2019版高考物理二轮复习专题检测：27 技法专题——坚持“2原则”智取物理实验题(含解析)

专题检测（二十七）  技法专题——坚持“2原则”智取物理实验题1．读出如图所示的游标卡尺(50分度)与螺旋测微器、电流表、电压表、欧姆表(×10倍率)的读数。(1)________mm；(2)________mm；(3)________A；(4)________V；(5)________Ω。答案：(1)42.20　(2)2.987(2.986～2.988均可)  (3)0.34　(4)2.22(2.20～2.23均可)　(5)1602．某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s­t图像，经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应于不同的n的a值如表所示。n＝2时的s­t图像如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留两位有效数字)，将结果填入表中。 n12345a/(m·s－2)0.20 0.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a­n图像。从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。(5)利用a­n图像求得小车(空载)的质量为________kg(保留两位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)。(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是________(填入正确选项前的标号)。A．a­n图线不再是直线B．a­n图线仍是直线，但该直线不过原点C．a­n图线仍是直线，但该直线的斜率变大解析：(3)根据题图(b)可知，当t＝2.00 s时，位移s＝0.78 m，由s＝at2，得加速度a＝＝0.39 m/s2。     (4)描点及图像如图所示。(5)由(4)图像求得斜率k＝0.20  m/s2。由牛顿第二定律得nm0g＝(m＋Nm0)a，整理得a＝n，即k＝，代入数据得m＝0.44 kg。(6)若保持木板水平，则所挂钩码总重力与小车所受摩擦力的合力提供加速度，即nm0g－μ[m＋(N－n)m0]g＝(m＋Nm0)a，整理得a＝n－μg，可见a­n图线仍是直线，但不过原点，且斜率变大，选项B、C正确。答案：(3)0.39　(4)见解析图　(5)0.44　(6)BC3．(2018·哈尔滨模拟)如图所示为弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，在其两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管径且与弹簧不拴接)，压缩弹簧并锁定。现解除锁定，则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。按下述步骤进行实验：①用天平测出两球质量分别为m1、m2；②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h；③解除弹簧锁定弹出两球，记录两球在水平地面上的落点P、Q。回答下列问题：(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物理量有________。(已知重力加速度g)A．弹簧的压缩量ΔxB．两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2C．小球直径D．两球从管口弹出到落地的时间t1、t2(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为Ep＝____________________________。(3)由上述所测得的物理量来表示，如果满足关系式____________，那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。解析：(1)弹簧的弹性势能等于两球刚被弹出时得到的动能之和，要求解动能必须知道两球弹射的初速度v0，由平抛运动规律，可知v0＝，故还需要测出两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2，B正确。(2)小球刚被弹簧弹出时的动能为Ek＝mv02＝m2＝；故弹簧弹性势能的表达式为Ep＝m1v12＋m2v22＝＋。(3)由测得的物理量来表示，如果满足关系式m1v1＝m2v2，即m1x1＝m2x2，那么说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。