17_十年高考分类-专题17-实验_2025版教学资源包_（总复习系列）2025版《5年高考3年模拟》新高考版A版（⭐全科）_2025版.新高考版.选考总复习.物理.5·3A版_第二部分图书拓展资源

北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
专题十七 实验
23年高考真题题
1.(2023辽宁,11,8分)某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律,设计了如下实验:
用纸板搭建如图所示的滑道,使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上,其中OA为水平段。
选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量,得到一元和一角硬币的质量分别为m 和m (m >m )。将硬币甲放置在
1 2 1 2
斜面上某一位置,标记此位置为B。由静止释放甲,当甲停在水平面上某处时,测量甲从O
点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处,左侧与O点重合,将甲放置于B点由
静止释放。当两枚硬币发生碰撞后,分别测量甲、乙从O点到停止处的滑行距离OM和
ON。保持释放位置不变,重复实验若干次,得到OP、OM、ON的平均值分别为s 、s 、s 。
0 1 2
(1)在本实验中,甲选用的是 (填“一元”或“一角”)硬币;
(2)碰撞前,甲到O点时速度的大小可表示为 (设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ,重
力加速度为g);
√s -√s
(3)若甲、乙碰撞过程中动量守恒,则 0 1 = (用m 和m 表示),然后通过测得的
1 2
√s
2
具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒;
(4)由于存在某种系统或偶然误差,计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量
大小的比值不是1,写出一条产生这种误差可能的原因: 。
m
答案： (1)一元 (2)√2μgs (3) 2 (4)见解析
0 m
1
解析 (1)用质量较大的一元硬币去碰撞质量较小的一角硬币,确保碰撞后甲的运动方向不
变。
(2)设甲到O点时速度的大小为v ,由动能定理有
1
1
-μm gs =0- m v2
1 0 2 1 1
解得v =√2μgs
1 0
(3)由动能定理可得一元和一角硬币碰撞后的速度分别为v '=√2μgs ,v '=√2μgs
1 1 2 2
由动量守恒定律有m v =m v '+m v '
1 1 1 1 2 2
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即m √2μgs =m √2μgs +m √2μgs
1 0 1 1 2 2
√s -√s m
解得 0 1 = 2
√s m
2 1
(4)①非理想的“对心”碰撞造成系统误差;②位移或质量的测量造成偶然误差;③两硬币
实际与纸板间的动摩擦因数不同造成系统误差。其他符合题意的原因均可得分。
2.(2023全国甲,23,10分)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均
速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连,右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下
落,带动小车运动,打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。
(1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。以打出A点时小车的位置为
初始位置,将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中,小车发生相应位移所用
时间和平均速度分别为Δt和 。表中Δx = cm, = cm/s。
v AD v
AD
位移区间 AB AC AD AE AF
Δx(cm) 6.60 14.60 Δx 34.90 47.30
AD
v(cm/s) 66.0 73.0 v 87.3 94.6
AD
(2)根据表中数据,得到小车平均速度 随时间Δt的变化关系,如图(c)所示。在图(c)中补全
v
实验点。
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(3)从实验结果可知,小车运动的 -Δt图线可视为一条直线,此直线用方程 =kΔt+b表示,
v v
其中k= cm/s2,b= cm/s。(结果均保留3位有效数字)
(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动,得到打出A点时小车的速度大
小v = ,小车的加速度大小a= 。(结果用字母k、b表示)
A
答案： (1)24.00 80.0 (2)见解析 (3)71.5(70.0~73.0均得分) 59.0(58.2~59.8均得分) (4)b
2k
解析 (1)A、D间的位移为
Δx =Δx +Δx +Δx =24.00 cm
AD AB BC CD
从A到D的时间为Δt =3ΔT=0.3 s
AD
Δx
AD段的平均速度为v = AD =80.0 cm/s
AD Δt
AD
(2)如图所示
(3)由第(2)问图中读取数据求得直线斜率k=71.5 cm/s2
截距b=59.0 cm/s
1 x 1
(4)由x=v t+ at2可得v= =v + at
A 2 t A 2
结合图线y=kx+b
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知v =b,a=2k
A
3.(2023全国乙,22,5分)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有:木板、白
纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下
列实验步骤:
①用图钉将白纸固定在水平木板上。
②将橡皮条的一端固定在木板上,另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上,
它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两
个测力计,小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F 和F 的大小,并 。(多选,
1 2
填正确答案标号)
A.用刻度尺量出橡皮条的长度
B.用刻度尺量出两细线的长度
C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置
D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
③撤掉一个测力计,用另一个测力计把小圆环拉到 ,由测力计的示数得到拉力F的
大小,沿细线标记此时F的方向。
④选择合适标度,由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F 和F 的合成图,
1 2
得出合力F'的大小和方向;按同一标度在白纸上画出力F的图示。
⑤比较F'和F的 ,从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
答案： ②CD ③同一位置 ⑤大小和方向
解析 ②“验证力的平行四边形定则”实验要记录小圆环的位置及两个分力的大小和方向,
以便作平行四边形的两个邻边。故选择C、D。
③前、后两次实验要保证把小圆环拉到同一位置,这样才能保证两次力所产生的效果相
同。
⑤通过比较F'与F的大小和方向在误差范围内是否一致,来判断是否满足平行四边形定
则。
4. (2023湖南,11,7分)某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系,实验装置如图(a)所示,
轻质弹簧上端悬挂在铁架台上,下端挂有钩码,钩码下表面吸附一个小磁铁,其正下方放置
智能手机,手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像,实验步骤
如下:
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(1)测出钩码和小磁铁的总质量m;
(2)在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁,使弹簧振子在竖直方向做简谐运动,打开手机的磁传
感器软件,此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期;
(3)某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图(b)所示,从图中可以算出
弹簧振子振动周期T= (用“t ”表示);
0
(4)改变钩码质量,重复上述步骤;
(5)实验测得数据如表所示,分析数据可知,弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是
(填“线性的”或“非线性的”);
m/kg 10T/s T/s T2/s2
0.015 2.43 0.243 0.059
0.025 3.14 0.314 0.099
0.035 3.72 0.372 0.138
0.045 4.22 0.422 0.178
0.055 4.66 0.466 0.217
(6)设弹簧的劲度系数为k,根据实验结果并结合物理量的单位关系,弹簧振子振动周期的
表达式可能是 (填正确答案标号);
√m √ k
A.2π B.2π
k m
C.2π D.2πk
√mk √m
(7)除偶然误差外,写出一条本实验中可能产生误差的原因: 。
t
答案： (3) 0 (5)线性的 (6)A (7)见解析
10
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t
解析 (3)由题图(b)可知弹簧振子振动周期T= 0 。
10
T2
(5)由题目表格中的数据可知, 近似为定值,所以弹簧振子振动周期的平方与质量的关
m
系是线性的。
(6)弹簧的劲度系数k的单位为N/m,即kg/s2,m的单位为kg,将k与m的单位代入各选项,
只有A选项的单位为s,故选A。
(7)空气阻力的影响或铁架台与小磁铁相互作用的影响均可能产生系统误差。
5.(2023新课标,22,6分)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,所用器材如下:电池、电容
器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。
(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时,红表笔应该与电池的 (填“正极”
或“负极”)接触。
(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为R ,将单刀双掷开关S与
1
“1”端相接,记录电流随时间的变化。电容器充电完成后,开关S再与“2”端相接,相接后小
灯泡亮度变化情况可能是 。(填正确答案标号)
A.迅速变亮,然后亮度趋于稳定
B.亮度逐渐增大,然后趋于稳定
C.迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄灭
(3)将电阻箱的阻值调为R (R >R ),再次将开关S与“1”端相接,再次记录电流随时间的变
2 2 1
化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示,其中实线是电阻箱阻值为
(填“R ”或“R ”)时的结果,曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的
1 2
(填“电压”或“电荷量”)。
图(a)
图(b)
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答案： (1)正极 (2)C (3)R 电荷量
2
解析 (1)根据“红进黑出”可知红表笔应该与电池的正极接触。
(2)将单刀双掷开关S与“1”端相接,电容器开始充电,充电完成后,开关S再与“2”端相接,
电容器、小灯泡和定值电阻R 组成串联电路,电容器开始放电,开始时电容器两端电压最
0
大,放电电流最大,随着电容器所带电荷量的减少,电容器两端电压逐渐降低,放电电流逐
渐减小,直至放电结束。由上述分析可知,相接后小灯泡迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄
灭,A、B错误,C正确。
(3)由题意可知R >R ,将单刀双掷开关与“1”端相接,电容器开始充电,初始时刻,电容器的
2 1
等效阻值为0,由闭合电路欧姆定律可知R 对应的初始时刻的充电电流较小,结合题图(b)
2
可知实线是电阻箱阻值为R 时的结果。根据q=It,可知I-t图线与时间轴所围面积表示充
2
电完成后电容器上的电荷量。
6.(2023新课标,23,12分)一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先,调节螺旋测微器,拧动微调旋钮使测
微螺杆和测砧相触时,发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐,如图(a)所示,
该示数为 mm;螺旋测微器在夹有摆球时示数如图(b)所示,该示数为 mm,则摆球
的直径为 mm。
图(a)
图(b)
图(c)
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(2)单摆实验的装置示意图如图(c)所示,其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处,摆线
在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O点上方,则摆线在角度盘上
所指的示数为5°时,实际摆角 5°(填“大于”或“小于”)。
(3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50 cm,则摆长为 cm。实验中观测到从摆球
第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60 s,则此单摆周期为 s,
该小组测得的重力加速度大小为 m/s2。(结果均保留3位有效数字,π2取9.870)
答案： (1)0.007(0.006、0.008均正确) 20.035(20.034、20.036均正确)
20.028(20.026~20.030均正确) (2)大于 (3)82.5 1.82 9.83
解析 (1)由题图(a)可知,螺旋测微器的示数为0.7×0.01 mm=0.007 mm;夹有摆球时,由题图
(b)可知螺旋测微器的示数为20 mm+3.5×0.01 mm=20.035 mm。摆球的直径为两次示数
之差,d=20.035 mm-0.007 mm=20.028 mm。
(2)若将角度盘固定在O点上方,则角度盘所指的角度偏小;当摆线在角度盘上所指的示
数为5°时,实际摆角大于5°。
d 1
(3)摆线长L=81.50 cm,则摆长l=L+ =81.50 cm+ ×2.002 8 cm≈82.5 cm。在一个周期内摆
2 2
球两次经过最低点,则从第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔t=30T,代入
t 54.60 √ l 4π2l
数据解得T= = s=1.82 s。根据单摆的周期公式T=2π 可得g= ,代入数据
30 30 g T2
4×9.870×82.5×10-2
解得g= m/s2≈9.83 m/s2。
1.822
7.(2023全国甲,22,5分)某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯
泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为6 kΩ,电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图
(a)和(b)两个电路图供选择。
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(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图(c)所示,该同学选择的电路图是图(
)(填“a”或“b”)。
(2)若选择另一个电路图进行实验,在图(c)上用实线画出实验中应得到的I-U关系曲线的
示意图。
答案： (1)a (2)如图所示
解析 (1)小灯泡的额定电压为6 V,额定功率为3 W,则额定电流为0.5 A,即500 mA,观察
题图(c)发现,电流为500 mA时,电压表示数不到6 V,说明电流表示数大于通过小灯泡的
电流,该同学选择的电路图是图(a)。
(2)若选择题图(b)所示电路,流过小灯泡的电流相同的情况下,题图(b)中电压表的读数要
大于题图(a)中电压表的读数。
8. (2023全国乙,23,10分)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实
验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R (阻值10.0 Ω)、滑
0
动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验
电路原理图。完成下列填空:
(1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S。
(2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为U ,然
1
后将K与2端相连,此时电压表读数记为U 。由此得到流过待测金属丝的电流I= ,
2
金属丝的电阻r= 。(结果均用R 、U 、U 表示)
0 1 2
(3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如表所示:
U (mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
1
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U (mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
2
(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。
(5)用米尺测得金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次
测量的示数如图(b)所示,该读数为d= mm。多次测量后,得到直径的平均值恰与d相
等。
(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率ρ= ×10-7 Ω·m。(保留2位有效数
字)
U -U U R
答案： (2) 2 1 1 0 (5)0.150 (6)5.0
R U -U
0 2 1
解析 (2)当开关K接1端时,电压表测量金属丝两端的电压,当开关K接2端时,电压表测
量定值电阻和金属丝两端的总电压,所以两次电压表的示数的差值就是定值电阻两端的
U -U
电压,由欧姆定律就可以算出流过待测金属丝的电流I= 2 1。此时金属丝两端的电压
R
0
U U R
等于U ,由欧姆定律可知,金属丝的电阻r= 1= 1 0 。
1 I U -U
2 1
(5)螺旋测微器读数时注意后一位要估读,由题图可得读数为0.150 mm。
ρL πd2
(6)由电阻定律r= ,S= ,代入数据可得电阻率ρ≈5.0×10-7 Ω·m。
S 4
9.(2023湖南,12,9分)某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微
小压力的装置,其电路如图(a)所示,R 、R 、R 为电阻箱,R 为半导体薄膜压力传感器,C、D
1 2 3 F
间连接电压传感器(内阻无穷大)。
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(1)先用欧姆表“×100”挡粗测R 的阻值,示数如图(b)所示,对应的读数是 Ω;
F
(2)适当调节R 、R 、R ,使电压传感器示数为0,此时,R 的阻值为 (用R 、R 、R 表
1 2 3 F 1 2 3
示);
(3)依次将0.5 g的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码
重力大小),读出电压传感器示数U,所测数据如表所示:
次数 1 2 3 4 5 6
砝码质量m/g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电压U/mV 0 57 115 168 220 280
根据表中数据在图(c)上描点,绘制U-m关系图线;
(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压
力传感器上施加微小压力F ,电压传感器示数为200 mV,则F 大小是 N(重力加速
0 0
度取9.8 m/s2,保留2位有效数字);
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量C、D间电压,在半导体薄膜压力传感器上施加
微小压力F ,此时非理想毫伏表读数为200 mV,则F F (填“>”“=”或“<”)。
1 1 0
R R
答案： (1)1 000 (2) 1 3 (3)如图所示
R
2
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(4)0.018(0.017或0.018) (5)>
解析 (1)欧姆表选择“×100”挡,由题图(b)可知读数为1 000 Ω。
(2)由题图(a)可知,要使电压传感器示数为0,上、下两条支路中R 和R 的分压应相等,即
1 2
R R R R
1 = 2 ,可得R = 1 3。
R +R R +R F R
1 F 2 3 2
(3)根据题表中数据描点作图,注意使图线通过尽量多的点,如答案图所示。
(4)由图可得200 mV的电压对应砝码的质量约为1.8 g,则F =mg≈0.018 N。
0
(5)非理想毫伏表测得的电压偏小,即要达到相同的电压,所需压力会偏大,则F >F 。
1 0
10.(2023江苏,12,15分)小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响。所用器材有:干
电池(电动势约1.5 V,内阻不计)2节;两量程电压表(量程0~3 V,内阻约3 kΩ;量程0~15 V,
内阻约15 kΩ)1个;滑动变阻器(最大阻值50 Ω)1个;定值电阻(阻值50 Ω)21个;开关1个
及导线若干。实验电路如图1所示。
(1)电压表量程应选用 (选填“3 V”或“15 V”)。
(2)图2为该实验的实物电路(右侧未拍全)。先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置,
然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱 (选填“B”“C”“D”)连接,再
闭合开关,开始实验。
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(3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变,依次测量电路中O与1,2,…,21之间的
电压。某次测量时,电压表指针位置如图3所示,其示数为 V。根据测量数据作出电
压U与被测电阻值R的关系图线,如图4中实线所示。
(4)在图1所示的电路中,若电源电动势为E,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻
值为R ,定值电阻的总阻值为R ,当被测电阻为R时,其两端的电压U= (用E、R 、
1 2 1
R 、R表示),据此作出U-R理论图线如图4中虚线所示。小明发现被测电阻较小或较大时,
2
电压的实测值与理论值相差较小。
(5)分析可知,当R较小时,U的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表
内阻对测量结果影响较小。小明认为,当R较大时,U的实测值与理论值相差较小,也是因
为相同的原因。你是否同意他的观点?请简要说明理由。
E
答案：(1)3 V (2)D (3)1.50 (4) R
R +R
1 2
(5)不同意。理由见解析
解析 (1)两节干电池的电动势之和约为3 V,则电压表量程应选用3 V。
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(2)闭合开关前应该把滑动变阻器接入电路的阻值调至最大,根据滑片的位置和右侧导线
的接法可知电池盒上接线柱A应该与滑动变阻器的接线柱D连接。
(3)电压表的分度值为0.1 V,需要估读到下一位,题图3中电压表的示数为1.50 V。
E E
(4)根据闭合电路欧姆定律有I= ,当被测电阻为R时,其两端的电压U=IR=
R +R R +R
1 2 1 2
R。
(5)不同意。当R较大时,如果按照小明的观点,电压表分流较大,U的实测值与理论值相差
较大,所以这个观点不正确。当R较大时,电压表的内阻不能忽略,则电路中的电流I=
E E
RR
RR ,电压表的读数U= RR · V =
R +(R -R)+ V R +(R -R)+ V R+R
1 2 R+R 1 2 R+R V
V V
E E
(R+R )(R +R -R) ,由题可知,R≤R ,当R=R 时U= R (R +R ) =
1+ V 1 2 2 2 1+ 1 2 V
RR R R
V 2 V
E
R
R R ,由题意可知R ≈3 kΩ,R 的最大值为50 Ω,则R ≫R , 1 ≈0,则当R较大时电
1+ 1 + 1 V 1 V 1 R
R R V
V 2
E
R E
压表的读数U≈ R = 2 ,即此时U的实测值与理论值相差较小。
1+1 R +R
R 1 2
2
11.(2023辽宁,12,6分)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的
喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态),某同学欲测量其电
阻率,设计了如图(a)所示的电路图,实验步骤如下:
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a.测得样品截面的边长a=0.20 cm;
b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在
乙、丁间左右移动;
c.将丙调节至某位置,测量丙和某探针之间的距离L;
d.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表示数I=0.40 A,读出相应的电压表示数U,断
开开关S;
e.改变丙的位置,重复步骤c、d,测量多组L和U,作出U-L图像如图(b)所示,得到直线的斜
率k。
回答下列问题:
(1)L是丙到 (填“甲”“乙”或“丁”)的距离;
(2)写出电阻率的表达式ρ= (用k、a、I表示);
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ= Ω·m(保留两位有效数字)。
ka2
答案： (1)乙 (2) (3)6.5×10-5
I
Iρ
解析 (1)若L是丙到乙的距离,则有U=IR = L,U与L成正比例关系,与题图(b)相符。若
L a2
L是丙到甲或丁的距离,则U与L不是正比例关系,与题图(b)不符。
Iρ ka2
(2)根据(1)中U与L的函数关系式和题图(b)中U-L图像的对应关系可知k= ,故ρ=
a2 I
。
(3)由U-L图像和已知量得
0.13 (0.2×10-2)2
ρ= × Ω·m=6.5×10-5 Ω·m。
2.0×10-2 0.4
易错警示 求电阻率时要注意a与L的单位要换算成国际单位制单位。
12.(2023山东,13,6分)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。
将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上,注射器内封闭一定质量的空气,下端通过塑料
管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘,托盘中放入砝码,待气体状态稳定后,记录气
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体压强p和体积V(等于注射器示数V 与塑料管容积ΔV之和)。逐次增加砝码质量,采集
0
多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。
图甲
图乙
回答以下问题:
(1)在实验误差允许范围内,图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线,说明在等温情况下,
一定质量的气体 。
1
A.p与V成正比 B.p与 成正比
V
(2)若气体被压缩到V=10.0 mL,由图乙可读出封闭气体压强为 Pa(保留3位有效数
字)。
(3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了ΔV,则在计算pV乘积时,他的计算
结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而 (填“增
大”或“减小”)。
答案 (1)B (2)2.04×105 (3)增大
1
解析 (1)根据图乙可知,p与 成正比。
V
1
(2)当气体被压缩到10.0 mL的时候,图乙中 对应的横坐标是100×10-3 mL-1,直线上的点
V
所对应的纵坐标是2.04×105 Pa。
(3)对于本实验,p(V +ΔV)为定值,将该式改写成pV +pΔV=C(C为常量),ΔV不变,他的计算
0 0
结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值pΔV,随p增大而增大。
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13.(2023山东,14,8分)电容储能已经在电动汽车,风、光发电,脉冲电源等方面得到广泛应
用。某同学设计图甲所示电路,探究不同电压下电容器的充、放电过程,器材如下:
图甲
电容器C(额定电压10 V,电容标识不清);
电源E(电动势12 V,内阻不计);
电阻箱R (阻值0~99 999.9 Ω);
1
滑动变阻器R (最大阻值20 Ω,额定电流2 A);
2
电压表V(量程15 V,内阻很大);
发光二极管D 、D ,开关S 、S ,电流传感器,计算机,导线若干。
1 2 1 2
图乙
图丙
回答以下问题:
(1)按照图甲连接电路,闭合开关S ,若要升高电容器充电电压,滑动变阻器滑片应向
1
端滑动(填“a”或“b”)。
(2)调节滑动变阻器滑片位置,电压表表盘如图乙所示,示数为 V(保留1位小数)。
(3)继续调节滑动变阻器滑片位置,电压表示数为8.0 V时,开关S 掷向1,得到电容器充电
2
过程的I-t图像,如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积
第17页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
的方法,根据图像可估算出充电结束后,电容器存储的电荷量为 C(结果保留2位有
效数字)。
