物理二輪復習專題二十六-物理實驗設計（模擬練習）

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精專題二十六物理實驗設計模擬練習(一）1.Ⅰ.如圖所示，兩個質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1＞m2,現(xiàn)要利用此裝置驗證機械能守恒定律。（1）若選定物塊A從靜止開始下落的過程進行測量，則需要測量的物理量有（在答題卡上對應區(qū)域填入選項前的編號)①物塊的質(zhì)量m1、m2；②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；③物塊B上升的距離及上升這段距離所用的時間；④繩子的長度.（2）為提高實驗結(jié)果的準確程度，某小組同學對此實驗提出以下建議：①繩的質(zhì)量要輕：②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好；③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃；④兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小.以上建議中確實對提高準確程度有作用的是。(在答題卡上對應區(qū)域填入選項前的編號）（3）寫出一條上面沒有提到的提高實驗結(jié)果準確程度有益的建議Ⅱ。一直流電壓表，量程為1V，內(nèi)阻為1000Ω，現(xiàn)將一阻值為5000～7000Ω之間的固定電阻R1與此電壓表串聯(lián),以擴大電壓表的量程。為求得擴大后量程的準確值，再給定一直流電源（電動勢E為6~7V，內(nèi)阻可忽略不計）,一阻值R2=2000Ω的固定電阻，兩個單刀開關(guān)S1、S2及若干線.（1）為達到上述目的，將答題卡上對應的圖連成一個完整的實驗電路圖。（2)連線完成以后，當S1與S2均閉合時，電壓表的示數(shù)為0。90V；當S1閉合，S2斷開時，電壓表的示數(shù)為0。70V，由此可以計算出改裝后電壓表的量程為V，電源電動勢為V.解析:Ⅰ。（1）①②或①③（2）①③(3）例如:“對同一高度進行多次測量取平均值”；“選取受力后相對伸長盡量小的繩";等等。Ⅱ。（1)連線如圖（2)76.32。（1）某同學用螺旋測微器測量一銅絲的直徑，測微器的示數(shù)如圖所示，該銅絲的直徑為mm（2）右圖為一電學實驗的實物連線圖。該實驗可用來測量特測電阻Rx的阻值（約500Ω）.圖中兩個電壓表量程相同，內(nèi)阻都很大。實驗步驟如下：①調(diào)節(jié)電阻箱,使它的阻值R0與待測電阻的阻值接近；將滑動變阻器的滑動頭調(diào)到最右端。②合上開關(guān)S。③將滑動變阻器的滑動頭向左端滑動,使兩個電壓表指針都具有明顯偏轉(zhuǎn)。④記下兩個電壓表和的讀數(shù)U1和U2。⑤多次改變滑動變阻器滑動頭的位置，記下和的多組讀數(shù)U1和U2。⑥求Rx的平均值?；卮鹣铝袉栴}：（Ⅰ）根據(jù)實物連線圖在虛線框內(nèi)畫出實驗的電路原理圖，其中電阻箱的符號為滑動變阻器的符號為，其余器材用通用的符號表示。（Ⅱ）不計電壓表內(nèi)阻的影響，用U1、U2和R0表示Rx的公式為（Ⅲ)考慮電壓表內(nèi)阻的影響，且U1、U2、R0、的內(nèi)阻r1、的內(nèi)阻r2表示Rx的公式答案：（1）4.593（4。592或4.594也同樣給分)（2)（Ⅰ）電路原理圖如圖所示（Ⅱ)(Ⅲ）解析:（1）螺旋測微器固定刻度部分讀數(shù)為4.5mm，可動刻度部分讀數(shù)為0.093mm,所以所測銅絲直徑為4。593mm。(2）不計電壓表內(nèi)阻，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，有：(3）可考電壓表內(nèi)阻影響，則R０與Rｖ１的并聯(lián)電阻與Rｘ與Ｒｖ２的并聯(lián)電阻串聯(lián)分壓，即：解得：.3.