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1、天津市2013届高三物理 各类考试分类汇编 专题十二 实验与探究专题十二 实验与探究1.（2013天津宝坻高三模拟，9题）甲乙气垫导轨遮光条QBAFUOtt1t2（2）（6分）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一宽度为d的遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的
2、_（选填“”、“”或“”）时，说明气垫导轨已经水平。滑块P用细线跨过定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到如图乙所示图像，若、d和m已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出的物理量是_和_。A21R1RBRrS（3）（8分）某金属材料制成的电阻Rr阻值随温度变化而变化，为了测量Rr在0到100之间的多个温度下的电阻阻值。某同学设计了如图所示的电路。其中A为量程为1mA、内阻忽略不计的电流表，E为电源，为滑动变阻器，为电阻箱，S为单刀双掷开关。完成下面实验步骤中的填空：a调节温度，使得Rr的温度达到，b将S拨向接点l，调节_，使电流表的指针偏转到
3、适当位置，记下此时电流表的读数I；c将S拨向接点2，调节_，使_，记下此时电阻箱的读数；d则当温度为时，电阻Rr=_：e改变的温度，在每一温度下重复步骤，即可测得电阻温度随温度变化的规律。由上述实验测得该金属材料制成的电阻Rr随温度t变化的图象如图甲所示。若把该电阻与电池（电动势E=1.5V，内阻不计）、电流表（量程为5mA、内阻Rg=100）、电阻箱串联起来，连成如图乙所示的电路，用该电阻作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。a电流刻度较大处对应的温度刻度_；（填“较大”或“较小”）Rr/180100080甲t/b若电阻箱取值阻值，则电流表5
4、mA处对应的温度数值为_。ARrRgR乙【答案】（2） = ；滑块质量，两光电传感器间距离. （每空2分）(3) 滑动变阻器；电阻箱；电流表的读数仍为；（每空1分）较小；（每空2分）【解析】（2）如果遮光条通过光电门的时间相等，则说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，光电传感器测量瞬时速度是实验中常用的方法，由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，进而可得滑块和砝码组成的系统动能的增加量，滑块和砝码组成的系统的重力势能的减小量Ep=mgL，所以还应测出滑块质量M，两光电传感器间
5、的距离L（3）利用等效法测量电阻，使两次实验中电路中的电流相等即可知电阻相等。电流大则电路中的电阻小，由图像可知相应的温度低。若电阻箱取阻值，则电流表满偏时，由闭合电路欧姆定律可知的阻值为150，由题图可知此时的温度为50，故5mA处对应的温度数值为50。打点计时器纸带夹子重物图甲2.（2013天津第三次六校联考，9题）(1)用游标卡尺测量小球的直径，如图所示的读数是 mm。（2）在用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在频率为的交流电源上，从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图乙所示，选取纸带上打出的连续个点、，各点距起始点的距离分别为、，已知重锤的质量为，当
6、地的重力加速度为，则：从打下起始点到打下点的过程中，重锤重力势能的减少量为 ，重锤动能的增加量为 。若，且测出，可求出当地的重力加速度 。AOBCD图乙( 3 )实际电压表内阻并不是无限大，可等效为理想电流表与较大的电阻的串联。现要测量一只量程已知的电压表的内阻，器材如下：待测电压表（量程3V，内阻约3k待测）一只；电流表（量程3A，内阻0.01）一只；电池组（电动势约为3V，内阻不计）；滑动变阻器一个；变阻箱（可以读出电阻值，0-9999）一个；开关和导线若干。某同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：VRS乙VARS甲（1）该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。为了更准确地测出该电压表内阻的
7、大小，你认为其中相对比较合理的是 （填“甲”或“乙”）电路。（2）用你选择的电路进行实验时，闭合电键S，改变阻值，记录需要直接测量的物理量：电压表的读数U和 （填上文字和符号）；（3）由所测物理量选择下面适当坐标轴，能作出相应的直线图线，最方便的计算出电压表的内阻：（A） （B） （C） （D）（4）设直线图像的斜率为、截距为，请写出待测电压表内阻表达式 。【答案】(1) (2) （3） 乙 变阻箱的阻值 【解析】（1）游标卡尺的主尺读数为10mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为0.0510mm=0.50mm，所以最终读数为：主尺读数+游标尺读数=10mm+0.50mm=