(4)本电路中所使用电容器的电容约为 F(结果保留2位有效数字)。
(5)电容器充电后,将开关S 掷向2,发光二极管 (填“D ”或“D ”)闪光。
2 1 2
答案 (1)b (2)6.5 (3)3.8×10-3 (4)4.8×10-4 (5)D
1
解析 (1)要升高电容器的充电电压,则要使滑动变阻器与电容器并联部分电压变大,滑片
应向b端滑动。
(2)电压表表盘刻度一小格表示0.5 V,读出电压表示数为6.5 V。
(3)图中一小格正方形表示的电荷量Q =0.2×10-3×0.5 C=1×10-4 C,计算曲线与坐标轴包围
0
范围内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个,可以数出正方形的个数是38,
则电容器存储的电荷量Q=38Q =3.8×10-3 C。
0
Q
(4)电容器两端电压U=8 V,电容器存储的电荷量Q=3.8×10-3 C,C= =4.75×10-4 F≈4.8×10-4
U
F。
(5)由电路图可知,电容器充电后左边极板带正电,右边极板带负电,将开关S 掷向2后,根
2
据二极管的单向导电性可知D 闪光。
1
14.(2023重庆,11,7分)某实验小组用单摆测量重力加速度。所用实验器材有摆球、长度可
调的轻质摆线、刻度尺、50分度的游标卡尺、摄像装置等。
(1)用游标卡尺测量摆球直径d。当量爪并拢时,游标尺和主尺的零刻度线对齐。放置摆球
后游标卡尺示数如图甲所示,则摆球的直径d为 mm。
(2)用摆线和摆球组成单摆,如图乙所示。当摆线长度l=990.1 mm时,记录并分析单摆的振
动视频,得到单摆的振动周期T=2.00 s,由此算得重力加速度g为 m/s2(保留3位有
效数字)。
(3)改变摆线长度l,记录并分析单摆的振动视频,得到相应的振动周期。他们发现,分别用l
d
和l+ 作为摆长,这两种计算方法得到的重力加速度数值的差异大小Δg随摆线长度l的
2
第18页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
变化曲线如图丙所示。由图可知,该实验中,随着摆线长度l的增加,Δg的变化特点是
,原因是 。
答案 (1)19.20 (2)9.86 (3)逐渐减小并趋于稳定 摆线长度越长,小球半径相对摆线的长
度就越小,小球半径对重力加速度测量的影响就越小
解析 (1)由于该游标卡尺为50分度的,所以其分度值为0.02 mm,由题图甲可知d=19
mm+10×0.02 mm=19.20 mm。
√ d
l+
(2)根据单摆的周期公式有T=2π 2,代入数据解得g≈9.86 m/s2。
g
(3)根据题图丙可知,随着l的增大,Δg逐渐减小并趋于稳定,原因是摆线长度越长,小球半
径相对摆线的长度就越小,小球半径对重力加速度测量的影响就越小。
15.(2023重庆,12,9分)一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比,以及交流电频
率对输出电压的影响。如图甲为实验电路图,其中L 和L 为变压器的原、副线圈,S 和S
1 2 1 2
为开关,P为滑动变阻器R 的滑片,R为电阻箱,E为正弦式交流电源(能输出电压峰值不
P
变、频率可调的交流电)。
第19页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(1)闭合S ,用多用电表交流电压挡测量线圈L 两端的电压。滑片P向右滑动后,与滑动前
1 1
相比,电表的示数 (选填“变大”“不变”“变小”)。
(2)保持S 断开状态,调整E输出的交流电频率为50 Hz,滑动滑片P,用多用电表交流电压
2
挡测得线圈L 两端的电压为2 500 mV时,用示波器测得线圈L 两端电压u随时间t的变
1 2
化曲线如图乙所示,则线圈L 两端与L 两端的电压比值为 (保留3位有效数字)。
1 2
(3)闭合S ,滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1 000
2
Hz的条件下,改变R的阻值,用多用电表交流电压挡测量线圈L 两端的电压U,得到U-R
2
关系曲线如图丙所示。用一个阻值恒为20 Ω的负载R 替换电阻箱R,由图丙可知,当频率
0
为1 000 Hz时,R 两端的电压为 mV;当频率为50 Hz时,为保持R 两端的电压不变,
0 0
需要将R 与一个阻值为 Ω的电阻串联。(均保留3位有效数字)
0
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答案 (1)变大 (2)12.6 (3)270 12.0(11.8~12.2均可)
解析 (1)当滑片P右移时,滑动变阻器左侧分压增大,线圈L 与滑动变阻器左侧并联,电压
1
相同,则电表的示数变大。
280
(2)根据题图乙可知,L 两端电压的峰值为280 mV,则其有效值为 mV,故L 两端与L
2 √2 1 2
2500
两端的电压比值为 280 ≈12.6(点拨:交流电压表和交流电流表测得的均是有效值)。
√2
(3)由题图丙可知,当频率为1 000 Hz时,R =20 Ω对应的电压为270 mV。当频率为50 Hz
0
时,要保证R 两端电压不变,即通过R 的电流不变,可以在题图丙上作出电流为13.5 mA
0 0
的图线,如图所示,该图线与50 Hz的U-R图线的交点横坐标为32.0 Ω,即R 与其串联电
0
阻的总阻值,故串联电阻的阻值为12.0 Ω(点拨:非线性过程有时候没办法用公式直接计
算,一般通过作图找交点的办法解决)。
16. (2023天津,9,12分)(1)某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律,接通气垫导
轨气源,释放托盘与砝码,并测得:
a.遮光片的宽度d;
b.遮光片到光电门的距离l;
c.遮光片通过光电门的时间Δt;
d.托盘与砝码的质量m ,小车与遮光片的质量m 。
1 2
第21页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
①小车通过光电门时的速度v= ;
②小车从释放到经过光电门的过程,系统重力势能的减少量为 ,动能的增加量为
;
( d ) 2
③改变l,做多组实验,作出如图乙以l为横轴、以 为纵轴的图像,若系统机械能守恒,
Δt
则图像的斜率k= 。
(2)某实验小组的同学们为了测量一未知电阻R的阻值,做了以下实验。
①同学们首先用多用电表欧姆“×1”挡位大致测出电阻R的阻值大小,如图丙所示,则其读
数为 Ω;
同学们继续使用学生电源(4 V)组装图丁电路进行实验,其中电表可以从如下中进行选择:
A.电压表V (0~15 V)
1
B.电压表V (0~3 V)
2
C.电流表A (0~3 A)
1
D.电流表A (0~0.6 A)
2
第22页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
②电压表应选择 ,电流表应选择 ;(填器材前字母序号)
③下列说法正确的是 。
A.电压表分流属于系统误差
B.闭合开关前滑动变阻器滑片应该调到b端
C.可以通过调节滑片使电压表示数为0
D.多次实验可以减小系统误差
d 1 ( d ) 2
答案 (1)① ②m gl (m +m )
Δt 1 2 1 2 Δt
2m g
1
③ (2)①7 ②B D ③AC
m +m
1 2
解析 (1)①小车通过光电门的挡光时间极短,该时间内的平均速度近似等于小车通过光电
d
门的瞬时速度,即v= ;②小车从释放到经过光电门的过程,系统重力势能的减少量
Δt
1 ( d ) 2
|ΔE |=m gl,系统动能的增加量ΔE = (m +m ) ;③若系统的机械能守恒,则有
p 1 k 2 1 2 Δt
|ΔE |=ΔE ,即m gl= 1 (m +m ) ( d ) 2 成立,整理得 ( d ) 2 = 2m 1 g l,可得图像的斜率k=
p k 1 2 1 2 Δt Δt m +m
1 2
2m g
1 。
m +m
1 2
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(2)①由多用电表欧姆挡的读数规则可知,该电阻的大小应为表盘的读数与所选挡位的乘
积,即7×1 Ω=7 Ω;②由于同学们使用的是学生电源(4 V),为减小误差,则电压表应选择B,
U 3
流过电流表的最大电流约为I= g= A≈0.43 A,则电流表应选择D;③电压表分流是器材
R 7
本身带来的实验误差,属于系统误差,A正确;为保护电路,开关闭合时应使电阻两端电压
最小,又滑动变阻器选用分压接法,则闭合开关前滑动变阻器的滑片应该调到a端,B错误;
滑动变阻器选用分压接法时,两电表的示数均可调节为0,C正确;实验时,应多次测量求其
平均值,目的是减小偶然误差,D错误。
17. (2023河北,11,8分)某实验小组利用图1装置测量重力加速度。摆线上端固定在O点,
下端悬挂一小钢球,通过光电门传感器采集摆动周期。
(1)关于本实验,下列说法正确的是 。(多选)
A.小钢球摆动平面应与光电门U形平面垂直
B.应在小钢球自然下垂时测量摆线长度
C.小钢球可以换成较轻的橡胶球
D.应无初速度、小摆角释放小钢球
(2)组装好装置,用毫米刻度尺测量摆线长度L,用螺旋测微器测量小钢球直径d。螺旋测
d
微器示数如图2,小钢球直径d= mm,记摆长l=L+ 。
2
第24页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(3)多次改变摆线长度,在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T,并作出l-T2
图像,如图3。
根据图线斜率可计算重力加速度g= m/s2(保留3位有效数字,π2取9.87)。
(4)若将摆线长度误认为摆长,仍用上述图像法处理数据,得到的重力加速度值将 (填
“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案 (1)ABD (2)20.035 (3)9.87 (4)不变
解析 (1)使用光电门测量时,光电门U形平面与被测物体经过光电门时的运动方向垂直
是光电门使用的基本要求,A正确;测量摆线长度时,要保证绳子处于伸直状态,B正确;单
摆是一个理想化模型,若采用质量较轻的橡胶球,空气阻力对摆球运动的影响较大,C错误;
无初速度、小摆角释放的目的是保持摆球在竖直平面内运动,不形成圆锥摆,且单摆只有
√ l
在摆角很小的情况下才可视为做简谐运动,使用T=2π 计算单摆的周期,D正确。
g
(2)小钢球直径d=20 mm+3.5×0.01 mm=20.035 mm。
√ l g g 1
(3)由单摆周期公式T=2π ,整理得l= T2,由图3知图线的斜率k= = m/s2,解得
g 4π2 4π2 4
g=9.87 m/s2。
第25页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
√ L+ d gT2
(4)若将摆线长度L误认为摆长l,则有T=2π 2,即得到的图线函数表达式为L= -
4π2
g
d g
,仍用上述图像法处理数据,图线斜率不变,仍为 ,故得到的重力加速度值不变。
2 4π2
18.(2023海南,14,6分)如图所示,在用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与光屏P平
行放置,从另一侧用激光笔以一定角度照射,此时在光屏上的S 处有激光点,移走玻璃砖,
1
光点移到S 处。
2
(1)请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图;
(2)已经测出AB=l ,OA=l ,S S =l ,则折射率n= (用l 、l 、l 表示);
1 2 1 2 3 1 2 3
(3)若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验,则S 、S 间的距离会 (填“变大”“变小”或
1 2
“不变”)。
l √(l -l ) 2+l2
答案 (1)如图所示 (2) 1 1 3 2 (3)变小
(l -l )√l2+l2
1 3 1 2
解析 (1)光线穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行,过S 作BS 的平行线,交ad于
1 2
C点,连接OC,光路图如答案图所示。
第26页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
l l -l
1 1 3
(2)根据几何关系可知,入射角的正弦值sin i= ,折射角的正弦值sin γ= ,
√l2+l2 √(l -l ) 2+l2
1 2 1 3 2
sini l √(l -l ) 2+l2
根据折射定律有n= = 1 1 3 2。
sinγ (l -l )√l2+l2
1 3 1 2
(3)若玻璃砖的宽度变小,ad边与两条光线的交点距离变小,即BC变小,则S 、S 间的距离
1 2
也会变小。
19.(2023海南,15,14分)用如图甲所示的电路测量一个量程为100 μA、内阻约为2 000 Ω
的微安表头的内阻,所用电源的电动势约为12 V,有两个电阻箱可选,R (0~9 999.9
1
Ω),R (0~99 999.9 Ω)
2
(1)R 应选 ,R 应选 ;
M N
(2)根据电路图甲,请把实物图乙连线补充完整;
(3)下列操作顺序合理排列是: ;
①将滑动变阻器滑片P移至最左端,将R 调至最大值;
N
②闭合开关S ,调节R ,使微安表半偏,并读出R 的阻值;
2 M M
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③断开S ,闭合S ,调节滑片P至某位置再调节R 使表头满偏;
2 1 N
④断开S 、S ,拆除导线,整理好器材
1 2
(4)如图丙是R 调节后的面板,则待测表头的内阻为 ,该测量值 (填“大于”“小
M
于”或“等于”)真实值。
(5)将该微安表改装成量程为2 V的电压表后,某次测量指针指在图丁所示位置,则待测电
压为 V。
(6)某次半偏法测量表头内阻的实验中,S 断开,电表满偏时读出R 的值,在滑片P不变的
2 N
情况下,S 闭合后调节电阻箱R ,使电表半偏时读出R ,若认为OP间电压不变,则微安表
2 M M
内阻为 (用R 、R 表示)。
M N
答案 (1)R R
1 2
(2)如图所示
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R R
(3)①③②④ (4)1 998.0 Ω 小于 (5)1.28 (6) N M
R -R
N M
解析 (1)根据半偏法的测量原理可知,电路中R 与R 应相当,当闭合S 之后,通过R 的
M μA 2 N
电流应基本不变,就需要R 较大,以减小并联R 对滑动变阻器左方分得电压的影响。故
N M
R 应选R ,R 应选R 。
M 1 N 2
(3)第一步:闭合开关S 前,需要调节滑动变阻器滑片P,使微安表和R 两端总电压为0,即
1 N
滑片P移至最左端,R 调至最大值。第二步:只闭合S ,调节滑片P和R 阻值,使微安表达
N 1 N
到满偏。第三步:保证滑片P不动,R 阻值不变,闭合S ,调节R ,使微安表半偏。最后一步:
N 2 M
断开所有开关,拆导线,整理器材。正确的操作顺序是①③②④。
(4)读出的R 即是微安表的内阻,大小为1 998.0 Ω。当闭合S 后,电路示意图如图所示,R
M 2 M
和微安表并联后的阻值小于微安表内阻,则流过R 的电流大于闭合前的电流,则流过R
N M
I
的电流大于 μA,故R <R 。
M μA
2
2V U
(5)按读数规则,只需要读出64即可,按换算关系 = ,可知电压为1.28 V。
100μA 64μA
I
( R )
(6)根据半偏法原理可得,闭合S 前后可认为OP间电压不变,即有I(R +R )= I 2 μA
2 μA N +
2 R
M
I R R
R + ·R ,解得R = N M 。
N 2 μA μA R -R
N M
20.(2023广东,11,7分)某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率。实验过
程如下:
(1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上,用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射,到达ef面上的O点后反射到N点
射出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。
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②移走玻璃砖,在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路,作QM连线的延长线与ef面的
边界交于P点,如图(a)所示。
③用刻度尺测量PM和OM的长度d 和d 。PM的示数如图(b)所示,则d 为 cm。测得
1 2 1
d 为3.40 cm。
2
(3)利用所测量的物理量,写出玻璃砖折射率的表达式n= 。由测得的数据可得折射
率n为 (结果保留3位有效数字)。
|测量值-真实值|
(4)相对误差的计算式为δ= ×100%。为了减小d 、d 测量的相对误
1 2
真实值
差,实验中激光在M点入射时应尽量使入射角 。
d
答案 (2)③2.25(2.24~2.26均可) (3) 2 1.51(1.50~1.52均可) (4)小一些
d
1
解析 (2)③题图(b)中刻度尺的分度值为0.1 cm,d =2.25 cm。
1
fM
sinθ MP
(3)根据题意作出法线、入射角θ 、折射角θ ,如图所示。玻璃砖折射率n= 1 = =
1 2 sinθ fM
2
OM
OM d 3.40cm
= 2 ,代入数据解得n= ≈1.51。
MP d 2.25cm
1
第30页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
|测量值-真实值|
(4)相对误差的计算式为δ= ×100%,为了减小d 、d 测量的相对误差,
1 2
真实值
实验中d 、d 要尽量大一些,即激光在M点入射时应尽量使入射角小一些。
1 2
21. (2023福建,12,6分)某小组用图(a)所示的实验装置探究斜面倾角是否对动摩擦因数产
生影响。所用器材有:绒布、木板、滑块、挡光片、米尺、游标卡尺、光电门、倾角调节仪等。
实验过程如下:
(1)将绒布平铺并固定在木板上,然后将光电门A、B固定在木板上。用米尺测量A、B间
距离L;
(2)用游标卡尺测量挡光片宽度d,示数如图(b)所示。该挡光片宽度d= mm;
(3)调节并记录木板与水平面的夹角θ,让装有挡光片的滑块从木板顶端下滑。记录挡光片
依次经过光电门A和B的挡光时间Δt 和Δt ,求得挡光片经过光电门时滑块的速度大小
A B
v 和v 。某次测得Δt =5.25×10-3 s,则v = m/s(结果保留3位有效数字);
A B A A
(4)推导滑块与绒布间动摩擦因数μ的表达式,可得μ= (用L、v 、v 、θ和重力加速
A B
度大小g表示),利用所得实验数据计算出μ值;
(5)改变θ进行多次实验,获得与θ对应的μ,并在坐标纸上作出μ⁃θ关系图像,如图(c)所示;
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(6)根据上述实验,在误差允许范围内,可以得到的结论为 。
v 2-v 2
答案 (2)5.25 (3)1.00 (4)tan θ- B A
2gLcosθ
(6)斜面倾角对动摩擦因数没有影响
解析 (2)该挡光片宽度d=5 mm+5×0.05 mm=5.25 mm。
(3)根据极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度可知,挡光片经过光电门A时的速度
d 5.25×10-3
v = = m/s=1.00 m/s。
A Δt 5.25×10-3
A
1
(4)挡光片依次经过光电门A和光电门B,由动能定理可得mgL sin θ-μmgL cos θ= mv 2-
2 B
1 v 2-v 2
mv 2,解得μ=tan θ- B A 。
2 A 2gLcosθ
(6)根据题图(c)可知,动摩擦因数并不随角度的变化而变化,故结论为斜面倾角对动摩擦
因数没有影响。
22. (2023福建,13,6分)某同学用图(a)所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。
所用器材有:电源、电压传感器、电解电容器C(4.7 μF,10 V),定值电阻R(阻值2.0 kΩ)、开
关S、导线若干。
(1)电解电容器有正、负电极的区别。根据图(a),将图(b)中的实物连线补充完整;
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(2)设置电源,让电源输出图(c)所示的矩形波,该矩形波的频率为 Hz;
(3)闭合开关S,一段时间后,通过电压传感器可观测到电容器两端的电压U 随时间周期
C
性变化,结果如图(d)所示,A、B为实验图线上的两个点。在B点时,电容器处于 状态
(填“充电”或“放电”);在 点时(填“A”或“B”),通过电阻R的电流更大;
(4)保持矩形波的峰值电压不变,调节其频率,测得不同频率下电容器两端的电压随时间变
化的情况,并在坐标纸上作出电容器上最大电压U 与频率f关系图像,如图(e)所示。当
m
f=45 Hz时,电容器所带电荷量的最大值Q 为 C(结果保留两位有效数字);
m
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(5)根据实验结果可知,电容器在充放电过程中,其所带的最大电荷量在频率较低时基本不
变,而后随着频率的增大逐渐减小。
答案 (1)如图所示 (2)40 (3)充电 B
(4)1.8×10-5
解析 (1)根据电路图连接实物图,注意电容器和电压传感器并联,连线如答案图所示。
1
(2)由题图(c)可知矩形波变化周期T=2.5×10-2 s,故该矩形波的频率f= =40 Hz。
T
(3)观察题图(d)可知,B点处于电容器两端电压增大的过程,此时电容器处于充电状态,通
E-U
过电阻的电流i = B;A点时电容器处于放电状态,电源电动势为零,通过电阻的电流
B
R
U
i = A,由图(c)和(d)可知E=5.0 V,U =U <2.5 V,所以i >i 。
A A B B A
R
一题多解
ΔU |ΔQ|
也可通过U ⁃t图线的切线斜率 C来判断电流的大小,电路中的电流大小i= =C
C Δt Δt
|ΔU |
C ,结合图像可知i >i 。
B A
Δt
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(4)由题图(e)可知,当f=45 Hz时,电容器此时两端的电压最大值U 约为3.8 V,故
m
Q =CU =4.7×10-6×3.8 C≈1.8×10-5 C。
m m
23. (2023广东,12,10分)某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有:电源
E(电动势恒定,内阻可忽略);毫安表 (量程15 mA,内阻可忽略);电阻R (阻值500 Ω)、
1
R (阻值500 Ω)、R (阻值600 Ω)和R (阻值200 Ω);开关S 和S ;装有耐腐蚀电极板和温度
2 3 4 1 2
计的有机玻璃样品池;导线若干。请完成下列实验操作和计算。
(1)电路连接
图(a)为实验原理图。在图(b)的实物图中,已正确连接了部分电路,只有R 一端的导线还未
4
连接,该导线应接到R 的 (填“左”或“右”)端接线柱。
3
(2)盐水电导率和温度的测量
①测量并记录样品池内壁的长宽高。在样品池中注满待测盐水。
②闭合开关S , 开关S ,毫安表的示数为10.0 mA,记录此时毫安表的示数。计算得
1 2
到流过样品池的电流I 为 mA。
1
③ 开关S ,毫安表的示数为15.0 mA,记录此时毫安表的示数。计算得到流过样品池
2
的电流I 为 mA。
2
④断开开关S ,测量并记录盐水的温度。
1
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(3)根据上述数据,计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为 Ω,进而可求得该
温度时待测盐水的电导率。
答案 (1)右 (2)②断开 40.0 ③闭合 60.0 (3)100
解析 (1)根据图(a)电路可知,R 和R 是并联关系,则R 右端的导线应接到R 的右端接线
3 4 4 3
柱。
I R
(2)②闭合开关S ,断开开关S ,毫安表的示数为10.0 mA,则通过电阻R 的电流I = 3 3
1 2 4 4 R
4
=30.0 mA,根据电路图可知,流过样品池的电流I =I +I =40.0 mA。
1 3 4
I 'R
③闭合开关S ,毫安表的示数为15.0 mA,则流过R 的电流I '= 3 3 =45.0 mA,流过样品
2 4 4 R
4
池的电流I =I '+I '=60.0 mA。
2 3 4
(3)设待测盐水的电阻为R ,根据闭合电路欧姆定律,开关S 断开时E=I
0 2 1
R R
( )
R +R + 3 4
0 2 R +R
3 4
R R R R
( )
开关S 闭合时E=I R + 1 2 + 3 4
2 2 0 R +R R +R
1 2 3 4
代入数据解得R =100 Ω。
0
22年及往年真题
1.(2022全国乙,22,5分)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t=0)开始的一段时间
内,该飞行器可视为沿直线运动,每隔1 s测量一次其位置,坐标为x,结果如下表所示:
t/s 0 1 2 3 4 5 6
1 1 2 3 4
x/m 0 507
094 759 505 329 233
回答下列问题:
(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动,判断的理由是: _____
_______________ ;
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(2)当x=507 m时,该飞行器速度的大小v= m/s;
(3)这段时间内该飞行器加速度的大小a= m/s2(保留2位有效数字)。
答案 (1)在误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移之差近似相等 (2)547 (3)79
解析 (1)根据表中数据可以求得第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内、第5 s内、第6 s
内飞行器的位移分别为x =507 m、x =587 m、x =665 m、x =746 m、x =824 m、x =904 m,在
1 2 3 4 5 6
误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移之差近似相等,即满足Δx=aT2,可判断该飞行
器在这段时间内近似做匀加速运动。
(2)对于匀加速直线运动,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,所以当x=507
1094
m时,该飞行器速度的大小v= m/s=547 m/s。
2
(3)根据逐差法可知这段时间内该飞行器加速度的大小
x -x (4233-1759)-1759
a= 36 03 = m/s2≈79 m/s2。
(3T) 2 9
2.(2022湖南,11,6分)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了
如图(a)所示的实验装置,测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下:
(1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05 g;
(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度l,记录数据如下
表:
序号 1 2 3 4 5
硬币数量
5 10 15 20 25
n/枚
长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56
(3)根据表中数据在图(b)上描点,绘制图线;
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(4)取出全部硬币,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示,此
时橡皮筋的长度为 cm;
(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为 g(计算结果保留3位有效数字)。
答案 (3)见解析 (4)15.35(15.34~15.36) (5)127
解析 (3)根据表中数据描点连线如图所示;
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(4)根据刻度尺的读数规则,读出橡皮筋的长度为15.35 cm-0.00 cm=15.35 cm;
ΔF
(5)由胡克定律F=kx可得k= ,本题中ΔF可用5枚硬币的重力表示,则Δx指的是橡皮
Δx
5×6.05×10-3×9.8
筋的伸长量,约为1.51 cm,则k= N/cm≈0.196 N/cm;设冰墩墩玩具的
1.51
质量为m,挂上冰墩墩后,橡皮筋长度为15.35 cm,与表中第4组数据联立可得k=
(m-20×6.05)×10-3×9.8
N/cm,解得m≈127 g。
15.35-15.05
3.(2022湖南,12,9分)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表,其内部结构如图
所示,R 为调零电阻(最大阻值为R ),R、R 、R 为定值电阻(R+R <R <R ),电流计 的内
0 0m s m n s 0m m n
阻为R (R≪R )。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
G s G
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(1)短接①②,将单刀双掷开关S与m接通,电流计 示数为I ;保持电阻R 滑片位置不变,
m 0
将单刀双掷开关S与n接通,电流计 示数变为I ,则I I (填“大于”或“小于”);
n m n
(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为 (填“×1”或“×10”);
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计 满偏刻度处)时,调
零电阻R 的滑片应该 调节(填“向上”或“向下”);
0
(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R ,稳定后电流
1
2
计 的指针偏转到满偏刻度的 ;取走R ,在①②间接入待测电阻R,稳定后电流计 的
3 1 x
1
指针偏转到满偏刻度的 ,则R= Ω。
3 x
答案 (1)大于 (2)×10 (3)向上 (4)400
解析 (1)短接①②,考虑到电源电动势不变,当保持电阻R 滑片的位置不变时,由闭合电
0
E
路欧姆定律可知I= ,将R 或R 视为外电路的电阻,由于R <R ,则I >I 。
R +R m n m n m n
内 外
(2)当开关接n时,欧姆表内电阻较大,内电阻和待测电阻串联分压,则待测量的电阻阻值
应较大,即此时应为“×10”挡位。
(3)若滑片位置不变,当开关接到较大的电阻R 时,考虑串联电路分压关系,电流计不能满
n
偏,若要使电流计满偏,则需要减小其所在支路的总电阻,故需向上调节调零电阻R 的滑
0
片。
E E 2 E
(4)设I =kI = ,当①②短接时,kI = ;当接入100 Ω的电阻时, kI = ;当接
总 g R g R 3 g R +100Ω
总 内 内
1 E
入R
x
时,
3
kI
g
=
R +R
,联立解得R
内
=200 Ω,R
x
=400 Ω。