如圖所示，兩個質(zhì)量各為m1和m2的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m1＞m2，現(xiàn)要利用此裝置驗證機械能守恒定律.(1）若選定物塊A從靜止開始下落的過程中進行測量，則需要測量的物理量有_________。①物塊的質(zhì)量m1、m2；②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；③物塊B下落的距離及下落這段距離所用的時間；④繩子的長度。（2）為提高實驗結(jié)果的準確程度，某小組同學對此實驗提出以下建議:①繩的質(zhì)量要輕；②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好;③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃；④兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小。以上建議中確實對提高準確程度有作用的是_________。（3)寫出一條上面沒有提到的對提高實驗結(jié)果準確程度有益的建議：______________________________________________________________________________。答案：(1)①②或①③；（2）①③;（3）例如:“對同一高度進行多次測量取平均值",“選取受力后相對伸長盡量小的繩子"等等.解析：（1）通過連結(jié)在一起的A、B兩物體驗證機械能守恒定律，既驗證系統(tǒng)的勢能變化與動能變化是否相等，A、B連結(jié)在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故不需要測量繩子的長度和B上升的距離及時間。(2）如果繩子質(zhì)量不能忽略，則A、B組成的系統(tǒng)勢能將有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能,從而為驗證機械能守恒定律帶來誤差；若物塊搖擺，則兩物體的速度有差別，為計算系統(tǒng)的動能帶來誤差；繩子長度和兩個物塊質(zhì)量差應相當。（3)多次取平均值可減少測量誤差,繩子伸長量盡量小，可減少測量的高度的準確度。4.在“用單擺測重力加速度”的實驗中，（1）某同學的操作步驟為：a．取一根細線，下端系住直徑為d的金屬小球,上端固定在鐵架臺上b．用米尺量得細線長度lc．在擺線偏離豎直方向5°位置釋放小球d．用秒表記錄小球完成n次全振動的總時間t，得到周期T＝t/ne．用公式計算重力加速度按上述方法得出的重力加速度值與實際值相比＿＿＿（選填“偏大”、“相同”或“偏小").（2）已知單擺在任意擺角θ時的周期公式可近似為，式中T0為擺角趨近于0°時的周期,a為常數(shù)。為了用圖像法驗證該關(guān)系式，需要測量的物理量有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;若某同學在實驗中得到了如圖所示的圖線，則圖像中的橫軸表示＿＿＿＿＿＿。答案：(1）偏?。?）T′（或t、n）、θ， T′解析：單擺擺長為擺線長度與小球半徑之和,因該同學將偏小的擺長代入公式計算，所得重力加速度的測量值偏小于實際值;為驗證該關(guān)系式，需要測量單擺在任意擺角θ時的周期T′，根據(jù)公式與圖像的函數(shù)關(guān)系式可推導得到擺角θ=0時橫軸的截距為T0.5、某實驗小組采用圖所示的裝置探究“動能定理"，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面，打點針時器工作頻率為50Hz．（1)實驗的部分步驟如下：①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼；②將小車停在打點計時器附近，,，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，；③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶,重復②的操作。