新课标Ⅱ高考物理一轮复习专题十四实验与探究.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,专题十四实验与探究,高考物理,(课标,专用,),考点二力学实验,1.(2018课标,23,9分)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光,滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放,置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中,f,4,的值,可从图(b)中弹簧秤的示数读出。,五年高考,A组 统一命题,课标卷题组,图(a),图(b),砝码的质量,m,/kg,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,滑动摩擦力,f,/N,2.15,2.36,2.55,f,4,2.93,图(c),回答下列问题:,(1),f,4,=,N;,(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出,f,-,m,图线;,(3),f,与,m,、木块质量,M,、木板与木块之间的动摩擦因数,及重力加速度大小,g,之间的关系式为,f,=,f,-,m,图线(直线)的斜率的表达式为,k,=,;,(4)取,g,=9.80 m/s,2,由绘出的,f,-,m,图线求得,=,。(保留2位有效数字),答案(1)2.75(2)如图所示,(3),(,M,+,m,),g,g,(4)0.40,解析本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图像的能力。,(1)由图可知弹簧秤的读数为2.75 N。,(2)画图线时应使尽可能多的点落在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧。,(3)以木块和砝码为研究对象,整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力,f,=,(,M,+,m,),g,整,理得,f,=,mg,+,Mg,故,f,-,m,图线的斜率,k,=,g,。,(4)由图知,k,=3.9 N/kg,故,=,=0.40。,2.(2018课标,22,5分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和,主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化,为图中的指针。,现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度,线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为,cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s,2,此弹簧的劲度系数为,N/m(保留3位有效数字)。,答案 3.77553.7,解析本题考查游标卡尺的读数方法和胡克定律。此标尺为二十分度的标尺,精确度为0.05,mm,读数=整毫米数(主尺)+,n,精确度,所以读数为37 mm+15,0.05 mm=37.75 mm=3.775 cm。,当托盘中放入砝码稳定时,弹簧的伸长量,x,=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm。由平衡条件,得,F,=,mg,由胡克定律得,F,=,k,x,联立得,k,=53.7 N/m。,3.(2018课标,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,1,重力加速度大小为,g,则乙的反应时间为,(用,L,、,L,1,和,g,表,示)。,(3)已知当地的重力加速度大小为,g,=9.80 m/s,2,L,=30.0 cm,L,1,=10.4 cm。乙的反应时间为,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:,。,答案(2),(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,解析本题考查自由落体运动的应用。,(2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得,L,-,L,1,=,gt,2,解得,t,=,=,s=0.20 s,4.(2017课标,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:,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;,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,t,;,用,s,表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示,表示滑块在挡光片遮住光线的,t,时间内,的平均速度大小,求出,;,将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与中位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤、;,多次重复步骤;,利用实验中得到的数据作出,-,t,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,A,表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则,与,v,A,、,a,和,t,的关系式为,=,。,(2)由图(c)可求得,v,A,=,cm/s,a,=,cm/s,2,。(结果保留3位有效数字),答案,(1),v,A,+,t,(2)52.116.3,解析本题考查匀变速直线运动中平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。