高中物理实验题

如图所示，某学生小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验：

（1）实验明使小车在砝码和托盘的牵引下运动，以此定量探究细绳拉力做功与小车动能变化的关系。
①实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸及图所示的器材。若要完成该实验，必需的实验器材还有_________________。
②为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_________运动。
③实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是____（填字母代号）。
A．避免小车在运动过程中发生抖动
B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
（2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。

实验时测得小车的质量为M=200g，小车所受细绳的拉力为F=0.2N。
各计数点到O的距离为s，对应时刻小车的瞬时速度为v，小车所受拉力做的功为W，小车动能的变化为。请计算前补填表中空格（结果保留小数点后四位）。

计数点	s/m	v/(m·s^-1)	v^2/(m^2·s^-2)	W/J	/ J
A	0.1550	0.5560	0.3091	0.0310	0.0309
B	0.2160	0.6555	0.4297	0.0432	0.0430
C	0.2861	0.7550	0.5700	0.0572	0.0570
D	0.3670	0.8570	0.7344	0.0734	0.0734
E	0.4575	0.9525	0.9073
F	0.5575	1.051	1.105	0.1115	0.1105
G	0.6677	1.150	1.323	0.1335	0.1323

分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内                                。
（3）这个小组在之前的一次实验中分析发现拉力做功总是要比小车动能增量明显大一些。这一情况可能是下列个些原因造成的______________（填字母代号）。
A．在接通电源的同时释放了小车
B．小车释放时离打点计时器太近
C．平衡摩擦力时长木板倾斜程度不够
D．平衡摩擦力时长木板倾斜程度过大
（4）实验小组进一步讨论认为可以通过绘制图线来分析实验数据。请根据表中各计数点的实验数据在图中标出对应的坐标点，并画出图线。

分析图线为一条通过原点的直线，直线的斜率如果在实验误差允许的范围内等于理论值，也可以得出相同的结论。这种方案中直线斜率表达式为k=____________（用题目中相关物理量字母表示）。

类比和迁移是重要的物理学习方法。请根据学习过的把电流表改装成电压表和量程较大的电流表的原理，试着把电流表改装成能够测量导体电阻的欧姆表。

如图所示电路中，电源电动势为E=1.5V、内阻r=1.5Ω，待改装的电流表满偏电流为I_g=10mA、电阻为R_g=7.5Ω，A、B为接线柱，R₁为可变电阻。
（1）用一条导线把A、B直接连起来，调节电阻R₁=______Ω时，电流表达到满偏电流。
（2）保持R₁阻值不变，在A、B之间接入电阻R₁=________Ω时，电流表的电流为5mA。
（3）把任意电阻R接在A、B之间，若电流表读数为I，则I、R的对应关系式为R=_________________。
（4）由此发现在A、B之间接入阻值不同的电阻，电流表读数不同。若在电流表刻度线上直接标注相应电阻值，则可直接读出A、B之间接入的电阻值，电流表就改装成了一块能够测量导体电阻的欧姆表。电流表“10mA”刻度线标为_______Ω；“5mA”刻度线标为_______Ω；为了操作方便在A、B处用红、黑表笔接出，其中红表笔应接在_______处。
（5）使用改装好的欧姆表测量导体电阻前应该进行的操作是___________，这项操作叫“欧姆调零”。
（6）下图是一块多用电表的表盘，某次测量电阻选择“×10”挡位，指针示数如图所示，此被测电阻的阻值为______Ω。

某同学用如图1所示的电路描绘一个标有“3V 0.25A”小灯泡的伏安特性曲线。他已选用的器材有：电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω）；电流表（量程为0～250mA，内阻约5Ω）；电压表（量程为0～3V，内阻约3kΩ）；电键一个、导线若干。

（1）实验中所用的滑动变阻器应选择下面两种中的            （填数字代号）。
①滑动变阻器（最大阻值20Ω，额定电流1A） 
②滑动变阻器（最大阻值1750Ω，额定电流0.3A）
（2）在图2中他已经连接了一部分电路，请你用笔画线代替导线将电路连线补充完整。
（3）闭合电键前滑动变阻器的滑片应该置于              端（选填“a”“b”）。
（4）为了得到伏安特性曲线，他以电压表的读数U为横轴，以电流表的读数I为纵轴，将实验中得到的多组数据进行了描点，如图3所示，请你帮他完成I-U图像。
（5）由实验得到的伏安特性曲线可以看出小灯泡的电阻随电压的增大而           。
（6）如果将此小灯泡连入如图4所示电路，其中电源电动势为3V，电源内阻与保护电阻R₀的总阻值为5Ω，定值电阻R的阻值为10Ω。开关S闭合后，通过小灯泡的电流是＿＿＿            A（保留两位有效数字）

