高中物理实验题

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___________。

为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图1所示的实验装置．其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量．（滑轮质量不计）

（1）实验时，一定要进行的操作是      ．(多选)

A．用天平测出砂和砂桶的质量．

B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力．

C．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，同时记录弹簧测力计示数．

D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带．

E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
（2）该同学在实验中得到如图2所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为    m/s²（结果保留两位有效数字）．
（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a﹣F图象是一条直线，求得图线的斜率为k，则小车的质量为      ．

描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图，小电珠的额定电压是3.8V。
（1）根据实验数据在坐标系中描点如右图。试在坐标系中画出该小灯泡的伏安曲线。

（2）根据图象，下列说法正确的是：
A.该小灯泡的额定功率为1.14W
B.小灯泡在1V电压下灯丝的电阻约为7.1Ω
C.小灯泡在2V电压下灯丝的电阻约为9.1Ω
D.小灯泡在不同电压下的电阻不相同是因为灯丝的电阻率随温度升高而减小
（3）关于该实验的系统误差，下列说法中正确的是
A.系统误差主要是由电压表的分流引起的
B.系统误差主要是由电流表的分压引起的
C.系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的
D.系统误差主要是由读数时的估读引起的
（4）若将该灯泡接与r＝20Ω的电阻串联后接在U₀＝4V的电压两端，其实际功率是       W 

某同学在做“测定木板与木块间动摩擦因数”的实验时，设计了两种实验方案：
方案一：木板固定，用弹簧测力计拉动木块，如下图(a)所示．
方案二：用弹簧测力计钩住木块，用力拉动木板，如下图(b)所示．除了实验必须的弹簧测力计、木块、木板、细线外，该同学还准备了若干重量均为2.00N的砝码．

（1）上述两种方案中，你认为更合理的方案是           ，理由是                。
（2）该同学在木块上加放砝码，改变木块对木板的压力，记录了5组实验数据，如下表所示

实验次数	1	2	3	4	5
砝码／个数	0	1	2	3	4
砝码对木块压力／N	0	2.00	4.00	6.00	8.00
测力计读数／N	1.50	2.00	2.50	2.90	3.50

请根据上述数据在坐标纸上(上图(c)中)作出摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图象(以F为横坐标)。图象不过原点的原因是                                。由图象可知，木块与木板间的动摩擦因数为            。

某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图（a）所示。向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放。小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

回答下列问题：
（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g，为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的           （填正确答案标号）。

A．小球的质量m

B．小球抛出点到落地点的水平距离s

C．桌面到地面的高度h

D．弹簧的压缩量△x

E.弹簧原长l0
（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek=            。
（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s—△x图线。从理论上可推出，如果h不变。m增加，s—△x图线的斜率会       （填“增大”、“减小”或“不变”）；如果m不变，h增加，s—△x图线的斜率会    （填“增大”、“减小”或“不变”）。由图（b）中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的         次方成正比。

光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置（发射激光的装置是激光二极管，发出的光很细），如图中的A和，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图中的B和，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束，光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用时间。现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有                 （每个物理量均用文字和字母表示，如高度H）；验证机械能守恒定律的关系式为                。

小强为探究“电流与电阻的关系”，设计了如图所示的电路图，采用的器材有：电源（电压3V不变）、标有“20Ω  1A”字样的滑动变阻器、电流表、电压表、三个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻、开关及导线若干．

（1）连接完电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片p应置于阻值最   端（选填“大”或“小”）．
（2）闭合开关，发现电流表指针反向偏转，则说明电流表正、负接线柱   ．
（3）故障排除后，小强将5Ω电阻接入电路中，移动变阻器的滑片P使电压表的示数为1V，记录此时电流表示数；用10Ω电阻替换5Ω电阻接入电路，移动滑片P，应使电压表示数为   V时再记录此时电流表示数．
（4）他能否用15Ω电阻继续完成实验：   （选填“能”或“不能”）．理由是：               ．

小青和小红都想测量某种液体的密度。

（1）小青的方法是：首先将天平放在水平桌面上，并将游码移至标尺的零刻度线处，发现指针偏向分度盘中央刻度线左侧，她应向______（选填“左”或“右”）侧调节平衡螺母，直至指针指在分度盘中央刻度线。
收集数据：
①向瓶中倒入适量液体，用天平测出瓶和液体的总质量m₁=________g，如图甲所示；
②将瓶中的部分液体倒入量筒中，用天平测出瓶和剩余液体的质量m₂，如图乙所示；
③用量筒测出倒入液体的体积V=_________mL，图丙所示。

由以上数据可以得到液体的密度ρ_液=__________g/cm³。（写出具体数值）
（2）小红用水、石块（密度大于被测液体密度）、烧杯、弹簧测力计也测到了该液体的密度，如图所示（ρ_水为已知）：
①用细线系住石块，并挂在弹簧测力计下，测得其重力为G，如图甲所示；
②用弹簧测力计拉住石块使其浸没在水中，测得拉力为F₁，如图乙所示；
③用弹簧测力计拉住石块使其_______在待测液体中，测得拉力为F₂。
由以上数据可以得出液体密度的表达式ρ_液=__________________，石块密度的表达式ρ_石=_______________（用本次实验收集到的物理量表达，水的密度用ρ_水表达）。
（3）从实验操作的简单、方便这个角度来看_________（选填：“小青”或“小红”）的方法更好。

