2022届高三物理二轮复习卷：实验题专题练习（一）

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 2022届高三物理二轮复习卷：实验题专题练习（一）一、实验探究题1．（2022高三上·浙江月考）下列如图所示的学生实验中（1）必须要平衡摩擦力的是____。A．探究求合力的方法 B．研究平抛物体运动C．探究功与物体速度变化的关系 D．验证机械能守恒（2）①在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小华释放小车前的装置如图（1）所示，请至少指出两个不妥之处　                       　、　                                         　；②某同学正确操作后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力F的图像如图（2）所示。若牛顿第二定律成立，则小车的质量为　     　kg，小盘的质量为　     　kg.【答案】（1）C（2）小车没有靠近打点计时器；长木板放得过于靠左，以致于细线与桌沿接触；0.2；0.005【考点】验证牛顿运动定律（探究加速度与力、质量的关系）【解析】【解答】（1）探究求合力的方法、研究平抛物体运动和验证机械能守恒都不需要平衡摩擦力，探究功与物体速度变化的关系时，需要小车在沿木板方向所受合外力等于橡皮筋拉力和合力，所以需要平衡摩擦力，故答案为：C。（2）小车没有靠近打点计时器，从而使小车运动距离较短，不能在纸带上尽可能获得较多的数据。长木板放得过于靠左，以致于细线与桌沿接触，由此产生的摩擦会对实验结果产生较大影响。设小车的质量为M，小盘的质量为m，根据牛顿第二定律有由题图（2）解得，
【分析】（1）探究功与物体速度的变化关系需要平衡摩擦力；
（2）其探究牛顿第二定律的实验中不妥的地方有：一是小车没有靠近打点计时器；二是其实验没有平衡摩擦力；
（3）利用牛顿第二定律结合图像斜率和截距可以求出小车质量及小盘质量的大小。2．（2021高三上·东莞月考）为测定电源的电动势和内阻，实验室提供了如下器材：A．待测电源（电动势约为9V）        B．电压表（视为理想电压表，量程为3V）C．电阻箱R（0~999.9Ω）     D．定值电阻R0 E.开关、导线若干（1）用欧姆表（×1）测电阻R0，欧姆表的指针如图甲所示，则R0=　     　Ω；（2）为达到测定的目的，你认为下列实验电路图中正确的是图　     　；（3）某同学应用所测得的数据，绘出的 图像是一条直线，如图乙所示，测得直线的斜率 ，纵坐标的截距 ，则电源的电动势E=　     　V，内阻r=　     　Ω（保留2位有效数字）  【答案】（1）10（2）A（3）9.0；2.0【考点】电阻的测量【解析】【解答】（1）用欧姆表（×1）测电阻R0，可知其阻值为R0=10Ω（2）由于电动势约为9V，路端电压肯定超过电压表量程3V，故正确的电路应该是图A。故答案为：A。（3）由闭合电路欧姆定律可得 整理得 结合题意可得 联立解得 ， 【分析】（1）欧姆表的读数由表盘读数乘以倍率；
（2）在实验中，测量范围电表的量程；
（3）解决图像问题可以参照以下步骤：
 3．（2022高三上·洛川月考）某实验小组的同学在“验证牛顿第二定律”实验中，使用了如图所示的实验装置。（1）在下列测量工具中，本次实验需要用的测量仪器有____．（选填测量仪器前的字母）A．游标卡尺 B．刻度尺 C．秒表 D．天平（2）实验中，为了可以将细线对小车的拉力看成是小车所受的合外力，某同学先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项必须且正确的操作是____．（选填选项前的字母）A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节砂和砂桶的总质量的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B．将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推一下小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推一下小车，观察判断小车是否做匀速运动（3）某同学在做保持小车质量不变，验证小车的加速度与其合外力成正比的实验时，根据测得的数据作出如图所示的a-F图线，所得的图线既不过原点，又不是直线，原因可能是____。（选填选项前的字母）A．木板右端所垫物体较低，使得木板的倾角偏小B．木板右端所垫物体较高，使得木板的倾角偏大C．小车质量远大于砂和砂桶的质量D．