【二轮必备大纲版专用】2011届高三物理二轮复习精品专题二 实验题

实验题第18题测量做匀加速直线运动的物体的加速度例题(2010·重庆·22(1))某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点．因保存不当，纸带被污染．如图1所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝16.6mm、sB＝126.5mm、sD＝624.5mm.图1若无法再做实验，可由以上信息推知：①相邻两计数点的时间间隔为________s；②打C点时物体的速率大小为__________m/s(取2位有效数字)；③物体的加速度大小为________(用sA、sB、sD和f表示)．解析①因为“每隔4个点取1个计数点”，故相邻两计数点的时间间隔为T′＝0.02s×5＝0.1s；②打C点时的瞬时速度等于以C点为中间时刻的BD段的平均速度．所以vC＝vBD＝BD2T′＝sD－sB10T＝2.5m/s.③T′＝5T＝5fsAB＝sB－sAsAD＝sD－sAsAB＝vAT′＋12aT′2sAD＝vA×3T′＋12a×(3T′)2联立以上各式可解得a＝sD－3sB＋2sAf275.答案①0.1②2.5③sD－3sB＋2sAf275考前提醒此实验主要考查平均速度法求某一点的瞬时速度和用逐差法求匀加速直线运动的加速度.原创模拟在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中：①除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有________(填选项代号)．A．额定电压为220V，频率为50Hz的交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平AC②实验过程中，下列做法正确的是________．A．先接通电源，再使纸带运动B．先使纸带运动，再接通电源C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处③图示为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，测出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图2所示(单位：cm)．由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v4＝________m/s，小车的加速度大小a＝______m/s2.(结果保留三位有效数字)图2AD0.4050.756第19题探究弹力和弹簧伸长的关系例题(2010·福建·19(2))(2分)某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系．实验时，将原长约200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量．根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量Δl与拉力F关系的图象如图3所示．从图象中可以得出________．(填选项前的字母)A．增挂钩码时Δl与F成正比，而减挂钩码时Δl与F不成正比B．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大C．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等D．增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度图3解析由图象知，增挂钩码和减挂钩码时，Δl与F均不成正比关系，A错；当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的关系不容易确定，在某一阶段，增挂钩码时橡皮筋的伸长量小于减挂钩码时橡皮筋的伸长量，B、C错；当不挂钩码时，橡皮筋不能恢复原长，说明所挂钩码过多时，橡皮筋已超出弹性限度，D对．答案D考前提醒我们探究过弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，而高考实验“源于教材”而又进行了拓展创新．与此类似的探究实验可以拓展为橡皮筋、弹性绳等．原创模拟1．为了探索弹力和弹簧伸长量的关系，某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图4所示图象．从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，而使弹簧甲图象上端成曲线，图象上端弯曲的原因是_____________________．弹簧乙的劲度系数为__________N/m.若要制作一个精确程度较高的弹簧秤，应选弹簧______．图4超过弹簧的弹性限度200.0甲2．以下是“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验步骤，按操作的先后顺序排列起来是____________A．以弹簧伸长长度x为横坐标，以弹力F为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线将点连结起来B．记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度L0C．将铁架台置于水平桌面上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺D．依次在弹簧的下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度尺上的刻度并记录在表格内，然后取下钩码E．写出弹力随弹簧伸长量之间的变化关系F．解释函数表达式中常数的物理意义CBDAEF第20题验证机械能守恒定律例题(2010·安徽·21Ⅲ)利用如图5所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：a．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v.b．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度v.c．根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过h＝v22g计算出高度h.图5d．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.以上方案中只有一种正确，正确的是________(填入相应的字母)．