人教版新高考物理二轮复习专项训练--实验题专项练(四)

实验题专项练(四)

(满分:14分　时间:15分钟)

1.(6分)(2021山东卷)某乒乓球爱好者,利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下:

①固定好手机,打开录音功能;

②从一定高度由静止释放乒乓球;

③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音,其随时间(单位:s)的变化图像如图所示。

根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻,如下表所示。

根据实验数据,回答下列问题:

(1)利用碰撞时间间隔,计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为　　　　 m(保留2位有效数字,g取9.80 m/s2)。 

(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k,则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的　　　　倍(用k表示),第3次碰撞过程中k=　　　　(保留两位有效数字)。 

(3)由于存在空气阻力,第(1)问中计算的弹起高度　　　　(选填“高于”或“低于”)实际弹起高度。 

2.(8分)(2021江西南昌高三三模)在测量定值电阻的实验中,提供的实验器材如下:电压表V1(量程3 V,内阻r1=3.0 kΩ),电压表V2(量程5 V,内阻r2=5.0 kΩ),滑动变阻器R(额定电流1.5 A,最大阻值100 Ω),待测定值电阻Rx,电源E(电动势6.0 V,内阻不计),开关和导线若干。

(1)将虚线框中的电路原理图补充完整。

(2)根据下表中的实验数据(U1、U2分别为电压表V1、V2的示数),在图甲给出的坐标纸上绘制U2-U1图像。

甲

乙

(3)由U2-U1图像得到待测定值电阻的阻值Rx=　　　　 Ω。(结果保留两位有效数字) 

(4)完成上述实验后,若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻Ry(阻值约为700 Ω)的阻值,在不额外增加器材的前提下,要求实验精度尽可能高,请在图乙的虚线框内画出你改进的电路图。

参考答案

实验题专项练(四)

1.答案 (1)0.20　(2)1-k2　0.95　(3)高于

解析 (1)第3次碰撞到第4次碰撞用时t0=2.40 s-2.00 s=0.40 s,根据竖直上抛和自由落体运动的对称性可知第3次碰撞后乒乓球弹起的高度为h0=×9.8×0.22 m≈0.20 m。

(2)碰撞后弹起瞬间速度为v2,碰撞前瞬间速度为v1,根据题意可知=k,则每次碰撞损失的动能与碰撞前动能的比值为=1-=1-k2,第2次碰后从最高点落地瞬间的速度v=gt=g=0.21 s·g,第3次碰撞后瞬间速度为v'=gt'=g=0.20 s·g,则第3次碰撞过程中k=≈0.95。

(3)由于存在空气阻力,乒乓球在上升过程中受到向下的阻力和重力,乒乓球的动能转化为内能和乒乓球的重力势能,能达到的最高点低于理论高度,所以第(1)问中计算的弹起高度高于实际弹起的高度。

2.答案 (1)见解析图

(2)见解析图

(3)1.8×103

(4)见解析图

解析 (1)电压表V1和Rx串联再和V2并联,并联的总电阻远大于滑动变阻器的最大阻值,为了调节滑动变阻器时,电表示数变化明显,且能获得更多组数据,选择分压接法,如图甲所示。

甲

(2)根据表格数据,绘制的U2-U1图像如图乙所示。

乙

(3)根据实验电路图,则有Rx=,变形得U2=U1,根据U2-U1图像可得斜率k=1.60,则有1.60=,代入r1=3.0 kΩ,解得Rx=1.8×103 Ω。

(4)因待测电阻Ry(阻值约为700 Ω)的阻值较小,若仍与电压表V1串联,则所分得的电压过小,不利于测量,故待测电阻与其中的一个电压表并联,由于电源电动势只有6 V,为了让待测电阻Ry分得较大电压,故待测电阻Ry应与电压表V2并联,再与电压表V1串联,故改进后的电路图如图丙所示。

丙