物理二轮复习专题二十六-物理实验设计（模拟练习）

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精专题二十六物理实验设计模拟练习(一）1.Ⅰ.如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2,现要利用此装置验证机械能守恒定律。（1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有（在答题卡上对应区域填入选项前的编号)①物块的质量m1、m2；②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；④绳子的长度.（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：①绳的质量要轻：②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小.以上建议中确实对提高准确程度有作用的是。(在答题卡上对应区域填入选项前的编号）（3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议Ⅱ。一直流电压表，量程为1V，内阻为1000Ω，现将一阻值为5000～7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联,以扩大电压表的量程。为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为6~7V，内阻可忽略不计）,一阻值R2=2000Ω的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干线.（1）为达到上述目的，将答题卡上对应的图连成一个完整的实验电路图。（2)连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0。90V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0。70V，由此可以计算出改装后电压表的量程为V，电源电动势为V.解析:Ⅰ。（1）①②或①③（2）①③(3）例如:“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳";等等。Ⅱ。（1)连线如图（2)76.32。（1）某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图所示，该铜丝的直径为mm（2）右图为一电学实验的实物连线图。该实验可用来测量特测电阻Rx的阻值（约500Ω）.图中两个电压表量程相同，内阻都很大。实验步骤如下：①调节电阻箱,使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端。②合上开关S。③将滑动变阻器的滑动头向左端滑动,使两个电压表指针都具有明显偏转。④记下两个电压表和的读数U1和U2。⑤多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下和的多组读数U1和U2。⑥求Rx的平均值。回答下列问题：（Ⅰ）根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为滑动变阻器的符号为，其余器材用通用的符号表示。（Ⅱ）不计电压表内阻的影响，用U1、U2和R0表示Rx的公式为（Ⅲ)考虑电压表内阻的影响，且U1、U2、R0、的内阻r1、的内阻r2表示Rx的公式答案：（1）4.593（4。592或4.594也同样给分)（2)（Ⅰ）电路原理图如图所示（Ⅱ)(Ⅲ）解析:（1）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。(2）不计电压表内阻，根据串联分压原理，有：(3）可考电压表内阻影响，则R０与Rｖ１的并联电阻与Rｘ与Ｒｖ２的并联电阻串联分压，即：解得：.3.如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律.(1）若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量，则需要测量的物理量有_________。①物块的质量m1、m2；②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；③物块B下落的距离及下落这段距离所用的时间；④绳子的长度。（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议:①绳的质量要轻；②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好;③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小。以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_________。（3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：______________________________________________________________________________。答案：(1)①②或①③；（2）①③;（3）例如:“对同一高度进行多次测量取平均值",“选取受力后相对伸长尽量小的绳子"等等.解析：（1）通过连结在一起的A、B两物体验证机械能守恒定律，既验证系统的势能变化与动能变化是否相等，A、B连结在一起，A下降的距离一定等于B上升的距离；A、B的速度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度和B上升的距离及时间。(2）如果绳子质量不能忽略，则A、B组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能,从而为验证机械能守恒定律带来误差；若物块摇摆，则两物体的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；绳子长度和两个物块质量差应相当。