高中物理实验题

小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响。所用器材有：干电池（电动势约 $1.5V$，内阻不计） $2$节；两量程电压表（量程 $0~3V$，内阻约 $3k\Omega$；量程 $0~15V$，内阻约 $15k\Omega$） $1$个；滑动变阻器（最大阻值 $50\Omega$） $1$个；定值电阻（阻值 $50\Omega$） $21$个；开关 $1$个及导线若干。实验电路如图1所示。

（1）电压表量程应选用＿＿＿＿＿（选填“ $3V$”或“ $15V$” 。

（2）图2为该实验的实物电路（右侧未拍全）。先将滑动变阻器的滑片置于如图2所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱 $A$与滑动变阻器的接线柱＿＿＿＿＿（选填“ $B$”“ $C$”“ $D$”）连接，再闭合开关，开始实验。

（3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中 $O$与 $1，2，...，21$之间的电压。某次测量时，电压表指针位置如图3所示，其示数为＿＿＿＿＿ $V$。根据测量数据作出电压 $U$与被测电阻值的关系图线，如图4中实线所示。

（4）在如图1所示的电路中，若电源电动势为 $E$，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为 $R_1$，定值电阻的总阻值为 $R_2$，当被测电阻为 $R$时，其两端的电压 $U=$＿＿＿＿＿（用 $E$、 $R_1$、 $R_2$、 $R$表示），据此作出 $U-R$理论图线如图4中虚线所示。小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小。

（5）分析可知，当 $R$较小时， $U$的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小。小明认为，当 $R$较大时， $U$的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因。你是否同意他的观点？请简要说明理由。

某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。

（1）已知打出图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s．以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移 $\Delta \text{x}$填到表中，小车发生应位移所用时间和平均速度分别为 $\mathit{\Delta t}$和 $v_0$，表中 $\Delta x_{\mathit{AD}}=$________cm， ${\bar{v}}_{\mathit{AD}}=$________ $\text{cm}/\text{s}$。

位移区间	AB	AC	AD	AE	AF
$\mathit{\Delta t}\left(\text{cm}\right)$	6.60	14.60	$\Delta x_{\mathit{AD}}$	34.90	47.30
$\bar{s}(\text{cm}/\text{s})$	66.0	73.0	${\bar{v}}_{\mathit{AD}}$	87.3	94.6

（2）根据表中数据得到小车平均速度 $\bar{v}$随时间 $\mathit{\Delta t}$的变化关系，如图（c）所示。题卡上的图中补全实验点_____。

（3）从实验结果可知，小车运动的 $\bar{v}-\mathit{\Delta t}$图线可视为一条直线，此直线用方程 $\bar{v}=\mathit{k\Delta t}+b$表示，其中 $k=$________ $\text{cm}/{\text{s}}^2$， $b=$________cm/s。（结果均保留3位有效数字）

（4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小 $v_A=$________，小车的加速度大小 $a=$________。（结果用字母k、b表示）

某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为 $6\text{kΩ}$电流表内阻约为 $1.5\Omega$．实验中有图（a）和（b）两个电路图供选择。

（1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路图是图________（填“a”或“b”）

（2）若选择另一个电路图进行实验，在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图______。

某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有：电源 $E$（电动势恒定，内阻可忽略）；毫安表mA（量程 $15\text{mA}$，内阻可忽略）；电阻 $R_1$（阻值 $500\text{Ω}$）、 $R_2$（阻值 $500\text{Ω}$）、 $R_3$（阻值 $600\text{Ω}$）和 $R_4$（阻值 $200\text{Ω}$）；开关 ${\text{S}}_1$和 ${\text{S}}_2$；装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池；导线若干。请完成下列实验操作和计算。

（1）电路连接

图（a）为实验原理图．在图（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，只有 $R_4$一端的导线还末连接，该导线应接到 $R_3$的________（填“左”或“右”）端接线柱