内 x
4.(2022江苏,11,15分)小明利用手机测量当地的重力加速度,实验场景如题图1所示,他将
一根木条平放在楼梯台阶边缘,小球放置在木条上,打开手机的“声学秒表”软件,用钢尺水
平击打木条使其转开后,小球下落撞击地面。手机接收到钢尺的击打声开始计时,接收到
小球落地的撞击声停止计时,记录下击打声与撞击声的时间间隔t。多次测量不同台阶距
离地面的高度h及对应的时间间隔t。
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(1)现有以下材质的小球,实验中应当选用 。
A.钢球 B.乒乓球 C.橡胶球
(2)用分度值为1 mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如题图2所示,则h= cm。
(3)作出2h-t2图线,如题图3所示,则可得到重力加速度g= m/s2。
(4)在题图1中,将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量。若将手机放在地面A点,
设声速为v,考虑击打声的传播时间,则小球下落时间可表示为t'= (用h、t和v表示)。
(5)有同学认为,小明在实验中未考虑木条厚度,用图像法计算的重力加速度g必然有偏差。
请判断该观点是否正确,简要说明理由。
h
答案 (1)A (2)61.20 (3)9.61~9.63 (4)t+ (5)见解析
v
1
解析 (1)实验的原理为h= gt2,当小球所受空气阻力远小于重力时才可不计阻力,小球的
2
下落过程才可视为自由落体运动,故应选A。
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(2)分度值为1 mm的刻度尺,读数时必须向后估读一位。
2Δh 3.0-0.5
(3)由2h=gt2可知,图线的斜率等于重力加速度,故有:g= = m/s2≈9.62
Δ(t2 ) 0.320-0.060
m/s2。
h
(4)声音从木条传播到地面的时间t = ,且手机放在地面会导致记录的时间t偏小,故t'=t+
1 v
h
。
v
(5)该观点不正确。设木条厚度为d,则小球自由下落的实际高度H=h+d,用图像法计算的
2Δh
重力加速度g= ,而ΔH=Δh,故结果无偏差。
Δ(t2
)
5.(2022山东,14,8分)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验。实验
器材:
干电池E(电动势1.5 V,内阻未知);
电流表A (量程10 mA,内阻为90 Ω);
1
电流表A (量程30 mA,内阻为30 Ω);
2
定值电阻R (阻值为150 Ω);
0
滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω);
待测电阻R;
x
开关S,导线若干。
测量电路如图所示。
(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端,将定值电阻R 接入电
0
1
路;闭合开关,调节滑片位置,使电流表指针指在满刻度的 处。该同学选用的电流表为
2
(填“A ”或“A ”);若不考虑电池内阻,此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为 Ω。
1 2
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3
(2)断开开关,保持滑片的位置不变,用R 替换R ,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的
x 0 5
处,则R 的测量值为 Ω。
x
(3)本实验中未考虑电池内阻,对R 的测量值 (填“有”或“无”)影响。
x
答案 (1)A 60 (2)100 (3)无
1
E
解析 (1)回路中的电流I< =10 mA,即不可能使A 半偏,故选用的电流表为A ;当A 半
R 2 1 1
0
E
偏时,回路中的电流I=5 mA,若不考虑电池内阻,有I= ,代入数据解得此时滑
R +R +R
0 A1
动变阻器接入电路的阻值R=60 Ω。
3 E
(2)电流表指针指在满刻度的 处,此时回路中的电流I'=6 mA,由I'= ,解得
5 R +R +R
x A1
R=100 Ω。
x
E E
(3)若考虑电池内阻,则I= ,I'= ,其中R +R+r不变,故未考虑
R +R +R+r R +R +R+r A1
0 A1 x A1
电池内阻,对R 的测量值无影响。
x
6.(2022重庆,11,6分)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时,其阻值随温度的变化
关系。实验电路如图所示,实验设定恒定电流为50.0 μA,主要实验器材有:恒压直流电源
E、加热器、测温仪、热敏电阻R 、可变电阻R 、电流表A、电压表V。
T 1
(1)用加热器调节R 的温度后,为使电流表的示数仍为50.0 μA,须调节 (选填一种
T
给定的实验器材)。当R 两端未连接电压表时,电流表示数为50.0 μA;连接电压表后,电流
T
表示数显著增大,须将原电压表更换为内阻 (选填“远大于”“接近”“远小于”)R 阻值
T
的电压表。
(2)测得R 两端的电压随温度的变化如图所示,由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的
T
过程中,R 的阻值随温度的平均变化率是 kΩ·℃-1(保留2位有效数字)。
T
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答案 (1)可变电阻R 远大于 (2)1.2
1
解析 (1) 用加热器调节R 的温度后,为使电流表的示数即电路中电流仍为50.0 μA,则电
T
路中的总电阻应不变,故调节可变电阻R 。 连接电压表后,电流表示数显著增大,说明电
1
压表的分流作用显著,而并联电路中电流与阻值成反比,故需将原电压表更换为内阻远大
于 R 阻值的电压表。(2)由图可知,温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃时,R 两端电压由1.55 V
T T
变化到1.25 V,由于电流恒为50.0 μA,故电阻值减小了6.0 kΩ,可知R 的阻值随温度的平
T
均变化率是1.2 kΩ·℃-1。
7.(2022湖北,12,7分)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根
轻绳一端连接固定的拉力传感器,另一端连接小钢球,如图甲所示。拉起小钢球至某一位
置由静止释放,使小钢球在竖直平面内摆动,记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大
值T 和最小值T 。改变小钢球的初始释放位置,重复上述过程。根据测量数据在直角
max min
坐标系中绘制的T -T 图像是一条直线,如图乙所示。
max min
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(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒,则图乙中直线斜率的理论值为 。
(2)由图乙得:直线的斜率为 ,小钢球的重力为 N。(结果均保留2位有效数字)
(3)该实验系统误差的主要来源是 (单选,填正确答案标号)。
A.小钢球摆动角度偏大
B.小钢球初始释放位置不同
C.小钢球摆动过程中有空气阻力
答案 (1)-2 (2)-2.1 0.59 (3)C
解析 (1)小球摆至最高点时有:T =mg cos θ
min
v2
小球摆至最低点时有:T =mg+m
max
L
1
根据机械能守恒定律有:mgL(1-cos θ)= mv2
2
三式联立整理得:T =3mg-2T
max min
故直线斜率的理论值为-2。
(2)由T 与T 的函数式可知,图像的纵截距为3mg=1.77 N,则mg=0.59 N,在图线上取两
max min
ΔT 1.35-1.77
点坐标求斜率:k= max = =-2.1。
ΔT 0.20-0
min
(3)小钢球摆动过程克服空气阻力做功,使一部分机械能转化为内能,故选C。
8.(2022河北,11,6分)某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验
证系统机械能守恒定律,实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k ,原长为L ,钩码的质
0
第45页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
1
量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为E= kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形
2
变量,当地的重力加速度大小为g。
(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时
器电源。从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的
部分纸带如图2所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内,认为释
放钩码的同时打出A点)。从打出A点到打出F点时间内,弹簧的弹性势能减少量为 ,
钩码的动能增加量为 ,钩码的重力势能增加量为 。
(2)利用计算机软件对实验数据进行处理,得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加
量分别与钩码上升高度h的关系,如图3所示。
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由图3可知,随着h增加,两条曲线在纵向的间隔逐渐变大,主要原因是
。
答案 见解析
解析 (1)打出A点时,弹簧的伸长量x =L-L ;打出F点时,弹簧的伸长量x =L-L -h ,则从打
A 0 F 0 5
1 1 1 1
出A点到打出F点的时间内,弹簧弹性势能减少量为ΔE = kx2- kx2= k(L-L )2- k(L-
p1 2 A 2 F 2 0 2
h -h 1 1 (h -h ) 2
L -h )2;打出F点时,钩码速度v = 6 4,动能增加量ΔE = mv2= m 6 4 ;重力势能
0 5 F 2T k 2 F 2 2T
增加量ΔE =mgh 。
p2 5
(2)弹簧弹力逐渐减小,空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦阻力变得不可忽略,系统机
械能持续减小。
9.(2022广东,11,7分)某实验小组为测量小球从某一高度释放,与某种橡胶材料碰撞导致
的机械能损失,设计了如图(a)所示的装置,实验过程如下:
第47页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(1)让小球从某一高度由静止释放,与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门
位置,使小球从光电门正上方释放后,在下落和反弹过程中均可通过光电门。
(2)用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图(b)所示,小球直径d= mm。
(3)测量时,应 (选填“A”或“B”,其中A为“先释放小球,后接通数字计时器”,B为“先
接通数字计时器,后释放小球”)。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t 和
1
t 。
2
(4)计算小球通过光电门的速度,已知小球的质量为m,可得小球与橡胶材料碰撞导致的机
械能损失ΔE= (用字母m、d、t 和t 表示)。
1 2
(5)若适当调高光电门的高度,将会 (选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误
差。
1 ( 1 - 1 )
答案 (2)7.885 (3)B (4) md2
2 t2 t2
1 2
(5)增大
解析 (2)螺旋测微器的读数为7.5 mm+38.5×0.01 mm=7.885 mm。
(3)如果先释放小球,后接通数字计时器,由于高度较小,还没有启动数字计时器,小球已通
过光电门,故应先接通数字计时器,再释放小球。
d d
(4)小球两次通过光电门的速度v = ,v = ,由于光电门的高度一定,若不考虑空气阻力的
1 t 2 t
1 2
1 1 1 (d) 2
影响,可认为小球与橡胶材料碰撞前后的机械能的损失量ΔE=
2
m v
1
2 -
2
m v
2
2 =
2
m
t
-
1
(d) 2 1 ( 1 - 1 )
t = 2 md2 t2 t2 。
2 1 2
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(5)由于存在空气阻力,适当调高光电门的高度后,不会影响小球碰撞过程中的机械能损失,
但会增大小球两次通过光电门过程中空气阻力所做的功,当将小球两次通过光电门时减
少的动能作为小球碰撞过程中损失的机械能时,会增大测量的系统误差。
10.(2022全国甲,22,5分)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有:电源E (电动势
1.5 V,内阻很小),电流表 (量程10 mA,内阻约10 Ω),微安表 (量程100 μA,内阻R 待测,
g
约1 kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10 Ω),定值电阻R (阻值10 Ω), 开关S,导线若干。
0
(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图;
(2)某次测量中,微安表的示数为90.0 μA,电流表的示数为9.00 mA,由此计算出微安表内
阻R = Ω。
g
答案 (1)如图所示 (2)990
I R
解析 流过电阻R 的电流I =I-I =9 mA-0.09 mA=8.91 mA,由欧姆定律可知,R = 0 0 =
0 0 g g I
g
8.91×10
Ω=990 Ω。
0.09
11.(2022北京,15,8分)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、
实验操作、数据分析等。
(1)用电压表(内阻约为3 kΩ)和电流表(内阻约为0.1 Ω)测量一个电阻的阻值(约为5 Ω)。
要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。
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(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约20 kΩ电阻的阻值,
下列实验步骤正确的操作顺序为 (填各实验步骤前的字母)。
A.将选择开关置于“×1 k”位置
B.将选择开关置于“OFF”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开
D.将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”
(3)图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中,闭合开关后,发
现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数。为查找
故障,在其他连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位
置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d时,电压表没有示数。若电路中仅有一处故障,
则 (选填选项前的字母)。
A.导线ab断路 B.滑动变阻器断路
C.导线cd断路 D.滑动变阻器短路
答案 (1)甲 (2)ADCB (3)C
解析 (1)测小电阻,选用电流表外接法测量误差小。
1
(2)多用电表测电阻时,指针在表盘中间 处的测量较准确。由于R ≈20 kΩ,故应选用“×1
3 测
k”挡位;测量前要先“欧姆调零”,故正确操作顺序为:ADCB。
(3)闭合开关后,电压表有示数,且在分别试触b、c时,电压表均有示数,说明从c经过滑动
变阻器到a的电路导通,试触d时电压表示数为零,说明dc段有断路。
12.(2022北京,16,10分)某同学利用自由落体运动测量重力加速度,实验装置如图1所示,
打点计时器接在频率为50.0 Hz的交流电源上。
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使重锤自由下落,打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的
一条纸带,依次标出计数点1,2,…,8,相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数
点之间的距离x ,x ,…,x ,并求出打点2,3,…,7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立v-t
1 2 7
坐标系,根据重锤下落的速度作出v-t图线并求重力加速度。
(1)图2为纸带的一部分,打点3时,重锤下落的速度v = m/s(结果保留3位有效数字)。
3
(2)除点3外,其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出,请在图中标出速度v 对
3
应的坐标点,并作出v-t图线。
(3)根据图3,实验测得的重力加速度g= m/s2(结果保留3位有效数字)。
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(4)某同学居家学习期间,注意到一水龙头距地面较高,而且发现通过调节水龙头阀门可实
现水滴逐滴下落,并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔,还能听到水滴落地时发出的清
脆声音。于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量,请
写出需要测量的物理量及对应的测量方法。
答案 (1)1.15
(2)如图所示
(3)9.75
(4)需要测量的物理量:水滴下落的高度h和下落的时间t。
测量h的方法:用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度,多次测量取平均值。
测量t的方法:调节水龙头阀门,使一滴水开始下落的同时,恰好听到前一滴水落地时发出
t
的清脆声音。用手机测量n滴水下落的总时间t ,则t= n。
n
n
解析 (1)由于交流电源频率f=50.0 Hz,相邻计数点间还有一个计时点,则相邻计数点间时
2 x +x 3.83+5.36
间间隔为T= =0.04 s,故v = 2 3= cm/s=1.15 m/s
f 3 2T 2×0.04
(2)见答案图
(3)由v-t图线的斜率可得重力加速度为
Δv 2.69-0.35
g= = m/s2=9.75 m/s2
Δt 0.24
13.(2022浙江1月选考,17,7分)(7分)(1)在“研究平抛运动”实验中,以小钢球离开轨道末
端时球心位置为坐标原点O,建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h
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处静止释放,使其水平抛出,通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹,如图1所
示。在轨迹上取一点A,读取其坐标(x ,y )。
0 0
①下列说法正确的是 (单选)。
A.实验所用斜槽应尽量光滑
B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据
②根据题目所给信息,小球做平抛运动的初速度大小v = (单选)。
0
A.√2gh B.√2g y
0
√ g √ g
C.x D.x
0 2h 0 2y
0
③在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是 。
(2)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图2所示,阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B,给
小车A一定速度去碰撞静止的小车B,小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测
得。
①实验应进行的操作有 (单选)。
A.测量滑轨的长度
B.测量小车的长度和高度
C.碰撞前将滑轨调成水平
②表是某次实验时测得的数据:
A的 B的
碰撞前A 碰撞后A 碰撞后B的
质 质 的 的
速度大小/
量/kg 量/kg
速度大 速度大
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小/ 小/
(m·s-1)
(m·s-1) (m·s-1)
0.200 0.300 1.010 0.200 0.800
由表中数据可知,碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是 kg·m/s(结果保留3
位有效数字)。
答案 (1)①C ②D ③见解析 (2)①C ②0.200
解析 (1)①根据实验原理可知,实验中只要确保小球多次水平抛出时的速度相同即可,无
须斜槽尽量光滑,A错误;画轨迹时应注意描绘要求,即尽可能使平滑曲线通过所有点,不
能通过所有点时应使点迹均匀分布在曲线两侧,个别误差较大的点可忽略,故B错误;为
1 √2y
减小实验测量误差,应选用离原点较远的点读取数据,故C正确。②由y = gt2得t= 0,
0 2 g
x √ g
故v = 0=x ,D正确。③实验要求确保多次运动的轨迹相同,即小球水平抛出时的速
0 t 0 2y
0
度相同,因此小球必须从斜槽上同一位置由静止释放。
(2)①根据动量守恒定律条件,滑轨阻力很小可忽略,因此为减小重力影响应调节滑轨水平;
根据实验原理可知,无须测量滑轨的长度及小车的长度和高度,故A、B错误,C正确。
②根据弹性碰撞规律可知,m <m ,则A与B碰撞后,A会反弹,即碰撞后系统的总动量大小
A B
为p=m v '-m v '=0.300×0.800 kg·m/s-0.200×0.200 kg·m/s=0.200 kg·m/s。
B B A A
14.(2022浙江6月选考，17，7分)(1)①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如
图1所示,长木板水平放置,细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分,以计数点O为
位移测量起点和计时起点,则打计数点B时小车位移大小为 cm。由图3中小车运动
的数据点,求得加速度为 m/s2(保留两位有效数字)。
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②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验,需调整的是 (多选)。
A.换成质量更小的小车
B.调整长木板的倾斜程度
C.把钩码更换成砝码盘和砝码
D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角
(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示,在该实验中,
①下列说法正确的是 (单选);
A.拉着细绳套的两只弹簧秤,稳定后读数应相同
B.在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点
C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦
D.测量时,橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板
②若只有一只弹簧秤,为了完成该实验至少需要 (选填“2”、“3”或“4”)次把橡皮条结
点拉到O点。
答案 (1)①6.20±0.05 1.9±0.2 ②BC (2)①D ②3
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解析 (1)①刻度尺应估读到0.01 cm,所以读数为6.20 cm。v-t图线斜率表示加速度,故加
速度为1.9 m/s2。②探究加速度与力、质量关系实验中要求平衡摩擦力,还要能够方便控
制小车所受的拉力大小,所以应调整长木板的倾斜程度,将钩码换成砝码盘和砝码。小车
质量不用变小,细绳与长木板始终要平行。
(2)①拉着细绳套的两只弹簧秤读数不必相同,A错误;记录拉力方向时需要两个点即可,
已经有结点位置再需要一个点就行,B错误;测量时弹簧秤外壳与木板之间可以存在摩擦,
但弹簧秤中的弹簧等与弹簧秤外壳之间不能存在摩擦,C错;测量时,橡皮条、细绳和弹簧
秤应贴近并平行于木板,D正确。②本实验需要知道两个分力大小和两分力的合力大小,
只有一只弹簧秤,所以需要测量3次,至少需要3次将橡皮条的结点拉到O点。
15.(2022全国乙,23,10分)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻R 在0~5 mA范围内的
x
伏安特性。可用器材有:电压表 (量程为3 V,内阻很大),电流表 (量程为1 mA,内阻为
300 Ω),电源E(电动势约为4 V,内阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ),
定值电阻R (阻值可选75 Ω或150 Ω),开关S,导线若干。
0
(1)要求通过R 的电流可在0~5 mA范围内连续可调,将图(a)所示的器材符号连线,画出实
x
验电路的原理图;
(2)实验时,图(a)中的R应选最大阻值为 (填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器,R 应选
0
阻值为 (填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻;
(3)测量多组数据可得R 的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别
x
如图(b)和图(c)所示,则此时R 两端的电压为 V,流过R 的电流为 mA,此组数
x x
据得到的R 的阻值为 Ω(保留3位有效数字)。
x
第56页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
答案 (1)如图所示 (2)10 Ω 75 Ω (3)2.30 4.20 548
解析 (1)要求通过R 的电流可在0~5 mA范围内连续可调,则应用滑动变阻器的分压式
x
接法,电流表的量程为1 mA,需测到5 mA,则要对电流表改装,与其并联一个电阻R ,电压
0
表的内阻很大,则电流表采用外接法。
(2)滑动变阻器采用分压式接法,R应选最大阻值较小的滑动变阻器;电流表量程1 mA改
U 1mA×300Ω
装为量程5 mA,则R = = =75 Ω,故R 应选阻值为75 Ω的定值电阻。
0 I 5mA-1mA 0
(3)电压表的分度值为0.1 V,读数时需估读到分度值的下一位,读数为2.30 V,电流表的分
度值为0.02 mA,此时示数为0.84 mA,考虑到改装关系,流过R 的电流为5×0.84 mA=4.20
x
U
mA,利用R= 解得R≈548 Ω。
I x
16.(2022浙江1月选考,18,7分)小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其
影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器的
第57页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
U
阻值,使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U,从而得到多个 的值,作
I
U
出 -l图像,如图2中图线a所示。
I
(1)在实验中使用的是 (选填“0~20 Ω”或“0~200 Ω”)的滑动变阻器。
(2)在某次测量时,电压表的指针位置如图3所示,则读数U= V。
(3)已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8 m2,则合金丝甲的电阻率为 Ω·m(结果保留
2位有效数字)。
(4)图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的
U
方法获得的 -l图像,由图可知合金丝甲的横截面积 (选填“大于”“等于”或“小于”)
I
合金丝乙的横截面积。
答案 (1)0~20 Ω (2)1.31~1.34
第58页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(3)0.96×10-6~1.0×10-6 (4)小于
解析 (1)由题图2中a图线知合金丝电阻测量范围为3~8 Ω,结合电流表示数不变,即闭
合电路的总电阻不变,为方便实验操作,滑动变阻器应选用0~20 Ω的。
(2)由(1)中分析知,电压表应选量程0~3 V的,故读数U=1.32 V(1.31~1.34 V均可)。
(U)
l U ρ Δ
(3)由R=ρ 可得 = l,根据题图2中图线斜率可求得ρ= I S=0.98×10-6 Ω·m。
S I S
Δl
R R
(4)由题图2知L=0.40 m时,R
甲
=6.8 Ω,R
并
=2.1 Ω,根据R
并
=
R
甲
+R
乙 可解得R
甲
>R
乙
,由
甲 乙
l
R=ρ ,因为甲、乙长度相同,材料相同,所以S
甲
<S
乙
,故选填小于。
S
17.(2022浙江6月选考,18,7分)(1)探究滑动变阻器的分压特性,采用图1所示的电路,探
究滑片P从A移到B的过程中,负载电阻R两端的电压变化。
①图2为实验器材部分连线图,还需要 (选填af、 bf、fd、fc、 ce或cg)连线(多选)。
②图3所示电压表的示数为 V。
第59页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
③已知滑动变阻器的最大阻值R =10 Ω,额定电流I=1.0 A。选择负载电阻R=10 Ω,以R两
0
x x
端电压U为纵轴, 为横轴(x为AP的长度,L为AB的长度),得到U- 分压特性曲线为图
L L
4中的“Ⅰ”;当R=100 Ω,分压特性曲线对应图4中的 (选填“Ⅱ”或“Ⅲ”);则滑动变阻
器最大阻值的选择依据是 。
(2)两个相同的电流表G 和G 如图5所示连接,晃动G 表,当指针向左偏时,静止的G 表
1 2 1 2
的指针也向左偏,原因是 (多选)。
A.两表都是“发电机”
B.G 表是“发电机”,G 表是“电动机”
1 2
C.G 表和G 表之间存在互感现象
1 2
D.G 表产生的电流流入G 表,产生的安培力使G 表指针偏转
1 2 2
答案 (1)①af、fd、ce ②1.50±0.02 ③Ⅱ R <R
0
(2)BD
解析 (1)①由电路图可知,滑动变阻器采用分压式接法,电压表并联接在电阻两端,由实物
图可知电源电压为3 V,故需连接ce、fd、af三条线。
②电压表0~3 V量程的分度值为0.1 V,估读一位,读数为1.50 V。
第60页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
③滑片滑到AB段中点时,电阻箱阻值越大,电阻箱与滑动变阻器AP段的并联电阻越接近
x x
R ,根据串联分压规律,U = U,U 与 成正比,故R=100 Ω时对应图线Ⅱ,选择滑动变阻
