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1、階段訓(xùn)練(五)　物理實驗 (時間:45分鐘　滿分:100分) 1.(18分)(2018·天津卷)某研究小組做驗證力的平行四邊形定則的實驗,所用器材有方木板一塊,白紙,量程為5 N的彈簧測力計兩個,橡皮條(帶兩個較長的細(xì)繩套),刻度尺,圖釘(若干個)。 (1)具體操作前,同學(xué)們提出了如下關(guān)于實驗操作的建議,其中正確的有　　　　。? A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上 B.重復(fù)實驗再次進(jìn)行驗證時,結(jié)點O的位置可以與前一次不同 C.使用測力計時,施力方向應(yīng)沿測力計軸線;讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度 D.用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計時的拉力 (

2、2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實驗,白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點,如下圖所示。其中對于提高實驗精度最有利的是　　　。? 答案:(1)BC　(2)B 解析:(1)做驗證力的平行四邊形定則實驗時,橡皮條和兩繩套夾角的角平分線沒有必要在一條直線上,選項A錯誤;在同一次實驗中要保持橡皮條結(jié)點O在同一位置,但為了尋找普遍規(guī)律重復(fù)實驗(或不同實驗小組實驗)時,結(jié)點O的位置可以不同,選項B正確;由彈簧測力計的使用規(guī)則可知選項C正確;合力與分力的大小關(guān)系不確定,實驗中沒有必要使兩個測力計拉橡皮條時拉力小于只用一個測力計時的拉力,選項D錯誤。

3、(2)A、D圖中選擇的力的標(biāo)度太大,不方便作圖,并且A圖中表示力的作用線的點離結(jié)點O太近,不利于確定力的方向,選項A、D錯誤;C圖中實驗時彈簧測力計的示數(shù)太小,作圖誤差較大,不利于總結(jié)實驗結(jié)論,選項C錯誤。故只有選項B最符合題意。 2.(20分)用如圖甲所示的實驗裝置驗證機(jī)械能守恒定律。實驗所用的電源為學(xué)生電源,輸出電壓為6 V的交流和直流兩種電流。重錘從高處由靜止開始落下,重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點,對紙帶上的點跡進(jìn)行測量,已知重力加速度為g,即可驗證機(jī)械能守恒定律。 甲 (1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟: A.按照圖示的裝置安裝器件 B.將打點計時器接到

4、電源的直流輸出端上 C.用天平測量出重錘的質(zhì)量 D.先釋放紙帶,然后接通電源開關(guān)打出一條紙帶 E.測量打出的紙帶上某些點之間的距離 F.根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能在誤差范圍內(nèi)是否等于增加的動能 其中沒有必要或操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是　　　　　　(填寫選項對應(yīng)的字母)。? (2)如圖乙所示是實驗中得到的一條紙帶,將起始點記為O,并在離O點較遠(yuǎn)的任意點依次選取6個連續(xù)的點,分別記為A、B、C、D、E、F,量出與O點的距離分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6,使用交變電流的周期為T,設(shè)重錘質(zhì)量為m,則在打E點時重錘的動能為　　　　　,在打O點和E點這段時間內(nèi)的重力勢能的

5、減少量為　　　　　　。? 乙 (3)在本實驗中發(fā)現(xiàn),重錘減少的重力勢能總是　　　　(選填“大于”或“小于”)重錘增加的動能,主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用,為了測定阻力大小,可算出第(2)問中紙帶各點對應(yīng)的速度,分別記為v1至v6,并作vn2-hn圖像,如圖丙所示,直線斜率為k,則可測出阻力大小為　　　　　　　　　　　。? 丙 答案:(1)BCD (2)m(h6-h4)28T2　mgh5 (3)大于　mg-k2 解析:(1)沒有必要或操作不恰當(dāng)?shù)牟襟E是BCD。B項應(yīng)將打點計時器接到電源的交流輸出端上;C項沒有必要用天平測量出重錘的質(zhì)量;D應(yīng)為先接通電源,再釋放

6、紙帶,打出一條紙帶。(2)打E點的速度為vE=h6-h42T,動能Ek=12mh6-h42T2=m(h6-h4)28T2;重力勢能減少量ΔEp=mgh5。(3)因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用,重錘減少的重力勢能總是大于重錘增加的動能;即Ffhn=mghn-12mvn2,解之得Ff=mg-mvn22hn=mg-vn22hn=mg-k2。 3.(16分)(2019·廣州凱里模擬)圖中矩形框內(nèi)存在一沿水平方向且與金屬棒垂直的勻強(qiáng)磁場,金屬棒放在電子秤上。現(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力,來測量磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小并判定其方向。 (1)在圖中畫線完成實驗電路圖的連接,要求接通電源后

7、電流由a流向b。 (2)完成下列主要實驗步驟中的填空: ①按圖接線; ②保持開關(guān)S斷開,讀出電子秤示數(shù)m0; ③閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)R的阻值使電流大小適當(dāng),此時電子秤仍有讀數(shù),讀出并記錄　　　　　　　　、　　　　　　　　(填物理量名稱及符號);? ④用刻度尺測量　　　　　　　　　　　　　　　　(填物理量名稱及符號)。? (3)用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,可以得到B=　　　　　　　　。? (4)判斷磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是:若　　　　,則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直金屬棒向外;反之,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直金屬棒向里。? 答案:(1)如圖所示 (2)③電流表的示數(shù)I　此時電

