利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行。正確操作后，作出的光路圖及測出的相關角度如圖所示。(1)此玻璃的折射率計算式為n＝________(用圖中的θ1、θ2表示)。(2)假如有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選用寬度________(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量。[解析](1)由折射率公式可得n＝eq\f(sin90°－θ1,sin90°－θ2)＝eq\f(cosθ1,cosθ2)(2)玻璃磚的寬度越大，出射光線的側移量越大，玻璃磚中折射光線的誤差越小，所以應選用寬度大的玻璃磚來測量。[答案](1)eq\f(cosθ1,cosθ2)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(sin90°－θ1,sin90°－θ2)))(2)大eq\o(\s\up7(),\s\do5([例5]))(2022·宜賓質檢)在“用雙縫干涉測光的波長”試驗中(試驗裝置如圖所示)：(1)下列說法哪一個是錯誤的____________。(填選項前的字母)A．調整光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應放上單縫和雙縫B．測量某條干涉亮紋位置時，應使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊C．為了削減測量誤差，可用測微目鏡測出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距Δx＝eq\f(a,n－1)(2)測量某亮紋位置時，手輪上的示數如圖所示，其示數為________mm。[解析](1)調整光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，無需放上單縫和雙縫，選項A錯誤。(2)主尺的示數為1.5mm，可動尺的示數為47.0×0.01mm＝0.470mm，[答案](1)A(2)1.9708．如圖所示，在楊氏雙縫干涉試驗中，激光的波長為5.30×10－7m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7m，則在這里消滅的應是________(選填“明條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長為6.30×10－7m的激光進行上述試驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”“變窄”解析：eq\f(7.95×10－7,5.30×10－7)＝eq\f(3,2)，即半波長的奇數倍，所以消滅暗條紋。依據條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，當單色光的波長變長時，條紋間距變寬。答案：暗條紋變寬9.(2022·廣元模擬)某同學用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的折射率。開頭玻璃磚的位置如圖中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同始終線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉動，同時在玻璃磚的直徑邊一側觀看P1、P2的像，且P2的像攔住P1的像。如此觀看，當玻璃磚轉到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消逝。此時只需測量出________，即可計算出玻璃磚的折射率。請用你的測量量表示出折射率n＝________。解析：玻璃磚轉動時，射在其直徑所在平面內的光線的入射角增大，當增大到等于臨界角θ時，發(fā)生全反射現(xiàn)象。因sinθ＝eq\f(1,n)，可見只要測出臨界角即可求得折射率n，而θ和玻璃磚直徑繞O點轉過的角度相等，因此只要測出玻璃磚直徑邊繞O點轉過的角度即可。答案：玻璃磚直徑邊繞O點轉過的角度θeq\f(1,sinθ)力學創(chuàng)新型試驗的分析技巧eq\o(\s\up7(),\s\do5([典例]))圖甲為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數的試驗裝置示意圖。試驗步驟如下：①用天平測量物塊和遮光片的總質量M，重物的質量m，用游標卡尺測量遮光片的寬度d，用米尺測量兩光電門之間的距離s；②調整輕滑輪，使細線水平；③讓物塊從光電門A的左側由靜止釋放，用數字毫秒計時器分別測出遮光片經過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重復步驟③，求a的平均值eq\x\to(a)；⑤依據上述試驗數據求出動摩擦因數μ?；卮鹣铝袉栴}：(1)測量d時，某次游標卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數如圖乙所示，其讀數為________乙(2)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝________。(3)動摩擦因數μ可用M、m、eq\x\to(a)和重力加速度g表示為μ＝________。(4)假如細線沒有調整到水平，由此引起的誤差屬于________(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。第1步：源頭探尋由試驗目的和試驗裝置聯(lián)想到“驗證牛頓其次定律”的試驗原理。