能力提升綜合測試之物理實驗

任會常

1.某同學用如圖1所示的實驗裝置來“驗證力的平行四邊形定則”。三條細繩結(jié)于O點，并分別：與兩彈簧測力計和鉤碼相接。

（1）實驗步驟如下：

A.彈簧測力計A掛于固定在豎直木板上的P點

B.結(jié)點O下方的細繩掛鉤碼C

C.手持彈簧測力計B緩慢向左拉，使結(jié)點0靜止在某位置

D.記下鉤碼質(zhì)量、結(jié)點O的位置，讀出并記錄彈簧測力計A和B的示數(shù)，記錄

（2）在實驗過程中，下列情況會對實驗結(jié)果產(chǎn)生誤差的是___。

A.木板不豎直

B.彈簧測力計A外殼的重力

C.彈簧測力計B的拉力方向沒有保持水平

D.改變彈簧測力計B的拉力進行多次實驗時，結(jié)點O的位置發(fā)生變化

（3）某次實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請你提出解決問題的辦法：____。

2.在利用自由落體運動驗證機械能守恒定律的實驗中：

（1）打點計時器所接交流電源的頻率為50Hz，甲、乙兩條實驗紙帶如圖2所示，則應(yīng)選_____紙帶。

（2）若通過測量紙帶上某兩點間的距離來計算某時刻的瞬時速度，進而驗證機械能守恒定律。現(xiàn)已測得2、4兩點間的距離為s₁，0、3兩點間的距離為s₂，打點周期為T，為了驗證0、3兩點間機械能守恒，則s₁、s₁和T應(yīng)滿足的關(guān)系為_____。

3.某同學用如圖3甲所示的裝置來研究牛頓第二定律。

（1）實驗需用沙和沙桶的總重力表示小車受到的合力，則除平衡摩擦力外，還必須滿足的實驗條件是____遠小于小車的質(zhì)量。

（2）如圖3乙所示是某次實驗打出的一條紙帶，（）為起點，A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示，電源頻率為50 Hz。則小車的加速度a=_____m/s2，打B點時小車的速度v_B=______m/s。（保留兩位有效數(shù)字）

（3）在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，多次改變小車及車中砝碼的總質(zhì)量M，并測出對應(yīng)的加速度a。若用圖像法處理數(shù)據(jù)，應(yīng)作a與

的關(guān)系圖像，才能直觀反映它們的關(guān)系。

（4）若使用上述實驗數(shù)據(jù)來驗證動能定理，對于沙和沙桶（總質(zhì)量為m）以及小車組成的系統(tǒng)，應(yīng)驗證的關(guān)系式是_____。（用符號表示，不要求計算結(jié)果，重力加速度為g）

4.探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實驗裝置如圖4所示。實驗過程中有平衡摩擦力的步驟，并且設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功以整數(shù)倍增大，即分別為W₀、2W₀、3W₀、4W₀……

（1）實驗中首先通過調(diào)整木板傾斜程度平衡摩擦力，目的是_____。

A.為了釋放小車后小車能做勻加速運動

B.為了增大橡皮筋對小車的彈力

C.為了使橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功

D.為了使小車獲得較大的動能

（2）圖5是在正確操作情況下打出的一條紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一部分，已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度v_max=____m/s（保留3位有效數(shù)字）。（3）幾名同學在實驗中分別得到了若干組橡皮筋對小乍做的功W與小車獲得最大速度u_max的數(shù)據(jù).并利用數(shù)據(jù)繪出了如圖6所示的四個圖像，你認為其中正確的是_____。

5.指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器，請完成下列問題：

（1）在使用多用電表測量時，指針的位置如圖7所示，若選擇開關(guān)撥至“×1”擋，則測量的結(jié)果為____Ω；若選擇開關(guān)撥至“50 mA”擋，則測量結(jié)果為____mA。

（2）多用電表測未知電阻阻值的電路如圖8所示，電池的電動勢為F、內(nèi)阻為r，R₀為調(diào)零電阻，R_g為表頭內(nèi)阻，電路巾電流J與待測電阻阻值R_x的關(guān)系圖像如圖9所示，則該圖像的函數(shù)關(guān)系式為____。

（3）下列根據(jù)圖9中I-R_x圖像做出的解釋或判斷中正確的是（

）。

A.因為函數(shù)圖像是非線性變化的，所以歐姆表的示數(shù)左小右大

B.歐姆表調(diào)零的實質(zhì)是通過調(diào)節(jié)R₀使R_x=O時電路中的電流I=/_g

C.R_x越小，相同的電阻變化量對應(yīng)的電流變化量越大，所以歐姆表的示數(shù)左密右疏

D.測量中，當R_x的阻值為圖9中的R₂時，指針位于表盤中央位置的左側(cè)

6.要描繪一個標有“3V0.8 W”小燈泡的伏安特性曲線，已選用的器材有：電源（電動勢為4.5V，內(nèi)阻約為1Ω）；電流表（量程為0～300mA，內(nèi)阻約為5Ω）；電壓表（鰱程為0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ）；滑動變阻器（最大阻值為10Ω，額定電流為1A）；開關(guān)一個和導線若干。

