高中物理实验题

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）

为了验证机械能守恒定律，某同学在墙壁上固定了竖直的标尺，让小钢球在标尺附近无初速释放，然后启动数码相机的连拍功能，连拍两张照片的时间间隔为T，得到了如右图所示的照片。测量出A、B、C、D、E相邻两点间的距离依次为L₁、L₂、L₃、L₄，当地重力加速度为g。

（1）为了获得钢球在C位置的动能，需要求得经C位置时的速度v_c，则v_c=___ __。
（2）钢球经E位置时的速度表示为_______。（填序号）
A．v_E=4gT B．v_E= C．v_E=
（3）用B、E两点验证钢球的机械能是否相等，实际得到的关系式为_______mg（L₂+L₃+L₄）（填“>”、“<”或“=”），原因是_______________________________________________________________。

某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将无线力传感器和档光片固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，无线力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门，用于记录挡光片经过光电门的挡光时间。在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物G来改变拉力的大小。

（1）请将如下的实验主要步骤补充完整：
①测量小车和拉力传感器的总质量M₁。正确连接所需电路。适当调节导轨两端的旋钮，以改变导轨的倾斜度，这样可以平衡小车的摩擦力。上述步骤完成后，将小车放置在导轨上，轻推小车，使之运动。可以通过 判断小车正好做匀速运动。
②把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物G相连；将小车停在点C，由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为_________；
③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作。

（2）上表记录了试验中获取的数据，已经做了部分运算。表格中M是M₁与小车中砝码质量之和，v_1、v₂分别是小车经过光电门A、B的瞬时速度，E为动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功。表中的E₃＝__________J，W₃＝_________J（结果保留三位有效数字）。

如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．

（1）为完成实验，还需要的实验器材有：______．
（2）实验中需要测量的物理量有： 。
（3）图乙是弹簧所受弹力F与弹簧伸长量x的F--x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为______N/m．图线不过原点的原因是由于______．
（4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：

A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；

B．记下弹簧不挂钩码进其下端在刻度尺上的刻度l0；

C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；

D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个......钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；

E. 以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；
F. 解释函数表达式中常数的物理意义；
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来： 。

某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究，现有如下器材：
电源E（电动势为4V，内阻约为1Ω）；电流表A₁（量程5mA，内阻约为10Ω）；
电流表A₂（量程0.6A，内阻约为1Ω）；电压表V₁（量程3V，内阻约为l kΩ）；
电压表V₂（量程l5V，内阻约为3kΩ）；滑动变阻器R₁（阻值0～2Ω）；
滑动变阻器R₂（阻值0～20Ω）；开关及导线若干。
他对电阻丝做了有关测量，数据如下表所示：

编号	金属丝直径D/mm	金属丝直径的二次方D/mm^2	金属丝长度L/cm	电阻R/Ω
1	0.280	0.0784	100.00	16.30
2	0.280	0.0784	50.00	8.16
3	0.560	0.3136	100.00	4.07

①他在某次测量中，用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图甲所示，此示数为 mm。

②图乙是他测量编号为2的电阻丝电阻的备选原理图，则该同学应选择电路 （选填“A”或“B”）进行测量．电流表应选 ，电压表应选 ，滑动变阻器应选 。
③请你认真分析表中数据，写出电阻R与L、D间的关系式R= （比例系数用k表示），并求出比例系数k= Ω•m（结果保留两位有效数字）。

测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示．

AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C′．重力加速度为g．实验步骤如下：
①用天平称出物块Q的质量m；
②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的高度h；
③将物块Q在A点由静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；
④重复步骤③，共做10次；
⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C′的距离s。
（1）用实验中的测量量表示：
（ⅰ）物块Q到达B点时的动能E_kB=_________；
（ⅱ）物块Q到达C点时的动能E_kC= ；
（ⅲ）在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功W_f= ；
（ⅳ）物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ= 。
（2）回答下列问题：
（ⅰ）实验步骤④⑤的目的是 。
（ii）已知实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是 （写出一个可能的原因即可）。

（1）a.用游标为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图所示，则测量结果应该读作________mm

b.用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为________mm.
（2）某同学家里有一个“，”的小灯泡。
①该同学使用多用电表粗略测量小灯泡不工作时的电阻。请你根据实验要求，完成下列实验步骤。
．用螺丝刀旋动指针定位螺丝，使指针对准电流的“0”刻线；
．将选择开关旋转到电阻档 的位置（“”、“”、“”）；
．将红、黑表笔插入插孔， ；
．表盘指针位置如图所示，小灯泡不工作时的电阻约为 ；
．测量完毕，拔出两表笔，将选择开关旋转到交流电压最高档。

②为描绘该小灯泡的伏安特性曲线，到实验室寻找到了一些仪器，规格及数量如下：

A．电流表一只(量程，内阻约为)

B．电压表一只(，内阻约为)

C．滑动变阻器(，额定电流为)

D．滑动变阻器(，额定电流为)

E．蓄电池（电动势，内电阻约为）
F．开关、导线若干，待测灯泡一个
在描绘小灯泡伏安特性曲线时，选择合适的器材，连接实验电路如图，在连接电压表时发现，电压表的量程不能满足实验要求，该同学想到用多用电表直流电压档完成实验，将选择开关旋转到直流电压“”档（内阻约为几千欧姆），然后将黑表笔接在 ，红表笔接在 （填、或），完成实验。