第2步：創(chuàng)新聯(lián)想(1)由“光電門”、“遮光片”、“時間ΔtA和ΔtB”等信息可聯(lián)想到測物體的瞬時速率。(2)由兩光電門間的距離，利用位移與速度關系求加速度。第3步：突破關鍵(1)遮光片經過光電門A、B時的瞬時速度vA＝eq\f(d,ΔtA)，vB＝eq\f(d,ΔtB)，A、B間位移為s，則veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝2as。(2)對物塊、重物利用牛頓其次定律：mg－FT＝meq\x\to(a)，F(xiàn)T－μMg＝Meq\x\to(a)。[解析](1)9mm＋12×0.05(2)由于vA＝eq\f(d,ΔtA)，vB＝eq\f(d,ΔtB)，又由2as＝veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)，得a＝eq\f(1,2s)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2))。(3)設細線上的拉力為FT，則mg－FT＝meq\x\to(a)，F(xiàn)T－μMg＝Meq\x\to(a)，兩式聯(lián)立得μ＝eq\f(mg－M＋m\x\to(a),Mg)。(4)細線沒有調整到水平，屬于試驗方法粗略，這樣會引起系統(tǒng)誤差。[答案](1)0.960(2)eq\f(1,2s)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2))(3)eq\f(mg－M＋m\x\to(a),Mg)(4)系統(tǒng)誤差[感悟升華]1．力學創(chuàng)新型試驗的特點(1)以基本的力學模型為載體，依托運動學規(guī)律和力學定律設計試驗。(2)將試驗的基本方法——把握變量法，處理數據的基本方法——圖像法、逐差法，融入到試驗的綜合分析之中。2．創(chuàng)新試驗題的解法(1)依據題目情境，提取相應的力學模型，明確試驗的理論依據和試驗目的，設計試驗方案。(2)進行試驗，記錄數據，應用原理公式或圖像法處理試驗數據，結合物體實際受力狀況和理論受力狀況對結果進行誤差分析。[跟蹤訓練]1．某學習小組利用自行車的運動“探究阻力做功與速度變化的關系”。人騎自行車在平直的路面上運動，當人停止蹬車后，由于受到阻力作用，自行車的速度會漸漸減小至零，如圖所示。在此過程中，阻力做功使自行車的速度發(fā)生變化。設自行車無動力后受到的阻力恒定。(1)在試驗中使自行車在平直的大路上獲得某一速度后停止蹬車，需要測出人停止蹬車后自行車向前滑行的距離s，為了計算自行車的初速度v，還需要測量________(填寫物理量的名稱及符號)。(2)設自行車受到的阻力恒為Ff，計算出阻力做的功W及自行車的初速度v。轉變人停止蹬車時自行車的速度，重復試驗，可以得到多組測量值。以阻力對自行車做功的大小為縱坐標，自行車初速度為橫坐標，作出W-v曲線。分析這條曲線，就可以得到阻力做的功與自行車速度變化的定性關系。在試驗中作出的W-v圖像如圖所示，其中符合實際狀況的是________。解析：(1)人停止蹬車后做勻減速運動，初速度v＝2eq\x\to(v)＝eq\f(2s,t)，所以還需要測量自行車滑行的時間t。(2)由動能定理得W＝eq\f(1,2)mv2，則W-v圖像為拋物線，即圖C。答案：(1)人停止蹬車后自行車滑行的時間t(2)C2．為了探究合力做功與物體動能轉變的關系，某同學設計了如下試驗方案：第一步：如圖甲所示，把木板一端墊起，滑塊通過細繩與一重錘相連，然后跨過定滑輪，重錘下連一紙帶，紙帶穿過打點計時器，調整木板傾角，直到輕推滑塊，滑塊沿木板向下勻速運動。其次步：如圖乙所示，保持木板傾角不變，取下細繩和重錘，將打點計時器安裝在木板靠近滑輪處，將滑塊與紙帶相連，使其穿過打點計時器。第三步：接通電源，釋放滑塊，使之從靜止開頭加速運動，打出的紙帶如圖丙所示。其中打下計數點O時，滑塊的速度為零，相鄰計數點間的時間間隔為T。(1)依據紙帶求打點計時器打E點時滑塊的速度vE＝________。(2)已知重錘質量為m，當地的重力加速度為g，合力在OE段對滑塊做功的表達式WOE＝________。(3)利用圖丙數據求出各段合力對滑塊所做的功W及A、B、C、D、E各點的速度v。以v2為縱軸，以W為橫軸建立坐標系，作出v2-W圖像，發(fā)覺它是一條過坐標原點的傾斜直線，測得直線斜率為k，則滑塊質量M＝________。解析：(1)依據中間時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度可得vE＝eq\f(x6－x4,2T)。(2)本試驗中將重錘的重力當作合力，合力在OE段對滑塊做的功為mgx5。(3)依據動能定理有W＝eq\f(1,2)Mv2，得v2＝eq\f(2,M)W，所以eq\f(2,M)＝k，M＝eq\f(2,k)。答案：(1)eq\f(x6－x4,2T)(2)mgx5(3)eq\f(2,k)1．(2022·四川高考)小文同學在探究物體做曲線運動的條件時，將一條形磁鐵放在桌面的不同位置，讓小鋼珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v0運動，得到不同軌跡。圖中a、b、c、d為其中四條運動軌跡，磁鐵放在位置A時，小鋼珠的運動軌跡是________(填軌跡字母代號)，磁鐵放在位置B時，小鋼珠的運動軌跡是________(填軌跡字母代號)。試驗表明，當物體所受合外力的方向跟它的速度方向________(選填“在”或“不在”)同始終線上時，物體做曲線運動。解析：(1)由于磁鐵對小鋼珠只能供應引力，磁鐵在A處時，F(xiàn)與v0同向，小鋼珠做勻加速直線運動，運動軌跡為b；當磁鐵放在B處時，F(xiàn)與v0不在同始終線上，引力指向曲線的凹側，運動軌跡為c。當合外力方向與速度方向不在同始終線上時，物體做曲線運動。答案：(1)bc不在2．某爭辯性學習小組利用氣墊導軌驗證機械能守恒定律，試驗裝置如圖甲所示。