解析在验证机械能守恒定律的实验中，物体下落的高度用刻度尺测出；瞬时速度的测量则是采用匀变速直线运动的规律，根据纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两点间的平均速度进行计算得出的，故只有d方案符合要求．d考前提醒本实验应该注意两点：一是用平均速度法求某一点的瞬时速度；二是注意由于摩擦阻力和空气阻力的作用．重力势能减少量大于动能增加量．原创模拟用如图6所示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对图中纸带上的点痕进行测量．即可验证机械能守恒定律①下面列举了该实验的几个操作步骤A．按照图示的装置安装器件；B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上C．用天平测出重锤的质量；D．先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带图6E．测量纸带上某些点间的距离；F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能其中没有必要进行的步骤是__________，操作不当的步骤是__________．②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度．如图7是打出的一条纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图所示．使用电流的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式a＝______________.(用s1、s2、s3、s4及f表示)图7③在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小，若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是________________．答案①CB②a＝s3＋s4－s1－s2f24③重锤的质量m第21题创新实验：测定圆周运动的角速度例题(2010·全国Ⅰ·22)如图8是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料．当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图9所示)．图8图9(1)若图9中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10－2s，则圆盘的转速为________r/s.(保留3位有效数字)(2)若测得圆盘直径为10.20cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为________cm.(保留3位有效数字)解析(1)根据题意，每一小格对应的时间为t＝15×5.00×10－2s＝1.00×10－2s。由图知，圆盘转一周的时间为T＝22t＝0.22s则圆盘的转速n＝10.22r/s≈4.55r/s.(2)反光涂层的长度为l＝tT×πd＝1.00×10－20.22×3.14×10.20cm≈1.46cm.4.551.46原创模拟某同学设计了一个测定圆周运动角速度的实验．他采用如图10甲所示的实验装置，利用喷漆桶能够向外喷射速度一定的油漆雾滴(喷射速度v0可以选择不同的值且为已知)，将一个纸带环安放在一个可以按照一定转速转动的固定转台上，纸带环上刻有一条狭缝A，在狭缝A的正对面画一条标志线．雾滴所受的空气阻力和重力极小，可忽略．当转台开始转动达到稳定转速时，向侧面同样开有狭缝B的纸盒中喷射油漆雾滴，当狭缝A转至与狭缝B正对平行时，雾滴便通过狭缝A在纸带的内侧面留下痕迹．改变喷射速度重复实验，在纸带上留下一系列的痕迹a、b、c、d.将纸带从转台上取下来，展开平放，如图乙所示(每次实验中，油漆雾滴在纸带环中运动的时间小于转台转动的周期)．则：图10(1)从图乙中可知，在a、b、c、d四个点中速度最大的雾滴到标志线的距离s1＝________cm.(2)如果雾滴喷射的速度为v0，喷射到纸带上的油漆雾滴痕迹到标志线的距离为s，纸带环的直径为D，那么，转台转动的角速度为________(用字母表示)．(3)如果以纵坐标表示雾滴速度v0、横坐标表示雾滴距标志线距离的倒数1s，画出的v0－1s图线如图11所示，若纸带环的直径D＝40cm，则可知转台转动的角速度为______rad/s(保留三位有效数字)．答案(1)0.69～0.71(2)ω＝2sv0D2(3)ω＝1.25π图11第22题测电源的电动势和内电阻例题(2010·江苏·10)在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图12所示的实物电路．图12(1)实验时，应先将电阻箱的电阻调到________．(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)(2)改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10Ω的定值电阻两端的电压U，下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________．(选填“1”或“2”)方案编号电阻箱的阻值R/Ω1400.0350.0300.0250.0200.0280.070.060.050.040.0(3)根据实验数据描点，绘出的1U－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在1U坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b和R0表示)解析(1)实验时，应使电路中的电阻阻值最大，所以应先将电阻箱的电阻调到最大．(2)方案1中R的阻值与R0相差较大，则R0两端的电压过小，电压表的示数过小，不能准确测量R0两端的电压，所以方案1不合理，方案2中R的阻值与R0相差较小，R0两端的电压较大，电压表的示数较大，所以方案2比较合理．(3)根据闭合电路欧姆定律有E＝UR0(R0＋R＋r)1U＝1ER0R＋R0＋rER0由k＝1ER0得E＝1kR0由b＝R0＋rER0得r＝bk－R0答案(1)最大值(2)2(3)1kR0bk－R0考前提醒利用U－I图象求内电阻r时，一定要注意纵坐标是否从零刻度开始的，要用r＝ΔUΔI来求．原创模拟某同学将铜片锌片插入土豆中制成一个“土豆电池”．当伏特表测量其两极时读数为0.96V，但将四个这样的“土豆电池”串联起来给“3V,0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光，检查灯泡和线路均没有故障，为寻找原因，该同学进一步设计了一个如图13所示的电路来测定一节该“土豆电池”的电动势和内阻，电路中所用电流计的阻值为50Ω，实验中他多次改变电阻箱的阻值，分别记录下各次电阻箱的