在测定一节干电池的电动势和内电阻实验中，备有下列器材：

A．待测的干电池（电动势约为1.5 V，内电阻小于1.0Ω ）
B．电流表A₁（量程0—3 mA，内阻R_g1＝10Ω）
C．电流表A₂（量程0—0.6 A，内阻R_g2＝0.1Ω）
D．滑动变阻器R₁（0—20Ω，10 A）
E．滑动变阻器R₂（0—200Ω，l A）
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，但给出了两个电流表，于是他设计了如图甲所示的（a）、（b）两个参考实验电路，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地进行测量，滑动变阻器应选______（填写器材前的字母代号）。
（2）图乙为该同学根据（1）中选出的合理的实验电路，利用测出的数据绘出的I₁-I₂图线（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），则由图线可得被测电池的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。
（3）若将图线的纵坐标改为______，则图线与纵坐标轴的交点的物理含义即为电动势的大小

研究小车匀变速直线运动的实验装置如图（a）所示，打点计时器的工作频率为50 Hz，纸带上计数点的间距如图（b）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。

（1）部分实验步骤如下：

A．测量完毕，关闭电源，取出纸带；

B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车；

C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连；

D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔。

上述实验步骤的正确顺序是：___________ （用字母填写)。
（2）图（b）中标出的相邻两计数点间的时间间隔T＝_________ s。
（3）计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v₅＝_____________。
（4）为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝______________________。

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1kΩ

C．电压表V2：量程为0﹣15V，内阻约为4kΩ

D．电流表A1：量程为0﹣3A，内阻约为0.1Ω；

E．电流表A₂：量程为0﹣0.6A，内阻约为0.6Ω；
F．滑动变阻器R₁：最大阻值为10Ω，额定电流为0.6A；
G．滑动变阻器R₂：最大阻值为15Ω，额定电流为1.0A；
H．滑动变阻器R₃：最大阻值为150Ω，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/N	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U﹣I曲线．

（4）若将本题中的小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是1.0Ω的电池两端，则小灯泡的实际功率约为 W（保留两位有效数字）．

某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．步骤如下：

（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度为L= mm；
（2）用螺旋测微器测量其直径如图2，由图可知其直径为D= mm；
（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图3，则该电阻的阻值约为R= Ω．

（4）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A₁（量程0～4mA，内阻约50Ω）；电流表A₂（量程0～10mA，内阻约30Ω）
电压表V₁（量程0～3V，内阻约10kΩ）；电压表V₂（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R₁（阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A）
滑动变阻器R₂（阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A）
开关S、导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在右框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号．
（5）根据你设计的测量电路，在图4中用实线连接好电路．
（6）圆柱体材料的电阻率表达式为ρ= ．（用所测量的量字母表达）

橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。用如图所示的实验装置可以测量出它的劲度系数k的值.下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录.
（1）在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是_______________________________

A．N

B．m

C．N/m

D．Pa

(2)请根据表格中的数据做出F-x图像。由图像求得该橡皮筋的劲度系数为___N/m(保留两位有效数字)

下图是用小车拖动纸带，用打点计时器测定匀加速运动的加速度打出的一条纸带，电源频率为50Hz。A.B.C.D.E为在纸带上所选的记数点。相邻计数点间有四个计时点未画出。

（1）打点时小车应与纸带________（填左或右）端连接
（2）AC段小车平均速度v_AC =m/s；打点计时器打下A点时小车的瞬时速度v_A = m/s。
（3）设AB.BC.CD.DE间距离分别用s1、s2、s3、s4表示，相邻两计数点间隔时间用T表示，则用s1、s2、s3、s4 和T表示小车加速度的表达式a=；代入数据，求得加速度为a=m/s².（（2）（3）问的计算结果保留小数点后两位）

实验：用如图所示的装置探究加速度a与力F的关系，带滑轮的长木板水平放置，弹簧测力计固定在墙上．

（1）实验时，一定要进行的操作是 （填选项前的字母）．

A．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，根据纸带的数据求出加速度a，同时记录弹簧测力计的示数F。

B．改变小车的质量，打出几条纸带

C．用天平测出沙和沙桶的总质量

D．为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量

（2）若要把小车所受拉力视为小车所受的合力，在进行上述实验操作之前，首先应该完成的实验步骤是 。
（3）根据实验数据，画出了如图所示的a-F图像，测得斜率为k，则小车的质量为 。
（4）若某次实验，求得小车的加速度为a，则此时沙和沙桶的加速度为 。
（5）若弹簧秤的读数为F，则F mg（m为沙和桶的总质量）（填“大于”、“等于”或“小于”） 。

用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率ρ。某同学所用实验电路如图所示。给定电压表、电流表、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻及导线若干。
(1)待测电阻是一均匀材料制成的金属丝(横截面为圆形)，用直尺测量其长度，用螺旋测微器测量其直径，结果分别如图甲、乙所示。

甲乙
由图可知其长度为________cm，直径为________mm。
(2)闭合电键后，发现电流表示数为零、电压表示数与电源电动势相同，则发生故障的是____________(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“开关”)。
(3)图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，请在图中作出U－I图线。

(4)求出的电阻值R＝____________Ω(保留3位有效数字)。
(5)请根据以上测得的物理量写出电阻率的表达式ρ＝____________。