在氣墊導軌上相隔肯定距離的兩處安裝兩個光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數據后與計算機相連?；瑝K在細線的牽引下向左加速運動，滑塊上的遮光條經過光電傳感器A、B時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像。甲乙(1)試驗前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導軌上，輕推滑塊，當圖乙中的Δt1________Δt2(填“>”、“＝”或“<”)時，說明氣墊導軌已經水平。(2)滑塊P用細線跨過氣墊導軌左端的定滑輪與質量為m的砝碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機得到的圖像如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應測出________和________(寫出物理量的名稱及符號)。解析：(1)若氣墊導軌已經水平，滑塊做勻速直線運動，滑塊遮光條經過光電傳感器A、B所用時間相等。(2)要驗證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，還應測出滑塊質量M，兩光電門間距離L。答案：(1)＝(2)滑塊質量M兩光電門間距離L(或兩光電門間距離L滑塊質量M)3．(2022·成都模擬)如圖甲所示為光學試驗用的長方體玻璃磚，它的________面不能用手直接接觸。在用插針法測定玻璃磚折射率的試驗中，兩位同學繪出的玻璃磚和三個針孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的針正好攔住插在a、b位置的針的像，但最終一個針孔的位置不同，分別為d、e兩點，如圖乙所示。計算折射率時，用________(填“d”或“e”)點得到的值較小，用________(填“d”或“e”)點得到的值誤差較小。解析：光學面若被手接觸污染，會影響觀看效果，增加試驗誤差；分別連接cd和ce并延長到界面，與界面分別交于f、g兩點，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)不難得出用d點得到的折射率值較小，過c點的出射光線應平行于ab，利用直尺比對并認真觀看，可知ec∥ab，故用e點得到的折射率值誤差較小。答案：光學de4．(2022·全國高考)現(xiàn)用頻閃照相方法來爭辯物塊的變速運動。在一小物塊沿斜面對下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖所示。拍攝時頻閃頻率是10Hz；通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。已知斜面頂端的高度h和斜面的長度s。數據如下表所示。重力加速度大小g＝9.80m/s單位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00依據表中數據，完成下列填空：(1)物塊的加速度a＝________m/s2(保留三位有效數字)。(2)由于，可知斜面是粗糙的。解析：(1)頻閃照相中相鄰影像點的時間間隔相等，利用逐差法求物塊的加速度a＝eq\f(x3＋x4－x1－x2,4T2)，又T＝eq\f(1,f)，解得a＝4.30m/s2。(2)若物塊沿光滑斜面下滑，對其受力分析，由牛頓其次定律可得加速度a′＝gsinθ＝geq\f(h,s)＝5.88m/s2，由物塊加速度a小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度a′，可知斜面是粗糙的。答案：(1)4.30(2)物塊加速度小于geq\f(h,s)＝5.88m/s2(或：物塊加速度小于物塊沿光滑斜面下滑的加速度)5．(2022·全國新課標Ⅰ)某同學利用圖甲所示試驗裝置及數字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質量m的對應關系圖，如圖乙所示。試驗中小車(含放射器)的質量為200g，試驗時選擇了不行伸長的輕質細繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到。(1)依據該同學的結果，小車的加速度與鉤碼的質量成________(填“線性”或“非線性”)關系。(2)由圖乙可知，a-m圖線不經過原點，可能的緣由是________________。(3)若利用本試驗裝置來驗證“在小車質量不變的狀況下，小車的加速度與作用力成正比”的結論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合力，則試驗中應實行的改進措施是________________________________________________________________________，鉤碼的質量應滿足的條件是________________________________________________________________________。解析：(1)依據題圖乙坐標系中給出的數據連線，小車的加速度與鉤碼的質量成非線性關系。(2)依據題圖乙中數據，小車受到鉤碼的拉力較小時沒有加速度，故未平衡摩擦力或傾角過小，沒有完全平衡摩擦力。(3)在試驗中要求“直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合力”需要滿足兩個條件：①平衡摩擦力；②鉤碼的質量遠小于小車(含放射器)的質量。答案：(1)非線性(2)小車與軌道間存在摩擦力(3)調整軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠小于小車(含放射器)的質量6.