8、子秤的示數(shù)m1?、芙饘侔舻拈L度l (3)|m0-m1|Ilg (4)m1

9、向外。 4.(23分)為了測量某電池的電動勢E(約為3 V)和內(nèi)阻r,可供選擇的器材如下: A.電流表G1(0~2 mA,內(nèi)阻為100 Ω) B.電流表G2(0~1 mA,內(nèi)阻未知) C.電阻箱R1(0~99.9 Ω) D.電阻箱R2(0~9 999.9 Ω) E.滑動變阻器R3(0~10 Ω　1 A) F.滑動變阻器R4(0~1 000 Ω　10 mA) G.定值電阻R0(800 Ω　0.1 A) H.待測電池 I.導(dǎo)線、開關(guān)若干 (1)采用如圖甲所示的電路,測定電流表G2的內(nèi)阻,得到電流表G1的示數(shù)I1、電流表G2的示數(shù)I2如下表所示: I1/mA 0.40 0

10、.81 1.20 1.59 2.00 I2/mA 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 根據(jù)測量數(shù)據(jù),請在圖乙坐標(biāo)中描點作出I1-I2圖線,由圖線可得出電流表G2的內(nèi)阻等于 　　　　　Ω。? (2)某同學(xué)在現(xiàn)有器材的條件下,要測量該電池的電動勢和內(nèi)阻,采用了圖丙的電路,若把電流表G2改裝成量程為0~3 V的電壓表,則電阻箱②該調(diào)到　　　Ω。把電流表G1改裝成量程為0~0.5 A的電流表,則電阻箱①該調(diào)到　　　Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。? (3)以G2示數(shù)I2為縱坐標(biāo),G1示數(shù)I1為橫坐標(biāo),作出I2-I1圖像如圖丁所示,結(jié)合圖像可得出電源的電動勢為

11、　　　　V,電源的內(nèi)阻為　　　Ω。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)? 答案:(1)如解析圖所示　200　(2)2 800　0.40　(3)2.7　8.6 解析:(1)描點作出I1-I2圖線如圖所示,從表格中的數(shù)據(jù)看,I1與I2成正比。圖線為過原點的直線,電流表G2和電流表G1并聯(lián),電流之比就是內(nèi)阻的反比。如圖,I1I2=2,電流表G1的內(nèi)阻是100Ω,所以電流表G2的內(nèi)阻等于200Ω。 (2)因為電流表G2量程為0~1mA,內(nèi)阻為200Ω,把它改裝成0~3V的電壓表時,電流表上的電壓為0.2V,故串聯(lián)的電阻上的電壓為2.8V,電阻箱②該調(diào)到電阻的大小為R2=2800Ω。若將G1改裝成0~0

12、.5A的電流表,則R1=2×10-3×1000.5-2×10-3Ω=0.40Ω。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律應(yīng)有:E=I2(r2+R2)+I1r1+I1r1R1+I1r,整理可得:I2=Er2+R2-I1(r1+r1rR1+r)r2+R2,結(jié)合圖像斜率和截距的概念應(yīng)有:Er2+R2=0.9×10-3,E=2.7V,r1+r1rR1+rr2+R2=34,r=8.6Ω。 5.(23分)(2019·全國卷Ⅲ)某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5 Ω、量程為100 μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn),要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對應(yīng)電流表表盤的50 μA刻度?？蛇x用的器材還有:定值電阻R0(阻值

13、14 kΩ),滑動變阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω),電阻箱(0~99 999.9 Ω),干電池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),紅、黑表筆和導(dǎo)線若干。 甲 (1)歐姆表設(shè)計 將圖甲中的實物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后,滑動變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為　　　　　Ω;滑動變阻器選　　　　　(選填“R1”或“R2”)。? (2)刻度歐姆表表盤 通過計算,對整個表盤進(jìn)行電阻刻度,如圖乙所示。表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75,則a、b處的電阻刻度分別為　　　　　、　　　　　。? 乙 (3)校準(zhǔn) 紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使歐姆表指

14、針指向　　　　　　 kΩ處;將紅、黑表筆與電阻箱連接,記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應(yīng)的測量值,完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測量。若校準(zhǔn)某刻度時,電阻箱旋鈕位置如圖丙所示,則電阻箱接入的阻值為　　　　Ω。? 丙 答案:(1)連線如圖所示　900　R1　(2)45　5　(3)0　35 000.0 解析:(1)把圖中各元件串聯(lián)起來,注意電流從紅表筆進(jìn),從黑表筆出。15kΩ為中值電阻,也是歐姆表內(nèi)阻,RΩ-R0-r-Rg=15000Ω-14000Ω-1.5Ω-98.5Ω=900Ω,R1最大值為1500Ω,能提供900Ω的電阻,故選R1。 (2)RΩ+Rx1=EI1,RΩ=15kΩ,I1=25μA,解得Rx1=45000Ω=45kΩ,所以a處的刻度標(biāo)為45。RΩ+Rx2=EI2,I2=75μA,解得Rx2=5000Ω=5kΩ,所以b處的刻度標(biāo)為5。 (3)歐姆表歐姆調(diào)零時調(diào)到0kΩ;讀數(shù)就是箭頭指的數(shù)乘以倍數(shù),然后再加起來,求得和為35000.0Ω。 8