2022高三物理备考实验专题演练

第一章实验一探究速度随时间的变化规律1．在“探究速度随时间的变化规律”的实验中，下列方法有助于减少实验误差的是()A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B．使小车运动的加速度尽量小些C．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D．适当增加挂在细绳下钩码的个数2．在“探究速度随时间的变化规律”的实验中，某同学的操作中有以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有______________________．(遗漏步骤可编上序号G、H、…)A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电源C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下面吊着适当重的钩码D．取下纸带E．将平板无滑轮的一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后按合理顺序填写在横线上________________________________________________________________________.3．在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50Hz，如图实－1－9所示是一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离分别为1.40cm、3.55cm、6.45cm、10.15cm、14.55cm、19.70cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小为v4＝__________m/s，小车的加速度大小a＝______m/s2.(结果保留三位有效数字)图实－1－94．光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图实－1－10(a)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．图(b)中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为×10－2s和×10－3s.用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d，其示数如图(c)所示．图实－1－10(1)滑块的宽度d＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．5．如图实－1－11所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．图实－1－11(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需________(填字母代号)中的器材．A．直流电源、天平及砝码B．直流电源、毫米刻度尺C．交流电源、天平及砝码D．交流电源、毫米刻度尺(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．为使图线的斜率等于重力加速度，除作v－t图象外，还可作________图象，其纵轴表示的是____________，横轴表示的是________．6．某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个计时点取好了一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断了，如图实－1－12所示．请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：(填字母)图实－1－12(1)从纸带A上撕下的那段应该是B、C、D三段纸带中的________．(2)打A纸带时，物体的加速度大小是________m/s2.第一章实验一探究速度随时间的变化规律【参考答案与详细解析】1．解析：选取的计数点间隔较大，在用直尺测量这些计数点间的间隔时，在测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，因此A项正确；在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确性降低，因此小车的加速度应适当大些，而使小车加速度增大的常见方法是适当增加挂在细绳下钩码的个数，以增大拉力，故B错，D对；为了减少长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集，甚至分辨不清的点，因此C项正确．答案：ACD2．解析：A中应先接通电源，再放开纸带．C中应调整滑轮的高度，使细绳与平板平行，D中应先断开电源，使打点计时器停止工作，E属于多余步骤．应补充G，换上新纸带，重复操作两次．H，断开电源，整理好器材．正确合理的顺序应为B、F、C、A、D、G、H.答案：见解析3．解析：v4＝eq\f(x5－x3,2t)＝eq\f(－×10－2,m/s＝0.405m/sx1′＝0.0140m，x2′＝x2－x1＝0.0215mx3′＝x3－x2＝0.0290mx4′＝x4－x3＝0.0370mx5′＝x5－x4＝0.0440mx6′＝x6－x5＝0.0515ma＝eq\f((x4′＋x5′＋x6′)－(x1′＋x2′＋x3′),9t2)＝eq\f(＋＋－＋＋,m/s2＝0.756m/s2.答案：4．解析：(1)d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm.(2)v1＝eq\f(d,t1)＝eq\f×10－2,×10－2)m/s＝1.0m/sv2＝eq\f(d,t2)＝eq\f×10－2,×10－3)m/s＝2.5m/s.(3)v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．答案：(1)(2)(3)平均速度滑块5．解析：(1)打点计时器需接交流电源．重力加速度与物体的质量无关，所以不需要天平和砝码．计算速度需要测相邻计数点的距离，需要刻度尺，选D.(2)由公式v2＝2gh，如绘出eq\f(v2,2)－h图象，其斜率也等于重力加速度．答案：(1)D(2)eq\f(v2,2)－h速度平方的二分之一重物下落的高度6．解析：因小车做匀变速直线运动，加速度保持不变，打A纸带时，加速度a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(x2－x1,T2)＝eq\f(－×10－3,m/s2＝0.6m/s2.又小车运动的加速度：a＝eq\f(x5－x2,3T2)，则4、5两点间隔为：x5＝x2＋3aT2＝×10－3m＋3××＝54×10－3所以从纸带A上撕下的那段应是C.答案：(1)C(2)第二章实验二验证力的平行四边形定则1．在“探究力的平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用效果相同，这里作用效果是指()A．弹簧测力计的弹簧被拉长B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变C．细绳套受拉力产生形变D．使橡皮条在同一方向上伸长到同一长度2.做“探究力的平行四边形定则”的实验，在水平放置的木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板的A点，橡皮条的另一端拴上两细绳套，如图实－2－6所示，两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，到达某一位置O时需记下__________、________，描下________，再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，使结点到达位置________，再记下________________________．