专题十七物理实验 高考物理 北京市专用 A组自主命题 北京卷题组1 2016北京理综 19 6分 0 67 某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻 他们提出的实验方案中有如下四种器材组合 为使实验结果尽可能准确 最不可取的一组器材是 A 一个安培表 一个伏特表和一个滑动变阻器B 一个伏特表和多个定值电阻C 一个安培表和一个电阻箱D 两个安培表和一个滑动变阻器 五年高考 答案D根据U E Ir 要测出E和r 就要同时测出U和I A B C三个选项都能满足要求 D选项只能测出电流I 不能测出电压U 所以选D 解题方法测量电源的电动势和内阻有多种方法 最常用的方法有 1 伏安法 电路如图1所示 图1 2 伏阻法 电路如图2所示 图2 3 安阻法 电路如图3所示 图3 评析本题考查测量电源电动势和内阻的原理和方法 意在考查学生灵活应用闭合电路欧姆定律解决实际问题的能力 2 2017北京理综 21 18分 如图1所示 用质量为m的重物通过滑轮牵引小车 使它在长木板上运动 打点计时器在纸带上记录小车的运动情况 利用该装置可以完成 探究动能定理 的实验 图1 1 打点计时器使用的电源是 选填选项前的字母 A 直流电源B 交流电源 2 实验中 需要平衡摩擦力和其他阻力 正确操作方法是 选填选项前的字母 A 把长木板右端垫高B 改变小车的质量在不挂重物且 选填选项前的字母 的情况下 轻推一下小车 若小车拖着纸带做匀速运动 表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响 A 计时器不打点B 计时器打点 3 接通电源 释放小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 将打下的第一个点标为O 在纸带上依次取A B C 若干个计数点 已知相邻计数点间的时间间隔为T 测得A B C 各点到O点的距离为x1 x2 x3 如图2所示 图2 实验中 重物质量远小于小车质量 可认为小车所受的拉力大小为mg 从打O点到打B点的过程中 拉力对小车做的功W 打B点时小车的速度v 4 以v2为纵坐标 W为横坐标 利用实验数据作出如图3所示的v2 W图像 由此图像可得v2随W变化的表达式为 根据功与能的关系 动能的表达式中可能包含v2这个因子 分析实验结果的单位关系 与图线斜率有关的物理量应是 图3 5 假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响 若重物质量不满足远小于小车质量的条件 则从理论上分析 图4中正确反映v2 W关系的是 图4 答案 1 B 2 AB 3 mgx2 4 v2 kW k 4 5 5 0 m2 s 2 J 1质量 5 A 解析本题考查 探究动能定理 实验 1 打点计时器使用的是交流电源 2 把长木板右端垫高 利用小车的重力沿斜面的分力平衡摩擦力和其他阻力 在不挂重物且计时器打点的情况下 小车沿斜面能匀速运动 表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响 3 W Fs mgx2 vB 4 由图知 图线为一条纵截距为零 斜率k 4 5 5 0 m2 s 2 J 1的直线 其函数表达式为v2 kW 根据动能定理W mv2得v2 W 故斜率k 与质量有关 5 根据功能关系有W M m v2 所以v2 W v2 W 图A正确 易错警示该实验虽然利用 验证牛顿第二定律 的实验装置来 验证动能定理 但不要把m不远小于小车质量的实验图线变化情况 类比到这个实验中而错选D图线 3 2016北京理综 21 18分 0 74 1 热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中 图1为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图 由图可知 这种热敏电阻在温度上升时导电能力 选填 增强 或 减弱 相对金属热电阻而言 热敏电阻对温度变化的响应更 选填 敏感 或 不敏感 2 利用图2装置做 验证机械能守恒定律 实验 图1 图2 为验证机械能是否守恒 需要比较重物下落过程中任意两点间的 A 动能变化量与势能变化量B 速度变化量与势能变化量C 速度变化量与高度变化量 除带夹子的重物 纸带 铁架台 