高中物理二輪復(fù)習(xí)-第1課時(shí)-力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)

專題六實(shí)驗(yàn)及拓展創(chuàng)新第1課時(shí)力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)定位解決問題本專題主要復(fù)習(xí)力學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法，并借助基本實(shí)驗(yàn)分析拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。高考重點(diǎn)主要考查長(zhǎng)度的測(cè)量和讀數(shù)；對(duì)力的研究；“紙帶類”實(shí)驗(yàn)；驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律；力學(xué)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；探究氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系；測(cè)量玻璃的折射率；用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)；用單擺測(cè)量重力加速度的大小等。題型難度通常作為第一個(gè)實(shí)驗(yàn)題，考查實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法，難度一般較小。高考題型1對(duì)力的研究【例1】(2021·廣東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試，11)某興趣小組測(cè)量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)。緩沖裝置如圖1所示，固定在斜面上的透明有機(jī)玻璃管與水平面夾角為30°，彈簧固定在有機(jī)玻璃管底端。實(shí)驗(yàn)過程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個(gè)質(zhì)量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個(gè)從管口滑進(jìn)，每滑進(jìn)一個(gè)鋼球，待彈簧靜止，記錄管內(nèi)鋼球的個(gè)數(shù)n和彈簧上端對(duì)應(yīng)的刻度尺示數(shù)Ln，數(shù)據(jù)如表1所示。實(shí)驗(yàn)過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。采用逐差法計(jì)算彈簧壓縮量，進(jìn)而計(jì)算其勁度系數(shù)。圖1表1n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用ΔLi＝Li＋3－Li(i＝1，2，3)計(jì)算彈簧的壓縮量：ΔL1＝6.03cm，ΔL2＝6.08cm，ΔL3＝________cm，壓縮量的平均值eq\o(ΔL,\s\up6(－))＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝________cm；(2)上述eq\o(ΔL,\s\up6(－))是管中增加________個(gè)鋼球時(shí)產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量；(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。答案(1)6.046.05(2)3(3)48.6解析(1)ΔL3＝L6－L3＝18.09cm－12.05cm＝6.04cm，壓縮量的平均值eq\o(ΔL,\s\up6(－))＝eq\f(ΔL1＋ΔL2＋ΔL3,3)＝6.05cm。(2)根據(jù)(1)問可知，eq\o(ΔL,\s\up6(－))為增加3個(gè)鋼球時(shí)產(chǎn)生的平均壓縮量。(3)根據(jù)胡克定律的推論可知，3mgsinθ＝keq\o(ΔL,\s\up6(－))，代入數(shù)值解得k＝48.6N/m?！纠?】(2021·湖北省高考模擬)在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中，某興趣小組使用傳統(tǒng)的木板、圖釘、白紙、橡皮條、細(xì)繩和彈簧測(cè)力計(jì)等工具，把木板平放在水平桌面上來做實(shí)驗(yàn)。(1)下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________。A.彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)在使用前校零B.拉繩方向應(yīng)與木板平面平行C.為了更方便地驗(yàn)證力的平行四邊形定則，最好使兩個(gè)力F1、F2間的夾角為90°D.改變拉力，進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，每次都要使結(jié)點(diǎn)靜止在同一位置(2)下列實(shí)驗(yàn)操作合理的是________。A.記錄結(jié)點(diǎn)的位置時(shí)，應(yīng)該在結(jié)點(diǎn)正下方描一個(gè)清晰且盡量大的點(diǎn)B.記錄細(xì)繩方向時(shí)，應(yīng)該在細(xì)繩正下方相距較遠(yuǎn)的位置上點(diǎn)兩個(gè)較小的點(diǎn)C.為了方便操作和作圖，可將其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)中拉力的方向固定下來，改變另一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和拉力的方向D.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，在不超出量程的情況下，應(yīng)該使彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)盡量大些(3)興趣小組在水平放置的木板上很快做完了實(shí)驗(yàn)，想嘗試在傾斜木板上做實(shí)驗(yàn)，________(填“能”或“不能”)有效驗(yàn)證力的平行四邊形定則。