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实验题专项练(二)
(分值:16 分)
1.(7 分)(2025 甘肃金昌模拟)如图所示,在水平平台上静止放置一轻弹簧,弹簧左端与固定
竖直挡板连接,弹簧处于原长时标记右端对应平台台面上的O 点,在O 点右侧的A 处固
定一个光电门。已知水平平台摩擦很小可忽略不计,当地重力加速度为g。某同学利用
该装置进行“验证动量守恒定律”实验,具体步骤如下:
甲
①在小滑块a 上固定一个宽度为d 的挡光片;
②用天平分别测出小滑块a 和b 的质量ma、mb;
③使小滑块a 向左压缩轻弹簧到某一位置O1,标记该位置后,由静止释放小滑块a,a 瞬间
被弹开后沿平台向右运动,经过光电门后与另一小滑块b 发生正碰,碰后两滑块先后从平
台边缘飞出,分别落在水平地面的B、C 点;
④记录小滑块a 通过光电门时挡光片的遮光时间t;
⑤用刻度尺测出O、O1之间的距离l、平台距水平地面的高度h 及平台边缘铅垂线分别
与B、C 点之间的水平距离sb、sa;
⑥改变弹簧压缩量,进行多次测量。
(1)若满足表达式 (用题目中给定的字母表示),则说明小滑
块a、b 正碰过程动量守恒;
(2)该同学利用图像分析O、O1之间的距离l 与小滑块a 通过光电门时挡光片的遮光时
间t 之间的数值关系,利用描点法作出如图乙所示的图像,图线是一条过原点的直线,该图
2
像纵轴表示l,则横轴表示
(选填“t”“1
t
”或“ 1
t
2”)。若该图线的斜率为c,则由图
乙可求得该轻弹簧的劲度系数k= 。(弹簧的弹性势能可表示为Ep=1
2
kx2,其中k
为弹簧的劲度系数,x 为弹簧的形变量)
乙
2.(9 分)(2025 河北保定模拟)某同学用如图甲所示电路采用放电法测量某电容器的电容。
(1)按图甲连接好实验器材后,本实验还需用电压表测量电容器两端的电压,为使所求的
电容结果更准确,电压表应接在 (选填“c、d”或“m、n”)之间。
(2)闭合开关S1,将S2接1,给电容器充电,电路稳定时,电压表示数为3.0 V;将S2接2,电流
传感器显示放电电流随时间的变化如图乙所示,则电容器的电容C= F。(结果
保留3 位有效数字)
(3)电流传感器的内阻对实验结果 (选填“有”或“无”)影响。
(4)如果不改变电路其他参数,只减小定值电阻的阻值R 并重复上述实验,实线和虚线分
别表示改变前、后放电过程电流随时间变化的曲线,最符合实际情况的图像为 。
3
4
参考答案
1.答案 (1)mad
t
=masa√
g
2h+mbsb√
g
2h (2)1
t
mad
2
c
2
解析 (1)小滑块a 到达光电门时的速度v=d
t
,之后小滑块a 与小滑块b 发生碰撞,碰后两
小滑块将做平抛运动,竖直方向有h=1
2
gt2,水平方向有s=v't,整理有v'=s
t
,所以做平抛运动
落地时,小滑块a 的速度为va=sa√
g
2h
,小滑块b 的速度为vb=sb√
g
2h
,由于动量守恒,则有
mav=mava+mbvb,整理有mad
t
=masa√
g
2h
+mbsb√
g
2h
。
(2)由题意可知,l 为弹簧的形变量,结合题意可知,弹簧的弹性势能为Ep 弹=1
2
kl2,由能量
守恒定律有Ep 弹=1
2mav2=1
2ma(
d
t )
2
,整理有l=d√
ma
k · 1
t
,所以图像的横坐标为1
t 。
由上述分析可知,图像的斜率为c=d√
ma
k
,整理有k=mad
2
c
2 。
2.答案 (1)c、d
(2)1.15×10-3
(3)无
(4)D
解析 (1)本实验用放电法测电容器的电容,电压表若接在m、n 之间会对电流传感器测得
的放电电流产生影响,故电压表应接在c、d 之间。
(2)I-t 图像中的图线与横轴所围的面积表示电容器释放的电荷量,则电荷量
q=43×0.2×10-3×0.4 C=3.44×10-3 C,则C= q
U = 3.44×10
-3
3.0
F=1.15×10-3 F。
(3)电流传感器的内阻不同,放电电流不同,但电荷量不变,故电流传感器的内阻影响I-
t 图像形状,但不影响图线与横轴所围面积,故对电容计算结果无影响。
5
(4)根据欧姆定律I=U
R
可知,R 变小,初始放电电压不变,则初始放电电流变大,又因为
电荷量不变,则图线与横轴所围面积不变。故选D。
