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实验题专项练(三)
1.(7 分)(2025 河北邢台模拟)图甲为利用单摆测量重力加速度的实验装置。
(1)为了减少测量误差,下列做法正确的是
。
A.单摆的振幅越大越好
B.摆球质量大些、体积小些
C.计时的起、止时刻选在摆球达到的最高点处时
D.将摆球静止悬挂后用米尺测出摆球球心到摆线悬点O 之间的长度作为摆长
(2)为了提高实验精度,该同学在悬点顶端安装了力传感器来测摆线拉力F,在实验中保持
摆角和摆长为L0不变时,测得F-t 的关系如图乙所示,则单摆的周期为 ,则当地的
重力加速度g= ,多次增加摆长L,测得的相应F-t 图像中拉力的最大值
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
2.(9 分)干电池用久后通常会电动势减小,内阻增大。某同学利用DIS 系统、定值电阻
R0、电阻箱R 等实验器材分别研究新、旧两节干电池的电动势和内阻,实验装置如图甲
所示。首先测量电池a 的电动势和内阻,实验时多次改变R 的阻值,用电流传感器测得对
应的电流值I,在计算机上显示出如图乙所示的1
I
-R 的关系图线a,重复上述实验方法测量
电池b 的电动势和内阻,得到图乙中的图线b。
2
甲
乙
丙
(1)某次实验电阻箱调节后如图丙所示,则此时电阻箱的读数为 Ω。
(2)若定值电阻R0=1.0 Ω,令y=1
I
,x=R,由图乙中实验图线a 的拟合方程可得,电池a 的电
动势Ea= V,内阻ra= Ω。
(3)根据图乙可以判断,图线 (选填“a”或“b”)对应的是新电池。
(4)根据实验测得的电池a 的R、I 数据,若令y=I2(R+R0),x=R+R0,则由计算机拟合得出的
y-x 图线如图丁所示,则图线最高点A 的坐标值应为x= Ω,y= W。(结
果均保留两位有效数字)
3
丁
4
参考答案
1.答案 (1)BD
(2)4(t2-t1)
π
2 L0
4(t2-t1)
2 不变
解析 (1)单摆只有在最大摆角小于5°时,其振动才可视为简谐运动,故A 错误;摆球的质
量大些、体积小些可以减小振动时空气阻力的影响从而减少测量误差,故B 正确;计时的
起、止时刻选在单摆到达最低位置时有利于减少计时误差,故C 错误;将摆球静止悬挂后
测出摆球球心到摆线悬点O 之间的长度作为摆长,可减少测量误差,故D 正确。
(2)由题图乙可知从最低点到最高点所用的时间为t2-t1,则周期为T=4(t2-t1),根据公式
T=2π√
L0
g ,可得g=
π
2 L0
4(t2-t1)
2。在实验中由最高位置运动至最低位置,根据机械能守恒定
律有mgL(1-cos θ)=1
2
mv2,最低位置处根据牛顿第二定律有FT-mg=m v
2
L
,可解得最低位置
摆线拉力最大值为FT=2mg(1-cos θ)+mg,可知摆线拉力最大值与摆长无关,故增加摆长,
F-t 图像中拉力的最大值不变。
2.答案 (1)12.0
(2)4
3
2
(3)b
(4)2.0 0.22
解析 (1)由电阻箱的读数规则有R=0×100 Ω+1×10 Ω+2×1 Ω+0×0.1 Ω=12.0 Ω。
(2)由闭合电路欧姆定律有I=
E
ra+ R0+ R,整理有1
I = 1
E
R+ra+ R0
E
,结合题图乙,在数值上
有0.75= 1
Ea
,2.25=ra+ R0
Ea
,解得Ea=4
3 V,ra=2 Ω。
5
(3)由上述分析可知,1
I
-R 图像的斜率为电池电动势的倒数,由题图乙可知,图线a 的斜
率大,所以电池a 的电动势小。根据题意,旧电池的电动势减小,所以图线a 对应旧电池,
图线b 对应新电池。
(4)分析题图甲中电路可知,外电路的用电器为电阻R 和R0,结合题意可知,题图丁的y
轴为电池的输出功率,题图丁的x 轴为外电路的电阻。对电池有输出功率P=I2R 外=
(
E
R外+ra)
2
R 外=
E
2 R外
R外
2-2ra R外+ra
2+ 4 ra R外
=
E
2
( R外-ra)
2
R外
+ 4 ra
,结合题图丁有y=
E
2
( x -ra)
x
+ 4 ra
,由上述分析可知,有E=4
3
V,ra=2 Ω,题图
丁中A 点为y 最大值,可知,当x=ra,即外电路电阻等于电池内阻时,电池的输出功率达最
大值,所以x=2.0 Ω,y=0.22 W。
