高中物理实验题

某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：
电压表：V₁(量程3V，内阻R_v1=10kΩ)
电压表：V₂(量程15V，内阻R_v2=50kΩ)
电流表：G(量程3mA，内阻R_g=100Ω)
电流表：A(量程3A，内阻约为0.5Ω)
滑动变阻器：R₁（阻值范围0～10Ω，额定电流2A)
R₂（阻值范围0～1000Ω，额定电流1A)
定值电阻：R₃=0.5Ω  R₄=10Ω
①为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中电压表应选用     ，滑动变阻器应选用_______(填写器材的符号）。该同学发现所给的两个电流表的量程均不符合要求，他将电流表G进行改装，电流表G应与定值电阻    并联，改装后的电流表对应的量程是_______A。
②在如图所示的虚线框内，画出该同学实验连线时依据的实验原理图。

③电流表G改装后其表盘没有来得及重新刻度，该同学利用上述实验原理测得数据，以电流表G的读数为横坐标，以电压表V的读数为纵坐标绘出了如图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E=_______V (结果保留三位有效数字)，电源的内阻r=_______Ω (结果保留两位有效数字）。

(18分)
(1)在利用如图甲所示的装置测量木块与长木板间的动摩擦因数的实验中
①以下提供的器材中不需要的是_________，还需要的器材是__________·
打点计时器、纸带、复写纸、木块、长木板、立柱、50Hz低压交流电源、导线、天平．

②若图甲中立柱的高度是木板长度的一半，接通电源，得到如图乙所示的纸带．则木块下滑的加速度为__________m／s²，木块与长木板间的动摩擦因数为____________．(g取10m／s²，所有计算结果均保留两位有效数字)．由于存在系统误差，动摩擦因数的测量值比真实值__________（填偏大或偏小)．
(2)某探究小组要描绘一个标有“4V，1W”的小灯泡的R～U曲线，所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：

A．电压表V(量程5V，内阻约为5)	B．直流电源E(电动势4．5V，内阻不计)
C．电流表A1(量程150mA，内阻约为2)	D．电流表A2(量程300mA，内阻约为1)

E．滑动变阻器R₁(阻值0~l0)               F．滑动变阻器R₂(阻值0~200)
①实验中要求小灯泡电压从零逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小且方便调节，电 流表应选用____________，滑动变阻器应选用___________(填写仪器符号)．请画出该实验的电路图．
②根据实验数据，计算并描绘出了R—U的图像，如甲图所示．由图像可知，当所加电压为3．0V时，小灯泡实际消耗的电功率为_________W(计算结果保留两位有效数字)．
③小灯泡的P—U图像及I—U图像如图乙所示．则小灯泡的电功率P随电压U变化的图像是___________；伏安特性曲线是____________．(填“a”、“b”、“c”、“d”)

利用图示装置可以做力学中的许多实验。

(1)以下说法正确的是________。
A．利用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响
B．利用此装置探究“加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比
C．利用此装置探究“小车与木板之间的动摩擦因数”实验时，不需要将长木板的一端抬高以平衡摩擦力。
(2) 甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，小车上放不同质量的砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究小车与木板之间的动摩擦因数（实验中小车的轮子被锁死，小车只能在长木板上滑动）。
①为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________小车和小车上砝码的总质量。(填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)
②实验中对小车及车内砝码研究,根据牛顿第二定律有,实验中记录小车的加速度a和小车所受的合外力F,通过图像处理数据.甲、乙两同学分别得到图中甲、乙两条直线.设甲、乙用的小车及砝码质量分别为、,甲、乙用的小车与木板间的动摩擦因数分别为、,由图可知,_____，_____.(填“大于”、“小于”或“等于”)

