河北省雞澤縣第一中學(xué)人教版高中物理二輪復(fù)習(xí)1月4日物理培優(yōu)

高中物理實(shí)驗(yàn)培優(yōu)2017年1月4日參考答案與試題解析1．（2017?江蘇模擬）如圖1所示，某學(xué)生小組借用“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行“探究合外力做功和動能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：（1）實(shí)驗(yàn)明使小車在砝碼和托盤的牽引下運(yùn)動，以此定量探究細(xì)繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系．①實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙及圖1所示的器材．若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有．②為達(dá)到平衡摩擦力的目的，取下細(xì)繩和托盤，通過調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做運(yùn)動．③實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行．這樣做的目的是（填字母代號）．A．避免小車在運(yùn)動過程中發(fā)生抖動B．可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力（2）連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到圖2所示的紙帶．紙帶上O為小車運(yùn)動起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G．實(shí)驗(yàn)時(shí)測得小車的質(zhì)量為M=200g，小車所受細(xì)繩的拉力為F=0.2N．各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離為s，對應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度為v，小車所受拉力做的功為W，小車動能的變化為△Ek．請計(jì)算前補(bǔ)填表中空格（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后四位）．計(jì)數(shù)點(diǎn)s/mv/（m?s﹣1）v2/（m2?s﹣2）W/J△Ek/JA0.15500.55600.30910.03100.0309B0.21600.65550.42970.04320.0430C0.28610.75500.57000.05720.0570D0.36700.85700.73440.07340.0734E0.45750.95250.9073F0.55751.0511.1050.11150.1105G0.66771.1501.3230.13350.1323分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)．（3）這個(gè)小組在之前的一次實(shí)驗(yàn)中分析發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量明顯大一些．這一情況可能是下列個(gè)些原因造成的（填字母代號）．A．在接通電源的同時(shí)釋放了小車B．小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近C．平衡摩擦力時(shí)長木板傾斜程度不夠D．平衡摩擦力時(shí)長木板傾斜程度過大（4）實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)一步討論認(rèn)為可以通過繪制v2﹣s圖線來分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．請根據(jù)表中各計(jì)數(shù)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖3中標(biāo)出對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出v2﹣s圖線．分析△v2﹣s圖線為一條通過原點(diǎn)的直線，直線的斜率如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)等于理論值，也可以得出相同的結(jié)論．這種方案中直線斜率表達(dá)式為k=（用題目中相關(guān)物理量字母表示）．【分析】根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、要求和減少誤差的角度分析，平衡摩擦力作用后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中需要用刻度尺測量紙帶上點(diǎn)的距離，用天平測出小車的質(zhì)量，需要改變砝碼的質(zhì)量來代替小車的拉力．根據(jù)W=Fs求出砂桶及砂的總重力做功，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的平均速度等于中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度求初末位置的速度，即可得到動能的變化量，從而寫出探究結(jié)果表達(dá)式，根據(jù)此表達(dá)式分析所需要的測量儀器．【解答】解：（1）①根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是合外力所做的功等于動能的變化量，通過研究紙帶來研究小車的速度，利用天平測量小車的質(zhì)量，利用砝碼的重力代替小車的合外力，所以需要刻度尺來測量紙帶上點(diǎn)的距離和用天平測得小車的質(zhì)量，即還需要刻度尺，天平（帶砝碼）．故答案為：刻度尺；天平（帶砝碼）②為達(dá)到平衡摩擦力的目的，取下細(xì)繩和托盤，通過調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動；③、實(shí)驗(yàn)過程中，為減少誤差，提高實(shí)驗(yàn)的精確度，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行，目的是消除摩擦帶來的誤差，即平衡摩擦力后，使細(xì)繩的拉力等于小車的合力，故ABC錯(cuò)誤，D正確．故選：D．（2）W=mgs=0.2×0.4595=0.0915J，△Ek=×0.2×0.9073=0.0907J，分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)細(xì)繩拉力做的功等于小車動能的變化．（3）他將鉤碼重力做的功當(dāng)做細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些，從功能關(guān)系看出：該實(shí)驗(yàn)一定有轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的，即試驗(yàn)中有存在摩擦力沒有被平衡掉；還有該實(shí)驗(yàn)要求，只有當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼的質(zhì)量時(shí)，小車的拉力才近似等于砝碼的重力，故ABD錯(cuò)誤，C正確．故選：C．