砂和砂桶的质量不满足远小于小车质量（4）下图是实验中得到的一条纸袋，A、B、C、D、E是计数点（相邻计数点间有4个点，电源频率50HZ），其中L1=3.07cm，L2=12.38cm，L3=27.87cm，L4=49.62cm．则打C点时小车的速度为　     　m/s，小车的加速度是　     　m/s2。（计算结果均保留三位有效数字）【答案】（1）B；D（2）B（3）A；D（4）1.24；6.22【考点】验证牛顿运动定律（探究加速度与力、质量的关系）【解析】【解答】（1）“验证牛顿第二定律”实验需要用天平测量小车、砂、砂桶的质量，需要用刻度尺测出计数点间的距离，AC不符合题意，BD符合题意。故答案为：BD。（2）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，可以将长木板的一段垫高，撤去砂和砂桶，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，AC不符合题意，B符合题意。故答案为：B。（3）由图2所示图像可知，直线没过原点，当a=0时，F＞0。也就是说当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明小车的摩擦力大于重力沿斜面向下的分力，实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，平衡摩擦力时，所垫木板太低。从图像上可以看出：F从0开始增加，砝码和砝码盘的质量远小于车的质量，慢慢的砂的质量在增加，那么在后面砝码和砝码盘的质量就没有远小于车的质量呢，那么绳子的拉力与砝码和砝码盘的总重力就相差大。所以原因是砝码和砝码盘的质量没有远小于车的质量，BC不符合题意，AD符合题意。故答案为：AD。（4）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，又两计数点间的时间为则可得C点时小车的速度为根据匀变速直线运动的推论则小车的加速度为
【分析】（1）验证牛顿第二定律需要使用刻度尺及天平；
（2）平衡摩擦力时不需要挂砂桶；其平衡摩擦力时需要连接纸带；
（3）利用其初始坐标可以判别平衡摩擦力不足，当图像直线弯曲可以判别其没有满足质量要求；
（4）利用平均速度公式可以求出小车的速度，利用邻差公式可以求出小车加速度的大小。4．（2022高三上·洛川月考）某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了甲、乙所示的两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验。（1）组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是　     　。（2）若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，请根据纸带计算出B点的速度大小为　     　m/s。（结果保留三位有效数字）（3）该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2-h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g=　     　m/s2。（结果保留三位有效数字）【答案】（1）甲（2）1.37（3）9.75【考点】验证机械能守恒定律【解析】【解答】(1)由甲、乙两图可知，乙图存在的摩擦远远大于甲图中摩擦，由此可知甲图验证机械能守恒更合适。(2)匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，因此有(3)由机械能守恒得由此可知：图象的斜率k=2g，由此可以求出当地的重力加速度，由图可知所以g≈9.75m/s2
【分析】（1）其乙图中摩擦力比较大所以使用甲图验证机械能是否守恒；
（2）利用平均速度公式可以求出瞬时速度的大小；
（3）利用机械能守恒定律结合图像斜率可以求出重力加速度的大小。5．（2021高三上·泾阳期中）在“测量电源的电动势与内阻”实验中，某同学设计了如图甲所示的实验电路，所用的实验器材有：A．待测电源（电动势约为3V，内阻约为几欧）B．半圆形变阻器（总阻值12Ω，阻值均匀，带有可指示滑片转过角度θ的刻度盘）C．电流表（量程为0.6A，内阻不计）D．定值电阻R0E.开关、导线若干。（1）实验时定值电阻R0有下列三种阻值，应选用______；  A．4Ω B．20Ω C．40Ω（2）实验中，转动半圆形变阻器滑片，改变角度θ的值，测得对应的电流I，根据测得的多组数据，以 为纵坐标，θ为横坐标，作出的 -θ图线（用直线拟合）如图乙所示；  由乙图可得电源的电动势E=　     　V，内阻r=　     　Ω。（结果均保留两位有效数字）【答案】（1）A（2）2.9；1.7【考点】测电源电动势和内阻【解析】【解答】(1)电路连接即要保证安全，由要尽可能减小误差，本实验电路图为串联，电动势为3V，电流表最大量程为0.6A，电路中的最小电阻为 所以，选择A比较好，BC接入电路，电流较小误差较大，A符合题意；(2)滑动电阻器串入电路的阻值为 根据闭合电路欧姆定律 整理得到 由图斜率和截距可知 ， 【分析】（1）根据串联电路的特点以及欧姆定律得出电路中的最小电阻；从而选择接入电路的电阻；