3．某同学做“探究力的平行四边形定则”的实验时，主要步骤是：A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F；E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．上述步骤中：(1)有重要遗漏的步骤的序号是________和________；(2)遗漏的内容分别是_____________________________________________________和______________________________．4．如图实－2－7所示是甲、乙两位同学在“探究力的平行四边形定则”的实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，则可以判断________(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的．5．在做“探究力的平行四边形定则”实验中，若由于F1的误差使F1与F2的合力F方向略向左偏，如图实－2－8所示，但F大于等于F′，引起这一结果的原因可能是F1的大小比真实值偏________，F1的方向使它与F2的夹角比真实值偏________．第二章实验二验证力的平行四边形定则【参考答案与详细解析】1．解析：合力与分力之间是等效替代关系，所以在实验中的作用效果相同是指橡皮条的伸长量相同且伸长到同一位置．答案：D2.解析：因探究力的平行四边形定则需根据力的大小和方向作平行四边形，所以必须记录力的大小和方向，为保证合力和分力的效果相同，两次必须使结点到达同一位置．答案：两弹簧测力计的读数两细绳的方向结点位置OO点弹簧测力计的读数和细绳的方向3．解析：根据“探究力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O.答案：(1)CE(2)C中未记下两条细绳的方向E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O4．解析：由题设可知，F为F1和F2的合力，通过平行四边形定则所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力，显然F′的方向应在细线的方向上，因甲同学F′的方向与细绳在同一直线上，故甲同学是符合事实的．本题解答的焦点在F′的方向的确定上．两位同学的实验结果都有误差，这是正常的，但乙同学很明显在F′的方向的确定上违背了实验的要求，作图是错误的．答案：甲5．解析：作平行四边形合成图如图所示，F1的真实值为F10.合力的真实值为F′，F1为测量值，由图可知，F1的大小比真实值偏大，F1的方向使它与F2的方向夹角比真实值偏大，大于α0.答案：大大第三章实验三探究加速度与物体质量、物体受力的关系1．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，以下做法正确的是()A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(M′和m′)以及小车质量M，直接用公式a＝eq\f(M′＋m′,M)g求出答案：B2．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填写在下面的横线上：____________________.A．保持小盘和砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次B．保持小车质量不变，改变小盘和砝码的质量，测出加速度，重复几次C．用天平测出小车和小盘的质量D．平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动E．挂上小盘，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点F．根据测量的数据，分别画出a－F和a－eq\f(1,M)的图线答案：DCEABF或DCEBAF3．为了探究加速度与力的关系，使用如图实－3－9所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：图实－3－9(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答：_______________________________________________________________________(2)若取M＝0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是_____________________________________________________________________．A．m1＝5gB．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：_____________________________________________________________________(用Δt1、Δt2、D、x表示)．解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M应能在任意位置静止不动，或推动M后能使M匀速运动．(2)应满足M≫m，故m4＝400g不合适．(3)由v1＝eq\f(D,Δt1)，v2＝eq\f(D,Δt2)，veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2ax可得：a＝eq\f(\f(D,Δt2)2－\f(D,Δt1)2,2x).答案：(1)取下牵引砝码，M放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt都相等．(2)D(3)a＝eq\f(\f(D,Δt2)2－\f(D,Δt1)2,2x)4．如图实－3－10所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．图实－3－10(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度．(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图实－3－11所示)．①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是()A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大解析：(1)在研究加速度与力的关系时必须保持小车质量不变，才能找出二者的关系．(2)①OA段在实验的允许范围内，图线是一条直线，因此可得出a与F成正比的关系．②由实验的原理a＝eq\f(m钩g,M车＋m钩)＝eq\f(F,M车＋m钩)可知AB段明显偏离直线是由于没有满足M车≫m钩造成的．答案：(1)小车的总质量(或：小车的质量)小车所受外力(或：外力、合外力)(2)①在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比②C5．如图实－3－12所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系．小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.图实－3－12(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．