高中物理实验题

图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 E是电池； $R_1$ 、 $R_2$ 、 $R_3$ 、 $R_4$ 和 $R_5$ 是固定电阻， $R_6$ 是可变电阻；表头 $\mathit{GG}$ 的满偏电流为250 $\mathit{\mu A}$ ，内阻为 $480\Omega$ 。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆 $\times 100\Omega$ 挡。

（1）图（a）中的A端与__________（填"红"或"黑"）色表笔相连接。

（2）关于 $R_6$ 的使用，下列说法正确的是__________（填正确答案标号）。

A．在使用多用电表之前，调整 $R_6$ 使电表指针指在表盘左端电流"0"位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 $R_6$ 使电表指针指在表盘右端电阻"0"位置

C．使用电流挡时，调整 $R_6$ 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

（3）根据题给条件可得 $R_1+R_2=$ __________ $\Omega$ ， $R_4=$ __________ $\Omega$ 。

（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端是与"1"相连的，则多用电表读数为__________；若此时B端是与"3"相连的，则读数为__________；若此时B端是与"5"相连的，则读数为__________。（结果均保留3位有效数字）。

如图所示,用电压表和电流表测量电池的电动势和内电阻有两种电路.

（1）如果采用甲电路,测得的电动势 E 与真实值_______,内电阻的测量值比真实值_______;如果选用乙电路进行测量,则电动势的测量值比真实值_______,内电阻的测量值比真实值_______.（以上填“相同”“偏大”或“偏小”)
(2）由于一般电池的内电阻较小(比电压表小得多,与电流表内阻差不多),因此为了使测量结果比较准确,应该选用图_______所示的电路.

2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：

$\left(i\right)$如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为 $53°$，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。

$\left(\mathit{ii}\right)$调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离 $L$与运动时间 $t$的数据。

$\left(\mathit{iii}\right)$该同学选取部分实验数据，画出了 $\frac{2L}{t}-t$图象，利用图象数据得到小物块下滑的加速度大小为 $5.6m/s^2$。

$\left(\mathit{iv}\right)$再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。

回答以下问题：

（1）当木板的倾角为 $37°$时，所绘图象如图乙所示。由图象可得，物块过测量参考点时速度的大小为　　 $m/s$；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的 $A$、 $B$两点，利用 $A$、 $B$两点数据得到小物块下滑加速度的大小为　　 $m/s^2$（结果均保留2位有效数字）。

（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为　　 $m/s^2$．（结果保留2位有效数字， $\sin 37°=0.60$， $\cos 37°=0.80)$

某同学用如右图（甲）所示的电路，描绘标有“3.8 V  0.3 A ”的小灯泡灯丝电阻R随电压U变化的图象。除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：

电流表：A₁（量程100 mA，内阻约2Ω）     A₂（量程0.6 A，内阻约0.3Ω)
电压表：V₁(量程5 V，内阻约5kΩ )        V₂（量程15 V，内阻约15Ω )
电源：E₁（电动势为1.5 V，内阻为0.2Ω）   E₂（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）
滑动变阻器：R₁（最大阻值约为100Ω）         R₂（最大阻值约为10Ω）
电键S，导线若干。
（1）为了调节方便，测量准确， 实验中应选用电流表___，电压表___，滑动变阻器__，电源___。(选填器材前的字母代号)
（2）根据实验数据，计算并描绘出R－U的图象如图（乙）所示.由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为___Ω；当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为___Ω，灯泡实际消耗的电功率为  W（计算结果保留两位有效数字）.

（3）根据R－U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的示意图，最接近（丙）中的___．

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。（ ）

“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，

（1）某同学在连接测量电路（如图）中有一处错误，连线编号是
（2）符合要求的做法是

A．闭合电键前必须检查滑动变阻器滑片的位置使之起到保护作用

B．实验所用滑动变阻器阻值越大越好

C．实验测3组数据即可

D．坐标纸上描出点后，用直尺作一条直线使不在线上的点均匀分布在线的两侧

测量木块与木板间动摩擦因数μ，某小组设计了使用位移传感器的图示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A静止释放，位移传感器连接计算机描绘了滑块相对传感器的位移随时间变化规律如图

（1）根据下述图线计算t₀时刻速度大小v₁=      ，2t₀时刻速度大小v₂=      ,木块加速度a=      （用图中给出x₀、x₁、x₂、x₃、t₀表示）；
（2）已知重力加速度为g，测得木板的倾角为θ，木块的加速度为a ，则木块与长木板间动摩擦因数μ=             。

在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m=200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要去的纸带如图所示，O为纸带下落的起始点，A.B.C为纸带上选取的三个连读点。已知打点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为，那么

（1）计算B点瞬时速度时，甲同学用，乙同学用，其中所选方法正确的是______（填“甲”或“乙”）同学，他计算的重物的速度_________m/s；
（2）从O点到打下计数点B的过程中，物体重力势能的减小量=________J，动能的增加量______J；（以上所有结果均保留三位有效数字）

甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。    

（1）若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是。（填正确答案标号）            

A．	米尺
B．	秒表
C．	光电门
D．	天平

（2）简述你选择的器材在本实验中的使用方法。

答：________

（3）实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为g=________m/s ²。（保留2位有效数字）    

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。