AP AP L AP L
器的依据是R <R。
0
(2)G 、G 按题图连接,晃动G 时,G 的指针向左偏,线圈切割磁感线,相当于“发电机”,产生
1 2 1 1
的感应电流经导线流到G ,在安培力作用下线圈转动,指针偏转,相当于“电动机”,故B、D
2
正确。
18.(2022山东,13,6分)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量
的实验。受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测
物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。主要步骤如下:
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;
②接通气源,放上滑块,调平气垫导轨;
③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到
O点的距离为5.00 cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时;
④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部分图像如
图乙所示。
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回答以下问题(结果均保留两位有效数字):
(1)弹簧的劲度系数为 N/m。
(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示。由此可
得滑块与加速度传感器的总质量为 kg。
(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ,则待
测物体的质量为 kg。
答案 (1)12 (2)0.20 (3)0.13
F 0.610
解析 (1)由F-t图像可知,弹簧伸长5.00 cm时弹力F=0.610 N,则k= = N/m≈12
x 0.05
N/m。
F 1
(2)由牛顿第二定律可知a= ,图线的斜率k= ,由丙图中图线Ⅰ的斜率可求得m≈0.20
m m
kg。
(3)由丙图中图线Ⅱ的斜率可求得m'≈0.33 kg,则待测物体的质量m″=m'-m=0.13 kg。
19.(2022重庆,12,9分)如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装
置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定,左支点高度可调,装置上方固定一具有计时
功能的摄像机。
(1)要测量滑块的动量,除了前述实验器材外,还必需的实验器材是 。
(2)为减小重力对实验的影响,开动气泵后,调节气垫导轨的左支点,使轻推后的滑块能在
气垫导轨上近似做 运动。
第62页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(3)测得滑块B的质量为197.8 g,两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示,其
中①为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向,由图中数据可得滑块B
碰前的动量为 kg·m·s-1(保留2位有效数字),滑块A碰后的图线为 (选填“②”
“③”“④”)。
答案 (1)天平 (2)匀速直线 (3)-0.011 ③
解析 (1)要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量,故还需要的器材是天平;
(2)为了减小重力对实验的影响,应该让气垫导轨处于水平位置,故调节气垫导轨后要使滑
块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动;
(3)取滑块A碰前运动方向为正方向,根据x-t图可知滑块B碰前的速度为v =
B
0.424-0.476
m/s=-0.058 m/s,则滑块B碰前的动量为p =m v =0.197 8 kg×(-0.058)
0.9 B B B
m/s=-0.011 kg·m/s;图线①为滑块B碰前的图线,则图线④为碰前A滑块的图线,碰后A、B
滑块同向运动,且A在前,速度大,由图可知碰后图线③的速度大于图线②的速度,可知③
为碰后A滑块的图线。
20.(2022湖北,13,9分)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,为测量一种
新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究。
(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,示数如图甲所示,其读数为
mm。再用游标卡尺测得其长度L。
第63页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻R 的阻值。图中电流表量程为0.6 A,内
x
阻为1.0 Ω,定值电阻R 的阻值为20.0 Ω,电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω。首先将S 置于
0 2
位置1,闭合S ,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,实验数据见下表。根
1
1
据表中数据,在图丙中绘制出 -R图像。再将S 置于位置2,此时电流表读数为0.400 A。
I 2
根据图丙中的图像可得R= Ω(结果保留2位有效数字)。最后可由表达式ρ=
x
得到该材料的电阻率(用D、L、R 表示)。
x
1
R/Ω I/A /A-1
I
5.0 0.414 2.42
10.0 0.352 2.84
15.0 0.308 3.25
20.0 0.272 3.68
25.0 0.244 4.10
30.0 0.222 4.50
1
(3)该小组根据图乙的电路和图丙的 -R图像,还可以求得电源电动势E= V,内阻r=
I
Ω。(结果均保留2位有效数字)
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(4)持续使用后,电源电动势降低、内阻变大。若该小组再次将此圆柱形电阻连入此装置,
测得电路的电流,仍根据原来描绘的图丙的图像得到该电阻的测量值会 (选填“偏
大”、“偏小”或“不变”)。
πR D2
答案 (1)3.700 (2)6.0 x (3)12 3.1 (4)偏大
4L
解析 (1)由图甲可得读数为3.5 mm+20.0×0.01 mm=3.700 mm。
1 L
(2)电流表示数为0.400 A时, =2.50 A-1,由图丙可读得对应横坐标为6.0 Ω。由R=ρ 、
I x S
(D) 2 πR D2
S=π 可得ρ= x 。
2 4L
1 r+R +R 1 1 1
(3)由电路结构可得E=I(r+R +R +R),即 = 0 A+ R,可见 -R图线的斜率k= 、纵
0 A I E E I E
r+R +R 4.90-2.00
截距b= 0 A,再由图丙可得b=2.00 A-1、k= A-1·Ω-1≈0.082 9 V-1,解得
E 35
E≈12 V、r≈3.1 Ω。
E
(4)由E=I(r+R +R +R)得R= -(r+R +R ),可知当电源的电动势降低、内阻增大后,同一电
0 A I 0 A
流对应的电阻箱接入电路中阻值减小,故按原来描绘的图像处理时所获得的R 偏大。
x
21.(2022河北,12,9分)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计
电路如图1所示。选用的器材有:限温开关S (手动将其按下,开始持续加热煮饭,当锅内温
1
度高于103 ℃时自动断开,之后不能自动闭合);保温开关S (当锅内温度高于80 ℃时自动
2
断开,温度低于70 ℃时自动闭合);电饭煲的框架(结构如图2所示)。自备元件有:加热电
阻丝R(阻值为60 Ω,用于加热煮饭);限流电阻R 和R (阻值均为1 kΩ);指示灯L 和L (2.5
1 2 1 2
V,0.6 W,当电流低于30 mA时可视为熄灭);保险丝T。
第65页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(1)按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 (多选)。
A.按下S ,L 和L 均发光
1 1 2
B.当锅内温度高于103 ℃时,S 自动断开,L 和L 均发光
1 1 2
C.保温过程中,S 自动在闭合、断开状态之间交替切换
2
D.当锅内温度低于70 ℃时,S 自动闭合,L 发光,L 熄灭
2 1 2
(2)简易电饭煲制作完成后,试用时L 始终不亮,但加热和保温功能均正常。在不拆卸元件
1
的前提下,断开电源,使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是
(填写各步骤前的字母)。
A.将选择开关旋转到“×100”位置
B.将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯L 两端的阻值
1
E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
第66页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
操作时,将多用电表两表笔与L 两端接触,若指针如图3所示,可判断是 断路损坏;
1
若指针如图4所示,可判断是 断路损坏。(用电路中的元件符号表示)
答案 (1)CD (2)CABDE L R
1 1
U2
解析 (1)指示灯的阻值为R= ≈10 Ω。由图1可知,在S 、S 有一个闭合时,R 与L 就被
1 2 2 2
P
220V
短路而不能发光,此时通过L 的电流为I = ≈218 mA>30 mA,则L 可发光,A错
1 1 1.01kΩ 1
误,D正确。当锅内温度高于103 ℃时,S 与S 均断开,此时R 、L 串联后与R并联的总阻
1 2 1 1
60×1010 220V
值为 Ω≈56.6 Ω,再与L 、R 串联,通过L 的电流为 ≈0.206
1010+60 2 2 2 (1010+56.6)Ω
A=206 mA>30 mA,L 可发光,而由并联电路电流分配规律可知通过L 的电流约为
2 1
60
×206 mA≈11.6 mA<30 mA,故此时L 熄灭,B错误。在保温过程中,温度高于80
1010+60 1
℃时S 断开停止加热,温度下降到低于70 ℃时S 闭合又开始加热,故C正确。
2 2
第67页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(2)使用多用电表测电阻时,首先是机械调零,然后选倍率挡,选挡后需欧姆调零,调零后再
进行阻值测量,测量完毕后为了电表安全要进行E步骤。
图3中电阻测量值约为1 060 Ω,说明L 断路损坏,测量的是R 与R串联的总阻值;图4中
1 1
电阻的测量值约为10 Ω,说明R 断路损坏,测量的是L 的阻值。
1 1
22.(2022广东,12,9分)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件。某
同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系,实验过程如下:
(1)装置安装和电路连接
如图(a)所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线
接入如图(b)所示的电路中。
第68页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻R 的测量
x
①将导电绳拉伸后,用刻度尺测量并记录A、B间的距离,即为导电绳拉伸后的长度L。
②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S ,闭合开关S ,调节R,使电压表和电流
2 1
表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和I 。
1
③闭合S ,电压表的示数 (选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U,记
2
录电流表的示数I ,则此时导电绳的电阻R= (用I 、I 和U表示)。
2 x 1 2
④断开S ,增大导电绳拉伸量,测量并记录A、B间的距离,重复步骤②和③。
1
(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值 (选填“有”或“无”)影响。
(4)图(c)是根据部分实验数据描绘的R-L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上,当
x
机械臂弯曲后,测得导电绳的电阻R 为1.33 kΩ,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为
x
cm,即为机械臂弯曲后的长度。
U
答案 (2)③变小 (3)无 (4)51.80
I -I
2 1
解析 (2)③根据闭合电路欧姆定律,闭合S 后,导电绳与定值电阻并联,电路中总电阻变
2
小,电流变大,电压表的示数变小(提示:也可用串反并同法判断)。根据部分电路欧姆定律,
U U U U U U
闭合S 前,I = + ,闭合S 后,I = + + ,联立解得导电绳的电阻R= 。
2 1 R R 2 2 R R R x I -I
定 V 定 V x 2 1
U
(3)根据(2)的分析知,导电绳的电阻R= ,与电压表内阻无关。(4)由图线可得R=1.33
x I -I x
2 1
kΩ时,导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。
23.(2022全国甲,23,10分)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为m 的滑
1
块A与质量为m 的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞,碰撞时间极短,比较碰撞后A
2
和B的速度大小v 和v ,进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空:
1 2
(1)调节导轨水平。
(2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反,应选
取质量为 kg的滑块作为A。
第69页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(3)调节B的位置,使得A与B接触时,A的左端到左边挡板的距离s 与B的右端到右边挡
1
板的距离s 相等。
2
(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动,并与B碰撞,分别用传感器记录A和B从碰撞时
刻开始到各自撞到挡板所用的时间t 和t 。
1 2
(5)将B放回到碰撞前的位置,改变A的初速度大小,重复步骤(4)。多次测量的结果如表所
示。
1 2 3 4 5
t /s 0.49 0.67 1.01 1.22 1.39
1
t /s 0.15 0.21 0.33 0.40 0.46
2
v
1
k= 0.31 k 0.33 0.33 0.33
v 2
2
(6)表中的k = (保留2位有效数字)。
2
v
(7) 1的平均值为 (保留2位有效数字)。
v
2
v
(8)理论研究表明,对本实验的碰撞过程,是否为弹性碰撞可由 1判断。若两滑块的碰撞为
v
2
v
弹性碰撞,则 1的理论表达式为 (用m 和m 表示),本实验中其值为 (保留2位
v 1 2
2
有效数字);若该值与(7)中结果间的差别在允许范围内,则可认为滑块A与滑块B在导轨
上的碰撞为弹性碰撞。
m -m
答案 (2)0.304 (6)0.31 (7)0.32 (8) 2 1 0.34
2m
1
解析 (2)在一动一静的弹性碰撞中,质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹,故应选质
量为0.304 kg的滑块作为A。
s s v t 0.21
(6)滑块A、B碰后的速度v = 1、v = 2 ,因s =s ,故有 1 = 2 ,则k = ≈0.31。
1 t 2 t 1 2 v t 2 0.67
1 2 2 1
第70页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
v 2×0.31+3×0.33
(7) 1的平均值 k= ≈0.32。
v 5
2
(8)设滑块A碰前的速度为v ,若为弹性碰撞,则有:
0
{ m v =-m v +m v ①
1 0 1 1 2 2
1 1 1
m v2= m v2+ m v2 ②
2 1 0 2 1 1 2 2 2
m -m 2m v
联立①②得:v = 2 1 v ,v = 1 0
1 m +m 0 2 m +m
1 2 1 2
v m -m 0.510-0.304
则 1 = 2 1 = ≈0.34。
v 2m 2×0.304
2 1
24.(2018北京理综,21,18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
图1
主要实验步骤如下:
a.安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。
b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当做计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间
间隔T选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F……所示。
图2
c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度,分别记作v 、v 、v 、
1 2 3
v 、v ……
4 5
d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。
第71页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
图3
结合上述实验步骤,请你完成下列任务:
(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有 和 (填选项前的字母)。
A.电压合适的50 Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平(含砝码)
(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐
标点,并画出v-t 图像。
(3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是 。v-t图像
斜率的物理意义是 。
Δx
(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 表示各计数点
Δt
的瞬时速度,从理论上讲,对Δt的要求是 (选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验
的角度看,选取的Δx大小与速度测量的误差 (选填“有关”或“无关”)。
(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计
时,为此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。请你结合
匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间
均匀变化的。
图4
答案 (1)A C (2)如图所示
第72页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(3)小车的速度随时间均匀变化 加速度
(4)越小越好 有关
(5)如果小球的初速度为0,其速度v∝t,那么它通过的位移x∝t2。因此,只要测量小球通过
不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。
解析 本题考查研究匀变速直线运动规律的实验。
(1)打点计时器所用电源为50 Hz的交流电源,测量各计数点间距离需用刻度尺。
(2)图见答案。
(3)因为小车的速度随时间均匀变化,所以小车做匀加速直线运动。由匀加速直线运动中
速度v=v +at,可知v-t图像斜率的物理意义是加速度。
0
Δx
(4)v= ,若用 v 表示瞬时速度,Δt越小越好,而选取的Δx大小会影响速度测量值与真实
Δt
值的偏差大小。
1
(5)设v =0,v=at,而x= at2,故可通过位移随时间的变化情况,判断速度随时间的变化情况。
0 2
解题关键 实验原理的认识
(1)图像法是实验中常用的方法,要学会通过图像分析问题。
(2)测量量的转换是实验中的常用手段,当某一个物理量不易测量时,可通过该量与其他量
的关系式,转换成其他可测量的物理量。如将速度的测量转换成位移的测量。
25.(2017课标Ⅰ,22,5分)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计
时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,
用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录
了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)
第73页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
图(a)
图(b)
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的。
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置
时的速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字)
答案 (1)从右向左 (2)0.19 0.037
解析 (1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故相邻水滴间的距离逐渐减小,
结合图(b)可知小车向左运动。(2)由题意知,30 s内滴下46滴水,共45个时间间隔,故相邻
30 2
两滴水的时间间隔T= s= s。由匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻的瞬时速
45 3
117+133
度可得v = 2 mm/s=0.19 m/s。由逐差法得小车运动的加速度为a=
A 2×
3
(150+133)-(117+100)
( 2) 2 mm/s2=0.037 m/s2。
2×
3
26.(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;
第74页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
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],v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v;
④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v-Δt图,如图(c)所示。
图(c)
完成下列填空:
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用v 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度
A
大小,则v与v 、a和Δt的关系式为v= 。
A
(2)由图(c)可求得,v = cm/s,a= cm/s2。(结果保留3位有效数字)
A
a
答案 (1)v + Δt (2)52.1 16.3
A 2
解析 挡光片通过光电门的平均速度v等于Δt时间段的中间时刻的速度
Δt
由v=v +at可知v=v +a
0 A 2
1
即v=v + a·Δt,由图像的截距可知v =52.12 cm/s≈52.1 cm/s
A 2 A
1
其斜率k= a,故滑块的加速度a=2k=16.3 cm/s2
2
27.(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0.1 s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
第75页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(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=24.5 cm、ac=58.7 cm,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。
Δx (0.587-0.245)-0.245
(3)由Δx=gT2得当地的重力加速度的大小为g= =
T2 0.12
m/s2=9.7 m/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x -x =(m-n)aT2计算;当给定多个连续
m n
数据时,则需采用逐差法计算。
28.(2014大纲全国,22,6分)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜
面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时频闪频
率是10 Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 、x 、x 、
1 2 3
x 。已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s。数据如下表所示。重力加速度大小g=9.80
4
m/s2。
单位:cm
x x x x h s
1 2 3 4
10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00
第76页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
根据表中数据,完成下列填空:
(1)物块的加速度a= m/s2(保留3位有效数字)。
(2)因为 ,可知斜面是粗糙的。
答案 (1)4.30(4分,填“4.29”或“4.31”同样给分)
h
(2)物块加速度小于g =5.88 m/s2(或:物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)(2
s
分)
Δx x +x -x -x
解析 (1)a= = 3 4 1 2 =4.30 m/s2
4T2 4T2
(2)见答案。
解题指导 运用逐差法求出加速度a。
归纳总结 频闪照片和纸带打点的共同特点是想办法留下物体在相等时间内通过的位移,
从而可以研究物体的运动情况,根据Δx=aT2求a,根据平均速度和中点时刻速度的关系求
瞬时速度。
29.(2013广东理综,13,18分)(18分)(1)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图16(a)所
示,其中斜面倾角θ可调。打点计时器的工作频率为50 Hz。纸带上计数点的间距如图
16(b)所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
图16(a)
图16(b)
(1)部分实验步骤如下:
A.测量完毕,关闭电源,取出纸带。
B.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车。
C.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连。
D.把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔。
第77页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
上述实验步骤的正确顺序是: (用字母填写)。
(2)图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T= s。
(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v = 。
5
(4)为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a= 。
S +S
答案 (1)DCBA (2)0.1 (3) 4 5
2T
S +S +S -S -S -S
6 5 4 3 2 1
(4)
9T2
解析 (1)按常规实验步骤排序即可,先安装再操作后整理。(2)因相邻两计数点间有4个
v S +S
点没有画出,所以其间有5个 0.02 s,共计0.1 s。(3)由 t=v可知,v = 4 5。④由Δx=aT2,
5
2 2T
S +S +S -S -S -S
结合逐差法可得a= 6 5 4 3 2 1。
9T2
30.(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L ,重力加速度大小为g,则乙的反应时间为 (用L、L 和g
1 1
表示)。
(3)已知当地的重力加速度大小为g=9.80 m/s2,L=30.0 cm,L =10.4 cm。乙的反应时间为
1
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: 。
√2(L-L )
答案 (2) 1 (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
g
解析 本题考查自由落体运动的应用。
第78页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
1 √2(L-L )
(2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L = gt2,解得t= 1 =
1 2 g
√2×(0.300-0.104)
s=0.20 s
9.80
31.(2018江苏单科,11,10分)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g。细绳
跨过固定在铁架台上的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为M的重锤。实验操作如下:
①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H;
②在重锤1上加上质量为m的小钩码;
③左手将重锤2压在地面上,保持系统静止。释放重锤2,同时右手开启秒表,在重锤1落
地时停止计时,记录下落时间;
④重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t。
请回答下列问题:
(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的 (选填“偶然”或“系统”)误差。
(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多,主要是为了 。
A.使H测得更准确
B.使重锤1下落的时间长一些
C.使系统的总质量近似等于2M
D.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。现提供一些橡皮泥用于减小该误差,可以怎么做?