(8分)要用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线，已知待测小灯泡的额定电压6V，额定功率约为3W，提供的器材有：
量程为0．6A，内阻约为0．5的电流表A_l；
量程为3A，内阻约为0．1的电流表A₂；
量程为3V，内阻为3k的电压表V₁
阻值是0～10，额定电流是2A的滑动变阻器R₁；
阻值是0～500，颇定电流是lA的滑动变阻器R₂；
定值电阻R₃=1k；
定值电阻R₄=3k；
电源电动势为9V，内阻约为0．1；
开关一个，导线若干．
（1）为了保证实验的测量精度和操作方便，并能测出小灯泡的额定功率，在可供选择的器材中．应该选用的电流表是   ，滑动变阻器是    (填仪器的字母代号)．
（2）根据所选的器材，在虚线框中画出完整的实验电路图，并标出器材代号．

（3）实验中，电压表的示数为    V时，可测出灯泡的额定功率．

实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G₁的内阻r₁的电路如图所示。供选择的仪器如下：
①待测电流表G₁（0～5mA，内阻约300Ω）；
②电流表G₂（0～10mA，内阻约100Ω）；
③定值电阻R₁（300Ω）；
④定值电阻R₂（10Ω）；
⑤滑动变阻器R₃（0～1000Ω）；
⑥滑动变阻器R₄（0～20Ω）；
⑦干电池（1.5V）；
⑧电键S及导线若干。
（1）定值电阻应选______，滑动变阻器应选______。（在空格内填写序号）
（2）用连线连接实物图。

（3）补全实验步骤：
①按电路图连接电路，将滑动触头移至最______端
（填“左”或“右”）；
②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，
记录G₁、G₂的读数I₁、I₂；
③多次移动滑动触头，记录相应的G₁、G₂读数I₁、I₂；
④以I₂为纵坐标，I₁为横坐标，作出相应图线，如图所示。

⑷根据I₂− I₁图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式__________

（1）在《探究加速度与力、质量的关系》实验中
①某小组同学用如图所示装置，采用控制变量方法，研究在小车质量不变的情况下，小车加速度与小车受力的关系。下列说法正确的是
A．平衡摩擦力的方法就是将木板一端垫高，在塑料小桶中添加砝码，使小车在绳的拉力作用下能匀速滑动
B．每次改变小车所受的拉力时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
D．在每次实验中，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量

②如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带．取计数点A、B、C、D、E、F、G．纸带上两相邻计数点的时间间隔为T = 0.10s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为AB=1.50cm，BC="3.88" cm，CD="6.26" cm，DE="8.67" cm，EF="11.08" cm，FG=13.49cm，则小车运动的加速度大小a = _____   m/s²，打纸带上C点时小车的瞬时速度大小V_C =  ______　 m/s．（结果保留二位有效数字）

③某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示（小车质量保持不变）：

F/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/ m/s^2	0.30	0.40	0.48	0.60	0.72

a．根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象

b．若作出的a-F图象不过坐标原点，可能的原因是：_______________________。
（2）在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，
实验室备有下列器材选用：
干电池（电动势E约为1.5V，内电阻r约为1.0Ω）；电流表G（满偏电流2.0mA，内阻R_g=10Ω）；
电流表A（量程0~0.6A，内阻约为0.5Ω）；
滑动变阻器R₁（0~20Ω，10A）；
滑动变阻器R₂（0~300Ω,1A）；
定值电阻R₀=999Ω；
开关和导线若干。
某同学设计了如图甲所示的电路进行实验：

①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“R₁”或“R₂”）； 在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑动端c移动至
    （填“a端”、“中央”或“b端”）。
②根据图甲在图乙的实物图上连线。

为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，某同学设计了如下的实验步骤：

A．将一端带滑轮的长木板放在水平桌面上，使带滑轮的一端伸出桌沿，在无滑轮的一端安装打点计时器，打点计时器跟50HZ交流电源相连。

B．将质量为400g的小车放在打点计时器附近，纸带通过打点计时器限位孔后跟小车相连，在木板的右端垫一个垫块，前后移动垫块，使小车拖着纸带沿木板向下运动时打点计时器在纸带上所打的点恰好间隔相等。

