高中物理实验题

高三年级的一同学在科技创新大赛中根据所学物理知识设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图（a）所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景。它的工作原理是：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化
达到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机就工作，拍摄违规车辆。光控开关未受到该种光照射就自动断开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光。

（1）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到________光（选填“红”、“绿”或“黄”）时自动闭合；
（2）已知控制电路电源电动势为6V，内阻为1Ω，继电器电阻为9Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁会被吸引。则只有质量超过___________kg的车辆违规时才会被记录。（重力加速度取10m/s²）

水平放置的轻弹簧，一端固定，另一端与小滑块接触，但不粘连；初始时滑块静止于水平气垫导轨上的点，如图（a）所示。现利用此装置探究弹簧的弹性势能与其压缩时长度的改变量的关系。先推动小滑块压缩弹簧，用米尺测出的数值；然后将小滑块从静止释放。用计时器测出小滑块从点运动至气垫导轨上另一固定点A所用的时间。多次改变，测得的 值及其对应的t值如下表所示。（表中的值是根据值计算得出的）

x(cm)	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00
t(s)	3.33	2.20	1.60	1.32	1.08
1/t(s-1)	0.300	0.455	0.625	0.758	0.926

（1）根据表中数据，在图(b)中的方格纸上作图线。

（2）回答下列问题：（不要求写出计算或推导过程）
①已知点在图线上，从图线看，与是什么关系？

②从理论上分析，小滑块刚脱离弹簧时的动能与是什么关系？

③当弹簧长度改变量为时，弹性势能与相应的是什么关系？

④综合以上分析，与是什么关系？

（1）在“研究平抛物体的运动”的实验中，为了描出物体的运动轨迹，实验应有下列各个步骤：

A．以O为原点，画出与y轴相垂直的水平轴x轴；

B．把事先做的有缺口的纸片用手按在竖直木板上，使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的缺口中通过，用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置；

C．每次都使小球由斜槽上固定的标卡位置开始滚下，用同样的方法描出小球经过的一系列位置，并用平滑的曲线把它们连接起来，这样就描出了小球做平抛运动的轨迹；

D．用图钉把白纸钉在竖直木板上，并在木板的左上角固定好斜槽；

E．在斜槽末端抬高一个小球半径处定为O点，在白纸上把O点描下来，利用重垂线在白纸上画出过O点向下的竖直直线，定为y轴。

在上述实验中，缺少的步骤F是___________________________________________，
正确的实验步骤顺序是__________________。
（2）如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1.25cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v_o=　　　　　　（用l、g表示），其值是　　　　　（取g=9.8m/s2），小球在b点的速率是　　　　　　。

（1）①某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图中（甲）为实验装置简图。他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法中正确的是(     )（选填字母代号）.
A．实验时要平衡摩擦力                B．实验时不需要平衡摩擦力
C．钩码的重力要远小于小车的总重力    D．实验进行时应先释放小车再接通电源
②如图（乙）所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点(每打5个点取一个计数点)，其中L₁="3.07cm," L₂="12.38cm," L₃="27.87cm," L₄=49.62cm。则打C点时小车的速度为______m/s，小车的加速度是_______m/s²。(计算结果均保留三位有效数字)

(2)某实验小组用如图甲的电路测量一直流安培表的内电阻。所给的器材有： 电池E(约4.5V)；电流表A(量程0~300mA，待测内阻约为5Ω)；电压表V(量程0~3V)；电阻箱R₁；滑动变阻器R₂(0~10Ω)，以及电键S和导线若干。


①图乙实物图中，已连接了部分电路，请完成余下电路的连接。
②请完成主要实验的步骤：
A、连接好实验电路，把变阻器的滑动片调到______(a或b端)；
B、闭合电键，调节__________________________，使通过安培表电路电流从小到大变化，读出并记录数据。
③若电压表、电流表的读数分别为U和I，电阻箱读数为R₁，则电流表的内电阻。

（1）在探究物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动的实验中，利用打出来的纸带可以测出当地的重力加速度。某次实验得到的纸带如图所示，O、A、B、C、D为相邻的五个点，测得OA=5.6mm、OB=15.0mm、OC=28.3mm、OD=45.5mm，打下相邻两个点间的时间间隔为0.02s。

① 当地的重力加速度g =         m/s²。（结果保留三位有效数字）
② 把①问题中求得的重力加速度与当地重力加速度的标准值比较，发现两者并不相等，除了读数误差外，你认为产生误差的其它原因可能是               （只要求写出一种原因）。
（2）关于做“测电源电动势和内电阻”的实验
①有同学按图（a）电路进行连接，他用到的6根导线是aa′、bb′、cc′、dd′、d′e和bf ，由于其中混进了一根内部断开的导线，所以当他按下开关后，发现两个电表的指针均不偏转，他用多用表的电压档测量bc′间的电压，读数约为1.5V（已知电池电动势约为1.5V），由于只有一根导线内部断开，根据上述现象可推得，这6根导线中哪几根可能内部是断开的？答：_____________（写导线编号）。为了确定哪一根导线的内部是断开的，他至少还要用多用表的电压档再测量几次？答：_____次