含铁夹 电磁打点计时器 导线及开关外 在下列器材中 还必须使用的两种器材是 A 交流电源B 刻度尺C 天平 含砝码 实验中 先接通电源 再释放重物 得到图3所示的一条纸带 在纸带上选取三个连续打出的点A B C 测得它们到起始点O的距离分别为hA hB hC 已知当地重力加速度为g 打点计时器打点的周期为T 设重物的质量为m 从打O点到打B点的过程中 重物的重力势能变化量 Ep 动能变化量 Ek 图3 大多数学生的实验结果显示 重力势能的减少量大于动能的增加量 原因是 A 利用公式v gt计算重物速度B 利用公式v 计算重物速度C 存在空气阻力和摩擦阻力的影响D 没有采用多次实验取平均值的方法 某同学想用下述方法研究机械能是否守恒 在纸带上选取多个计数点 测量它们到起始点O的距离h 计算对应计数点的重物速度v 描绘v2 h图像 并做如下判断 若图像是一条过原点的直线 则重物下落过程中机械能守恒 请你分析论证该同学的判断依据是否正确 答案 1 增强敏感 2 A AB mghBm C 见解析 解析 1 由R t图知热敏电阻随t增大阻值R减小 所以导电能力增强 由题图中可看出 相对金属热电阻而言 随温度变化 热敏电阻的阻值变化更明显 即热敏电阻对温度变化的响应更敏感 2 重物的机械能指它的动能和重力势能 所以机械能是否守恒要看动能和重力势能变化量是否相等 所以选A项 因为电磁打点计时器用6V以下交流电源 所以A项器材需要 实验中需要用刻度尺测纸带上点间距离 所以B项器材需要 因为动能变化 重力势能变化都是对同一重物而言的 所以不需要测它的质量 故C项不需要 从打O点到打B点的过程中重物的重力势能在减少 所以 Ep mghB 再由 得打B点时重物的速度为vB 故动能变化量为 Ek m 0 m 因为做实验时存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力 故重物下落过程不是自由落体运动 所以 Ep Ek 所以C项正确 该同学的判断依据不正确 在重物下落h的过程中 若阻力f恒定 根据mgh fh mv2 0 v2 2 g h可知 v2 h图像就是过原点的一条直线 要想通过v2 h图像的方法验证机械能是否守恒 还必须看图像的斜率是否接近2g 考查点传感器 验证机械能守恒 解题指导 1 要会看R t图像的特点和变化规律 才能明白两种材料的特点 2 用匀变速直线运动某段时间的中间时刻速度等于平均速度即 求出瞬时速度 再求动能的变化量 4 2015北京理综 21 18分 0 71 1 测定玻璃的折射率 的实验中 在白纸上放好玻璃砖 aa 和bb 分别是玻璃砖与空气的两个界面 如图1所示 在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2 用 表示大头针的位置 然后在另一侧透过玻璃砖观察 并依次插上大头针P3和P4 在插P3和P4时 应使 选填选项前的字母 图2 组装单摆时 应在下列器材中选用 选填选项前的字母 A 长度为1m左右的细线B 长度为30cm左右的细线C 直径为1 8cm的塑料球D 直径为1 8cm的铁球 测出悬点O到小球球心的距离 摆长 L及单摆完成n次全振动所用的时间t 则重力加速度g 用L n t表示 下表是某同学记录的3组实验数据 并做了部分计算处理 请计算出第3组实验中的T s g m s2 用多组实验数据作出T2 L图像 也可以求出重力加速度g 已知三位同学作出的T2 L图线的示意图如图3中的a b c所示 其中a和b平行 b和c都过原点 图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值 则相对于图线b 下列分析正确的是 选填选项前的字母 图3 A 出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB 出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C 图线c对应的g值小于图线b对应的g值 某同学在家里测重力加速度 他找到细线和铁锁 制成一个单摆 如图4所示 由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺 于是他在细线上的A点作了一个标记 使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程 