答案(1)CD(2)BCD(3)能解析(1)根據(jù)儀器使用常識(shí)可知，彈簧測(cè)力計(jì)在使用前需校零，A項(xiàng)是必要的；實(shí)驗(yàn)中力必須與木板在同一平面內(nèi)，B項(xiàng)也是必要的；要驗(yàn)證平行四邊形定則，夾角不應(yīng)該選取特殊角度，C項(xiàng)不必要；在同一組實(shí)驗(yàn)中，要使兩次拉力的作用效果相同，結(jié)點(diǎn)的位置必須相同，但在不是同一組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)的位置可以不同，所以不需要固定結(jié)點(diǎn)位置，D項(xiàng)不必要。(2)實(shí)驗(yàn)中記錄描點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)描得越小，帶來的實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)越小，故描點(diǎn)要盡量小且清晰，A項(xiàng)操作是不合理的；兩個(gè)點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，有利于作圖時(shí)把力的方向作準(zhǔn)確，B項(xiàng)操作是合理的；為了方便作圖，可將其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)中拉力的方向固定下來，改變另一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)和拉力的方向，只要將結(jié)點(diǎn)拉至與一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)結(jié)點(diǎn)相同的位置即可，不影響實(shí)驗(yàn)的有效性，故C項(xiàng)操作是合理的；為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，在不超出彈簧測(cè)力計(jì)量程的情況下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)越大，讀數(shù)誤差越小，故D項(xiàng)是合理的。(3)無(wú)論在哪個(gè)平面做實(shí)驗(yàn)，只要滿足在該平面內(nèi)兩次力的作用效果相同，在操作無(wú)誤的情況下，即可驗(yàn)證力的平行四邊形定則，因此在傾斜的木板上做實(shí)驗(yàn)，也能夠有效驗(yàn)證力的平行四邊形定則。高考題型2“紙帶類”實(shí)驗(yàn)【例3】(2021·湖南省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試，11)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖2(a)所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：(a)(b)(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量墊塊厚度h，示數(shù)如圖(b)所示，h＝________cm；(2)接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；(3)在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；(4)在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個(gè)數(shù)n和滑塊對(duì)應(yīng)的加速度a；(5)在右支點(diǎn)下增加墊塊個(gè)數(shù)(墊塊完全相同)，重復(fù)步驟(4)，記錄數(shù)據(jù)如下表：n123456a/(m·s－2)0.0870.1800.2600.4250.519根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(c)上描點(diǎn)，繪制圖線。(c)圖2如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是________m/s2(保留3位有效數(shù)字)。答案(1)1.02(5)如圖所示0.345解析(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知h＝10mm＋2×0.1mm＝1.02cm。(2)根據(jù)題表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，繪制圖線如圖所示，由圖可知第4組數(shù)據(jù)中的加速度a為0.345m/s2。【例4】(2021·全國(guó)甲卷，22)為測(cè)量小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為α的斜面(已知sinα＝0.34，cosα＝0.94)，小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖3所示。該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個(gè)連續(xù)相等時(shí)間間隔(每個(gè)時(shí)間間隔ΔT＝0.20s)內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離si(i＝1，2，3，4，5)，如下表所示。圖3s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為________m/s2，小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為____________(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80m/s2)。答案0.430.32解析利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的推論Δx＝at2，得a＝eq\f(Δx,t2)＝eq\f(（12.74＋11.02－5.87－7.58）×10－2,6×0.202)m/s2＝0.43m/s2；由牛頓第二定律有mgsinα－μmgcosα＝ma，解得μ＝eq\f(gsinα－a,gcosα)＝eq\f(9.80×0.34－0.43,9.80×0.94)＝0.32?！纠?】