高中物理实验题

(10分)如图所示是测量物块与木板间动摩擦因数的实验装置。长木板固定在水平桌面上，打点计时器固定在长木板上，纸带穿过打点计时器，与带滑轮的物块相连。沙桶和力传感器通过绕在滑轮上的细绳相连。调整沙桶的质量，当放开沙桶时，使物块在木板上做匀加速直线运动。(重力加速度为g，滑轮的质量和摩擦可以忽略)

(1)在某次测量中读出力传感器示数为F，为进一步测量动摩擦因数，下列物理量中还需测量的有______；

A．木板的长度L	B．物块的质量m
C．沙桶的质量M	D．运动的时间t

(2)现在已求得物块的加速度为a，利用测得的物理量写出动摩擦因数的表达式μ=___________
(3)为使实验结果更精确，该同学改变沙桶的质量，重复以上实验操作，得到多组数据，以力传感器的示数F为横轴，以加速度a为纵轴建立直角坐标系，做出a-F图象，得到一条倾斜的直线，该直线的纵轴截距大小为b，当地的重力加速度g，则由图象可得动摩擦因数μ=_______.

一个小灯泡的额定电压为2.0V,额定电流约为0.5A，选用下列实验器材进行实验，并利用实
验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线

A．电源E：电动势为3.0V，内阻不计；

B．电压表V1：量程为0~3V，内阻约为1

C．电压表V2：量程为0~15V，内阻约为4

D．电流表A1：量程为0~3A，内阻约为0.1；

E.电流表A₂：量程为0~0.6A，内阻约为0.6；
F.滑动变阻器R₁：最大阻值为l0Ω，额定电流为0.5A；
G.滑动变阻器R₂：最大阻值为l5Ω，额定电流为1.0A；
H.滑动变阻器R₃：最大阻值为l50Ω，额定电流为1.0A；
I.开关S，导线若干．
实验得到如下数据（I和U分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压）：

I/A	0.00	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U/V	0.00	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2．00

①实验中电压表应选用　　　   　　；电流表应选用　　　   　　；
滑动变阻器应选用　　　　   　（请填写选项前对应的字母）。
②请你不要改动已连接导线，在下面的实物连接图中把还需要连接的导线补上．闭合开关前，应使变阻器滑片放在最             （填“左”或“右”）端。
③在下面坐标中画出小灯泡的曲线。
④若将本题中的小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是1.0的电池两端，则小灯泡的实际功率约为             （保留两位有效数字）。

在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间离和带电量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。

　　实验时，先保持两电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大，再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。
　　实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的____________而增大，随其所带电荷量___________而增大。
　　此同学在探究中应用的科学方法是_________________(选填：“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”、“或演绎法”)

(4分) 下表是某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中所测的几组数据．

请在如图所示的坐标纸上作出F-x的图线．

（1）某学习小组为了测小电动机的内阻，进行了如下的实验：
① 测得滑块的质量为5.0 kg；
② 将滑块、打点计时器和纸带安装在水平桌面上，如图甲所示；

③ 接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；
④ 电动机以额定功率通过水平细绳牵引滑块运动，达到最大速度时，输入电动机电流为0.5A，电动机两端电压为36V，一段时间后关闭电源并立即制动电动机，待滑块静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）。在关闭电源前后，打点计时器在纸带上打出的部分点迹如图乙所示。

请你分析纸带的数据，回答下列问题：（计算结果保留二位有效数字）
①、该滑块达到的最大速度为_________________m/s ；
②、关闭电源后，滑块运动的加速度大小为_______________m/s² ;
③、该电动机的内阻为____________Ω 。
（2）．在测定某新型电池的电动势和内阻的实验中，所提供的器材有：
待测电池（电动势约6V）
电流表G（量程6.0mA，内阻r₁=100Ω）
电流表A（量程0.6A，内阻r₂=5.0Ω）
定值电阻    R₁=100Ω，定值电阻R₂=900Ω
滑动变阻器R^/（0~50Ω），开关、导线若干
①为了精确测出该电池的电动势和内阻，采用图甲所示实验电路图，其中定值电阻应选用___________(选填R₁或R₂)。

②请根据电路图甲完成图乙中的实物连线。
③某同学在实验中测出电流表A和电流表G的示数I和I_g根据记录数据作出I_g— I图象如图丙所示（图象的纵截距用b表示，斜率用k表示），根据图象可求得，被测电池电动势的表达式E="___________" , 其值为________V；内阻的表达式r=__________，其值为_________Ω

如图所示，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图象和速率—时间(v-t)图象.整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h.(取重力加速度g="9.8" m/s²，结果保留一位有效数字).

