资源简介

热点16　电学实验
1．[2020·山东省实验中学第三次月考]某同学要测量一圆柱体金属丝的电阻率ρ.
(1)用游标卡尺和螺旋测微器分别测量其长度和直径，如图甲所示，则其长度L＝________
cm，直径d＝________
mm.
(2)该同学用如图乙所示的指针式多用电表粗测其电阻．他将红黑表笔分别插入“＋”“－”插孔中，将选择开关置于“×1”挡位置，然后____________________；直至指针指在“0”处继续实验；用多用电表的电阻“×1”挡，按正确的操作步骤测此金属丝的电阻，表盘示数如图乙所示，则其阻值为________
Ω.
(3)现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材：
A．电压表V1(量程0～3
V，内阻约3
kΩ)
B．电压表V2(量程0～15
V，内阻约15
kΩ)
C．电流表A1(量程0～3
A，内阻约0.01
Ω)
D．电流表A2(量程0～0.6
A，内阻约0.1
Ω)
E．滑动变阻器R1(阻值范围为0～20
Ω)
F．滑动变阻器R2(阻值范围为0～500
Ω)
G．电源E(电动势为3.0
V)及开关S和导线若干
该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量，则电压表应选择________，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________，(选填各器材前的字母)．要求在流过金属丝的电流相同情况下，电源消耗功率最小，并能较准确地测出电阻丝的阻值，实验电路应选用下图的________(选填图下面对应的序号)．
(4)利用上面所选电路测量的各种情况如图丙所示，电流表读数为________
A，电压表读数为________
V，则金属丝的阻值为________
Ω.
2．[2020·河南南阳一中入学考试]随着力传感器的测量精度的提高，不用“扭秤”进行实验来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点电荷间库仑力的装置，在抽成真空的玻璃容器A内，M、N为两个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，用来调控小球N的位置，通过等距离为d的刻度线0、1、2、3、4可准确确定小球M、N间的距离，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，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重复两次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的大小
B．根据①②③的操作，可研究库仑力的大小与点电荷距离之间的关系
C．根据②④⑤的操作，可研究库仑力的大小跟小球带电荷量之间的关系
D．要测定静电力常量k，还需准确测出小球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之间的库仑力大小为________．
(3)实验中使用两个完全相同的金属小球，其作用是____________________________
________________________________________________________________________
____________________________________________.
3.[2020·湖北部分重点中学起点考试]某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图甲所示．微安表G是欧姆表表头，其满偏电流Ig＝500
μA，内阻Rg＝950
Ω.电源电动势E＝1.5
V，内阻r＝1
Ω.电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为0～9
999
Ω.
(1)图甲中的a端应与________(选填“红”或“黑”)表笔连接．
(2)某同学将图甲中的a、b两端短接，为使微安表G满偏，则应调节R1＝________Ω；然后在a、b两端之间接入一电阻Rx后发现微安表半偏，则接入的电阻阻值为Rx＝________Ω.
(3)如图乙所示，该同学将微安表G与电阻箱R2并联，利用该电路图组装一个倍率为“×100”的欧姆表，要求欧姆表的刻度盘示意图如图丙所示，其中央刻度标为“15”，则该同学需调节R2＝________Ω；用此欧姆表测量一个阻值约为2
000
Ω的电阻，测量前应调节R1＝________Ω.
4．[2020·河北衡水中学第一次月考]某同学测量一金属导体的电阻率，如图甲所示，该空心导体横截面外正方形的边长是内正方形边长的2倍．经粗略测量知，该金属导体电阻为5
Ω左右．为了精确测量它的阻值R，以便进一步测出该材料的电阻率ρ，实验室备有下列器材：
A．电源E(电动势为3
V，内阻不计)；
B．电流表A1(量程为0～1
A，内阻r1约为0.1
Ω)；
C．电流表A2(量程为0～0.6
A，内阻r2＝5
Ω)；
D．滑动变阻器R0(阻值范围为0～3
Ω)；
E．开关S，导线若干．
(1)请在图乙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图．
(2)做实验时，先把滑动变阻器滑片P滑动到A端，闭合开关S，滑动P到合适位置，记录电流表A1的读数I1，记录电流表A2的读数I2，可以求出金属导体电阻R＝________(用题中所给字母表示)，然后滑动滑片，多次测量求平均值，可得到更精确阻值．
(3)该同学测得外正方形的边长为a，金属导体的长度为L.用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ＝________.