(2021·湘豫名校4月聯(lián)考)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律：圖4(1)小車a的前端粘有質(zhì)量不計(jì)的橡皮泥，在小車a后連著紙帶，紙帶通過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，長(zhǎng)木板下墊著小木塊，開始時(shí)未放小車b，移動(dòng)長(zhǎng)木板下的小木塊，輕推小車a，直到紙帶上打下的點(diǎn)跡________(填“均勻”或“不均勻”)；(2)在小車a的前方放置一個(gè)與a材料相同的靜止小車b，推動(dòng)小車a使之運(yùn)動(dòng)，后與小車b相碰并粘合成一體，若已測(cè)得打點(diǎn)的紙帶如圖乙所示，O為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，x1、x2、x3、x4分別為OA、AB、BC、CD的長(zhǎng)度，則應(yīng)選________段來計(jì)算a碰撞前的速度，應(yīng)選________段來計(jì)算a和b碰后的共同速度(以上兩空均選填“x1”“x2”“x3”或“x4”)；(3)設(shè)a的質(zhì)量為ma、b的質(zhì)量為mb，要驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒定律，要驗(yàn)證的關(guān)系為________________(選ma、mb、x1、x2、x3、x4來表示)。答案(1)均勻(2)x2x4(3)max2＝(ma＋mb)x4解析(1)當(dāng)小車a所受的摩擦力和重力沿斜面向下的分力平衡時(shí)，小車a做勻速運(yùn)動(dòng)，即打下的點(diǎn)跡均勻。(2)推動(dòng)小車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，故小車有個(gè)加速過程，在碰撞前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即在相同的時(shí)間內(nèi)通過的位移相同，故AB段為勻速運(yùn)動(dòng)的階段，故選AB段計(jì)算碰前的速度，即選x2；碰撞過程是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過程，而a和b碰后共同運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故在相同的時(shí)間內(nèi)通過相同的位移，故應(yīng)選CD段來計(jì)算碰后共同的速度，即選x4。(3)設(shè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為f，兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間為t＝eq\f(5,f)，則碰前小車a的速度va＝eq\f(x2,\f(5,f))＝eq\f(x2f,5)碰后小車的共同速度為v＝eq\f(x4,\f(5,f))＝eq\f(x4f,5)需要驗(yàn)證的關(guān)系為maeq\f(x2f,5)＝(ma＋mb)eq\f(x4f,5)即為max2＝(ma＋mb)x4。高考題型3其他力學(xué)實(shí)驗(yàn)【例6】(2021·1月廣東學(xué)業(yè)水平選擇考適應(yīng)性測(cè)試，11)為了驗(yàn)證小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)過程的機(jī)械能是否守恒，利用如圖5(a)裝置，不可伸長(zhǎng)的輕繩一端系住一小球，另一端連接力傳感器，小球質(zhì)量為m，球心到懸掛點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，小球釋放的位置到最低點(diǎn)的高度差為h，實(shí)驗(yàn)記錄輕繩拉力大小隨時(shí)間的變化如圖(b)，其中Fm是實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的最大拉力值，重力加速度為g，請(qǐng)回答以下問題：圖5(1)小球第一次運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過程，重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________，動(dòng)能的增加量ΔEk＝________。(均用題中所給字母表示)(2)觀察圖(b)中拉力峰值隨時(shí)間變化規(guī)律，試分析造成這一結(jié)果的主要原因：_____________________________________________________________________。(3)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用密度________(選填“較大”或“較小”)的小球。答案(1)mgheq\f(（Fm－mg）L,2)(2)空氣阻力做負(fù)功，機(jī)械能有損失(3)較大解析(1)小球第一次擺動(dòng)至最低點(diǎn)的過程，重心下降了h，則重力勢(shì)能的減少量為ΔEp＝mgh。小球第一次擺動(dòng)至最低點(diǎn)，初速度為零，最低點(diǎn)速度為vm，由牛頓第二定律有Fm－mg＝meq\f(veq\o\al(2,m),L)而動(dòng)能的增加量為ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)－0聯(lián)立解得ΔEk＝eq\f(（Fm－mg）L,2)。(2)根據(jù)F－t圖像可知小球做周期性的擺動(dòng)每次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)拉力最大，而最大拉力逐漸變小，說明經(jīng)過最低點(diǎn)的最大速度逐漸變小，則主要原因空氣阻力做負(fù)功，導(dǎo)致機(jī)械能有損失。(3)為了減小因空氣阻力帶來的誤差，應(yīng)選擇密度大體積小的球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?！纠?】(2021·貴州畢節(jié)市4月第二次診斷)畢節(jié)市著名風(fēng)景區(qū)韭菜坪，最高峰海拔2900.6m，素有“貴州屋脊”之稱，大韭菜坪為世界上最大面積的野韭菜花帶，小韭菜坪石林景觀俊奇獨(dú)特。某高中學(xué)校的同學(xué)到小韭菜坪觀賞石林，被獨(dú)特奇秀的石林景觀震撼，同學(xué)們突然想知道小韭菜坪的重力加速度是多少，于是他們結(jié)合所學(xué)物理知識(shí)，利用“單擺”實(shí)驗(yàn)測(cè)定山頂?shù)闹亓铀俣?，同學(xué)們進(jìn)行了以下操作，請(qǐng)完成以下填空：(1)如圖6所示，用直尺測(cè)出擺線的長(zhǎng)度為l1和小球最低端到懸點(diǎn)的距離為l2，則擺長(zhǎng)l＝________(用l1和l2表示)圖6(2)若擺球在豎直平面內(nèi)做小角度擺動(dòng)時(shí)，可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，為了記錄振動(dòng)次數(shù)和測(cè)量振動(dòng)周期，同學(xué)們從某一次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)并計(jì)數(shù)1次，測(cè)出經(jīng)過最低點(diǎn)n次(約60～100次)的時(shí)間為t，則該單擺的振動(dòng)周期為T＝________；(3)同學(xué)們根據(jù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出小韭菜坪的重力加速度，則表達(dá)式為g＝________(用l1、l2、n、t表示)。