①a－F图象斜率的物理意义是________________________________________．②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？答：________.(填“合理”或“不合理”)③本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？答：________(填“是”或“否”)；理由是_____________________________________________________________．(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以______倒数为横轴．解析：(1)将车内的沙子转移到桶中，就保证了M＋m不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a＝eq\f(F合,M＋m)＝eq\f(mg,M＋m)，可见a－F图象斜率的物理意义是eq\f(1,M＋m)，系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力mg，不必满足M≫m这样的条件．(2)向小车内添加或去掉部分沙子，是改变系统的总质量M＋m，而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg，保证了合外力不变．答案：(1)①eq\f(1,M＋m)②合理③否因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg(2)M＋m第五章实验六验证机械能守恒定律1．下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中，正确的是()A．重物质量的称量不准会造成较大误差B．重物质量选用得大些，有利于减小误差C．重物质量选用得较小些，有利于减小误差D．纸带下落和打点不同步会造成较大误差解析：从需要验证的关系式ghn＝eq\f(vn2,2)看，与质量无关，A错误．当重物质量大一些时，空气阻力可以忽略，B正确，C错误．纸带先下落而后打点，此时，纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大，用此纸带进行数据处理，其结果是重物在打第一个点时就有了初动能，因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大，D正确．答案：BD2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地重力加速度g＝9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图实－4－9所示)，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于________J，动能的增加量等于________J(取三位有效数字)．图实－4－9解析：根据测量数据，重物从O点运动到C点下落的高度h＝0.7776m，故重力势能减少量ΔEp＝mgh＝××J＝J重物动能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mvC2－eq\f(1,2)mv02根据实验情况，重物在O点的速度v0＝0，C点的速度vC等于重物从B点到D点这一段时间Δt＝2×eq\f(1,50)s内的平均速度．由实验数据可得vC＝eq\f(BD,Δt)＝eq\f－,2×1/50)m/s＝3.8875m/s重物的动能增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mvC2＝eq\f(1,2)××J＝J.答案：3．关于验证机械能守恒定律实验，下面列出一些实验步骤：A．用天平称出重物和夹子质量B．将重物系在夹子上C．将纸带穿过打点计时器的限位孔，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子，再把纸带向上拉，让夹子靠近打点计时器，处于静止状态D．把打点计时器接在学生电源的交流输出端，把输出电压调到6V(电源不接通)E．把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直面内F．在纸带上选取两个点，进行测量并记录数据G．用秒表测出重物下落的时间H．接通电源，待计时器打点稳定后释放纸带I．切断电源J．更换纸带，重新进行两次实验K．在三条纸带中选出较好的一条L．进行计算，得出结论，完成实验报告M．拆下导线，整理器材对于本实验以上步骤中，不必要的有__________________；正确步骤的合理顺序是______________________(填写代表字母)．解析：根据实验原理和操作步骤可知不必要的有A、G；正确步骤的合理顺序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M.答案：A、GEDBCHIJKFLM4．用落体法“验证机械能守恒定律”的实验中：(g取9.8m/s2)(1)运用公式eq\f(1,2)mv2＝mgh时对实验条件的要求是________________．为此目的，所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近__________．(2)若实验中所用重物质量m＝1kg，打点纸带如图实－4－10所示，打点时间间隔为s，则记录B点时，重物速度vB＝________，重物动能Ek＝________；从开始下落起至B点，重物的重力势能减小量是__________，由此可得出的结论是____________________________________．图实－4－10(3)根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，则以eq\f(v2,2)为纵轴，以h为横轴画出的图象应是图实－4－11中的()图实－4－11解析：(1)自由下落的物体在第一个s内，下落距离h＝eq\f(1,2)gt2＝2mm(2)vB＝eq\f(hAC,2T)＝eq\f(－×10－3,2×m/s＝0.59m/sEk＝eq\f(1,2)mvB2＝eq\f(1,2)×1×J≈JΔEp＝mgh＝1×××10－3J≈J.答案：(1)自由下落的物体2mm(2)0.59m/sJJ在实验误差允许的范围内，动能的增加量等于重力势能的减少量(3)C5．光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图实－4－12中的A和A′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图实－4－12中的B和B′，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，如图实－4－12所示．图实－4－12(1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有________________________(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H)．(2)验证机械能守恒定律的关系式为________．解析：本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的，关键是速度的测定，本题改打点计时器测量速度为光电门测量．由于本装置可记录小球通过光电门的时间Δt，则将小球的直径D除以Δt，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门间相距的高度H，即可验证机械能守恒定律．