(2022·全國新課標Ⅱ)某試驗小組探究彈簧的勁度系數k與其長度(圈數)的關系。試驗裝置如圖甲所示：一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，P0指向0刻度。設彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為x0；掛有質量為0.100kg的砝碼時，各指針的位置記為x。測量結果及部分計算結果如表所示(n為彈簧的圈數，取重力加速度為9.80m/s2)。已知試驗所用彈簧總圈數為60P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163①56.043.633.828.8eq\f(1,k)(m/N)0.0061②0.01790.02290.02960.0347(1)將表中數據補充完整：①________，②________。(2)以n為橫坐標，eq\f(1,k)為縱坐標，在圖乙給出的坐標紙上畫出eq\f(1,k)-n圖像。乙(3)圖乙中畫出的直線可近似認為通過原點。若從試驗中所用的彈簧截取圈數為n的一段彈簧，該彈簧的勁度系數k與其圈數n的關系的表達式為k＝______N/m；該彈簧的勁度系數k與其自由長度l0(單位為m)的關系的表達式為k＝________N/m。解析：(1)依據胡克定律有mg＝k(x－x0)，解得k＝eq\f(mg,x－x0)＝eq\f(0.100×9.80,5.26－4.06×10－2)N/m≈81.7N/m，eq\f(1,k)≈0.0122。(2)eq\f(1,k)-n圖像如圖所示。(3)依據圖像可知直線的斜率為5.7×10－4，故直線方程滿足eq\f(1,k)＝5.7×10－4nm/N，k與n的關系表達式為k＝eq\f(1.75×103,n)；60圈彈簧的原長為11.88cm，則n圈彈簧的原長l0滿足eq\f(n,l0)＝eq\f(60,11.88×10－2)，可得k與l0的關系表達式為k＝eq\f(3.47,l0)N/m。答案：(1)①81.7②0.0122(2)見解析圖(3)eq\f(1.75×103,n)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.67×103,n)～\f(1.83×103,n)均正確))eq\f(3.47,l0)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3.31,l0)～\f(3.62,l0)均正確))7．(2022·江蘇高考)小明通過試驗驗證力的平行四邊形定則。(1)試驗記錄紙如圖甲所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點。三個力的大小分別為：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N。請依據圖中給出的標度作圖求出F1和F2的合力。甲(2)認真分析試驗，小明懷疑試驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響試驗結果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)覺讀數不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響。試驗裝置如圖乙所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡。重復上述過程，再次記錄下N的軌跡。兩次試驗記錄的軌跡如圖丙所示。過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則試驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關系為________。(3)依據(2)中的試驗，可以得出的試驗結果有哪些？(填寫選項前的字母)()A．橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B．兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長C．兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大D．兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大(4)依據小明的上述試驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則試驗提出兩點留意事項。解析：(1)作出力的圖示如圖所示。(2)以重物為爭辯對象，進行受力分析：重物受到重力、水平向右的拉力和橡皮筋的拉力，重物處于靜止狀態(tài)的合力為零，因橡皮筋的拉力方向相同，故橡皮筋的拉力相等。(3)橡皮筋的形變量和所受到的力有關，A錯誤；從圖上看，其次次運動軌跡遠離O點，橡皮筋第2次的形變量大，B正確；兩次拉伸到相同長度，其次次對應的力小，C錯誤；拉力越大，由題圖丙可得橡皮筋兩次的長度差越大，D正確。(4)留意選取橡皮筋的技巧：一要新，二要彈性好，三不要超過彈性限度。故拉力不應當太大；橡皮筋不能太長；選用彈性較好的橡皮筋。答案：(1)見解析圖(F合＝4.60N～4.90N均正確)(2)Fa＝Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋。(或拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋)eq\a\vs4\al(第2講電學試驗與創(chuàng)新)考向一多用電表的使用和讀數1．電流的流向使用多用電表時不管測量項目是什么，電流都要從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，即“紅進、黑出”。