5．某实验小组用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20
Ω，连接电路的实物图如图a所示．
(1)该电路连接错误和不规范的做法是________．
A．滑动变阻器不起变阻作用　B．电流表接线有错
C．电流表量程选择不当
D．电压表接线有错
(2)本实验所用的电路如图b所示，小组测得五组数据，根据这些数据在图c中作出U
?
I图线，已知R0＝1
Ω.
由此可知被测电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
(3)某同学将测量电路连接成如图d所示，其他操作正确，由电压表的读数U和电流表的读数I，作出U
?I图线如图e所示，可得电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)
热点16　电学实验
1．答案：(1)7.020　4.600(4.598～4.602之间均正确)　(2)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零　5
(3)A　D　E　④　(4)0.50　2.60　5.20
解析：(1)游标卡尺的主尺读数为7
cm，游标尺读数为0.05×4
mm＝0.20
mm，所以最终读数为7
cm＋0.020
cm＝7.020
cm；螺旋测微器的固定刻度读数为4.5
mm，可动刻度读数为0.01×10.0
mm＝0.100
mm，所以最终读数为4.5
mm＋0.100
mm＝4.600
mm.
(2)将选择开关置于“×1”挡位置，然后将红、黑表笔短接调零即欧姆调零；用多用电表的电阻“×1”挡测电阻，由图乙表盘可以知道，其示数为5
Ω.
(3)电源电动势为3.0
V，故电压表选V1；电路中的最大电流约为＝0.6
A，为提高精确度，减小读数误差，应选小量程电流表A2；由于要求在流过金属丝的电流相同情况下，电源消耗功率最小，并能较准确地测出电阻丝的阻值，故滑动变阻器采用限流式接法；采用限流式接法时，为便于调节，滑动变阻器最大值应为金属丝的2～4倍比较合适，所以滑动变阻器选R1，＝＝600>＝＝50，可知电流表应采用外接法，故电路图选择④.
(4)由图丙可知，I＝0.50
A、U＝2.60
V，则金属丝的阻值应为Rx＝＝
Ω＝5.20
Ω.
2．答案：(1)BD　(2)F0－F1　(3)使小球N与带电小球M接触时可以将小球M所带的电荷平分
解析：(1)根据②的操作，只能求出小球N在位置1时所受的库仑力的大小，选项A错误；根据①②③的操作，通过传感器的示数可知两球之间的库仑力大小，因各个位置的距离已知，则可研究库仑力的大小与点电荷距离之间的关系，选项B正确；因两球所带电荷量的具体值不确定，则根据②④⑤的操作，不可研究库仑力的大小与小球带电荷量之间的关系，选项C错误；要测定静电力常量k，还需准确测出小球M的带电荷量，选项D正确．
(2)在小球N不带电时读出传感器示数F0，小球N第一次与小球M接触后调整小球N到位置1，此时传感器示数F1，则小球M、N间的库仑力大小为(F0－F1)．
(3)实验中使用两个完全相同的金属小球，其作用是使小球N与带电小球M接触时可以将小球M所带的电荷平分．
3．答案：(1)红　(2)2
049　3
000　(3)950　1
024
解析：(1)根据多用电表的内部电流流向可知电流从红表笔进，黑表笔出，则a端接红表笔．(2)欧姆调零时，根据闭合电路的欧姆定律Ig＝，解得R1＝－(Rg＋r)＝2
049
Ω；当接入Rx后，电流为满偏的一半，则＝，可得Rx＝Rg＋r＋R1＝3
000
Ω.(3)因欧姆表的中央刻度为15，倍率为“×100”，则欧姆表的内阻R内＝15×100
Ω＝1
500
Ω，故调零时的满偏电流为I＝＝1×10－3
A，表头和R2并联改装为电流表，由并联分流电压相等IgRg＝(I－Ig)R2，解得R2＝950
Ω，改装后的欧姆表需要进行欧姆调零，则R内＝1
500
Ω＝＋R1＋r，解得R1＝1
024
Ω.
4．答案：(1)见解析图　(2)　(3)
解析：(1)由题中的实验器材可知，滑动变阻器的最大电阻值小于待测金属材料的电阻值，因此滑动变阻器应用分压接法，利用伏安法测电阻时电路图如图所示．
(2)由并联知识和电阻定义式可知R＝
(3)该导体横截面积为S＝a2－2＝a2，由电阻定律R＝ρ，可得ρ＝.
5．答案：(1)ABC　(2)3.00　0.38　(3)2.9　0.50
解析：(1)根据电路图可知，滑动变阻器同时接下面两个接线栏，被接成了定值电阻，不起变阻作用，电流表正、负接线柱接反了，即电流表接线错误，电流表量程不对，故错误和不规范的做法应是A、B、C.