(1)需要测量的物理量有：小球直径D，两光电门间的竖直高度H，小球通过上、下两光电门的时间Δt1、Δt2.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为eq\f(D,Δt1)、eq\f(D,Δt2).(2)验证守恒关系式为：eq\f(1,2)m(eq\f(D,Δt2))2－eq\f(1,2)m(eq\f(D,Δt1))2＝mgH，化简得：eq\f(D2,Δt22)－eq\f(D2,Δt12)＝2gH.答案：(1)小球直径D、两光电门间的竖直高度H、小球通过上、下两光电门的时间Δt1、Δt2(2)eq\f(D2,Δt22)－eq\f(D2,Δt12)＝2gH第七章实验五探究决定导线电阻的因素1．在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，以下操作中错误的是()A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C．用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值D．实验中应保持金属丝的温度不变解析：实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法．故A、C操作错误．答案：AC2．将图实－5－19所示的螺旋测微器的读数写出来．图实－5－19甲．______mm乙．______cm解析；先读出固定尺上的读数，再读出可动尺上的读数．甲.8mm＋×0.01mm＝8.477mm.乙.6.5mm＋×0.01mm＝6.578mm＝0.6578cm.答案：3．某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图实－5－20所示，该铜丝的直径为________mm.图实－5－20解析：螺旋测微器固定刻度部分读数为4.5mm，可动刻度部分读数为0.093mm，所以所测铜丝直径为4.593mm.答案：～4．(1)用游标为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图实－5－21所示，则测量结果应该读作________mm.图实－5－21(2)用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图实－5－22所示，此示数为________mm.图实－5－22答案：(1)(2)5．某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻的实验中，根据同一组数据进行正确描点后，甲、乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线，如图实－5－23甲、乙所示，根据你对实验的理解，你认为________同学的图线正确，根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为________Ω.(保留两位有效数字)图实－5－23解析：当金属丝两端电压为零时，通过的电流也为零，因此图线必过原点，故甲同学的图线正确；在甲同学画的图线上距原点较远的地方取一个点，其坐标值为(0.4A，V)，故金属丝电阻为：R＝eq\f(U,I)＝eq\f,Ω＝Ω.答案：甲～均可)6．在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室备有下列实验器材：A．电压表(量程0～3V，内阻约为15kΩ)B．电压表(量程0～15V，内阻约为75kΩ)C．电流表(量程0～3A，内阻约为Ω)D．电流表(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)E．变阻器R1(0～100Ω，0.6A)F．变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．电池组E(电动势为3V，内阻约为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____________________(填代号)．(2)为减小实验误差，应选用图实－5－24中________[填(a)或(b)]为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图实－5－25中的实物图用线连接起来．图实－5－24图实－5－25(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图实－5－26所示，则金属丝的直径为__________mm，电阻值为________Ω.图实－5－26解析：(1)由于电源的电动势为3V，所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω，电路中的最大电流约为I＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有ADEGH.(2)由于eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)，应采用电流表外接法，应选图(b)所示电路，实物连接如图所示．(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635mm，从电压表可以读出电阻两端电压为V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A，被测电阻的阻值为Rx==Ω\=Ω答案：见解析7．有一根圆台状匀质合金棒如图实－5－27甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关．他进行了如下实验：图实－5－27(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L＝________cm.(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出)．该合金棒的电阻约为几个欧姆．图中有一处连接不当的导线是________．(用标注在导线旁的数字表示)(3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R＝Ω，根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd＝Ω、RD＝Ω.他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2＝Rd·RD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R＝________.(用ρ、L、d、D表示)解析：(1)首先确定游标卡尺的精度为20分度，即为0.05mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00mm，注意小数点后的有效数字要与精度一样，再从游标尺上找出对的最齐一根刻线，精度×格数＝×8mm＝0.40mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，99.00mm＋0.40mm＝99.40mm＝9.940cm.(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，因为安培表的内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，⑥线的连接使用的是安培表内接法．(3)根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd＝Ω、RD＝Ω.即Rd＝ρeq\f(L,π(d/2)2)，RD＝ρeq\f(L,π(D/2)2)，而电阻R满足R2＝Rd·RD，将Rd、RD代入得R＝eq\f(4ρL,πdD).