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）

阅读下面的短文，回答问题
双触点干簧管
双触点干簧管是一种磁控开关，结构如图所示，其外壳是一只密封的玻璃管，管内充有某种惰性气体，并装有A、B和C三块簧片，其中B和C是用铁或镍等材料制成，A是用铜或铝等非磁性材料制成，A的端点与C的端点是固定端点，B的端点是自由端点，正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当绕在干簧管上的线圈通电时，如图所示，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，当吸引力大于B的弹力时，B与A的端点分开，并与C的端点接触。而当B与C的吸引力减小到一定程度时，B在弹力的作用下与C的端点分开，重新恢复与A的端点接触。
请问答下列问题：
⑴在图中，若要使螺线管的左端为N极，则电源左端是        极。

⑵簧片A、B和C所对应的材料可能是          。（填写序号）
①铁、铁、铜  ②铜、铝、铁 ③铜、铁、铁 ④镍、铁、铝
⑶当B的端点与C的端点接触时，簧片B具有        势能。
⑷如图所示，请将电路连接完整，要求闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电。

实验桌上有三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等的煤油、型号相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R，如图所示。另外，还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“保持电阻阻值不变，在相同时间内通过电阻的电流越大，电流通过电阻产生的热量越多”。实验设计中可用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表格。

小青和小红都想测量某种液体的密度。

（1）小青的方法是：首先将天平放在水平桌面上，并将游码移至标尺的零刻度线处，发现指针偏向分度盘中央刻度线左侧，她应向______（选填“左”或“右”）侧调节平衡螺母，直至指针指在分度盘中央刻度线。
收集数据：
①向瓶中倒入适量液体，用天平测出瓶和液体的总质量m₁=________g，如图甲所示；
②将瓶中的部分液体倒入量筒中，用天平测出瓶和剩余液体的质量m₂，如图乙所示；
③用量筒测出倒入液体的体积V=_________mL，图丙所示。

由以上数据可以得到液体的密度ρ_液=__________g/cm³。（写出具体数值）
（2）小红用水、石块（密度大于被测液体密度）、烧杯、弹簧测力计也测到了该液体的密度，如图所示（ρ_水为已知）：
①用细线系住石块，并挂在弹簧测力计下，测得其重力为G，如图甲所示；
②用弹簧测力计拉住石块使其浸没在水中，测得拉力为F₁，如图乙所示；
③用弹簧测力计拉住石块使其_______在待测液体中，测得拉力为F₂。
由以上数据可以得出液体密度的表达式ρ_液=__________________，石块密度的表达式ρ_石=_______________（用本次实验收集到的物理量表达，水的密度用ρ_水表达）。
（3）从实验操作的简单、方便这个角度来看_________（选填：“小青”或“小红”）的方法更好。

某同学利用如图（甲）所示的装置探究加速度与合外力的关系．小车质量为M，桶和砂子的总质量为m，通过改变m改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出．现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验，得到多组a、F值（F为弹簧秤的示数）．

①下图为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，打点计时器的频率为50Hz，则C点的速度为  m/s，小车的加速度  m/s ²．（以上两空保留一位有效数字）

②根据实验数据画出了如图（乙）所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小，横轴应为      ．（选填字母代号）
A．           B．       C．           D． 
③当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，关于（乙）图的说法，正确的是      ．
（选填字母代号）
A．图线逐渐偏向纵轴  B．图线逐渐偏向横轴  C．图线仍保持原方向不变

某实验小组选用下列器材探究“热敏电阻R_t(常温下阻值约为)的温度特性”，要求实验过程中加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大。

A．电流表A1(量程100mA，内阻约)

B．电流表A2(量程0.6A，内阻约)

C．电压表V1(量程3.0V，内阻约)

D．电压表V2(量程15.0V，内阻约)

E．滑动变阻器R(最大阻值为)
F．滑动变阻器R’(最大阻值为)
G．电源E(电动势15V，内阻忽略)
H．开关、导线若干、烧杯、水和温度计

(1)电流表应选____；电压表应选____；滑动变阻器应选____。(填写器材前面的字母代号)
(2)将实物图中所缺的导线在答题卡中补接完整．
(3)实验开始前滑动变阻器的滑动触头P应置于__端(填“a”或“b”)．
(4)实验中测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻的R_t—t图象的实测曲线与理论曲线如图所示。则R_t—t图象的实测曲线是______(填“①”或“②”)。

某实验小组欲以图甲装置中的小车(含固定在小车上的挡光片)为研究对象来验证“动能定理”。他们用不可伸长的细线将小车通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B时的遮光时间。若小车质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m。

(1)实验中，小车所受摩擦力的功不便测量，故应设法消除摩擦力对小车运动的影响，需要进行的操作是______；
(2)在完成了(1)的操作后，为确保小车运动中受到的合力与砝码盘和盘中砝码的总重力大致相等，m、M应满足关系是______。
(3)用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图所示，则d=______mm；用刻度尺量得A、B之间的距离为L；
(4)将小车停在桌面上的C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，小车通过A、B时的遮光时间分别为t₁、t₂，已知重力加速度为g，则本实验最终要探究的数学表达式应该是______(用相应的字母m、M、t₁、t₂、L、d表示)。