（2）圖是鉤碼質(zhì)量為0.03kg，砝碼質(zhì)量為0.02kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點0及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到0的距離5及對應時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結(jié)果填在表1中的相應位置．（3）在上車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng),做正功,做負功．（4）實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了圖中的圖線(其中Δv2=v2-v20),根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是．要驗證“動能定理”，還需要測量的物理量是摩擦力是．表1紙帶的測量結(jié)果測量點S/cmr/（m·s-1)00.000。35A1.510.40B3.200。45CD7。150。54E9。410.60答案:(1）=2\＊GB3②接通電源、釋放小車斷開開關(guān)（2）5．060．49（3）鉤砝的重力小車受摩擦阻力(4)小車初末速度的平方差與位移成正比小車的質(zhì)量模擬練習(二）1．在豎直放置的立柱上端有一個電磁鐵,通電時，小球被吸在電磁鐵上，斷電時，小球自由下落，計時裝置開始計時．立柱上有可以移動的光電門．當小球經(jīng)過光電門時,光電計時裝置能測出小球從初始位置到這個光電門所時間t，再用刻度尺測出電磁鐵到光電門的距離s．為了探究自由落體的位移s與下落時間t的關(guān)系．（1）設計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格（2）為了達到實驗目的，你猜想位移s可能與___成正比，或可能與成正比，……根據(jù)你能猜想，為了達到實驗目的，應如何處理實驗數(shù)據(jù)?2.在《驗證碰撞中動量守恒》實驗中,利用的是圖示的實驗裝置，所需驗證的表達式為m1＊OM＝m1＊ON＋m2＊OP,但在實驗器材中未給天平,有同學認為只需提供以下器材:打點計時器、紙帶、膠帶、光滑定滑輪、低壓交流電源、柔軟細線等,按下圖就能幫助完成。請你探究一下他的實驗是如何完成的?觀察次數(shù)時刻磅秤讀數(shù)（N）1t14492t24503t34504t45495t55506t65517t75513．某學生想了解所居住高樓內(nèi)電梯運行的大致規(guī)律，他設計一個利用稱體重的磅秤來進行測量和研究的方案:①把磅秤平放在電梯的地板上，他站在磅秤上，請兩位同學協(xié)助他觀察磅秤示數(shù)的變化情況，并記錄電梯運行時不同時刻磅秤的示數(shù)。②將兩位同學隨機記錄的7個數(shù)據(jù)列表．由于不知記錄時刻的先后，故表格數(shù)據(jù)按從小到大的次序排列，并相應標明t1、t2……t7.（記錄時電梯作平穩(wěn)運動）③對實驗數(shù)據(jù)進行分析研究,了解電梯的運行情況，并粗略測定電梯的加速度。思考回答下列問題：(1)在測量時該學生所受的重力將__________（填“變大”、“變小”、“不變”)（2）如果先記錄到的是較小的示數(shù)，后記錄到的是較大的示數(shù),則記錄時電梯相應的運動可能是(）A．先加速下降后減速下降B．先減速下降后勻速下降C．先勻速上升后減速上升D．先減速上升后加速上升（3）如果電梯在運行過程中經(jīng)歷過勻加速、勻速和勻減速三個過程，而兩位同學記錄的數(shù)據(jù)不知處于哪一運動階段，則此電梯加速度的可能值為（）A．1。0m/s2B．1。82m/s2C．2.22m/s2D．