（4）根據(jù)表中各計(jì)數(shù)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中標(biāo)出對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出v2﹣s圖線：分析△v2﹣s圖線為一條通過原點(diǎn)的直線，直線的斜率如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)等于理論值，也可以得出相同的結(jié)論．這種方案中直線斜率表達(dá)式為k=．故答案為：（1）①刻度尺；天平（帶砝碼）；②勻速直線運(yùn)動；③D；（2）0.0915；0.0907；細(xì)繩拉力做的功等于小車動能的變化；（3）C；（4）如圖；．【點(diǎn)評】該題全面考查探究“合外力做功與物體動能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的原理，步驟，注意事項(xiàng)和數(shù)據(jù)的分析．這就要求我們隊(duì)該實(shí)驗(yàn)由全面的掌握．題目的難度適中．明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)類似可以類比學(xué)習(xí)．2．（2017秋?銅官山區(qū)校級月考）如圖所示為改裝的探究圓周運(yùn)動中心向心加速度的實(shí)驗(yàn)裝置．有機(jī)玻璃支架上固定一個(gè)直流電動機(jī)，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)半徑為r的塑料圓盤，圓盤中心正下方用細(xì)線連接一個(gè)重錘，圓盤邊緣連接一細(xì)繩，細(xì)繩另一端連接一個(gè)小球．實(shí)驗(yàn)操作如下：a．利用天平測量小球的質(zhì)量m，記錄當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的大??；b．閉合電源開關(guān)，讓小球做如圖所示的勻速圓周運(yùn)動．調(diào)節(jié)激光筆2的高度和激光筆1的位置，讓激光筆恰好照射到小球的中心，用刻度尺測量小球運(yùn)動的半徑R和球心到塑料圓盤的高度h；c．當(dāng)小球第一次到達(dá)A點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，記錄小球n次到達(dá)A點(diǎn)的時(shí)間t；d．切斷電源，整理器材．請回答下列問題：（1）下列說法正確的是A．小球運(yùn)動的周期B．小球運(yùn)動的線速度大小C．小球運(yùn)動的向心力大小為D．若電動機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，激光筆1、2應(yīng)分別左移、右移（2）若測出R=40.00cm、r=4.00cm、h=90.00cm，t=100.00s，n=51，π取3.14，則小球做圓周運(yùn)動的周期T=s，記錄當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?yīng)為g=m/s2．（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）【分析】（1）小球做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)線速度的定義求解線速度大小，根據(jù)向心力公式求解向心力大?。唬?）結(jié)合幾何關(guān)系求解細(xì)線與豎直方向的夾角；小球受重力和拉力，合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式后聯(lián)立求解．【解答】解：（1）A、從球第1次到第n次通過A位置，轉(zhuǎn)動圈數(shù)為n﹣1，時(shí)間為t，故周期為：T=，故A錯(cuò)誤；B、小球的線速度大小為：v==，故B正確；C、小球受重力和拉力，合力提供向心力，設(shè)線與豎直方向的夾角為α，則：Tcosα=mgTsinα=F向故F向=mgtanα=mg，故C錯(cuò)誤；D、若電動機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，則轉(zhuǎn)動半徑增加，故激光筆1、2應(yīng)分別左移、右移，故D正確；故選：BD（2）小球做圓周運(yùn)動的周期T===2.00s；向心力：F向=mg=m解得：g===9.86m/s2；故答案為：（1）BD；（2）2.00，9.86．【點(diǎn)評】本題考查研究圓錐擺的實(shí)驗(yàn)，主要是明確向心力來源，根據(jù)牛頓第二定律列式分析，注意題中細(xì)線與豎直方向夾角的求解，不太難．3．（2017?江蘇）某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡易的溫控裝置，實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖1所示，繼電器與熱敏電阻R1、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當(dāng)繼電器的電流超過15mA時(shí)，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控．繼電器的電阻約為20Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如表所示t/℃30.040.050.060.070.080.0R1/Ω199.5145.4108.181.862.949.1（1）提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源E1（3V，內(nèi)阻不計(jì)）、電源E2（6V，內(nèi)阻不計(jì)）、滑動變阻器R1（0～200Ω）、滑動變阻器R2（0～500Ω）、熱敏電阻Rt，繼電器、電阻箱（0～999.9Ω）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干．為使該裝置實(shí)現(xiàn)對30～80℃之間任一溫度的控制，電源E應(yīng)選用（選填“E1”或“E2”），滑動變阻器R應(yīng)選用（選填“R1”或“R2”）．（2）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作．某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測量各接點(diǎn)間的電壓，則應(yīng)將如圖2所示的選擇開關(guān)旋至（選填“A”、“B”、“C”或“D”）（3）合上開關(guān)S，用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查，在圖1中，若只有b、c間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時(shí)指針（選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”），接入a、c時(shí)指針（選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）．（4）排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時(shí)被吸合，下列操作步驟正確順序是．