高中物理实验题

某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器， 该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示。测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m₀的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。

请完成对该物体质量的测量。
（l）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m．

卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，在这种环境中无法用天平称量物体的质量。于是某同学为在这种环境下，设计了如图所示的装置（图中O为光滑的小孔）来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动。设航天器中具有基本测量工具。

（1）物体与桌面间的摩擦力可忽略，原因是               ；
（2）实验时需要测量的物理量是                   ；
（3）待测质量的表达式为m=                      。

某研究性学习小组用图甲所示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：
①安装实验器材，调节试管夹（小铁球）、光电门和纸杯在同一竖直线上；
②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺（图上未画出）测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；
③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作．测出多组（h，t），计算出对应的平均速度v；
④画出v-t图像。

请根据实验，回答如下问题：
（1）设小铁球到达光电门1时的速度为v₀，当地的重力加速度为g．则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为．（用v₀、g和t表示）
（2）实验测得的数据如下表：

实验次数	1	2	3	4	5	6
h(cm)	10.00	20.00	30.00	40.00	50.00	60.00
t(s)	0.069	0.119	0.159	0.195	0.226	0.255
v()	1.45	1.68	1.89	2.05	2.21	2.35

请在坐标纸上画出v-t图像。
（3）根据v-t图像，可以求得当地重力加速度g=m/s²，试管夹到光电门1的距离约为cm。（以上结果均保留两位有效数字）

在竖直平面内，以虚线为界分布着如图所示足够大的匀强电场和匀强磁场，其中匀强电场方向竖直向下，大小为E；匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。虚线与水平线之间的夹角为θ＝45°，一带负电粒子从O点以速度v₀水平射入匀强磁场，已知带负电粒子电荷量为q，质量为m，（粒子重力忽略不计）。

（1）带电粒子从O点开始到第1次通过虚线时所用的时间；
（2）带电粒子第3次通过虚线时，粒子距O点的距离；
（3）粒子从O点开始到第4次通过虚线时，所用的时间。

现提供如下器材，请你较准确的测定电流表A1的内阻。
电流表A1(量程300 mA，内阻约为5Ω)；
电流表A2(量程600 mA，内阻约为1Ω)；
电压表V(量程15 V，内阻约为3 kΩ)；
定值电阻R0 (5Ω)；
滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为1 A)；
滑动变阻器R2(0～250Ω，额定电流为0.3 A)；
电源E(电动势3V，内阻较小)，导线、开关若干。

①要求电流表A₁的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差。在如图所示虚线框内画出测量用的电路图，并在图中标出所用仪器的代号。
②若选测量数据中的一组来计算电流表A₁的内阻，则所用电流表A₁的内阻表达式为r₁ =      ；式中各符号的意义是　　　　　            　　　　　　    。

(1)某同学用如图所示电路来测定电池的电动势和内阻。

①实验开始时，滑片P应位于____________端。(填A或B)
②该同学测得如下表的五组数据。根据数据在答题卷相应图中作出U-I图线，从图象可得电池的电动势E=________V，内阻r=___________Ω。(结果均保留二位小数)。

	1	2	3	4	5
U/V	1.37	1.32	1.24	1.10	1.05
I/A	0.12	0.20	0.31	0.50	0.57

 (2)用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验
①实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电。用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s²。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J；此时重物的动能比开始下落时增加了_______J。(结果均保留三位有效数字)。实验中产生系统误差的原因是______________________。

②乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图的图线。图线未过原点O的原因是____________________________________________。

某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0V．0.7A”；
电流表A₁，量程3A，内阻约为0.1Ω;
电流表A₂，量程0.6A，内阻r2=0.2Ω;
电压表V，量程3V，内阻rV=9kΩ；
标准电阻R₁，阻值1Ω；
标准电阻R₂，阻值3kΩ;
滑动变阻器R，阻值范围O~ 10Ω,；
学生电源E，电动势6V，内阻不计； 开关S及导线若干。

①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，请问读数________V，此时L的电阻为__________Ω。
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是____________V。
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。

某同学设计了如图所示的电路，该电路能够测量电源 E 的电动势和内电阻 r ，E′是辅助电源. A 、 B 两点间有一灵敏电流计G.

（1）补充下列实验步骤:
①闭合开关，________使得灵敏电流计的示数为零，这时，的关系是____，即A、B相当于同一点，读出电流表和电压表的示数和，其中就是通过电源E的电流.
②改变滑动变阻器的阻值，重新使得________，读出________.
（2）写出步骤①②对应的方程式及电动势和内电阻的表达式_______________________________.

