【物理】2020届二轮复习专题五物理实验作业（江苏专用） 10页

专题五　物理实验 冲刺提分作业 ‎　　　 　　　　　　　　　　 ‎ ‎1.(2019江苏高考模拟卷)某同学用如图所示的装置“验证力的平行四边形定则”。在某次实验中,弹簧测力计的指针位置如图所示。‎ ‎(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中细绳BO对O点的拉力大小为　　　　N。 ‎ ‎(2)下列不必要的实验要求是　　　　(请填写选项前对应的字母)。 ‎ A.弹簧测力计应在使用前校零 B.用两个弹簧测力计同时拉细绳时,它们的示数之差应尽可能大 C.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置 D.为了验证力的平行四边形定则,应采用作力的图示来表示分力与合力 ‎(3)为了提高实验的准确性,减少误差,请你提出合理的建议。(至少二条)‎ ‎①　; ‎ ‎②　。 ‎ 答案　(1)3.6　(2)BC　(3)见解析 解析　(1)该弹簧测力计的分度值为0.2 N。题图中指针落在3 N到4 N之间的第3格处,所以读数为3.6 N。‎ ‎(2)弹簧测力计要准确测出力的大小,所以必须在测量之前校零,故A项必要;实验中对两个弹簧测力计的示数没有要求,故B项不必要;O的位置可以变动,只需要保证作用效果相同即可,故C项不必要;实验通过作出三个力的图示,来验证“力的平行四边形定则”,故D项必要。‎ ‎(3)为提高实验的准确性,可:‎ ‎①选用弹性小且适当长的细绳;‎ ‎②橡皮条、细绳和测力计的轴应在同一平面上,且与板面平行贴近。‎ ‎2.(2019江苏南京、盐城二模联考)某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。在铁架台的顶端有一电磁铁,正下方某位置固定一光电门,电磁铁吸住直径为d的小铁球,此时球心与光电门的竖直距离为h。断开电源,小球下落,通过光电门的挡光时间为t。请回答下列问题:‎ 甲 乙 ‎(1)用游标卡尺测得d如图乙所示,则d=　　　　cm。 ‎ ‎(2)该实验需要验证的表达式为　　　　　　　　(用题中字母表示,设重力加速度为g)。 ‎ ‎(3)在实验过程中,多次改变h,重复实验,这样做可以　　　　。 ‎ A.减小偶然误差 B.减小系统误差 C.使实验结论更具有普遍性 ‎(4)小组内某同学提出,用高为d的铁质小圆柱体代替小铁球可提高实验的准确性,其理由是　　　　。 ‎ 答案　(1)0.565　(2)gh=d‎2‎‎2‎t‎2‎　(3)C　(4)小铁球经过光电门的挡光长度不一定是小球的直径,圆柱体经过光电门的挡光长度就是柱体高度 解析　(1)由题图乙可知,用游标卡尺测得d为0.5 cm+13×0.05 mm=0.565 cm。‎ ‎(2)小球到达光电门时的速度v=dt,则要验证的关系是mgh=‎1‎‎2‎mv2,即gh=d‎2‎‎2‎t‎2‎。‎ ‎(3)在实验过程中,多次改变h,重复实验,这样做不能减小偶然误差和系统误差,但可以使实验结论更具有普遍性。‎ ‎(4)小铁球经过光电门的挡光长度不一定是小球的直径,而圆柱体经过光电门的挡光长度就是柱体高度,所以用高为d的铁质小圆柱体代替小铁球可提高实验的准确性。‎ ‎3.(2018江苏苏州一模)某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量小物块与水平面之间的动摩擦因数。弹簧左端固定在挡板上,带有遮光条的小物块将弹簧压缩至C处由静止释放,小物块运动一段距离后与弹簧分离,接着通过P处光电计时器的光电门,最后停在水平面上的B处。已知重力加速度为g。‎ ‎(1) 用游标卡尺测量遮光条的宽度d,其示数如图乙所示,则d=　　　　 mm。 ‎ ‎(2) 为了测量动摩擦因数,还需要测量的物理量(写出需要测量的物理量及其符号)是:①　　　;②　　　。由此可得动摩擦因数μ=　　　　。