,挡光片通过光电门的平均速度,等于,t,时间段的中间时刻的速度,由,v,=,v,0,+,at,可知,=,v,A,+,a,即,=,v,A,+,a,t,由图像的截距可知,v,A,=52.12 cm/s,52.1 cm/s,其斜率,k,=,a,故物体的加速度,a,=2,k,=16.3 cm/s,2,5.(2017课标,22,6分)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴,为,x,轴,纵轴为,y,轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示。将橡皮筋的一端,Q,固定在,y,轴上的,B,点(位于图示部分之外),另一端,P,位于,y,轴上的,A,点时,橡皮筋处于原长。,(1)用一只测力计将橡皮筋的,P,端沿,y,轴从,A,点拉至坐标原点,O,此时拉力,F,的大小可由测力计读,出。测力计的示数如图(b)所示,F,的大小为,N。,(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋,P,端回到,A,点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将,P,端拉至,O,点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力,的大小分别为,F,1,=4.2 N和,F,2,=5.6 N。,()用5 mm长度的线段表示1 N的力,以,O,为作用点,在图(a)中画出力,F,1,、,F,2,的图示,然后按平行,四边形定则画出它们的合力,F,合,;,(),F,合,的大小为,N,F,合,与拉力,F,的夹角的正切值为,。,若,F,合,与拉力,F,的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平,行四边形定则。,X,图(b),图(,a,),答案(1)4.0(2)(),F,1,、,F,2,和,F,合,如图所示,()4.00.05,解析(1)测力计读数时需要进行估读,此测力计分度值为0.2 N,则,F,的大小为4.0 N。,(2)()作力的图示时,要选好标度,再根据,F,1,、,F,2,的方向及大小作出相应两力的图示,图见答,案。分别以,F,1,、,F,2,为邻边作平行四边形并作出对角线,即得,F,合,。,()表示,F,合,的线段的长度为20.0 mm,根据标度算出,F,合,大小为4.0 N。实际合力,F,的方向沿,AO,方向,对角线为,F,合,方向,则两者夹角,的正切值tan,=,=,=,0.05。,命题意图本题考查验证力的平行四边形定则,实验。,易错分析,测力计,读数时要注意估读。,6.(2016课标,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:,把纸带向左拉直,松手释放物块,接通打点计时器电源,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。,图(b),答案(1)(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要小一些。,考查点利用纸带求速度、,设计实验,思路分析当纸带上点间的距离相差不大时,表示物块已经脱离弹簧。,测量弹簧压缩量的目的是探究弹簧弹性势能与什么,有关。,易错警示先接通打点计时器电源,然后再释放物块。,7.(2016课标,23,10分)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力,之间的关系。图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一,端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有,N,=5个,每个质,量均为0.010 kg。实验步骤如下:,图(a),(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以,在木板上匀速下滑。,(2)将,n,(依次取,n,=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余,N,-,n,个钩码仍留在小车内;用手按住小车,并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻,t,相对于其起始位置的位移,s,绘制,s,-,t,图像,经数据处理后可得到相应的加速度,a,。,(3)对应于不同的,n,的,a,值见下表。,n,=2时的,s,-,t,图像如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度,(保留2位有效数字),将结果填入下表。,n,1,2,3,4,5,a,/ms,-2,0.20,0.58,0.78,1.00,(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出,a,-,n,图像。从图像可以看出:当物体质量,一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。,图(b),图(c),(5)利用,a,-,n,图像求得小车(空载)的质量为,kg(保留2位有效数字,重力加速度取,g,=9.8 ms,-,2,)。,(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是,(填入正确选项前的标,号)。,A.,a,-,n,图线不再是直线,B.,a,-,n,图线仍是直线,但该直线不过原点,C.,a,-,n,图线仍是直线,但该直线的斜率,变大,答案(3)0.39(2分。在0.370.49范围内都给分),(4)如图所示(3分),(5)0.45(3分。在0.430.47范围内都给分),(6)BC(2分。选对一个给1分,有选错的不给这2分),解析(3)由,s,=,at,2,得:,a,=,在,s,-,t,图像中找一点坐标,代入公式即可求出,a,。,(5)对小车和钩码组成的系统应用牛顿第二定律:,nmg,=(,M,+,Nm,),a,则,a,=,=,a,-,n,图,像的斜率,k,=,从而可解出,M,。