高考物理二輪復習講義（講與練）專題11 力學實驗與電學實驗【練】（原卷版）

專題11力學實驗與電學實驗1．（2022·北京·高考真題）某同學利用自由落體運動測量重力加速度，實驗裝置如圖1所示，打點計時器接在頻率為SKIPIF1<0的交流電源上。使重錘自由下落，打點計時器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點跡。挑出點跡清晰的一條紙帶，依次標出計數(shù)點1，2，…，8，相鄰計數(shù)點之間還有1個計時點。分別測出相鄰計數(shù)點之間的距離SKIPIF1<0，并求出打點2，3，…，7時對應的重錘的速度。在坐標紙上建立SKIPIF1<0坐標系，根據(jù)重錘下落的速度作出SKIPIF1<0圖線并求重力加速度。（1）圖2為紙帶的一部分，打點3時，重錘下落的速度SKIPIF1<0______________SKIPIF1<0（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（2）除點3外，其余各點速度對應的坐標點已在圖3坐標系中標出，請在圖中標出速度SKIPIF1<0對應的坐標點，并作出SKIPIF1<0圖線______________。（3）根據(jù)圖3，實驗測得的重力加速度SKIPIF1<0______________SKIPIF1<0（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（4）某同學居家學習期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實現(xiàn)水滴逐滴下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時間間隔，還能聽到水滴落地時發(fā)出的清脆聲音。于是他計劃利用手機的秒表計時功能和刻度尺測量重力加速度。為準確測量，請寫出需要測量的物理量及對應的測量方法。_________________________2．（2022·湖南·長郡中學模擬預測）如圖甲所示，小車的前端固定有力傳感器，能測出小車所受的拉力，小車上固定遮光條，小車放在安裝有定滑輪和兩個光電門A、B的光滑軌道上，用不可伸長的細線將小車與質(zhì)量為m的重物相連，軌道放在水平桌面上，細線與軌道平行，滑輪質(zhì)量、摩擦不計。（1）用游標卡尺測遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度d=________mm。（2）實驗過程中________（填“需要”或“不需要”）滿足M遠大于m。（3）實驗主要步驟如下：①測量小車、傳感器及遮光條的總質(zhì)量M，測量兩光電門間的距離L。②由靜止釋放小車，小車在細線拉動下運動，記錄傳感器的示數(shù)F，記錄遮光條通過光電門A、B時的擋光時間SKIPIF1<0、SKIPIF1<0及遮光條從A到B的時間t。（4）利用該裝置驗證動能定理的表達式為FL=________；（5）利用該裝置驗證動量定理的表達式為Ft=________。（以上兩空均用字母M、d、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0表示）3．（2022·湖南·雅禮中學三模）某同學利用如圖甲所示的裝置驗證動量定理。所用電源的頻率SKIPIF1<0Hz，重物和托盤的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，重力加速度SKIPIF1<0，將打點計時器所在的一端墊高，以平衡小車與木板之間的摩擦力，之后通過合理的實驗操作得到了如圖乙所示的紙帶，圖中各點為連續(xù)的計時點。（1）打下計時點2時，小車的瞬時速度大小為_______（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；（2）取打下計時點1～5的過程研究，打下計時點1、5時小車的速度大小分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，則驗證動量定理的表達式為_______（用題中所給物理量符號表示）；（3）若實驗過程中發(fā)現(xiàn)m所受重力的沖量大于系統(tǒng)動量的增加量，造成此問題的原因可能是_______。4．（2022·廣東廣州·模擬預測）實驗小組利用光電門和數(shù)字傳感設(shè)備設(shè)計了一個測量當?shù)刂亓铀俣鹊募煽蚣埽鐖D甲所示，框架上裝有兩個光電門，都可上下移動；框架的豎直部分貼有刻度尺，零刻度線在上端，可以直接讀出兩個光電門到零刻度線的距離x1和x2；框架水平部分安裝了電磁鐵，將質(zhì)量為m的小鐵球吸住。一且斷電，小鐵球就由靜止釋放，先后經(jīng)過兩個光電門時，與光電門連接的數(shù)字傳感器即可測算出速度大小v1和v2。多次改變兩個光電門的位置，得到多組x1和x2、v1和v2的數(shù)據(jù)建立如圖乙所示的坐標系并描點連線，得出圖線的斜率為k。（1）需要提前向數(shù)字傳感器輸入小球的直徑d，當小鐵球經(jīng)過光電門時，光電門記錄下小球經(jīng)過光電門的時間t，測算出的速度v=______。