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专题七 《实验》练习题
1.下列有关高中物理实验的说法中不正确的是 (　　 )
A．“验证力的平行四边形定则”实验采用的科学方法是等效替代法
B． 电火花打点计时器的工作电压是220 V的交流电
C． 在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，由纸带上的一系列点迹取计数点,可求出任意两个计数点之间的平均速度
D． 在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须要用天平测出下落物体的质量
2．(1)物体的加速度(a)同时跟合外力(F)和质量(m)两个因素有关．研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是____________________________．
(2)某同学的实验方案如图13－7所示，她想用沙桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法而带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：
①用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是__________________________；
②使沙桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于____________________．

图13－7
(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：
A．利用公式a＝计算；
B．根据a＝利用逐差法计算．
两种方案中，你认为选择方案________比较合理．
(4)该同学在 “保持小车质量M不变，探究a与F的关系”时记录了实验数据，并将数据在坐标系中描点，作出a－F图象，如图13－8所示；由图线求出小车的质量________________kg(保留两位有效数字)．

图13－8
3．用拉力传感器和速度传感器“探究加速度a与物体合外力F的关系”的实验装置示意图如图13－9甲所示．实验中用拉力传感器记录小车受到细线的拉力F的大小，在长木板上相距为L的A、B两个位置分别安装速度传感器1和2，记录小车到达A、B两位置时的速率为vA、vB.

图13－9
(1)调整长木板的倾斜角度，以平衡小车受到的摩擦力，在不挂钩码的情况下，轻推小车，看小车是否做______________运动；
(2)用本题中设定的物理量写出加速度的表达式：a＝________；
(3)从理论上来看“a－F”图象是过原点的一条直线，本次实验得到的图线却如图乙所示，其中的原因是____________________________________________．

4．科技馆中有一个展品(展品周围环境较暗)，该展品有一个不断均匀滴水的龙头(刚滴出的水滴速度为零)，在平行频闪光源的照射下，可以观察到一种奇特的现象：只要耐心地缓慢调节水滴下落的时间间隔，在适当的情况下，看到水滴好像静止在各自固定的位置不动，如图13－18中A、B、C、D所示．该展品的最大高度为200 cm，重力加速度g＝10 m/s2.
(1)要想出现图中这一现象，滴水的时间间隔应为 T＝________ s，光源闪光频率为f＝________ Hz.
(2)水滴经过D点时的速度大小vD＝________ m/s.
(3)若将现在的光源闪光频率f略微调大一些，则将观察的奇特现象为________________________________________________________________________.

5．某实验小组在实验室做“验证牛顿运动定律”实验：
（1）甲同学在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示｡

实验次数
物体质量m(kg)
物体的加速度a(m/s2)
物体质量的倒数1/m(1/kg)
1
0.20
0.78
5.00
2
0.40
0.38
2.50
3
0.60
0.25
1.67
4
0.80
0.20
1.25
5
1.00
0.16
1.00
①根据表中的数据，在下图所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出图象｡
②由图象，你得出的结论为 ___________________________________________｡
③物体受到的合力大约为 （结果保留两位有效数字）

（2） 乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a—F图象如下图所示，则该图象中图线不过原点的原因是： ，小车的质量为 kg。（保留两位有效数字）

6．某同学设计了一个测定滑块与木板间动摩擦因数的实验，装置如图13－10所示，其中M为滑块，m和m′是质量可调的片码，细绳和滑轮的质量都可以忽略不计．实验过程中，该同学在片码总质量m＋m′＝m0保持不变的条件下，改变m和m′的大小，测出不同m下系统的加速度，然后通过实验数据的分析求出滑块和木板间的动摩擦因数．

图13－10
(1)在实验器材方面，该同学选择了打点计时器、每片质量为150 g的片码总共10片以及滑块、木板、滑轮各一个、细线若干．除此以外，根据本实验所要测量的物理量，你认为在下列备选仪器中还需要________________ (填写字母代号即可)．
A．秒表 B．毫米刻度尺
C．学生用直流电源 D．学生用交流电源
(2)图13－11是为了测量滑块的加速度而实验得来的一条纸带．从比较清晰的O点开始，该同学每数5个点取一个计数点，它们分别为A、B、C、D、E、F等，测量出各相邻计数点之间的距离如图所示．根据这条纸带，求出这次实验时滑块的加速度为________________m/s2(结果保留到小数点后两位)．