(2)在画出的U
?
I图线中，纵轴的截距表示电源电动势，斜率大小的绝对值表示内阻，根据题图c可得：E＝3.00
V，r＋R0＝＝Ω＝1.38
Ω，又R0＝1
Ω，则r＝0.38
Ω.
(3)由该同学的电路接法可知，R左右两部分电阻并联后与R0串联，又由题图e可知，路端电压先增大后减小，则可知，在滑片移动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值先增大后减小，当电压为2.4
V时，电流为0.50
A，此时R左右两部分电阻相等，则总电流为I1＝1.0
A；而当电压为2.3
V时，电流分别对应0.33
A和0.87
A，则说明当电压为2.3
V时，干路电流为I2＝0.33
A＋0.87
A＝1.2
A；根据闭合电路欧姆定律可得2.4
V＝E－I1r,2.3
V＝E－I2r，解得E＝2.9
V，r＝0.50
Ω.
PAGE热点15　力学实验
1．如图甲所示是用主尺最小分度为1
mm，游标上有20个小的等分刻度的游标卡尺测量一工件内径的实物图，图乙是游标部分放大后的示意图，则该工件的内径为________cm.用螺旋测微器测一金属杆的直径，结果如图丙所示，则杆的直径是________mm.
2．[2020·太原一模]某实验小组用图甲所示的装置验证动量守恒定律．实验时，先将金属小球A从斜槽上某一固定位置由静止释放，A从斜槽末端飞出后落到水平地面的记录纸上留下落点痕迹，重复10次．把相同半径的塑料小球B放在与斜槽末端等高的支柱上，让A仍从斜槽上同一位置由静止释放，与B碰撞后，A、B分别在记录纸上留下落点痕迹，重复10次．图中O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点，M、P、N分别为小球落点的痕迹，小立柱与斜槽末端的距离等于小球的直径．
(1)下列说法正确的是________．
A．斜槽的末端必须水平
B．需要测量斜槽末端距地面的高度
C．图中M点是未放小球B时小球A的落点痕迹
D．图中P点是未放小球B时小球A的落点痕迹
(2)用螺旋测微器测量小球的直径时示数如图乙所示，则小球的直径d＝________mm.
(3)实验中测出小球的直径及M、P、N与O点的距离分别用d、OM、OP、ON表示，若碰撞过程中动量守恒，则两小球的质量之比为________(用所给符号表示)．
3．用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律，将打点计时器固定在铁架台上，用重物带动纸带从静止开始自由下落．某次实验中，让质量为m的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点迹，如图乙所示，O是打下的第一个点，取离O点较远的相邻的三个实际点A、B、C为计数点．已知m＝0.1
kg，打点计时器每隔0.02
s打一个点．
(1)关于该实验的几个操作，下列说法正确的是________．
A．若使用电火花打点计时器，则应该接到4
V～6
V的交流电源上
B．若某条纸带的开始两个明显点迹之间的距离大于2
mm，可能是先释放重物，再接通电源打出的一条纸带，这是操作不规范造成的
C．若某条纸带的开始两个明显点迹之间的距离小于2
mm，则说明不是在打下第一个点迹的同时释放的纸带，但只要操作正确仍可以认为打下第一个点时速度为零，这条纸带是可以使用的
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝计算出瞬时速度v
E．用刻度尺测出物体下落高度h，由打点间隔数算出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v
(2)在打点O到B过程中物体重力势能的减少量为______J，动能的增加量为______J．(g取9.8
m/s2，结果保留两位有效数字)
4．用图1所示装置探究功与速度变化的关系，进行的主要操作步骤如下：
a．不挂橡皮筋，调整木板的倾斜程度，使小车拖动纸带匀速运动；
b．将小车拉至靠近计时器处，接通计时器电源，放开小车；
c．加挂一条、两条相同的橡皮筋，重复b步骤．
(1)某次实验中打出的一条纸带如图2所示，D之前各点间的距离不相等，E之后各点间的距离都相等．若使误差最小，下列计算小车匀速运动的速度的表达式最好的是(T为打点周期)________(填选项前的字母)．
A．v＝　B．v＝
C．v＝
D．v＝
(2)若挂一条橡皮筋时E点之后各点之间的距离为x1，挂两条时E点之后各点之间的距离为x2，则x1：x2＝________.