2。50m/s2（4)由于每部電梯運行時加速度都是設定好的,如果要知道該高樓電梯的加速度,還需要測定的物理量是______________．4。在探究課上，趙明和李青兩位同學分別設計了如甲、乙兩圖所示的電子秤.所用器材相同，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計。可變電阻長為L,電阻為R。彈簧導電,勁度系數(shù)為k，其電阻不計.連接甲圖中的電壓表的導線可自由伸縮。不測量時指針P均在a處（如圖中虛線所示）。使電壓表的示數(shù)與所稱的重力對應便成為電子秤.（1）不稱重時，甲、乙兩圖中的電壓表示數(shù)分別是多大?(2）分別寫出對應于甲、乙兩種設計所稱重力G與電壓表的示數(shù)u以及E、k、L的關(guān)系式。（3）比較甲、乙兩個電路，哪一個比較好？為什么？(4）設想兩種設計的電子秤測重力時可能出現(xiàn)的問題(只要提出問題，不必解答）?5。在“用電壓表和電流表測電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗時，一般是不用新電池而用舊電池進行實驗，其原因是:舊電池的內(nèi)阻較大，而新電池的內(nèi)阻很小，實驗時，電壓表的讀數(shù)變化很小，從而影響測量值的精確性．如果要較為精確地測量一節(jié)新電池的內(nèi)阻，可用以下給定的器材和一些導線來完成實驗．（1）用連線的方法將這些儀器連成電路．（2)寫出實驗得出的新電池內(nèi)阻r的表達式，并說明各字符的物理含義．++6。右下圖中的P是一根表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜的長陶瓷管（碳膜布滿圓柱體的側(cè)面)，其長度約為50cm，管的外徑約為6cm，所用電阻膜材料的電阻率已知為ρ，管的兩端有導電箍M、N.該電阻的長度就是陶瓷管的長度，其截面積可看作等于膜的厚度與圓周長的乘積?，F(xiàn)有器材為:A。米尺、B.游標卡尺、C。螺旋測微器、D。電壓表、E.電流表、F。電池組、G.滑動變阻器、H.電阻箱、I.電鍵和導線.請你設計一個測量該電阻膜厚度d的實驗方案。①所須選用的器材有：__________________（填器材前的字母即可）.②所須測量的物理量有：_____、_____、_____、_____。③根據(jù)實驗測得的以上數(shù)據(jù)計算電阻膜厚度d的數(shù)學表達式為:d=_____________。④在左下圖的方框中畫出實驗電路圖(MN間的電阻膜的電阻約幾十ｋΩ，滑動變阻器的總阻值為50Ω）。并將右下圖中的實物按電路圖連接起來（有３根導線已經(jīng)連好,不得改動）MMNPmAV7、實驗室有如下器材；電流表A1，滿偏電流約為500μA（有刻度無刻度值），內(nèi)阻約600Ω;電流表A2，量程為0~300μA，內(nèi)電阻RA2=1000Ω;電流表A3，量程為0~1mA，內(nèi)電阻RA3=100Ω；電壓表V：量程0～15V，內(nèi)阻13kΩ定值電阻R0，阻值R0=1kΩ；滑動變阻器R，最大阻值為5Ω,額定電流2A電池：電動勢3V，內(nèi)阻不計電鍵,導線若干；要求設計一個電路能多測幾組實驗數(shù)據(jù)，比較精確地測出A1表的內(nèi)阻rg和滿偏電流Ig在方框內(nèi)畫出測量所使用的電路圖，并注明各元件符號。應讀取的物理量是_____________________用這此物理量表示的A1表的滿偏電流表達式Ig=__________;A1表的內(nèi)阻表達式rg=_______8.某同學在資料上發(fā)現(xiàn)彈簧振子的周期公式為，彈簧的彈性勢能公式為（式中k為彈簧的勁度系數(shù)，m為振子的質(zhì)量，x為彈簧的形變量)。為了驗證彈簧的彈性勢能公式,他設計了如圖甲所示的實驗：輕彈簧的一端固定在水平光滑木板一端，另一端連接一個質(zhì)量為M的滑塊，滑塊上豎直固定一個擋光條,每當擋光條擋住從光源A發(fā)出的細光束時，傳感器B因接收不到光線就產(chǎn)生一個電信號，輸入電腦后經(jīng)電腦自動處理就能形成一個脈沖電壓波形；開始時滑塊靜止在平衡位置恰好能擋住細光束。