图13－11
(3)在实验的数据处理过程中，该同学以片码m的质量为横轴，以系统的加速度a为纵轴，绘制了如图13－12所示的实验图线（纵截距为-3 m/s2）．理论和实验均已证明，在滑动的条件下，a和m是一次函数关系，即可以写成a＝km＋c(式中的k和c为常数)的形式，其中k＝______________________，c＝________________；结合本实验图线得出的滑块与木板间的动摩擦因数μ＝______________.
图
图13－12
7.(1)某变压器不能拆解，课外活动小组准备用下列器材测定其原线圈使用的铜丝长
度：多用电表、电流表(0～0.6～3 A)、电压表(0～3～15 V)、开关、滑动变阻器(0～5 Ω)、导线、干电池等．
①用螺旋测微器、多用电表的欧姆“×1”挡分别测量铜丝的直径、阻值，结果如右图所示，则铜丝的直径为________ mm、电阻约为________ Ω；
②请在下面虚框中画出测量铜丝电阻的实验原理图，并在下面实物图23中补画出未连接的导线．

图23

8．随着全世界开始倡导低碳经济的发展，电动自行车产品已越来越受到大家的青睐．某同学为了测定某电动车电池的电动势和内阻，设计了如图14－5所示电路，提供的实验器材有：
图14－5
A．电动车电池一组，电动势约为12 V，内阻未知
B．直流电流表A，量程300 mA，内阻很小
C．电阻箱R，阻值范围为0～999.9 Ω
D．定值电阻R0，标称阻值10 Ω
E．导线和开关
(1)当他闭合开关时发现，无论怎样调节电阻箱，电流表都没有示数，反复检查后发现电路连接完好，估计是某一元件损坏，因此他拿来多用电表检查故障，他的操作如下：
①断开电源开关S，②将多用表选择开关置于×1 Ω挡，调零后，红黑表笔分别接R0两端，读数为10 Ω，③将多用表选择开关置于×10 Ω挡，调零后，将红黑表笔分别接电阻箱两端，发现指针读数如图14－6所示，则所测阻值为__________Ω，然后又用多用电表分别对电源和开关进行检测，发现电源和开关均完好．
由以上操作可知，发生故障的元件是______________．

图14－6
(2)在更换规格相同的元件后重新连接好电路．改变电阻箱的阻值R，分别测出通过阻值为R0＝10 Ω的定值电阻的电流I，下列三组关于R的取值方案中，比较合理的方案是________(选填方案编号1、2或3)．

方案编号
电阻箱的阻值R/Ω

1
300.0
250.0
200.0
150.0
100.0
2
100.0
85.0
70.0
55.0
40.0
3
40.0
30.0
25.0
20.0
15.0
(3)根据实验数据描点，绘出的－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在坐标轴上
的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b和R0表示)

9.某实验小组要描绘一个标有“3.8 V,1 W”的小灯泡L的R－U曲线，所供选择的
器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：
A．电压表V(量程5 V，内阻约为5 kΩ)
B．直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)
C．电流表A1(量程150 mA，内阻约为2 Ω)
D．电流表A2(量程300 mA，内阻约为1 Ω)
E．滑动变阻器R1(阻值0～10 Ω)
F．滑动变阻器R2(阻值0～200 Ω)
(1)实验中为较准确测量、方便调节，电流表应选用____________，滑动变阻器应选用________；(填写仪器符号)

(2)实验中要求小灯泡的电压从零逐渐增大到额定电压，测量误差尽可能小．请你为该实验小组设计电路图，画在右上方的方框中

(3)据实验数据，计算并描绘出了R－U的图象，如图所示．由图象可知，当所加电压为3.00 V时，灯泡实际消耗的电功率为________ W．假设灯丝电阻R与其温度t的关系是R＝k(t＋273)(k为比例系数)，室温为27 °C，可知该灯泡正常发光时，灯
丝的温度约为________℃；

(4)小灯泡的电功率P随电压U变化的图象及其伏安特性曲线可能分别是图13中的
_____________________________．
A．①和③ B．①和④
C．②和③ D．②和④

图13
10．在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω，实验室备有下列实验器材：
A．电压表V1(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)
B．电压表V2(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ)
C．电流表A1(量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω)
D．电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)
E．变阻器R1((0～10 Ω，0.6 A)
F．变阻器R2(0～2000 Ω，0.1 A)
G．电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)
H．开关 S，导线若干
(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有____________________(填仪器前面的代号)

(2)请在虚线框中画出实验误差较小而操作方便的最佳实验原理图．

11．甲、乙两位同学在实验室中利用如图14－13(a)所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录的是电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据．并根据数据描绘了如图(b)所示的两条U－I图线．回答下列问题：
(1)根据甲、乙两同学描绘的图线，可知(　　 )
A．甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据
B．甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据
C．乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据
D．乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据
(2)图象中两直线的交点表示的物理意义是(　　)
A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端
B．电源的输出功率最大
C．定值电阻R0上消耗的功率为0.5 W
D．电源的效率达到最大值
(3)根据图(b)，可以求出定值电阻R0＝________Ω，电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.