②排除故障后，该同学通过改变滑动变阻器的电阻，测得了6组U、I的数据，根据第1、2、3、4、5和6组的数据，他在U-I图上标出了这些数据点，并且按照这些数据点的分布绘制了相应的U-I图线[如图（b）所示]，由这一图线，可求得电源的电动势E为________V，内电阻r为________Ω。如果他不利用这一图线，而是利用任意两组U、I数据，那么当他选择哪二组数据求出的E、r值时误差最大？答：________________（写数据组编号如1和2；3和4；5和6） 。

（1）右图是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上连续的六个计数点。已知OA="0.30cm," OB="0.75cm," OC="1.31cm," OD=1.95cm,

①OE间的距离为         cm
②试求出B点的瞬时速度V_B=             m/s(计算结果保留3位有效数字)
③因为没有做好标记，该同学不小心将该纸带的后半段与其它纸带的后半段弄混乱了，你能否通过你的分析帮他找到以下A,B,C三段纸带哪段是属于该纸带的           

(2) ①某同学实用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值(大约有2000)，则把选择开关旋
到            挡位（选填 “×10”， “×100” “×1k”）得到的读数相对最为准确，若实际测量时针偏转如图a所示，则该电阻的阻值是                

②接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图（b）所示。
其中，电源为两节干电池,电流表内阻约为5,滑动变阻器阻值为20。 图中部分电路已经连接好，请完成剩下的实验电路的连接。

③在②中，多用电表该选择               挡位（选填 “直流电压2.5v”， “直流电压10v” “直流电流100mA”）
④试分析如此用伏安法测出的电阻值比实际值              （“偏大”、“偏小、”“相等”）

Ⅰ．如图所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成。光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m。


下面说法正确的是     （填写字母代号）
A．用该装置可以测出滑块的加速度
B．用该装置验证牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，必须满足M>>m
C．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足M>>m
D．不能用该装置验证动能定理。
Ⅱ．有一圆柱体的未知合金，为测定其电阻率，某同学做了如下操作
（1）用螺旋测微器测其直径d，如图所示，读数是              mm．
（2）再用游标卡尺测其长度l，如图所示，读数是             cm．
（3）用多用电表粗测电阻
①首先选用“×l0”欧姆挡，其阻值如图甲中指针所示，为了减小多用电表的读数误差，多用电表的选择开关应换用            欧姆挡；
②按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时，其阻值如图乙中指针所示，则该合金的阻值Rx大约是            Ω．
（4）精确地测量其电阻该同学手头上只有以下器材：

A．电压表V₂，量程15V，内阻约20kΩ
B．电流表A₁（量程l00mA，内阻约为10Ω）
C．电阻箱R₁，最大阻值为99．99Ω
D．滑动变阻器R₂，最大阻值50Ω
E．电流表A₂（量程100μA，内阻约100Ω）
F．滑动变阻器R₃，最大阻值10kΩ
G．导线及单刀单掷、单刀双掷开关若干
H．电源（电动势约3V，内阻约为10Ω）
①该同学应选择合适的器材是                  （填写器材前面的字母），要求电表的示数应大于量程的三分之一，且滑动变阻器调节方便.
②请在虚线框中画出测量该合金电阻的电路图，并标上相应元件的符号。按图连接好线路之后，即可测出其阻值Rx.
（5）用以上所测量的物理量，写出电阻率的表达式                 .

现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺。

⑴填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：
①让小车自斜面上方一固定点A₁从静止开始下滑到斜面底端A₂，记下所用的时间t。
②用米尺测量A₁与A₂之间的距离s，则小车的加速度a＝            。
③用米尺测量A₁相对于A₂的高度h。设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝               。
④改变             ，重复上述测量。
⑤以h为横坐标，1/t²为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。
⑵在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：
①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A₁点相对于斜面底端A₂的高度h₀。
②进行⑴中的各项测量。
③计算与作图时用（h－h₀）代替h。
对此方案有以下几种评论意见：
A．方案正确可行。
B．方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。
C．方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。
其中合理的意见是              。

图（a）是白炽灯L₁（220V，100W）和L₂（220V，60W）的伏安特性曲线。

（1）图中曲线 ______ 表示灯L₁的的伏安特性曲线。（选填“A”或“B”）
（2）随着灯泡L₁功率的增大，其灯丝阻值逐渐 _______ 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）若将这两个灯泡并联在电路上，在用电高峰时电压仅200V，则此时L₁灯的实际功率为 _______ W，L₂灯的实际功率为 _______ W。
（4）若将它们串联后接在220V电源上，则此时L₁灯的实际功率为 _______ W，L₂灯的实际功率为 _______ W。
（5）若用图（b）所示电路测量L₁灯的伏安特性，由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比图（a）中描绘出的理想伏安特性曲线在I－U图中位置来得偏 ________（选填“高”或“低”）。
（6）用图（b） 所示电路测量L₁灯伏安特性时，已知R₀＝10Ω，E＝300V。则电路中可变电阻R选用下列各种规格时，测量效果最好的是（          ）。