(4)使用橡皮泥改进实验后,重新进行实验测量,并测出所用橡皮泥的质量为m 。用实验中
0
的测量量和已知量表示g,得g= 。
答案 (1)偶然 (2)B
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(3)在重锤1上粘上橡皮泥,调整橡皮泥质量直至轻拉重锤1后松手,能观察到其匀速下落。
2(2M+m+m )H
0
(4)
mt2
解析 本题考查利用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律测重力加速度。
(2)m相对M越小,系统的加速度越小,重锤1下落的时间就越长,测量时间的相对误差就
越小,故选B。
(3)在重锤1上粘上橡皮泥,轻拉重锤1后松手,若能匀速运动,就说明平衡了摩擦阻力。
1
(4)系统匀加速下落的过程中有:H= at2 ①
2
mg=(2M+m+m )a ②
0
解①②得:
2(2M+m+m )H
g= 0 。
mt2
疑难突破 对于创新型的实验,弄清实验原理,一切问题就迎刃而解了。
32.[2015重庆理综,6(1)]同学们利用如图所示方法估测反应时间。
首先,甲同学捏住直尺上端,使直尺保持竖直状态,直尺零刻度线位于乙同学的两指之间。
当乙看见甲放开直尺时,立即用手指捏直尺,若捏住位置的刻度读数为x,则乙同学的反应
时间为 (重力加速度为g)。
基于上述原理,某同学用直尺制作测量反应时间的工具,若测量范围为0~0.4 s,则所用直
尺的长度至少为 cm(g取10 m/s2);若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示
反应时间的刻度线,则每个时间间隔在直尺上对应的长度是 的(选填“相等”或“不相
等”)。
√2x
答案 80 不相等
g
第80页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
1 √2x 1
解析 由x= gt2得乙同学的反应时间为t= 。当t=0.4 s时,x= ×10×0.42 m=0.8 m=80
2 g 2
1
cm。因为x= gt2,即x与t不是成线性关系,故对应相同的时间间隔发生的位移不相等。
2
33.[2015广东理综,34(1),8分]某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。
①请完成以下主要实验步骤:按图(a)安装实验器材并连接电源;竖直提起系有重物的纸带,
使重物 (填“靠近”或“远离”)计时器下端; , ,使重物自由下落;关闭电源,
取出纸带;换新纸带重复实验。
②图(b)和(c)是实验获得的两条纸带,应选取 [填“(b)”或“(c)”]来计算重力加速度。在
实验操作和数据处理都正确的情况下,得到的结果仍小于当地重力加速度,主要原因是空
气阻力和 。
答案 ①靠近 接通电源 释放纸带
②(b) 纸带与限位孔间的摩擦
解析 ①重物靠近打点计时器下端,可在纸带上打下更多的点,提高纸带利用率。为了能
在纸带上打下尽可能多的点,且避免因打点计时器在接通电源后工作状态不稳而引起的
误差,要求先接通电源,待计时器工作稳定后再释放纸带。
②比较图(b)与(c)可知,图(b)中重物做匀加速运动,而图(c)中重物先加速后减速,故应选用
f
(b)。由ma=mg-f知a=g- ,测得a<g的原因是阻力f的存在,而除了空气阻力外,纸带与限
m
位孔间的摩擦也是阻力的主要来源,另外,两限位孔不在同一竖直线上,纸带不竖直等因素
也会增大阻力。
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34.[2015四川理综,8(1),6分]某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,
让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l ,如图1所
1
示,图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(分度值是1毫米)上位置的放大图,示
数l = cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是
1
l 、l 、l 、l 。已知每个钩码质量是50 g,挂2个钩码时,弹簧弹力F = N(当地重力加速
2 3 4 5 2
度g=9.8 m/s2)。要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是 。作出F-x曲线,得到弹力与弹
簧伸长量的关系。
答案 25.85 0.98 弹簧原长
解析 刻度尺的分度值是1 mm,读数要估读到0.1 mm,所以读数是25.85 cm。两个钩码的
重力G =2mg=2×50×0.001×9.8 N=0.98 N,所以弹簧弹力F =0.98 N。弹簧的伸长量=弹簧
2 2
长度-弹簧的原长,所以需要测量不挂钩码时弹簧的长度,即需要测量弹簧的原长。
35.[2015福建理综,19(1),6分]某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。
①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73 cm;图乙是在弹簧下
端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量Δl为 cm;
②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规
范的做法是 ;(填选项前的字母)
A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
第82页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直
线OA,造成这种现象的主要原因是 。
答案 ①6.93 ②A ③超过弹簧的弹性限度
解析 ①Δl=14.66 cm-7.73 cm=6.93 cm
②应逐一增挂钩码,不能随意增减,A项正确。
③弹簧下端钩码对弹簧的拉力过大,使弹簧形变量超过了弹簧的弹性限度,弹簧的伸长量
不再是线性变化。
36.(2014课标Ⅱ,23,9分,0.31)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。
实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P 、P 、P 、P 、P 、P 、P 分别固定
0 1 2 3 4 5 6
在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指
针的位置,P 指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x ;挂有质量为0.100
0 0
kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈
数,取重力加速度为9.80 m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为
11.88 cm。
P P P P P P
1 2 3 4 5 6
x (cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01
0
x(cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41
n 10 20 30 40 50 60
k(N/m) 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8
1/k(m/ 0.006 0.017 0.022 0.029
② 0.034 7
N) 1 9 9 6
(1)将表中数据补充完整:① ,② 。
(2)以n为横坐标,1/k为纵坐标,在图(b)给出的坐标系中画出1/k-n图像。
图(b)
第83页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一
段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k= N/m;该弹簧的劲度系
数k与其自由长度l (单位为m)的关系的表达式为k= N/m。
0
答案 (1)①81.7 ②0.012 2(2分。每空1分)
1
(2) -n图像如图所示(3分)
k
1.75×103 1.67×103 1.83×103
(3) (2分。在 ~ 之间均同样给分)
n n n
3.47 3.31 3.62
(2分。在 ~ 之间均同样给分)
l l l
0 0 0
mg 0.100×9.80 1
解析 (1)由胡克定律有k= = N/m=81.7 N/m,故有 =0.012 2
x-x (5.26-4.06)×10-2 k
0
1
m/N。(2)作图过程略,图见答案。(3)因 -n图线是一条过原点的直线,由图可得图线的斜
k
1 1.75×103
率约为5.71×10-4 m/N,故有 =5.71×10-4×n,即k= N/m,由题意可知弹簧的圈数
k n
60 3.47
n与原长l 的关系为n= l ,故k= (N/m)。
0 0.118 8 0 l
0
考查点 探究弹簧的劲度系数k与其长度的关系
解题关键 ①本题利用的主要公式是F=kx。(x为伸长量)
1
②利用 -n图像,导出k与n的关系,再利用n与原长l 的关系,导出k与l 的关系表达式。
k 0 0
37.(2014浙江理综,21,10分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧如图
1连接起来进行探究。
第84页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
图1
(1)某次测量如图2所示,指针示数为 cm。
图2
(2)在弹性限度内,将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端,得到指针A、B的示数L 和L 如表
A B
所示。用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为 N/m(重力加速度g=10 m/s2)。由表中数
据 (填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。
钩码
1 2 3 4
数
15.7 19.7 23.6 27.7
L /cm
A 1 1 6 6
29.9 35.7 41.5 47.3
L /cm
B 6 6 1 6
答案 (1)15.95~16.05,有效数字位数正确
(2)12.2~12.8 能
解析 (1)刻度尺的分度值为0.1 cm,读数时需估读到 0.01 cm。
(2)表中对L 的测量有四组数据,应采用逐差法计算增加一个钩码时弹簧Ⅰ增加的长度。
A
L +L -L -L
L = A3 A4 A1 A2=0.04 m
0
4
mg
故k= =12.5 N/m
L
0
通过计算L -L 可得出A、B两指针间的长度,进而计算出增加一个钩码时弹簧Ⅱ增加的
B A
长度,从而计算出其劲度系数。
38.(2019浙江4月选考,17,5分)采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。
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(1)实验时需要下列哪个器材 。
A.弹簧秤 B.重垂线 C.打点计时器
(2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的
一些操作要求,正确的是 。
A.每次必须由同一位置静止释放小球
B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置
C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
D.记录的点应适当多一些
(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,记录下如图所示的
频闪照片。在测得x ,x ,x ,x 后,需要验证的关系是 。已知频闪周期为
1 2 3 4
T,用下列计算式求得的水平速度,误差较小的是 。
x x x x
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
T 2T 3T 4T
答案 (1)B (2)ACD (3)x -x =x -x =x -x =x D
4 3 3 2 2 1 1
解析 (1)实验时需要重垂线来确定竖直方向,不需要弹簧秤和打点计时器,故选B。(2)实
验时每次必须由同一位置静止释放小球,以保证小球到达最低点的速度相同,选项A正确;
每次不一定严格地等距离下降记录小球位置,选项B错误;小球运动时不应与木板上的白
纸相接触,否则会改变运动轨迹,选项C正确;记录的点应适当多一些,以减小误差,选项D
正确。(3)因相邻两位置的时间间隔相同,则小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,满
足:x -x =x -x =x -x =x ;由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速
4 3 3 2 2 1 1
x
度误差较小,则用 4 计算式求得的水平速度误差较小,故选D。
4T
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39.(2019北京理综,21,18分)用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠
并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上,由
于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。
移动挡板,重新释放钢球。如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
图1
(1)下列实验条件必须满足的有 。
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
图2
a.取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的 (选填“最上端”、“最
下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时 (选填“需要”或者“不
需要”)y轴与重垂线平行。
b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图2所示,在轨迹上取A、
B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y 和y ,
1 2
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y 1
则 1 (选填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为
y 3
2
(已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。
(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案。其中可行的是 。
A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹
B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到
平抛运动轨迹
C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在
白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
(4)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不
论它们能射多远,在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体 。
A.在水平方向上做匀速直线运动
B.在竖直方向上做自由落体运动
C.在下落过程中机械能守恒
(5)牛顿设想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远。如果
速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。
同样是受地球引力,随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动,请分析
原因。
√ g
答案 (1)BD (2)a.球心 需要 b.大于 x (3)AB (4)B (5)见解析
y - y
2 1
解析 本题考查研究平抛运动实验,突出考查了实验分析及探究能力,体现了科学探究、
科学推理的素养要素。
(1)研究平抛运动实验,必须满足的条件是钢球以相同的初速度沿水平方向抛出,则无论斜
槽是否光滑,只要每次从同一位置无初速度释放钢球,且斜槽轨道末端水平,钢球抛出的初
速度就相同且沿水平方向,A项错误,B、D项正确;实验只需用平滑曲线表示轨迹,挡板高
度无需等间距变化,故C项错误。
(2)a.因为每次压点痕迹位于水平正对球心的位置,故静置于Q点的钢球球心对应的白纸
上的位置为原点。坐标系以水平方向为x轴,竖直方向为y轴,故需要y轴与重垂线平行。
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y 1 y 1
b.在竖直方向上,若初速度为零,则满足 1 = ,当竖直方向初速度大于零时,则满足 1 > ;
y 3 y 3
2 2
√ y - y x √ g
根据y -y =gt2得t= 2 1,而v = ,得v =x 。
2 1 g 0 t 0 y - y
2 1
(3)水由细管管口水平喷出后,可以看成水做平抛运动,故此法可得到平抛运动轨迹,A项
正确;平抛小球频闪照片取圆心点做的记录点与实验中的痕迹点一致,故B项正确;铅笔
做平抛运动时,因为没有水平压力作用,笔尖不会在白纸上留下平抛运动轨迹,故C项错
误。
(4)因为平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动,由运
√2h
动的独立性原理可知平抛物体的飞行时间t= 由下落高度决定,所以伽利略的推断揭
g
示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动,故B项正确,A、C项错误。
(5)物体初速度较小时,运动范围很小,引力可以看做恒力——重力,物体做平抛运动;随着物
体初速度增大,运动范围变大,引力不能再看做恒力;当物体初速度达到第一宇宙速度时,
它就围绕地球做圆周运动而成为地球卫星。
试题分析 题目梯度明显,层次清晰,突出了学科特点,体现了学科思想。
40.(2015课标Ⅰ,22,6分,0.369)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥
最低点时的速度的实验。所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分
的半径为R=0.20 m)。
完成下列填空:
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00 kg;
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为
kg;
第89页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘
秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
序号 1 2 3 4 5
m(kg) 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90
(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 N;小车通过最
低点时的速度大小为 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,计算结果保留2位有效数
字)
答案 (2)1.40(2分) (4)7.9(2分) 1.4(2分)
解析 (2)示数为1.40 kg,注意估读。
(4)小车经过凹形桥最低点时对桥的压力N=mg-M g=(1.81-1.00)×9.80 N=7.9 N,小车通
桥
过最低点时受到的支持力N'=N=7.9 N,小车质量m =1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,由N'-m
车 车
v2
g=m ,解得v=1.4 m/s。
车
R
41.(2017江苏单科,10,8分)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的
关系。小车的质量为M=200.0 g,钩码的质量为m=10.0 g,打点计时器的电源为50 Hz的交
流电。
图甲
(1)挂钩码前,为了消除摩擦力的影响,应调节木板右侧的高度,直至向左轻推小车观察到
。
(2)挂上钩码,按实验要求打出的一条纸带如图乙所示。选择某一点为O,依次每隔4个计
时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx,记录在纸带上。计算打出各
计数点时小车的速度v,其中打出计数点“1”时小车的速度v = m/s。
1
图乙
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(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力,取g=9.80 m/s2,利用W=mg Δx算出拉力对小车做
1
的功W。利用E = Mv2算出小车动能,并求出动能的变化量ΔE 。计算结果见下表。
k 2 k
W/×10-3 J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26
ΔE /×10-3 J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00
k
请根据表中的数据,在方格纸上作出ΔE -W图像。
k
(4)实验结果表明,ΔE 总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造
k
成的。用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F= N。
答案 (1)小车做匀速运动
(2)0.228
(3)如图所示
(4)0.093
解析 本题考查恒力做功与动能变化的关系。
(1)平衡摩擦力的方法是利用小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力相平衡,故在此状态下
小车获得速度后能匀速运动。
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v Δx +Δx
(2)由题意知相邻计数点间时间间隔T=0.1 s,由v= t得v = 1 2=
1
2 2T
(2.06+2.50)×10-2
m/s=0.228 m/s。
2×0.1
(3)首先确定标度:为充分利用方格纸,依据给定数据范围及方格纸上格数多少,确定纵坐
标、横坐标皆从2.0×10-3 J开始,且每小格表示0.1×10-3 J。然后描点、连线,图像见答案。
Mm 0.200×0.010
(4)对钩码有mg-F=ma,对小车有F=Ma,联立可得:F= g= ×9.8
M+m 0.200+0.010
N≈0.093 N。
方法指导 作图法处理实验数据
利用作图法处理实验数据的原则是使方格纸得到充分的利用,为此,坐标可以不从零开始。
连线的原则是作出平滑的曲线或直线,使尽可能多的点落在所连出的图线上,不在线上的
点,要使它们尽量对称地分布在线的两侧,显著偏离线的点要舍去。
42.[2014天津理综,9(2)]某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小
车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳
拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写
纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。
①若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些 。
②实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做
的目的是下列的哪个 (填字母代号)。
A.避免小车在运动过程中发生抖动
B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
③平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数
较少,难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下,请你利用本
实验的器材提出一个解决办法: 。
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④他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动
能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的 (填字母代号)。
A.在接通电源的同时释放了小车
B.小车释放时离打点计时器太近
C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉
D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力
答案 ①刻度尺、天平(包括砝码) ②D ③可在小车上加适量的砝码(或钩码) ④CD
解析 ①计算小车的动能变化需用天平测质量;在计算小车通过的位移、小车的瞬时速度
时都需用刻度尺测距离。②只有绳与板面平行时,才能保证小车运动中与板面间的压力
不变,才能保证小车所受摩擦力不变,才能保证平衡摩擦力后绳的拉力等于小车所受合力,
故D正确。③要增加纸带上所打下点的数目,只有减小小车运动的加速度。在所挂钩码数
目不变的情况下只有增大小车的质量,即在车上增加砝码或钩码。④当将钩码重力作为
小车所受合力时,需满足几个条件:一是摩擦力被平衡,二是绳与板面平行,此二者可保证
绳对车的拉力等于车所受合力,但车加速运动时钩码加速下降,钩码重力大于绳上拉力,则
只有当钩码质量远小于小车质量时二者才近似相等,故此情况可能是由C、D原因造成的。
43.[2013四川理综,8(2),11分]如图1所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关
系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:
图1
图2
①为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,
根据打出的纸带判断小车是否做 运动。
②连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始
时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所
受拉力为0.2 N,小车的质量为 0.2 kg。
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请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔE ,补填表中空格(结果保留至小数
k
点后第四位)。
O—B O—C O—D O—E O—F
W/J 0.043 20.057 20.073 40.091 5
ΔE /J 0.043 00.057 00.073 40.090 7
k
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=ΔE ,与理论推导结果一致。
k
③实验前已测得托盘质量为7.7×10-3 kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为
kg(g取9.8 m/s2,结果保留至小数点后第三位)。
答案 ①匀速直线(或匀速) ②0.111 5 0.110 5 ③0.015
解析 ①取下细绳与托盘后,当摩擦力恰好被平衡时,小车与纸带所受合力为零,获得初速
度后应做匀速直线运动。
②由题图2可知OF=55.75 cm,再结合v =v 可得打下计数点F时的瞬时速度v =
t/2 F
OG-OE 1
=1.051 m/s,故W=F×OF=0.111 5 J,ΔE = Mv2≈0.110 5 J。
2T k 2 F
③根据牛顿第二定律有:对小车F=Ma,得a=1.0 m/s2;对托盘及砝码(m+m )g-F=(m+m )a,故
0 0
F 0.2
有m= -m = kg-7.7×10-3 kg=0.015 kg。
g-a 0 9.8-1.0
44.[2017天津理综,9(2)]如图所示,打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开
始自由下落,利用此装置验证机械能守恒定律。
①对于该实验,下列操作中对减小实验误差有利的是 。
A.重物选用质量和密度较大的金属锤
B.两限位孔在同一竖直面内上下对正
C.精确测量出重物的质量
D.用手托稳重物,接通电源后,撤手释放重物
第94页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
②某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz的交流电源上,按正确操作得到了
一条完整的纸带,由于纸带较长,图中有部分未画出,如图所示。纸带上各点是打点计时器
打出的计时点,其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间
的距离直接测出,利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有 。
A.OA、AD和EG的长度 B.OC、BC和CD的长度
C.BD、CF和EG的长度 D.AC、BD和EG的长度
答案 ①AB ②BC
解析 本题考查“验证机械能守恒定律”实验。
①选用质量大的金属锤,可保证下落过程中纸带竖直不松弛;金属锤密度大,体积就小,下
1
落过程中所受阻力小;上下限位孔对正,可减小摩擦;本实验中要验证 mv2=mgh,即验证
2
v2=2gh,不用测量重物的质量;实验时用手抓紧纸带上端,接通电源,打点计时器工作稳定
后,再松手释放纸带,不用用手托住重物。
②本实验中,需要测某点的瞬时速度和从起始点到该点的距离,或者两点的速度及其间距,
符合要求的选项有B、C。
试题评析 如何减小实验误差和如何处理数据是实验题目的两大高频考点,考生在平时
实验中,要充分思考这方面问题的处理办法,做到心中有数,在考试中就可游刃有余。
45.(2016课标Ⅰ,22,5分)某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计
时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如
图(b)所示。
图(a)
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图(b)
该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他题给条件进行推算。
(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图(b)中给出的物理量可以写出:在打
点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为 ,打出C点时重物下落的速度大小为
,重物下落的加速度大小为 。
(2)已测得s =8.89 cm,s =9.50 cm,s =10.10 cm;当地重力加速度大小为9.80 m/s2,实验中重
1 2 3
物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为 Hz。
1 1 1
答案 (1) (s +s )f (s +s )f (s -s )f2
2 1 2 2 2 3 2 3 1
(2)40
s +s
解析 (1)匀变速直线运动中,某一段位移的平均速度等于中间时刻的瞬时速度:v = 1 2
B
2T
1 1 v -v 1
= (s +s )f,同理v = (s +s )f,加速度a= C B= (s -s )f2。
2 1 2 C 2 2 3 T 2 3 1
(2)由牛顿第二定律可知:mg-0.01mg=ma
a=0.99g①
(s -s )f2
又由(1)问知:a= 3 1 ②
2
①②联立得f=40 Hz
46.[2016北京理综,21(2)]利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。
图1
①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的 。
A.动能变化量与势能变化量
B.速度变化量与势能变化量
第96页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
C.速度变化量与高度变化量