12．(1)用如图14－14所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量：
(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线．
(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．
(3)将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件_____，使指针对准电阻的_____(选填“0刻线”或“∞刻线”)．
(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小．为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_________的顺序进行操作，再完成读数测量．
A．将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接图 14－14
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准

13．某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值，给定器材及规格为：
电流表A(量程为0～5 mA，内阻约为10 Ω)；
电压表V (量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ)；
滑动变阻器(最大阻值约为50 Ω)；
电源E(电动势约3 V)；
开关S、导线若干．
(1)由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图14－15所示电路试测，读得电压表示数大约为2.0 V，电流表示数大约为4.0 mA，则未知电阻阻值Rx大约为________Ω；

图14－15

(2)经分析，该电路测量误差较大，需要作改进．请在虚线框内画出改进后的测量原理图；

(3)用改进后的电路进行测量，其测量值________(选填“等于”、“小于”、“大于”)真实值．

14．如图13－16甲所示的光电门传感器是测定瞬时速度大小的仪器，其原理是发射端发出一束很细的红外线到接收端，当固定在运动物体上的一个已知宽度为d的挡光板通过光电门挡住红外线时，和它连接的数字计时器可记下挡光的时间Δt，则可以求出运动物体通过光电门时的瞬时速度大小．
(1)为了减小测量瞬时速度的误差，应该选择宽度比较________(选填“宽”或“窄”)的挡光板．
(2)如图乙所示是某同学利用光电门传感器探究小车加速度与力之间关系的实验装置，他将该光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，小车每次都从同一位置A点静止释放．

图13－16
①如图13－17所示，用游标卡尺测出挡光板的宽度d＝________mm，实验时将小车从图乙A点静止释放，由数字计时器记下挡光板通过光电门时挡光时间间隔Δt＝0.02 s，则小车通过光电门时的瞬时速度大小为________m/s；

图13－17
②实验中设小车的质量为m1，重物的质量为m2，则在m1与m2满足关系________时可近似认为细线对小车的拉力大小与重物的重力大小相等；
③测出多组重物的质量m2和对应挡光板通过光电门的时间Δt，并算出小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性图象，研究小车的加速度与力之间的关系．处理数据时应作出________(选填“v－m2”或“v2－m2”)图象；

专题七 《实验》练习题参考答案
1.　D
2． (1)控制变量法　(2)①平衡摩擦力　②沙桶的重力　(3)B　(4)0.50
【解析】 (1)研究某物理量与其他多个物理量之间的关系时应采用控制变量法．本实验中先保持m不变，研究a与F的关系；再保持F不变，研究a与m的关系．
(2)①用沙桶的重力表示小车受到的合外力F，应保持拉紧的绳与木板平行，将木板远离滑轮的一端适当垫高，以平衡摩擦力．
②沙桶的质量远小于小车的质量时，拉小车的力才近似等于沙桶的重力．
(3)逐差法计算加速度有利于减小误差．
(4)图象的斜率表示小车质量的倒数，由图知m＝＝＝0.50 kg.
3． (1)匀速直线　(2)　(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时长木板倾角过小
【解析】 (1)当不挂钩码，摩擦力与重力的下滑分力平衡时，小车将做匀速直线运动；(2)小车加速度a＝；(3)由图乙知，小车拉力小于横轴截距时加速度一直为零，说明实验过程没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时长木板倾角过小．

4． (1)0.2　5　(2)6　(3)水滴在逐渐上升
【解析】 (1)由图可知，A、B之间的距离为0.2 m，由h＝gT2可得，T＝0.2 s，要达到题中所述的现象，频闪周期应与滴水时间间隔相等，因此闪光频率f＝5Hz.
(2)由图读出hD＝1.8 m，由v2＝2gh可得，vD＝6 m/s.
(3)若闪光频率增大，水滴出现的位置将上移，水滴下落的时间间隔不变，经历的时间越短，相差的时间越短，位置将逐渐上移，因此将出现水滴逐渐上升的现象．

5．【答案】（1）①a—图象如下图所示（3分）
②在物体受外力不变时，物体的加速度与质量成反比（3分）
③0.15N~0.16N均对（3分）

（2）木板倾角过大（或平衡摩擦力太过） （2分） 1.9~2.1均对 （3分）
【解析】（1）③由牛顿第二定律F=ma得，，即图线的斜率等于小车所受的合外力，大小为。
（2） 由图象可得拉力等于零时，加速度不等于零，故木板倾角过大（或平衡摩擦力太过）；由牛顿第二定律F=ma得，，即图线的斜率等于小车质量的倒数，小车质量大小为。
6． (1)BD　(2)0.81　(3)　－μg　0.3
【解析】 (1)用毫米刻度尺测量纸带上计数点间的距离，用学生用交流电源控制打点计时器打点．
(2)用逐差法由Δx＝aT2得
a＝ ＝0.81 m/s2
(3)对M、 m和m′组成的整体，由牛顿第二定律
mg－μ(M＋m′)g＝(M＋m＋m′)a
解得a＝m－μg，
与a＝km＋c对比得 k＝，c＝－μg.
由图象知－μg＝－3 m/s2，故μ＝0.3

