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实验题必刷·2选修+3必修
实验题 03
1．某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中，利用了智能手机和一个磁性小球进行了如下实验：
（1）将摆线上端固定在铁架台上，下端系在小球上，做成图1所示的单摆。下列摆线安装最合理的是
。
A． B． C．
（2）用刻度尺测量悬线的长度，用游标卡尺测得磁性小球的直径如图2所示，则直径 cm，算出
摆长L。
（3）将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，打开智能手机的磁传感器，测量磁感应强度的
变化。
（4）将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所
示。试回答下列问题：
①由图3可知，单摆的周期为 。
②改变摆线长度l，重复实验操作，得到多组数据，画出对应的图像如图4所示，图像的斜率为k，则重力
加速度g的表达式为 。（用题中物理量的符号表示）。
③图4中图像不过原点的原因是 ，对g的测量结果 （选填“有影响”或“无影响”）。【答案】 B 1.070 2t 没有考虑磁性小球的半径 无影响
0
【详解】（1）[1]A．图中采用了弹性绳，实验过程中，摆长会发生明显的变化，该装置不符合要求，故A
错误；
B．图中采用铁夹固定悬点，细线丝弹性小，磁性小球体积小，空气阻力的影响可以忽略，该装置符合要
求，故B正确；
C．图中没有用铁夹固定悬点，摆长会发生明显变化该装置不符合要求，故C错误。
故选B。
（2）[2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
（4）①[3]磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度B最大，根据图3有
解得周期为
②[4]摆长等于摆线长与小球半径之和，则有
根据周期公式有
解得
结合图像有
解得
③[5]结合上述可知，图4中图像不过原点的原因是没有考虑磁性小球的半径。
[6]结合上述可知，重力加速度的求解是根据图像的斜率，实验中，虽然没有考虑磁性小球的半径，但对斜
率没有影响，即对g的测量结果无影响。
2．物理兴趣小组利用图（a）所示的装置研究小球的正碰。正确安装装置并调试后，先让小球A从斜槽轨
道上滚下（不放小球B），拍摄小球A平抛过程的频闪照片，如图（b）所示；然后把小球B放在斜槽轨
道末端，再让小球A从轨道上滚下，两个小球碰撞后，拍摄小球A、B平抛过程的频闪照片，如图（c）所
示。频闪时间间隔不变。(1)为了保证实验的效果，以下做法中，有必要的是______。
A．斜槽轨道各处必须光滑
B．每次小球A应从斜槽轨道上同一位置由静止释放
C．频闪时间的间隔只能是0.02 s
D．小球A的半径等于小球B的半径
(2)若两小球碰撞过程动量守恒，则两小球的质量之比m ∶m = 。
A B
(3)若图（b）和图（c）中背景小方格的边长均为L，重力加速度为g，则小球A与B碰撞前的速度可表示
为 （用L、g表示）。
(4)设A、B两小球碰前的速度分别为v、v，碰后的速度分别为v′、v′，一般来说，两物体碰撞后的分离
1 2 1 2
速度（v′ − v′），与碰撞前两球的接近速度（v − v）成正比，比值由两球的材料性质决定，由此，可定
2 1 1 2
义 （即 ），通常把e叫做恢复系数。请计算本实验中两球的恢复系数 。
（计算结果保留1位有效数字）。
【答案】(1)BD (2)2∶1 (3) (4)0.8
【详解】（1）A．由于小球A每次均从斜槽同一位置静止释放，小球克服摩擦阻力做功相同，小球A飞
出斜槽末端速度大小一定，可知，实验中，斜槽轨道不需要确保光滑，故A错误；
B．实验中，为了确保小球A飞出斜槽末端速度大小一定，每次小球A均应从斜槽轨道上同一位置由静止
释放，故B正确；
C．实验中利用频闪确定小球平抛运动的轨迹，频闪时间的间隔需要相等，但不一定是0.02 s，故C错误；
D．为了确保小球发生对心正碰，小球A的半径需要等于小球B的半径，故D正确。
故选BD。
（2）令坐标纸每格长为L，根据图（b）有
根据图（c）有
，
根据动量守恒定律有
解得（3）根据图（b）有
，
解得
（4）根据恢复系数的定义可知
其中
， ，
解得
3.某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连
接物块P与感光细钢柱K，两者质钢柱量均为 ，钢柱K下端与质量为 的物块Q相
连。铁架电动机台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水
平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统