（1）為便于實驗操作，并確保實驗有盡可能高的精度，則實驗的電路圖應(yīng)選用圖10中_____。

（2）如圖11甲所示是實驗的實物圖，圖中已連接了部分導線。請根據(jù)（1）中所選的電路圖補充完成實物間的連線（用筆畫線代替導線）。

（3）測量結(jié)束后，先把滑動變阻器滑動片移到

（填“左端”或“右端”），然后斷開開關(guān)，接著拆除導線，整理好器材。

（4）實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖11乙所示。由圖像可知小燈泡的電阻值隨工作電壓的增大而____（填“不變”“增大”或“減小”）。

7.用如圖12所示的電路，測定一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻。除電池、開關(guān)和導線外，可供使用的實驗器材還有：

雙量程電流表A（量程0～0.6A，0～3A）；雙量程電壓表V（量程0～3V，0～15V）；滑動變阻器R₁（阻值范圍0～10Ω，額定電流2A）；滑動變阻器R₂（阻值范圍0～100Ω，額定電流1A）。

（1）為了調(diào)節(jié)方便，測量精度更高，實驗中應(yīng)選用電流表的量程為____A，電壓表的量程為____V.應(yīng)選用滑動變阻器____（填寫滑動變阻器符號）。

（2）根據(jù)圖12將圖13甲中的實物正確連接，注意閉合開關(guān)時滑動變阻器的滑片P應(yīng)處于正確的位置，并選擇正確的電表量程進行連線。（3）通過多次測量并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U，利用這些數(shù)據(jù)在圖13乙中畫出了U-I，圖像。由圖像可以得出此干電池的電動勢E=____V（保留3位有效數(shù)字），內(nèi)阻r=____Ω（保留兩位有效數(shù)字）。

8.有一個螺線管，為測量它的兩個接線柱間繞制的均勻金屬絲的長度，現(xiàn)提供下列器材：

A.待測螺線管L：繞制螺線管金屬絲的電阻率p=5.0×10-7Ω·m，其總阻值RL大約為100Ω

B.螺旋測微器

C.微安表：量程Ig=500μA，內(nèi)阻Rg=100Ω

D.電阻箱R：阻值范圍0～99999.9 Ω

E.電源E：電動勢有3 V和9 V兩種可供選擇，內(nèi)阻較小

F.開關(guān)兩個（S1和S2），導線若干

（1）實驗中用螺旋測微器測得金屬絲的直徑如圖14所示，其讀數(shù)d=___mm。

（2）已將提供的器材連成了如圖15所示的測金屬絲電阻RL的電路，根據(jù)該實驗電路的測量原理，為了更準確地測RL，應(yīng)選擇E中電動勢為____V的電源。

（3）若測得的金屬絲直徑用d表示，測電阻時，先閉合S1，調(diào)電阻箱R使微安表指針滿偏，再閉合S2時微安表示數(shù)用I表示，則由已知量和測得量的符號表示金屬絲的長度l_______。

（4）本實驗測RL有系統(tǒng)誤差，其測量值____真實值（選填“大于”或“小于”）。

參考答案與提示

1.（1）三條細繩（拉力）的方向 （2）A （3）減小鉤碼C的質(zhì)量，或減小AO與BO之間的夾角等

6.（1）C（2）如圖16所示（3）左端 （4）增大 提示：（1）小燈泡為小電阻，電壓要求從零開始調(diào)節(jié)，所以電路為電流表外接、滑動變阻器分壓接法，電路圖為C。（2）補充完成實物間的連線如圖16所示。（3）開始時小燈泡的電壓為零，滑動變阻器的滑動片應(yīng)在最左端；測量時，應(yīng)將滑動變阻器的滑動片向有移動，以獲取電路中兩表的讀數(shù)；測量結(jié)束后，應(yīng)先把滑動變阻器的滑動片移到最左端，然后斷開開關(guān)，接著拆除導線，整理好器材。（4）由I-U圖像向下彎可知，小燈泡的電阻值隨工作電壓的增大而增大。

7.（1）O～0.6 0～3R1（2）如圖17所示 （3）1.45 1.3 提示：（1）干電池的電動勢為1.5V左右，故電壓表應(yīng)選0～3V的量程；實驗過程中應(yīng)避免干電池中流過較大電流，否則干電池的內(nèi)阻會有較大波動，使得內(nèi)阻的測量值誤差較大，故在實驗過程中應(yīng)使電流在較小值內(nèi)變化，即電流表應(yīng)選0～0.6 A的量程；為了使電流的讀數(shù)誤差（相對誤差，與量程選取無關(guān)）較小，電流表應(yīng)有較大示數(shù)，而干電池的電動勢僅為1.5V左右，故所串聯(lián)的電阻無需過大，即選選滑動變阻器R1更為適宜。（2）注意滑動變阻器下面的接線柱應(yīng)接右側(cè)的接線柱。（3）由乙圖可見圖像在縱軸上的截距為1.45V，它表示電源的電動勢，而圖像斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，取坐標軸上的兩點計算圖像的斜率，則電源內(nèi)阻r=