（2）盐水电导率和温度的测量

①测量并记录样品池内壁的长宽高．在样品池中注满待测盐水

②闭合开关 ${\text{S}}_1$，________开关 ${\text{S}}_2$，毫安表的示数为 $10.0\text{mA}$，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流 $I_1$为________ $\text{mA}$

③________开关 ${\text{S}}_2$，毫安表的示数为 $15.0\text{mA}$，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流 $I_2$为________ $\text{mA}$

④断开开关 ${\text{S}}_1$，测量并记录盐水的温度

（3）根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为________ $\text{Ω}$，进而可求得该温度时待测盐水的电导率。

某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：

（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界

（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的 $M$点水平入射，到达 $\mathit{ef}$面上的 $O$点后反射到 $N$点射出．用大头针在白纸上标记 $O$点、 $M$点和激光笔出光孔 $Q$的位置

②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作 $\mathit{QM}$连线的延长线与 $\mathit{ef}$面的边界交于 $P$点，如图（a）所示

③用刻度尺测量 $\mathit{PM}$和 $\mathit{OM}$的长度 $d_1$和 $d_2$． $\mathit{PM}$的示数如图（b）所示， $d_1$为________ $\text{cm}$。测得 $d_2$为 $3.40\text{cm}$

（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式 $n=$________ ；由测得的数据可得折射率 $n$为________（结果保留3位有效数字）

（4）相对误差的计算式为 $\delta =\frac{\mathit{测量值}-\mathit{真实值}}{\mathit{真实值}}\times 100\text{\%}$。为了减小 $d_1、d_2$测量的相对误差，实验中激光在 $M$点入射时应尽量使入射角________。

一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比，以及交流电频率对输出电压的影响。题图1为实验电路图，其中 $L_1$和 $L_2$为变压器的原、副线圈， $S_1$和 $S_2$为开关，P为滑动变阻器 $R_p$的滑片，R为电阻箱，E为正弦式交流电源（能输出电压峰值不变、频率可调的交流电）。

（1）闭合 $S_1$，用多用电表交流电压挡测量线圈 $L_1$两端的电压。滑片P向右滑动后，与滑动前相比，电表的示数_______（选填 “变大”“不变”“ 变小”）。

（2）保持 $S_2$断开状态，调整E输出的交流电频率为50 Hz，滑动滑片P，用多用电表交流电压挡测得线圈 $L_1$两端的电压为2500 mV时，用示波器测得线圈 $L_2$两端电压u随时间t的变化曲线如图所示，则线圈 $L_1$两端与 $L_2$两端的电压比值为_______（保留3位有效数字）。

（3）闭合 $S_2$，滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1000 Hz的条件下，改变R的阻值，用多用电表交流电压挡测量线圈 $L_2$两端的电压U，得到U-R关系曲线如图3所示。用一个阻值恒为20 Ω的负载 $R_0$替换电阻箱R，由图可知，当频率为1000 Hz时， $R_0$两端的电压为_______mV；当频率为50 Hz时，为保持 $R_0$两端的电压不变，需要将 $R_0$与一个阻值为_______Ω的电阻串联。（均保留3位有效数字）

某实验小组用单摆测量重力加速度。所用实验器材有摆球、长度可调的轻质摆线、刻度尺、50分度的游标卡尺、摄像装置等。

（1）用游标卡尺测量摆球直径d。当 并拢时，游标尺和主尺的零刻度线对齐。放置摆球后游标卡尺示数如图甲所示，则摆球的直径d为________mm。

（2）用摆线和摆球组成单摆，如图乙所示。当摆线长度l＝990.1mm时，记录并分析单摆的振动视频，得到单摆的振动周期T＝2.00 s，由此算得重力加速度g为_____ $m/s^2$（保留3位有效数字）。