（3)多次取平均值可减少测量误差,绳子伸长量尽量小，可减少测量的高度的准确度。4.在“用单摆测重力加速度”的实验中，（1）某同学的操作步骤为：a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上b．用米尺量得细线长度lc．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球d．用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期T＝t/ne．用公式计算重力加速度按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比＿＿＿（选填“偏大”、“相同”或“偏小").（2）已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为，式中T0为摆角趋近于0°时的周期,a为常数。为了用图像法验证该关系式，需要测量的物理量有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;若某同学在实验中得到了如图所示的图线，则图像中的横轴表示＿＿＿＿＿＿。答案：(1）偏小（2）T′（或t、n）、θ， T′解析：单摆摆长为摆线长度与小球半径之和,因该同学将偏小的摆长代入公式计算，所得重力加速度的测量值偏小于实际值;为验证该关系式，需要测量单摆在任意摆角θ时的周期T′，根据公式与图像的函数关系式可推导得到摆角θ=0时横轴的截距为T0.5、某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理"，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为50Hz．（1)实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；②将小车停在打点计时器附近，,，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，；③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带,重复②的操作。（2）图是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到0的距离5及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．（3）在上车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统,做正功,做负功．（4）实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中Δv2=v2-v20),根据图线可获得的结论是．要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力是．表1纸带的测量结果测量点S/cmr/（m·s-1)00.000。35A1.510.40B3.200。45CD7。150。54E9。410.60答案:(1）=2\＊GB3②接通电源、释放小车断开开关（2）5．060．49（3）钩砝的重力小车受摩擦阻力(4)小车初末速度的平方差与位移成正比小车的质量模拟练习(二）1．在竖直放置的立柱上端有一个电磁铁,通电时，小球被吸在电磁铁上，断电时，小球自由下落，计时装置开始计时．立柱上有可以移动的光电门．当小球经过光电门时,光电计时装置能测出小球从初始位置到这个光电门所时间t，再用刻度尺测出电磁铁到光电门的距离s．为了探究自由落体的位移s与下落时间t的关系．（1）设计一个记录实验数据的表格（2）为了达到实验目的，你猜想位移s可能与___成正比，或可能与成正比，……根据你能猜想，为了达到实验目的，应如何处理实验数据?2.在《验证碰撞中动量守恒》实验中,利用的是图示的实验装置，所需验证的表达式为m1＊OM＝m1＊ON＋m2＊OP,但在实验器材中未给天平,有同学认为只需提供以下器材:打点计时器、纸带、胶带、光滑定滑轮、低压交流电源、柔软细线等,按下图就能帮助完成。请你探究一下他的实验是如何完成的?观察次数时刻磅秤读数（N）1t14492t24503t34504t45495t55506t65517t75513．某学生想了解所居住高楼内电梯运行的大致规律，他设计一个利用称体重的磅秤来进行测量和研究的方案:①把磅秤平放在电梯的地板上，他站在磅秤上，请两位同学协助他观察磅秤示数的变化情况，并记录电梯运行时不同时刻磅秤的示数。②将两位同学随机记录的7个数据列表．由于不知记录时刻的先后，故表格数据按从小到大的次序排列，并相应标明t1、t2……t7.（记录时电梯作平稳运动）③对实验数据进行分析研究,了解电梯的运行情况，并粗略测定电梯的加速度。思考回答下列问题：(1)在测量时该学生所受的重力将__________（填“变大”、“变小”、“不变”)（2）如果先记录到的是较小的示数，后记录到的是较大的示数,则记录时电梯相应的运动可能是(）A．先加速下降后减速下降B．先减速下降后匀速下降C．先匀速上升后减速上升D．先减速上升后加速上升（3）如果电梯在运行过程中经历过匀加速、匀速和匀减速三个过程，而两位同学记录的数据不知处于哪一运动阶段，则此电梯加速度的可能值为（）A．1。0m/s2B．1。82m/s2C．2.22m/s2D．2。50m/s2（4)由于每部电梯运行时加速度都是设定好的,如果要知道该高楼电梯的加速度,还需要测定的物理量是______________．4。在探究课上，赵明和李青两位同学分别设计了如甲、乙两图所示的电子秤.所用器材相同，电源电动势为E，内阻不计。可变电阻长为L,电阻为R。弹簧导电,劲度系数为k，其电阻不计.连接甲图中的电压表的导线可自由伸缩。不测量时指针P均在a处（如图中虚线所示）。使电压表的示数与所称的重力对应便成为电子秤.（1）不称重时，甲、乙两图中的电压表示数分别是多大?(2）分别写出对应于甲、乙两种设计所称重力G与电压表的示数u以及E、k、L的关系式。（3）比较甲、乙两个电路，哪一个比较好？为什么？(4）设想两种设计的电子秤测重力时可能出现的问题(只要提出问题，不必解答）?5。