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实验题综合练(二)
1.(2025·安徽黄山一模)我国天宫实验室中曾进行过“应用动力学方法测质量”的实验。某兴趣小组受到启发,设计了在太空完全失重环境下(忽略空气阻力)测小球质量并验证弹性碰撞的实验方案。
(1)装置如图,在环绕地球运转的空间站中的桌面上固定一个支架,支架上端通过力传感器O连接一根轻绳,轻绳末端系一个直径为d的小球a。
(2)保持轻绳拉直,给小球a一个初速度,小球a在与桌面垂直的平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动,支架上端与小球球心的距离为L。当小球a运动至最高点时,此处的光电门M可记录下小球a通过该位置的遮光时间,记为ta,并同时记下力传感器显示的读数F。根据以上测量数据,可得小球a的质量ma=　　　　(用L、F、ta、d表示)。
(3)更换大小相同的小球b,重复以上操作,可测得小球b的质量mb。
(4)在小球a做匀速圆周运动的过程中,将小球b放置在桌面右侧的固定支架上,支架在小球a运动的平面内。当小球a运动至最低点时剪断轻绳,为保证小球a与小球b能发生正碰,小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度相比,应　　　　(选填“等高”“稍高一些”或“稍低一些”)。
(5)小球a与b碰后,依次通过右侧的光电门N,光电门记录下小球a的遮光时间为t1,小球b的遮光时间为t2,若测得=2,则当测出=　　　时,即可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞。
2.(2025·广西南宁二模)为测量某种新材料的电阻率ρ,现有该材料制成的一均匀圆柱,某同学进行如下实验:
(1)先用多用电表电阻挡粗测圆柱的电阻。如图甲所示为该同学所用多用电表电阻挡内部电路示意图,则a是　　　　(选填“红”或“黑”)表笔。用电阻“×10”挡测量电阻时,指针位置如图乙所示,则电阻的测量值为　　　　 Ω。多用电表使用一段时间后其电池电动势会减小,内阻增大,若用电阻“×10”挡测量该电阻时仍能进行欧姆调零,则此时电阻测量值　　　　(选填“大于”“小于”“等于”)真实值。
(2)再用伏安法更精确地测量该圆柱的电阻,可选用的器材如下:
待测圆柱;
直流电源(电动势E=3 V,内阻不计);
电流表A(量程0～60 mA,内阻约30 Ω);
电压表V(量程0～3 V,内阻约10 kΩ);
定值电阻(阻值R=90 Ω);
滑动变阻器(阻值范围0～15 Ω,允许通过的最大电流2.0 A)。
图丙、图丁是用以上器材设计的电路图,其中测量结果更精确的是　　 　　(选填“丙”或“丁”)。
(3)测量出圆柱直径为d、长度为L,实验时移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表示数为U,电流表示数为I,则该材料电阻率测量值的表达式ρ=　　　　　　(用题中字母表示)。 实验题综合练
实验题综合练(一)
1.【答案】 (1)1.04　(2)BC　(3)
【解析】 (1)游标卡尺读数为10 mm+4×0.1 mm=10.4 mm=1.04 cm。
(2)摆长一定的情况下,摆角应小于5°,摆的振幅不是越大越好,A错误;为了尽量减少空气阻力的影响,应选择密度较大的小球作为摆球,B正确;组装单摆应选用轻且不易伸长的细线,C正确;测周期时,计时起点选在摆球到达的最低点处,D错误。
(3)单摆摆长为L+,由周期公式有T=2π,
解得g=。
2.【答案】 (1)0.50　(2)①D　②1 700　=　③不变
【解析】 (1)选择“直流2.5 V”量程时,分度值为0.05 V,则可乐电池的电动势大小为E=0.05×10 V=0.50 V。
(2)①电池的内阻远大于滑动变阻器的阻值,因此用滑动变阻器调节的范围很小,电流表内阻已知,且电压表量程过大,所以应采用安阻法进行测量,即将电流表与电阻箱串联,使系统误差最小。故选D。