保持该标记以下的细线长度不变 通过改变O A间细线长度以改变摆 长 实验中 当O A间细线的长度分别为l1 l2时 测得相应单摆的周期为T1 T2 由此可得重力加速度g 用l1 l2 T1 T2表示 图4 答案 1 C 2 AD 2 019 76 B 解析 1 P3应同时挡住P1 P2的像 P4应挡住P3本身和P1 P2的像 故选项C正确 2 用单摆测定重力加速度的实验中 要求小球可看成质点 因此摆线长度要远大于球的直径 故选用长度为1m左右的细线 为减小空气阻力的影响 摆球应选用质量大体积小的 故选用铁球 选项A D正确 由单摆周期公式T 2 及T 可知g 由T 可知T3 s 2 01sg m s2 9 76m s2 由T 2 可得T2 L T2 L图线应为过坐标原点的直线 图线a和图线b平行 且在T2一定时 图线a对应的L小于图线b对应的L 因此出现图线a的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L 选项A错 图线c的斜率小于图线b的斜率 由T2 L及g 可知图线c对应的g值 应大于图线b对应的g值 B正确 C错误 设标记以下的细线长度为l0则有 l0 l1 l0 l2 联立得g 5 2014北京理综 21 18分 0 71 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻 要求尽量减小实验误差 1 应该选择的实验电路是图1中的 选填 甲 或 乙 下一组数据的对应点 并画出U I图线 5 实验中 随着滑动变阻器滑片的移动 电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化 图3的各示意图中正确反映P U关系的是 图3 答案 1 甲 2 BC 3 如图所示 4 1 50 1 49 1 51 0 83 0 81 0 85 5 C 解析 1 干电池内电阻较小 远小于电压表内阻 选用甲电路时电源内电阻的测量值相对误差小 2 一节干电池的电动势只有1 5V左右 故电压表应选用量程较小的B 干电池的内电阻一般只有零点几欧或几欧 为调节方便 滑动变阻器应选用总阻值与之相差较小的C 3 作图过程略 图见答案 4 由U E Ir知U I图线在U轴上的截距表示E 斜率的绝对值表示r 由图线可得E 1 50V r 0 83 5 由P IU U UE U2 可知 P U图线是一条开口向下的抛物线 故选C 6 2013北京理综 21 18分 0 75 某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻RX的阻值 1 现有电源 4V 内阻可不计 滑动变阻器 0 50 额定电流2A 开关和导线若干 以及下列电表 A 电流表 0 3A 内阻约0 025 B 电流表 0 0 6A 内阻约0 125 C 电压表 0 3V 内阻约3k D 电压表 0 15V 内阻约15k 为减小测量误差 在实验中 电流表应选用 电压表应选用 选填器材前的字母 实验电路应采用图1中的 选填 甲 或 乙 图1 2 图2是测量RX的实验器材实物图 图中已连接了部分导线 请根据在 1 问中所选的电路图 补充完成图2中实物间的连线 图2 3 接通开关 改变滑动变阻器滑片P的位置 并记录对应的电流表示数I 电压表示数U 某次电表示数如图3所示 可得该电阻的测量值RX 保留两位有效数字 图3 4 若在 1 问中选用甲电路 产生误差的主要原因是 若在 1 问中选用乙电路 产生误差的主要原因是 选填选项前的字母 A 电流表测量值小于流经RX的电流值B 电流表测量值大于流经RX的电流值C 电压表测量值小于RX两端的电压值D 电压表测量值大于RX两端的电压值 5 在不损坏电表的前提下 将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端 随滑片P移动距离x的增加 被测电阻RX两端的电压U也随之增加 下列反映U x关系的示意图中正确的是 图4 答案 1 BC甲 2 如图所示 3 5 2 4 BD 5 A 解析 1 电源电动势E 4V 被测电阻RX 5 则Imax A 0 8A 电流表若选A读数时误差较大 因此电流表应选B 考虑电压表测量电压时的指针转动范围 电压表应选C 由于 RX 故电流表应选择外接法 甲图 2 见答案 3 题图3中的电流