2023学年高考物理二轮复习专题6高中物理实验第3讲改进型和设计型实验练习.doc

第3讲 改进型和设计型实验 1．(2023年年河源名校模拟)某同学通过实验比较两滑块A、B与斜面间动摩擦因数的大小关系． (1)如图甲所示，将滑块A、B由静止释放，下滑过程中二者始终相对静止，则A、B与斜面间的动摩擦因数μA与μB的大小应满足__________． (2)如图乙所示，给滑块A、B沿斜面向上的初速度v，上滑过程中二者始终相对静止，则下列说法正确的是________(填正确答案标号)． A．μA≥μB B．μA≤μB C．μA<μB D．两滑块的质量关系未知，故不能判断μA、μB的大小关系 【答案】(1)μA≥μB　(2)B 2．(2023年年陕西韩城三模)如图所示为某黑箱面板上的三个接线柱，黑箱里可能有直流电源、电阻、二极管、电容器等元件，但任意两个接线柱间最多只连接有一个个元件． (1)某同学要用多用电表探测黑箱，探测的第一步应该是__________． A．用多用电表的电阻挡测量任意两接线柱间的电阻 B．用多用电表的电压挡测量任意两接线柱间的输出电压 C．用多用电表的电流挡测量任意两接线柱间的输出电流 (2)测结果表明，黑箱里没有电源，但测得任两个接线柱间的电阻如下表所示： 红表笔 A B A C B C 黑表笔 B A C A C B 测得阻值/Ω 200 200 11.2 k 270 11 k 70 由此可以判断，黑箱里的元件有______________，用电路元件符号在上图的虚线框内画出黑箱中的电路连接． (3)多用电表的表盘如下图所示，在上面探测A、C两接线柱间电阻时，红表笔接A接线柱，黑表笔接C接线柱，这时电流从________(填“A”或“C”)接线柱流进黑箱；为了使这时测量电阻读数尽可能减小误差，测电阻的挡位选择的应是__________(填“×1 k”“×100”或“×10”)． 【答案】(1)B　 (2)电阻、二极管　如图所示 (3)C　×1 k 【解析】(1)因黑盒子内部可能有电源，则不能先用万用表的欧姆挡测量，则可先用电压挡判断内部是否有电源，故选B. (2)根据欧姆挡的测量可以断定AB间肯定有电阻，BC之间肯定有二极管，AC间肯定有电阻和二极管的串联，电路连接如图． (3)在上面探测A、C两接线柱间电阻时，红表笔接A接线柱，黑表笔接C接线柱，这时电流从C接线柱流进黑箱．为了使这时测量电阻读数尽可能减小误差，测电阻的挡位选择的应是×1 k. 3．(2023年年福州二模)某同学看到法治节目中报道有人用弹弓射击野生保护动物，他对此行为表示强烈谴责，为了教育其他同学不要玩弹弓，他想用学过的物理知识来实际测量它的威力．于是他准备了一个节目中类似的弹弓(如图甲)，它每侧固定有两根完全相同的橡胶管，金属弹珠质量为10 g，直径为10 mm. 甲 (1)他首先猜想橡胶管拉伸过程中弹力与形变量的关系满足胡克定律，为了验证猜想进行了实验，由于实验室的传感器量程较小，于是他取其中一根橡胶管进行实验，通过传感器拉动橡皮管，记下它每一次的长度L及对应的拉力F大小，并在坐标纸画出图乙所示的图像．为了便于研究，他在老师的启发下将原图象拟合成如图丙所示，请你根据图象，计算出该单根橡胶管的原长L0＝__________，劲度系数k＝__________. (2)同学查阅资料发现，当弹丸发射后的比动能(动能与最大横截面积的比值)超过1.8 J/cm2就可被认定为枪支，并且满足胡克定律的物体在弹性限度内其弹性势能E与形变量x的关系式可表示为E＝kx2.在一次测试中弹弓每侧的橡皮管组拉至49 cm长．请你估算弹珠离开弹弓时的比动能为______________(π取3，结果保留两位有效数字) 【答案】(1)34 cm　70 N/m　(2)4.2 J/cm2 【解析】在F－L图象中，斜率代表橡胶管的劲度系数；根据胡克定律F＝kx求得弹簧的原长；根据E＝kx2，求得金属珠的动能，即可求得比动能． (1)由图线可知k＝＝70 N/m；设橡胶管的原长为L0，当L＝40 cm时，F＝k(L－L0)，解得L0＝34 cm. (2)当弹弓拉到49 cm时，由机械能守恒Ek＝4×kx2，弹珠的比动能A0＝＝4.2 J/cm2. 4．(2023年年河南一模)图中圆盘可绕过中心垂直于盘面的水平轴转动．圆盘加速转动时，角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速度，用β表示，β＝，我们用测量直线运动加速度的实验装置来完成实验，实验步骤如下．其中打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，图中A、B、C、D……为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出． ①如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上； ②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动； ③断开电源，经过一段时间，停止转动圆盘和打点，取下纸带，进行测量． (1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径为______； (2)由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速为______(保留两位有效数字) (3)圆盘转动的角加速度为______ 【答案】(1)60.00 mm　(2)6.5　(3)9.8～10 5．