30　第二阶段　层级一　解题指导4　第9～12天　实验题争满分1-4-2025版新坐标二轮专题复习与策略物理解析版

第9天实验题争满分11．(2024·河南焦作统考一模)如图1所示为某实验小组“探究加速度与物体所受合力关系”的实验装置，气垫导轨上滑块(含遮光条)的质量为M，遮光条的宽度为d，两光电门间的距离为L，滑块在气垫导轨上运动时可以忽略导轨的摩擦力，当地的重力加速度为g，图1中滑轮均为轻质滑轮。(1)本实验________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量。(2)将气垫导轨调至水平，再调整气垫导轨上连接滑块的细绳沿水平方向，气源开通后滑块在钩码重力的作用下做匀加速运动，遮光条先后通过两个光电门所用的时间分别为t1和t2，则滑块加速度a的表达式为a＝________(用已知量表示)。(3)保持滑块(含遮光条)的质量M不变，多次改变钩码的质量，记录相应的弹簧测力计读数F，通过(2)步骤计算各组的加速度a，描绘出a-F图像如图2所示(图中b和c为已知量)，则滑块质量M的表达式为M＝________(用已知量表示)。(4)根据图2中的b和c可以推算出，当加速度大小为b时，所挂钩码质量m的表达式为m＝________(用已知量表示)。[解析](1)滑块受到的拉力可以用弹簧测力计测出，不需要满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量。(2)由匀变速直线运动速度与位移的关系式知v22-va＝v22-v1(3)根据牛顿第二定律知F2＝Ma，由题图2知k＝12M，代入数据得M(4)根据牛顿第二定律，对钩码有mg－F2＝ma，对滑块(含遮光条)有F2＝Ma，代入得m＝[答案](1)不需要2d2t12-2．(2024·湖北武汉校联考模拟预测)现要测量一个量程为0～200μA的电流表G的内阻rg，并对测量误差进行定量探究。实验室准备的仪器有：待测电流表G；电源(电动势为3.0V，内阻不计)；滑动变阻器R1(最大阻值为20kΩ)；电阻箱R2(最大阻值为999.9Ω)；开关S1、S2，导线若干。(1)该同学的实验电路图如图甲所示，请在图乙中连接电路实物图。(2)有以下操作步骤：①断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表G满偏；②将R1调到最大；③连接好电路；④断开S1、S2，拆除导线，整理好器材。⑤闭合S2，调节R2，使电流表G的示数为100μA，此时，电阻箱示数如图丙。上述操作步骤正确的顺序为________；测得电流表G的内阻rg＝________Ω。(3)误差探究：设电源电动势为E，电流表G的满偏电流记为Ig，内阻记为rg，电流表G的指针指在100μA时电阻箱的读数记为R20。则rg-R20rg＝________(用Ig、rg、E表示)。根据探究结果知，为了减小本实验误差，应尽可能选用电动势________(选填“较大”[解析](1)根据电路图，连接实物图如图所示。(2)正确实验步骤是：③连接好电路；②将R1调到最大；①断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表G满偏；⑤闭合S2，调节R2，使电流表G的示数为100μA，此时，电阻箱示数如题图丙；④断开S1、S2，拆除导线，整理好器材。操作步骤正确的顺序为③②①⑤④。闭合开关S2时，认为电路中的总电流不变，流过电流表G的电流为100μA，则流过电阻箱的电流也为100μA，根据欧姆定律可知测得电流表G的内阻等于电阻箱的阻值，即为rg＝4×100Ω＋2×10Ω＋2×1Ω＋7×0.1Ω＝422.7Ω。(3)由题意可知，在电流表G满偏时则有Ig＝E当闭合S2半偏时则有Ig2＝ER1+又有rg＝EIg－R1，可得r由上式可知，为了减小本实验误差，应尽可能选用电动势较大的电源。[答案](1)见解析图(2)③②①⑤④422.7(3)Ig第10天实验题争满分21．(2024·浙江1月选考)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱R(0～9999Ω)、一节干电池、微安表(量程0～300μA，零刻度在中间位置)、电容器C(2200μF、16V)、单刀双掷开关组装成如图(a)所示的实验电路。(1)把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到0；然后把开关S接2，微安表指针的偏转情况是________。A．迅速向右偏转后示数逐渐减小B．向右偏转示数逐渐增大C．迅速向左偏转后示数逐渐减小D．向左偏转示数逐渐增大(2)再把电压表并联在电容器两端，同时观察电容器充电时电流和电压的变化情况。把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到160μA时保持不变；电压表示数由0逐渐增大，指针偏转到如图(b)所示位置时保持不变，则电压表示数为________V，电压表的阻值为________kΩ(计算结果保留两位有效数字)。[解析](1)把开关S接1，电容器充电，电流从右向左流过微安表，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到0；把开关S接2，电容器放电，电流从左向右流过微安表，则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小。故选C。(2)由题意可知电压表应选用0～3V量程，由题图(b)可知此时分度值为0.1V，需要估读到0.01V，则读数为0.50V。当微安表示数稳定时，电容器中不再有电流通过，此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路，根据闭合电路欧姆定律有R＋RV＝EI＝1.5160×10-6Ω＝9.375kΩ，根据串联电路规律有RRV＝URUV＝[答案](1)C(2)0.503.12．(2024·吉林统考一模)某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图(a)所示。一质量为m、直径为d的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为g。(1)若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为Δt，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量ΔEk＝________，重力势能减小量ΔEp＝________(用题中字母表示)。(2)根据实验数据，作出ΔEk-ΔEp的图像，如图(b)所示。若图中虚线的斜率k≈________，则可验证机械能守恒定律。(3)经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，ΔEk总是大于ΔEp下列原因中可能的是______。A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线C．小球下落过程中受到空气阻力的作用[解析](1)小球经过光电门中心时的速度为v＝dΔt，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量为ΔEk＝12mv2－0＝12mdΔt2，小球从释放点下落至此光电门中心时(2)根据机械能守恒定律可得ΔEk＝ΔEp，若作出ΔEk-ΔEp的图像中虚线的斜率k≈1，则可验证机械能守恒定律。