A．最大电阻5Ω，最大电流10A	B．最大电阻50Ω，最大电流6A
C．最大电阻500Ω，最大电流1A	D．最大电阻5000Ω，最大电流1A

如图所示，为一气体温度计的结构示意图。储有一定质量理想气体的测温泡P通过细管与水银压强计左臂A相连，压强计右管B和C与大气相通。移动右管B可调节其水银面的高度，从而保证泡内气体体积不变。当测温泡P浸在冰水混合物中，大气压强相当于76cm高水银柱所产生的压强时，压强计左右两管的水银面恰好都位于刻度尺的零刻度处。

（1）使用这种温度计，其刻度是____________的；（选填“均匀”、“不均匀”）
（2）刻度为7.6cm处所对应的温度为_____________℃；
（3）当大气压强增大到78cmHg时，将测温泡P浸在冰水混合物中，调节右管同时移动刻度尺，使压强计左右两管的水银面恰好都位于刻度尺的零刻度处，但不改变其刻度，则测量值_____________真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。若从刻度上读出温度变化1℃，则实际温度变化___________℃。

用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。
A．电压表V₁（量程6V、内阻很大）  
B．电压表V₂（量程3V、内阻很大）
C．电流表A（量程3A、内阻很小）   
D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω、额定电流4A）
E．小灯泡（2A、5W）            
F．电池组（电动势E、内阻r）
G．开关一只，导线若干
实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V₁的示数增大，则电压表V₂的示数减小。
（1）请将设计的实验电路图在图甲的虚线方框中补充完整。
（2）每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V₁和电压表V₂的示数，组成两个坐标点（I₁，U₁）、（I₂，U₂），标到U—I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E＝   V、内阻r＝    Ω。（结果保留两位有效数字）
（3）在U—I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为    Ω（结果保留两位有效数字）。  

小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：

I（A）	0.12	0.21	0.29	0.34	0.38	0.42	0.45	0.47	0.49	0.50
U（A）	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.40	1.60	1.80	2.00

（1）在方框图中画出实验电路原理图。可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器（0—10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若干。
（2）在图中描出小灯泡的U—I曲线。
（3）调节滑动变阻器，使得小灯泡两端电压为1.40V时，求此时小灯泡的实际功率P=       W。

为了探究物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。请思考探究该实验的思路并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50Hz)：
(1) 以下关于该试验的说法中有一项不正确，它是___________。

A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……。所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、……。

B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。

C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。

D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。

2) 当我们分别用相同的橡皮筋1条、2条、3条、……并起来进行第1次、第2次、第3次、……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把第1次实验时，橡皮筋对小车做的功为W。
（3) 由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图所示的是其中四次实验打出的部分纸带：

(4) 试根据第(2)、(3)项中的信息，完成并填写下表：

次数	1	2	3	4
橡皮筋对小车做的功	W	2W	3W	4W
小车速度v(m∕s)	1.0	1.415		2.0
小车速度v^2(m^2∕s^2)	1.0	2.0		4.0
次数	1	2	3	4
橡皮筋对小车做的功	W	2W	3W	4W
小车速度v(m∕s)	1.0	1.415		2.0
小车速度v^2(m^2∕s^2)	1.0	2.0		4.0

从表中数据可得出结论：____________________。

某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图（a）所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．

（1）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
⑥先______________，然后__________________，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图（b）所示；
⑧测得滑块1的质量310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205g．试完善实验步骤⑥的内容．
（2）已知打点计时器每隔0．02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为__________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为___________kg·m/s（保留三位有效数字）．
（3）试说明（2）中两结果不完全相等的主要原因是_____________________．

在“研究平抛物体的运动”实验中，某同学设计了如图所示的实验装置。他将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平。将一斜面BC连接在斜槽末端，并在斜面上卡好纸带和复写纸。已知C端恰好与B的投影D位于同一水平面上。让小钢球几次都从斜槽顶端A处由静止开始滚下，球从B处飞出后落在斜面上，在纸带上留下几个落点位置。该同学画出一个小圆将落点都圈在其中，并取小圆的圆心位置作为小钢球的平均落点位置，如下图所示，其中折痕B为抛出点。
根据图中数据可知小球做平抛运动的位移大小x＝     cm。


经测量B、D两点间距离H为30.00cm，斜面BC长L为50.00cm。当地重力加速度g＝9.80m/s²。根据该同学所采用的实验方法，请你写出小球在B处的平抛初速度v₀的表达式     （用题中所提及的物理量符号x、H、L、g表示）。