(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如下图实所示.从图线可得滑块A下滑时的加速度a =      m/s²，摩擦力对滑块A运动的影响         .(填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”)

(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律.实验时通过改变         可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过改变          可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系.
(3)将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A′，给滑块A′一沿滑板向上的初速度，A′的x-t图线如下图实所示.图线不对称是由于       造成的，通过图线可求得滑块与滑板间的动摩擦因数=         .

在“验证机械能守恒定律”实验中，有三个同学做了如下的实验：
⑴张三同学安装的实验装置如图a所示，实验得到纸带上留下的打点痕迹情况如图b所示,这样的操作可能会导致实验误差较大，从图中可以看出安装实验装置时明显存在的问题
是                                               。


（2）李四同学用正确安装的装置进行实验，获取一张纸带如图c所示，但起始点模糊不清。取后面连续打出的清晰点来研究，测出B、C、D、E、F到A点的距离为h_B、h_C、h_D、h_E、h_F，然后分别计算出B、C、D、E点的速度v_B、v_c、v_D、v_E  ，最后在v²-h坐标系中，描出B、C、D、E点对应的坐标，如图d所示。如果这些
点可连成一条直线，要判断重物下落过程中机械能是否守恒，还需要_                             。

（3）王五同学也用正确安装的装置进行实验，来探究重物下落过程中动能与势能的转化问题。图e为一条符合实验要求的纸带，O点为打点定时器打下的第一点。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，根据资料在图f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，请计算图线II的斜率k₂=        J/m（保留3位有效数字）。
重物和纸带在下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为             （用k₁和k₂表示）。

在一次课外实践活动中，某课题研究小组收集到数码相机、手机等电子产品中的一些旧电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电子元件．现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R₀（约为2kΩ），二是手机中常用的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）．在操作台上还准备了如下实验器材：
A．电压表V（量程4V，电阻R_V约为4.0kΩ）
B．电流表A₁（量程100mA，内阻不计）
C．电流表A₂ （量程2mA，内阻不计）
D．滑动变阻器R₁（0～2kΩ，额定电流0.1A）
E．电阻箱R₂（0～999.9Ω）
F．开关S一只，导线若干．
（1）为了测定电阻R₀的阻值，小组的一位成员，设计了如图1所示的电路原理图，所选取的相应器材（电源用待测的锂电池）均标在图上，其器材选取中有不妥之处，你认为应该怎样调整？
（2）如果在实际操作过程中，发现滑动变阻器R₁、电压表V已损坏，请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r．
①请你在图2所示的方框中画出实验电路原理图（标注所用器材符号）；
②该实验小组的同学在实验中取得多组数据，然后通过作出如图3所示的线性图象处理数据，则电源电动势为   V，内阻为   Ω．

①小翔利用如图甲所示的装置，探究弹簧弹力F与伸长量△l的关系，由实验绘出F与△l的关系图线如图乙所示，该弹簧劲度系数为               N/m。

②小丽用如图丙所示的装置验证“力的平行四边形定则”。用一木板竖直放在铁架台和弹簧所在平面后。其部分实验操作如下，请完成下列相关内容：

如图丙，在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O；
卸下钩码然后将两绳套系在弹簧下端，用两弹簧称将弹簧末端拉到同一位置O，记录细绳套AO、BO的       及两弹簧称相应的读数。图丁中B弹簧称的读数为      N；
小丽在坐标纸上画出两弹簧拉力F_A、F_B的大小和方向如图丁所示，请在图戊中作出F_A、F_B的合力F′；
已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F如图戊所示，观察比较F和F′，得出结论。

Ⅰ某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
①他组装单摆是，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示，这样做的目的是          （填字母代号）

A．保证摆动过程中摆长不变
B．可使周期测量得更加准确
C．需要改变摆长时便于调节
D．保证摆球在同一竖直平面内摆动
②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径为12mm，单摆摆长为        m
③下列振动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标远点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图像，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是            （填字母代号）

Ⅱ（10）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm．直径为0.396mm
（1）用伏安法测金属丝的电阻Rx．实验所用器材为：电池组(电动势为3V，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干． 某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

次数	1	2	3	4	5	6	7
U/V	0.10	0.30	0.70	1.00	1.50	1.70	2.30
I/A	0.020	0.060	0.160	0.220	0.340	0.460	0.520

 
由以上数据可知，他们测量Rx是采用图2中的_________图(选填“甲”或“乙”)．

（2）图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据图(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．