,(6)对于已平衡摩擦力的情况,对整体应用牛顿第二定律:,nmg,=(,M,+,Nm,),a,则,a,=,n,;对于,木板水平的情况,对整体应用牛顿第二定律:,nmg,-,M,+(,N,-,n,),m,g,=(,M,+,Nm,),a,整理得:,a,=,n,-,g,比较可见,B、C均正确。,考查点探究物体加速度与其所受合外力,的关系,解题关键 写出,s,-,t,图像对应的函数表达式。,易错警示(3)(5)中的计算结果一定要按照有效数字的位数要求填写。作,a,-,n,图像时,所画,直线要符合以下要求:让尽可能多的点落在直线上;不能落在直线上的点要均匀分布于直线的,两侧;一定要利用直尺画线。,8.(2015课标,22,6分,0.395)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因,数。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图,(b)所示,图中标出了五个连续点之间的距离。,(1)物块下滑时的加速度,a,=,m/s,2,打,C,点时物块的速度,v,=,m/s;,(2)已知重力加速度大小为,g,为求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是,(填正确答案标,号)。,A.物块的质量B.斜面的高度,C.斜面的倾角,答案(1)3.25(2分)1.79(2分)(2)C(2分),解析(1),a,=,=3.25 m/s,2,v,C,=,=1.79 m/s,(2)因为,a,=(,mg,sin,-,mg,cos,)/,m,=,g,sin,-,g,cos,所以,=,欲求出,还需知道斜面倾角,故选C项。,考查点求加速度、速度,解题关键利用,x,=,aT,2,求加速度。,利用,=,=,求某一位置的速度。,9.(2014课标,22,6分,0.643)某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加,速度,a,与钩码的质量,m,的对应关系图,如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200 g,实验,时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机,得到,回答下列问题:,图(a),图(b),(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成,(填“线性”或“非线性”)关,系。,(2)由图(b)可知,a,-,m,图线不经过原点,可能的原因是,。,(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的,结论,并直接以钩码所受重力,mg,作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是,。钩码的质量应满足的条件是,。,答案(1)非线性,(2)存在摩擦力,(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量,解析(1)将图(b)中各点连线,得到的是一条曲线,故,a,与,m,的关系是非线性的。,(2)由图(b)可知,当钩码质量不为零时,在一定范围内小车加速度仍为零,即钩码对小车的拉力,大于某一数值时小车才产生加速度,故可能的原因是存在摩擦力。,(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力,则应满足三个条件,一是摩擦力被平衡,二是绳平行,于轨道平面,此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力,设绳的拉力为,T,由,mg,-,T,=,ma,、,T,=,Ma,有,T,=,g,=,可见当,m,M,时才有,T,mg,故第三个条件为,m,M,。,考查点探究,a,、,F,、,m,的关系,解题关键理解平衡摩擦力的目的。,了解将钩码所受重力,mg,的大小作为小车所受合力的条件。,温馨提示本题应用数字化信息系统代替过去学生实验用的打点计时器,直接得出,v,、,a,更方,便。,10.(2014课标,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,0,、,P,1,、,P,2,、,P,3,、,P,4,、,P,5,、,P,6,分别固定在弹,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,0,指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为,x,0,;挂有质量为0.100 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/s,2,)。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,1,P,2,P,3,P,4,P,5,P,6,x,0,(cm),2.04,4.06,6.06,8.05,10.03,12.01,x,(cm),2.64,5.26,7.81,10.30,12.93,15.41,n,10,20,30,40,50,60,k,(N/m),163,56.0,43.6,33.8,28.8,1/,k,(m/N),0.006 1,0.017 9,0.022 9,0.029 6,0.034 7,图(a),(1)将表中数据补充完整:,。,(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),(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,0,(单位为m)的关系的表达式为,k,=,N/m。,答案(1)81.70.012 2(2分。每空1分),(2),-,n,图像如图所示(3分),(3),(2分。在,之间均同样给分),(2分。