②根据闭合电路欧姆定律有E=I(RA+R+r),所以R=-(RA+r),结合图像可得RA+r=2 000 Ω,所以r=1 700 Ω,由于不存在系统误差,所以内阻的测量值等于真实值。
③根据以上分析可知,由于图像的斜率不变,所以该可乐电池的电动势不变。
实验题综合练(二)
1.【答案】 (2)　(4)等高　(5)4
【解析】 (2)对小球a在最高点由牛顿第二定律有 F=,又有v=,解得小球a的质量为 ma=。
(4)该实验是在太空完全失重环境下进行的,当小球a运动至最低点时剪断轻绳,由于惯性小球a将沿着圆周最低点切线方向做匀速直线运动,所以要使小球a与小球b能发生正碰,小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度等高。
(5)经过光电门时小球a的速度为va=,
小球b的速度为vb=,
则若小球a、b的碰撞为弹性碰撞,应满足
mav0=mava+mbvb,
ma=ma+mb。
若测得=2,则由以上各式解得=4。
2.【答案】 (1)红　120　大于　(2)丙　(3)
【解析】 (1)电流从红表笔流入,黑表笔出,可知a是红表笔;由题图乙可知电阻的测量值为12×10 Ω=120 Ω,电池电动势E会减小,若测量电阻时仍能进行欧姆调零,此时电阻表内阻R内=变小,测电阻时I===
,可知I偏小,即指针偏左,电阻测量值偏大。
(2)调节滑动变阻器,使直接加在圆柱两端电压最大,此时流过待测圆柱的最大电流约为I== A=0.025 A=
25 mA。而电流表量程为0～60 mA,电流表指针偏角太小,为减小读数误差,应将待测圆柱与定值电阻并联,因此应选择题图丙所示电路图。
(3)由欧姆定律得Rx==,由电阻定律得Rx=ρ=ρ,解得ρ=。
实验题综合练(三)
1.【答案】 (1)C　(2)4.4　C　(3)B　(4)()2R0
【解析】 (1)即使副线圈不接用电器,原线圈处于空载也有一定的电损,则原线圈也不能长时间通电,故A错误;为了保证人身安全,原线圈要使用低压交流电源,故B错误;因线圈中导线有电阻,所以用交流电压表测副线圈两端电压时,副线圈应空载,故C正确。
(2)接在原线圈两端的交流电压表量程为0～10 V,读数为4.4 V。根据=,解得U2=15.4 V,即此时副线圈输出的电压理论上与14 V最接近。故选C。
(3)只增大交流电源的频率,不能改变副线圈输出电压U2,故A错误;拧紧了松动的铁芯可减少漏磁,副线圈磁通量增加,则输出电压U2增大,故B正确;由题图丙知,t1时刻前的电压值小于t2时刻后的电压值,而周期不变,根据=,减少副线圈的匝数,副线圈输出电压U2减小,若增加原线圈的匝数,副线圈输出电压U2也减小,故C、D错误。
(4)把变压器和R等效为一个电阻R等,R0当作电源内阻,当内外电阻相等即R等=R0时,输出功率最大。根据理想变压器电压与匝数比的关系=,得U1=U2,根据理想变压器电流与匝数比的关系=,得I1=I2,原线圈的等效电阻R等==()2R,当R等=R0,即R0=()2R时,电阻R上获得的功率最大,解得R=()2R0。
2.【答案】 (1)调低　(4)　不满足滑块的质量远远大于钩码的质量　(5)D
【解析】 (1)由于遮光板1通过光电门的时间小于遮光板2通过光电门的时间,说明滑块从左向右运动的过程中速度越来越小,即气垫导轨右端偏高,故应将右端调低,使气垫导轨处于水平状态。
(4)遮光板1通过光电门的速度v1=,
遮光板2通过光电门的速度v2=,
故滑块的加速度a==(-),
由牛顿第二定律可得F=Ma=(-),
故在F(-)图像中,其斜率为k=,
随着F增大,不再满足滑块的质量远远大于钩码的质量,故题图丙部分区间内图线不是直线。
(5)由题可知F测量值=mg,F真实值=,
故有≤5%,
代入解得m≤0.05M,故选D。
实验题综合练(四)
1.【答案】 (1)BC　(2)　变小
【解析】 (1)设大气压强为p0,被封闭气体的横截面积为S,对活塞有pS=p0S+F,气体压强为p=p0+,若要作p的图像,还需要测量气柱的横截面积和大气压强,横截面积可以通过测量注射器的内径计算得出。故选BC。
(2)设气体刚封闭时,气体体积为V0,此时的压强为p0,细管内的体积忽略不计,由玻意耳定律得