C．保持木板与水平桌面间夹角不变，继续将质量为400g的小车放在打点计时器附近，纸带通过打点计时器限位孔后跟小车相连，在质量分别为10g、50g、100g的三种钩码中，挑选了一个质量为100g的钩码挂在拉线的挂钩P上，如图甲所示。

D．打开打点计时器的电源，由静止释放小车，打出一条纸带如图乙所示。

（1）他在打点计时器所打的第一个点上标上O，在O点后面一定距离处开始每5个点作为一个计数点，依次标上“1”、“2”、“3”，用刻度尺测出了“1”、“2”、“3”各计数点到O点的距离S₁、S₂、S₃的值如图乙所示。则计数点“1”、“2”、“3”中两相邻计数点间的时间间隔T=     s，打点计时器打下计数点“2”时小车的速度v₂=      m/s。（小数点后保留两位）
（2）他把小车作为研究对象，将钩码的重力当作小车受到的合力，利用打计时器打下O点到打下计数点“2”的过程来探究合力对小车做的功与小车动能改变的关系，若实验所在地的重力加速度g=9.80m/s²，则合力对小车做的功为W=____ _  ___ J，小车动能的改变为△E_k="________" J。
（3）比较W和△E_k的大小，显然W与△E_k相差较大，即他不能得到“合力对物体做的功等于物体动能的改变”这一结论，请你根据该同学的实验装置和操作过程帮他分析一下，造成以上实验结果的主要原因是：                                                。

某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线。他们在实验中测得电器元件Z两端的电压与通过它的电流的数据如下表：

U/V	0.00	0.20	0.50	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00
I/A	0.000	0.050	0.100	0.150	0.180	0.195	0.205	0.215

现备有下列器材：
A．内阻不计的6V电源；
B．量程为0～3A的内阻可忽略的电流表；
C．量程为0～0.3 A的内阻可忽略的电流表；
D．量程为0～3V的内阻很大的电压表；
E．阻值为0～10Ω，额定电流为3A的滑动变阻器；
F．电键和导线若干。
（1）这个学习小组在实验中电流应选     （填器材前面的字母）
（2）请你从下面的实验电路图中选出最合理的一个      

（3）利用表格中数据绘出的电器元件Z的伏安特性曲线，如图所示，分析曲线可知该电器元件Z的电阻随U变大而      （填 “变大”、“变小”或“不变” ）；

（4）若把用电器Z接入如图所示的电路中时，电流表的读数为0.150A，已知A、B两端电压恒为2V，则定值电阻R₀ 阻值为_______Ω。(结果保留两位有效数字)

（1）用螺旋测微器测一圆形工件的直径，情况如下图所示，读数为       mm。

（2）下图是某同学设计的探究橡皮筋的弹性势能E_p与伸长量d之间关系的实验装置。他进行了如下操作：将长木板放在桌面上调至水平，橡皮筋一端固定在墙上，另一端被小车拉长了d，小车由静止释放后带动穿过打点计时器的纸带沿长木板运动。共做了三次实验，各次小车由静止开始运动的位置不同（即橡皮筋的伸长量d不同），分别打出三条纸带。打点计时器电源的频率为50Hz。

①该同学利用纸带已经算出了第3次实验小车的最大速度，请你根据第1次和第2 次实验得到的纸带对应的数据算出这两次实验小车的最大速度并填在表格对应的位置上。（下图为打点计时器连续打出的点的一部分）

实验次序	1	2	3
d /cm	5.00	10.00	20.00
vmax/(m·s^-1)			4.0

②下列关于该实验的叙述正确的是
a．本实验是根据橡皮筋的弹性势能E_p等于小车的最大动能来探究E_p与橡皮筋的伸长量d之间的函数关系的
b．小车在橡皮筋的作用下做匀加速直线运动
c．实验误差的主要来源是水平木板对小车的摩擦阻力
d．根据表格中的数据可以分析出，在误差允许范围内E_p与d成正比例函数关系

