高中物理实验题

为了探究加速度与力、质量的关系，某实验小组设计如图甲所示的实验装置：一个木块放在水平长木板上，通过细线跨过定滑轮与重物相连，木块与纸带相连，在重物牵引下，木块向左匀加速运动，重物落地后，木块做匀减速运动，打出的纸带如图乙所示，不计纸带所受到的阻力。交流电频率为50Hz，重力加速度g取10m/s²。


（1）木块加速阶段的加速度为m/s²；
（2）木块与木板间的动摩擦因数μ；
（3）某同学发现在实验中未平衡木块与木板间的摩擦力，接着他应该，将木板右端垫高，使木块沿木板匀速下滑。

利用打点频率为50Hz打点计时器测定匀加速直线运动加速度，得到一条如图所示的纸带，按时间顺序取1、2、3、4、5、6、7个计数点，每相邻计数点间还有四个点未画出，测得相邻两个计数点间的距离如图所示，回答下列问题：

（1）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是（   ）

A．先接通电源，后让纸带运动

B．先让纸带运动，再接通电源

C．让纸带运动的同时接通电源

D．先让纸带运动或先接通电源都可以

（2）打点3时物体的速度为v₃=______m/s。（结果保留二位有效数字）
（3）由以上数据计算出物体运动的加速度为a=______m/s²。（结果保留二位有效数字）

在做“研究匀变速直线运动”实验中，打点记时器打出的一条纸带中的某段如图所示，若A，B，C……点间的时间间隔均为0.10 s，从图中给定的长度，求小车的加速度大小是           ，打下C点时小车的速度大小是           。

在《利用打点计时器测定小车作匀变速运动的加速度》的实验中：
（1）在使用打点计器时，下列说法正确的是        。

A．应先接通电源，再使纸带运动

B．应先使纸带运动，再接通电源

C．电磁打点计时器应使用4~6V的直流电

D．电火花计时器应使用220V的交流电

（2）在实验中打点计时器使用的交流电频率为50Hz(每隔0.02s打下一个点)，某同学实验得到的纸带如图所示，在纸带上选择了标为1—7的7个记数点，每相邻的两个记数点间还有四个点没有画出。相邻两计数点之间的距离如图所示，则（以下涉及计算结果的,均保留三位有效数字）

①打下“2”计数点时小车的速度大小为m/s；
②做此实验时，求小车加速度a的大小为m/s²。

某同学做“研究匀变速直线运动”的实验。
（1）实验室提供了以下器材：打点计时器、一端装有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是__________________。
（2）已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz。如图所示为实验所打出的一段纸带，在顺次打出的点中，从O点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为A.B.C.D。相邻计数点间的距离已在图中标出，则打点计时器打下计数点C时，小车的瞬时速度v=________m/s；小车的加速度a=________m/s²。

在做“练习使用打点计时器”的实验时．打出一条纸带，如图所示，物体做匀加速直线运动，交流电频率是50Hz，舍去前面比较密的点，从0点开始，标出几个计数点1、2、3…，相邻两个计数点之间还有4个打印点未画出，那么相邻两个计数点之间对应的时间间隔为________s，各计数点与0计数点之间的距离依次为x₁＝3.00 cm、x₂＝7.50 cm、x₃＝13.50 cm，则打计数点1时物体的速度大小v₁＝____________m/s，打计数点2时物体的速度大小v₂＝____________m/s，物体运动的加速度大小为____________m/s²。

某同学用如图甲所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验。
（1）图乙是实验桌上的一把游标卡尺，该同学应该用游标卡尺_______部分（填字母序号）测量小车上挡光片的宽度。测量结果如图丙所示，则挡光片的宽度为cm；

（2）实验中通过调节让小车匀速下滑，目的是；然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车每次都从同一位置释放，此位置距光电门距离为l，设挡光片的宽度为d，光电门记录的挡光时间为t，则小车加速度的表达式a=_______；
（3）实验中多次改变所挂重物的质量，测出对应的加速度a，通过力传感器读出拉力F，则下列图像中能正确反映小车加速度a与拉力F关系的是（   ）

要测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接的测量工具，某实验小组选用下列器材：轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)、砝码一套(总质量m＝0.5kg)、细线、刻度尺、秒表。他们根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量。请完成下列步骤。

(1)实验装置如图所示，设左右两边沙袋A、B的质量分别为m₁、m₂；
(2)取出质量为m′的砝码放在右边沙袋中，剩余砝码都放在左边沙袋中，发现A下降，B上升；
(3)用刻度尺测出A从静止下降的距离h，用秒表测出A下降所用的时间t，则可知A的加速度大小a＝________；
(4)改变m′，测量相应的加速度a，得到多组m′及a的数据，作出________(选填“am′” 或“a”)图线；
(5)若求得图线的斜率k＝4m/(kg·s²)，截距b＝2 m/s²，则沙袋的质量m₁＝_____ kg，m₂＝____ kg。

伏安法可以测纯电阻，也可以测非纯电阻电学元件的输入电压和电流，从而求出其输入功率。用如图（A）所示的电路可以测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的电功率。
（1）下面的实物连接图就是测直流电动机的输入功率的实物连接图，请根据实物连接图在虚线框内画出实验电路图；（直流电动机的符号用表示）