(3)第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则ΔEp的测量值偏大，使得ΔEk小于ΔEp，故A错误；第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，ΔEk的测量值偏大，使得ΔEk大于ΔEp，故B正确；小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，则ΔEk小于ΔEp，故C错误。故选B。[答案](1)12mdΔt2mgh第11天实验题争满分31．(2024·广东茂名统考一模)在“用单摆周期公式测量重力加速度”的实验中，某同学利用智能手机和两个相同的圆柱体小磁粒进行了如下实验：①用铁夹将悬线上端固定在铁架台上，将两个小磁粒的圆柱底面吸在一起，细线夹在两个小磁粒中间，做成图(a)所示的单摆；②用刻度尺测量悬线的长度l，用游标卡尺测得小磁粒的底面直径d；③将智能手机磁传感器置于小磁粒平衡位置正下方，打开手机智能软件，测量磁感应强度的变化；④将小磁粒由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，运行手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图(b)所示。(1)由图(b)可知，单摆的周期为________。(2)重力加速度g的表达式为________________(用测得物理量的符号表示)。(3)改变悬线长度l，重复步骤②、③、④的操作，可以得到多组周期T和悬线长度l的值，以______(选填“1T”“T”或“T2”)为纵坐标，以l的值为横坐标，描点作图。若所得的图像如图(c)所示，图像的斜率为k，则重力加速度的测量值为________[解析](1)根据单摆的运动规律知，一个周期内应该有两个磁感应强度的最大值，由题图(b)可得出，单摆的周期为2t0。(2)根据T＝2πl0g，且因为T＝2t0，l0＝l＋d2，解得g(3)根据T＝2πl+d2g，可得T2＝4π2gl＋2π2dg，所以T[答案](1)2t02π2l+d2t2．(2024·安徽卷)某实验小组要将电流表G(铭牌标示：Ig＝500μA，Rg＝800Ω)改装成量程为0～1V和0～3V的电压表，并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图1所示连接电路，其中虚线框内为改装电路。(1)开关S1闭合前，滑片P应移动到________(选填“M”或“N”)端。(2)根据要求和已知信息，电阻箱R1的阻值已调至1200Ω，则R2的阻值应调至________Ω。(3)当单刀双掷开关S2与a连接时，电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U，则电流表G的内阻可表示为__________________(结果用U、I、R1、R2表示)。(4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要________即可。(填正确答案标号)A．增大电阻箱R1的阻值B．减小电阻箱R2的阻值C．将滑动变阻器的滑片P向M端滑动(5)校准完成后，开关S2与b连接，电流表G的示数如图2所示，此示数对应的改装电压表读数为________V。(保留两位有效数字)[解析](1)由题图1可知，该滑动变阻器采用分压式接法，为了保护电路，在开关S1闭合前，滑片P应移到M端。(2)当开关S2接b时，电压表量程为1V，根据欧姆定律得U1＝Ig(Rg＋R1)，当开关S2接a时，电压表量程为3V，根据欧姆定律得U2＝Ig(Rg＋R1＋R2)，其中R1＝1200Ω，联立解得R2＝4000Ω。(3)当开关S2接a时，根据欧姆定律U＝I(Rg＋R1＋R2)，可得电流表G的内阻为Rg＝UI－R1－R2(4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，可知电流表G内阻的真实值小于铭牌标示值，根据闭合电路的欧姆定律知，可以增大电阻箱R1的阻值，故选A。(5)根据闭合电路欧姆定律UV＝IA(Rg＋R1)＝430×10-6×(800＋1200)V＝0.86V。[答案](1)M(2)4000(3)UI－R1－R2(4)A第12天实验题争满分41．两个实验小组做“探究等温情况下一定质量气体的压强与体积的关系”的实验。(1)第一个实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。①实验过程中，下列操作正确的是________。(填正确答案标号)A．应该以较快的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积B．实验前应先利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量C．推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定②实验时，缓慢推动活塞，注射器内气体的体积逐渐减小。若实验过程中环境温度逐渐降低，测得多组空气柱的压强p和体积V的数据，则实验得到的p-1V图像应为图中的________。(填正确答案标号ABCD(2)第二个实验小组的同学用气体压强传感器做实验，实验装置如图乙所示。在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并作出V-1p图像，发现图线不过坐标原点，如图丙所示。造成这一结果的原因是______________________；图丙中V0的物理含义是________________[解析](1)①应该以较慢的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积，以避免操作动作过快使空气柱的温度发生改变，A项错误；因压强由压力表测得，不是由平衡条件计算出的，所以实验前不需要利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量，B项错误；实验过程中手不能握住注射器前端，以免改变空气柱的温度，使气体发生的不是等温变化，C项正确；实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定，D项正确。故选CD。②根据理想气体状态方程pVT＝C，可得p＝CTV，可知随着环境温度逐渐降低，p-1V(2)根据玻意耳定律得pV+V0T＝C，解得V＝CTp－V[答案](1)①CD②A(2)胶管的容积不可忽略连接压强传感器和注射器的胶管的容积2．(2024·广东卷)某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路，所用器材有：电源E(电动势3V)；电压表和(量程均有0～3V和0～15V，内阻均可视为无穷大)；滑动变阻器R；两个相同的光敏电阻RG1和RG2；开关S；手电筒；导线若干。图乙是实物图，图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出，控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作