(用测量的量表示) ‎ ‎(3) 若已经测得物块与水平面间的动摩擦因数为μ,物块质量为m,只需再测出物块释放处到最终停止处的距离s,即可测出物块释放时弹簧的弹性势能,试写出弹性势能Ep的表达式　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1) 4.20　(2)①遮光条通过光电门的时间t　②光电门到物块停止处的距离x　d‎2‎‎2gxt‎2‎　(3)Ep=μmgs 解析　(1)主尺的读数为4 mm,游标尺上的第4条刻线与主尺的刻线对齐,读数为0.20 mm,则d=4 mm+0.20 mm=4.20 mm。‎ ‎(2)实验的原理:根据遮光条的宽度与遮光条通过光电门的时间即可求得物块的速度v=dt; P到B的过程中,摩擦力做功,根据动能定理得-μmgx=0-‎1‎‎2‎mv2;联立解得动摩擦因数μ=d‎2‎‎2gxt‎2‎;根据表达式可知,还需要测量的物理量是:遮光条通过光电门的时间t;光电门到物块停止处的距离x。‎ ‎(3) 根据功能关系,释放物体后,弹簧的弹性势能减小,通过摩擦力做功,转化为内能,则有Ep=Wf=μmgs。 ‎ ‎4.(2019江苏南通、泰州、扬州等七市二模联考)描绘某电学元件的伏安特性曲线,提供实验器材如下:‎ A.待测元件(额定电压5 V,额定功率2.5 W); ‎ B.电流表A(0~ 0.6 A,内阻约0.5 Ω); ‎ C.电压表V(0~ 3 V,内阻约3 kΩ);‎ D.电阻箱R(0~9 999 Ω);‎ E.滑动变阻器(0~20 Ω);‎ F.滑动变阻器(0~1 kΩ);‎ G.电池(6 V);‎ H.开关,导线若干。‎ ‎(1)为扩大电压表量程,首先采用如图甲所示电路测定电压表内阻,实验操作过程如下:‎ Ⅰ.根据图甲电路,正确操作,完成了实验电路连接。‎ Ⅱ.闭合S,调节滑动变阻器R1的滑片P至某一位置,然后调节电阻箱。读出此时电阻箱阻值R及对应电压表示数U。保持滑片P位置不变,改变电阻箱阻值,读出多组(U,R)数据。‎ Ⅲ.以‎1‎U为纵轴,R为横轴,作‎1‎U-R图线如图乙所示。‎ 甲 乙 丙 ‎①实验中滑动变阻器R1应选择　　　(填写器材前序号)。 ‎ ‎②实验过程中,电阻箱取值为R=3 200 Ω时,电压表的表头指针如图丙所示,则U=　　　　 V。接着,为使电压表示数增大到接近满偏,电阻箱取值范围应在2 kΩ到3 kΩ之间,调节电阻箱正确的操作是:保持“×1 000”挡旋钮不动,将“×100”挡旋钮拨到　　　　(选填“0”或“9”)位置,再将“×1 000”挡旋钮拨到　　　　(填数字)位置,然后调节电阻箱阻值为适当值。 ‎ ‎③图乙中,直线的纵截距为d,斜率为k,则电压表内阻RV=　　　　。 ‎ ‎(2)请用笔画线代替导线,在图丁中将描绘电学元件伏安特性曲线的实物电路图连接完整。‎ 丁 答案　(1)①E　②2.50　9　2　③dk　(2)如图所示 解析　(1)①滑动变阻器在用分压式接法时,一般选阻值小的,调节起来灵敏度高。‎ ‎②电表读数时,先根据其量程确定分度值,然后读数。由题图丙知分度值为0.1 V,所以读数结果保留两位小数,即读数为2.50 V。‎ ‎③滑片P位置不变,可近似认为R和电压表串联分到的总电压U0不变。由欧姆定律可知U=IRV=U‎0‎R+‎RV·RV,所以‎1‎U=‎1‎U‎0‎RV·R+‎1‎U‎0‎,由题意可知d=‎1‎U‎0‎,k=‎1‎U‎0‎RV,所以k=dRV,可得RV=dk。‎ ‎(2)如答案图所示。‎ ‎5.(2019江苏南师附中等四校联考)在“测定电源电动势和内阻”的实验中,实验室仅提供下列实验器材:‎ A.两节旧干电池,每节电动势约1.5 V;‎ B.直流电压表V1、V2,量程均为0~3 V,内阻约3 kΩ;‎ C.电流表,量程0~0.6 A,内阻小于1 Ω;‎ D.定值电阻R0,阻值2 Ω;‎ E.滑动变阻器R,最大阻值15 Ω;‎ F.导线和开关若干。‎ 如图甲所示,连接实验电路。‎ ‎(1)根据图甲电路进行实验,测得多组U、I数据,作出U-I图像,测出的电源电动势的值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值,其产生误差的原因是　　　　(选填“电压表分流”或“电流表分压”)。 ‎ 甲 乙 ‎(2)实验过程中,由于电流表发生了故障,某同学又设计了图乙所示的电路测定电源的电动势和内阻,实验中移动滑动变阻器触头,记录U1和U2的值如表所示,用测出的数据在图丙中绘出U2-U1图线。‎ 组数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 电压U1/V ‎0.80‎ ‎1.00‎ ‎1.20‎ ‎1.50‎ ‎1.70‎ ‎2.00‎ 电压U2/V ‎1.55‎ ‎1.66‎ ‎1.80‎ ‎1.97‎ ‎2.08‎ ‎2.27‎ 丙 ‎　　(3)由图线可得被测电池组的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω(结果保留两位有效数字)。 ‎ 答案　(1)小于　电压表分流　(2)如图所示 ‎(3)2.7　3.0‎ 解析　(1)由题图甲可知,电流表测量的不是流过干路的电流,则误差是由电压表的分流造成的。相对于电源来说,本实验采用电流表外接法,当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,除此之外,由于电压表的分流作用,电流的测量值小于真实值,电源的U-I图像对比如图所示。‎ 由图像可知,电源电动势的测量值小于真实值,电源内阻的测量值小于真实值。‎ ‎(2)根据表中数据采用描点法即可得出对应的图像。‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律可知E=U2+U‎2‎‎-‎U‎1‎R‎0‎r 整理得U2=ER‎0‎R‎0‎‎+r+U1‎rR‎0‎‎+r 当U2=1.55 V时,U1=0.80 V 当U2=1.97 V时,U1=1.50 V 解得E=2.7 V,r=3.0 Ω ‎6.(2019江苏南京、盐城二模联考)在研究金属电阻阻值与温度的关系时,为了能够较准确地测出金属电阻的阻值,设计了如图甲所示的电路。除了金属电阻Rx外,还提供的实验器材有:‎ 学生电源E,灵敏电流计,滑动变阻器R、Rs,定值电阻R1、R2,电阻箱R0,开关S,控温装置,导线若干。‎ 甲 乙 ‎①按照电路图连接好电路后,将R0调至适当数值,R的滑片调至最右端,Rs的滑片调至最下端,闭合开关S;‎ ‎②把R的滑片调至适当位置,调节R0,并逐步减小Rs的阻值,直到Rs为零时,灵敏电流计指针不发生偏转,记录R0的阻值和Rx的温度;‎ ‎③多次改变温度,重复实验;‎ ‎④实验完毕,整理器材。‎ 根据上述实验回答以下问题:‎ ‎(1)上述②中,灵敏电流计指针不发生偏转时,a点电势　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)b点电势。 ‎ ‎(2)某次测量时,R0的旋钮如图乙所示,则R0的读数为　　　　Ω。 ‎ ‎(3)用R0、R1、R2表示Rx,则Rx=　　　　。 ‎ ‎(4)求出的阻值Rx和对应温度如下表所示:‎ 温度t/℃‎ ‎35.0‎ ‎40.0‎ ‎45.0‎ ‎50.0‎ ‎55.0‎ 阻值Rx/Ω ‎58.3‎ ‎59.4‎ ‎60.6‎ ‎61.7‎ ‎62.8‎ 请在图丙所示的坐标纸上描绘出Rx-t图线。‎ 丙 ‎(5)本实验中Rs的作用为　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)等于　(2)40.0　(3)R‎1‎R‎2‎R0　(4)如图所示 ‎(5)保护电流计 解析　(1)题②中,灵敏电流计指针不发生偏转时,说明电流计中无电流通过,即a点电势等于b点电势。‎ ‎(2)图乙所示R0的读数为40.0 Ω。‎ ‎(3)设R1所在支路的电流为I1,R2所在支路的电流为I2,当a点电势等于b点电势时有I1R1=I2R2,I1Rx=I2R0,两式相除可得R‎1‎Rx=R‎2‎R‎0‎,即Rx=R‎1‎R‎2‎R0。‎ ‎(4)根据实验数据描绘出Rx-t图线,如答案图所示。‎ ‎(5)本实验中Rs的作用为保护电流计。‎