在木板的另一端有一個彈簧槍,發(fā)射出質(zhì)量為m,速度為v0的一個彈丸，彈丸擊中木塊后留在木塊中一起做簡諧振動。⑴系統(tǒng)在振動過程中，所具有的最大動能Ek＝ ；⑵系統(tǒng)振動過程中，在電腦上所形成的脈沖電壓波形如圖乙所示，由圖可知該系統(tǒng)的振動周期大小為：T＝；⑶如果再測出滑塊振動的振幅為A，周期設為T，利用資料上提供的兩個公式，結(jié)合實驗中給出的已知條件求出系統(tǒng)振動過程中彈簧的最大彈性勢能為：Ep＝；通過本實驗,根據(jù)機械能守恒，如發(fā)現(xiàn)Ek＝Ep，即驗證了彈簧的彈性勢能公式的正確性。BBAv0甲uutT02T03T0乙O模擬練習（三）1。答案:（1）表格如下：（2分）位置123456t/ss/m（2)tt2(每空1分）處理方法:嘗試作出s—t圖，看是否是直線,若不是再作出s—t2圖.解析:(1）本實驗探究目的是尋求自由落體的位移s與下落時間t的關(guān)系,所以設計表格必須具備這兩項，同時應注意到實驗的精確性,設計表格如下：位置123456t/ss/m（2）為了達到實驗目的,猜想位移s可能與t或t2成正比。嘗試作出s-t圖,看是否是直線，若不是再作出s—t2圖.2、答案：利用紙帶數(shù)據(jù)分析得m1帶動m2的加速度a,又由牛頓第二定律得：a＝解得再由m1＊OM＝m1*ON＋m2*OP得m1（OM－ON）＝m2＊OP即驗證表達式變?yōu)?g＋a)＊（OM－ON)＝(g－a)＊OP3、答案：（1）不變（2）AD(3）ABC（4）某學生的質(zhì)量解析:(1）無論是超重還是失重，物體的重力均不發(fā)生變化。(2）磅秤示數(shù)變化，說明電梯不可能勻速運動，排除BC選項。因該學生體重與磅秤示數(shù)大小關(guān)系不確定,使電梯有超重和失重兩種可能,故選項AD正確.（3）據(jù)得,取表中數(shù)據(jù)計算可判斷ABC均可能，但D項不可能。（4）還需測定該學生的質(zhì)量。4、答案：(1)甲:0，乙：E（2）甲：G=kL/E，乙：G=kL(E-U)/E（3）甲好，重力與電壓表示數(shù)成正比，表的刻度均勻（4）重力太小讀不出；重力太大超出量程。解析:從圖上可以看出，隨著重力的增加，彈簧就要縮短，帶著指針下移，電路發(fā)生變化，電壓表讀數(shù)也相應變化，從電壓表的讀數(shù)就可以知道重力的大小.甲圖的電壓表是測量ap電阻之間的電壓U1。U1：E=x1:L，G1=kx1乙圖的電壓表是測量bp電阻之間的電壓U2。U2：E=（L-x2）：L，G2=kx2(2）新電池內(nèi)阻的表達式是，式中U1、U2、I1、I2分別是滑線變阻器阻值改變時電壓表和電流表對應的讀數(shù)，R0是接入電路的電阻箱的阻值（此值直接從電阻箱上讀出，一般為幾毆姆）解析：由于新電池的內(nèi)阻比較小，為了便于較準確的測量，需要給新電池串聯(lián)一個已知阻值的電阻,然后按照測量舊電池的方法來測量即可.在本實驗中，已知阻值的電阻可以用電阻箱來代替即可。6、答案：①A、B、D、E、F、G、I②MN間距離L、管的外徑D、電流I、電壓U③④內(nèi)接，分壓。解析：eq\o\ac(○，1)根據(jù)設計原理，首先需測量膜的電阻,應選擇器材是D、E、F、G、I，其次由電阻定律求解膜的厚度d就還需測出膜的長度和直徑，要選擇器材A、B，故本題所須選用器材是A、B、D、E、F、G、I.eq\o\ac（○，2）所須測量的物理量有MN間距離L、管的外徑D、電流I、電壓U.eq\o\ac(○,3)據(jù)歐姆定律、電阻定律和膜的截面積計算公式可列出三式,和，聯(lián)立求解得出膜的厚度為：eq\o\ac(○，4)被測膜的電阻較大，應用電流表內(nèi)接法，考慮到實驗的精確性和安全性要求，滑動變阻器宜選用分壓式接法。7、答案：①電流表A1的刻度總格數(shù)N當電流表的指針指n格時，電流