高中物理实验题

一物理兴趣小组用以下装置测量滑块与长为L=1m的轨道之间的滑动摩擦因数以及探究滑块在沿轨道向上运动时所受合力做功与动能变化的关系。

（1） 测量滑块与轨道之间的滑动摩擦因数。
轨道上安装有两个光电门，其中光电门1的位置可移动。当一带有宽度为d=1cm的遮光条的滑块自轨道上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光条通过光电门1、2所用的时间分别为Δt₁、Δt₂。使滑块以一定初速度下滑，调节轨道右端距桌面的高度，最终使Δt₁ =Δt₂ ，并用米尺测量出轨道右端距桌面的高度h="25cm" ；则滑块与轨道之间的滑动摩擦因数 μ=________；
（2） 探究滑块在沿轨道向上运动时所受合力做功与动能变化的关系。
撤掉光电门2，保持实验（1）中h不变，在轨道右端安装一光滑的定滑轮，用细绳连接滑块与力传感器（与电脑相连，其所受拉力可直接由电脑显示），细线横跨过定滑轮，传感器连接一重物，如图所示，操作：遮光条与光电门1距离x可从刻度尺上读出，通过改变光电门的位置，来获得多组数据；每次均由轨道底（低）（此处最好改为同一位置）端无初速度释放滑块，与光电门相连的计时器显示出每次遮光条通过光电门1所用的时间Δt，并做好记录，如下表所示

	第一次	第二次	第三次	第四次
x(cm)	10.0	22.6	50.0	62.4
Δt(s)	0.0101	0.0067	0.0045	0.0040
V(m/s)	0.99	1.50	2.24

①请你根据以上题干中及图表内的信息，求解第四次实验中获得的速度= ________；（保留三位有效数字）
②要验证受合力做功与动能变化的关系，还需要测出的物理量是（     ）
A．力学传感器的质量
B . 滑块与遮光条的质量
C．重物的质量
D. 滑块每次从静止开始滑到光电门所用的时间

③一位同学每次实验得到力传感器的数值都为19.8N，并根据以上图表中数据做出了v²----x图像，如图所示。根据图像请你求出滑块的质量M=________；（重力加速度g=9.8m/s²）

为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞(碰撞过程中没有机械能损失)，某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做了如下实验：

①用天平测出两个小球的质量分别为m₁和m₂，且m₁>m₂．
②按照如图所示的那样，安装好实验装置．将斜槽AB固定在桌
边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端．
③先不放小球m₂，让小球m₁从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球在斜面上的落点位置．
④将小球m₂放在斜槽前端边缘处，让小球m₁从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，记下小球m₁和小球m₂在斜面上的落点位置．
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为L_D、L_E、L_F．
根据该同学的实验，回答下列问题：
(1)小球m₁与m₂发生碰撞后，m₁的落点是图中的     点，m₂的落点是图中的     点．
(2)用测得的物理量来表示，只要满足关系式                          ，则说明碰撞中动量是守恒的．
(3)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式                               ，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞．

某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流关系，可用的器材如下：电源（电动势3V，内阻1Ω）、电键，滑动变阻器（最大阻值20Ω）、电压表，电流表、小灯泡、导线若干

（1）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的U-I图像如图甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而__________
（2）根据图甲，在图乙中吧缺少的导线补全，连接成实验的电路（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压）
（3）若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是____________W（本小题若需要作图，可画在图甲中）

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____________。

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）

某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律, 其中打点计时器的电源为 交流电源, 可以使用的频率有 $220\mathrm{Hz},30\mathrm{Hz}$ 和 $40\mathrm{Hz}$, 打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率 $f$, 需要用实验数据和其他条件进行推算。

(1) 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落, 利用 $f$ 和图（b）中给出的物理量可以写出: 在打点计时器打出 B 点时，重物下落的速度大小为             ，打出 $\mathrm{C}$ 点时重物下落的速度大小为        ， 重物下落的加速度的大小为_        。