p0V0=(p0+)V,整理得F=-p0S,
则k=p0V0S,b=p0S,解得V0=;
若细管内的气体体积不可忽略,设细管内的体积为ΔV,由玻意耳定律得(p0+)(V+ΔV)=C(C为定值),整理得F=·-p0S,则在增大时,图像斜率在变小。
2.【答案】 (1)1.671　(2)597
(4)0.11　　(5)等于
【解析】 (1)螺旋测微器分度值为0.01 mm,结合题图甲,可得直径d=1.5 mm+17.1×0.01 mm=1.671 mm。
(2)将电流表A1改装为量程为0～6 V的电压表需要串联一个电阻,根据改装原理有U=Ig(RA+R0),
整理得RA+R0== Ω,
解得R0=597 Ω。
(4)根据IL图像可知斜率为
k== mA/cm=0.11 mA/cm,
由于电流表A2内阻很小,可忽略其内阻,结合题图丙,根据串、并联关系有IgRx=I(RA+R0),
又因为Rx=ρ=ρ,
整理得L=I,
可知IL图像斜率k=,
故电阻率为ρ=。
(5)若电流表A2的内阻不能忽略,设其内阻为RA2,结合题图丙,根据串、并联关系有
Ig(Rx+RA2)=I(RA+R0),
又因为Rx=ρ=ρ,
整理得L+RA2=I,
可知IL图像斜率与之前的斜率相同,故电阻率的测量值等于真实值。
实验题综合练(五)
1.【答案】 (1)C　(2)C　(3)
【解析】 (1)为了提高测量的精度,插在白纸上的第一、第二枚大头针之间的距离及第三、第四枚大头针之间的距离不一定必须相等;距离越小误差越大,因此适当大一些较好。故选C。
(2)因为再插第四枚大头针时,使它把第一、第二枚大头针的像及第三枚大头针都挡住,因此步骤③中眼睛观察的视线应该是从BC边往AB边方向看。故选C。
(3)由题意可知光路图如图所示,由折射定律可得该玻璃的折射率n==。
2.【答案】 (1)下　右　(2)2.0×10-2 C　(3)AD
(4)3.2×10-3 C
【解析】 (1)将开关S接通1,电容器下极板与电源正极连接,故下极板带正电。将S接通2,电流由下极板通过电阻、电流表流向上极板,故通过电流表的电流方向向右。
(2)由电容的定义式,可得电容器正极板带电荷量为Q=CU=3 300×10-6×6 C=2.0×10-2 C。
(3)充电过程中,电荷量随时间逐渐增大,且充电电流逐渐减小,Qt图像斜率变小,A正确,B错误;由Q=CU可知,电容不变,电荷量与电压成正比,C错误,D正确。
(4)it图像中图线与坐标轴围成的面积表示电荷量,大于半格记为一格,小于半格舍去,约为40格,故电容器在放电过程中释放的电荷量约为Q=40×0.2×10-3×0.4 C=3.2×10-3 C。实验题综合练(四)
1.(2025·安徽一模)某同学用如图甲所示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器水平固定,由于没有压强传感器,于是他把活塞和压力传感器相连,可测出移动活塞时,传感器对活塞的压力F,然后把注射器活塞移动到体积最大的位置,并用橡皮帽封闭注射器右侧的细管。在温度不变的条件下缓慢移动活塞压缩气体并记录多组压力F和体积V的值,假设活塞受到的摩擦可忽略不计。
(1)该同学想通过作出p的图像探究气体等温变化的规律,还需要测量的物理量有　　　　。(多选)
A.气体的温度 B.注射器的内径
C.大气压强 D.被封闭气体的质量
(2)另一名同学根据实验数据作出F的图像如图乙所示,已知图像的斜率为k,图像与纵轴交点的纵坐标的绝对值为b,假设注射器内气体的状态变化遵循玻意耳定律,若细管内气体体积可忽略,则气体刚被封闭时的体积为　　　　(用k和b表示);若细管内气体体积不可忽略,则随着的增大,F图像的斜率　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
2.(2025·广西柳州二模)某实验小组为测量一合金丝的电阻率,进行了如下实验:
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径,如图甲所示,则合金丝的直径 d=　　　　 mm。
(2)如图乙所示,将合金丝Rx固定在木板的两端,用带有金属夹A、B的导线将合金丝接入如图丙所示电路,实验器材如下:
