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1、方法迁移型、设计型实验题选编练习和答案方法迁移型、设计型实验题选编练习和答案1.为测定木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端自静止起做匀加速 下滑运动，如图 1 所示.他使用的实验器材仅限于：倾角固定的斜面（倾角未知） 木 块 秒表 米尺.L d h图 1 （1）实验中应记录的数据是_； （2）计算动摩擦因数的公式是_. （3）为了减小测量的误差，可采用的方法是_. 解析：（1）d，L，h，t.（2）L=at2得 a=，又 a=gsingcos，而 sin=，cos=，所以 a=g2122tLLhLdg=，解之得：=.Lh Ld22tL dh222dgtL（3）多次测量求平均值.答
2、案：（1）d，L，h，t （2） （3）多次测量求平均值dh222dgtL2.某同学用下列方法测定重力加速度： （1）让水滴落到垫起来的盘子上，可以清晰地听到水滴碰盘子的声音 .细心地调整水龙头 的阀门，使第一个水滴碰到盘子听到响声的瞬间，注视到第二个水滴正好从阀门处开始下落 . （2）听到某个响声时开始计时，并数“0” ，以后每听到一次响声，顺次加一，直到数 到“100” ，停止计时，表上时间的读数是 40 s. （3）用米尺量出水龙头滴水处到盘子的距离为 78.56 cm.试根据以上的实验及其得到 的数据，计算出重力加速度的值为_m/s2. 解析:水滴从开始下落到落至盘子处所需时间t=s=
3、0.4 s10040又因为 h=gt221故 g= m/s29.82 m/s2.22th24 . 06785. 02答案：9.82 3.试阐述当你乘坐高层住地宅的电梯时，如何用最简单的仪器来粗略地测定电梯启动 和停止时的加速度. （1）可选用的仪器有：_； （2）要测量的数据是：_； （3）所用的计算公式是：_.解析:本题考查超、失重问题.在电梯内将砝码挂在弹簧秤下，电梯启动时，向上做加速 运动，电梯内物体处于超重状态.由牛顿第二定律 F1mg=ma1 电梯停止时，向上做减速运动，加速度竖直向下，电梯内物体处于失重状态，由牛顿 第二定律 mgF2=ma2 要测定电梯启动、停止时的加速度 a1、
4、a2，由以上两式可知，只要在电梯内用弹簧秤 悬挂砝码，记下砝码质量 m 和电梯启动、停止时弹簧秤的读数 F1、F2，就可求出加速度. 答案：（1）弹簧秤、砝码 （2）将砝码挂在弹簧秤下，记下砝码质量 m，并记下电梯启动和停止时弹簧秤的读数 F （3）Fmg=ma 4.为了测定一根轻弹簧压缩最短时能储存的弹性势能的大小，可以将弹簧固定在一带 有凹槽的轨道一端，并将轨道固定在水平桌面边缘上，如图 2 所示.用钢球将弹簧压缩至最 短，而后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面，实验时：图 2 （1）需要测定的物理量是_； （2）计算弹簧最短时弹性势能的关系式是 Ep=_.解析:由机械能守恒定律可知 Ep=m
5、v02，因 v0=，故有 Ep=s2.21 tsghs/2hmg 4答案：（1）桌面高度 h，球落点与飞出点间水平距离 s，钢球质量 m （2）s2hmg 45.某山高耸入云，两登山运动员想估算一下山顶到山脚的高度，但他们没有带尺，也 没有手表等计时装置.他们开动脑筋，在背包上抽出一根较长的细线，两人合作在山脚和山 顶各做了一次实验，便估算出了山的高度.（设他们的身体状况没有因为登山活动而改变， 山脚的重力加速度为 g09.8 m/s2） ，请同学们回答： （1）实验原理：_； （2）实验步骤：_； （3）如何计算山高? _. 答案：（1）利用单摆测重力加速度，再利用万有引力定律由重力加速度的
6、值与测点到 地心距离的关系求出高度 （2）用细线拴住一小石子做成单摆，在山顶和山脚各做一次测重力加速度的值的实验， 步骤为： 甲、乙开始做实验后，甲摸脉搏，脉搏跳动的时间间隔为 t，并记脉搏的次数，乙 数单摆全振动的次数. 设在山脚下甲脉搏跳动 n1次时，单摆恰好全振动 N1次，则有n1t=N1T1=N120/ gl同理，在山顶有：n2t=N22.gl /由上面的两个关系式有：=（）2（）20gg21 nn12 NN由万有引力定律和牛顿第二定律可推得：g= g0=2)(hRGm2RGm所以有（）2=（）2hRR 1221 NnNn所以 h=R212112 NnNnNn（3）h=R212112
7、NnNnNn6.气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨 与滑块之间形成气 垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为无摩擦的 .在实验室中我们可以用 带竖直挡板 C 和 D 的气垫导轨和质量均为 M 的滑块 A 和 B 做验证动量守恒定律的实验， 如图 3 所示实验步骤如下：CDAB图 3 （1）在 A 上固定一质量为 m 的砝码，在 A 和 B 间放入一个压缩状态的弹簧，用电动 卡销置于气垫导轨上. （2）按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块 A、B 运动时间的计时器开始工作，当 A、B 滑块分别碰撞 C、D 挡板时计时结束，记下 A、B 分别到达 C、D 的运动时间 t