答案：(1)B　(2)＋　(3)m1x1＝m2x24．利用如图甲所示的装置可以完成力学中的许多实验。(1)以下说法中正确的是________。A．用此装置研究匀变速直线运动时，必须设法消除小车和木板间摩擦阻力的影响B．用此装置探究加速度与力、质量的关系时，每次改变砝码及砝码盘的总质量之后，需要重新平衡摩擦力C．用此装置探究加速度与力、质量的关系时，为保证拉力近似等于沙桶(含沙)所受的重力，必须满足沙桶(含沙)的质量远小于小车的质量D．用此装置探究做功和速度变化的关系时，必须调节滑轮高度使连接小车的细线与木板平行(2)某同学在进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，经历了以下过程：a．在实验准备过程中，该同学决定使用电火花计时器，该打点计时器对电源的要求是________。A．交流220 V　　　　　　　 B．直流220 VC．交流4～6 V  D．直流4～6 Vb．该同学欲通过如图乙所示装置打出的纸带来判断是否已经平衡摩擦力。根据纸带(如图丙所示)的点迹可以判断：为进一步平衡摩擦力，图中的垫块应向________(选填“左”或“右”)移一些。c．在利用此装置做实验时(已知电源频率为50 Hz)，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图丁所示。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。则打下计数点3时小车的瞬时速度大小为________m/s，小车的加速度大小为________m/s2。(结果均保留两位有效数字)解析：(1)用此装置研究匀变速直线运动时，由于摩擦阻力是恒力，不必设法消除小车和木板间摩擦阻力的影响，选项A错误；用此装置探究加速度与力、质量的关系时，每次改变砝码及砝码盘的总质量之后，不需要重新平衡摩擦力，选项B错误；用此装置探究加速度与力、质量的关系时，为保证拉力近似等于沙桶(含沙)所受的重力，必须满足沙桶(含沙)的质量远小于小车的质量，选项C正确；用此装置探究做功和速度变化的关系时，必须调节滑轮高度使连接小车的细线与木板平行，选项D正确。(2)a.电火花计时器使用的是220 V的交流电。b.根据纸带的点迹可以判断小车做加速直线运动，需要进一步平衡摩擦力，图中垫块应向左移一些。c.打下计数点3时小车的瞬时速度大小为v3＝×10－2 m/s≈0.38 m/s。由逐差法可知小车的加速度大小为a＝×10－2 m/s2≈0.16 m/s2。答案：(1)CD　(2)a.A   b．左　c．0.38　0.165.随着力传感器的测量精度的提高，不用“扭秤”而进行实验研究点电荷间的相互作用力(库仑力)成为可能。如图所示是某科技实验小组设计的研究库仑力的装置，在抽成真空的玻璃容器A内，M、N为完全相同的金属小球(带电后可视为点电荷)，用绝缘支柱固定带电小球M，用可调丝线悬挂原来不带电的小球N，调控小球N的位置，通过等距离的背景刻度线0、1、2、3、4可准确确定小球M、N间的距离，相邻刻度线间距离均为d，通过固定在容器顶部并与丝线上端相连的高灵敏度拉力传感器B可以显示丝线上的拉力，控制放电杆可以让带电小球完全放电。实验小组完成了以下操作：①在小球N不带电时读出传感器示数F0；②让小球N与小球M接触后，调整小球N到位置1，读出并记录传感器示数F1；③继续调整小球N分别到位置2、3、4，依次读出并记录传感器示数F2、F3、F4；④用放电杆使小球N完全放电，再让小球N与小球M接触后，放回到位置1，读出并记录传感器示数F5；⑤重复④的操作，依次读出并记录传感器示数F6、F7。(1)对于上述操作，下列判断正确的是________。A．根据②的操作，可求出小球N在不同情况下所受的库仑力B．根据①②③的操作，可研究库仑力跟点电荷距离间的关系C．根据②④⑤的操作，可研究库仑力跟小球带电荷量间的关系D．要测定静电力常量k，还须准确测出小球M的带电荷量(2)小球N第一次与小球M接触后调整小球N到位置1，此时小球M、N间的库仑力大小为________。(3)实验中使用两个完全相同的金属小球，其作用是_____________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)当小球N与小球M接触带电后，M、N间产生库仑斥力，小球N受到重力mg＝F0、丝线拉力F1及库仑力FC1三个力，故库仑力FC1＝F0－F1，需要①②及后续操作共同确定不同情况下所受的库仑力，A选项错误；②③操作保持M、N所带电荷量不变，因此结合①可研究库仑力跟点电荷距离间的关系，B选项正确；操作④⑤保持小球间距离不变，每次小球N放电后再与小球M接触，由于两球完全相同，使小球所带电荷量依次减小到前次的，要研究的是库仑力跟小球所带电荷量间的关系，需要①②④⑤四步的操作共同完成，C选项错误；由库仑定律可知，要测定静电力常量，必须准确测定小球M的带电荷量，D选项正确。