8、10.50mm.（2）重锤重力势能的减少量为EP=mgs2打C点时重锤的速度vC= ，T= ，重锤动能的增加量为Ek= 。由已知数据，结合x=aT2即可求解加速度 （3）由于电阻箱的读数可以直接读出，故应选乙电路。实验中需要记录电压表的读数和相应变阻箱的阻值。由闭合电路欧姆定律可得,整理可得,故可作出的关系图线（为直线），选c。由可知，k=,b=,故。3.（2013天津市十二区县重点学校高三毕业班一联，9题）（2） 用多用电表的欧姆挡测量阻值时，选择倍率为欧姆挡，按正确的实验操作步骤测量，表盘指针位置如图所示，该电阻的阻值约为 ；下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )A测量电阻时
9、，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果B测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零C测量电路中的电阻时，应该把该电阻与电路断开D欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但仍能调零，其测量结果与原来相比不变。用多用电表探测二极管的极性，用欧姆挡测量，黑表笔接端，红表笔接端时，指针偏转角较大，然后黑、红表笔反接指针偏转角较小，说明 （填“”或“”）端是二极管正极。（3）某同学利用如图甲所示的装置测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上砝码盘。通过改变盘中砝码的质量，测得6组砝码的质量和对应的弹簧长度，画出一图线，对应点已在图上标出，如图乙所示。（重力加速度）采用
10、恰当的数据处理，该弹簧的劲度系数为 。（保留3位有效数字） 请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果 。(填“偏大”、“偏小”或“相同”)【答案】（2）1700 (3分) AC（3分；选对但不全的，每选对一个得1分）(2分) （3）3.44 (3分) 相同 (3分) 【解析】（2）用欧姆档测电阻，读数时一定不要忘记乘以倍率。选用多用电表欧姆档测电阻时，待测电路中不能有电源，即应该把待测电阻与电路断开；测量电阻时，红、黑表笔分别插在负、正插孔对测量结果无影响；测量阻值不同的电阻时，无需重新调零；欧姆表使用一段时间后，调零后总内阻变小，中值电阻变小，则对应刻度值比实际的电阻值要大可
11、得读数偏大。黑表笔与表内电池正极相连，红表笔与表内电池负极相连，二极管具有单向导电性，欧姆表指针偏转角较大，说明电阻较小，故a端是二极管正极。（3）该题考察了应用弹力与弹簧长度关系的图象分析问题 m-l图线的斜率k斜= ，算出斜率即可求出劲度系数k劲劲度系数是根据比率计算出的，即，是否考虑砝码盘的质量对结果无影响。4.（2013天津市五区县高三第二次质量调查，9题）（2）在验证机械能守恒的实验中采用如甲图所示的装置，打出一条图乙所示的纸带，相邻两个点之间的时间间隔均为t，0为起始点，各点与0点之间的距离如图，当地重力加速度为g，取纸带上的两点间动能的增量EK和势能的减小量EP之间的关系，一般实
12、验的结果总是EK EP (填大于、等于或小于)，其原因是 .以下几种方案你认为最合理的是 A.取0点和4点，v4=4gt，比较和mgs4B.取0点和4点， 比较和mgs4C.取1点和4点，D.取1点和4点，v1=gt，v4=4gt，比较（3） 在测定一根粗细均匀合金丝RX的电阻率的实验中利用螺旋测微器测定合金丝的直径，示数如图甲所示，则可读得合金丝的直径为 mm待测金属丝RX的电阻约为5，提供的仪器有：A.电压表V（内阻约为10k，量程为3v）B.电流表A1（内阻约为3，量程为0.6A）C.电流表A2（内阻约为0.1，量程为3A）D.滑动变阻器R（阻值为05，额定电流为2A）E.电源E（电动势
13、为5V，内阻为1）F.一个开关，导线若干要求准确地测量其电阻值，电流表应选 （填序号）。某同学根据以上仪器，按照图乙连接实验线路，在实验中发现电流表示数变化范围较窄，请你用笔在图乙中画一条对电路进行修改，使电流表示数变化范围变宽。修改后的电路其测量值与真实值相比较 （填偏大、偏小或相等）【答案】（2）小于 有阻力或有摩擦 C（3）0.608 B如图乙偏小评分标准：本题共14分。每空2分，电路图2分【解析】（2）本实验的系统误差主要来源：纸带与打点计时器之间有摩擦和重物下落受到空气阻力，从而使得测得的重力势能减小量大于动能的增加量。本实验的目的是验证机械能守恒定律，故计算速度应该用匀变速直线的推论式，不能用v=gt计算。（3）螺旋测微器的固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为0.0110.8=0.108mm，所以最终读数为：固定刻度读数+可动刻度读数=0.5mm+0.108mm=0.608mm. 电源的电动势为3V，故电流表的量程选0.6A的即可准确读数。 滑动变阻器应采用分压式接法，电路连接图见答案。由于电压表的分流作用，使得流过待测电阻的电流小于电流表的示数，故测量值与真实值相比较偏小。5.（2013天津市五区县高三第一次质量调查，9题）（2）用游标卡尺测量一直管的长度，用螺旋测微器测量该直管的外径，测量结果如果，直管长度为 cm，直管外径为 mm。