8、1、t2. （3）重复几次. 在调整气垫导轨时应注意_； 还应测量的数据有_； 只要关系式_成立，即可验证该过程动量守恒. 答案：调整导轨水平A 左端至 C 板距离 L1，B 右端至 D 板距离 L2 关系式为：（Mm）L1t1ML2t2 7.取一根轻弹簧，上端固定在铁架台上，下端系一金属小球，如图 4 所示，让小球在 竖直方向离开平衡位置放手后，小球在竖直方向做简谐运动（此装置也称为竖直弹簧振子） .一位同学用此装置研究竖直弹簧振子的周期 T 与小球质量的关系，为了探索出周期 T 与小 球质量 m 的关系，需多次换上不同质量的小球并测得相应的周期，现将测得的六组数据标 在以 m 为横坐标、T
9、2为纵坐标的坐标纸上，即图 5 中用“”表示的点.0.9 0.8 0.70.70.60.60.50.50.40.40.30.30.20.20.1 0.10/s/kg22Tm图 4 图 5 （1）根据图 5 中给出的数据点作出 T2与 m 的关系图线； （2）假设图 5 中图线的斜率为 b，写出 T 与 m 的关系式为_； （3）求得斜率 b 的值是_.（保留三位有效数字） 答案：（1）如下图0.9 0.8 0.70.70.60.60.50.50.40.40.30.30.20.20.1 0.10/s/kg22Tm（2）T= （3）1.25bm8.如图 6 所示是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜
10、的长陶瓷管，管长L 约 40 cm，直径 D 约 8 cm.已知镀膜材料的电阻率为，管的两端有导电箍 M、N.现有实验器 材：米尺、游标卡尺、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关、导线若干根， 请你设计一个测定电阻膜 膜层厚度 d 的实验，实验中应该测定的物理量是_，计 算镀膜膜层厚度的公式是_.MN图 6 答案：管长 L，管直径 D，MN 两端电压 U 及通过 MN 的电流 I d=IL/DU 9.（2003 年上海）图 7 甲中为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度 很敏感）的 IU 关系曲线图. （1）为了通过测量得到图甲所示 IU 关系的完整曲线，在图乙和图丙两个电路
11、中应 选择的是图_.简要说明理由：_. （电源电动势为 9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为 0100 ）.504030201001234567I/mAU/V 甲 V V AA乙丙 A9VRR热 敏 电 阻12丁图 7 （2）图丁电路中，电源电压恒为 9 V，电流表读数为 70 mA，定值电阻 R1=250 ， 由热敏电阻的 IU 关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_V；电阻 R2的阻值为_. （3）举出一个可以应用热敏电阻的例子：_. 解析：（1）应选择图乙，因为图乙中变阻器的接法可以使热敏电阻两端的电压由零开 始变化，电压的调节范围大，能得到画图甲所需的实验数据.图丙中热敏电阻两端的电压不
12、 能调至零，不符合要求.（2）通过 R1的电流 I1=A=36 mA，通过热敏电阻的电流 I2=II1=34 mA.由图RU 2509甲可查出在 I=34 mA 时热敏电阻两端电压 U=5.2 V，R2= =111.8 034. 02 . 59 （3）可利用含热敏电阻的电路控制空调器的运转. 答案：（1）乙 理由略 （2）5.2 111.8 （3）可利用含热敏电阻的电路控制空调器的运转 10.（2004 年江苏，12）某同学对黑箱（如图 8）中一个电学元件的伏安特性进行研究 . 通过正确测量，他发现该元件两端的电压 Uab（Uab=UaUb）与流过它的电流 I 之间的 变化关系有如下规律： 当
13、15 VUab0 时，I 近似为零.当 Uab0 时，Uab和 I 的实 验数据见下表：a b 图 8编 号1234567Uab/V0.0000.2450.4800.6500.7050.7250.745I/mA0.000.150.250.601.704.257.50I/mAU ab /V8.07.06.05.04.03.02.01.00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8图 16199 a b c cdefd e f uu3 kR L图 10cdefuu /V/Vt/st/s(乙)(乙)1200-12图 11 （1）在图 9 的坐标纸中画出 Uab0 时该元件的伏安特性曲线.（可用铅笔作图） （2）根据上述实验事实，该元件具有的特性是_. （3）若将此黑箱接入图10 所示电路中，在该电路的cd 两端输入如图11（甲）所示的方 波电压信号 ucd.请在图 11（乙）中定性画出负载电阻 RL上的电压信号 uef的波形. 答案：（1）图略（2）单向导电性（3）如下图