(2023年年河南二模)某同学利用如图所示的电路，测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻RL，实验室提供下列器材： ①待测线圈L，阻值约为2 Ω，额定电流为2 A ②电流表A1，量程为0.6A，内阻r1为0.2 Ω ③电流表A2，量程为3 A，内阻r2约为0.2 Ω ④变阻器R1阻值为0～10 Ω，变阻器R2阻值为0～1 kΩ ⑤电池E，电动势为4 V，内阻很小 ⑥定值电阻R3＝6.8 Ω，R4＝1 kΩ ⑦开关S1、S2 要求实验时，改变变阻器的阻值，待电路稳定时，可以在尽可能大的范围内测得多组A1表、A2表的读数I1、I2，利用I2－I1图象，求出电感线圈的电阻． (1)实验中定值电阻应选用________，变阻器应选用________(填器材代号) (2)I2－I1对应的函数关系式为________(选用题干所给出的物理量符号表示) (3)实验结束时应先断开开关________，后断开开关_________． (4)由I2－I1图象得出的平均值为4.6，则电感线圈的直流电阻为________(结果保留2位有效数字) 【答案】(1)R3　 R1　(2)I2＝·I1 (3) S2　 S1　(4)2.04 Ω 【解析】(1)采用已知内阻的小量程电流表A1替代电压表测量电压，需要串联一个阻值大于等于R＝＝6.7 Ω的定值电阻．所以实验中定值电阻应选用阻值为6.8 Ω的R3；要用分压电路，选择较小的滑动变阻器，滑动变阻器应选用阻值为0～10 Ω的R1. (2)由I1(R3＋r)＝(I2－I1)RL 解得＝ 变形可得I2＝·I1. (3)实验结束时为防止烧坏电路，应先断开开关S2 ，将电感与A1断开，然后再断开S1. (4)由I2＝·I1代入数据得RL＝＝≈1.9 Ω. 6．(2023年年吉林三模)现有一个直流电流计G，满偏电流为200 μA，内阻约为400 Ω，某同学想把它改装成量程为2 V 的电压表，他首先根据图示电路，用半偏法测定电流计的内阻． (1)为提高测量准确度，在以下器材中，电阻器R应选用________；电池应选用________ (选填器材前的字母)． A．电池(电动势1.5 V，内阻不计) B．电池(电动势4.5 V，内阻不计) C．电阻箱(0～999.9 Ω) D．滑动变阻器(0～500 Ω) E．电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(0～5.1 kΩ) F．电位器(0～51 kΩ) (2)该同学在开关断开的情况下，检查电路连接无误后，将R的阻值调至最大．后续的实验操作步骤依次是______，最后记录R′的阻值并整理好器材(请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母) A．S1闭合 B．S2闭合 C．调节R的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D．调节R的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E．调节R′的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 F．调节R′的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 (3)如果测得R′的阻值为400.0 Ω，即为电流计G内阻的测量值．则给电流计G________联(填“串”或“并”)一个阻值为________kΩ的电阻，就可以将该电流计G改装成量程为2 V的电压表． (4)请你推断在本实验中电流计G内阻的测量值R′比其内阻的实际值Rg是偏大还是偏小：________. 【答案】(1)F　B　(2)ACBE　(3)串　9.6　(4)偏小 【解析】(1)该实验采用半偏法测量，测量电路要让电流计达到满偏，而且要满足对改装后的检验，电源电压至少大于2 V，故选电源B，故选B；闭合S1，电路中电流I不能大于200 μA，由I＝知，R＝－Rg，代入数据得R≈22 kΩ，故选F. (2)半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理图连好电路；第二步，闭合开关S1，调节滑动变阻器R，使表头指针满偏；第三步，闭合开关S2，改变电阻箱R′的阻值，当表头指针半偏时记下电阻箱读数，此时电阻箱的阻值等于表头内阻Rg.故应选ACBE. (3)将电流计改装成电压表，应串联接入一分压电阻R，由欧姆定律及串联电路分压规律有U＝IgRg＋IgR(其中U为改装后电压表的满偏电压) 则R＝－Rg＝ Ω＝9.6 kΩ. (4)实际上电阻箱并入后电路的总电阻减小了，干路电流增大了，电流计半偏时，流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻．所以该测量值“略小于”实际值． - 6 -