在,之间均同样给分),解析(1)由胡克定律有,k,=,=,N/m=81.7 N/m,故有,=0.012 2 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,n,与原长,l,0,的关系为,n,=,l,0,故,k,=,(N/m)。,考查点,探究,弹簧的劲度系数,k,与其长度的关系,解题关键本题利用的主要公式是,F,=,kx,。(,x,为伸长量),利用,-,n,图像,导出,k,与,n,的关系,再利用,n,与原长,l,0,的关系,导出,k,与,l,0,的关系表达式。,11.(2015课标,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;,(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/s,2,计算结果保留2位有效数字),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,=,g,-,M,桥,g,=(1.81-1.00),9.80 N=7.9 N,小车通过最低,点时受到的支持力,N,=,N,=7.9 N,小车质量,m,车,=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,由,N,-,m,车,g,=,m,车,解得,v,=1.,4 m/s。,答案(2)1.40(2分)(4)7.9(2分)1.4(2分),易错警示 应根据题目表格中,m,值求平均值,=,减小偶然误差。,考点三电学实验,12.(2018课标,22,6分)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100 A,内,阻 900);电阻箱,R,1,(阻值范围0 999.9);电阻箱,R,2,(阻值范围0 99 999.9);导线若干。,要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3,V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。,回答下列问题:,(1)在虚线框内画出电路图并标出,R,1,和,R,2,其中*为公共接线柱,a,和,b,分别是电流挡和电压挡的,接线柱。,(2)电阻箱的阻值应取,R,1,=,R,2,=,。(保留到个位),答案(1)如图所示(2)1002 910,解析本题考查电表的改装。,将量程为100 A的微安表头改装成量程为1 mA的直流电流表,应并联一个分流电阻,分流电阻,的阻值为,=100,选用,R,1,;再串联一分压电阻可改装成量程为3 V的电压表,分压电阻的阻,值为,=,=2 910,选用,R,2,。,规律总结电表改装的原理,应用并联分流的规律改装电流表;应用串联分压的规律改装电压表。,13.(2018课标,23,10分)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 80 范围内某热敏,电阻的温度特性。所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻,R,T,其标称值(25 时,的阻值)为900.0;电源,E,(6 V,内阻可忽略);电压表,(量程150 mV);定值电阻,R,0,(阻值20.0),滑动变阻器,R,1,(最大阻值为1 000);电阻箱,R,2,(阻值范围0999.9);单刀开关S,1,单刀双掷开关S,2,。,图(a),实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度,t,升至80.0。将S,2,与1端接通,闭合S,1,调节,R,1,的滑片位置,使电压表读数为某一值,U,0,;保持,R,1,的滑片位置不变,将,R,2,置于最大值,将S,2,与2端接,通,调节,R,2,使电压表读数仍为,U,0,;断开S,1,记下此时,R,2,的读数。逐步降低温控室的温度,t,得到相,应温度下,R,2,的阻值,直至温度降到25.0。实验得到的,R,2,-,t,数据见下表。,t,/,25.0,30.0,40.0,50.0,60.0,70.0,80.0,R,2,/,900.0,680.0,500.0,390.0,320.0,270.0,240.0,回答下列问题:,(1)在闭合S,1,前,图(a)中,R,1,的滑片应移动到,(填“,a,”或“,b,”)端;,(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出,R,2,-,t,曲线;,图(b),图(c),(3)由图(b)可得到,R,T,在25 80 范围内的温度特性。当,t,=44.0 时,可得,R,T,=,;,(4)将,R,T,握于手心,手心温度下,R,2,的相应读数如图(c)所示,该读数为,则手心温度为,。,答案(1),b,(2)如图所示,(3)450(4)620.033.0,解析本题考查替代法测电阻、绘图能力及电阻箱的读数等。,(1)滑动变阻器是限流式接法,S,1,闭合前,滑片应置于使滑动变阻器连入电路的阻值最大的,位置,即,b,端。,(2)由题给数据描完点后,观察这些点的分布规律,应画一条平滑曲线,让尽可能多的点落,在线上,不在线上的点要均匀分布在线的两侧。,(3)由,R,2,-,t,图线知,当,t,=44.0 时,R,T,=450。,(4)电阻箱的读数为(6,100+2,10+0,1+0,0.1)=620.0,由,R,2,-,t,图像知,当,R,2,=620.0 时,t,=,33.0。,14.(2018课标,23,9分)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻,R,x,的阻值,图中,R,0,为标准定值电阻(,R,0,=20.0);,可视为理想电压表;S,1,为单刀开关,S,2,为单刀双掷开关;,E,为电源;,R,为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:,(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线;,图(a),图(,b,),(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S,1,;,(3)将开关S,2,掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表,的示数,U,1,;然后将S,2,掷,于2端,记下此时电压表,的示数,U,2,;,(4)待测电阻阻值的表达式,R,x,=,(用,R,0,、,U,1,、,U,2,表示);,(5)重复步骤(3),得到如下数据:,1,2,3,4,5,U,1,/V,0.25,0.30,0.36,0.40,0.44,U,2,/V,0.86,1.03,1.22,1.36,1.49,3.44,3.43,3.39,3.40,3.39,(6)利用上述5次测量所得,的平均值,求得,R,x,=,。