2．要區(qū)分開“機械零點”與“歐姆零點”“機械零點”在表盤刻度左側“0”位置，調整的是表盤下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點”在表盤刻度的右側電阻刻度“0”位置，調整的是歐姆擋的調零旋鈕。3．歐姆表刻度不均勻的緣由測電阻的原理是閉合電路歐姆定律。當紅、黑表筆短接時，調整滑動變阻器R0(即歐姆調零)，使靈敏電流計滿偏，Ig＝eq\f(E,Rg＋R0＋r)，此時中值電阻R中＝Rg＋R0＋r，當兩表筆接入電阻Rx時I＝eq\f(E,Rg＋R0＋r＋Rx)，電阻Rx與電路中的電流相對應，但不是線性關系，故歐姆表刻度不均勻。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例1]))圖甲為多用電表的示意圖，現(xiàn)用它測量一個阻值約為20Ω的電阻，測量步驟如下：(1)調整________，使電表指針對準________(填“電阻”或“電流”)的“0”刻線。(2)將選擇開關旋轉到“Ω”擋的__________位置(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k(3)將紅、黑表筆分別插入“＋”、“－”插孔，并將兩表筆短接，調整________，使電表指針對準________(填“電阻”或“電流”)的“0”刻線。(4)將紅、黑表筆分別與待測電阻兩端相接觸，若電表讀數如圖乙所示，該電阻的阻值為________Ω。(5)測量完畢，將選擇開關旋轉到“OFF”位置。[解析](1)將選擇開關撥到歐姆擋前，先要進行機械調零。方法是調整機械定位螺絲，使電表指針指在電流等于零的刻線位置。(2)用多用電表測20Ω的電阻時，要把選擇開關旋轉到“Ω”擋“×1”的位置(3)將紅、黑表筆短接，進行歐姆調零。調整調零旋鈕，使指針指在“Ω”擋的零刻線上。(4)由乙圖讀出該電阻的阻值為19Ω。[答案](1)定位螺絲電流(2)×1(3)調零旋鈕電阻(4)19[感悟升華]使用多用電表測電阻的“五步”法(1)機械調零。(2)選倍率，一般要選擇比被測電阻的估量值低一個數量級的倍率，如估量值為200Ω就應當選×10的倍率，使指針的偏轉角度在eq\f(1,3)滿偏到eq\f(2,3)滿偏之間為測量的有效范圍。(3)進行歐姆調零。(4)將紅、黑表筆接在被測電阻的兩端進行測量，將指針示數乘以倍率得測量值。(5)測量結束后，將選擇開關旋至OFF或溝通電壓最高擋。1．某同學試驗小組利用圖甲所示電路，測量多用電表內電池的電動勢和電阻“×1k”擋內部電路的總電阻。使用的器材有：多用電表；電壓表：量程5V，內阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5kΩ；導線若干。eq\a\vs4\al(甲)回答下列問題：(1)將多用電表擋位調到電阻“×1k”擋，再將紅表筆和黑表筆________，調零點。(2)將圖甲中多用電表的紅表筆和________(填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。(3)將滑動變阻器的滑片調到適當位置，使多用電表的示數如圖乙所示，這時電壓表的示數如圖丙所示，多用電表和電壓表的讀數分別為________kΩ和________V。(4)調整滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時多用電表和電壓表的讀數分別為12.0kΩ和4.00V。從測量數據可知，電壓表的內阻為________kΩ。丁(5)多用電表電阻擋內部電路可等效為由一個無內阻的電池、一個抱負電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示。依據前面的試驗數據計算可得，此多用電表內電池的電動勢為________V，電阻“×1k”擋內部電路的總電阻為________kΩ。解析：(1)使用多用電表測電阻時，換擋后需重新進行歐姆調零，故應將兩表筆短接進行調零。(2)電流應從多用電表的紅表筆流入、黑表筆流出，故紅表筆應接“1”(3)從圖乙可以看出指針指向歐姆擋15.0位置，電阻擋為“×1k”，故讀數為15.0kΩ；由于電壓表量程為5V，由圖丙可以看出指針所指位置為3.60，故讀數為3.60V。(4)當滑動變阻器連入電路中的電阻為零時，多用電表讀數即為電壓表內阻，所以電壓表內阻為12.0kΩ。(5)設多用電表內電池的電動勢為E，多用電表內阻為R，由第(3)、(4)問可知eq\f(E,R＋15.0kΩ)＝eq\f(3.60V,12.0kΩ)，eq\f(E,R＋12.0kΩ)＝eq\f(4.00V,12.0kΩ)，兩式聯(lián)立解得E＝9.00V，R＝15.0kΩ。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.02．(2022·重慶高考)某照明電路消滅故障，其電路如圖甲所示，該電路用標稱值12V的蓄電池為電源，導線及其接觸完好。修理人員使用已調好的多用表直流50V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點，用紅表筆分別探測電路的a、b點。甲(1)斷開開關，紅表筆接a點時多用表指示如圖乙所示，讀數為________V，說明題中________正常(選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈)。乙(2)紅表筆接b點，斷開開關時，表針不偏轉，閉合開關后，多用表指示仍舊和圖乙相同，可判定發(fā)生故障的器件是________(選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈)。解析：(1)斷開開關，電壓表直接測量電源兩端的電壓，有示數且接近電源電動勢，說明電源正常。