（3）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了测量数据对应的4个坐标点．请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点，并描绘出U─I图线．由图线得到金属丝的阻值R_x=___________Ω(保留两位有效数字)．
（4）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为___________(填选项前的符号)．
A．1×10^-2Ωm        B．1×10^-3Ωm        C．1×10^-6Ωm        D．1×10^-8Ωm
（5）任何实验测量都存在误差．本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是___________(有多个正确选项)．
A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C．若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差
D．用U─I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差

老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻．所给的实验器材有：待测电源E，定值电阻R₁（阻值未知），电压表V（量程为3.0V，内阻很大,可视为理想表），电阻箱R（0～99.99），单刀单掷开关S₁，单刀双掷开关S₂，导线若干．

（1）同学小红按照右图连接电路，然后进行了如下操作：
①将S₂接到，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如下图甲所示的位置，闭合S₁，记录下对应的电压表示数为2.20V，然后断开S₁；
②保持电阻箱示数不变，将S₂切换到，闭合S₁，记录此时电压表的读数（电压表的示数如下图乙所示），然后断开S₁．
请你解答下列问题：
图甲所示电阻箱的读数为         Ω，图乙所示的电压表读数为          V．
由此可算出定值电阻R₁的阻值为          Ω（R₁的计算结果保留两位小数）．

（2）在完成上述操作后，小红继续以下的操作：
将S₂切换到，闭合S₁，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丙所示的—图线．
由此可求得电源电动势E和电源内阻r，其中E =         V，内阻r =         Ω（计算结果均保留两位小数）．

二极管是一种半导体元件，它的符号为“”，其特点是具有单向导电性，即电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大。

①某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的 伏安特性曲线。因二极管外壳所印的标识模糊，为判断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻。其步骤是：将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零，将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时，指针偏角比较小。然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断       端为二极管的正极。（选填“左”、“右”）
②厂家提供的伏安特性曲线如右图，为了验证厂家提供的数据，该小组对加正向电压时的伏安特性曲线进行了描绘，可选用的器材有：
A．直流电源E：电动势3V，内阻忽略不计
B．滑动变阻器R：0～20Ω
C．电压表V₁：量程5V、内阻约50kΩ
D．电压表V₂：量程3V、内阻约20kΩ
E．电流表A：量程0.6A、内阻约0.5Ω
F．电流表mA：量程50mA、内阻约5Ω
G．待测二极管D
H．单刀单掷开关S，导线若干
为了提高测量结果的准确度，电压表应选用     ，电流表应选用     。（填序号字母）
③为了达到测量目的，请在答题卡上虚线框内画出正确的实验电路原理图。

④为了保护二极管，正向电流不要超过25mA，请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议：                                                                  。

某同学利用电压表和电阻箱测定一种特殊电池的电动势（电动势E大约在9 V左右，内阻r约为50Ω)已知该电池允许输出的最大电流为150mA．该同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻约为2 kΩ，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω，R₀是定值电阻，阻值为20Ω，起保护电路的作用．
（1）在图甲的实物图中，已正确地连接了部分电路，请完成余下电路的连接。
 
（2）该同学完成电路的连接后，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，读取电压表的示数，其中电压表的某一次偏转如图乙所示，其读数为_______V .

（3）改变电阻箱的阻值，取得多组数据，作出如图丙所示的图线，则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E =____V，内阻r =___Ω .（结果保留两位有效数字）

（4）用该电路测电动势与内阻，测量值和真实值的关系E_测___ E_真， r_测___ r_真（填“大于”、“小于”、“等于”）.

实验题
（1）如图，螺旋测微器示数为      mm，游标卡尺示数为      mm．

（2）某同学在使用多用电表按正确步骤测量某一电阻阻值,选择开关指在“×100”欧姆档，指针指示位置如图所示，则该电阻的阻值是        Ω；

（3）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．待测的干电池（电动势约为1.5V，内阻小于1.0Ω）
B．电流表A₁（量程为0～3mA，内阻R_g1=10Ω）
C．电流表A₂（量程为0～0.6A，内阻R_g2=0.1Ω）
D．滑动变阻器R₁（0～20Ω，10A）
E.滑动变阻器R₂（0～200Ω，1A）
F.定值电阻R₀（990Ω）
G.开关和导线若干

(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的a、b两个实验电路，其中合理的是     图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确进行测量，滑动变阻器应该选     （填写器材前的字母代号）
(2)图乙是该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出I₁-I₂图像（I₁为电流表A₁的示数，I₂为电流表A₂的示数，且I₂的数值远大于I₁的数值），则由图像可得被测电池的电动势E=     V，内阻r=     Ω；(结果保留到小数点后两位)
(3)若将图像的纵坐标改为     ，则图线与纵坐标的交点的物理含义即为被测电池的电动势。

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．