如甲图所示，一根长度为的水平金属丝置于匀强磁场B中，与竖直放置的导轨接触良好，不计金属丝与导轨间的摩擦．可变电源可以提供任一方向的电流．金属丝由重力不计的细线与轻质弹簧秤连接，可以沿竖直方向上下滑动．弹簧秤己调零且读数准确．现测得多组实验数据，并作出如图乙所示的图像．


（1）在甲图中，当弹簧秤的读数为零时，流过水平金属丝的电流为       A，方向为      (填“向左”或“向右”)．
（2）用螺旋测微器测得该金属丝的直径，如图丙所示，其读数为        mm．

某同学对有故障的电热毯进行探究，图（a）是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接，图（b）为测试电路实物图，A、B为测试表笔，电压表和电流表均可视为理想电表。

（1）断开K₁，用测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的U-I曲线如图（c）所示。可求得此电热线的电阻为       Ω。

测试点	3和3′	1和1′	1和3	1和2′	2′和3′
电表指针有无偏转	电压表	有	有	无	有	无
电流表	无	有	有	无	有

（2）在答题卷虚线框内画出与图（b）对应的电路原理图。
（3）为了进一步检查故障，该同学闭合开关K₁和K₂，用表笔A和B分别对图（a）中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路，位置在       （在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项）。

测金属电阻率实验
①测长度时，金属丝的起点、终点位置如图（a），则长度为：         cm
②用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图（b），则直径为：         mm
③用多用表“Ω×1”挡估测其电阻，示数如图（c），则阻值为：        Ω
④在图d中完成实物连线
⑤闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移至最         （填“左”或“右”）端。

（1）用如图a所示的装置“验证机械能守恒定律”
①下列物理量需要测量的是        、通过计算得到的是        （填写代号）
A．重锤质量     B．重力加速度
C．重锤下落的高度   D．与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g．图b是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点．根据测得的s₁、s₂、s₃、s₄写出重物由B点到D点势能减少量的表达式        ，动能增量的表达式        ．由于重锤下落时要克服阻力做功，所以该实验的动能增量总是        （填“大于”、“等于”或“小于”）重力势能的减小量．

一电流表的量程标定不准确，某同学利用图1所示电路测量该电流表的实际量程I_m.
所用器材有：量程不准的电流表，内阻r₁＝10.0 Ω，量程标称为5.0 mA；标准电流表，内阻r₂＝45.0 Ω，量程1.0 mA；标准电阻R₁，阻值10.0 Ω；滑动变阻器R，总电阻为300.0 Ω；电源E，电动势3.0 V，内阻不计；保护电阻R₂；开关S；导线．
回答下列问题：
(1)在图甲所示的实物图上画出连线．

(2)开关S闭合前，滑动变阻器的滑片c应滑动至________端．
(3)开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表满偏；若此时电流表的示数为I₂，则的量程I_m＝________.
(4)若测量时，未调到满偏，两电流表的示数如图乙所示，从图中读出的示数I₁＝________，的示数I₂＝________；由读出的数据计算得I_m＝________.(保留三位有效数字)
(5)写出一条提高测量准确度的建议：______________.

实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G₁内阻r₁的电路如图所示。供选择的仪器如下：
①待测电流表G₁ (0~5mA，内阻约300Ω)；②电流表G₂ (0~10mA，内阻约100Ω)；③定值电阻R₁ (300Ω)；④定值电阻R₂ (10Ω)；⑤滑动变阻器R₃ (Ω)；⑥滑动变阻器R₄ (0~20Ω)；⑦干电池(1.5V)；⑧开关S及导线若干。
（1）定值电阻应选          ，滑动变阻器应选          。(在空格内填写序号)
（2）用连线连接实物图。

（3）补全实验步骤：
①按电路图连接电路，                                       ；
②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录G₁，G₂的读数I₁，I₂；
③                                                          ；
④以I₂为纵坐标，I₁为横坐标，作出相应图线，如图所示。

（4）根据I₂-I₁图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式      。