答案：(1)(2)⑥(3)eq\f(4ρL,πdD)第七章实验六描绘小灯泡的伏安特性曲线1．用下列器材组装成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路，请将图实－6－12所示实物连线成为实验电路．图实－6－12微安表μA(量程200μA，内阻约200Ω)；电压表V(量程3V，内阻约10kΩ)；电阻R0(阻值约20kΩ)；滑动变阻器R(最大阻值50Ω，额定电流1A)；电池组E(电动势3V，内阻不计)；开关S及导线若干．解析：由于eq\f(RV,R0)＝，eq\f(R0,RA)＝100，可以看出R0≫RA，故采用电流表内接法．因电阻R0的阻值远远大于滑动变阻器的阻值，故采用分压接法．画出电路原理图如图所示．把实物与原理图结合起来完成连线，注意电压表、电流表的正、负接线柱，保证电流从正接线柱进从负接线柱出．连线如图所示．答案：见解析图2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中备有下列器材：A．小灯泡V,W)B．直流电源(电动势V，内阻约Ω)C．电流表(量程0～500mA，内阻约Ω)D．电压表(量程0～5V，内阻约5000Ω)E．滑动变阻器R1(0～5Ω，额定电流2A)F．滑动变阻器R2(0～50Ω，额定电流1A)G．开关一个，导线若干如果既要满足测量要求，又要使测量误差较小，应选择如图实－6－13所示的四个电路中的________，应选用的滑动变阻器是________．图实－6－13解析：由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从零开始测量，所以滑动变阻器应选用分压式，分压式接法适用于测量较大阻值电阻(与滑动变阻器的总电阻相比)，由于R1<RL，选用R1时滑片移动时，电压变化明显，便于调节．又小灯泡的电阻约RL＝Ω，RV/RL＞RL/RA，所以安培表应该选用外接法．故应选用图丙所示电路．答案：丙R1(或E)3．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6V，W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源6V(内阻不计)B．直流电流表0～3A(内阻Ω以下)C．直流电流表0～300mA(内阻约为5Ω)D．直流电压表0～10V(内阻约为15kΩ)E．滑动变阻器10Ω，2AF．滑动变阻器1kΩ，0.5A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号表示)．(2)在方框内画出实验电路图．图实－6－14图实－6－14(3)试将图实－6－14所示器材连成实验电路．解析：由I额＝eq\f,6)A＝250mA，故选C.因要求电压从零开始变化，变阻器用分压接法，应选小阻值的E.答案：(1)CE(2)实验电路如图(3)实物图连线如图所示4．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图实－6－15所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：图实－6－15图实－6－16(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．(2)某同学测出电源和小灯泡的U－I图线如图实－6－16所示，将小灯泡和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0A，则R＝________Ω.(3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图实－6－17中的(a)、(b)、)(c)所示，下列说法正确的是()图实－6－17A．a可以作为标准电阻使用B．b能作为标准电阻使用C．b的阻值随电压升高而增大D．c的阻值随电压升高而增大解析：(1)若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g导线断路．(2)由电源的U－I图线知E＝V，r＝1Ω，当小灯泡与电阻串联后由闭合电路欧姆定律得E＝I(R＋r＋R灯)又由小灯泡的U－I图线得R灯＝eq\f(U,I)＝Ω解得R＝Ω.(3)因a元件的I－U图线是直线，说明其电阻不随电压的变化而变化，故可作为标准电阻，故A对，B错．b的阻值随电压升高而增大，c的阻值随电压升高而降低，故C对D错．答案：(1)g(2)(3)AC5．现在要测量一只额定电压为U＝3V的小灯泡L的额定功率P(约为W)．实验室备有如下器材：电流表(量程200mA，内阻r1＝10Ω)电流表(量程300mA，内阻约为几欧姆)定值电阻R(10Ω)滑动变阻器R1(0～100Ω，0.5A)电源E(E＝5V，r≈1Ω)单刀开关一个、导线若干(1)设计出实验电路，画在下面的虚线框内．图实－6－18(2)按(1)中设计的电路图把图实－6－18中仪器连接起来；(3)写出主要的操作步骤：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)实验中计算灯泡额定功率的表达式为________．(必须用题中给定的符号及你在(3)中设计的记录符号来表示)答案：(1)如图(a)所示(2)如图(b)所示(3)①按设计好的电路图连接好电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大的位置．②闭合开关S，移动滑片P，使电流表的示数I1＝eq\f(U,R＋r1)＝eq\f(3,10＋10)A＝150mA，使小灯泡正常发光，同时记下此时电流表的示数I2.③断开开关S，拆除电路、整理仪器．(4)P＝U(I2－I1)第七章实验七测量电源的电动势和内阻1．如图实－7－14甲所示，电压表V1、V2串联接入电路中时，示数分别为6V和4V，当只有电压表V2接入电路中时，如图实－7－14乙所示，示数为9V，电源的电动势为()图实－7－14A．VB．10VC．VD．V解析：设电源的电动势和内阻分别为E和r，电压表V2的内阻为R2，根据闭合电路欧姆定律，对图甲和图乙分别有：E＝6＋4＋eq\f(4,R2)r，E＝9＋eq\f(9,R2)r，解得：E＝V．故只有选项C正确．答案：C2．在测量一节干电池电动势和内阻的实验中，某学生采用了如图实－7－15所示实验器材连接，请指出该学生在接线中错误和不规范的做法．图实－7－15(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)________________________________________________________________________；(4)________________________________________________________________________．答案：(1)滑动变阻器不起变阻作用(2)电流表正负接线柱错误(3)电压表量程选用不当(4)电压表没有并接在开关和电源串联后的两端3．为了测量一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按图实－7－16甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近V且几乎不变，直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化，这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同的电流值、电压值，出现上述情况的原因是__________________________．改进方法是____________________________．