7．(1)(6分)①1.596(1.593～1.598)(1分)　13 (1分)
②共4分，两图各2分．

8 ． (1)70　电流表　(2)2　(3)　－R0
【解析】 (1)电表读数为7×10 Ω＝70 Ω，用排除法可确定故障元件为电流表．
(2)因电流表量程为300 mA，电阻箱连入电路的最小电阻约为Rmin＝－R0＝30 Ω，电流过小(小于100 mA)读数不准确，电阻箱连入电路的最大电阻约为Rmax＝－R0＝110 Ω，取值方案比较合理的是方案2.
(3)由闭合电路欧姆定律，I＝，函数关系为＝＋，斜率k＝，截距b＝＝k(R0＋r)，所以电源的电动势为E＝，内阻r＝－R0.

9. (1)A2(1分)；R1(1分)　(2)如图

滑动变阻器分压接法；电流表外接(2分)

(3)0.78(1分) 2 327(1分)　 (4)C(1分)

10． (1)A D E G H　(2)限流外接法(图略)
【解析】 首先选出唯一性器材，即G和H两组器件．因为电源电动势为3 V，故电压表选A；估算电路中可能达到的电流最大值，有Im＝＝0.6 A，所以电流表选D，变阻器选E，这一选择遵循了准确、便于操作的原则．根据R0＝＝122 Ω，由于Rx< R0，故选用电流表外接法；根据所提供的滑动变阻器E的最大阻值阻值R>Rx，故可以选用滑动变阻器限流式接法．

11． (1)AD　(2)BC　(3)2.0　1.50　1.0

【解析】 (1)从电路连接可以看出，电流表A的读数增大时，电压表 V1的读数减小，电压表 V2的读数增大．甲同学是根据电压表 V1和电流表A的数据绘制图象的，选项B错误、A正确；乙同学是根据电压表 V2和电流表A的数据绘制图象的，选项C错误、D正确．

(2)图象中两直线的交点表示电压表 V1的读数与电压表 V2的读数相等，即滑动变阻器的阻值为0，滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，选项A错误；从图象可以得出，电阻R0的阻值大于电源的内阻，滑动变阻器的阻值减小，电源的输出功率增大，两直线的交点对应滑动变阻器的阻值为0，即电源的输出功率最大，选项B正确；定值电阻R0消耗的功率为：P＝U2I＝1.0×0.5 W＝0.5 W，选项C正确；电源的效率为：η＝＝，U越大，效率越大，选项D错误．
(3)从图象可以得出定值电阻R0的阻值为：R0＝＝ Ω＝2.0 Ω；从甲同学的图象可以得出图象在U轴上的截距为1.50 V，即电源的电动势为1.50 V，图象斜率的绝对值为：k＝＝＝1.0，即电源的内阻为r＝1.0 Ω.

12．．(1)S　(3)T　0刻线　(4)ADC

【解析】 S为指针定位螺丝，作用是把电表的指针调到左端零位置，称之为机械调零．T为欧姆调零旋纽，当选择开关旋转到欧姆挡时，调节该旋纽，使指针指到右端零位置．当表笔短接时，接入的电阻为零，所以指针的示数应在0刻度．将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，说明电阻很大(欧姆表零刻度在右端)，所以量程应该调大一些，让指针在中央刻度附近，所以先换成大挡位，调零，再测量，所以顺序为ADC.

13． (1)500　(2)如图所示　(3)大于

【解析】 (1)未知电阻阻值约为Rx＝＝500 Ω.
(2)原测量电路为外接法，测量误差较大，误差是由电压表的分流作用引起的，测量电路应改用内接法，测量原理图如图所示．

(3)测量电路改用内接法时，由于电流表的分压作用，将使测量值大于真实值．
14． (1)窄　(2)①11.50　0.575　②m1≥m2　③v2－m2　④小车与水平轨道间存在摩擦力
【解析】 (1)物体通过光电门过程中的平均速度大小为v＝，当d较小时可以认为v即为此时的瞬时速度大小；(2)由v＝＝＝0.575 m/s；设细线上的拉力大小为F，重物向下运动的加速度大小为a，小车水平方向运动的加速度大小也是a，对重物与小车分别由牛顿第二定律得：m2g－F＝m2a，F＝m1a，由此可得F＝＝，显然在m1≫m2时有F＝m2g；设A、B间距为x，则小车在B点时速度v满足v2＝2ax＝，在x、m1一定时，显然v2与m2成线性关系；若考虑小车与水平轨道间的摩擦力f，则有v2＝2ax＝，v2－m2线性图象不过坐标原点．

12