在“用电压表和电流表测电池的电动势和内阻”的实验时，一般是不用新电池而用旧电池进行实验，其原因是:旧电池的内阻较大，而新电池的内阻很小，实验时，电压表的读数变化很小，从而影响测量值的精确性．如果要较为精确地测量一节新电池的内阻，可用以下给定的器材和一些导线来完成实验．（1）用连线的方法将这些仪器连成电路．（2)写出实验得出的新电池内阻r的表达式，并说明各字符的物理含义．++6。右下图中的P是一根表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜的长陶瓷管（碳膜布满圆柱体的侧面)，其长度约为50cm，管的外径约为6cm，所用电阻膜材料的电阻率已知为ρ，管的两端有导电箍M、N.该电阻的长度就是陶瓷管的长度，其截面积可看作等于膜的厚度与圆周长的乘积。现有器材为:A。米尺、B.游标卡尺、C。螺旋测微器、D。电压表、E.电流表、F。电池组、G.滑动变阻器、H.电阻箱、I.电键和导线.请你设计一个测量该电阻膜厚度d的实验方案。①所须选用的器材有：__________________（填器材前的字母即可）.②所须测量的物理量有：_____、_____、_____、_____。③根据实验测得的以上数据计算电阻膜厚度d的数学表达式为:d=_____________。④在左下图的方框中画出实验电路图(MN间的电阻膜的电阻约几十ｋΩ，滑动变阻器的总阻值为50Ω）。并将右下图中的实物按电路图连接起来（有３根导线已经连好,不得改动）MMNPmAV7、实验室有如下器材；电流表A1，满偏电流约为500μA（有刻度无刻度值），内阻约600Ω;电流表A2，量程为0~300μA，内电阻RA2=1000Ω;电流表A3，量程为0~1mA，内电阻RA3=100Ω；电压表V：量程0～15V，内阻13kΩ定值电阻R0，阻值R0=1kΩ；滑动变阻器R，最大阻值为5Ω,额定电流2A电池：电动势3V，内阻不计电键,导线若干；要求设计一个电路能多测几组实验数据，比较精确地测出A1表的内阻rg和满偏电流Ig在方框内画出测量所使用的电路图，并注明各元件符号。应读取的物理量是_____________________用这此物理量表示的A1表的满偏电流表达式Ig=__________;A1表的内阻表达式rg=_______8.某同学在资料上发现弹簧振子的周期公式为，弹簧的弹性势能公式为（式中k为弹簧的劲度系数，m为振子的质量，x为弹簧的形变量)。为了验证弹簧的弹性势能公式,他设计了如图甲所示的实验：轻弹簧的一端固定在水平光滑木板一端，另一端连接一个质量为M的滑块，滑块上竖直固定一个挡光条,每当挡光条挡住从光源A发出的细光束时，传感器B因接收不到光线就产生一个电信号，输入电脑后经电脑自动处理就能形成一个脉冲电压波形；开始时滑块静止在平衡位置恰好能挡住细光束。在木板的另一端有一个弹簧枪,发射出质量为m,速度为v0的一个弹丸，弹丸击中木块后留在木块中一起做简谐振动。⑴系统在振动过程中，所具有的最大动能Ek＝ ；⑵系统振动过程中，在电脑上所形成的脉冲电压波形如图乙所示，由图可知该系统的振动周期大小为：T＝；⑶如果再测出滑块振动的振幅为A，周期设为T，利用资料上提供的两个公式，结合实验中给出的已知条件求出系统振动过程中弹簧的最大弹性势能为：Ep＝；通过本实验,根据机械能守恒，如发现Ek＝Ep，即验证了弹簧的弹性势能公式的正确性。BBAv0甲uutT02T03T0乙O模拟练习（三）1。答案:（1）表格如下：（2分）位置123456t/ss/m（2)tt2(每空1分）处理方法:尝试作出s—t图，看是否是直线,若不是再作出s—t2图.解析:(1）本实验探究目的是寻求自由落体的位移s与下落时间t的关系,所以设计表格必须具备这两项，同时应注意到实验的精确性,设计表格如下：位置123456t/ss/m（2）为了达到实验目的,猜想位移s可能与t或t2成正比。尝试作出s-t图,看是否是直线，若不是再作出s—t2图.2、答案：利用纸带数据分析得m1带动m2的加速度a,又由牛顿第二定律得：a＝解得再由m1＊OM＝m1*ON＋m2*OP得m1（OM－ON）＝m2＊OP即验证表达式变为(g＋a)＊（OM－ON)＝(g－a)＊OP3、答案：（1）不变（2）AD(3）ABC（4）某学生的质量解析:(1）无论是超重还是失重，物体的重力均不发生变化。(2）磅秤示数变化，说明电梯不可能匀速运动，排除BC选项。因该学生体重与磅秤示数大小关系不确定,使电梯有超重和失重两种可能,故选项AD正确.（3）据得,取表中数据计算可判断ABC均可能，但D项不可能。（4）还需测定该学生的质量。4、答案：(1)甲:0，乙：E（2）甲：G=kL/E，乙：G=kL(E-U)/E（3）甲好，重力与电压表示数成正比，表的刻度均匀（4）重力太小读不出；重力太大超出量程。解析:从图上可以看出，随着重力的增加，弹簧就要缩短，带着指针下移，电路发生变化，电压表读数也相应变化，从电压表的读数就可以知道重力的大小.甲图的电压表是测量ap电阻之间的电压U1。U1：E=x1:L，G1=kx1乙图的电压表是测量bp电阻之间的电压U2。U2：E=（L-x2）：L，G2=kx2(2）新电池内阻的表达式是，式中U1、U2、I1、I2分别是滑线变阻器阻值改变时电压表和电流表对应的读数，R0是接入电路的电阻箱的阻值（此值直接从电阻箱上读出，一般为几殴姆）解析：由于新电池的内阻比较小，为了便于较准确的测量，需要给新电池串联一个已知阻值的电阻,然后按照测量旧电池的方法来测量即可.在本实验中，已知阻值的电阻可以用电阻箱来代替即可。6、答案：①A、B、D、E、F、G、I②MN间距离L、管的外径D、电流I、电压U③④内接，分压。解析：eq\o\ac(○，1)根据设计原理，首先需测量膜的电阻,应选择器材是D、E、F、G、I，其次由电阻定律求解膜的厚度d就还需测出膜的长度和直径，要选择器材A、B，故本题所须选用器材是A、B、D、E、F、G、I.eq\o\ac（○，2）所须测量的物理量有MN间距离L、管的外径D、电流I、电压U.eq\o\ac(○,3)据欧姆定律、电阻定律和膜的截面积计算公式可列出三式,和，联立求解得出膜的厚度为：eq\o\ac(○，4)被测膜的电阻较大，应用电流表内接法，考虑到实验的精确性和安全性要求，滑动变阻器宜选用分压式接法。7、答案：①电流表A1的刻度总格数N当电流表的指针指n格时，电流