高中物理实验题

某同学用多用电表的欧姆档来测量电压表的内阻，如图甲所示．先将选择开关旋至倍率“×100”档，红、黑表笔短接调零后进行测量，红表笔应接电压表的      接线柱（选填“+”或“﹣”），测量结果如图乙所示，电压表的电阻为      Ω．

该同学要测量一节干电池的电动势和内阻，有以下器材可供选择：
A．电流表   （0～0.6A～3A）
B．电压表   （0～3V）
C．滑动变阻器R   （0～15Ω，5A）
D．滑动变阻器R′   （0～50Ω，1A）
E．定值电阻R₀为    1Ω
F．开关S及导线   若干
本次实验的原理图如图丙，则滑动变阻器应选      （填器材前的字母序号）．
按照原理图连接好线路后进行测量，测得数据如下表所示．

待测量	1	2	3	4	5
I/A	0.11	0.20	0.30	0.40	0.50
U/V	1.37	1.35	1.33	1.32	1.29

由上表数据可看出，电压表示数变化不明显，试分析引起情况的原因是      ．现将上述器材的连线略加改动就可使电压表的示数变化更明显，请在图丁中按改动后的原理图完成连线．

如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德（G•Atwood 1746﹣1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．

（1）实验时，该同学进行了如下操作：
①将质量均为M（A的含挡光片、B的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h．
②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为△t．
③利用螺旋测微器测出挡光片的宽度d如丙图所示，则d=      mm，计算有关物理量，验证机械能守恒．
（2）如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为           （已知重力加速度为g）
（3）引起该实验系统误差的原因有      （写一条即可）．
（4）验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A、B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系呢？a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：
①写出a与m之间的关系式：     （还要用到M和g）；
②a的值会趋于      ．

为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：
（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是      ．

A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动

C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动

D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动

（2）某学生在平衡摩擦力时，不慎使长木板倾角偏大．则他所得到的a﹣F关系应该是图2中的哪根图线？答：      （图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）．
（3）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，要用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为      ；
（4）某同学在实验中得到的纸带如图3所示，已知实验所用电源的频率为50Hz．据纸带可求出小车的加速度大小为      m/s²（结果保留两位有效数字）．

如图所示，R为电阻箱，为理想电压表．当电阻箱读数为R₁=2Ω时，电压表读数为U₁="4" V；当电阻箱读数为R₂=5Ω时，电压表读数为U₂="5" V．求：

(1)电源的电动势E和内阻r
(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值P_m为多少?

实验室新进了一批低电阻的金属丝（如实物图中电阻），已知金属丝的电阻率ρ＝1.7×10^－8 Ω·m.课外活动小组的同学设计了一个实验来测算使用的金属丝长度．他们选择了电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器(千分尺)、导线和学生电源等．在实验中，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，
（1）应从下图所示的A、B、C、D四个电路中选择_______电路来测量金属丝电阻；

（2）请把下面的实物按照原理图连接起来，要求导线不能交叉。

(3)他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如右图所示，金属丝的直径为________mm；
(4)测出电压表示数为2.0V时，电流表示数为0.5A ，根据金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为________m。(结果保留两位有效数字)

用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:

①旋动部件________，使指针对准电流的"0"刻线。
②将K旋转到电阻挡"×l00"的位置。
③将插入"十"、"－"插孔的表笔短接，旋动部件_______，使指针对准电阻的_________ (填"0刻线"或"∞刻线")。
④将两表笔分别与侍测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_______的顺序进行操作，再完成读数测量。

A．将K旋转到电阻挡"×1k"的位置

B．将K旋转到电阻挡"×10"的位置

C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接

D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准

如图乙所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上不同高度处，轨道的末端水平。在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B，断开开关，两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则：B球进入水平轨道后将做_____________运动；改变A轨道距离B轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是_____________；‚若某次两小球相碰的位置恰在水平轨道上的P点处，固定在竖直板上的方格纸的正方形小格每边长为5cm，则可算出A铁球刚到达P点的速度为_____________m/s。（g取10m/s²，结果保留两位小数）

（1）图中C为弹性铁片，它位于B球的左面并夹紧A球，开始时两球均静止，当小锤D下摆时打击铁片C使B球做平抛运动，同时使A自由下落．对该实验出现的现象以及应得出的结论是（错选或漏选不能得分）：                  。

A．两球在空中运动时，两者高度始终相同

B．两球必定同时落地

C．实验表明，平抛运动就是自由落体运动

D．实验表明，平抛运动的水平分运动是匀速直线运动

某同学设计了如图甲所示的装置来探究小车的加速度与所受合力的关系，将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车开始运动为止，记下传感器的最大示数，以此表示小车所受摩擦力的大小，再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入细砂，记下传感器的示数。