A.电源E(电动势8 V,内阻约为0.5 Ω);
B.电流表A1(0～10 mA,内阻RA=3 Ω);
C.电流表A2(0～300 mA,内阻很小);
D.电阻箱R(最大阻值9 999.9 Ω);
E.滑动变阻器RP(阻值0～10 Ω);
F.开关S和导线若干。
现将电阻箱R与电流表A1改装为量程为0～6 V的电压表,电阻箱的阻值应调为R0=　　　 Ω。
(3)移动金属夹B至适当位置,用刻度尺测量两金属夹之间合金丝的长度L,将滑动变阻器的滑片调至a端,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使电流表A2的示数达到最大值Ig,记录电流表A1的示数I。
(4)重复步骤(3),获得多组I、L数据,作出IL图像如图丁所示,则IL图像的斜率k=　　　　 mA/cm(结果保留两位有效数字),若忽略电流表A2的内阻,则合金丝的电阻率ρ=　　　　　　　(用R0、RA、k、d、Ig表示)。
(5)本实验中,若电流表A2的内阻不能忽略,则电阻率的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 实验题综合练(五)
1.(2025·贵州贵阳开学考试)某实验小组用插针法测量一梯形玻璃砖的折射率。其实验步骤
如下:
①将玻璃砖平放在铺有白纸的木板上,在白纸上画出玻璃砖的四条边界ABCD。
②在边界AB边的外侧白纸上M处插上一枚大头针,如图甲所示,然后再在白纸上离第一枚大头针一定的距离插第二枚大头针。
③在BC边的外侧白纸上插第三枚大头针,通过观察使它把第一、第二枚大头针的像都挡住,再插第四枚大头针,使它把第一、第二枚大头针的像及第三枚大头针都挡住。
④标记下四枚大头针的位置,移去玻璃砖,拔去大头针,过第一、第二枚大头针位置作一条直线MP交AB于P点,过第三、第四枚大头针位置作一条直线交BC于Q点,连接PQ,如图乙所示。
⑤用量角器量出MP、PQ与AB边的夹角大小,分别用θ1、θ2表示。
(1)为了提高测量的精度,插在白纸上的第一、第二枚大头针之间的距离及第三、第四枚大头针之间的距离　　　　(填字母)。
A.必须相等 B.越小越好
C.适当大一些
(2)步骤③中眼睛观察的视线应该是　　　　(填字母)。
A.从上往下垂直于玻璃砖平面俯视
B.从BC边往AD边方向看
C.从BC边往AB边方向看
D.从CD边往AB边方向看
(3)根据上述实验可得该玻璃的折射率n=　　　　(用θ1、θ2表示)。
2.某同学设计了如图甲所示的电路,用来完成“观察电容器的充、放电现象”实验。
(1)将开关S接通1,电容器的　　　　(选填“上”或“下”)极板带正电,再将S接通2,通过电流表的电流方向向　　　　(选填“左”或“右”)。
(2)实验中所使用的电容器如图乙所示,其标称值为“16 V　3 300 μF”,当电容器两端的电压为6 V时,电容器正极板带电荷量为　　　　　　。(结果保留两位有效数字)
(3)下列关于电容器充电时,所带电荷量Q与时间t的关系、所带电荷量Q与两极板间的电压U的关系正确的是　　　　。(多选)
A B
C D
(4)如图丙所示为利用传感器研究电容器放电过程的实验电路,实验时先将开关S与1端相连,电源向电容器充电,待电路稳定后,t=0时刻把开关S掷向2端,电容器通过电阻放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的 i-t 曲线如图丁所示,这个曲线的横坐标是放电时间,纵坐标是放电电流,则电容器释放的最大电荷量约为　　　　　　　。(结果保留两位有效数字) 实验题综合练(三)
1.用图甲所示的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验。
(1)关于此实验,下列说法正确的是　　　　。
A.副线圈不接用电器时,原线圈可以长时间通电
B.为了保证人身安全,要使用低压直流电源
C.副线圈空载时,用交流电压表可以测得副线圈两端的电压