改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出如图实－7－16乙所示的图象，由图象可知，这个电池的电动势为E＝________V，内阻r＝________Ω.图实－7－16答案：滑动变阻器阻值太大，有效使用的部分太短选择阻值更小的滑动变阻器4．现有一个阻值为Ω的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表，该电压表盘面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测量某电源内阻的实验方案．(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧姆)(1)在下面的方框中画出实验电路图．(2)简要写出完成接线后的实验步骤．(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r＝________.解析：电压表指针偏转角度与通过电压表的电流，或者与加在电压表两端的电压成正比，因此表盘面无刻度值也可以用格数的多少表示电压的大小，当断开电键时，电压表偏转格数N1表示电源电动势的大小．电键闭合时，N2表示R两端电压，根据闭合电路欧姆定律，eq\f(N1－N2,r)＝eq\f(N2,R)，得r＝eq\f(N1－N2,N2)R.答案：(1)如图所示(2)①断开电键，记下电压表偏转格数N1；②合上电键，记下电压表偏转格数N2(3)eq\f(N1－N2,N2)R5．利用伏安法测量干电池的电动势和内阻，现有的器材为：干电池：电动势约为V，符号电压表：量程1V，内阻Ω，符号电流表：量程1A，符号滑动变阻器：最大阻值10Ω，符号电阻箱：最大阻值Ω，符号单刀单掷开关一个，符号导线若干(1)设计测量电源电动势和内阻的电路并将它画在下面的方框内．要求在图中标出电压表、电流表的接线柱的正负．(2)为了满足本实验要求并保证实验的精确度，电压表量程应扩大为原量程的____________倍，电阻箱阻值为____________Ω.解析：(1)电源电动势为V，而电压表最大量程为1V，需将电压表扩大量程再用，故电压表应与电阻箱串联使用，设计电路如右图所示．(2)为保证实验精确度，应将电压表量程扩大为2V，即原来的2倍，由eq\f(U,RV)＝eq\f(2U,RV＋R)可知，R＝RV＝Ω.答案：(1)见解析图(2)2选修3-3实验八用油膜法估测分子的大小1．“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S.B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上．C．用浅盘装入约2cm深的水．D．用公式d＝eq\f(V,S)求出薄膜厚度，即油酸分子的大小．E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出：①____________________________________________________________________②___________________________________________________________________(2)上述实验步骤的合理顺序是________．解析：(1)①C步骤中，要在水面上均匀地撒上石膏粉或痱子粉．②实验中，要有步骤F：用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数．(2)合理顺序为CFBAED答案：(1)见解析(2)CFBAED2．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，现有按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．请补充下述估测分子大小的实验步骤：(1)________________(需测量的物理量自己用字母表示．)(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图实－8－3所示．(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时半个以上方格面积记为S，不足半个的舍去)则油膜面积为________．(3)估算油酸分子直径的表达式为d＝____________.解析：(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读其体积V.(2)利用补偿法，可查得面积为8S.(3)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V′＝eq\f(V,N)×eq\f(n,m＋n)，油膜面积S′＝8S，由d＝eq\f(V′,S′)，得d＝eq\f(nV,8NS(m＋n)).答案：(1)见解析(2)8S(3)eq\f(nV,8NS(m＋n))3.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图实－8－4所示．若每一小方格的边长为25mm，试问：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________．图实－8－4中油酸膜的面积为________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m．(结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：油膜面积约占70小格，面积约为S＝70×25×25×10－6m2≈×10－2m2，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝eq\f(1,50)×eq\f,1000)×10－6m3＝×10－11md＝eq\f(V,S)＝eq\f×10－11,×10－2)m≈×10－10m.答案：(1)球体单分子直径×10－21．2×10－11×10－10(2)主要有两个原因：①水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积扩张；②油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩4．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知一滴溶液中油酸的体积为V，配制的油酸溶液中纯油酸与溶液体积之比为1∶500，1mL油酸溶液50滴，那么一滴溶液的体积是_______mL，所以一滴溶液中油酸体积为V＝_______cm3.若实验中测得的结果如下表所示，请根据所给数据填写空白处的数值，并与公认的油酸分子直径值d0＝×10－10m次数S(cm2)d＝eq\f(V,S)(10－7cm)d平均值153825453563解析：1滴溶液的体积V溶液＝eq\f(1,50)mL，其中含油酸体积V＝eq\f(1,500)V溶液＝4×10－5cm3，据此算出3次测得的d值分别为d1≈7.43×10－8cm，d2≈×10－8d3≈×10－8cmeq\x\to(d)＝eq\f(d1＋d2＋d3,3)＝×10－8cm＝×10－10m，这与公认值的数量级相吻合，故本次估测数值符合数量级的要求．答案：eq\f(1,50)4×10－5×10－10m符合5．利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度ρ＝×103kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知这滴油的体积为V＝×10－3cm3，形成的油膜面积为S＝0.7m2.油的摩尔质量M(1)该油分子的直径是多少？(2)由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数NA的值是多少？