(2)紅表筆接b點，閉合開關，電壓表示數與(1)中相同，說明電路仍舊處于斷路狀態(tài)，而開關是閉合的，因此可以確定是小燈發(fā)生斷路故障。答案：(1)11.5(11.2～11.8均正確)蓄電池(2)小燈考向二試驗器材的選取和電路連接問題1．電流表內接法與外接法的推斷方法(1)比值推斷法若eq\f(RV,Rx)＜eq\f(Rx,RA)，應選用內接法；若eq\f(RV,Rx)＞eq\f(Rx,RA)，應選用外接法。(2)臨界值推斷法若Rx＞eq\r(RA·RV)，應選用內接法；若Rx<eq\r(RA·RV)，應選用外接法；若Rx＝R0，內外接法均可。(3)試觸法若電流表示數較電壓表示數變化明顯，說明外接時電壓表分流作用大，應接受內接法；若電壓表示數較電流表示數變化明顯，說明內接時電流表的分壓作用大，應接受外接法。2．滑動變阻器限流接法與分壓接法的選取原則(1)限流式接法選取原則一般在滑動變阻器總電阻R0與用電器電阻Rx相差不大時，若既不要求較大范圍內調整電流和電壓，又不要求從零開頭讀數，則優(yōu)先選擇限流式接法。(2)分壓式接法選取原則①滑動變阻器的總電阻R0遠小于用電器電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值，即Rx?R0；②要求用電器Rx的電流或電壓從零開頭連續(xù)變化；③接受限流式接法時，電路中的最小電流大于用電器Rx的額定電流，或給定的儀表量程偏小。三條中滿足一條，接受分壓接法。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例2]))(2022·山東高考)試驗室購買了一捆標稱長度為100m的銅導線，某同學想通過試驗測定其實際長度。該同學首先測得導線橫截面積為1.0mm2，查得銅的電阻率為1.7×10－8Ω·m，再利用圖甲所示電路測出銅導線的電阻Rx，從而確定導線的實際長度可供使用的器材有：電流表：量程0.6A，內阻約0.2電壓表：量程3V，內阻約9kΩ；滑動變阻器R1：最大阻值5Ω；滑動變阻器R2：最大阻值20Ω；定值電阻：R0＝3Ω；電源：電動勢6V，內阻可不計；開關、導線若干。回答下列問題：(1)試驗中滑動變阻器應選________(填“R1”或“R2”)，閉合開關S前應將滑片移至________端(填“a”或“b”(2)在實物圖中，已正確連接了部分導線，請依據圖甲電路完成剩余部分的連接。(3)調整滑動變阻器，當電流表的讀數為0.50A時，電壓表示數如圖乙所示，讀數為________(4)導線實際長度為________m(保留兩位有效數字)。[解析](1)依據電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可求得這部分銅導線的電阻大約為1.7Ω，加上愛護電阻約為4.7Ω，作為限流用的滑動變阻器假如用R1，當調到最大時電路中的電流要大于電流表量程的一半，則測量數據較少，因此滑動變阻器要選用R2。開頭時作為限流用的滑動變阻器接入電路的電阻應為最大值，故滑片應移至a端。(2)結合電路圖補充連接實物圖如圖所示。(3)依據題圖乙和電壓表的量程可讀得電壓表的示數為2.30V。(4)銅導線與R0的串聯(lián)電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(2.30,0.50)Ω＝4.6Ω，銅導線電阻Rx＝R－R0＝1.6Ω，依據Rx＝ρeq\f(l,S)得導線長度l＝eq\f(RxS,ρ)≈94m。[答案](1)R2a(2)見解析圖(3)2.30(2.29、2.31均正確)(4)94(93、95均正確[感悟升華]1．器材選取三要求(1)依據不使電表受損和盡量削減誤差的原則選擇電表。(2)依據電路中可能消滅的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，留意流過滑動變阻器的電流不能超過它的額定值。對高阻值的變阻器，假如滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜接受。(3)應依據試驗的基本要求來選擇儀器。對于這種狀況，只有生疏試驗原理，才能做出恰當的選擇。2．在連實物圖時的四點留意(1)各導線都應接在接線柱上。(2)不應在導線中間消滅分叉，且導線不能跨過儀器。(3)連接電表應留意量程選用正確，正、負接線柱不要接錯。(4)開關要把握整個電路。3．(2022·全國新課標Ⅱ)在伏安法測電阻的試驗中，待測電阻Rx約為200Ω，電壓表○的內阻約為2kΩ，電流表○的內阻約為10Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示，結果由公式Rx＝eq\f(U,I)計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數。若將圖甲和圖乙中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值。解析：依據串、并聯(lián)電路的特點解題。依據題意知eq\f(Rx,RA)>eq\f(RV,Rx)，電壓表的分流作用較顯著，故Rx1更接近待測電阻的真實值。圖甲的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，故Rx1>Rx真；圖乙的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故Rx2<Rx真。答案：Rx1大于小于4．現(xiàn)要用伏安法描繪一只小燈泡的I-U圖線，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡正常工作時的功率小于0.7W。有下列器材供選用：A．電壓表(0～3V，內阻3kΩ；0～15V，內阻10kΩ)B．電流表(0～0.6A，內阻0.5Ω；0～3A，C．滑動變阻器(10Ω，2D．