某同学测量一未知电阻R的阻值（阻值约10ｋΩ）,现在实验桌上有下列器材：

A．滑动变阻器R１（0～1ｋΩ）

B．电阻箱R０（99999.9Ω）

C．电流计G（500μA，内阻不可忽略）

D．电压表V（3V，内阻约3ｋΩ）

E．直流电源E（3V，内阻不计）
Ｆ．开关、导线若干

（1）甲同学设计了如图ａ所示的测量电路，请指出他的设计中存在的问题：
         （指出一处即可）
（2）乙同学用图ｂ所示的电路进行实验。
①请在图ｃ中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接；
②将滑动变阻器的滑动头移到       （填“左”或“右”）端，再接通开关S；保持S_２断开，闭合S_１，调节R_１使电流计指针偏转至某一位置，并记下电流I₁；
③断开S_１，保持R_１不变，闭合S_２，调节R_０使得电流计读数为      时，R_０的读数即为待测电阻的阻值。
（3）丙同学查得电流计的内阻为R_g，采用图ｄ进行实验，改变电阻箱电阻，读出电流计相应的示数I，由测得的数据作出图象如图ｅ所示，图线纵轴截距为m，斜率为k，则待测电阻R的阻值为       。

在做探究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹并计算初速度。
（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：_______。

A．通过调节使斜槽的末端保持水平

B．应该利用天平测出小球的质量

C．每次必须由静止释放小球

D．每次释放小球的位置必须相同

E．应该用秒表测出小球运动的时间
F．应该用重锤线画出竖直轴y轴
G．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（2）某同学根据所描绘出的运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值。根据所测到的数据以y为纵坐标，以x²为横坐标，在坐标纸上画出对应的图像，发现为过原点的直线，并测出直线斜率为k，已知当地的重力加速度为g，则初速度v₀＝________。

要测一个待测电阻R_x（约200 Ω）的阻值，实验室提供了如下器材：
电源E：电动势3.0V，内阻不计；
电流表A₁：量程0~10mA，内阻r₁约50 Ω；
电流表A₂：量程0~500μA，内阻r₂为1000 Ω；
滑动变阻器R₁：最大阻值20 Ω，额定电流2A；
定值电阻R₂=5000Ω；
定值电阻R₃=500Ω；
电键S及导线若干。

（1）为了测定待测电阻上的电压，可以将电流表     （选填“A₁”或“A₂”）串联定值电阻    （选填“R₂”或“R₃”），将其改装成一个量程为3.0V的电压表。
（2）如图（1）所示为测量电阻R_x的甲、乙两种电路方案，其中用到了改装后的电压表和另一个电流表，则应选电路图       （选填“甲”或“乙”）。
（3）若所选测量电路中电流表的读数为I=6.2mA，改装后的电压表读数为1.20V。根据电流表和电压表的读数，并考虑电压表内阻，求出待测电阻R_x=         Ω。

电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法）实验室提供材料器材如下：
待测电压表（量程3V，内阻约为3 000欧），电阻箱R0（最大阻值为99 999.9欧），滑动变阻器R1（最大阻值100欧，额定电压2A），电源E（电动势6V，内阻不计），开关两个，导线若干。

（1）虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。
（2）根据设计的电路写出步骤＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿。
（3）将这种方法测出的电压表内阻记为与内阻的真实值Rv之比  Rv（添“>”“=”或“<”），主要理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律。

（1）某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为＿＿＿cm。图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55ms、5.15ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为v_A、v_B，其中v_A＝＿＿＿＿＿m/s。
（2）用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较＿＿＿＿＿＿＿是否相等，就可以验证机械能是否守恒（用题目中涉及的物理量符号表示）。
（3）通过多次的实验发现，小球通过光电门A的时间越短，（2）中要验证的两数值差越大。试分析实验中产生误差的主要原因是＿＿＿＿＿。