（2）當?shù)氐闹亓铀俣葹開_____（用k表示）。（3）若選擇刻度尺的0刻度所在高度為零勢能面，則小鐵塊經(jīng)過光電門1時的機械能表達式為______（用題于中的x1、x2、m、v1、v2、k表示）（4）下面哪個做法可以提高測量的準確度______A．兩個光電門盡量靠近B．選用大小相同，但密度小一點的鋁球C．在集成框架上加裝水平儀，確?？潭瘸邷y量的是豎直高度5．（2022·山西·懷仁市第一中學校模擬預測）在“研究彈簧的物理特性”研究性學習中，某學習小組嘗試用不同的方法測量彈簧的勁度系數(shù)。該學習小組查閱資料得知，彈簧彈性勢能表達式為Ep＝SKIPIF1<0，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧形變量。他們設(shè)計了如圖（a）所示裝置進行測量，彈簧右端與滑塊不連接，操作步驟如下：（1）首先將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平。接通電源后輕推滑塊，如果滑塊做勻速運動，表示導軌水平。（2）用游標卡尺測出滑塊上擋光片的寬度d，示數(shù)如圖（b），其讀數(shù)為________m。（3）接通電源，用手向左側(cè)推動滑塊，使彈簧壓縮到某一長度（彈簧處于彈性限度內(nèi)），測出彈簀壓縮量x，（4）將滑塊由靜止釋放，讀出滑塊經(jīng)過光電門時擋光片的擋光時間t，（5）重復步驟（3）（4）測出多組x及對應的t，（6）畫出SKIPIF1<0圖像如圖（c）所示，由圖像求得其斜率為a。若想測出勁度系數(shù)，還需要測量的物理量為____________（寫出物理量的名稱及符號），可求得彈簧的勁度系數(shù)為_____（用斜率a以及其他測得的物理量符號表達）。6．（2022·新疆·博樂市高級中學（華中師大一附中博樂分校）模擬預測）利用甲圖裝置可以測量圓盤加速轉(zhuǎn)動時的角速度SKIPIF1<0以及角加速度SKIPIF1<0。物理學上把角速度的變化SKIPIF1<0與發(fā)生這一變化所用時間SKIPIF1<0的比值定義為角加速度SKIPIF1<0。有一定厚度的圓盤可以繞通過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動。圓盤加速轉(zhuǎn)動時，紙帶隨圓盤運動通過打點計時器打上一系列點。用50分度的游標卡尺測得圓盤的直徑如圖乙，用此裝置打出的一條紙帶如圖丙（打點計時器所接交流電的頻率為SKIPIF1<0，A、B、C、D…為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出）。（1）據(jù)圖乙讀出圓盤的直徑為__________SKIPIF1<0；（2）據(jù)圖丙計算，打D點時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為__________SKIPIF1<0（保留三位有效數(shù)字）；（3）依圖丙可知，圓盤轉(zhuǎn)動的角加速度大小為__________SKIPIF1<0（保留三位有效數(shù)字）。7．（2022·山東·肥城市教學研究中心模擬預測）小河同學設(shè)計實驗測量當?shù)氐闹亓铀俣?，實驗器材主要由一個可調(diào)速的電動機、智能手機、細銅絲、鋼管支架和不銹鋼底座組成，其中可調(diào)速的電動機是由一個低速旋轉(zhuǎn)電動機、一個直流電機調(diào)速器和一個直流開關(guān)組成。手機在水平面內(nèi)穩(wěn)定做勻速圓周運動時可處理為“圓錐擺”模型，手機上裝載的Phyphox軟件配合手機內(nèi)的陀螺儀可直接測得手機做圓周運動的角速度SKIPIF1<0和向心加速度a，Tracker軟件可通過拍下的視頻，分析測量繞桿做圓周運動時懸線與豎直方向的夾角SKIPIF1<0及手機做圓周運動的半徑r。有了a、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、r的實測數(shù)據(jù)，即可在誤差允許范圍之內(nèi)測量當?shù)刂亓铀俣取＃?）小河同學根據(jù)所學過的力學知識推出當?shù)刂亓铀俣缺磉_式為：SKIPIF1<0______（用a和SKIPIF1<0表示）；（2）若保持角速度SKIPIF1<0不變，改變線長L，根據(jù)測得的5組數(shù)據(jù)描點作圖，直線擬合后得到SKIPIF1<0圖像如圖所示，直線斜率為k，圓心到懸點距離為h，當?shù)刂亓铀俣缺磉_式為：SKIPIF1<0______（用k和h表示）。（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪得出了SKIPIF1<0圖像如圖所示，請由圖像計算重力加速度SKIPIF1<0______SKIPIF1<0（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。8．（2022·全國·模擬預測）某實驗小組想通過如圖所示的實驗裝置測定物體A（帶有寬度為D的遮光片）的質(zhì)量M。