創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)演練

《教學(xué)考試》物理命題研究中心

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1.（2016·甘肅張掖市天一中學(xué)質(zhì)檢）隨著科技的不斷提高，智能手機(jī)的功能越來越多，越來越強(qiáng)大，某同學(xué)新買了一部手機(jī)，發(fā)現(xiàn)有連拍、全景攝影功能，他想知道連拍的頻率，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)同學(xué)將一粒直徑為d的玻璃珠平舉靜止釋放，另一個(gè)同學(xué)將手機(jī)固定在合適位置并開啟連拍功能，之后在電腦上將照片合成處理成一張照片，如圖所示，測(cè)出下落的高度h1、h2，設(shè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，空氣阻力忽略不計(jì)。

（1）要測(cè)出手機(jī)連拍的頻率，還需要測(cè)出__________。

（2）頻率f＝__________。

2.（2016·浙江卷）某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N/m。如圖甲所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)。在保持彈簧伸長(zhǎng)1.00cm不變的條件下，

（1）若彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是________N（圖乙中所示），則彈簧秤b的讀數(shù)可能為________N。

（2）若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)________、彈簧秤b的讀數(shù)________（填“變大”“變小”或“不變”）。

3.（2016·重慶萬州第二高級(jí)中學(xué)期中）某同學(xué)用下面的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量小車的質(zhì)量，他的部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）將軌道傾斜適當(dāng)角度以平衡摩擦力；

（2）將兩個(gè)光電門G1、G2固定在軌道側(cè)面（不影響小車在軌道上運(yùn)行），測(cè)得兩光電門之間的距離為L(zhǎng)；

（3）測(cè)得遮光條的寬度為d，并將遮光條（質(zhì)量不計(jì)）固定在小車上：

（4）將質(zhì)量未知的鉤碼用跨過定滑輪的細(xì)繩與小車連接，將小車從適當(dāng)位置由靜止釋放，遮光條先后通過兩個(gè)光電門；

（5）計(jì)時(shí)器記錄下遮光條通過G1、G2時(shí)遮光的時(shí)間分別為Δt1和Δt2，若L＝0.75m，d＝0.5cm、Δt1＝5.0×10-3s、Δt2＝2.5×10-3s，則通過計(jì)算可得：a1＝________m/s2；（計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

（6）保持鉤碼質(zhì)量不變，在小車上加入質(zhì)量為m的砝碼后進(jìn)行第二次試驗(yàn)，并測(cè)得小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2；

（7）若鉤碼質(zhì)量較小，可認(rèn)為兩次試驗(yàn)中鉤碼質(zhì)量均滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則小車質(zhì)量可表示為M＝________（用a1、a2、m表示）；若所用鉤碼質(zhì)量較大，明顯不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則小車質(zhì)量可表示為M＝________（用a1、a2、m及重力加速度g表示）。

4.（2016·浙江紹興市第一中學(xué)考試）圖甲為測(cè)量物塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測(cè)量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m；用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片寬度d；用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的距離s；

②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平；

③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測(cè)出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB，求出加速度a；

④多次重復(fù)步驟③，求a的平均值a珔；

⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù)μ。

回答下列問題：

（1）測(cè)量d時(shí)，某次游標(biāo)卡尺（主尺的最小分度為1mm）的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為________mm。

（2）物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝________。

（3）動(dòng)摩擦因數(shù)μ可用M、m、a珔和重力加速度g表示為μ＝________。

（4）如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于________誤差（填“偶然”或“系統(tǒng)”）。

5.（2016·山東臨沂市階段性質(zhì)檢）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鉤碼A和B分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，鉤碼質(zhì)量均為M，在A的上面套一個(gè)比它大一點(diǎn)的環(huán)形金屬塊C，在距地面為h1處有一寬度略比A大一點(diǎn)的狹縫，鉤碼A能通過狹縫，環(huán)形金屬塊C不能通過。開始時(shí)A距離狹縫的高度為h2，放手后，A、B、C從靜止開始運(yùn)動(dòng)。

（1）利用計(jì)時(shí)儀器測(cè)得鉤碼A通過狹縫后到落地用時(shí)t1，則鉤碼A通過狹縫的速度為_________（用題中字母表示）。

（2）若通過此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需測(cè)出環(huán)形金屬塊C的質(zhì)量m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則需滿足的等式為_____________（用題中字母表示）。

（3）為減小測(cè)量時(shí)間的誤差，有同學(xué)提出如下方案：實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)h1＝h2＝h，測(cè)出鉤碼A從釋放到落地的總時(shí)間t，來計(jì)算鉤碼A通過狹縫的速度，你認(rèn)為可行嗎？若可行，寫出鉤碼A通過狹縫時(shí)的速度表達(dá)式；若不可行，請(qǐng)簡(jiǎn)要說明理由。

6.（2016·江蘇卷）小明同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關(guān)系。已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10Ω，R隨t的升高而增大。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度。

實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合S，先將開關(guān)K與1端閉合，調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度，分別記下溫度t1，t2，…和電流表的相應(yīng)示數(shù)I1，I2，…。然后將開關(guān)K與2端閉合，調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1，I2，…，分別記下電阻箱相應(yīng)的示數(shù)R1，R2，…。