答案(1)eq\f(l1＋l2,2)(2)eq\f(2t,n－1)(3)eq\f(π2（n－1）2（l1＋l2）,2t2)解析(1)單擺擺長(zhǎng)為懸點(diǎn)到球心間的距離，則擺長(zhǎng)l＝l1＋eq\f(l2－l1,2)＝eq\f(l1＋l2,2)。(2)單擺的振動(dòng)周期為T＝eq\f(t,\f(n－1,2))＝eq\f(2t,n－1)。(3)由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得g＝eq\f(4π2l,T2)＝eq\f(4π2×\f(（l1＋l2）,2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2t,n－1)))\s\up12(2))＝eq\f(π2（n－1）2（l1＋l2）,2t2)。高考題型4新高考增加的力學(xué)實(shí)驗(yàn)【例8】(2021·江蘇蘇州市震川中學(xué)第一次統(tǒng)測(cè))如圖7(a)所示為探究向心力與質(zhì)量、半徑、角速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。金屬塊放置在轉(zhuǎn)臺(tái)凹槽中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)做圓周運(yùn)動(dòng)，可通過改變電動(dòng)機(jī)的電壓來控制轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度。光電計(jì)時(shí)器可以采集轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間的信息。已知金屬塊被約束在轉(zhuǎn)臺(tái)的徑向凹槽中，只能沿半徑方向移動(dòng)，且可以忽略其與凹槽之間的摩擦力。圖7(1)某同學(xué)保持金屬塊質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不變，僅改變轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度，探究向心力與角速度的關(guān)系。不同角速度對(duì)應(yīng)的向心力可由力傳感器讀出。若光電計(jì)時(shí)器記錄轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)50周的時(shí)間為T，則金屬塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝________。(2)上述實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)多次改變角速度后，記錄了一組角速度ω與對(duì)應(yīng)的向心力F的數(shù)據(jù)，見下表。請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(b)給出的坐標(biāo)紙中作出F與ω2的關(guān)系圖像。由圖像可知，當(dāng)金屬塊質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑一定時(shí)，F(xiàn)與ω2呈________關(guān)系(選填“線性”或“非線性”)。次數(shù)12345F/N0.701.351.902.423.10ω2/(102rad·s－1)22.34.66.68.310.7(3)為了探究向心力與半徑、質(zhì)量的關(guān)系，還需要用到的實(shí)驗(yàn)器材：________、________。答案(1)eq\f(100π,T)(2)圖見解析線性(3)刻度尺天平解析(1)由題意可知，周期為T0＝eq\f(T,50)根據(jù)角速度和周期的關(guān)系可得角速度ω＝eq\f(2π,T0)＝eq\f(100π,T)。(2)根據(jù)描點(diǎn)法在坐標(biāo)紙中作出F－ω2的關(guān)系圖像如圖所示由圖像可知，F(xiàn)與ω2呈線性關(guān)系。(3)根據(jù)向心力Fn＝mrω2可知，為了探究向心力跟半徑、質(zhì)量的關(guān)系，還需要用刻度尺測(cè)半徑和天平測(cè)量金屬塊的質(zhì)量?！纠?】(2021·全國(guó)乙卷，22)某同學(xué)利用圖8(a)所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖(b)所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為5cm。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖(b)中標(biāo)出。圖8完成下列填空：(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)小球運(yùn)動(dòng)到圖(b)中位置A時(shí)，其速度的水平分量大小為________m/s，豎直分量大小為________m/s；(2)根據(jù)圖(b)中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______m/s2。答案(1)1.02.0(2)9.7解析(1)小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，由題圖(b)可知，其速度的水平分量vx＝eq\f(5×10－2,0.05)m/s＝1.0m/s，小球在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度可知，小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，其速度的豎直分量vy＝eq\f(（8.6＋11.0）×10－2,2×0.05)m/s＝2.0m/s。(2)在豎直方向上，根據(jù)Δy＝gT2，解得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝eq\f(（13.4＋11.0－8.6－6.1）×10－2,0.12)m/s2＝9.7m/s2。高考題型5熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)【例10】(2021·山東德州市高三期末)某實(shí)驗(yàn)小組用注射器和壓強(qiáng)傳感器探究一定質(zhì)量的氣體發(fā)生等溫變化時(shí)遵循的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖9所示。