(2)小明同学将变压器按照要求组装好后,原线圈接“0”“4”接线柱,副线圈接“0”“14”接线柱,此时接在原线圈两端的交流电压表量程为0～10 V,示数如图乙所示,其读数值为　　　 V(结果保留一位小数),此时副线圈输出的电压理论上与　　　　(填选项前字母)最接近。
A.0 B.1.2 V C.14 V D.18.2 V
(3)小黄同学将原线圈接在交流电源上,将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上,观察到副线圈电压U2随时间变化的图像如图丙所示,在t1～t2时间内该同学先断开开关,其后仅进行的一项操作可能是　　　　。
A.增加了交流电源的频率
B.摆正并拧紧了松动的铁芯
C.减少了副线圈的匝数
D.增加了原线圈的匝数
(4)等效法、理想模型法是重要的物理思维方法,合理采用物理思维方法会让问题变得简单,这体现了物理学科“化繁为简”之美。理想变压器是一种理想化模型。如图丁所示,某用电器可以等效为右侧电路,若原、副线圈的匝数分别为n1、n2,在交流电源的电压有效值U0和电阻R0确定的情况下,调节可变电阻R,当R=　　　　时,R可获得最大功率。
2.(2025·广西三模)某实验小组用如图甲所示装置探究加速度与力的关系。水平桌面上安装光电门和气垫导轨,总质量为M的滑块两端各有一个挡光宽度为d的遮光板1、2,两遮光板中心的距离为L,如图乙所示。实验步骤如下:
(1)实验前,接通气源,将滑块置于气垫导轨上(不挂钩码),轻推滑块,滑块向右运动通过光电门。若数字计时器显示遮光板1、2通过光电门的时间 t1(2)挂上质量为m的钩码,将滑块由光电门左侧某处释放,记录遮光板1、2的遮光时间t1、t2。
(3)逐渐增加钩码的个数,重复步骤(2),多次记录遮光板1、2的遮光时间。
(4)将钩码所受的总重力计为滑块受到的合力F,作出滑块所受的合力F与(-)的图像,若该图像在一定区间内为过坐标原点的一条直线,如图丙所示,可知加速度与F成正比,此时该图像的斜率为　　　　(用M、L、d表示)。随着F增大,图丙部分区间内图线不是直线的原因是　 　 。
(5)由于实验中钩码所受的总重力并不等于滑块的合力F,要想本实验合力的相对误差δ=||×100%不大于5%,则实验中所挂钩码总质量的最大值为　　　　。
A.0.15M B.0.1M C.0.06M D.0.05M二、实验题综合练
实验题综合练(一)
1.(2025·云南昆明一模)实验小组做“用单摆测重力加速度的大小”实验,实验装置如图甲所示。
(1)用游标卡尺测量摆球直径,游标卡尺的示数如图乙所示,则摆球直径d=　　　　cm。
(2)为了减小实验误差,下列操作正确的是　　　　。(多选)
A.摆长一定的情况下,摆的振幅越大越好
B.应选择密度较大的小球作为摆球
C.组装单摆应选用轻且不易伸长的细线
D.测周期时,计时起点选在摆球到达的最高点处
(3)某次实验测得该单摆的周期为T、摆线长为L,可得当地的重力加速度大小为g=　　　　(用d、T、L表示)。
2.(2024·广东佛山二模)如图甲所示,用铜片、铝片和可乐可以做成可乐电池,电动势大约在 0.5～0.6 V 之间,内阻几千欧左右。某实验兴趣小组制作了一个可乐电池并测量其电动势和内阻。
(1)如图乙所示,直接用多用电表“直流2.5 V”量程测量出可乐电池的电动势大小为　　　　 V(结果保留两位有效数字)。
(2)现有实验器材:
A.电压表(0～3 V,RV约为3 000 Ω);
B.电流表(0～300 μA,RA为300 Ω);
C.电阻箱(0～9 999 Ω);
D.滑动变阻器(0～20 Ω);
E.开关,导线若干。
①为了更准确地测量可乐电池的电动势和内阻,选择合适的器材并按电路图　　　完成电路连接。
A　 　B
C　　 D
②通过数据处理画出相应的可乐电池R图像如图丙实线所示,可知该可乐电池的内阻约为　　　　 Ω,测量值　　　　(选填“>”“<”或“=”)真实值。
③将该可乐电池静置5 h后再次测量获得的R图像如图丙虚线所示,可知该可乐电池的电动势　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。

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