高中物理实验题

小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。

（1）小丽测小灯泡电阻的实验原理是         。
（2）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向左移灯泡变亮），并在虚线框内画出电路图。
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，]电压表无示数 ，其故障原因是         。
（4）故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，示数为 0.38 A，小灯泡正常工作时的电阻是        Ω。
（5）完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R₀的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，请你帮她完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关S₁，将开关S₂拨到触点      （选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为       V
②保持滑片的位置不动，再将开关S₂拨到触点      （选填“1”或“2”），读出电压表的示数为U
③小灯泡额定功率的表达式为P_额=          （用已知量和测量量表示）

用图示装置测量重锤的质量，在定滑轮两侧分别挂上重锤和n块质量均为m₀的铁片，重锤下端贴一遮光片，铁架台上安装有光电门．调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的挡光时间t₀；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为t₁、t₂…，计算出t₀²、t₁²…．
 
（1）挡光时间为t₀时，重锤的加速度为a₀．从左侧取下i块铁片置于右侧重锤上时，对应的挡光时间为t_i，重锤的加速度为a_i．则=__________．（结果用t₀和t_i表示）
（2）作出﹣i的图线是一条直线，直线的斜率为k，则重锤的质量M=__________．
（3）若重锤的质量约为300g，为使实验测量数据合理，铁片质量m₀比较恰当的取值是__________．

A．1g

B．5g

C．40g

D．100g．

图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。
②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。
③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s₁，s₂，…。求出与不同m相对应的加速度a。
⑥以砝码的质量m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上做出--m关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。
（2）完成下列填空：
（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。

（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s₁、s₂、s₃。a可用s₁、s₃和Δt表示为a=____。图2为用米尺测量某一纸带上的s₁、s₃的情况，由图可读出s₁=____mm，s₃=_____mm。由此求得加速度的大小a=____m/s²。
（ⅲ）图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。

如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，请完成以下填空．

实验步骤如下：
①将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平
②测出挡光条的宽度l和两光电门1中心之间的距离x．
③将滑块移至光电门1左侧某一处，待祛码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2．
④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间
⑤用天平称出滑块和挡光．条的总质量M，再称出托盘和砝码的总量m．
⑥滑块通过光电门1时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能为
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中卜系统势能的减少量（重力加速度为g）
⑧如果满足关系式＿＿＿＿＿＿＿＿，则可认为验证了机械能守恒定律。

某同学为测定金属丝的电阻率ρ，设计了如图甲所示电路，电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝，保护电阻R₀=4.0Ω，电源的电动势E=3.0V，电流表内阻忽略不计，滑片P与电阻丝始终接触良好。

（1）实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其示数为d =________mm。
（2）实验时闭合开关，调节滑片P的位置，分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I，实验数据如下表所示：

x(m)	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
I(A)	0.49	0.43	0.38	0.33	0.31	0.28
(A^-1)	2.04	2.33	2.63	3.03	3.23	3.57

①将表中数据描在坐标纸中，如图丙所示。作出其关系图线，图象中直线的斜率的表达式k =_______（用题中字母表示），由图线求得电阻丝的电阻率ρ =_______（保留两位有效数字）。
②根据图丙中关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为r =______Ω（保留两位有效数字）。

小明同学用下列器材描绘额定电压为3．0V的小灯泡伏安特性曲线（电压变化要求从零开始），研究小灯泡实际电阻值等问题。
A．电流表（0．6 A，内阻约lΩ）
B．电压表（3V，内阻约1 kΩ）
C．滑动变阻器（10Ω，l A）
D．滑动变阻器（100Ω，3 A）
E．电源（4 V，内阻不计）
（1）用笔画线代替导线，将图中的实验仪器连成完整的实验电路。

（2）在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用            。（填写器材序号）
（3）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于      端（填“a”或“b”）。
（4）闭合开关，变阻器的滑片向b端移动，电压表的示数逐渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为____，（填选项前的字母）
A．小灯泡灯丝断了
B．小灯泡被短接
C．滑动片接触不好（断路）
（5）排除故障后，小明完成了实验，并由实验数据画出小灯泡I-U图象如图中实线所示。由图可确定小灯泡在电压为2.0 V时，小灯泡的电阻值为____Ω（保留两位有效数字）。
（6）若I—U图中的虚线I或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性曲线，与实线相比，虚线____（填“I”或“Ⅱ”）才是真实的伏安特性曲线。

要测定一个自感系数很大的线圈L的直流电阻，实验室提供些列器材：


（1）待测线圈L：阻值约为2Ω，额定电流为2A
（2）电流表A₁：量程为0.6A，内阻为0.2Ω
（3）电流表A₂：量程为3A，内阻约为0.2Ω
（4）变阻器R₁阻值为0~10Ω
（5）变阻器R₂阻值为0~1kΩ
（6）电源E：电动势为9V，内阻很小
（7）定值电阻R₃=10Ω
（8）定值电阻R₄=100Ω
（9）开关两个S₁和S₂
要求实验时，改变变阻器的阻值，可使在尽可能大的范围内测得多组A₁、A₂的读数I₁、I₂，然后利用I₁—I₂图象求出电感线圈电阻R_L。
（1）实验中定值电阻应该选      ，变阻器应选择      。
（2）请在方框内画出电路图。
（3）实验结束时应先断开开关       。
（4）实验测得数据如图II所示，则电感线圈的直流电阻值为      。（保留两位有效数字）