②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材
中,还必须使用的两种器材是 。
A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码)
③实验中,先接通电源,再释放重物,得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打
出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为h 、h 、h 。
A B C
已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到
打B点的过程中,重物的重力势能变化量ΔE = ,动能变化量ΔE = 。
p k
图2
④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是 。
A.利用公式v=gt计算重物速度
B.利用公式v=√2gh计算重物速度
C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响
D.没有采用多次实验取平均值的方法
⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始
点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图像,并做如下判断:若图像是一条
过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正
确。
1 (h -h ) 2
答案 ①A ②AB ③-mgh m· C A ④C ⑤见解析
B 2 2T
解析 ①重物的机械能指它的动能和重力势能,所以机械能是否守恒要看动能和重力势
能变化量是否相等,所以选A项。②因为电磁打点计时器用6 V以下交流电源,所以A项
器材需要;实验中需要用刻度尺测纸带上点间距离,所以B项器材需要;因为动能变化、重
力势能变化都是对同一重物而言的,所以不需要测它的质量,故C项不需要。③从打O点
v
到打B点的过程中重物的重力势能在减少,所以ΔE =-mgh ,再由 t=v得打B点时重物的
p B
2
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h -h 1 1 (h -h ) 2
速度为v = C A,故动能变化量为ΔE = mv2-0= m C A 。④因为做实验时存在
B 2T k 2 B 2 2T
空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力,故重物下落过程不是自由落体运动,所以|
ΔE |>ΔE ,所以C项正确。⑤该同学的判断依据不正确。在重物下落h的过程中,若阻力 f
p k
1 ( f )
恒定,根据mgh-fh= mv2-0⇒v2=2 g- h可知,v2-h图像就是过原点的一条直线。要想
2 m
通过v2-h图像的方法验证机械能是否守恒,还必须看图像的斜率是否接近2g。
47.(2016课标Ⅱ,22,6分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示:
轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点
计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计
算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
图(a)
(1)实验中涉及下列操作步骤:
①把纸带向左拉直
②松手释放物块
③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量
上述步骤正确的操作顺序是 (填入代表步骤的序号)。
(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计
时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中
物块脱离弹簧时的速度为 m/s。比较两纸带可知, (填“M”或“L”)纸带对应的实验
中弹簧被压缩后的弹性势能大。
第98页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
图(b)
答案 (1)④①③② (2)1.29 M
解析 (1)实验步骤中,一定要注意接通打点计时器电源之后再松手释放物块。若次序搞反,
可能造成物块已离开桌面但打点计时器还没有开始工作。
(2)从纸带上看,最后两个数据2.58 cm、2.57 cm相差不大,表示物块已经脱离弹簧,所以速
2.58+2.57
度v= ×10-2 m/s≈1.29 m/s,同理可计算出打下L纸带时物块脱离弹簧的速度
2×0.02
要小一些。
审题指导 通过打点计时器打下的纸带可分析物体的运动过程。本题中,从前面几个数据
可以看出相等时间内的位移逐渐增大,表明此阶段物块在弹簧弹力作用下加速运动,从后
面两个数据可以看出相等时间内的位移几乎不变,表明此阶段物块已经脱离了弹簧,近似
做匀速直线运动。
评析 本题考查打点计时器的相关实验,与探究弹簧弹性势能相结合,不落俗套。
48.(2016江苏单科,11,10分)某同学用如图1所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线
系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点。光电门固定在A的正下方,在钢球底部竖直
地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的
d
挡光时间t可由计时器测出,取v= 作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的
t
高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔE 与动能
p
变化大小ΔE ,就能验证机械能是否守恒。
k
图1
(1)用ΔE =mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球
p
球心到 之间的竖直距离。
A.钢球在A点时的顶端
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B.钢球在A点时的球心
C.钢球在A点时的底端
1
(2)用ΔE = mv2计算钢球动能变化的大小。用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图2所示,
k 2
其读数为 cm。某次测量中,计时器的示数为0.010 0 s,则钢球的速度为v=
m/s。
图2
(3)下表为该同学的实验结果:
ΔE (×10-2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38
p
ΔE (×10-2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8
k
他发现表中的ΔE 与ΔE 之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意
p k
他的观点?请说明理由。
(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。
答案 (1)B (2)1.50(1.49~1.51都算对)
1.50(1.49~1.51都算对)
(3)不同意,因为空气阻力会造成ΔE 小于ΔE ,但表中ΔE 大于ΔE 。
k p k p
l
(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l,计算ΔE 时,将v折算成钢球的速度v'=
k L
v。
解析 (1)要考虑钢球重力势能的改变量大小,需要测量钢球球心下降的高度h,因此要测
量钢球在释放点和A点时球心之间的竖直距离,选项B正确。
d 1.50×10-2
(2)刻度尺的读数为1.50 cm,钢球的速度v= = m/s=1.50 m/s。
t 0.010 0
(3)由动能定理可知,mgh-W=ΔE ,即ΔE -W=ΔE ,ΔE >ΔE ,所以空气阻力会造成ΔE >ΔE ,
f k p f k p k p k
但表中为ΔE >ΔE ,因此不同意他的观点。
k p
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(4)钢球球心和遮光条都绕悬点做圆周运动,但运动半径不同,因此分别测出光电门和球心
d v
到悬点的长度L和l,遮光条在光电门处的速度v= ,则钢球的速度v'= ·l,可以减小表中
t L
差异。
考查点 本题考查对验证机械能守恒定律实验原理的理解、刻度尺的读数、实验数据的
处理、误差分析和对实验方法的分析与改进,主要考查考生解决实验问题的基本素养,属
于中等难度题。
解题指导 (1)钢球高度的改变应为钢球球心间的高度差,因此应测球心间的竖直距离。
(3)因存在空气阻力,故重力势能的改变量应大于动能的改变量。
(4)不同半径、同一圆心的圆周运动,其线速度不同,故应将遮光条在光电门处的速度折算
成钢球球心处的速度。
49.[2016四川理综,8Ⅰ,6分]用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平
气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门,计时器
(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s,再用带有遮光片的滑
块压缩弹簧到某位置A,静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量
A、O之间的距离x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是 。
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量 。
A.弹簧原长
B.当地重力加速度
C.滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A、O之间的距离x,计时器显示时间t将 。
A.增大 B.减小 C.不变
s
答案 (1) (2)C (3)B
t
第101页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
s
解析 (1)滑块离开弹簧后做匀速运动,则速度的大小为 。(2)弹簧的弹性势能完全转化成
t
1
滑块的动能,即E = mv2,故除了测量速度外,还要测量滑块(含遮光片)的质量。(3)增大
p弹 2
x,弹簧弹性势能增大,滑块离开弹簧后的速度增大,故从B到C所用的时间减小。
50.[2014广东理综,34(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(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9.8 m/s2)
砝码质量(g) 50 100 150
弹簧长度(cm) 8.62 7.63 6.66
②取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(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(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。
答案 ①49.5~50.5 ②相等 ③滑块的动能 ④正比 压缩量的二次方(每空2分)
解析 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
1
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E =E =
p k 2
mv2∝v2∝x2,故E ∝x2。
p
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51.(2014山东理综,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/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61
④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。
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(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 (1)如图所示
(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)
(3)√2μg(s-h)
解析 (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。
1
(3)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=-
2
μmg·(s-h),故有v=√2μg(s-h)。
52.(2013课标Ⅱ,22,8分,0.567)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一
轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于
原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释
放;小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
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图(a)
回答下列问题:
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能E 与小球抛出时的动能E 相等。已知重力
p k
加速度大小为g。为求得E ,至少需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号)。
k
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D.弹簧的压缩量Δx
E.弹簧原长l
0
(2)用所选取的测量量和已知量表示E ,得E = 。
k k
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-Δx图线。从理论上可推出,如果h不变,m增加,s-Δx
图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s-Δx图线的斜率会
(填“增大”、“减小”或“不变”)。由图(b)中给出的直线关系和E 的表达式可知,E 与Δx的
k p
次方成正比。
图(b)
答案 (1)ABC(3分。选对但不全的给1分,有选错的,不给这3分)
mgs2
(2) (2分)
4h
(3)减小 增大 2(3分。每空1分)
1
解析 弹簧被压缩后的弹性势能等于小球抛出时的动能,即E =E = mv2。小球离开桌面
p k 2 0
1 √ g 1
后做平抛运动,由平抛运动规律,水平位移s=v t,竖直高度h= gt2,得v =s ,动能E =
0 2 0 2h k 2
mgs2 mgs2 1
mv2= ,因此A、B、C正确。弹簧的弹性势能E = ,由理论推导可知E = k(Δx)2
0 4h p 4h p 2
1 mgs2 √2hk
即 k(Δx)2= ,s= ·Δx,因此当h不变时,m增加,其斜率减小,当m不变时,h增加
2 4h mg
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其斜率增大,由图线知s∝Δx,由E 表达式知E ∝s2,则由E =E 知E ∝(Δx)2,即E 与Δx的二
k k p k p p
次方成正比。
考查点 探究弹簧的弹性势能
解题关键 ①利用平抛运动规律得出E 的表达式。
k
1
②利用E = k(Δx)2导出s-Δx图线的函数关系式。
p 2
53.[2013重庆理综,6(1),6分]我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组对
舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以
及墨水,制作了如图所示的装置,准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦
前速率的关系。要达到实验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的 和
在橡皮条阻拦下前进的距离,还必须增加的一种实验器材是 。忽略钢球所受的摩
擦力和空气阻力,重力加速度已知,根据 定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率。
答案 高度(距水平木板的高度)(2分) 刻度尺(2分) 机械能守恒(动能)(2分)
1
解析 忽略了摩擦力和空气阻力,钢球在沿斜面下滑过程中机械能守恒:mgh= mv2,可得
2
v=√2gh,因g是已知的,故若测量钢球被阻拦前的速率即运动到水平木板上时的速率,需
测量钢球释放时的高度h。而测量钢球下降的高度及在橡皮条阻拦下前进的距离,都需要
测量工具——刻度尺。
54.[2014课标Ⅱ,35(2),10分]现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中,气垫
导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸
带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记
录遮光片通过光电门的时间。
图(a)
第106页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
实验测得滑块A的质量m =0.310 kg,滑块B的质量m =0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00
1 2
cm;打点计时器所用交流电的频率f=50.0 Hz。
将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相
碰。碰后光电计时器显示的时间为Δt =3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。
B
图(b)
|碰撞前后总动量之差|
若实验允许的相对误差绝对值( ×100%)最大为5%,本实验是否
碰前总动量
在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。
答案 见解析
解析 按定义,滑块运动的瞬时速度大小v为
Δs
v= ①
Δt
式中Δs为滑块在很短时间Δt内经过的路程。
设纸带上打出相邻两点的时间间隔为Δt ,则
A
1
Δt = =0.02 s②
A f
Δt 可视为很短。
A
设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v 、v 。将②式和图给实验数据代入①式得
0 1
v =2.00 m/s③
0
v =0.970 m/s④
1
设B在碰撞后的速度大小为v ,由①式有
2
d
v = ⑤
2 Δt
B
代入题给实验数据得
v =2.86 m/s⑥
2
设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p',则
p=m v ⑦
1 0
p'=m v +m v ⑧
1 1 2 2
两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为
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|p-p'|
δ = ×100%⑨
p p
联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据,得
δ =1.7%<5%⑩
p
因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。
55.[2015天津理综,9(2)]某同学利用单摆测量重力加速度。
①为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是 。
A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大
②如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m的单摆。实验时,由于仅有量程
为20 cm、精度为1 mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最
下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期T ;然后保持悬点位置不变,设
1
法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出
单摆的周期T ;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL。用上述测量
2
结果,写出重力加速度的表达式g= 。
4π2ΔL
答案 ①BC ②
T2-T2
1 2
解析 ①应选用密度较大且直径较小的摆球,A错。在摆动中要尽力保证摆长不变,故应选
用不易伸长的细线,B对。摆动中要避免单摆成为圆锥摆,摆球要在同一竖直面内摆动,C
对。摆动中摆角要控制在5°以内,所以D错。
第108页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
√L √L g
②设两次摆动时单摆的摆长分别为L 和L ,则T =2π 1,T =2π 2,则ΔL= (T2-T2),
1 2 1
g
2
g
4π2 1 2
4π2ΔL
因此,g= 。
T2-T2
1 2
√ l
56.[2013安徽理综,21Ⅰ(1)、Ⅱ(1)]Ⅰ.根据单摆周期公式T=2π ,可以通过实验测量当地的
g
重力加速度。如图1所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆。
用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图2所示,读数为 mm。
图1
图2
Ⅱ.在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程
如图所示,校零时的读数为 mm,合金丝的直径为 mm。
答案 Ⅰ.18.6
Ⅱ.0.007 0.638
解析 Ⅰ.根据游标卡尺的读数方法,小钢球的直径=(18+6×0.1) mm=18.6 mm
Ⅱ.校零时的读数为0.007 mm
第109页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
合金丝的直径=(0.5+14.5×0.01-0.007) mm=0.638 mm
57.(2014江苏单科,10,8分)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧
题图1所示的部件 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直
径为 mm。
(2)题图2所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。合上开关,将滑
动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很
小的变化。由此可以推断:电路中 (选填图中表示接线柱的数字)之间出现了
(选填“短路”或“断路”)。
图1 图2
(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和
38 mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω。为了更准确地测出合
金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进?请写出两条建议。
答案 (1)B 0.410 (2)7、9 断路 (3)电流表改为内接;测量多组电流和电压值,计算出电
阻的平均值。(或测量多组电流和电压值,用图像法求电阻值)
解析 (1)读数前应先旋紧B防止读数时测微螺杆发生转动。
螺旋测微器读数=0+41.0×0.01 mm=0.410 mm
(2)7、9之间发生断路,则内阻较大的电压表和内阻较小的电流表一起串联于电路中,此时
改变阻值较小的滑动变阻器阻值时,对电压表和电流表的示数影响很小,符合题述现象,同
时满足两表读数。
(3)因为R =58.7 Ω>√R ·R =30 Ω,所以应选用电流表内接法。为了减小偶然误差可测
x V A
量多组电流和电压值,计算电阻的平均值。或测量多组电流和电压值,用图像法求电阻值。
考查点 本题考查了考生使用实验仪器,观察、分析实验现象,对实验方案和结论进行分
析、评价等内容。属于中等难度题。
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学习指导 本题考查考生做实验的真实能力,真正做过实验的考生容易得分,而靠记忆、
纸笔练习的考生不易得分。这就告诉我们,平时不仅仅要重视实验原理的理解和实验方
案的优化,更要动手进行具体实验的操作,从中学会仪器的使用方法和体会操作过程中的
方法技巧及其注意事项,分析处理实验中得到的数据,这样才能真正培养实验的操作技能
和实验探究能力。
58.[2014福建理综,19(1),6分]某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图甲、乙所示,则
该金属杆的长度和直径分别为 cm和 mm。
答案 60.10 4.20
解析 刻度尺的分度值为1 mm,要估读到0.1 mm。
游标卡尺读数=4 mm+10×0.02 mm=4.20 mm。
59.[2013山东理综,21(1)]图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应
该用游标卡尺的 (填“A”“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为
mm。
答案 A 11.30(11.25或11.35)
解析 测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪A。游标卡尺的读数=主尺上的读数+游
标尺上的读数。本题主尺上读数为11 mm,游标尺上读数为6×0.05 mm=0.30 mm,故读数
为11.30 mm。
60.(2012课标,22,5分)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零
时的示数如图(a)所示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为 mm,
图(b)所示读数为 mm,所测金属板的厚度为 mm。
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答案 0.010(0.009或0.011也对) 6.870(6.869或6.871也对) 6.860(6.858~6.862)
解析 依据螺旋测微器读数的基本原理,0.5毫米以上的值在固定刻度上读出,而在可动刻
度上要估读到千分之一毫米,则图(a)读数为 0.010 mm,图(b)读数为6.870 mm。
评析 本题考查螺旋测微器的读数原理及系统误差的处理方法,模型常见,但要求考生细
心、慎重。加上对系统误差的处理近几年在高考中较少出现,故本题为难度中等、区分度
中等的题目。考生应对这类题给予关注。
61.(2019江苏单科,11,10分)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下:
(1)螺旋测微器如图1所示。在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺
杆之间,再旋动 (选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时
防止螺旋测微器的损坏。
图1
(2)选择电阻丝的 (选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝
的直径。
(3)图2甲图中R 为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2乙图实物
x
电路中的正确位置。
图2甲
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图2乙
(4)为测量R ,利用图2甲图所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U 和电流I 的值,
x 1 1
作出的U -I 关系图像如图3所示。接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U 和电
1 1 2
流I 的值,数据见下表:
2
U /V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55
2
I /mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
2
请根据表中的数据,在方格纸上作出U -I 图像。
2 2
图3
(5)由此,可求得电阻丝的R = Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。
x
答案 (1)C (2)不同 (3)见图甲 (4)见图乙
(5)23.5(23.0~ 24.0都算对)
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图甲
图乙
解析 本题通过测电阻丝电阻率的实验考查了基本仪器的使用、电路实物图连接及数据
的处理等问题,考查了学生的实验操作、数据处理等能力,体现了科学探究中问题、证据、
解释等素养要素,渗透了创新的价值观念。
(1)为防止测砧与测微螺杆对电阻丝产生的压力过大,应该旋动微调旋钮C。
(2)为防止电阻丝的粗细不均匀造成对其直径测量的误差,要求在电阻丝上不同位置测量
后取其平均值。
(3)实物图连接见答案。
(4)将表格中数据先在方格纸上描点,再用平滑的直线连接,图见答案。
(5)在题图甲电路中U =I (R +R +R ),当电压表改接在a、b两端时U =I (R +R ),可见U -I
1 1 x A 0 2 2 A 0 1 1
图线的斜率k =R +R +R ,U -I 图线的斜率k =R +R ,故由两图线的斜率可得被测电阻的
1 x A 0 2 2 2 A 0
阻值R =k -k ≈23.5 Ω。
x 1 2
62.[2018天津理综,9(3)]某同学用伏安法测定待测电阻R 的阻值(约为10 kΩ),除了R 、开
x x
关S、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表(量程0~1 V,内阻约10 kΩ)
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B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)
C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)
D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.05 Ω)
E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)
F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)
G.滑动变阻器R (阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)
0
①为使测量尽量准确,电压表选用 ,电流表选用 ,电源选用 。(均填器材的
字母代号)
②画出测量R 阻值的实验电路图。
x
③该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会
其真实值(填“大于”、“小于”或“等于”),原因是 。
答案 ①B C F ②如图所示
③大于 电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)
解析 本题考查伏安法测电阻。
①由于R 的阻值约为10 kΩ,若选用1.5 V电源,电路中电流非常小,不利于实验,故电源选
x
用12 V的,即F,则电压表应选B;电路电流最大值约为1 mA,故电流表应选C。
②因R >√R R ,属于大电阻,故电流表采用内接法,而滑动变阻器R 的阻值远小于R ,则
x A V 0 x
滑动变阻器R 采用分压式接法,如答案图所示。
0
③由于电压表的读数为电阻R 和电流表内阻的分压和,而电流表的读数是流过R 的实
x x
际电流,故待测电阻测量值会大于其真实值。
63.(2014课标Ⅱ,22,6分,0.622)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻R 约为200 Ω,电压表
x
的内阻约为2 kΩ,电流表 的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或