用如图所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。

实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是______________________________。
（2）在研究性课题的研究中，某课题小组收集了手机的电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电子器件。现从这些材料中选取两个待测元件来进行研究，一是电阻R_x（约为2kΩ），二是手机中常用的锂电池（电动势E标称值为3.4V，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，内阻R_V约为10kΩ）
B．电流表A₁（量程100mA，内阻R_A1约为5Ω）
C．电流表A₂（量程2mA，内阻R_A2约为50Ω）
D．滑动变阻器R（0－40Ω,，额定电流1A）
E．电阻箱R₀（0－999.9Ω ）
F．开关S一只、导线若干
①为了测定电阻R_x的阻值，小组的一位成员，设计了如图甲所示的电路原理图，电源用待测的锂电池，则电流表应该选用       （选填“A₁”或“A₂”）；他用电压表的读数除以电流表的读数作为R_x的测量值，则测量值____真实值（填“大于”或“小于”）。

②小组的另一位成员，设计了如图乙所示的电路原理图来测量锂电池的电动势E和内阻r。
该同学闭合开关S，调整电阻箱的阻值为R₁时，读出电压表的示数为U₁；电阻箱的阻值为R₂时，读出电压表的示数为U₂，可求得该电池的电动势，其表达式为  E=                       。
为了便于分析，一般采用线性图象处理数据，可以改变电阻箱阻值，取得多组数据，画出图象为一条直线，则该图像的函数表达式为：                     ，由图可知该电池的电动势E=          V。

物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮：木板上有一滑块，其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 H_Z。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点。

（1）图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个计时点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a=____m／s²（保留两位有效数字）。
（2）为了测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的是___________。

A．木板的长度L

B．木板的质量m1

C．滑块的质量m2

D．托盘和砝码的总质量m3

E．滑块运动的时间t
（3）滑块与木板间的动摩擦因数=_______（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）

有一同学测量小车从斜面上下滑所受到的阻力大小，他利用一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示是打出的纸带的一段，已量出各相邻计数段的长度分别为：s₁、s₂、s₃、s₄、s₅、s₆、s₇、s₈。

（1）已知打点计时器使用的交流电频率f=50Hz，打点的周期为           s。用以上已知的物理量表示小车下滑的加速度算式为a =                 。
（2）为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有             。
（3）用加速度a及其他需要测得的量表示阻力的计算式为f =                。

在测量小灯泡的伏安特性曲线的实验中：（答案只填字母）
（1）已知小灯泡的电阻较小，并要求小灯泡两端电压从零开始调节，则应选电路      。

（2）在下面的伏安特性曲线中，比较符合事实的是           。

某同学做“测定电源的电动势和内阻”实验。
（1）他采用如图所示的实验电路进行测量。右图中给出了做实验所需要的各种仪器。请你按电路图把它们连成实验电路。

（2）根据实验数据作出U-I图象，如图所示，蓄电池的电动势E=＿V，内电阻r=＿＿Ω。
（3）这位同学对以上实验进行了误差分析，其中正确的是      。

A．实验产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用

B．实验产生的系统误差，主要是由于电流表的分压作用

C．实验测出的电动势小于真实值

D．实验测出的内阻大于真实值

图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线图可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电阻形成闭合电路。图2是线圈的正视图，导线和分别用它们的横截面来表示。已知长度为, 长度为,线圈以恒定角速度逆时针转动。（共N匝线圈）
（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，推导t时刻整个线圈中的感应电动势表达式；
（2）线圈平面处于与中性面成夹角位置时开始计时，如图3所示，写出t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式；
（3）若线圈电阻为r，求电阻R两端测得的电压，线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其他电阻均不计）

在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按左图接线，当闭合S时观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央。然后按右图所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和电键S串联成另一个闭合电路。
   
（1）左图电路中串联定值电阻的主要作用是        
（2）右图电路S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中，电流表的指针将          （填：左偏、右偏或者不偏）。
（3）右图电路S闭合后，线圈A放在B中不动时，在突然断开S时，指针将        （填：左偏、右偏或者不偏）。
（4）右图电路S闭合后，线圈A放在B中不动时，在滑动变阻器滑片向左滑动过程中，指针将            （填：左偏、右偏或者不偏）。