某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验时，正确测量并记录了5组数据，将测量数据描点如下图，请在图上作出相应图象，并求得待测蓄电池的电动势E为______V，内阻r为_____Ω，（结果均保留三位有效数字）

在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。

① 某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要或不正确的是 （     ）

A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力。

B．平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动。

C．每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力

D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

E. 每次小车都要从同一位置开始运动
F.实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
② 某组同学实验得出数据，画出的a -的关系图线，如图所示。从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F=       N。当物体的质量为5 kg时，它的加速度为______m/s²。

 

某同学做“测定金属电阻率”的实验。
①需要通过实验直接测量的物理量有：                                      （写出名称和符号）。
②这位同学采用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属丝的电阻。有以下器材可供选择：（要求测量结果尽量准确）
A．电池组（3V，内阻约1）
B．电流表（0—3A，内阻约0.025）
C．电流表（0—0.6A，内阻约0.125）
D．电压表（0—3V，内阻约3k）
E．电压表（0—15V，内阻约15k）
F．滑动变阻器（0—20，额定电流1A）
G．滑动变阻器（0—1000，额定电流0.3A）
H．开关，导线
实验时应选用的器材是                   （填写各器材的字母代号）。
③请在下面的虚线框中画出实验电路图。
④这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如下图所示。由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为                   。

小明同学采用如图1所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验。

（1）除了图1装置中的器材之外，还必须从图2中选取实验器材，其名称是     ；
（2）指出图1装置中不合理的地方（一处）         ；
（3）小明同学得到了如图3的一条纸带，读出0、4两点间的距离为    cm；
（4）已知打点计时器的电源频率为50 Hz，打下计数点5时纸带速度的大小为    m/s（保留2位有效数字）。

在一次实验技能比赛中，一同学设计了如图甲所示电路来测电源的电动势和内阻．该同学选好器材后，用导线将各器材连接成如图乙所示实物连线电路(图甲是其电路原理图)，其中R₀是保护电阻．

(1)该同学在闭合电键后，发现电压表无示数，电流表有示数，在选用器材时，除了导线外，其他器材经检测都是完好的，则出现故障的原因是______________(请用接线柱处的字母去表达)．
(2)该同学测量时记录了6组数据，并根据这些数据画出了U－I图线如图所示．

根据图线求出电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
(3)若保护电阻R₀的阻值未知，该电源的电动势E、内电阻r已经测出，在图乙的电路中只需改动一条线就可测量出R₀的阻值．该条线是________，需改接为________．改接好后，调节滑动变阻器，读出电压表的示数为U、电流表示数为I，电源的电动势用E表示，内电阻用r表示，则R₀＝________.

某实验小组按照图甲所示的电路图，规范操作，准确测量，得到一系列数据，如图乙中的散点。

同学们为了弄清电阻变化的原因，对实验进行了下述改进。如图丙所示，将小灯泡L的玻璃罩敲碎，灯丝保存完好，仍然安放在灯座上，取一个大小合适的玻璃杯，将灯座倒扣在杯沿上，在玻璃杯里慢慢加水，使得突出的灯丝刚好完全没入水中，电路的其余部分均不接触水，再将该灯座依然接入图甲中L处，这样接通电路以后，灯丝不至于热到发光，温度可以基本控制在。规范操作，准确测量，得到一组数据，如图丁中的一组散点 。已知水的电阻远大于小灯泡灯丝的电阻。
     
丙                                       丁
（1）请在答卷的对应图上描绘小灯泡的伏安特性曲线；曲线表明，随着电压升高，小灯泡的电阻          _______（越来越小、基本不变或越来越大）。
（2）请在答卷的对应图上描绘小灯泡的伏安特性曲线；曲线表明，随着电压升高，小灯泡的电阻          _______（越来越小、基本不变或越来越大）。
（3）在同样的电压（如2.00V）下，曲线的电阻值明显      （大于、等于或小于）曲线的电阻值，其原因是        。

在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：
A．干电池E（电动势约为1．5V，内阻小于1．0Ω）
B．电流表A₁（满偏电流3mA，内阻r₁=10Ω）
C．电流表A₂（0～0．6A，内阻0．1Ω）
D．滑线变阻器R₁（0～20Ω，10A）
E．滑线变阻器R₂（0～100Ω，10A）
F．定值电阻R₃（990Ω）
G．开关和导线若干
（1）为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑线变阻器是__________（填字母代号）
（2）请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图．


（3）如图为某一同学根据他所设计的实验给出的I₁、I₂图线（I₁为A₁的示数，I₂为A₂的示数），由图线可求得被测电池的电动势E＝__________V，内阻r =_______Ω．