已知鉤碼的質(zhì)量為m，實驗時將待測物體A由靜止釋放，測得遮光片通過光電門1、2的時間分別為t1、t2，若不計繩與滑輪間的摩擦及繩和滑輪的質(zhì)量，重力加速度為g，為完成本實驗還需要測量的物理量為________（寫出物理量的名稱及符號），由測量數(shù)據(jù)可求得物體A的加速度a=________；待測物體A的質(zhì)量M=________（用加速度a及已知量表示）。9．（2022·云南昆明·模擬預測）某同學設(shè)計如圖所示的電路來測量物體的質(zhì)量，當秤盤上不放物體時指針與金屬絲上端接觸，放物體后指針隨秤盤同步下移，根據(jù)電壓表示數(shù)就可以知道所放物體的質(zhì)量，指針從上端滑到下端的過程中，秤盤始終保持水平，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。已知金屬絲的總長度為SKIPIF1<0，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度為g，電源電動勢為E，內(nèi)阻忽略不計。（1）某次測量時，電壓表示數(shù)為U，則所放物體的質(zhì)量為___________；（用題目所給字母表示）（2）該裝置能夠測量的最大質(zhì)量為___________。（用題目所給字母表示）10．（2022·全國·高考真題）一同學探究阻值約為SKIPIF1<0的待測電阻SKIPIF1<0在SKIPIF1<0范圍內(nèi)的伏安特性?？捎闷鞑挠校弘妷罕鞻（量程為SKIPIF1<0，內(nèi)阻很大），電流表A（量程為SKIPIF1<0，內(nèi)阻為SKIPIF1<0），電源E（電動勢約為SKIPIF1<0，內(nèi)阻不計），滑動變阻器R（最大阻值可選SKIPIF1<0或SKIPIF1<0），定值電阻SKIPIF1<0（阻值可選SKIPIF1<0或SKIPIF1<0），開關(guān)S，導線若干。（1）要求通過SKIPIF1<0的電流可在SKIPIF1<0范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，在答題卡上將圖（a）所示的器材符號連線，畫出實驗電路的原理圖________；（2）實驗時，圖（a）中的R應選最大阻值為______（填“SKIPIF1<0”或“SKIPIF1<0”）的滑動變阻器，SKIPIF1<0應選阻值為______（填“SKIPIF1<0”或“SKIPIF1<0”）的定值電阻；（3）測量多組數(shù)據(jù)可得SKIPIF1<0的伏安特性曲線。若在某次測量中，電壓表、電流表的示數(shù)分別如圖（b）和圖（c）所示，則此時SKIPIF1<0兩端的電壓為______V，流過SKIPIF1<0的電流為_____SKIPIF1<0，此組數(shù)據(jù)得到的SKIPIF1<0的阻值為______SKIPIF1<0（保留3位有效數(shù)字）。11．（2022·河南·模擬預測）為了測量干電池組的電動勢和內(nèi)阻，某同學在實驗室內(nèi)選擇了合適的器材組成了如圖甲所示的電路。圖中定值電阻R0=2Ω，電流表A1的量程為100mA，內(nèi)阻RA1=10Ω；電流表A2的量程為200mA，內(nèi)阻RA2=5Ω，定值電阻R1=2Ω。（1）請在圖乙的方框內(nèi)，畫出圖甲電路的電路圖；()（2）電路中將R2與電流表A2串聯(lián)，將電流表A2改裝成了量程為3V的電壓表，則R2=___________Ω，此電路中定值電阻R0中可能通過的最大電流為___________A；（3）閉合開關(guān)K前，將圖甲中滑動變阻器的滑片移到___________（填“a”或“b”）端，閉合電鍵后，多次調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，得到多組電流表A1、A2的示數(shù)I1、I2，以I2為縱軸、I1為橫軸作I2—I1圖像，得到圖像與縱軸的截距為190mA，圖像斜率絕對值為2，則電池組的電動勢E=___________V，內(nèi)阻r=___________Ω（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）。12．（2022·山東濰坊·三模）實驗小組的同學要用所學的電學知識較準確地測量一捆銅線的長度。他們設(shè)計了如圖甲所示的電路來較準確測量這捆銅線的電阻SKIPIF1<0，圖中a、b之間連接這捆銅線；SKIPIF1<0和SKIPIF1<0可視為理想電壓表；R為阻值范圍是SKIPIF1<0的電阻箱；E為電源；SKIPIF1<0為定值電阻；S為開關(guān)。采用如下步驟完成實驗：（1）先用螺旋測微器測量該銅線的直徑SKIPIF1<0；（2）按照圖甲所示的實驗原理電路圖連接電路，請你將實物圖補充完整；()（3）將電阻箱R調(diào)節(jié)到適當?shù)淖柚?