（1）在实验中得到小车做直线运动的s－t关系如图所示。

①由图可以确定，小车在AC段和DE段的运动分别为       。

A．AC段是匀加速运动；DE段是匀速运动

B．AC段是加速运动；DE段是匀加速运动

C．AC段是加速运动；DE段是匀速运动

D．AC段是匀加速运动；DE段是匀加速运动

②在与AB、AC、AD对应的平均速度中，最接近小车在A点瞬时速度的是_________段中的平均速度。
（2）在做单摆实验时，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，细激光束与球心等高，如图左图所示。光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如右图所示，则该单摆的振动周期为　　　　。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用密度不变，直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，单摆的摆角不变，则该单摆的周期将________,（填“变大”、“不变”或“变小”），右图中的Δt将　　　　（填“变大”、“不变”或“变小”）。

（3）某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻R_x :电源E，适当量程的电流表、电压表各一只，滑动变阻器R，电阻箱R_p,开关S₁、S₂，导线若干。他设计的电路图如左图所示
实验步骤：先闭合S₁，断开S₂，调节R和R_P，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I₁、U₁；在保持R和R_p阻值不变，闭合S₂，记下电流表和电压表示数为I₂、U₂
①请按电路图将实物图的连线补充完整；
②写出被测电阻R_X=                   （用电表的示数表示）；
③此实验中因电流表有内阻，电压表内阻不是无限大，被测电阻的测量值    真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）
④用图示电路            测出电压表的内阻（填“不能”、“能”）

某电流表的量程为I₀="50" mA，内阻为r₀=50Ω，其表盘刻度线已模糊不清，要重新通过测量来刻画出从零到满刻度的刻度值，有下列器材：

A．待测电流表	B．6 V直流电源E
C．“0～10Ω，1A”滑动变阻器R1	D．“0～100Ω，50mA”滑动变阻器R2

E．“0.6 A,0.5Ω” 标准电流表       F．“3A，0.01Ω”标准电流表
G．5Ω定值电阻R₃                   H．20Ω定值电阻R₄
Ⅰ．开关及导线若干
（1）应选用的器材有___________（只需填写所选器材序号）.
（2）在右侧虚线框内画出实验电路图.

（3）待测电流表的电流刻度值的表达式：I=_____________，
式中各物理量所表示的意义分别为____________________________.

(13分) 如图，边长L="0.2" m的正方形abcd区域（含边界）内，存在着垂直于区域的横截面（纸面）向外的匀强磁场，磁感应强度B=5.0×10^-2T。带电平行金属板MN、PQ间形成了匀强电场E（不考虑金属板在其它区域形成的电场），MN放在ad边上，两板左端M、P恰在ab边上，两板右端N、Q间有一绝缘挡板EF。EF中间有一小孔O，金属板长度、板间距、挡板长度均为l="0.l" m。在M和P的中间位置有一离子源S，能够正对孔O不断发射出各种速率的带正电离子，离子的电荷量均为q=3.2×l0^-19 C，质量均为m=6.4×l0^-26 kg。不计离子的重力，忽略离子之间的相互作用及离子打到金属板或挡板上后的反弹。

（l）当电场强度E=10⁴N/C时，求能够沿SO连线穿过孔O的离子的速率。
（2）电场强度取值在一定范围时，可使沿SO连线穿过O并进入磁场区域的离子直接从
bc边射出，求满足条件的电场强度的范围。

某同学利用如图所示装置测量小木块与接触面间的滑动摩擦因数，已知小木块与斜面和水平面的滑动摩擦因数相同，小木块由斜面上的A点静止下滑，经过B点到达水平面上的C点静止，A.C两点间的水平距离为X，小木块可视为质点，回答下列问题：

（1）小木块质量为m，重力加速度大小为g，若滑动摩擦因数为，由A点运动到C点过程中，克服摩擦力做功与x之间的关系式为=__________
（2）为尽量简便的测量小木块与接触面间的滑动摩擦因数，下列哪些物理量需要测量？
A.小木块的质量m
B.斜面倾角
C.A.B两点间的距离
D.A.C两点间的竖直高度差h
E.A.C两点间的水平距离x
（3）利用上述测量的物理量，写出测量的滑动摩擦因数=___________；
（4）小木块运动到B点时，由于与水平面的作用，竖直方向的分速度将损失，将导致测量的滑动摩擦因数与实际滑动摩擦因数相比，其值将________（填“偏大”“相等”或“偏小”）

某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①②③。实验装置如图所示，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时橡皮筋对小车做的功记为W。 当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。 小车在实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

(1)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是            ；
(2)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了计算出小车获得的速度，应选用纸带的     部分进行测量；
(3)同学们设计了以下表格来记录数据。其中w₁、w₂、w₃、w₄ ……表示橡皮筋对小车做的功, v₁、v₂、v₃、v₄、……表示物体每次获得的速度

实验次数	1	2	3	4	……
w	w1	w2	w3	w4	……
v	v1	v2	v3	v4	……

他们根据实验数据绘制了如图乙所示的w—v图象，由图象形状得出结论w。他们的做法是否合适？请说明理由：                           。

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）

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）．

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