用活塞和注射器外筒封閉一定的氣體，其壓強(qiáng)可由左側(cè)的壓強(qiáng)傳感器測(cè)得。圖9(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。A.該實(shí)驗(yàn)用控制變量法研究氣體的變化規(guī)律B.實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器必須水平放置C.注射器內(nèi)部的橫截面積沒必要測(cè)量D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，可以不標(biāo)注單位(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，不能推拉活塞過快，其原因是____________________________________________________________________________________________。(3)該實(shí)驗(yàn)小組首先在甲實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，下表為記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中有一次記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，記錄錯(cuò)誤的是________(填錯(cuò)誤數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)序號(hào))。實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345封閉氣柱長(zhǎng)度L(cm)12.0011.0010.009.008.00封閉氣柱壓強(qiáng)p(×105Pa)1.011.091.191.331.90(4)該實(shí)驗(yàn)小組又利用同一裝置對(duì)同一封閉氣體在另一溫度稍高的乙實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，根據(jù)甲、乙實(shí)驗(yàn)室記錄的數(shù)據(jù)用正確的方法畫出的p－eq\f(1,L)圖像如圖10所示，根據(jù)乙實(shí)驗(yàn)室記錄數(shù)據(jù)畫出的圖像應(yīng)為________(填圖線代號(hào))。圖10答案(1)ACD(2)防止封閉氣體溫度發(fā)生改變(3)5(4)①解析(1)該實(shí)驗(yàn)過程中控制氣體的溫度不變，即運(yùn)用了控制變量法，故A正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)注射器如何放置對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中要探究的是壓強(qiáng)與體積之間的比例關(guān)系，所以不需要測(cè)量氣體的體積，注射器內(nèi)部的橫截面積沒有必要測(cè)量，故C正確；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均勻即可，便于等量的改變體積，可以不標(biāo)注單位，故D正確。(2)如果活塞推拉的過快，氣體的溫度將產(chǎn)生顯著的變化，實(shí)驗(yàn)誤差將增大。(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知?dú)庵L(zhǎng)度與氣柱壓強(qiáng)的乘積基本恒定，前四組數(shù)據(jù)符合的很好，乘積在11.9～12.0之間，第5組數(shù)據(jù)的乘積較大，為15.2，說明第5組數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤。(4)氣體壓強(qiáng)與氣體的溫度有關(guān)，一定量的氣體，在相同體積下，溫度越高，壓強(qiáng)越大，故圖像①是在溫度稍高的乙實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量獲得的?！纠?1】(2021·北京海淀區(qū)一模)如圖11所示，在做“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好一塊兩面平行的玻璃磚，描出玻璃磚的兩個(gè)邊MN和PQ，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，再插上大頭針P3、P4，然后做出光路圖，根據(jù)光路圖計(jì)算得出玻璃的折射率。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是()圖11A.大頭針P4須擋住P3及P1、P2的像B.入射角越大，折射率的測(cè)量越準(zhǔn)確C.利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃磚的折射率n＝eq\f(sini2,sini1)D.如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到P′Q′，折射率的測(cè)量值將偏大答案A解析確定P4大頭針的位置的方法是大頭針P4能擋住P3和P1、P2的像，故A正確；入射角適當(dāng)大一些，能使折射率的測(cè)量準(zhǔn)確，故B錯(cuò)誤；利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃磚的折射率n＝eq\f(sini1,sini2)，故C錯(cuò)誤；如果誤將玻璃磚的邊PQ畫到P′Q′，則折射角i2將偏大，折射率的測(cè)量值將偏小，故D錯(cuò)誤?！纠?2】(2021·湖南省高考模擬一)如圖12甲所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，并選用縫間距d＝0.20mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L＝700mm。然后，接通電源使光源正常工作。圖12(1)已知測(cè)量頭上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游標(biāo)尺)上有20分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測(cè)量頭的目鏡看去，使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對(duì)齊，如圖乙所示，此時(shí)測(cè)量頭上主尺和副尺的示數(shù)情況如圖丙所示，此示數(shù)為________mm；接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對(duì)齊，測(cè)得A到B條紋間的距離為8.40mm。