（1）接通频率为50Hz的交流电源，释放小车，打出如图乙所示的纸带，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量处相邻计数点之间的距离，则小车加速度a=_________（保留两位有效数字）；
（2）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，记下小车加速运动时传感器的示数，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（）的关系图像，不计纸带与计时器间的摩擦，下列图像中正确的是_____。

（3）同一实验中，小车加速度运动时传感器示数与小车释放前传感器示数的关系是____（选填“>”“=”“<”）。
（4）关于该实验，下列说法中正确的是

A．小车和传感器的总质量应远大于小桶和细砂的总质量

B．实验中需要将长木板右端垫高

C．实验中需要测出小车和传感器的总质量

D．用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据

某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量其直径如右下图，可知其直径为___mm；
（2）用多用电表的电阻“”档，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为________Ω

（3）该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻R
电流表（量程0~3mA，内阻约50Ω）
电流表（量程0~10mA，内阻约30Ω）
电压表（量程0~3V，内阻约10kΩ）
电压表（量程0~15V，内阻约25kΩ）
直流电源E（电动势4V，内阻不计）
滑动变阻器（阻值范围0~15kΩ，允许通过的最大电流2.0A）
滑动变阻器（阻值范围0~2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）开关S、导线若干。
为使得实验误差较小，要求便于调节且测得多组数据进行分析，所选电流表_______；电压表______：滑动变阻器_______（填所选器材的符号），并在虚线框中画出测量的电路图

利用如图所示的实验电路可以测量电源的电动势和内阻，其中是一个定值电阻，R是一个电阻箱，在闭合开关S前应使电阻箱的阻值达到最大值，闭合开关S，改变电阻箱的阻值R，测出R两端的电压U。

（1）某同学根据实验数据在建立好的坐标系中画出图像，测得的图像是一条斜率为k，与纵轴的截距为b的直线，则电源的电动势E=__________，内电阻r=_____________。（用k、b、表示）。
（2）用此电路测得的电动势与实际值相比__________，测得的内电阻与实际值相比_____________。（均填“偏大”“偏小”“不变”）。

在用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在频率为f=50Hz的交流电源上，从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图乙所示，O点为第一个点，A、B、C、D点时从合适位置选取的连续的四个点，各点距第一点O的距离分别为，，，。已知重锤的质量为m，从打下第一个点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量=____________，重锤动能的增加量=_____________（结果保留2位有效数字，）。

学校实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验时，提出了如图甲、乙所示的两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验；乙方案为用小车在木板斜面上下滑进行实验。
（1）组内同学对两种方案进行了讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案很可能是________（填“甲”或“乙”）。
（2）若该小组采用图甲的装置打出一条纸带如图5所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出打下D点时纸带的速度大小为________ m/s（结果保留三位有效数字）。
（3）该小组内同学们根据纸带算出了相应点的速度，作出v²－h图线，则图线斜率的物理意义是________。

“探究功与物体速度变化的关系”的实验装置如图所示。
（1）实验器材有：长木板、小车（前面带小钩）、学生电源、电磁打点计时器、6条规格相同的橡皮筋、纸带、刻度尺、天平、小铁钉2个、导线若干、开关。
在上述实验器材中，多余的器材是________；

（2）实验的主要步骤如下：

A．将长木板放到水平实验台上，依图安装好实验器材

B．先用一条橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉伸到一定的长度，整理好纸带，接通电源，放开小车，打出一条纸带，编号为1

C．换纸带，改用2条、3条…同样的橡皮筋进行第2次、第3次…实验，每次实验中橡皮筋的拉伸长度都相等，打出的纸带分别编号为2、3…

D．由纸带算出小车获得的速度：根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算，把第一次实验橡皮筋对小车做的功记为W0，则第2次、第3次……实验对小车做的功分别记为2W0、3W0……将实验数据记录在表格里。

E．对测量数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标、v²（也可能是其他关系）为横坐标作图
F．整理实验器材
以上实验步骤中有疏漏的步骤是：________，有错误的步骤是________。（填写步骤前相应的符号）

利用如图1实验装置探究重锤下落过程中重力势能与动能的转化问题．

（1）图2为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点．分别测出若干连续点A、B、C…与 O点之间的距离h₁、h₂、h₃…．已知打点计时器的打点周期为T，重锤质量为m，重力加速度为g，可得重锤下落到B点时的速度大小为_________．
（2）取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能E_k和重力势能E_p．建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E_k和E_p，根据以上数据在图3中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ．已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k₁=2.94J/m，图线Ⅱ的斜率k₂=2.80J/m．重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为_________（用k₁和k₂表示）．