（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次上升时选取匀速上升阶段，测量其上升的高度h和时间t，h每次均为1.5m，所测物理量及测量结果部分数值（空缺表格部分的数据隐去）如下表所示。

实验次数	1	2	3	4	5	6
电动机的电流(I/A)	0.2	0.4	0.6	0.8	2.5	2.5
提重物重力Mg/N	0.8	2.0	4.0	6.0	6.5	7.0
重物上升时间(t/s)	1.4	1.7	2.3	2.7	电机不转	电机不转

从实验数据中，可以根据某些数据计算出电动机线圈的内阻，其阻值为________Ω。
（3）电动机效率η等于输出的机械功率与输入的电功率的比值，请推导出电动机效率η的表达式为η=_________（用题目中的符号表示）；现在用前4次实验数据（包括空缺表格部分隐去的数据）做出Mg/I—t的图象，如图所示，请由图象给出的数据求出电动机的平均效率        ℅。（结果保留三位有效数字）

如图所示，光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑半圆轨道，在离B距离为x的A点，用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到B处后撤去恒力，质点沿半圆轨道运动到C处后又正好落回A点，求：

(1）推力对小球所做的功.
(2）x取何值时，完成上述运动所做的功最少?最小功为多少？
(3）x取何值时，完成上述运动用力最小?最小力为多少？

某同学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的频率为50Hz交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。则：（1）该同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析。如图所示．其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点。各计数点到O点的距离h见下图，根据以上数据，当打B点时重锤的速度为_______m/s（结果保留两位有效数字），计算出该点对应的v²/2和gh数值，若在误差范围内存在关系式_______         _，即可验证机械能守恒定律。（g="9.8" m/s²）


（2）该同学继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以v²/2为纵轴、以h为横轴画出的图象，应是图中的_______。

（3）他进一步分析，发现本实验存在较大误差。为此设计出用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录挡光时间t，用毫米刻度尺测出AB之间的距离h，用游标卡尺测得小铁球的直径d。重力加速度为g。实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。小铁球通过光电门时的瞬时速度v=       。如果d、t、h、g存在关系式                           ，也可验证机械能守恒定律。

（4）比较两个方案，改进后的方案相比原方案的最主要的优点是：                  。

某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块等需要的东西。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：

（1）实验时为了保证滑块（质量为）受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，实验时首先要做的步骤是                     ，另外沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是                  。
（2）在（1）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量。往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量。让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小与（< ）。则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为                    （用题中的字母表示）。
（3）由于实验原理上的原因，上述数学表达式只能是近似成立，那么，此试验中真正成立的等式为 （仍用上述题中的字母表示）。

某物理兴趣小组准备自制一只欧姆表，现有以下实验器材：

A．Ig=l00μA的微安表一个

B．电动势E=1.5V，内阻可忽略不计的电源一个

C．最大电阻为99999Ω的电阻箱R一个

D．红、黑测试表笔和导线若干

某同学用以上器材接成如图甲所示的电路，并将电阻箱的阻值调至14kΩ，就成功地改装了一个简易的“R×1k”的欧姆表，改装成的欧姆表表盘刻线如图乙所示，其中“15”刻线是微安表的电流半偏刻线处。

（1）红表笔一定是      （填“A”或“B”）
（2）原微安表的内阻R_g=       Ω
（3）理论和实验研究均发现，在图甲电路的基础上（不改换微安表、电源和电阻箱的阻值）。图乙的刻度及标度也不改变，仅增加一个电阻R′，就能改装成“R×l”的欧姆表，如图丙所示，则电阻R′ =         Ω（保留两位有效数字）

某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈、薄的金属圆片．现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R₀(约为2 kΩ)，二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA)．在操作台上还准备了如下实验器材：
A．电压表V (量程4 V，电阻R_V约为4.0 kΩ)，
B．电流表A₁(量程100 mA，电阻R_A1约为5 Ω)，
C．电流表A₂(量程4 mA，电阻R_A2约为50 Ω)，
D．滑动变阻器R₁(0～20 Ω，额定电流1 A)，
E．开关S一只、导线若干，
F．游标卡尺，
G．螺旋测微器。
（1）为了测定电阻的阻值，某小组的四位成员各自设计了如图所示的电路原理图，并选取了相应的器材（电源用待测的锂电池），则电路设计正确且器材选取也妥当的是（   ）

（2）为了测锂电池的电动势和内阻，请在下面的方框甲中画出实验原理图，并在图中标明所选用器材.

（3）某小组根据测得的数据，画出了U－I图线，如图乙所示，根据图线，可求得：该锂电池的电动势U＝    V，内阻r＝    Ω.
（4）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量薄金属圆片的直径和厚度。读出图中的示数。该游标卡尺示数为     cm。螺旋测微器示数为     mm.

现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间 t。用d表示A点到导轨底端 C点的距离，h表示 A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，x表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g 表示重力加速度。完成下列填空和作图：

（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为______，动能的增加量可表示为________。若在运动过程中机械能守恒，与x的关系式为＝_____________。
（2）多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A 点）下滑，测量相应的x与t值。
以x为横坐标，为纵坐标，现将测得结果在图位置的坐标纸中描出如图所示；根据所描点作出直线，并求得该直线的斜率k＝________×10⁴m^－1·s^－2（保留三位有效数字）。

（3）由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率k₀，若满足           条件，则可认为此实验验证了机械能守恒定律。