U
图(b)所示,结果由公式R = 计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将
x I
图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为R 和R ,则 (填“R ”或“R ”)更接近待测
x1 x2 x1 x2
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电阻的真实值,且测量值R (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值,测量值R (填
x1 x2
“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
答案 R 大于 小于
x1
R R
解析 x =20, V =10,因此R 属于大电阻,用电流表内接法时测量值更接近真实值,即R
R R x x1
A x
U U
更接近真实值;因R
x1
=
I
=R
x
+R
A
,故R
x1
>R
x
,R
x2
=
I
=R
并
(即R
x
与R
V
的并联值),故R
x2
<R
x
。
考查点 伏安法测电阻
解题关键 ①理解内接法误差的来源是电流表的分压。
②理解外接法误差的来源是电压表的分流。
温馨提示 利用伏安法测电阻时,当R <√R R 时选用外接法;当R >√R R 时选用内接
x A V x A V
法。
64.[2014天津理综,9(3),6分]现要测量一个未知电阻R 的阻值,除R 外可用的器材有:
x x
多用电表(仅可使用欧姆挡);
一个电池组E(电动势6 V);
一个滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流1 A);
两个相同的电流表G(内阻R =1 000 Ω,满偏电流I =100 μA);
g g
两个标准电阻(R =29 000 Ω,R =0.1 Ω);
1 2
一个电键S、导线若干。
①为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,
发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是 (填
字母代号)。
A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆
B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆
C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量
第116页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量
②根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电
路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。
答案 ①AC
②如图所示
解析 ①欧姆挡的零刻线在右侧,指针偏转越大时阻值越小,故A正确。要使指针指在中
间刻度线附近,由“阻值=读数×倍率”可知所选倍率应减小以增大读数,故C正确。②由电
路能耗较小的要求可知控制电路应采用限流式。因器材中只有两个内阻已知的电流表,
故可考虑改装:由题给数据可知电流表G与R 可改装为一个量程为3 V的电压表。电流
1
表G与R 可改装为一个量程为1 A 的电流表。改装后的内阻分别为R =30 000 Ω与
2 V
R =0.1 Ω,而被测电阻的阻值约为几欧,属于小电阻,故测量电路应采用外接法,电路图见
A
答案。
65.(2016课标Ⅱ,23,9分)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表 的内阻
(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω),滑动变阻器R (最
1
大阻值50 Ω),滑动变阻器R (最大阻值5 kΩ),直流电源E(电动势3 V),开关1个,导线若干。
2
实验步骤如下:
①按电路原理图(a)连接线路;
②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合
开关S;
③调节滑动变阻器,使电压表满偏;
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00 V,记下电阻
箱的阻值。
图(a)
回答下列问题:
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(1)实验中应选择滑动变阻器 (填“R ”或“R ”)。
1 2
(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。
图(b)
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分
压不变,计算可得电压表的内阻为 Ω(结果保留到个位)。
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为 (填
正确答案标号)。
A.100 μA B.250 μA
C.500 μA D.1 mA
答案 (1)R (2)如图所示 (3)2 520 (4)D
1
解析 (1)在保证电路安全的前提下,分压式电路中的滑动变阻器应选用总阻值小的。
(2)见答案图。
(3)电压表示数为2.00 V,说明电阻箱分压为0.5 V,可知R =4R=4×630.0 Ω=2 520 Ω。
V
U 2.5V
(4)I = 满 = =1 mA。
满 R 2 520Ω
V
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疑难突破 (1)电压表满偏电压为2.5 V,步骤④中电压表示数为2.00 V,说明电阻箱仅分压
U
0.5 V。(2)电压表的满刻度电流与表头一致,故I = 满。
满 R
V
66.(2015课标Ⅱ,23,9分)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。
某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:
待测电压表 (量程3 V,内阻约为3 000 Ω),电阻箱R (最大阻值为99 999.9 Ω),滑动变阻
0
器R (最大阻值100 Ω,额定电流2 A),电源E(电动势6 V,内阻不计),开关2个,导线若干。
1
(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。
(2)根据设计的电路,写出实验步骤:
。
(3)将这种方法测出的电压表内阻记为R ',与电压表内阻的真实值R 相比,R ' R (填
V V V V
“>”、“=”或“<”),主要理由是
。
答案 (1)实验电路图如图所示(2分)
(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小(1分);闭合开关S 、
1
S ,调节R ,使电压表的指针满偏(1分);保持滑动变阻器滑片的位置不变(1分),断开S ,调
2 1 2
节电阻箱R 使电压表的指针半偏(1分);读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表
0
内阻(1分)
第119页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
(3)>(1分) 断开S ,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的
2
电压也增大;此时R 两端的电压大于电压表的半偏电压,故R '>R (1分,其他合理说法同
0 V V
样给分)
解析 (1)由于R 的总阻值远小于测量电路总电阻,故控制电路采用分压式接法,电路图见
1
答案。
(2)(3)见答案。
评析 试题考查了恒压半偏法测电压表内阻的原理、步骤及实验的系统误差,试题难度较
小,考查点基础,在一定程度上考查了考生的分析、推理能力。
67.[2014四川理综,8(2),11分]如图是测量阻值约几十欧的未知电阻R 的原理图,图中R
x 0
是保护电阻(10 Ω),R 是电阻箱(0~99.9 Ω),R是滑动变阻器,A 和A 是电流表,E是电源(电
1 1 2
动势10 V,内阻很小)。
在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下:
(ⅰ)连接好电路,将滑动变阻器R调到最大;
(ⅱ)闭合S,从最大值开始调节电阻箱R ,先调R 为适当值,再调节滑动变阻器R,使A 示数
1 1 1
I =0.15 A,记下此时电阻箱的阻值R 和A 的示数I ;
1 1 2 2
(ⅲ)重复步骤(ⅱ),再测量6组R 和I 值;
1 2
(ⅳ)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。
根据实验回答以下问题:
①现有四只供选用的电流表:
A.电流表(0~3 mA,内阻为2.0 Ω)
B.电流表(0~3 mA,内阻未知)
C.电流表(0~0.3 A,内阻为5.0 Ω)
D.电流表(0~0.3 A,内阻未知)
A 应选用 ,A 应选用 。
1 2
②测得一组R 和I 值后,调整电阻箱R ,使其阻值变小,要使A 示数I =0.15 A,应让滑动
1 2 1 1 1
变阻器R接入电路的阻值 (选填“不变”、“变大”或“变小”)。
③在坐标纸上画出R 与I 的关系图。
1 2
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④根据以上实验得出R = Ω。
x
答案 ①D C ②变大 ③关系图线如图 ④31
R +R
解析 ①由电路图可知I (R +R +R )=I (R +R ),即R = x A2 I -(R +R ),在I =0.15 A
1 0 1 A1 2 x A2 1 I 2 0 A1 1
1
R +R
保持不变时R -I 图线是一条直线,当由其斜率k= x A2求R 时R 必须是已知的。因
1 2 I x A2
1
两支路的阻值在同一数量级,则两支路中电流亦必在同一数量级,再结合I =0.15 A,可知
1
A 只能选用D,A 只能选用C。②要保持I =0.15 A不变,当R 阻值减小时需减小并联支路
1 2 1 1
两端的电压,则A 示数减小,即总电流减小,而并联支路总电阻变小,则需增大滑动变阻器
2
R +R
接入电路中的阻值。③图见答案。④由图线可求得斜率k=240 Ω/A。结合k= x A2得
I
1
R =kI -R =31 Ω。
x 1 A2
68.(2013广东理综,34(2),10分)图(a)是测量电阻R 的原理图。学生电源输出电压可调,电
X
流表量程选0.6 A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0 cm。
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图17(a)
图17(b)
图17(c)
①根据原理图连接图17(b)的实物图。
②断开S ,合上S ;调节电源输出电压为3.0 V时,单位长度电阻丝的电压u= V/cm。
2 1
记录此时电流表A 的示数。
1
③保持S 闭合,合上S ;滑动c点改变ac的长度L,同时调节电源输出电压,使电流表A 的
1 2 1
示数与步骤②记录的值相同,记录长度L和A 的示数I。测量6组L和I值,测量数据已在
2
图17(c)中标出。写出R 与L、I、u的关系式R = ;根据图17(c)用作图法算出R =
X X X
Ω。
uL
答案 ①见解析图 ②0.1 ③ 6.0
I
解析 ①如图
第122页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
3.0V
②u= =0.1 V/cm。
30.0cm
U uL R R L 30.0cm 30.0
③R = ac= ,则L= XI,由图线斜率知 X= = ,故R =0.1× Ω=6.0 Ω。
X I I u u I 0.5A X 0.5
69.(2011全国,22,5分)为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。图
中,A 是标准电流表,R 和R 分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S 分别是单刀双掷开关和
0 0 N 1
单刀开关,E是电池。完成下列实验步骤中的填空:
(1)将S拨向接点1,接通S ,调节 ,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时
1
的读数I;
(2)然后将S拨向接点2,调节 ,使 ,记下此时R 的读数;
N
(3)多次重复上述过程,计算R 读数的 ,此即待测微安表头内阻的测量值。
N
答案 (1)R 标准电流表(或A )
0 0
(2)R 标准电流表(或A )的读数仍为I
N 0
(3)平均值
解析 本题方法为替代法。
当S接1与接2时通过电路的电流I相同,可知待测○μA的内阻阻值与R 的阻值相同。
N
70.[2016天津理综,9(3)]某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线,
要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外,还有:
电压表V (量程0~3 V,内阻等于3 kΩ)
1
电压表V (量程0~15 V,内阻等于15 kΩ)
2
电流表A (量程0~200 mA,内阻等于10 Ω)
1
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电流表A (量程0~3 A,内阻等于0.1 Ω)
2
滑动变阻器R (0~10 Ω,额定电流2 A)
1
滑动变阻器R (0~1 kΩ,额定电流0.5 A)
2
定值电阻R (阻值等于1 Ω)
3
定值电阻R (阻值等于10 Ω)
4
定值电阻R (阻值等于1 kΩ)
5
电源E(E=6 V,内阻不计)
①请画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。
②该同学描绘出的I-U图像应是下图中的 。
答案 ①如图所示 ②B
解析 ①首先考虑测量电路:由于小灯泡的规格为“3.8 V,0.3 A”,可知电表V 、A 量程太
2 2
大而不能选用;电表V 、A 则需要改装才能获得小灯泡完整的伏安特性曲线。A 与R 并
1 1 1 4
联可得量程为0~0.4 A的电流表,V 与R 串联可得量程为0~4 V的电压表,因小灯泡电阻
1 5
值较小,测量电路应采用电流表外接的方式。再考虑控制电路:首先由调节的方便性可知
滑动变阻器应选用R ,再由“绘制曲线完整”可知测量电压与电流应从零开始变化,故连接
1
方法应选用分压式接法。②在I-U图像中,图线上某点与原点连线的斜率表示该状态下电
阻的倒数。由于小灯泡灯丝的阻值是随温度升高而增大的,故只有B正确。
71.[2015广东理综,34(2),10分]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的
器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。
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图甲
①使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆挡测量,示数如图甲(a)所示,读数为
Ω。据此应选择图甲中的 [填“(b)”或“(c)”]电路进行实验。
②连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐 (填
“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验。
③图乙(a)是根据实验数据作出的U-I图线,由图可判断元件 (填“X”或“Y”)是非线
性元件。
(a)
(b)
图乙
④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21 Ω的定值电阻,测量待测电池的电动
势E和内阻r,电路如图乙(b)所示,闭合S 和S ,电压表读数为3.00 V;断开S ,读数为1.00
1 2 2
第125页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
V。利用图乙(a)可算得E= V,r= Ω(结果均保留两位有效数字,视电压表为理想
电压表)。
答案 ①10.0 (b) ②增大 ③Y ④3.2 0.50
解析 ①测量值=读数×倍率,故测量结果为10.0×1 Ω=10.0 Ω,因R =10.0 Ω<√R R ≈
X A V
√3 000 Ω,R 属于小电阻,故测量电路应采用电流表外接法。
X
②滑片P向右滑动时测量电路两端的电压增大,故电流表的示数也增大。
③非线性元件的U-I图线是曲线。
④由图乙(a)可知U =3.00 V时I =0.30 A,U =1.00 V时I =0.10 A,根据闭合电路欧姆定律
1 1 2 2
有E=3.00 V+0.30 A×r,E=1.00 V+0.10 A×(r+21 Ω),解得E=3.15 V≈3.2 V,r=0.50 Ω。
72.[2013天津理综,9(3)]要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端
的电压需要由零逐渐增加到 3 V,并便于操作。已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 Ω);
电流表(量程为0~250 mA,内阻约5 Ω);
电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ);
电键一个、导线若干。
①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 (填字母代号)。
A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω,额定电流1 A)
B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,额定电流0.3 A)
②实验的电路图应选用下列的图 (填字母代号)。
③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内
阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是 W。
第126页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
答案 ①A ②B ③0.1
解析 ①测绘小灯泡的伏安特性曲线,要求能较大范围测量数据,所以控制电路部分应用
分压式接法,滑动变阻器应用最大阻值小额定电流大的A。
U2 P
②灯泡的电阻R= =15 Ω,额定电流I= =0.2 A,由R=15 Ω<√R R =√15 000 Ω,依据
P U A V
“大内小外”的原则,可知电流表应采用外接法,故选B。
③在灯泡的I-U图上作出电源的I-U图线,交点即为这个电源给这个灯泡供电时的电流
和电压,此时P
灯
=IU=0.1×1 W=0.1 W。
73.(2020江苏单科,10,8分)某同学描绘一种电子元件的I-U关系图像,采用的实验电路图
如图1所示, 为电压表, 为电流表,E为电源(电动势约6 V),R为滑动变阻器(最大阻值
20 Ω),R 为定值电阻,S为开关。
0
(1)请用笔画线代替导线,将图2所示的实物电路连接完整。
图1
第127页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
图2
(2)调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的示数如下表:
电压 0.00 0.25 0.50 0.65 0.70 0.72 0.75
U/V 0 0 0 0 0 5 0
电流I/
0.00 0.10 0.25 0.60 1.70 4.30 7.50
mA
请根据表中的数据,在方格纸上作出该元件的I-U图线。
图3
(3)根据作出的I-U图线可知,该元件是 (选填“线性”或“非线性”)元件。
(4)在上述测量中,如果用导线代替电路中的定值电阻R ,会导致的两个后果是 。
0
A.电压和电流的测量误差增大
B.可能因电流过大烧坏待测元件
C.滑动变阻器允许的调节范围变小
D.待测元件两端电压的可调节范围变小
答案 (1)如图所示
(2)如图所示
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(3)非线性 (4)BC
解析 (1)实物连线如答案图所示;
(2)根据表中数据,描点后,连线如答案图所示;
(3)根据作出的I-U图像可知,该元件是非线性元件;
(4)待测元件与定值电阻R 是串联关系,定值电阻R 起到保护待测元件的作用,可以避免
0 0
待测元件电压过高、电流过大,如果用导线代替定值电阻R ,可能会因为电流过大烧坏待
0
测元件,同时滑动变阻器允许的调节范围变小,B、C正确。
74.(2020浙江7月选考,18,7分)某同学分别用图1甲和图1乙的电路测量同一节干电池
的电动势和内阻。
(1)在方框中画出图1乙的电路图;
图1
(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图2所示,则电流I= A,电压U= V;
(3)实验得到如图3所示的两条直线,图中直线Ⅰ对应电路是图1 (选填“甲”或“乙”);
(4)该电池的电动势E= V(保留三位有效数字),内阻r= Ω(保留两位有效数字)。
图2
第129页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
图3
答案 (1)如图所示
(2)0.39~0.41 1.29~1.31 (3)乙 (4)1.51~1.54
0.52~0.54
解析 (1)见答案图
(2)电流表的量程为0~0.6 A,读数为0.40 A;电压表量程为0~3 V,读数应为1.30 V。
(3)根据题目已知条件,题图1甲的电路图如图所示,U-I图线斜率的绝对值应该代表电池
内阻和电流表内阻之和。而题图1乙所表示的U-I图线斜率的绝对值代表电池内阻,因此
斜率绝对值较大的图线对应的电路应该是题图1甲,即直线Ⅰ对应电路是题图1乙。
对题图1乙,根据闭合电路欧姆定律可知U=E-Ir,图线与纵轴的交点代表电池电动势,即
1.52-1.21
E=1.52 V,斜率绝对值代表电池内阻,即r= Ω≈0.53 Ω。
0.58
第130页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
75.(2020山东,14,8分)实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电
源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 Ω);
电压表V(量程3 V,内阻约3 kΩ);
电流表A(量程0.6 A,内阻约1 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω);
定值电阻R (阻值2 Ω);
1
定值电阻R (阻值5 Ω);
2
开关一个,导线若干。
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接
近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验
图甲
数据在U-I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现
象的主要原因是 。(单选,填正确答案标号)
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
图乙
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验
方案,重新测量得到的数据如下表所示。
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序号 1 2 3 4 5 6 7
I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40
U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在坐标纸上标出前4组数据对应的坐标
点并画出U-I图像。
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为 (填“R ”或“R ”)。
1 2
③用笔画线代替导线,请按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路。
答案 (1)B (2)①如图所示
②R ③如图所示
1
第132页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
解析 (1)该小组按照图甲所示的电路进行实验时,电压表测的是路端电压,根据E=U
外
+U
内
可知,|ΔU
外
|=|ΔU
内
|,而|ΔU
内
|=|ΔI·r|,所以当干电池内阻r较小时,电压表示数的变化范围
比较小,B正确。
(2)①在坐标纸上根据前4组数据描出对应的坐标点并画出U-I图像如答案图所示。
②U-I图像的斜率的绝对值约为2.6 Ω,表示干电池内阻与定值电阻之和,所以定值电阻一
定小于2.6 Ω,故所选定值电阻为R 。
1
③改进后的方案是将定值电阻R 与干电池串联,其余部分不变,用笔画线代替导线,将实
1
物图连接成完整电路如答案图所示。
76.(2016北京理综,19,6分)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们
提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器
材是 ( )
A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器
B.一个伏特表和多个定值电阻
C.一个安培表和一个电阻箱
D.两个安培表和一个滑动变阻器
答案 D 根据U=E-Ir,要测出E和r,就要同时测出U和I,A、B、C三个选项都能满足要求;
D选项只能测出电流I,不能测出电压U,所以选D。
77.(2018江苏单科,10,8分)一同学测量某干电池的电动势和内阻。
(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图
中在器材操作上存在的两个不妥之处。
第133页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
1
(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的 数据见下表:
I
R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0
I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26
1
/A-1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8
I
1
根据表中数据,在方格纸上作出R- 关系图像。
I
由图像可计算出该干电池的电动势为 V;内阻为 Ω。
(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压
表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如
图所示,则该干电池的电动势应为 V;内阻应为 Ω。
答案 (1)①开关未断开;②电阻箱阻值为零
(2)如图所示 1.4(1.30~1.44都算对) 1.2(1.0~1.4都算对)
(3)1.4[结果与(2)问第一个空格一致] 1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]
第134页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
解析 本题考查测量干电池的电动势和内阻。
(1)在连接电路过程中,要求开关处于断开状态;在闭合开关前,要求电阻箱接入电路的电
阻最大。
E
(2)依照表中数据,描点连线,如答案图所示。由闭合电路欧姆定律可得I= ,整理可得
R+r
1
R=E· -r,与图像对应,则E=1.4 V,r=1.2 Ω。
I
(3)由题图可知电压表的读数为66 mV,由欧姆定律可得电流表的内阻r'=U/I=0.2 Ω,则由
E 1
闭合电路欧姆定律可得I= ,整理可得R=E· -(r+r'),与图像对应,则E=1.4 V,r=1.0
R+r+r' I
Ω。
78.(2015安徽理综,21Ⅱ)某同学为了测量一节电池的电动势和内阻,从实验室找到以下器
材:一个满偏电流为100 μA、内阻为2 500 Ω的表头,一个开关,两个电阻箱(0~999.9 Ω)和
若干导线。
(1)由于表头量程偏小,该同学首先需将表头改装成量程为50 mA的电流表,则应将表头
与电阻箱 (填“串联”或“并联”),并将该电阻箱阻值调为 Ω。
(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量,实验电路如图1所示,通
过改变电阻R测相应的电流I,且作相关计算后一并记录如下表。
图1
1 2 3 4 5 6
R(Ω) 95.0 75.0 55.0 45.0 35.0 25.0
I(mA) 15.0 18.7 24.8 29.5 36.0 48.0
第135页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
IR(V) 1.42 1.40 1.36 1.33 1.26 1.20
①根据表中数据,图2中已描绘出四个点,请将第5、6两组数据也描绘在图2中,并画
出IR-I图线;
②根据图线可得电池的电动势E是 V,内阻r是 Ω。
答案 (1)并联 5.0 (2)①如图 ②1.53 2.0
解析 (1)将满偏电流I =100 μA的表头改装成量程为I=50 mA的电流表需要并联一个电
g
I R
阻,其阻值为R= g g =5.0 Ω,应将该电阻箱阻值调为5.0 Ω。
I-I
g
(2)①见答案。
②由电路图可知E=I(R+R +r),得IR=E-(R +r)I,故图线的截距为电动势E=1.53 V,斜率k=-
A A
2 500×5
(R +r)=-7 Ω,而R = Ω=5 Ω,r=-k-R =2.0 Ω。
A A 2 500+5 A
79.[2015天津理综,9(3)]用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势
约4.5 V,内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供
选用:
A.电流表:量程0.6 A,内电阻约1 Ω
B.电流表:量程3 A,内电阻约0.2 Ω
第136页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
C.电压表:量程3 V,内电阻约30 kΩ
D.电压表:量程6 V,内电阻约60 kΩ
E.滑动变阻器:0~1 000 Ω,额定电流0.5 A
F.滑动变阻器:0~20 Ω,额定电流2 A
①为了使测量结果尽量准确,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选
用 (均填仪器的字母代号)。
②如图为正确选择仪器后,连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用
导线将 和 相连、 和 相连、 和 相连(均填仪器上接线柱
的字母代号)。
③实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻
器,重新连接电路,仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数
U。用图像法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以
为纵坐标,以 为横坐标。
答案 ①A D F ②a d c g f h ③见解析
解析 ①为了防止电源急剧放电时产生极化现象而引起电动势的下降,一般在测电源电
动势与内电阻时,电源的放电电流控制在0.5 A以内,故电流表应选用A;因三节干电池的
总电动势约为4.5 V,故选用量程是6 V的电压表D;总阻值为20 Ω的滑动变阻器F可使
E
电路中的最小电流约为I = =0.225 A,而滑动变阻器E阻值太大,故滑动变阻器应选
min R
max
用F。
②因电流表内阻r ≈1 Ω与电源内阻大致相等且未知,故需采用电流表外接法,以避免电流
A
表内阻引起的系统误差,原理图如图,
第137页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
故需将a与d、c与g、f与h相连。
U 1 1
③用伏阻法测电源电动势与内电阻时,由闭合电路欧姆定律有E=U+ r,由此可得 =
R U E
r 1 1 E 1 1 U U E 1 R 1 r R
+ · (或 = · - )、U=E-r· (或 = - U)、 = ·R+ (或R=E· -r),故可以得到
E R R r U r R R r r U E E U
1 1 U R
- 、U- 、 -R等线性图线。
U R R U
80.(2014北京理综,21,18分)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要