(保留1位小数),答案(1)图见解析(4),R,0,(6)48.2,解析本题考查测量电阻的实验。,(1)实物连线如图所示:,(4)将开关S,2,掷于1端,可测得流经,R,0,的电流为,;将开关S,2,掷于2端,可测得流经,R,0,和,R,x,的电流为,。由于,可视为理想电压表,对电路没有影响,则两种情况下,电流相等,即,=,解得:,R,x,=,R,0,。,(6)根据所给数据,计算,的平均值为3.41,则,R,x,=(3.41-1),20.0=48.2。,审题指导本题属于计算型实验题,结合题设条件,利用欧姆定律列方程求解;本题中还有一点,也应注意,可视为理想电压表,其对电路无影响。,15.(2017课标,23,9分)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 A,内阻大约,为2 500)的内阻。可使用的器材有:两个滑动变阻器,R,1,、,R,2,(其中一个阻值为20,另一个阻,值为2 000);电阻箱,R,z,(最大阻值为99 999.9);电源,E,(电动势约为1.5 V);单刀开关S,1,和S,2,。,C,、,D,分别为两个滑动变阻器的滑片。,图(a),图(,b,),(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。,(2)完成下列填空:,R,1,的阻值为,(填“20”或“2 000”)。,为了保护微安表,开始时将,R,1,的滑片,C,滑到接近图(a)中滑动变阻器的,端(填“左”,或“右”)对应的位置;将,R,2,的滑片,D,置于中间位置附近。,将电阻箱,R,z,的阻值置于2 500.0,接通S,1,。将,R,1,的滑片置于适当位置,再反复调节,R,2,的滑片,D,的位置。最终使得接通S,2,前后,微安表的示数保持不变,这说明S,2,接通前,B,与,D,所在位置的电势,(填“相等”或“不相等”)。,将电阻箱,R,z,和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将,R,z,的阻值置于2 601.0 时,在接通,S,2,前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为,(结果保留到个位)。,(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:,。,答案(1)如图所示(2)20左相等2 550(3)调节,R,1,上的分压,尽可能使微安,表接近满量程,解析本题考查实物连接、电阻的测量、器材的选取。,(2),R,1,为分压电阻,为了有效控制测量电路,故选20 的小电阻;,为了保护微安表,开始,R,1,的滑片,C,应滑到左端,使微安表示数为零;,当,B,与,D,的电势相等时,I,DB,=0,S,2,闭合前后电路的电阻不变,导致微安表的示数不变;,设,R,2,中电流为,I,1,R,z,中电流为,I,2,当,B,=,D,时,U,Rz,1,=,U,R,2左,U,R,g,=,U,R,2右,即,I,2,R,z,1,=,I,1,R,2左,I,2,R,g,=,I,1,R,2右,得,=,当,R,z,与微安表对调时,有,=,故有,=,R,g,=,=2 550,16.(2017课标,23,10分)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压,3.8 V,额定电流0.32 A);电压表,(量程3 V,内阻3 k);电流表,(量程0.5 A,内阻0.5);固定电,阻,R,0,(阻值1 000);滑动变阻器,R,(阻值09.0);电源,E,(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若,干。,(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。,(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。,图(a),图(b),由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻,(填“增大”“不变”或“减小”),灯,丝的电阻率,(填“增大”“不变”或“减小”)。,(3)用另一电源,E,0,(电动势4 V,内阻1.00)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器,R,的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在,R,的变化范围内,小灯泡的最小功率为,W,最大功率为,W。(结果均保留2位小数),答案(1)实验电路原理图如图所示,(2)增大增大,(3)0.391.17,解析本题考查电路设计及伏安特性曲线的应用。,(1)先考虑测量电路,由于小灯泡的额定电压为3.8 V,而电压表的量程只有3 V,但其内阻已知,由给定器材规格可知,可串联固定电阻,R,0,将其改装为量程4 V的电压表。因小灯泡的电阻较,小,采用电流表外接法。再考虑控制电路,由于实验中电压需从0开始变化,故控制电路需采用,分压式。,(2)由,R,=,知,I,-,U,图线的斜率表示电阻的倒数,故随着电流的增加小灯泡电阻逐渐增大。再由,R,=,可知,在,L,、,S,不变的情况下,R,增大的原因只能是电阻率,增大。,(3)当,R,全部电阻接入电路时,通过灯泡的电流最小,灯泡实际消耗的功率最小。