2015高考物理复习题：实验探究

精品题库试题0物理1.(2014重庆，6，19分)(19分)(1)某照明电路出现故障,其电路如题6图1所示,该电路用标称值12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。①断开开关,红表笔接a点时多用表指示如题6图2所示,读数为________V,说明________正常(选填:蓄电池、保险丝、开关、小灯)。题6图1题6图2②红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和题6图2相同,可判定发生故障的器件是________(选填:蓄电池、保险丝、开关、小灯)。(2)为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律,同学们设计了如题6图3所示的实验装置。他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上,固定点分别为P和Q,P低于Q,绳长为L(L)。题6图3他们首先在绳上距离P点10cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动),由测力计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ。随后,改变重物悬挂点C的位置,每次将P到C点的距离增加10cm,并读出测力计的示数,最后得到TP、TQ与绳长的关系曲线如题6图4所示。由实验可知:①曲线Ⅱ中拉力最大时,C与P点的距离为________cm,该曲线为________(选填:TP或TQ)的曲线。②在重物从P移到Q的整个过程中,受到最大拉力的是________(选填:P或Q)点所在的立柱。③在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力T0=________N,它与L、D、m和重力加速度g的关系为T0=________。题6图4[答案]1.(1)①11.5(11.2~11.8之间的值均可)蓄电池②小灯(2)①60(56~64之间的值均可)TP②Q③4.30(4.25~4.35之间的值均可)[解析]1.(1)①由题图2可知,直流50V挡的最小分度为1V,故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5V左右。由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值,说明a、c两点与电源之间是通路,只能是此电路之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障,但故障的具体位置不能确定。②同理可知,两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势,说明多用表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路,故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障。(2)①由题图4可读出,Ⅱ中拉力最大时,C与P点的距离为60cm。此时以C点为研究对象,如图所示,竖直方向TPsinθ1+TQsinθ2=mg,水平方向TPcosθ1=TQcosθ2。当TP=TQ时,cosθ1=cosθ2,即θ1=θ2,若C点左移即减小,则θ1增大,cosθ1减小,θ2减小,cosθ2增大,=1,即TPTQ,故Ⅱ为TP的曲线,Ⅰ为TQ的曲线。②由题图4可知图线Ⅰ对应的极值最大,故受到最大拉力的是Q点所在的立柱。③曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力T0为4.30N。此时满足关系:TP=TQ=T0TPsinθ1+TQsinθ2=mgTPcosθ1=TQcosθ2sinθ2=解得:θ1=θ2T0=2.(2014福建，34，18分)(1)(8分)某同学设计的可调电源电路如图22(a)所示,R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合电键S。①用电压表测量A、B两端的电压:将电压表调零,选择0~3V挡,示数如图22(b),电压值为______V。②在接通外电路之前,为了保证外电路的安全,滑片P应先置于________端。③要使输出电压U变大,滑片P应向________端滑动。④若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在________的风险(填“断路”或“短路”)。图22(2)(10分)某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。①如图23(a),将轻质弹簧下端固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测得相应的弹簧长度,部分数据如下表,由数据算得劲度系数k=________N/m。(g取9.8m/s2)砝码质量(g)50100150弹簧长度(cm)8.627.636.66②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图23(b)所示;调整导轨,当滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小________。③用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度v,释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为________。④重复③中的操作,得到v与x的关系如图23(c)。由图可知,v与x成________关系,由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的________成正比。图23[答案]2.(1)①1.30②A③B④短路(每空2分)(2)①49.5~50.5②相等③滑块的动能④正比x2(每空2分)[解析]2.(1)①由图(b)知电压表0~3V挡的最小分度为0.1V,故由“十分之一”估读法可得读数为1.30V。②因外电路并联在AP间,要使外电路接通时获得的电压最小以保证电路安全,应使滑片P先置于A端。③输出电压U等于A、P间的电压,故P向B端滑动时A、P间分得的电压增大,输出电压增大。④当P滑到B端时,若输出电路所接负载的阻值极小,则电源就有可能被短路。(2)①由f=kx得Δf=k·Δx,代入表中数据可得出k值。②滑块滑行过程中无摩擦阻力,自由滑动时导轨已调整到水平状态,故滑块此时匀速运动。③当不考虑空气阻力、摩擦等因素且导轨又调到水平状态时,释放滑块的过程中只涉及弹性势能与滑块的动能,即能量只在这两种形式的能量之间转化。④v-x图线是过原点的直线,故v∝x。因Ep=Ek=mv2∝v2∝x2,故Ep∝x2。3.