（2）根据电阻关系得出接入串联电路的阻值，根据闭合电路欧姆定律从而得出   -θ 的关系式，根据图像得出电源的电动势以及内阻。6．（2021高三上·苏州期中）              （1）如图甲所示，是欧姆表测未知电阻Rx阻值的原理图，电路中电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，则电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为：I=　            　；（调零电阻接入电路的部分阻值用R0表示）（2）I﹣Rx的关系图象如图乙所示，由图象判断下列说法正确的是_____；  A．指针偏角越小，测量的误差越小B．欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流I＝IgC．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏D．测量中，当Rx的阻值为图乙中的R2时，指针位于表盘中央位置的右侧（3）用欧姆挡粗测电阻，选用 “×1k”倍率挡测量，发现指针偏转角度过大，因此需选择　     　（选填“×10k”或“×100”）倍率的挡，换挡后应重新进行　     　（选填“欧姆”或“机械”）调零，测量时多用电表的示数如图丙所示，测量结果为Rx=　         　Ω（4）为了精确地测量待测电阻Rx的阻值，实验室提供了下列器材：A．电流表A1（量程为500μA，内阻r1=800Ω）B．电流表A2（量程为1.5mA，内阻r2约为300Ω左右）C．滑动变阻器R（0~100Ω；额定电流1A）D．定值电阻R1=3200ΩE.定值电阻R2=200ΩF.电源（电动势E=3.0V，内阻约2Ω）G.开关S、导线若干①要求通过待测电阻的电流调节范围尽量大，请将设计好的电路图画在虚线框中（标出器材的符号）　     　②按正确的设计连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，读出电流表A1、A2的示数I1、I2，记录多组数据，并做出I1−I2图象如图丁所示，则待测电阻Rx=　                                  　Ω（结果要保留3位有效数字）。【答案】（1）（2）B；C（3）×100；欧姆；1.9×103（4）；2.00×103（1.94×103 ~2.02×103）【考点】电阻的测量【解析】【解答】（1）根据闭合电路欧姆定律 故 （2）A．指针在表盘中间位置时的误差才较小，A不符合题意；B．欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流达到满偏电流，B符合题意；C．根据 Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，C符合题意；D．当Rx的阻值为图乙中的R2时，Rx大于中值电阻，指针位于表盘中央位置的左侧，D不符合题意。故答案为：BC。（3）指针偏转角度过大，说明选择的挡位较大，应该换×100倍率的挡位，换挡后应重新进行欧姆调零。如图丙所示，测量结果为 （4）①电流表A1内阻已知，可与一定值电阻串联，改装成电压表，根据串并联关系，串联的电阻越大，改装成的电压表量程越大，当与R1串联时，量程为 电源电压为3V，故电流表A1与R1串联比较合适。改装后的电压表内阻为 因为 故采用电流表外接法。因要精确地测量待测电阻，需要测得多组数据，故采用分压接法。电路图如下：②根据串并联关系 结合图像可知 解得 【分析】（1）利用闭合电路欧姆定律可以求出电流的表达式；
（2）指针偏转角在刻度盘中间其误差较小；当待测电阻变小时其指针位于刻度盘中间位置左侧；
（3）偏转角太大说明电阻偏小所以要换小挡位重新进行欧姆调零；利用示数和档数可以求出电阻的大小；
（4）利用电流表与定值电阻串联改装为电压表，由于改装后电压表内阻已知所以电流表A2使用外接法；其滑动变阻器使用分压式接法；利用串联和并联规律结合欧姆定律可以求出待测电阻的大小。