（1）有以下兩種電流表，實(shí)驗(yàn)電路中應(yīng)選用________。

A.量程0～100mA，內(nèi)阻約2Ω

B.量程0～0.6A，內(nèi)阻可忽略

（2）實(shí)驗(yàn)過程中，要將電阻箱的阻值由9.9Ω調(diào)節(jié)至10.0Ω，需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱的旋鈕“a”“b”“c”，正確的操作順序是________。

①將旋鈕a由“0”旋轉(zhuǎn)至“1”

②將旋鈕b由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”

③將旋鈕c由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”

（3）實(shí)驗(yàn)記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表：

溫度t（℃）20.0 40.0 60.0 80.0 100.0阻值R（Ω）9.6 10.4 11.1 12.1 12.8

請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上作出R-t圖線。

由圖線求得R隨t的變化關(guān)系為R＝________Ω。

7.（2016·海南卷）某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)電壓表的電路圖如圖所示，圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。

（1）已知表頭G滿偏電流為100μA，表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900Ω。R1、R2和R3是定值電阻。利用R1和表頭構(gòu)成1mA的電流表，然后再將其改裝為兩個(gè)量程的電壓表。若使用a、b兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為1V；若使用a、c兩個(gè)接線柱，電壓表的量程為3V。則根據(jù)題給條件，定值電阻的阻值應(yīng)選R1＝_________Ω，R2＝_________Ω，R3＝________Ω。

（3）校準(zhǔn)時(shí)，在閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P應(yīng)靠近________（填“M”或“N”）端。

（4）若由于表頭G上標(biāo)記的內(nèi)阻值不準(zhǔn)，造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)偏小，則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值________（填“大于”或“小于”）900Ω。

參考答案

2.（1）3.00～3.02 3.9～4.1（有效數(shù)字不作要求）（2）變大 變大

【解析】（1）由圖乙可知彈簧秤a的讀數(shù)是F1＝3.00N；因合力為F＝kx＝（500×0.01）N＝5N，兩分力夾角為90°，則另一個(gè)分力為

（2）若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC夾角，根據(jù)力的平行四邊形法則可知，彈簧秤a的讀數(shù)變大，彈簧秤b的讀數(shù)變大。

（4）細(xì)線沒有調(diào)整到水平，引起的誤差是由于實(shí)驗(yàn)裝置引起的，所以為系統(tǒng)誤差。

【規(guī)律總結(jié)】（1）游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺的示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)；

（2）由速度公式求出物塊經(jīng)過A、B兩點(diǎn)時(shí)的速度，然后由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出物塊的加速度；

（3）由牛頓第二定律求出動(dòng)摩擦因數(shù)；

（4）由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)造成的誤差是系統(tǒng)誤差，由于實(shí)驗(yàn)操作、讀數(shù)等造成的誤差屬于偶然誤差。

6.（1）A （2）①②③（或①③②）

（3）如下圖所示

0.04t＋8.8（0.04t＋8.6～0.04t＋9.0都算對(duì)）

【解析】（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器取最大阻值10Ω時(shí)，再加上金屬電阻常溫下阻值為10Ω，總電阻為20Ω，則電流，故選量程為0～ 100mA的電流表比較精確，即選A。

（2）調(diào)電阻箱時(shí)要注意不能使電流超過電流表的量程，也就是不能先將b、c旋鈕先旋轉(zhuǎn)至“0”，因?yàn)榇藭r(shí)電阻箱相當(dāng)于導(dǎo)線，電流表可能會(huì)燒壞。因此必須先將a旋鈕由“0”旋轉(zhuǎn)至“1”，再將b、c旋鈕旋轉(zhuǎn)至“0”。

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在方格紙上描點(diǎn)，并根據(jù)點(diǎn)的分布特點(diǎn)作出R-t圖象，如答案中所示，且使直線盡可能通過更多的點(diǎn)，把兩個(gè)在直線上的點(diǎn)的數(shù)據(jù)代入直線方程R＝kt＋b，列出方程組，求出k＝0.04，b＝8.8，即R＝0.04t＋8.8。

7.（1）100 910 2 000 （2）50 （3）M（4）大于

【解析】（1）當(dāng)流過改裝后的電流表的電流為1mA時(shí)，流過表頭的電流為100μA，根據(jù)并聯(lián)電路電流與電阻成反比，可得R1為100Ω。當(dāng)a、b間電壓為1V時(shí)，電流為1mA，a、b間總電阻為1 000Ω，改裝后的電流表內(nèi)阻為90Ω，所以R2＝910Ω。當(dāng)a、c間電壓為3V時(shí)，電流為1mA，a、c間總電阻為3 000Ω，所以R3＝2 000Ω。

（2）分壓電路中，滑動(dòng)變阻器在安全的情況下，最大阻值越小操作越方便。

（3）閉合開關(guān)前，應(yīng)保證被檢驗(yàn)電路安全，所以滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P應(yīng)在M端。

（4）改裝后電壓表讀數(shù)偏小，說明改裝后的電壓表內(nèi)阻偏大，故表頭內(nèi)阻偏大。