利用上述測(cè)量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長(zhǎng)λ＝________m(保留2位有效數(shù)字)。(2)另一同學(xué)按實(shí)驗(yàn)裝置安裝好儀器后，觀察到光的干涉現(xiàn)象效果很好。若他對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置作了一下改動(dòng)后，在像屏上仍能觀察到清晰的條紋，且條紋數(shù)目有所增加。以下改動(dòng)可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果的是________。A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B.僅將單縫遠(yuǎn)離雙縫移動(dòng)少許C.僅將單縫與雙縫的位置互換D.僅將紅色濾芯光片換成綠色的濾芯光片答案(1)0.254.8×10－7(2)D解析(1)圖中游標(biāo)卡尺的主尺的刻度為0，游標(biāo)尺的第5刻度與上邊對(duì)齊，則讀數(shù)為：0mm＋5×0.05mm＝0.25mm，A到B條紋間的距離為8.40mm，由圖可知A到B條紋間的距離為5個(gè)條紋間距離，則Δx＝eq\f(8.40,5)mm＝1.68mm根據(jù)公式Δx＝eq\f(L,d)λ得λ＝eq\f(d·Δx,L)＝eq\f(0.20×1.68,700)mm＝4.8×10－7m。(2)由題意可知各條紋的寬度減小，根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ，僅將濾光片移至單縫和雙縫之間，λ、L與d都不變，則Δx不變，故A錯(cuò)誤；僅將單縫遠(yuǎn)離雙縫移動(dòng)少許，λ、L與d都不變，則Δx不變，故B錯(cuò)誤；僅將單縫與雙縫的位置互換，將不能正常觀察雙縫干涉，故C錯(cuò)誤；僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片，λ減小，L與d都不變，則Δx減小，故D正確。專題限時(shí)訓(xùn)練(限時(shí)：40分鐘)1.(2021·遼寧省高考模擬)如圖1所示，雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，屏上一點(diǎn)P到雙縫的距離之差為2.1μm，若用單色光A照射雙縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)P點(diǎn)正好是從屏中間O算起的第四條暗條紋，換用單色光B照射雙縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)P點(diǎn)正好是從屏中間O算起的第三條亮條紋，則下列說法正確的是()圖1A.單色光B的頻率大于單色光A的頻率B.單色光B的波長(zhǎng)小于單色光A的波長(zhǎng)C.單色光B的相鄰亮條紋間的距離小于單色光A的相鄰亮條紋間的距離D.用單色光A和B在同一單縫衍射的裝置上做實(shí)驗(yàn)，在縫寬不變的情況下，單色光B更容易發(fā)生明顯衍射答案D解析由題意可知，單色光B的相鄰亮條紋間距小于單色光A的相鄰亮條紋間距，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知單色光B的波長(zhǎng)較大，頻率較小，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤；因單色光B的波長(zhǎng)較大，則用單色光A和B在同一單縫衍射的裝置上做實(shí)驗(yàn)，在縫寬不變的情況下，單色光B更容易發(fā)生明顯衍射，選項(xiàng)D正確。2.(2021·江西五市九校協(xié)作體第一次聯(lián)考)某同學(xué)用如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M，彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置。分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向。圖2(1)下列的實(shí)驗(yàn)要求中不必要的是________；A.細(xì)線AO與BO之間的夾角應(yīng)盡可能大于90°B.改變拉力的大小與方向，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置C.細(xì)線應(yīng)盡可能長(zhǎng)一些D.應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力(2)圖3的示數(shù)為________N；圖3(3)圖4是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的力的圖示，下列說法正確的是________。圖4A.圖中的F′是力F1和F2合力的理論值B.圖中的F是力F1和F2合力的理論值C.F是力F1和F2合力的實(shí)際測(cè)量值D.本實(shí)驗(yàn)將細(xì)線都換成橡皮條，同樣能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇鸢?1)AB(2)3.80(3)ACD解析(1)細(xì)線AO與BO之間的夾角適當(dāng)大一點(diǎn)，不一定需要大于90°，A錯(cuò)誤；當(dāng)結(jié)點(diǎn)O位置確定時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)也確定，由于重物的重力已確定，兩力大小與方向均一定，因此彈簧測(cè)力計(jì)B的大小與方向也一定，所以不需要改變拉力多次實(shí)驗(yàn)，B錯(cuò)誤；細(xì)線應(yīng)盡可能長(zhǎng)一些，能更加準(zhǔn)確的記錄力的方向，C正確；實(shí)驗(yàn)通過做出三個(gè)力的圖示，來驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”，因此重物的重力必須要知道，D正確。(2)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)，每1N被分成10格，則1格就等于0.1N。圖指針落在3N到4N的第8格處，所以示數(shù)為3.80N。(3)F1與F2的合力的實(shí)際測(cè)量值等于下面懸掛重物的重力大小，方向與重力方向相反；而理論值是通過平行四邊形定則得到的值。