(3)若测得A、B、C、D四点之间的距离分别为xAB、xBC、xCD，则________(填选项前的字母序号)．
A．xBC－xAB＝xCD－xBC
B．xBC－xABC．xBC－xAB>xCD－xBC
5．[2020·宜昌夷陵中学、襄阳五中、钟祥一中联考]为研究物体所受空气阻力与物体运动速度的关系，小鲁约小明在一个无风的周末开汽车来到郊外一段人车稀少的平直公路上．小鲁打开汽车天窗，将如图甲所示装置固定在汽车车顶，木板始终保持水平．小明依次以5
m/s、10
m/s、15
m/s、20
m/s的不同速度在平直公路上各匀速行驶一段距离，小鲁将汽车不同行驶速度对应的弹簧测力计的示数依次记录在下表中．
汽车速度v/(m·s－1)
5
10
15
20
弹簧测力计示数F/N
0.20
0.82
3.30
(1)如图乙所示，为小鲁同学在车速稳定在15
m/s时用手机拍下的弹簧测力计刻度盘的照片，此时弹簧测力计示数为________
N.
(2)如图甲实验装置中用小车而不是木块，并将其放在表面平滑的木板上，目的是减小________对实验结果的影响．
(3)分析上表中的实验数据，则当弹簧测力计的读数稳定在2.40
N时，车速为________
m/s.(计算结果保留2位有效数字)
6．[2020·陕西汉中九校联考]在探究加速度与力关系的实验中，小明同学设计了如图甲所示(俯视图)的实验方案：将两个小车放在水平木板上，前端分别系一条细线跨过定滑轮与砝码盘相连，后端各系一细线．
(1)平衡摩擦力后，在保证两小车质量相同、盘中砝码质量不同的情况下，用一黑板檫把两条细线同时按在桌子上，抬起黑板擦时两小车同时开始运动，按下黑板擦时两小车同时停下来．小车前进的位移分别为x1、x2，由x＝at2，知＝，测出砝码和砝码盘的总质量m1、m2，若满足________________，即可得出小车的质量一定时，其加速度与拉力成正比的结论．若小车的总质量符合远大于砝码和砝码盘的总质量的需求，但该实验中测量的误差仍然较大，其主要原因是_______________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)小军同学换用图乙所示的方案进行实验：在小车的前方安装一个拉力传感器，在小车后面固定纸带并穿过打点计时器．由于安装了拉力传感器，下列操作要求中不需要的是________．(填选项前的字母)
A．测出砝码和砝码盘的总质量
B．将木板垫起适当角度以平衡摩擦力
C．跨过滑轮连接小车的细线与长木板平行
D．砝码和砝码盘的总质量远小于小车和传感器的总质量
(3)测出小车质量M并保持不变，改变砝码的质量分别测得小车加速度a与拉力传感器示数F，利用测得的数据在坐标纸中画出a
?
F图线A如图丙所示；若小军又以为斜率在图象上画出图线B如图丙所示，利用图象中给出的信息，可求出拉力传感器的质量为________．
7．[2020·安徽省江南十校高三二模]为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①将电动小车、纸带和打点计时器等按如图甲所示安装；
②接通打点计时器电源(其打点周期为0.02
s)；
③使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止在斜面上后再关闭打点计时器电源(小车在整个运动中所受阻力恒定)．
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示，请你分析纸带数据，回答下列问题(结果均保留两位有效数字)．
(1)该电动小车运动的最大速度为________m/s.
(2)关闭小车电源后，小车的加速度大小为________m/s2.
(3)若小车的质量为0.4
kg，则小车的额定功率是________W.
热点15　力学实验
1．答案：2.310　2.700
解析：游标卡尺的主尺读数为23
mm，游标尺上第2个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为0.05×2
mm＝0.10
mm.所以最终读数为：主尺读数＋游标尺读数＝23
mm＋0.10
mm＝23.10
mm＝2.310
cm.
螺旋测微器的固定刻度读数2.5
mm，可动刻度读数为0.01×20.0＝0.200
mm，所以最终读数为：固定刻度读数＋可动刻度读数＝2.5
mm＋0.200
mm＝2.700
mm.
2．答案：(1)AD　(2)7.500(7.498～7.502)　(3)
解析：(1)斜槽的末端必须水平才能保证两小球离开斜槽后做平抛运动，A正确；本实验是根据平抛运动的规律验证动量守恒定律，需要测量的是A、B两小球抛出的水平距离，因为抛出高度相同落地时间一样，验证时等式两端会把时间消去，所以与高度无关，B错误；碰撞后A球速度小，B球速度大，因为落地时间一样，所以M点是碰撞后A球落点，N点是B球落点，而P点就是没有发生碰撞时A球的落点，C错误，D正确．
(2)螺旋测微器读数为7.5
mm＋0.000
mm＝7.500
mm.