（填寫各步驟前的序號）①將熱敏電阻接入電路②觀察到繼電器的銜鐵被吸合③斷開開關(guān)，將電阻箱從電路中移除④合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值⑤斷開開關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1Ω【分析】（1）分析不同溫度下熱敏電阻的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行分析，從而明確應(yīng)采用的電源和滑動變阻器；（2）明確多用電表的使用方法，根據(jù)要求選擇對應(yīng)的量程；（3）根據(jù)電壓表的測量方法以及電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從而明確指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)；（4）明確實(shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)方法，從而明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)進(jìn)行的基本步驟．【解答】解：（1）要想控制30℃時(shí)的情況，此時(shí)熱敏電阻的阻值約為200Ω，需要的最小電動勢E=0.015×（200+20）=3.3V；由于還要考慮滑動變阻器的阻值，因此3V的電源電動勢太小，應(yīng)選擇6V的電源E2；滑動變阻器采用限流接法，因此其阻值應(yīng)約為熱敏電阻的幾倍左右，因此滑動變阻器應(yīng)采用R2（2）要想測量電壓，應(yīng)將旋鈕旋至電壓檔位上，因電動勢為6V，因此應(yīng)選擇10V量程，故旋至C點(diǎn)；（3）若只有b、c間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時(shí)電表與電源不連接，因此指針不偏轉(zhuǎn)；而接入a、c時(shí)，電表與電源直接連接，故指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；（4）要使50℃時(shí)被吸熱，由表格數(shù)據(jù)可知，電阻為108.1Ω；為了使銜鐵在熱敏電阻為50℃時(shí)被吸合，應(yīng)先電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1Ω；再合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，直到觀察到繼電器的銜鐵被吸合；此時(shí)再斷開開關(guān)將電阻箱取下，換下熱敏電阻即可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；故步驟為⑤④②③①；故答案為：（1）E2；R2；（2）C；（3）不偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)；（4）⑤④②③①【點(diǎn)評】本題考查多用電表的使用方法，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，注意分析實(shí)驗(yàn)電路圖，從而確定實(shí)驗(yàn)應(yīng)采用的基本方法，從而確定實(shí)驗(yàn)所采用的儀器．4．（2017?門頭溝區(qū)二模）某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和“×100Ω”擋內(nèi)部電路的總電阻．使用的器材有：A．多用電表；B．毫安表：量程6mA；C．滑動變阻器：最大阻值2kΩ；D．導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）將多用電表擋位調(diào)到電阻“×100Ω”擋，再將紅表筆和黑表筆短接，調(diào)零點(diǎn)．（2）將圖甲中多用電表的黑表筆和（選填“1”或“2”）端相連，紅表筆連接另一端．（3）將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使這時(shí)毫安表的示數(shù)為3mA，多用電表的示數(shù)如圖乙所示，多用電表的示數(shù)為Ω．（4）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零．此時(shí)毫安表的示數(shù)3.75mA．從測量數(shù)據(jù)可知，毫安表的內(nèi)阻為Ω．（5）多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丙所示．根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為V，電阻“×100”擋內(nèi)部電路的總電阻為Ω．【分析】（2）紅正黑負(fù)，電流從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表；（2）歐姆表讀數(shù)等于倍率乘以表盤讀數(shù)；（4、5）根據(jù)多用電表的性質(zhì)，明確中性電阻即為電源內(nèi)阻；而歐姆表測量的是外電路的總電阻，分別對電流為3mA和3.75mA進(jìn)行分析，由閉合電路歐姆定律列式即可求得電流表內(nèi)阻即電源的電動．【解答】解：（2）多用電表外接線柱為紅正黑負(fù)，電流從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表；電流從電壓表正接線柱流入，故紅表筆接觸2，黑表筆接1；（3）歐姆表讀數(shù)=倍率×表盤讀數(shù)=100×15.0Ω=1500Ω；（4、5）歐姆表的中值電阻等于內(nèi)電阻，由圖可知，中值電阻為1500Ω；故歐姆表100檔位的內(nèi)電阻為1500Ω；根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：3mA=，3.75mA=，聯(lián)立解得：Rg=900Ω；E=9V；故答案為：（2）1；（3）1500；（4）900；（5）9；1500．【點(diǎn)評】本題考查多用電表歐姆表原理以及閉合電路歐姆定律的應(yīng)用，注意明確電表原理以及閉合電路歐姆定律的正確應(yīng)用，知道歐姆檔內(nèi)部存在電源和內(nèi)阻．5．（2017?常德一模）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，其中RT為熱敏電阻，電壓表量程為6V，內(nèi)阻為RV約10kΩ，電流表量程為0.5A，內(nèi)阻RA=4.0Ω，R為電阻箱．（1）該實(shí)驗(yàn)小組首先利用該電路進(jìn)行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄不同情況下電壓表示數(shù)U1、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R，在I﹣U坐標(biāo)系中，將各組U1、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置，描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線如圖乙中的曲線所示，為了完成該實(shí)驗(yàn)，應(yīng)將導(dǎo)線c端接在（選填“a”或“b”）點(diǎn)；（2）利用（1）中記錄的數(shù)據(jù)，通過分析計(jì)算可得外電路的電壓U2，U2的計(jì)算式為；（用U1、I、R和RA表示）（3）實(shí)驗(yàn)小組利用（2）中的公式，計(jì)算出各組的U2，將