在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直。重力加速度g取 。
(1)开启电动机，待电动机以 的角速度匀速转动后。将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，
激光器在细钢柱K上留下感光痕迹。取下K，用刻度尺测出感光痕迹间的距离如图（b）所示。则细钢柱
K上相邻感光痕迹间的时间间隔T= s，激光束照射到E点时，细钢柱速度大小为
m/s。（此问2空的计算结果均保留 1 位有效数字 ）(2)经判断系统由静止释放时激光笔光束恰好经过O点。参照图（b），在OE段，系统动能的增加量
，重力势能的减少量 ；比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（计算结果均保留 3 位
有效数字）
(3)选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电
动机的角速度按如图（c）所示的规律变化，图像斜率为k，记录下如图（d）所示的感光痕迹，其中两相
邻感光痕迹间距均为d。若验证得到表达式k= 即可证明系统在运动过程中机械能守恒（用含字母
M、m、d、k、g、π的表达式表示）。
【答案】(1) 0.05 1 (2) 0.240 0.245 (3)
【详解】（1）[1]根据角速度与周期的关系有
[2]根据运动学公式有
（2）[1]在OE段，系统动能的增加量为
[2]重力势能的减少量为
（3）从初始时激光笔对准K上某点开始选取连续的n段，根据时间关系有
`
根据运动学公式有
根据机械能守恒定律有
解得则
4．某同学想通过测绘小灯泡的 图像来研究某型号小灯泡的电阻随电压变化的规律。实验室提供的器
材有：
A．电源 （电动势6V，内阻不计）
B．毫安表mA（量程5mA，内阻 ）
C．电流表A（量程0.6A，内阻约 ）
D．滑动变阻器 （阻值 ）
E.滑动变阻器 （阻值 ）
F.电阻箱 （阻值 ）
G.待测小灯泡（额定电压6V，额定电流0.5A）
H.导线和开关S
(1)因实验室未提供电压表，故可用毫安表mA与电阻箱 （填"串联"或"并联"）来改装成量程为
6V的电压表，此时电阻箱的阻值 Ω。
(2)实验中，要求滑动变阻器便于调节，小灯泡两端的电压从零开始变化，并能进行多次测量，则滑动变阻
器应选 （填写仪器前的字母）。
(3)改装后的电压表用V表示，在图甲所示的电路基础上画出符合要求的实验电路图。
(4)某同学通过实验测得该灯泡的 图像如图乙所示，现将该灯泡与一个阻值 的定值电阻串联，
接在电动势 、内阻 的电源两端，此时该灯泡的功率 W。（保留两位有效数
字）
【答案】(1) 串联 1190 (2)D
(3)
(4)0.88
【详解】（1）[1][2]小量程的电流表改装成大量程的电压表时，需要串联电阻；根据欧姆定律，有解得
（2）为描绘完整的伏安特性曲线，电压要从零开始测量，滑动变阻器采用分压式接法，应选阻值较小的
滑动变阻器，故选D。
（3）滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡电阻属于小电阻，则电流表采用外接法，实验电路图如图所示
（4）根据闭合电路的欧姆定律，有
化简可得
在图乙中做出图像，如图所示
两图线的交点坐标即小灯泡此时的电流和电压，则此时小灯泡的功率
5．某个同学设计了一个电路，既能测量电池组的内阻r，又能同时测量未知电阻 的阻值。提供的器材如
下：
A．电池组（电动势6V，内阻未知）
B．待测电阻 （阻值约十欧）
C．电压表V（量程3V，内阻很大）
D．电流表 （量程1mA，内阻约20Ω）
E．电流表 （量程3mA，内阻 ）
F．电阻箱R（最大阻值999.9Ω）
G．定值电阻 、 、 各一只
H．开关一只，导线若干实验步骤如下：
（1）实验器材连接成如图甲所示的电路，在将电流表A改装成6V的电压表时，应选电流表 （选
填“ ”或“ ”）与定值电阻 （选填“ ”“ ”或“ ”）串联。
（2）闭合开关，调节电阻箱的阻值，先让电压表V接近满偏，逐渐增加电阻箱的阻值，并分别读出电压
表示数U、电流表示数I和对应的电阻箱读数R。
（3）根据记录的电压表V的示数U和电流表A的示数I，以 为纵坐标，以对应的电阻箱的阻值R为横
坐标，描点作图得到如图乙所示的图像，则图像与纵轴的交点数值为 ，待测电阻
Ω。
（4）若改变电阻箱的阻值R，测得R的最大功率是0.75W，不计电表内阻对电路的影响，则电池组的内阻
Ω。
【答案】 R 0.5 10 2
2
【详解】（1）[1][2]由于电流表A 的内阻一定，应选电流表 ，根据欧姆定律有
2
故可以将电流表A 与定值电阻R 串联，将其改装成一个量程为6V的电压表。
2 2
（3）[3][4]根据电路图
得则图像与纵轴的交点数值为
图像斜率
待测电阻
（4）[5]电阻箱的功率
可见，当 时，R功率最大，为
E=6V
解得