(3)根据实验原理可知mAv0＝mAv1＋mBv2，因为下落时间一样，所以mAOP＝mAOM＋mB(ON－d)，所以两小球质量之比为.
3．答案：(1)BC　(2)0.39　0.36
解析：(1)电火花打点计时器则应该接到220
V的交流电源上，A选项错误；h＝gt2＝×10×(0.02)2
m＝2
mm，如果某根纸带的开始两个明显点迹之间的距离大于2
mm，说明在打第一个点时有向下的初速度，可能是先释放重物，再接通电源，B选项正确；如果某根纸带的开始两个明显点迹之间的距离小于2
mm，而用夹子释放的重物不可能会有向上的速度，只可能时间t<0.02
s，而有可能是在打下第一个点后，过了一段时间再释放的纸带，第一、二两个点之间运动的时间可能小于0.02
s，但是它的初速度还是零，这根纸带是可以使用的，C选项正确；不能通过v＝、v＝gt计算瞬时速度v，用了这个公式，就相当于已经用了机械能守恒，D、E选项错误．
(2)由ΔEp＝mgh＝0.1×9.8×0.4
J≈0.39
J.
v＝＝m/s＝2.7
m/s，ΔEk＝mv2－0≈0.36
J.
4．答案：(1)D　(2)1︰　(3)C
解析：(1)若使误差最小，计算小车匀速运动的速度时可用EH之间的平均速度，即v＝，故选D.
(2)由动能定理W＝mv2＝m2∝x2，因用一条橡皮筋时对小车做功为W，两条橡皮筋时对小车做功为2W，则2＝，则＝.
(3)小车在脱离橡皮筋之前随弹力的减小做加速度减小的加速运动，根据Δx＝aT2可知，相邻相等时间内的位移之差逐渐减小，则xBC－xAB>xCD－xBC，故选C.
5．答案：(1)1.80　(2)摩擦力　(3)17
解析：(1)由图可知弹簧测力计示数为1.80
N.
(2)用小车而不用木块，可将滑动摩擦变为滚动摩擦，放在表面平滑的木板上，降低了接触面的粗糙程度，所以可以减小小车受到的摩擦力．
(3)当车速稳定时，根据二力平衡条件可知，此时弹簧测力计的示数表示小车所受空气阻力的大小，对表中的数据分析有＝＝＝＝0.008，说明空气阻力的大小与速度大小的平方成正比，故当弹簧测力计的读数稳定在2.40
N时车速v＝
m/s＝17
m/s.
6．答案：(1)＝　黑板擦按下后小车不会立刻停下，测量的位移不是实际加速位移
(2)AD　(3)－M
解析：(1)由位移公式x＝at2知，小车从静止开始做匀加速直线运动时，时间相等的情况下加速度与位移成正比，根据牛顿第二定律有小车质量一定时，加速度与拉力成正比，拉力是用砝码及砝码盘的总重力代替的(即加速度与砝码及砝码盘总重力成正比)，所以若满足＝，则加速度与拉力大小成正比；若小车的总质量远大于砝码和砝码盘的总质量，但该实验中测量的误差仍然较大，分析实验中客观原因，则应是位移测量出现了问题，比如黑板擦按下后小车不会立刻停下．
(2)若安装了拉力传感器，则拉力不需要测量了，当然也不必满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车和传感器的总质量；也不必测出砝码和砝码盘的总质量(是用它们的总重力代替拉力的)，但仍需平衡摩擦力，细线要与长木板平行．
(3)根据牛顿第二定律有a＝·F，对图象A有a0＝F0，可得拉力传感器的质量为m＝－M.
7．答案：(1)2.0　(2)4.0　(3)3.2
解析：(1)根据纸带可知，当所打的点点距均匀时，表示小车匀速运动，此时速度最大，故有vm＝＝
m/s＝2.0
m/s.
(2)关闭电源后小车做匀减速直线运动，由于不知道关闭电源的确切时间，故采用纸带最后四组数据计算，根据逐差公式可得a＝m/s2＝－4.0
m/s2，负号表示加速度方向与运动方向相反．
(3)当小车匀速运动时有F＝Ff＋mgsin
θ，而匀减速运动时ma＝－Ff－mgsin
θ，故小车的额定功率为：P＝Fvm＝(Ff＋mgsin
θ)·vm＝－mavm＝0.4×4.0×2.0
W＝3.2
W.
PAGE

展开更多......

收起↑