所以F是F1和F2的合力的實(shí)際值，F(xiàn)′是F1和F2的合力的測(cè)量值，B錯(cuò)誤，A、C正確；本實(shí)驗(yàn)將細(xì)線都換成橡皮條，同樣能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模珼正確。3.(2021·湖北八市3月聯(lián)考)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖5甲所示實(shí)驗(yàn)裝置探究質(zhì)量一定時(shí)，加速度和力的關(guān)系。將一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板放在水平實(shí)驗(yàn)桌面上，長(zhǎng)木板左端固定的位移傳感器，可以測(cè)得滑塊的位移，通過電腦將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成滑塊的位移－時(shí)間圖線?；瑝K通過細(xì)線跨過定滑輪與力傳感器相連，力傳感器可直接測(cè)出細(xì)線中拉力大小，傳感器下方懸掛鉤碼。圖5(1)下列說法正確的是________；A.細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行B.細(xì)線的拉力就是滑塊受到的合外力C.滑塊的質(zhì)量必須遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量(2)某次實(shí)驗(yàn)得到滑塊的位移－時(shí)間圖像如圖乙所示，則滑塊的加速度大小為________m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；(3)該同學(xué)在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖丙所示，取重力加速度g＝10m/s2，則滑塊的質(zhì)量為________kg，滑塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。答案(1)A(2)0.50(3)1.00.20解析(1)為了保證滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行，A正確；因?yàn)闆]有平衡摩擦力，所以細(xì)線拉力不等于合外力，B錯(cuò)誤；因?yàn)橛欣鞲衅鳎圆恍枰獫M足滑塊的質(zhì)量必須遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，C錯(cuò)誤。(2)滑塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有x＝eq\f(1,2)at2代圖乙數(shù)據(jù)解得a＝0.50m/s2。(3)將軌道傾斜，有F＋mgsinα－μmgcosα＝ma解得m＝eq\f(ΔF,Δa)＝eq\f(2－0,4－2)kg＝1.0kg軌道水平，有F－μmg＝ma將F＝2N，a＝0代入得μ＝0.20。4.(2021·廣東惠州市第三次調(diào)研)圖6(a)是測(cè)量木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，從斜面上某點(diǎn)釋放木塊，木塊沿木板滑下，多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶如圖(b)所示。圖中0～4是選取的五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，如圖(b)所示，測(cè)出了兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距x1和x4，重力加速度為g，完成下列填空：圖6(1)木塊下滑的加速度大小為________(用符號(hào)T、x1、x4表示)；(2)下列物理量中，還需測(cè)量的是________；A.木塊的質(zhì)量m B.木板的質(zhì)量MC.木塊下滑的時(shí)間t D.木板的傾角θ(3)木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________(用以上測(cè)量物理量的符號(hào)表示)；(4)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量值大于實(shí)際值，可能的一個(gè)原因是___________________________________________________________________。答案(1)eq\f(x4－x1,3T2)(2)D(3)tanθ－eq\f(x4－x1,3gT2cosθ)(4)木塊受到紙帶阻力作用解析(1)根據(jù)逐差法有x4－x1＝3aT2解得木塊下滑的加速度大小為a＝eq\f(x4－x1,3T2)。(2)根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma可得μ＝tanθ－eq\f(a,gcosθ)則要測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)還需要測(cè)量木板的傾角，故選D。(3)木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝tanθ－eq\f(a,gcosθ)＝tanθ－eq\f(x4－x1,3gT2cosθ)。(4)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量值大于實(shí)際值，可能的一個(gè)原因是木塊受到紙帶阻力作用。5.(2021·遼寧葫蘆島市期末)圖7甲為在氣墊導(dǎo)軌上驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，將導(dǎo)軌調(diào)至水平，滑塊裝有寬度為d的遮光條，滑塊包括遮光條總質(zhì)量為M。細(xì)繩下端掛砝碼，鉤碼的質(zhì)量為m。滑塊在鉤碼作用下先后通過兩個(gè)光電門，用光電計(jì)時(shí)器記錄遮光條通過光電門1和2各自的時(shí)間，可以計(jì)算出滑塊通過光電門的速度v1和v2，用刻度尺測(cè)出兩個(gè)光電門之間的距離x，重力加速度為g。圖7(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙，則d＝________cm。(2)寫出滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式____________________(用題中給出的物理量表示)。(3)增加繩子下端砝碼的個(gè)數(shù)，滑塊每次都從同一位置由靜止釋放，作出eq\f(1,veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))－eq\f(1,m)圖像，如圖丙所示，其斜率為k＝________(用題中給出的物理量表示)。