(2014山东，21，8分)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺,测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤:①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力,记作G;②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧秤相连,如图甲所示。在A端向右拉动木板,待弹簧秤示数稳定后,将读数记作F;图甲③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②;实验数据如下表所示:G/N1.502.002.503.003.504.00XkB1.cOMF/N0.590.830.991.221.371.61④如图乙所示,将木板固定在水平桌面上,滑块置于木板上左端C处,细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接,保持滑块静止,测量重物P离地面的高度h;图乙⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞),测量C、D间的距离s。完成下列作图和填空:(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F-G图线。(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ=________(保留2位有效数字)。(3)滑块最大速度的大小v=________(用h、s、μ和重力加速度g表示)。[答案]3.(1)如图所示(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)(3)[解析]3.(1)见答案。(2)因弹簧秤示数稳定后滑块静止,由题意知此时滑动摩擦力f=F,又因滑块与板间压力N=G,故由f=μN得F=μG,即F-G图线的斜率即为μ,由图线可得μ=k=0.40。(3)设最大速度为v,从P下降h高度到滑块运动到D点的过程中由动能定理得0-mv2=-μmg·(s-h),故有v=。4.（2014重庆名校联盟高三联合考试物理试题，6（1））如图所示为某同学在一次实验中打出的一条纸带，其中ABCDEF是用打点频率为50Hz的打点计时器连续打出的6个点，该同学用毫米刻度尺测量A点到各点的距离，并记录在图中（单位：cm）则：①图中五个数据中有不符合有效数字要求的一组数据应改为_______cm；②物体运动的加速度是_______m/s2；(保留三位有效数字)③根据以上②问计算结果可以估计纸带是该同学最可能做下列那个实验打出的纸带是A．练习使用打点计时器B．探究“加速度与力和质量的关系”C．用落体法验证机械能守恒定律D．用斜面和小车研究匀变速直线运动④根据以上③问结果，为了求出物体在运动过程中所受的阻力，还需测量的物理量有（用字母表示并说明含义）。用测得的量及加速度a表示物体在运动过程中所受的阻力表达式为f=___________。（当地重力加速度为g）[答案]4.（1）①2.00；②9.79；③C；④物体是质量m，m（g-a）[解析]4.（1）解析：①毫米刻度尺测量长度，要求估读即读到最小刻度的下一位，这五个数据中不符合有效数字读数要求的是：2.0，应改为2.00．②计数点之间的时间间隔为：t=0.02s，由△x=at2可知，加速度：a==≈9.79m/s2；③由加速度a=9.79m/s2；可知，此物体做自由落体运动，所以该实验是用落体法验证机械能守恒定律，故选C；④对物体，由牛顿第二定律得：mg-f=ma，解得阻力f=m（g-a）。xkb15.（2014山西忻州一中、康杰中学、临汾一中、长治二中四校高三第三次联考理科综合试题，22）某学校实验小组欲测定正方体木块与长木板之间的动摩擦因数，采用如图甲所示的装置，图中长木板水平固定。（1）实验开始之前某同学用游标卡尺测得正方体边长，读数如图乙所示，则正方体的边长为cm。（2）如图丙所示为该组同学实验中得到的一条纸带的一部分，0,1,2,3,4,5,6为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点未画出。从纸带上测出=3.20cm，=4.52cm，=8.42cm，=9.70cm，则木块的加速度大小=m/s2（保留两位有效数字）。（3）该组同学用天平测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，则木块与长木板间动摩擦因素=（重力加速度为g，木块的加速度为）[答案]5.22.（7分）（1）9.015（2）1.3（3）[解析]5.：（1）由图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为9.0cm，游标尺示数为3×0.05mm=0.15mm=0.015cm，游标卡尺示数为9.0cm+0.015cm=9.015cm．（2）计数点间的时间间隔t=0.02×5=0.1s，由匀变速运动的推论：△x=aT2可得，加速度a====1.3m/s2；（3）对木块、砝码盘和砝码系统，由牛顿第二定律得：mg-μMg=（M+m）a，解得：μ=。6.（2013辽宁大连高三第一次模拟考试理科综合试题，22）如图所示，图甲中弹簧秤的示数为N；图乙中游标卡尺的读数为mm。[答案]6.22．2．60；23.35[解析]6.：图甲中弹簧秤的示数为2N+0.60N=2．60N;图乙中游标卡尺的读数为23mm+0.05=23.35mm。7.（2014江西重点中学协作体高三年级第一次联考，23）在“测定直流电动机的效率”实验中，用如图所示的实物图测定一个额定电压U=6V、额定功率为3W的直流电动机的机械效率。（1）请根据实物连接图在方框中画出相应的电路图（电动机用表示）（2）实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次匀速上升的高度h均为1.5m，所测物理量及测量结果如下表所示：（3）在第5次实验中，电动机的输出功率是________；可估算出电动机线圈的电阻为____________Ω。（4）从前4次的实验数据可以得出：UI（填“”、“”或“=”）。[答案]7.23．（1）如右图（3）0，2.4(4)[解析]7.：在第5次实验中，由图看出，重物处于静止状态，则电动机的输出功率为0,根据欧姆定律得：电动机线圈的电阻为R==Ω=2.4Ω；从前4次的实验数据可以得出UI=6=4.8W,=，故UI。8.（2014江西省红色六校高三第二次联考，23）某毫安表的量程为I0=50mA，内阻为r0=50Ω，其表盘刻度线已模糊不清，要重新通过测量来刻画出从零到满刻度的刻度值，备有下列器材：A．待测毫安表mAB．直流电源E（电动势3V，内阻可忽略）C．滑动变阻器R1（0～10Ω，2A）D．滑动变阻器R2（0～100Ω，50mA）E．标准电流表A1（量程0-0.6A，内阻=0.5Ω）F．标准电流表A2(量程0-3A，内阻=0.01Ω)G．定值电阻的阻值为5ΩH．定值电阻的阻值为20ΩI．开关K及导线若干⑴应选用的器材有（只