(2) 已测得 $s_1=8.89\mathrm{cm}$, $s_2=9.5.\mathrm{cm},s_3=10.10\mathrm{cm}$; 当重力加速度大小为 $9.80\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$, 试验中重 物受到的平均阻力大小约为其重力的 $1\%$ 。由此推算出 $f$ 为_               ${\mathrm{Hz}}_{\circ }$

某同学为了测定一根粗细均匀的导体的电阻率，现设计如下
（1）先用一个有三个倍率的多用电表粗略测量该导体的电阻，三个倍率分别是×1、×10、×100。用×10档测量该导体电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到_____档。如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是         ，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是       Ω。

（2）图中给出的是用分别用螺旋测微器测量该导体直径和用游标卡尺测量该导体的长度上时的示数，直径应为D=         mm，长度应为L=        cm。


（3）为了更准确的测定该导体的电阻，可供选择的实验器材如下：

A．伏特表（3伏，内阻约为3千欧）

B．伏特表（15伏，内阻约为20千欧）

C．安培表（0.6安，内阻约为1欧）

D．安培表（3安，内阻约为0.2欧）

E．滑动变阻器（20欧，最大电流1.0安）
F．滑动变阻器（100欧，最大电流0.60安）
G．3伏电池组
H．电键、导线若干
①电路实验时应选用器材：____         __（填序号）
②在右侧虚框内画出实验原理图。

测一个待测电阻R_x（约200Ω）的阻值，除待测电阻外，实验室提供了如下器材：
电源E：电动势3V，内阻不计；
电流表A₁：量程0～10mA、内阻r₁约为50Ω；
电流表A₂：量程0～500μA、内阻r₂= 1000Ω
滑动变阻器R₁：最大阻值20Ω、额定电流2A；
电阻箱R₂：阻值范围0～9999Ω。
（1）由于没有提供电压表，为了测定待测电阻上的电压，应选电流表      与电阻箱R₂            联，将其改装成电压表。
（2）对于下列测量R_x的四种电路图，为了测量准确且方便应选图            。

（3）实验中将电阻箱R₂的阻值调到4000Ω，再调节滑动变阻器R₁，两表的示数如下图所示，可读出电流表A₁的示数是________mA，电流表A₂的示数是________μA，测得待测电阻R_x的阻值是__________Ω（此结果保留三位有效数字）。

某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是      mm、      A、      V

某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时，发现里面除了一节1.5V的干电池外，还有一个方形的集成电池．为了测定集成电池的电动势和内电阻，实验室中提供如下器材：
A．电流表A₁（满偏电流10mA，内阻10Ω）；
B．电流表A₂（0～0.6～3A，内阻未知）；
C．滑动变阻器R₀（0～100Ω，1.0A）；
D．定值电阻R（阻值990Ω）；
E．开关S与导线若干．

①该同学根据现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，并且连接了实物图乙，请你从标有数字的三条连线中找出错误的一条，写出数字编号            ，如何改正？
网②该同学根据上述设计的实验电路测出多组数据，绘出如图丙所示的I₁﹣I₂图线（I₁为电流表A₁的示数，I₂为电流表A₂的示数），则由图线可以得到被测电池的电动势E=  V，内阻r=    Ω．（结果均保留两位有效数字）

【原题】如图所示的装置，可用于探究恒力做功与速度变化的关系。水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘 实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m₀，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s。

(1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量____(填“需要”或“不需要”)
(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图所示，d＝________ mm
(3)某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t₁、t₂(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则对该小车实验要验的表达式是                                              

某同学把两块质量不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻质弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒。

（1）两木块离开桌面之后做____________运动。
（2）该同学必须用________________（填写实验器材）测量出两木块的____________（填写物理量，并标明物理符号）；还要用____________（填写实验器材）测量出两木块落地时的_____________（填写物理量，并标明物理符号）。
（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是______________________。

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律。

（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A.按照图示的装置安装器件；
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C.用天平测出重锤的质量；
D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带；
E.测量纸带上某些点间的距离；    
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
其中没有必要进行的步骤是            ，操作不当的步骤是          。
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图所示。使用交流电的频率为，则计算重锤下落的加速度的表达式=         。(用、、、及表示)

（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小。若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是         。试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重锤和纸带在下落的过程中受到的平均阻力大小=_________________。