（3）改变摆线长度l，记录并分析单摆的振动视频，得到相应的振动周期。他们发现，分别用l和 $l+\frac{d}{2}$作为摆长，这两种计算方法得到的重力加速度数值的差异大小 $\mathit{\Delta g}$随摆线长度l的变化曲线如图所示。由图可知，该实验中，随着摆线长度l的增加， $\mathit{\Delta g}$的变化特点是____________，原因是____________。

在“测量金属丝的电阻率”实验中，某同学用电流表和电压表测量—金属丝的电阻。

（1）该同学先用欧姆表“ $\times 1$”挡粗测该金属丝的电阻，示数如图1所示，对应的读数是_______ $\text{Ω}$。

（2）除电源（电动势 $3.0V$，内阻不计）、电压表（量程 $0~3V$，内阻约 $3k\Omega$）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：

A. 电流表（量程 $0~0.6A$，内阻约 $0.1\Omega$）

B．电流表（量程 $0~3.0A$，内阻约 $0.02\Omega$）

C．滑动变阻器（最大阻值 $10\Omega$，额定电流 $2A$）

D．滑动变阻器（最大阻值 $1k\Omega$，额定电流 $0.5A$）

为了调节方便、测量准确，实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用_______。（选填实验器材前对应的字母）

（3）该同学测量金属丝两端的电压 $U$和通过金属丝的电流 $I$，得到多组数据，并在坐标图上标出，如图2所示。请作出该金属丝的 $U-I$图线_____，根据图线得出该金属丝电阻 $R=$________ $\Omega$（结果保留小数点后两位）。

（4）用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3所示。将定值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图4所示，请分析说明小灯泡的电流为什么随时间呈现这样的变化。（ ）

物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：

（1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为_______mm。

（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度 $v_C=$________ $m/s$（结果保留小数点后两位）。

（3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由。

某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。

（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔______，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“ $0\text{Ω}$”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而__________。

（2）再按图连接好电路进行测量。

①闭合开关S前，将滑动变阻器 $R_1$的滑片滑到_______端（选填“a”或“b”）。

将温控室的温度设置为T，电阻箱 $R_0$调为某一阻值 $R_{01}$。闭合开关S，调节滑动变阻器 $R_1$，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和 $R_{01}$。断开开关S。

再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节 $R_0$和 $R_1$，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值 $R_{02}$。断开开关S。

②实验中记录的阻值 $R_{01}$_____ $R_{02}$（选填“大于”、“小于”或“等于”）。此时热敏电阻阻值 $R_T=$_____。

某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数 $L_0$，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。

n	1	2	3	4	5	6
$L_n/\text{cm}$	8.04	10.03	12.05	14.07	16.11	18.09

（1）利用 $\Delta L_{\text{i}}=L_{\text{i}+3}-L_{\text{i}}\left(\text{i}=1,2,3\right)$计算弹簧的压缩量： $\Delta L_1=6.03\text{cm}$， $\Delta L_2=6.08\text{cm}$， $\Delta L_3=$______cm，压缩量的平均值 $\overline{\mathit{\Delta L}}=\frac{\Delta L_1+\Delta L_2+\Delta L_3}{3}=$______cm；

（2）上述 $\overline{\mathit{\Delta L}}$是管中增加______个钢球时产生的弹簧平均压缩量；

（3）忽略摩擦，重力加速度g取 $9.80\text{m}/{\text{s}}^2$，该弹簧的劲度系数为______ $N/m$。（结果保留3位有效数字）

为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验。此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺。

（1）某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是___________；

①在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计；

②用天平测量滑块和遮光条的总质量m；

③用游标卡尺测量遮光条的宽度d；

④通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离l；

⑤调整好气垫导轨的倾斜状态；

⑥将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间 $\text{Δ}{t}_1$、 $\text{Δ}{t}_2$；

⑦用刻度尺分别测量A、B点到水平桌面高度 $h_1$、 $h_2$；

⑧改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量。

（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图所示，则 $d=$___________ $\text{mm}$；某次实验中，测得 $\text{Δ}{t}_1=11.60\text{ms}$，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度 $v_1=$___________ $\text{m/s}$（保留3位有效数字）；