设此时灯泡两,端电压为,U,、通过的电流为,I,由闭合电路欧姆定律得,E,0,=,U,+,I,(,R,+,r,),代入数据得,I,=0.4-0.1,U,在灯,泡的伏安特性曲线坐标系中作出,I,=0.4-0.1,U,的图线,两图线的交点坐标即为此时灯泡两端电压,与通过灯泡的电流,有,U,=1.75 V、,I,=225 mA,故最小功率为,P,min,=,IU,=0.39 W。当,R,接入电路中的,阻值等于0时,电路中电流最大、灯泡实际消耗的功率最大。同理可得,P,max,=1.17 W。,17.(2017课标,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,1,、,R,2,、,R,3,、,R,4,和,R,5,是固定电阻,R,6,是可变电阻;表头,的满偏电流为250 A,内阻为480。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 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,6,的使用,下列说法正确的是,(填正确答案标号)。,A.在使用多用电表之前,调整,R,6,使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整,R,6,使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,C.使用电流挡时,调整,R,6,使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置,(3)根据题给条件可得,R,1,+,R,2,=,R,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)160880(4)1.47 mA1.10,10,3,2.95 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。,(2),R,6,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,1,和,R,2,串联后与表头,并联,满偏时总电流,为1 mA,则,R,1,、,R,2,中的电流为1 mA-,I,g,电压为,I,g,R,g,则,R,1,+,R,2,=,=,=160;当,换挡开关接4时为直流电压1 V挡,此时,R,1,和,R,2,串联后与表头,并联,然后再与,R,4,串联,满偏时总,电压为1 V,则,R,4,分压为1 V-,I,g,R,g,=1 V-250,10,-6,480 V=0.88 V,流过,R,4,的电流为1 mA,则,R,4,=,=,=880。,(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。,若,B,端与“3”连接,则为欧姆,100 挡,指针指在上边欧姆表盘“11”位置,则可得读数为1.10,10,3,。,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,则每小格表示0.1,V,即分度值为0.1 V,由,估读法可得读数为2.95 V。,命题意图本题考查多用电表的原理以及电表的,改装。,易错分析多用电表的欧姆挡内部有电源,可据此判断,A,端与黑色表笔相连。,多用电表内部电路图串、并联关系要明确。,欧姆挡读数为指针示数乘以所选挡位倍率,电压挡、电流挡读数要注意分度值及估读问,题。,注意题目要求的保留几位有效数字。,18.(2016课标,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,c,时,就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9),直流电源(输出电压为,U,内阻不计),滑动变阻器,R,1,(最大,阻值为1 000),滑动变阻器,R,2,(最大阻值为2 000),单刀双掷开关一个,导线若干。,在室温下对系统进行调节。已知,U,约为18 V,I,c,约为10 mA;流过报警器的电流超过20 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。,(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,1,”或“,R,2,”)。,(3)按照下列步骤调节此报警系统:,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,;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,。,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,(2),R,2,(3)650.0,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,c,报警器,开始报警,解析(1)见答案。,(2)由,R,=,=,=1 800 可知,滑动变阻器应选,R,2,。,(3)电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 时的阻值,即650.0。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。,应将开关向,c,端闭合,然后对系统进行调节。,考查点 电路设计,易错警示 由电源电压及报警电流粗略判断出回路总电阻:,R,=,=1 800,由报警器电阻可,判断滑动变阻器阻值会大于1 000,进而确定应选,R,2,。,19.(2016课标,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,1,b,1,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。,(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)(多选)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