专题六 实 验
第十四讲 物理实验
1．(2010年高考福建理综卷)某实验小组研究橡皮筋伸长量与所受拉力的关系．实验时，将原长约200 mm的上端固定在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20 g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量．根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量Δl与拉力F关系的图象如图所示．从图象中可以得出________．
A．增挂钩码时Δl与F成正比，而减挂钩码时Δl与F不成正比
B．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大
C．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等
D．增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度
解析：从图象看，图线呈非线性关系，说明所挂钩码已使橡皮筋的形变超出弹性限度．故选项D正确．
答案：D
2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，选用点迹清晰的部分纸带进行测量．测得重物下落至某点时的速度为v0，由该点下落高度h时的速度为v，以为纵轴，以h为横轴画出的图象应是________．
解析：要满足机械能守恒则mgh＝mv－mv，故可得v＝gh＋v，因此可得B正确．
答案：B
3．(2011年高考江苏卷) 某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．
(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N.
(2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)
A．应测量重物M所受的重力
B．弹簧测力计应在使用前校零
C．拉线方向应与木板平面平行
D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法．
解析：(1)由题图知，弹簧测力计A的分度值为0.2 N，读数为3.6 N．(2)验证力的平行四边形定则，只要记好合力与两分力的大小与方向，与结点位置无关，D错；M的重力即合力，A对；测量前弹簧测力计调零才能测量准确，B对；拉线与木板平行才能保证力在木板平面内，C对．
(3)对O点受力分析如图所示，可见若减小FOA可调节FOB的大小或方向，调节OA方向或减小物重G等．
答案：(1)3.6 (2)D (3)①减小弹簧测力计B的拉力；②减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)．
4.
(2011年高考山东卷)某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案．如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端．开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x.(空气阻力对本实验的影响可以忽略)
(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________．
(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为________．
(3)以下能引起实验误差的是________．
a．滑块的质量
b．当地重力加速度的大小
c．长度测量时的读数误差
d．小球落地和滑块撞击挡板不同时
解析：
(1)同时听到声音说明小球与木块运动时间相同，设都为t，则小球做自由落体运动，H＝gt2，木块沿斜面下滑做匀加速直线运动，x＝at2，由以上两式可得＝.
(2)对木块进行受力分析如图所示，由牛顿第二定律得沿斜面方向：mgsinθ－Ff＝ma
垂直斜面方向：FN－mgcosθ＝0
又有：Ff＝μFN
由以上三式解得a＝gsinθ－μgcos θ，
将＝代入可得：μ＝
(3)由动摩擦因数的表达式可知选c、d.
答案：(1) (2) (3)cd
5．(2010年高考福建理综卷)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示．①此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．
解析：(1)根据题意可知入射角为(90°－θ1)，折射角为(90°－θ2)，则玻璃的折射率为n＝＝；玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确，故应选用宽度大的玻璃砖来测量．
答案：(1)①[或] ②大
6．(2011年高考北京卷)如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．
(1)试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的序号)，间接地解决这个问题．
A．小球开始释放高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球做平抛运动的射程
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．
接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的序号)
A．用天平测量两个小球的质量m1、m2
B．测量小球m1开始释放的高度h
C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E．测量平抛射程OM、ON
(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________(用(2)中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为________________(用(2)中测量的量表示)．
(4)经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g ，小球落地点的平均位置距O点的距离如图所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p′1，则p1∶p′1＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p′2，则p′1∶ p′2＝11∶________.
实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为________．
(5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大，请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为________cm.
解析：(1)该实验是验证动量守恒定律，也就是验证两球碰撞前后动量是否相等，即验证m1v1＝m1v′1＋m2v′2，由题图中装置可以看出，不放被碰小球m2时，m1从抛出点下落高度与放上m2，两球相碰后下落的高度H相同，即在空中做平抛运动的下落时间t相同，故有v1＝，v′1＝，v′2＝，代入m1v1＝m1v′1＋m2v′2，可得1·OP＝m1·OM＋m2·ON，只需验证该式成立即可，在实验中不需测出速度，只需测出小球做平抛运动的水平位移即可．
(2)需先找出落地点才能测量小球的水平位移，测量小球的质量无先后之分．
(3)若是弹性碰撞，还应满足能量守恒，即m1v＝m1v′＋m2v′，即m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2.
(4)＝＝＝＝14∶11.
＝＝＝11∶2.9.
＝
＝≈1(1～1.01均可)
(5)当两球发生弹性碰撞时，碰后m2的速度最大，射程最大，由m1·OP＝m1·OM＋m2·ON与m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2可解出ON的最大值为76.8 cm.
答案：(1)C (2)ADE或DEA或DAE
(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2 (4)14 2.9 1(1～1.01均可)
(5)76.8
7．(2011年高考福建卷)某同学在探究规格为“6 V,3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：
(1)在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至________挡进行测量．(填选项前的字母)
A．直流电压10 V B．直流电流5 mA
C．欧姆×100 D．欧姆×1
(2)该同学采用图甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω，额定电流1.0 A)，L为待测小电珠，V为电压表(量程6 V，电阻20 kΩ)，A为电流表(量程0.6 A，内阻1 Ω)，E为电源(电动势8 V，内阻不计)，S为开关．
Ⅰ.在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端；(填“左”或“右”)
Ⅱ.在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线没有连接好；(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“____2____点至____3____点”的导线)
Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而____________________________________________________________________．
(填“不变”、“增大”或“减小”)
解析：(1)因小电珠正常发光时的电阻R＝＝Ω＝12 Ω，小电珠未接入电路的电阻要比正常发光时小得多(因温度的影响)，故用多用电表测未接入电路的小电珠的电阻，应选D.
(2)Ⅰ.在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值，故应使滑片P置于最左端．
Ⅱ.若1点到5点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路．
Ⅲ.在I U图象中的每一点与O点的连线的斜率逐渐减小，即电阻的倒数减小，所以电阻增大．
答案：(1)D (2)Ⅰ.左 Ⅱ.1 5(或5 1) Ⅲ.增大
8．(2010年高考大纲全国卷Ⅱ)如图，一热敏电阻RT放在控温容器M内：A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95 ℃～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值．
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．
(2)完成下列实验步骤中的填空．
①依照实验原理连线电路图．
②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃.
③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．
④闭合开关．调节电阻箱，记录电流表示数I0，并记录________．
⑤将RT的温度降为T1(20 ℃
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