（3）在误差允许范围内，若 $h_1-h_2=$___________（用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为g），则认为滑块下滑过程中机械能守恒；

（4）写出两点产生误差的主要原因：___________。

在伏安法测电阻的实验中，提供以下实验器材：电源E（电动势约 $\text{6V}$，内阻约 $\text{1Ω}$），待测电阻 $R_{\text{x}}$（阻值小于 $10\text{Ω}$），电压表V（量程 $3\text{V}$，内阻约 $3\text{kΩ}$），电流表A（量程 $0.6\text{A}$，内阻约 $1\text{Ω}$），滑动变阻器（最大阻值 $20\text{Ω}$），单刀开关 ${\text{S}}_1$，单刀双掷开关 ${\text{S}}_2$，导线若干。某同学利用上述实验器材设计如图所示的测量电路。

回答下列问题：

（1）闭合开关 ${\text{S}}_{\text{1}}$前，滑动变阻器的滑片P应滑到___________（填“a”或“b”）端；

（2）实验时，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将 ${\text{S}}_2$拨向___________（填“c”或“d”）；在上述操作正确的情况下，引起实验误差的主要原因是___________（填正确选项前的标号）；

A．

电流表分压

B．

电压表分流

C．

电源内阻分压

（3）实验时，若已知电流表的内阻为 $1.2\text{Ω}$，在此情况下，为使待测电阻的测量值更接近真实值，应将 ${\text{S}}_{\text{2}}$拨向___________（填“c”或“d”）；读得电压表的示数为 $2.37\text{V}$，电流表的示数为 $0.33\text{A}$，则 $R_{\text{x}}=$___________ $\text{Ω}$（结果保留两位有效数字）。

某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为 $100\mu A$ ，内阻大约为 $2500\Omega$ ）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器 $R_1$ 、 $R_2$ （其中一个阻值为 $20\Omega$ ，另一个阻值为 $2000\Omega$ ）；电阻箱 $R_z$ （最大阻值为 $99999.9\Omega$ ）；电源 $E$ （电动势约为 $1.5V$ ）；单刀开关 $S_1$ 和 $S_2$ 。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。

（1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。

（2）完成下列填空：

① $R_1$ 的阻值为         $\Omega$ （填"20"或"2000"）

②为了保护微安表，开始时将 $R_1$ 的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的      端（填"左"或"右"）对应的位置；将 $R_2$ 的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱 $R_z$ 的阻值置于 $2500.0\Omega$ ，接通 $S_1$ 。将 $R_1$ 的滑片置于适当位置，再反复调节 $R_2$ 的滑片D的位置。最终使得接通 $S_2$ 前后，微安表的示数保持不变，这说明 $S_2$ 接通前B与D所在位置的电势       （填"相等"或"不相等"）。

④将电阻箱 $R_z$ 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将 $R_z$ 的阻值置于 $2601.0\Omega$ 时，在接通 $S_2$ 前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为       $\Omega$ （结果保留到个位）。

（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：                  。

某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。

实验步骤如下：

①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 $∆t$ ；

③用 $∆s$ 表示挡光片沿运动方向的长度（如图（b）所示）， $\bar{v}$ 表示滑块在挡光片遮住光线的 $∆t$ 时间内的平均速度大小，求出 $\bar{v}$ ；

④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；

⑤多次重复步骤④；

⑥利用实验中得到的数据作出 $\bar{v}-∆t$ 图，如图（c）所示。

完成下列填空：

（1）用 a表示滑块下滑的加速度大小，用 v _A表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则 $\bar{v}$ 与 $v_A$ 、 $a$ 和 $∆t$ 的关系式为 $\bar{v}$ =       。

（2）由图（c）可求得， $v_{A=}$        $cm/s$ ， $a=$        $cm/s^2$ 。（结果保留3位有效数字）