（课标Ⅱ卷）2020届高考物理一轮复习 专题十四 实验与探究课件

专题十四实验与探究高考物理(课标Ⅱ专用)考点一基本仪器的使用五年高考A组统一命题·课标卷题组1.(2018课标Ⅰ,22,5分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。 现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为cm。当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为N/m(保留3位有效数字)。答案3.77553.7解析本题考查游标卡尺的读数方法和胡克定律。此标尺为二十分度的标尺,精确度为0.05mm,读数=整毫米数(主尺)+n×精确度,所以读数为37mm+15×0.05mm=37.75mm=3.775cm。当托盘中放入砝码稳定时,弹簧的伸长量Δx=3.775cm-1.950cm=1.825cm。由平衡条件得F=mg,由胡克定律得F=k·Δx,联立得k=53.7N/m。2.(2017课标Ⅲ,23,9分)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头 的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×100Ω挡。 图(a)图(b)(1)图(a)中的A端与(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号)。A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=Ω,R4=Ω。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为;若此时B端是与“3”相连的,则读数为;若此时B端是与“5”相连的,则读数为。(结果均保留3位有效数字)答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA1.10×103Ω2.95V解析(1)换挡开关接“3”时为欧姆挡,内部接有电源,电流从电源正极流出,经A端流出,经B端流入表内,回到电源负极,“红”进“黑”出,则A端应与黑色表笔连接。(2)R6应是欧姆挡的欧姆调零电阻,故B选项正确。而在使用多用电表之前,要进行机械调零,使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,故A选项错误。使用电流挡时不需要欧姆调零,故C选项错误。(3)当换挡开关接“2”时为直流电流1mA挡,此时R1和R2串联后与表头 并联,满偏时总电流为1mA,则R1、R2中的电流为1mA-Ig,电压为IgRg,则R1+R2= = Ω=160Ω;当换挡开关接4时为直流电压1V挡,此时R1和R2串联后与表头 并联,然后再与R4串联,满偏时总电压为1V,则R4分压为1V-IgRg=1V-250×10-6×480V=0.88V,流过R4的电流为1mA,则R4= = Ω=880Ω。(4)若B端与“1”相连,则为直流电流2.5mA挡,观察图(b)中下方刻度,共50个小格,则每小格表示0.05mA,即分度值为0.05mA,由 估读法可得读数为1.47mA。ggg1mAIRI3325010480125010UI30.8811015若B端与“3”连接,则为欧姆×100Ω挡,指针指在上边欧姆表盘“11”位置,则可得读数为1.10×103Ω。若B端与“5”连接,则为直流电压5V挡,观察图(b)中下方刻度,共50个小格,则每小格表示0.1V,即分度值为0.1V,由 估读法可得读数为2.95V。命题意图本题考查多用电表的原理以及电表的改装。易错分析①多用电表的欧姆挡内部有电源,可据此判断A端与黑色表笔相连。②多用电表内部电路图串、并联关系要明确。③欧姆挡读数为指针示数乘以所选挡位倍率,电压挡、电流挡读数要注意分度值及估读问题。④注意题目要求的保留几位有效数字。1103.(2019课标Ⅰ,22,5分)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是点。在打出C点时物块的速度大小为m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为m/s2(保留2位有效数字)。 考点二力学实验答案A0.2330.75解析本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系,以及考生处理实验数据的能力,体现了以科学态度进行科学探究的核心素养。物块沿倾斜的木板加速下滑时,纸带上打出的点逐渐变疏,故A点为先打出的点。vC= = m/s=0.233m/sa= = m/s2≈0.75m/s2易错警示本题相邻两计数点之间还有4个打出的点未画出,故T=5×0.02s=0.1s,不可用T=0.02s计算。2BDxT2(5.861.20)1020.12(2)CEACxxT22(9.303.163.16)10(20.1)4.(2019课标Ⅱ,22,5分)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题: 图(a)(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为(结果保留2位小数)。 图(b)答案(1) (2)0.35解析本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力,体现了科学探究与科学推理的核心素养。(1)对铁块,根据牛顿第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得μ= 。(2)利用逐差法可得a= m/s2=1.97m/s2,由于θ=30°,g=9.80m/s2,则μ=0.35。解题关键1.利用牛顿第二定律列方程得出μ的表达式。2.认真读题,注意g用9.80m/s2来计算,而不能习惯性用10m/s2来计算。3.利用逐差法,精准计算加速度值。sincosgθagθsincosgθagθ22[(76.3931.83)(31.835.00)]1090.15.(2019课标Ⅲ,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是。(填正确答案标号)A.米尺B.秒表C.光电门D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答:。(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,则该地的重力加速度大小为g=m/s2。(保留2位有效数字)答案(1)A(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7解析本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算,考查了学生的实验能力,体现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素,渗透了科技进步的价值观念。(1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定,不需要秒表与光电门。本实验中不需要测量小球的质量,故不需要天平。但需测量小球下落的距离,故需要米尺。(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际下落距离,所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故米尺只能竖直放置。(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g= = m/s2=9.7m/s2。方法诠释纸带问题及类纸带问题中求物体运动的加速度,当只有两个连续数据时,可利用Δx=aT2求解;当只有两个不连续的数据时,可利用xm-xn=(m-n)aT2计算;而当给定多个连续数据时,则需采用逐差法计算。2xT2(0.5870.245)0.2450.16.(2018课标Ⅱ,23,9分)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。 图(a)砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93图(b)图(c)回答下列问题:(1)f4=N;(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线;(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f=,f-m图线(直线)的斜率的表达式为k=;(4)取g=9.80m/s2,由绘出的f-m图线求得μ=。(保留2位有效数字)答案(1)2.75(2)如图所示 (3)μ(M+m)gμg(4)0.40解析本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图像的能力。(1)由图可知弹簧秤的读数为2.75N。(2)画图线时应使尽可能多的点落在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧。(3)以木块和砝码为研究对象,整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力,f=μ(M+m)g,整理得f=μmg+μMg,故f-m图线的斜率k=μg。(4)由图知k=3.9N/kg,故μ= =0.40。kg7.(2018课标Ⅲ,22,6分)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下:(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端,让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处,但未碰到尺),准备用手指夹住下落的尺。(2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为L1,重力加速度大小为g,则乙的反应时间为(用L、L1和g表示)。(3)已知当地的重力加速度大小为g=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm。乙的反应时间为s。(结果保留2位有效数字)(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议:。答案(2) (3)0.20(4)多次测量取平均值;初始时乙的手指尽可能接近尺子解析本题考查自由落体运动的应用。(2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L1= gt2,解得t= = s=0.20s12()LLg1212()LLg2(0.3000.104)9.808.(2017课标Ⅱ,22,6分)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。 实验步骤如下:①如图(a),将光电门固定在斜面下端附近;将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑;②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt;③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度[如图(b)所示], 表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小,求出 ;vv④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③;⑤多次重复步骤④;⑥利用实验中得到的数据作出 -Δt图,如图(c)所示。 图(c)完成下列填空