答案(1)0.660(2)mgx＝eq\f(1,2)(M＋m)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))(3)eq\f(M,2gx)解析(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d＝0.6cm＋12×0.05mm＝0.660cm。(2)系統(tǒng)重力勢(shì)能減小量為ΔEp＝mgx動(dòng)能增加量為ΔEk＝eq\f(1,2)(M＋m)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))則要驗(yàn)證的關(guān)系式為mgx＝eq\f(1,2)(M＋m)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))。(3)由表達(dá)式mgx＝eq\f(1,2)(M＋m)(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))可得eq\f(1,veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))＝eq\f(M,2gx)·eq\f(1,m)＋eq\f(1,2gx)則eq\f(1,veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))－eq\f(1,m)圖像的斜率為k＝eq\f(M,2gx)。6.(2021·廣東省百師聯(lián)盟一輪復(fù)習(xí)聯(lián)考)探究小組的同學(xué)在某星球模擬實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的地面上，利用如圖8甲所示的裝置對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究。懸點(diǎn)O正下方P點(diǎn)處設(shè)有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能被瞬間熔斷，由于慣性，小球?qū)⒆銎綊佭\(yùn)動(dòng)。利用頻閃數(shù)碼照相機(jī)對(duì)小球的運(yùn)動(dòng)連續(xù)拍攝。在有坐標(biāo)紙的背景屏前，拍下了小球做平拋運(yùn)動(dòng)過程的多張照片，經(jīng)合成后，照片如圖乙所示。已知a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，照相機(jī)連續(xù)拍照時(shí)間間隔是0.10s，坐標(biāo)紙方格實(shí)際尺寸如圖乙中的坐標(biāo)所示，eq\r(5)＝2.24，則：圖8(1)該星球模擬實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的重力加速度大小為________m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；(2)小球經(jīng)過a位置時(shí)的速度大小為________m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。答案(1)4.0(2)0.448解析(1)一格長(zhǎng)度為L(zhǎng)，豎直方向上有Δy＝L＝g′T2得g′＝eq\f(L,T2)＝eq\f(0.04,0.102)m/s2＝4.0m/s2。(2)平拋運(yùn)動(dòng)水平方向的初速度為v0＝eq\f(0.04,0.1)m/s＝0.4m/sb點(diǎn)豎直方向的速度為vby＝eq\f(0.12,0.2)m/s＝0.6m/s則a點(diǎn)豎直方向的速度為vay＝vby－g′T＝(0.6－4.0×0.1)m/s＝0.20m/s則a點(diǎn)的速度為va＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,ay))＝0.448m/s。7.(2021·遼寧葫蘆島市高考一模)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，某同學(xué)使用如圖9甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)兩個(gè)剛性滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被滑行器上的擋光片遮擋的時(shí)間稱為光電門的擋光時(shí)間。預(yù)先測(cè)得兩滑行器連同擋光片的總質(zhì)量分別為M、m(M＞m)，兩擋光片寬度為D(兩擋光片寬度相同)。該同學(xué)想在水平的氣墊導(dǎo)軌上，只利用以上儀器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，請(qǐng)回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺母，使氣墊導(dǎo)軌水平。在不增加其他測(cè)量器材的情況下，調(diào)水平的步驟是：接通氣墊導(dǎo)軌裝置的電源，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下面的螺母，若滑行器M放在氣墊導(dǎo)軌上的任意位置都能保持靜止，或者輕推滑行器M，M分別通過光電門G1、G2的時(shí)間________，則導(dǎo)軌水平。,圖9)(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)蓳豕馄膶挾热鐖D乙所示，則D＝________mm。(3)將滑行器M靜置于兩光電門之間，將滑行器m置于光電門G1右側(cè)，用手推動(dòng)m，使m獲得水平向左的速度經(jīng)過光電門G1并與M發(fā)生碰撞且被彈回，再次經(jīng)過光電門G1。光電門G1先后記錄的擋光時(shí)間為Δt11、Δt12，光電門G2記錄的擋光時(shí)間為Δt2。在本次實(shí)驗(yàn)中，若表達(dá)式________________(用M、m、Δt11、Δt12、Δt2表示)在誤差允許的范圍內(nèi)成立，則動(dòng)量守恒定律成立。答案(1)相等(2)5.75(3)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,Δt11)＋\f(1,Δt12)))＝Meq\f(1,Δt2)解析(1)實(shí)驗(yàn)開始，在不掛重物的情況下輕推滑行器，若滑行器做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑行器通過光電門速度相等，則光電門的擋光時(shí)間相等，證明氣墊導(dǎo)軌