，閉合開關(guān)S，記下此時電阻箱的阻值R、電壓表SKIPIF1<0的示數(shù)SKIPIF1<0、電壓表SKIPIF1<0的示數(shù)SKIPIF1<0，則這捆電線的阻值表達式為SKIPIF1<0_______（用R、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0表示）；（4）改變電阻箱的阻值R，記下多組R、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的示數(shù)，計算出每一組SKIPIF1<0的值，作出SKIPIF1<0圖像如圖乙所示，利用圖像可求得這捆銅線的電阻SKIPIF1<0_______SKIPIF1<0；（5）已知這捆銅線材料的電阻率為SKIPIF1<0，則這捆銅線的長度為SKIPIF1<0____m（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。13．（2022·遼寧·模擬預測）2020年，新冠肺炎蔓延全球，額溫槍測量體溫成為小區(qū)、商場常態(tài)。測溫槍中常用的測溫元器件是熱敏電阻。（1）若由實驗測得該熱敏電阻兩端的電壓U與通過它的電流I的關(guān)系如圖乙所示，可知該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高______（選填“逐漸增大”“逐漸減小”或“恒定不變”）。（2）該小組設(shè)計了如圖丙所示的電路驗證額溫槍測量溫度的準確性，已知電源電動勢SKIPIF1<0，內(nèi)阻忽略不計，SKIPIF1<0，熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系如圖丁所示。由此可知溫度越高，電壓表示數(shù)______（選填“越大”或“越小”）；閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為SKIPIF1<0，則熱敏電阻的溫度為______℃（保留一位小數(shù)）。14．（2022·吉林長春·模擬預測）舉世矚目的嫦娥四號探測器，其能源供給方式實現(xiàn)了新的科技突破：它采用同位素溫差發(fā)電與熱電綜合利用技術(shù)結(jié)合的方式供能，也就是用航天器兩面太陽翼收集的太陽能和月球車上的同位素熱源兩種能源供給探測器。圖甲中探測器兩側(cè)張開的是光伏發(fā)電板，光伏發(fā)電板在外太空將光能轉(zhuǎn)化為電能。某同學利用圖乙所示電路，探究某光伏電池的路端電壓U與電流I的關(guān)系，圖中定值電阻SKIPIF1<0，設(shè)相同光照強度下光伏電池的電動勢不變，電壓表、電流表均可視為理想電表。（1）實驗一：用一定強度的光照射該電池，閉合電鍵S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值。通過測量得到該電池的U—I曲線a（如圖丁）。由此可知，該電源內(nèi)阻______（填“是”或“不是”）定值，某時刻電壓表示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為______V，由圖像可知，此時電源內(nèi)阻為______Ω（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；（2）實驗二：只減小光照的強度，重復上述實驗，測得U-I曲線b（如圖?。?。若在實驗一中當滑動變阻器的電阻為某值時路端電壓為2.5V，則在實驗二中滑動變阻器仍為該值時，滑動變阻器消耗的電功率為______W（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。15．（2022·湖南省桃源縣第一中學模擬預測）由半導體材料制成的熱敏電阻阻值會隨溫度的變化而變化。利用熱敏電阻對溫度敏感的特性可設(shè)計一個簡單恒溫箱溫控電路，要求恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃。所用器材有：A．直流電源SKIPIF1<0（SKIPIF1<0，內(nèi)阻不計）；B．恒溫箱加熱器的電源；C．電流表（量程SKIPIF1<0，內(nèi)阻約SKIPIF1<0）；D．電壓表（量程SKIPIF1<0，內(nèi)阻約SKIPIF1<0）；E.熱敏電阻SKIPIF1<0；F.繼電器（電阻300Ω）；G.滑動變阻器SKIPIF1<0（最大阻值SKIPIF1<0）；H.單刀單擲開關(guān)SKIPIF1<0；I.導線若干。（1）用圖（a）所示電路測量熱敏電阻SKIPIF1<0的阻值。當溫度為27℃時，電壓表讀數(shù)為30.0V，電流表讀數(shù)為15.0mA；當溫度為50℃時，調(diào)節(jié)變阻器SKIPIF1<0，使電壓表讀數(shù)仍為30.0V，電流表指針位置如圖（b）所示，此時熱敏電阻的阻值為__________SKIPIF1<0，該電路測得的阻值比真實值__________（填“偏大”或“偏小”）。由以上實驗數(shù)據(jù)可知，該熱敏電阻SKIPIF1<0的阻值隨溫度的升高而__________（填“增大”或“減小”）。（2）現(xiàn)利用該熱敏電阻RT和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路如圖（c）所示，繼電器的電阻為300Ω。當線圈