(2)根据(1)可知FC1＝F0－F1。(3)根据(1)可知，实验中使用两个完全相同的金属小球，是为了使小球N与带电小球M接触时将小球M所带的电荷量平分。答案：(1)BD　(2)F0－F1　(3)使小球N与带电小球M接触时将小球M所带的电荷量平分6.(2019届高三·潍坊模拟)如图甲所示，虚线框内是由表头G改装成的一个电流表和一个电压表的电路，其中接a、b时为电流表，接a、c时为电压表。已知表头的满偏电流为2 mA，内阻阻值范围为180～200 Ω，定值电阻R1＝50 Ω，R2＝1 460 Ω。为确定改装后电流表和电压表的量程，实验小组将a、b两个接线柱接入如图甲所示的电路中，来测量表头G的内阻。(1)实验室里，电流表A和滑动变阻器R均有两种规格：电流表：a.0～10 mA　　 B．0～600 mA滑动变阻器：a.0～20 Ω  B．0～1 000 Ω则电流表应选________，滑动变阻器应选________(选填字母代号)。(2)将选择的器材接入电路：①依照电路图甲，画出连线，补充完整实物图乙；②闭合S，以I1表示电流表A的示数，I2表示表头G的示数，多次调整滑动变阻器，测量多组I1、I2数据(单位均为mA)，某同学以I1为纵轴，I2为横轴，画出I1­I2图线为一条过原点的倾斜直线，该同学求出了图线的斜率k＝5，则表头内阻Rg＝________Ω，由表头G改装后的电流表量程为________mA，电压表量程为________V。解析：(1)表头满偏时流过R1的电流为：≈8 mA，则改装后的电流表量程约为I＝8 mA＋2 mA＝10 mA，则电流表选a；滑动变阻器为分压接法，则应选最大阻值较小的滑动变阻器，则选a。(2)①根据电路图连接实物图如图所示。②由I1＝I2＋IR1，I1＝5I2，可得IR1＝4I2，又I2Rg＝IR1R1，代入数据得Rg＝200 Ω，电流表的量程为I＝5Ig＝10 mA，电压表的量程为U＝IgRg＋IR2＝15 V。答案：(1)a　a　(2)①见解析图　②200　10　157．(2018·六安模拟)某课外小组在参观工厂时，看到一丢弃的电池，同学们想用物理上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻，已知这个电池的电动势约为11～13 V，内阻小于3 Ω，由于电压表量程只有3 V，需要将这只电压表通过连接一固定电阻(用电阻箱代替)，改装为量程为15 V的电压表，然后再用伏安法测电池的电动势和内阻，以下是他们的实验操作过程： (1)把电压表量程扩大，实验电路图如图甲所示，实验步骤如下，完成填空：第一步：按电路图连接实物；第二步：把滑动变阻器滑片移到最右端，把电阻箱阻值调到零；第三步：闭合开关，把滑动变阻器滑片调到适当位置，使电压表读数为3 V；第四步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为________V；第五步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其他线路，即得量程为15 V的电压表。(2)实验可供选择的器材有：A．电压表(量程为3 V，内阻约为2 kΩ)B．电流表(量程为3 A，内阻约为0.1 Ω)C．电阻箱(阻值范围0～9 999 Ω)D．电阻箱(阻值范围0～999 Ω)E．滑动变阻器(阻值为0～20 Ω，额定电流2 A)F．滑动变阻器(阻值为0～20 kΩ)电阻箱应选________，滑动变阻器应选________。(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变)，测电池电动势E和内阻r，实验电路图如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U­I图线如图丙所示，可知电池的电动势为________V，内阻为________Ω。解析：(1)把量程为3 V的直流电压表接一电阻箱，改装为量程为15 V的电压表时，将直流电压表与电阻箱串联，整个作为一只电压表，由题意知，电阻箱阻值调到零，电压表读数为3 V，由＝，可得U＝0.6 V，则把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为0.6 V时，即得到量程为15 V的电压表。(2)由题意知，电压表的量程为3 V，内阻约为2 kΩ，要改装成15 V的电压表，根据串联电路的特点可知，所串联的电阻箱阻值应约为4×2 kΩ＝8 kΩ，故电阻箱应选C；在分压电路中，为方便调节，应选用阻值较小的滑动变阻器，即选E。(3)由题图丙读出，图线在纵轴的截距为U＝2.3 V，则电源的电动势为E＝2.3×5 V＝11.5 V，内阻为r＝＝ Ω＝2.5 Ω。答案：(1)0.6　(2)C　E　(3)11.5　2.5