求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。
图1
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15 V)
B.电压表(0~3 V)
C.滑动变阻器(0~50 Ω)
D.滑动变阻器(0~500 Ω)
实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,
请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号 1 2 3 4 5 6
电压U(V)1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10
0.06 0.12 0.24 0.26 0.36 0.48
电流I(A)
0 0 0 0 0 0
第138页共158页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 物理
图2
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生
变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是 。
图3
答案 (1)甲 (2)B C (3)如图所示
(4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85) (5)C
解析 (1)干电池内电阻较小,远小于电压表内阻,选用甲电路时电源内电阻的测量值相对
误差小。(2)一节干电池的电动势只有1.5 V左右,故电压表应选用量程较小的B,干电池
的内电阻一般只有零点几欧或几欧,为调节方便,滑动变阻器应选用总阻值与之相差较小
的C。(3)作图过程略,图见答案。(4)由U=E-Ir知U-I图线在U轴上的截距表示E、斜率的
E-U 1
绝对值表示r,由图线可得E=1.50 V,r=0.83 Ω。(5)由P=IU= ×U= (UE-U2)可知,P-U
r r
图线是一条开口向下的抛物线,故选C。
考查点 测电源的电动势和内阻。
解题关键 (1)实验电路的选择不要与“伏安法测电阻”的电路混淆。
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(2)若选用0~500欧姆的滑动变阻器,在移动滑片的大多数距离上,电表示数几乎不变。
(3)在应用图像时,要注意纵坐标的起点。
81.(2013浙江理综,22,10分)(10分)采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”。
第22题图
(1)除了选用照片中的部分器材外, (填选项);
A.还需要电压表
B.还需要电流表
C.还需要学生电源
D.不再需要其他器材
(2)测量所得数据如下:
测量次数
1 2 3 4 5 6
物理量
R/Ω 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
I/A 0.60 0.70 0.80 0.89 1.00 1.20
U/V 0.90 0.78 0.74 0.67 0.62 0.43
用作图法求得电池的内阻r= ;
(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻R = 。
A
答案 (10分)(1)A (2)见解析 (3)0.22 Ω
解析 (1)由电路图可知为伏安法测电池电动势和内阻的实验,因此还需要电压表,应选
A。
(2)作图如下,由U=E-Ir可知图线的斜率为内阻,即r=(0.75±0.10) Ω
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U 0.62
(3)由第5次所测数据R+R = = Ω=0.62 Ω得R =(0.62-0.4) Ω=0.22 Ω
A I 1.00 A
82.(2018海南单科,12,12分)某同学利用图(a)中的电路测量电流表 的内阻R (约为5 Ω)
A
和直流电源的电动势E(约为10 V)。图中R 和R 为电阻箱,S 和S 为开关。已知电流表
1 2 1 2
的量程为100 mA,直流电源的内阻为r。
(1)断开S ,闭合S ,调节R 的阻值,使 满偏;保持R 的阻值不变,闭合S ,调节R ,当R 的
2 1 1 1 2 2 2
阻值为4.8 Ω时 的示数为48.0 mA。忽略S 闭合后电路中总电阻的变化,经计算得R =
2 A
Ω;(保留2位有效数字)
(2)保持S 闭合,断开S ,多次改变R 的阻值,并记录电流表的相应示数。若某次R 的示数
1 2 1 1
如图(b)所示,则此次R 的阻值为 Ω;
1
图(a)
图(b)
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图(c)
(3)利用记录的R 的阻值和相应的电流表示数I,作出I-1-R 图线,如图(c)所示。用电池的电
1 1
动势E、内阻r和电流表内阻R 表示I-1随R 变化的关系式为I-1= 。利用图(c)可求
A 1
得E= V。(保留2位有效数字)
R r+R
答案 (1)5.2 (2)148.2 (3) 1+ A 9.1
E E
解析 (1)由题意知,通过R 的电流为I =52 mA,根据I R =I R ,解得R =5.2 Ω。(2)电阻箱
2 2 2 2 A A A
1 R +r 1
R 的读数为148.2 Ω。(3)根据闭合电路欧姆定律有E=IR +I(R +r),整理得 = A + R ,
1 1 A I E E 1
1 22.5-12
则I-1-R 图线的斜率 = V-1,解得E≈9.1 V。
1 E 196-100
83.[2017天津理综,9(3)]某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内
阻。其中电流表A 的内阻r =1.0 kΩ,电阻R =9.0 kΩ,为了方便读数和作图,给电池串联一
1 1 1
个R =3.0 Ω的电阻。
0
①按图示电路进行连接后,发现aa'、bb'和cc'三条导线中,混进了一条内部断开的导线。为
了确定哪一条导线内部是断开的,将电键S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、b'间电压,
读数不为零,再测量a、a'间电压,若读数不为零,则一定是 导线断开;若读数为零,则一
定是 导线断开。
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②排除故障后,该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A
1
和A 的多组I 、I 数据,作出图像如图。由I -I 图像得到电池的电动势E= V,内阻r=
2 1 2 1 2
Ω。
答案 ①aa' bb'
②1.4(1.36~1.44均可) 0.5(0.4~0.6均可)
解析 ①用多用电表的电压挡测U ≠0,说明两表笔与电源两极间为通路,问题出在a、b'之
ab'
间的含有电键的电路部分;若U ≠0,说明aa'导线断路,若U =0,说明导线bb'断开。
aa' aa'
②由于I ≫I ,故可将I 视为干路电流,则有
2 1 2
I (R +r )=E-I (r+R )
1 1 1 2 0
E r+R
则I = - 0 ·I ,故从图线的截距和斜率可求得E=1.4 V,r=0.5 Ω。
1 R +r R +r 2
1 1 1 1
84.(2014课标Ⅰ,23,9分,0.467)利用如图(a)所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用
的实验器材有:
图(a)
待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9 Ω),电阻R (阻值为3.0 Ω),电阻R (阻值为3.0 Ω),电流
0 1
表 (量程为200 mA,内阻为R =6.0 Ω),开关S。
A
实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
②多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;
1 1
③以 为纵坐标,R为横坐标,作 -R图线(用直线拟合);
I I
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
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回答下列问题:
1
(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则 与R的关系式为 。
I
(2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R=3.0 Ω 时电流表的示数如图(b)所示,读出
数据,完成下表。答:① ,② 。
R/Ω 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
I/A 0.143 0.125 ① 0.100 0.091 0.084 0.077
I-1/A-1 6.99 8.00 ② 10.0 11.0 11.9 13.0
图(b)
图(c)
(3)在图(c)中将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k= A-1·Ω-1,截距 b=
A-1。
(4)根据图线求得电源电动势E= V,内阻r= Ω。
1 R +R 1 R +R 1 3.0 3.0
答案 (1) = A 1 R+ [R + A 1 (r+R )]或 = R+ (5.0+r)
I ER E A R 0 I E E
1 1
(2)①0.110 ②9.09
(3)图见解析 1.0(在0.96~1.04之间均对) 6.0(在5.9~6.1之间均对)
(4)3.0(在2.7~3.3之间均对) 1.0(在0.6~1.4之间均对)
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I R 1 R +R 1
解析 (1)由闭合电路欧姆定律有E=IR +(I+ A )(R+R +r),整理得 = A 1 R+ [R +
A R 0 I ER E A
1 1
R +R 1 3.0 3.0
A 1 (r+R )],代入数据得 = R+ (5.0+r)。(2)①由题图知该电流表的分度值为
R 0 I E E
1
2 mA,读数为110 mA,考虑到表格内各组数据的单位及有效数字位数,故结果应为0.110
1 13.0-6.0
A。② =9.09 A-1。(3)描点作图如图所示,由图线可得k= A-1·Ω-1=1.0
I 7.0-0
1 3.0 3.0 3.0 3.0
A-1·Ω-1,b=6.0 A-1。(4)由 = R+ (5.0+r)可知k= ,b= (5.0+r),将k=1.0
I E E E E
A-1·Ω-1、b=6.0 A-1代入可得E=3.0 V,r=1.0 Ω。
考查点 测量电源的电动势和内阻的实验
解题关键 ①知道测电源电动势与内阻的实验原理是闭合电路欧姆定律。
1
②利用闭合电路欧姆定律推出 与R的关系。
I
易错警示 在完成表格时,注意表格内各组数据的单位及有效数字的位数。
85.(2014大纲全国,23,12分)现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有:电流表
,内阻为1.00 Ω;电压表 ;阻值未知的定值电阻R 、R 、R 、R 、R ;开关S;一端连有鳄
1 2 3 4 5
鱼夹P的导线1,其他导线若干。某同学设计的测量电路如图(a)所示。
图(a)
(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P端。
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图(b)
(2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R 、R 、R 、R 、R 依次串入电路,记录对应的电压
1 2 3 4 5
表的示数U和电流表的示数I。数据如下表所示。根据表中数据,在图(c)中的坐标纸上将
所缺数据点补充完整,并画出U-I图线。
I(mA) 193 153 111 69 30
U(V) 2.51 2.59 2.68 2.76 2.84
图(c)
(3)根据U-I图线求出电源的电动势E= V,内阻r= Ω。(保留2位小数)
答案 (1)连线如图所示(3分,有任何错误就不给这3分)
(2)U-I图线如图所示(3分)
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(3)2.90(3分,在2.89~2.91之间均给分)
1.03(3分,在0.93~1.13之间均给分)
解析 (1)见答案图,可先从原理图中选取一个回路如电源、电流表、电压表、开关进行连
接,R 并联于电压表两端,最后再将R 至R 依次串联后再与R 串联。(2)作图过程略,图见
1 2 5 1
答案。(3)由U=E-I(R +r)可知图中U-I图线的纵截距b=E、斜率的绝对值k=R +r,故由图
A A
可得E=b=2.90 V,r=k-R =2.03 Ω-1.00 Ω=1.03 Ω。
A
考查点 测电源的电动势和内阻
解题关键 ①实物图连线问题应注意先连干路,再补支路,先连电流表,再连电压表。
②利用闭合电路欧姆定律推出U-I的函数关系式,然后通过截距与斜率来求E、r。
86.(2013全国Ⅰ,23,11分)某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电
动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:
图(a)
多用电表;
电压表:量程0~5 V,内阻十几千欧;
滑动变阻器:最大阻值5 kΩ;
导线若干。
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡,再将红表笔和黑表笔 ,调零点。
(2)将图(a)中多用电表的红表笔和 (填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。
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(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的示
数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为 kΩ和 V。
图(b)
图(c)
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零,此时多用电表和电压表的读数分别
为12.0 kΩ和4.00 V。从测量数据可知,电压表的内阻为 kΩ。
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电
阻串联而成的电路,如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得,此多用电表内电池的电
动势为 V,电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为 kΩ。
图(d)
答案 (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0
解析 (1)多用电表欧姆挡调零的方法是先把红、黑表笔短接,再调节欧姆调零旋钮,使指
针满偏。
(2)多用电表内部电池的正极与黑表笔相连,要保证电流从 的“+”接线柱流入“-”接线柱
流出,故红表笔和“1”端相连。
(3)多用电表指针指向“15”,挡位“1k”,故多用电表的读数为15.0 kΩ;电压表读数时要估读,
读数为3.60 V。
(4)滑动变阻器接入电路的阻值为零,故多用电表的读数即电压表内阻。
(5)由题图(b)知,此时多用电表指针指向中值,故此时内外电阻均为15 kΩ,此时的电压表
示数为3.60 V
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R R
3.60 V= V E= VE
R+R +r 2r
V
解得E=9.00 V
87.(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;R 、R 、R 、R 和R 是固定电阻,R 是可变电阻;表头 的满偏电流为250 μA,内阻为
1 2 3 4 5 6
480 Ω。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1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω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R 的使用,下列说法正确的是 (填正确答案标号)。
6
A.在使用多用电表之前,调整R 使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
6
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
6
C.使用电流挡时,调整R 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
6
(3)根据题给条件可得R +R = Ω,R = Ω。
1 2 4
(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)160 880
(4)1.47 mA 1.10×103 Ω 2.95 V
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。
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(2)R 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
6
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1 mA挡,此时R 和R 串联后与表头 并联,满偏时总
1 2
I R
电流为1 mA,则R 、R 中的电流为1 mA-I ,电压为I R ,则R +R = g g =
1 2 g g g 1 2 1mA-I
g
250×10-3×480
Ω=160 Ω;当换挡开关接4时为直流电压1 V挡,此时R 和R 串联后与
1-250×10-3 1 2
表头 并联,然后再与R 串联,满偏时总电压为1 V,则R 分压为1 V-I R =1 V-250×10-
4 4 g g
U 0.88
6×480 V=0.88 V,流过R 的电流为1 mA,则R = = Ω=880 Ω。
4 4 I 1×10-3
(4)若B端与“1”相连,则为直流电流2.5 mA挡,观察图(b)中下方刻度,共50个小格,则每小
1
格表示0.05 mA,即分度值为0.05 mA,由 估读法可得读数为1.47 mA。
5
若B端与“3”连接,则为欧姆×100 Ω挡,指针指在上边欧姆表盘“11”位置,则可得读数为
1.10×103 Ω。
若B端与“5”连接,则为直流电压5 V挡,观察图(b)中下方刻度,共50个小格,则每小格表
1
示0.1 V,即分度值为0.1 V,由 估读法可得读数为2.95 V。
10
命题意图 本题考查多用电表的原理以及电表的改装。
88.(2013课标Ⅱ,23,7分,0.524)某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图(a)所示
电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表。图中R 和R 为定值电阻,S为开关。回答
1 2
下列问题:
(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线。
(2)开关S闭合时,多用电表用于测量 (填“电流”、“电压”或“电阻”);开关S断开时,
多用电表用于测量 (填“电流”、“电压”或“电阻”)。
(3)表笔A应为 色(填“红”或“黑”)。
(4)定值电阻的阻值R = Ω,R = Ω。(结果取3位有效数字)
1 2
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答案 (1)连线如图所示(2分)
(2)电流 电压(2分。每空1分)
(3)黑(1分)
(4)1.00 880(2分。每空1分)
解析 (1)见答案。
(2)开关S闭合时,R 与表头和R 并联,为电流表,因此用于测量电流;当开关S断开时,R 与
1 2 2
表头串联,为电压表,因此用于测电压。
(3)电流应从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表,因此表笔A应为黑色。
(4)开关S断开时为电压表,U=I (R +R ),解得R =880 Ω;
g g 2 2
I (R +R )
开关S闭合时为电流表,R = g g 2 =1.00 Ω。
1 I-I
g
89.(2012江苏单科,10,8分)如图1所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多
用电表对其进行探测。
图1
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图2
(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图2中多用电表的
(选填“A”、“B”或“C”)。
(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表
笔应 (选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。
(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻
值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表。两表笔分别接a、b时,
多用电表的示数如图2所示。
请将记录表补充完整,并在图1的黑箱图中画出一种可能的电路。
两表笔接的接点 多用电表的示数
a,b Ω
a,c 10.0 Ω
b,c 15.0 Ω
答案 (1)A (2)短暂 (3)5.0 如图所示
解析 (1)A是机械调零,B是欧姆调零,C是功能选择开关,故选填A。
(2)为防止a、b间存在高压电源在持续接通时烧坏电表,应采用“点触”方式。
(3)正反向阻值相等说明两接点间无二极管。由题图2可以读出a、b间阻值为5.0 Ω。因
黑箱内只有三个阻值相等的电阻,由表内数据知b、c间电阻等于a、b间电阻与a、c间电
阻之和,故可推测a、b间电阻与a、c间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍,
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故a、b间有一个电阻时a、c间两个电阻串联;a、c间有一个电阻时a、b间两个电阻并联,
电路图见答案。
90.(2015课标Ⅰ,23,9分,0.299)图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内
是毫安表的改装电路。
图(a)
图(b)
(1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω,满偏电流为1 mA;R 和R 为阻值固定的电阻。若使
1 2
用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a 和c两个接线柱,电表量程为10 mA。由
题给条件和数据,可以求出R = Ω,R = Ω。
1 2
(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表 对改装电表的3 mA挡进行校准,
校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V,内阻忽略
不计;定值电阻R 有两种规格,阻值分别为300 Ω和1 000 Ω;滑动变阻器R有两种规格,最
0
大阻值分别为750 Ω和3 000 Ω。则R 应选用阻值为 Ω的电阻,R应选用最大阻值
0
为 Ω的滑动变阻器。
(3)若电阻R 和R 中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b)的电路可以判断出损坏
1 2
的电阻。图(b)中的R'为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则
图中的d点应和接线柱 (填“b”或“c”)相连。判断依据是:
。
答案 (1)15 35(4分,每空2分) (2)300 3 000(2分,每空1分) (3)c(1分) 闭合开关时,若
电表指针偏转,则损坏的电阻是R ;若电表指针不动,则损坏的电阻是R (2分)
1 2
解析 (1)由并联电路各支路两端电压相等有:使用a和b两个接线柱时1 mA×100 Ω=(3-
1)mA×(R +R );使用a和c两个接线柱时1 mA×(100 Ω+R )=(10-1)mA×R ,联立可得R =15
1 2 2 1 1
Ω,R =35 Ω。(2)由题意知校准时电路中电流的范围为0.5 mA≤I≤3.0 mA,则由闭合电路欧
2
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E
姆定律知电路中总电阻R = 满足500 Ω≤R ≤3 000 Ω,而两电表的总电阻R =150 Ω+
总 I 总 A
1mA×100Ω
=183 Ω,故R +R应满足317 Ω≤R +R≤2 817 Ω,可知R 只能选用300 Ω的,R
3mA 0 0 0
只能选用3 000 Ω的。(3)在图(b)电路中,当d接c时,若R 损坏则毫安表仍接入电路而有
1
示数,若R 损坏则毫安表不接入电路而无示数,故可由毫安表有无示数来判断损坏的电
2
阻;当d接b时,无论R 还是R 损坏,对毫安表示数的影响相同,从而不能进行判定。
1 2
91.(2016课标Ⅰ,23,10分)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的
温度达到或超过60 ℃时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电
流超过I 时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),
c
滑动变阻器R (最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R (最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关
1 2
一个,导线若干。
在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V,I 约为10 mA;流过报警器的电流超过20
c
mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60 ℃时阻值为650.0
Ω。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器 (填“R ”或“R ”)。
1 2
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 Ω;滑动变
阻器的滑片应置于 (填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是
。
②将开关向 (填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至 。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
答案 (1)连线如图所示
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(2)R
2
(3)①650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏 ②c 报警
器开始报警
U 18
解析 (2)由R= = Ω=1 800 Ω可知,滑动变阻器应选R 。
I 10×10-3 2
c
(3)①电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 ℃时的阻值,即650.0 Ω。滑动变阻器的滑片
应置于b端,使开关接通后回路中电流最小,以保护报警器,即防止因过载而损坏报警器。
②应将开关向c端闭合,然后对系统进行调节。
92.(2019课标Ⅱ,23,10分)某小组利用图(a)所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下
的正向电压U与温度t的关系,图中 和 为理想电压表;R为滑动变阻器,R 为定值电阻
0
(阻值100 Ω);S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度
计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U-t关
系曲线。回答下列问题:
图(a)
(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0 μA,应调节滑动变阻器R,使电压表 的示数
为U = mV;根据图(b)可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻 (填
1
“变大”或“变小”),电压表 示数 (填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向
(填“A”或“B”)端移动,以使 示数仍为U 。
1
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(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测
|ΔU|
温灵敏度为 = ×10-3 V/℃(保留2位有效数字)。
Δt
图(b)
答案 (1)5.00 变小 增大 B (2)2.8
解析 本实验考查运用闭合电路欧姆定律计算电压,并且分析了硅二极管两端的电压与
温度的关系,考查学生的实验能力,体现了科学探究核心素养。
(1)实验中I=50.0 μA,R =100 Ω,所以U =IR =5.00 mV,因为图(b)是在恒定电流条件下得到
0 1 0
U
的图像,斜率为负值,所以随温度的升高,硅二极管正向电压变小,由R
硅
= ,可知硅二极管
I
正向电阻变小,则回路中电流变大,且R 为定值电阻, 的示数增大。为了确保回路中电流
0
恒定,应使滑动变阻器的阻值变大,故滑片应向B端滑动。(2)图(b)中图线纵轴截距为0.44
|ΔU| |0.44-0.30|
V,所以 = V/℃=2.8×10-3 V/℃。
Δt 80-30
93.(2016课标Ⅲ,22,5分)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导
轨ab和a b 固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导
1 1
轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
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(1)在图中画出连线,完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合
后,金属棒沿箭头所示的方向移动。
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:
A.适当增加两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒
C.适当增大金属棒中的电流
其中正确的是 (填入正确选项前的标号)。
答案 (1)如图所示(2分)
(2)AC(3分。选对一个给2分,选对两个给3分,有选错的不给这3分)
解析 (1)根据左手定则得金属棒中电流为从a流向a 。要求滑动变阻器以限流方式接入
1
电路中,故滑动变阻器接线柱上下各用一个。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速
度,应使它所受安培力F=BIL增大,所以适当增加两导轨间的距离时有效长度L增大,F变
大,A项正确;只换更长的金属棒时有效长度L不变,B项错;增大电流,F也增大,C项正确。
94.[2014广东理综,34(1),8分]某同学设计的可调电源电路如图(a)所示,R 为保护电阻,P
0
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0~3 V挡,示数如图(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R ,则在使用过程中,存在 的风险(填“断路”或“短路”)。
0
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答案 ①1.30 ②A ③B ④短路(每空2分)
解析 ①由图(b)知电压表0~3 V挡的分度值为0.1 V,故由“十分之一”估读法可得读数为
1.30 V。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,若电源电路中不接入R 而输出电路所
0
接负载的阻值极小,则电源就有可能被短路。
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