(先列出计算式，再代入数据计算)解析：(1)由d＝eq\f(V,S)可得：d＝eq\f×10－3×10－6,m≈7×10－10m(2)每个油分子的体积V0＝eq\f(1,6)πd3油的摩尔体积Vmol＝eq\f(M,ρ)假设油是由油分子紧密排列而成的，有：NA＝eq\f(Vmol,V0)＝eq\f(6M,πρd3)代入数据可得NA≈6×1023mol－1.答案：(1)7×10－10m第十二章实验九探究单摆的周期与摆长的关系1．某同学利用单摆根据公式g＝eq\f(4π2l,T2)测得的g值比当地标准值偏大，其原因可能是()A．测量摆长时忘记加上小球半径B．振幅过小C．将摆长当成了摆线长和球直径之和D．摆动次数多记了一次E．小球不是在竖直平面内摆动F．摆球质量过大，空气阻力影响所致解析：因为T＝2πeq\r(\f(l,g))，所以g＝eq\f(4π2l,T2)，由g的表达式可知g测偏大的原因可能是l测偏大或T测偏小，可知C、D正确，A错；小球做圆锥摆的周期T＝2πeq\r(\f(lcosθ,g))＜T摆，故E正确；因为单摆周期和振幅与摆球质量无关，故B、F错．答案：CDE2．在“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验中：(1)下面所给器材中，选用哪些器材较好，请把所选用器材前的字母依次填写在题后的横线上．A．长1m左右的细线B．长30cm左右的细线C．直径2cm的铅球D．直径2cm的铝球E．秒表F．时钟G．最小刻度是厘米的直尺H．最小刻度是毫米的直尺所选用的器材是____________．(2)实验时对摆线偏离竖直线的偏角要求是________________________．解析：实验中应选用较长的摆长l，这样既能减小摆长的测量误差，又易于保证偏角θ不大于10°，而且由于振动缓慢，方便计数和计时，故选A.本实验所用的实际摆要符合理论要求，摆长要有1m左右，应选用不易伸长的细线，摆球直径要小于2cm，应选用较重的小球，故选C.由于重力加速度g与周期的平方成反比，周期T的测量误差对g的影响是较大的，所用计时工具应选精确度高一些的，故选E.由于摆长l应是悬点到铅球的边缘的距离l加上铅球的半径r.铅球半径用游标卡尺测量出(也可由教师测出后提供数据)，因此l应读数准确到毫米位．实验中应用米尺或钢卷尺来测量，故选H.答案：(1)A、C、E、H(2)小于10°3．(1)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请判断是否恰当(填“是”或“否”)．①把单摆从平衡位置拉开约5°释放：________；②在摆球经过最低点时启动秒表计时：________；③用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期：________.(2)该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见下表．用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图实－9－4所示．该球的直径为________mm.根据表中数据可以初步判断单摆周期随________的增大而增大．数据组编号摆长/mm摆球质量/g周期/s123456解析：(1)①单摆在最大摆角不超过10°时可看做是简谐运动．②摆球经过最低点时速度最大，滞留的时间最短，计时误差最小．③为减小测量周期时的误差，应测单摆完成30～50次全振动所用的时间来求出周期．螺旋测微器上的固定刻度读数为20.5mm，可动部分的读数约为，则测量结果为20.5mm＋×0.01mm＝20.685mm.分析表中数据可以看出，摆长不变时周期不变，摆长变化时周期才发生变化．答案：(1)①是②是③否(2)～摆长4．下面是“用单摆测定重力加速度”的实验中获得的有关数据：摆长l/m周期T2/s2(1)利用上述数据在图实－9－5所示的坐标中作出l－T2图象．(2)利用图象，取T2＝×4π2＝s2，求出重力加速度的值．解析：(1)图象如图所示．(2)由图象中读出：当T2＝s2时，l＝0.96m，则重力加速度g＝eq\f(4π2l,T2)＝eq\f(4π2×,×4π2)m/s2＝9.6m/s2.答案：(1)图象见解析(2)9.6m/s25．在“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验中，为防止摆球在摆动过程中形成“圆锥摆”，实验中采用了如图实－9－6甲所示的双线摆．测出摆线长度为L，线与水平横杆夹角为θ，摆球半径为r.若测出摆动的周期为T，则此地重力加速度为_______；某同学用10分度的游标卡尺测量摆球的直径时，主尺和游标如图乙所示，则摆球的半径r为_______mm.解析：单摆的摆长为l＝Lsinθ＋r，由周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，此地的重力加速度为g＝eq\f(4π2(Lsinθ＋r),T2).由图知摆球的半径r＝eq\f(1,2)×16.0mm＝8.0mm.答案：eq\f(4π2(Lsinθ＋r),T2)6．在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到g＝4π2l/T2.只要测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2－l图象，就可以求出当地的重力加速度．理论上T2－l图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图实－9－7所示．(1)造成图象不过坐标原点的原因是________________；(2)由图象求出的重力加速度g＝________m/s2.(取π2＝解析：(1)由单摆周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得T2＝4π2eq\f(l,g)由图象知，当l＝0时，T2≠0，说明l偏小，是由于漏测小球半径造成的．(2)由上式知k＝eq\f(4π2,g)，g＝eq\f(4π2,k)＝9.87m/s2.答案：(1)漏测小球半径(2)选修3-4第十三章实验十测定玻璃的折射率1．在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图实－10－8①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图．(1)甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．(2)乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．(3)丙同学测得的折射率与真实值相比________．解析：用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率减小；用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变．答案：(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变2．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：①用图钉将记录光路的白纸固定在平板上；②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′；④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角θ1分别为0°、30°、45°的入射光线；⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角θ2；⑥按公式分别计算eq\f(sinθ1,sinθ2)，取三个值的算术平均值．