滑動變阻器(100Ω，1.0E．蓄電池(電動勢6V，內阻不計)(1)用如圖甲所示的電路進行測量，滑動變阻器應選用________(用字母序號表示)。開關S閉合之前，滑動變阻器的滑片應當置于________端(填“A”、“B”或“AB正中間”)。(2)按圖甲所示電路，用筆畫線代替導線在圖乙中將實物連接成試驗所需電路圖。(3)通過試驗測得此燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示。由圖線可求得此燈泡在正常工作時的電阻為________Ω。丙解析：(1)因描繪小燈泡的I-U圖線接受滑動變阻器分壓式連接，滑動變阻器應選用小電阻值的，故應選用變阻器C；開關閉合前，為了愛護電表和小燈泡，應使測量電路部分的電壓為零，即將滑片置于A端。(2)實物連接如圖所示。由于燈泡的額定電壓為2.5V，由圖甲知，電壓表量程應選0～3V，由I＝eq\f(P,U)知流經燈泡的電流約為I≈eq\f(P,U)＝eq\f(7,2.5)A＜0.3A，所以電流表的量程應選0～0.6A。(3)由I-U關系圖像可以讀出，當小燈泡的電壓為2.5V時，其電流I＝0.25A，由R＝eq\f(U,I)可得，小燈泡正常發(fā)光時的電阻R＝10Ω。答案：(1)CA(2)見解析圖(3)105．(2022·安徽高考)某同學為了測量一個量程為3V的電壓表的內阻，進行了如下試驗。甲(1)他先用多用表進行了正確的測量，測量時指針位置如圖甲所示，得出電壓表的內阻為3.00×103Ω，此時電壓表的指針也偏轉了。已知多用表歐姆擋表盤中心刻度值為“15”，表內電池電動勢為1.5V，則電壓表的示數應為________V(結果保留兩位有效數字)。(2)為了更精確?????地測量該電壓表的內阻RV，該同學設計了如圖乙所示的電路圖，試驗步驟如下：乙A．斷開開關S，按圖乙連接好電路B．把滑動變阻器R的滑片P滑到b端C．將電阻箱R0的阻值調到零D．閉合開關SE．移動滑動變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3V位置F．保持滑動變阻器R的滑片P位置不變，調整電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5V位置，讀出此時電阻箱R0的阻值，此值即為電壓表內阻RV的測量值G．斷開開關S試驗中可供選擇的試驗器材有：a．待測電壓表b．滑動變阻器：最大阻值2000Ωc．滑動變阻器：最大阻值10Ωd．電阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小轉變量為0.1Ωe．電阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小轉變量為0.1Ωf．電池組：電動勢約6V，內阻可忽視g．開關、導線若干依據這位同學設計的試驗方法，回答下列問題：①要使測量更精確，除了選用電池組、導線、開關和待測電壓表外，還應從供應的滑動變阻器中選用________(填“b”或“c”)，電阻箱中選用________(填“d”或“e”)；②電壓表內阻RV的測量值R測和真實值R真相比，R測________R真(填“＞”或“＜”)；若RV越大，則eq\f(|R測－R真|,R真)越________(填“大”或“小”)。解析：(1)由題知歐姆表的內阻為r＝1.5×103Ω，歐姆表內電池電動勢為1.5V，依據閉合電路歐姆定律可知，E＝U＋eq\f(U,RV)r，解得U＝1.0V。(2)由于滑動變阻器連接接受的是分壓接法，為了使電路電壓調整變化盡可能均勻，應選用最大阻值較小的滑動變阻器c，由于電壓表的電阻約為3000Ω，因此電阻箱應選用最大阻值超過3000Ω的電阻箱d。由于將電阻箱的阻值調大，因此滑動變阻器與電阻箱串聯(lián)部分電路兩端的電壓會大于3V，即當電壓表的示數為1.5V時，電阻箱兩端的電壓大于1.5V，即電阻箱接入電路的電阻值大于電壓表的內阻，因此電壓表電阻的測量值大于真實值，即R測>R真；當RV趨于無窮大時，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(R測－R真,R真)))趨于零，因此RV越大，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(R測－R真,R真)))越小。答案：(1)1.0(2)①cd②＞小考向三電路設計和試驗數據的處理1．測電源電動勢和內阻的三種方法方法原理圖數據處理用電壓表、電流表和可變電阻(如滑動變阻器)測量測出兩組U、I值，依據E＝U＋Ir，通過計算或利用圖像法處理數據用電流表、電阻箱測量測出兩組I、R值，依據E＝I(R＋r)通過計算或利用圖像法處理數據用電壓表、電阻箱測量測出兩組U、R值，依據E＝U＋eq\f(U,R)r，通過計算或利用圖像法處理數據2.“測電源電動勢和內阻”試驗數據處理方法本試驗在利用圖像處理數據時，要明確：(1)如圖所示圖線的縱坐標是路端電壓，它反映的是：當電流I增大時，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關系，U＝E－Ir。(2)電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持肯定，而這里的U-I圖線中，E、r不變，外電阻R轉變，正是R的變化，才有I和U的變化。(3)將圖線兩側延長，縱軸截距點意味著斷路狀況，它的數值就等于電源電動勢E，橫軸截距點(路端電壓U＝0)意味著短路狀況，它的數值等于短路電流eq\f(E,r)。(4)圖線斜率的確定值表示電源內阻，由于r一般很小，故得到的圖線斜率的確定值就較小。為了使測量結果精確?????，可以將縱軸的坐標不從零開頭，計算r時選取直線上相距較遠的兩點求得。eq\o(\s\up7(),\s\do5([例3]))(2022·北京高考)利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻。要求盡量減小試驗誤差。(1)應當選擇的試驗電路是圖中的______(填“甲”或“乙”)。(2)現(xiàn)有電流表(0～0.6A)、開關和導線若干，A．電壓表(0～15V)B．電壓表(0～3V)C．滑動變阻器(0～50Ω)D．滑動變阻器(0～500Ω)試驗中電壓表應選用________；滑動變阻器應選用________。(選填相應器材前的字母)(3)某位同學記錄的6組數據如下表所示，其中5組數據的對應點已經標在圖丙的坐標紙上，請標出余下一組數據的對應點，并畫出U-I圖線。序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4)依據(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E＝________V，內電阻r＝________Ω。(5)試驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化。圖丁的各示意圖中正確反映P-U關系的是________。丁[解析](1)測量電源電動勢和內電阻試驗，由于干電池的內電阻很小，電流表應內接，所以應當選擇的試驗電路為甲。(2)由于干電池的電動勢大約為1.5V，所以電壓表選擇量程為3V的，滑動變阻器選擇0～50Ω的。(3)在圖中標出第2組數據后，可以看出，除第4組數據所描點偏離直線較多外，其他5組數據所描點都大致處于一條直線上，用直尺過盡可能多的點作始終線，不在直線上的點盡可能分居直線兩側，得到干電池的伏安特性曲線如圖所示。(4)依據閉合電路歐姆定律，E＝U＋Ir，變化為U＝E－Ir。由此可知，干電池的伏安特性曲線在縱軸的截距數值等于電源電動勢，斜率的確定值等于電源內阻，所以電池的電動勢E＝1.5V，內阻r＝0.83Ω。(5)依據電源最大輸出功率的條件，當外電阻等于電源內阻時，電源輸出功率最大。此時電壓表示數等于電源電動勢的一半，C正確。[答案](1)甲(2)BC(3)見解析圖(4)1.50(1.49～1.51均正確)0.83(0.81～0.85均正確)(5)C6．在一次試驗技能競賽中，一同學設計了如圖甲所示的電路來測電源的電動勢和內阻。該同學選好器材后，用導線將各器材連接成如圖乙所示實物連線電路，其中R0是愛護電阻。(1)該同學在閉合電鍵后，發(fā)覺電壓表無示數，電流表有示數，在選用器材時，除了導線外，其他器材經檢測都是完好的，則消滅故障的緣由是________________(請用接線柱處的字母去表達)。(2)該同學測量時記錄了6組數據，并依據這些數據畫出了U-I圖線如圖丙所示。依據圖線求出電池的電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω。丙(3)若愛護電阻R0的阻值未知，該電源的電動勢E、內電阻r已經測出，在圖乙的電路中只需改動一條線就可測量出R0的阻值。該條線是______，需改接為______。改接好后，調整滑動變阻器，讀出電壓表的示數為U、電流表示數為I，電源的電動勢用E表示，內電阻用r表示，則R0＝________。解析：(1)電流表有示數，說明電源與電流表構成的閉合回路中各段導線均完好，電壓表無示數，只能是jd部分斷路造成的。(2)由U-I圖線可以讀出E＝1.48V，r＝eq\f(|ΔU|,|ΔI|)＝eq\f(1.48－1.20,0.56－0)Ω＝0.50Ω。(3)要測出R0的阻值，只需將jd線改接為je或jf即可，由閉合電路歐姆定律可得E＝U＋I(r＋R0)，故R0＝eq\f(E－U,I)－r。答案：(1)jd部分斷路(2)1.480.50(3)jdje(或jf)eq\f(E－U,I)－r7．(2022·全國高考)現(xiàn)要測量某電源的電動勢和內阻?？衫玫钠鞑挠校弘娏鞅怼穑瑑茸铻?.00Ω；電壓表○；阻值未知的定值電阻R1、R2、R3、R4、R5；開關S；一端連有鱷魚夾P的導線1，其他導線若干。某同學設計的測量電路如圖甲所示。甲(1)按圖甲在實物圖乙中畫出連線，并標出導線1和其P端。 (2)測量時，轉變鱷魚夾P所夾的位置，使R1、R2、R3、R4、R5依次串入電路，記錄對應的電壓表的示數U和電流表的示數I。數據如下表所示。依據表中數據，在圖丙中的坐標紙上將所缺數據點補充完整，并畫出U-I圖線。I/mA1931531116930U/V2.512.592.682.762.84(3)依據U-I圖線求出電源的電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω。(保留兩位小數)解析：(1)依據試驗原理圖進行實物圖連線，如圖(a)所示。圖(a)(2)依據所給數據，描點連線，如圖(b)所示。圖(b)(3)在U-I圖像中，圖線與縱軸的交點坐標等于電源的電動勢，即E＝2.90V；圖線的斜率大小等于電源的內阻與電流表內阻之和，k＝eq\f(ΔU,ΔI)＝RA＋r，則r＝1.03Ω。答案：(1)見解析圖(a)(2)見解析圖(b)(3)2.90(2.89～2.91均正確)1.03(0.93～1.13均正確)電學創(chuàng)新型試驗的分析技巧eq\o(\s\up7(),\s\do5([典例]))某同學在試驗室測汽車電熱器的電功率，此電熱器額定電壓為12V。試驗室備有下列器材。A．輸出電壓為16V的同學電源B．量程為0～3A的電流表，內阻約0.1C．量程為0～0.6A的電流表，內阻約0.5D．量程為0～3V的電壓表，內阻約3kΩE．量程為0～15V的電壓表，內阻約15kΩF．0～10Ω，額定電流為0.5G．0～10Ω，額定電流為2H．導線，開關該同學測量的數據記錄如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(1)該電熱器的阻值是否恒定不變？答：________(填“是”或“不是”)。(2)合理選擇試驗器材：電流表選________，電壓