(1)以上步骤中有错误或不妥之处的是________；(2)应改正为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)有错误或不妥之处的是③④⑤.(2)③中应先画出一条直线，把玻璃砖的一边与其重合，再使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；④中入射角要取0°以外的三组数据；⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上．答案：见解析3.一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图实－10－9所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图)．用P1、P2的连线表示入射光线．(1)为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(试在图实－10－9中标出P3、P4的位置)(2)然后移去玻璃砖与大头针．试在图实－10－9中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________.解析：(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射、aa′反射，再经bb′折射后)的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2及P1的像和、P4的位置如图所示．(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O；②过P3、P4作直线与bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中点M；④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如图所示，连接ON；⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.(3)由折射率的定义可得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).答案：(1)(2)见解析(3)eq\f(sinθ1,sinθ2)4．如图实－10－10所示，一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n＝________.有一同学把大头针插在P1′和P2′位置时，沿着P4、P3的方向看不到大头针的像．其原因是_____________________________________________________________．解析：由图可知，当光由空气进入玻璃时，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.所以n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\r(3)≈.当光由玻璃射入空气时，若θ1≥C，则发生全反射，而sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，当针插在P1′P2′时，入射角θ1＝60°＞C，已发生全反射．答案：经过P1′P2′的光线在MN处发生全反射5．如图实－10－11所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请填写下述实验步骤中的空白．(1)用__________测出广口瓶瓶口内径d.(2)在瓶内装满水．(3)将刻度尺沿瓶口边缘__________插入水中．(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中A点)，同时看到水面上B点刻度的像B′恰与A点的像相重合．(5)若水面恰与直尺的C点相平，读出________和___________________________的长度．(6)由题中所给条件，可以计算水的折射率为n＝______________________.解析：本题为测材料折射率的变式题，运用光的反射和折射所成虚像的重合，巧妙地求出材料的折射率．由光路图知：sinθ1＝eq\f(d,\r(d2＋BC2))sinθ2＝eq\f(d,\r(d2＋AC2)).结论便不难得出．答案：(1)刻度尺(3)竖直(5)ACAB(6)eq\r(\f(d2＋AC2,d2＋(AB－AC)2))选修3-5第十四章实验十一验证动量守恒定律1．某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻质弹簧，如图实－11－4所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒．(1)该同学还必须有的器材是________________．(2)需要直接测量的数据是___________________________________________________________________________________________________.(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是_____________________________________．解析：这个实验的思路与课本上采用的实验的原理完全相同，也是通过测平抛运动的位移来代替它们作用完毕时的速度．答案：(1)刻度尺、天平(2)两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边缘的水平距离x1、x2(3)m1x1＝m2x22．如图实－11－5所示是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点正下方桌子的边沿有一竖直立柱．实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞．碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A点离水平桌面的距离为点离水平桌面的距离为b，C点与桌子边沿间的水平距离为c.此外：(1)还需要测量的量是______________、________________和________________．(2)根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为________________________．(忽略小球的大小)解析：(1)要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量变化，根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量变化；根据平拋运动的规律只要测出立柱高h和桌面高H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度变化，故只要测量弹性球2的质量和立柱高h、桌面高H就能求出弹性球2的动量变化．(2)根据(1)的解析可以写出动量守恒的方程为2m1eq\r(a－h)＝2m1eq\r(b－h)＋m2eq\f(c,\r(H＋h)).答案：弹性球1、2的质量m1、m2立柱高h桌面高H(2)2m1eq\r(a－h)＝2m1eq\r(b－h)＋m2eq\f(c,\r(H＋h))3．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没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律，实验装置如图实－11－6