2020届高考物理实验专项练习(八)实验能力综合提升训练(1)

2020届高考物理实验专项练习（八）实验能力综合提升训练（1）
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、实验题
1.某物理小组利用图甲所示的实验装置研究小车的匀变速直线运动。

（1）实验中，保证小车做匀变速直线运动的必要措施是_______（填写选项前的字母）;
A.细线必须与长木板平行
B.将长木板上没有滑轮的一端适当垫高
C.钩码的质量远小于小车的质量
D.先接通电源后释放小车
（2）实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上，打出几条纸带，选取一条比较清晰的纸带，部分计数点A B C D E F G 、、、、、、如图乙所示（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）。

相邻计数点之间的距离分别为
3.50cm
4.32cm,AB BC s s ==,
5.10cm, 5.88cm,CD DE s s ==
6.69cm,EF s =
7.55cm FG s =。

则小车的加
速度a =_______2m/s （要求充分利用测量的数据，结果保留两位有效数字）。

2.某实验小组欲验证牛顿第二定律。

如图甲所示,竖直平面内一轻质细绳通过一个定滑轮连接一质量为M 的物块和一个沙桶,物块上连有一宽度为d 的遮光条,其正上方某高度处固定两个光电门1、2。

已知重力加速度为g ,实验过程中阻力不变。

其操作步骤如下:
①反复调节沙桶质量,使得物块通过两光电门的时间相等,记此时沙桶的总质量为0m 。

②去掉光电门1,测出物块静止在地面上时遮光条距光电门2的距离x ,继续增大沙桶总质量m ,并记录物块通过光电门2的时间t ∆。

③重复操作②,采集多组m t ∆、数据。

(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d ,结果如图乙所示,则d =_________mm 。

(2)物块的加速度a =________(用x t d ∆、、表示)。

(3)若牛顿第二定律成立,则需满足的关系式为________________。

(4)下列说法正确的是________。

A.必须由静止释放物块
B.为了减小误差,应使x 尽量大些
C.滑轮与细绳间的摩擦,会产生系统误差
3.某同学利用如图所示的实验装置来验证金属小球和2在碰撞前后动量守恒。

已知小球1、2的质量分别为1210g 5g m m ==、，半径分别为12r r 、，图中E 点为单独释放小球1时的落点，D F 、点分别为小球1、2碰撞后的落点。

（1）本实验必须满足的条件是_____。

A.斜槽轨道必须是光滑的 B.斜槽轨道末端的切线水平
C.小球1每次都从斜槽上的同一位置由静止释放
D.小球1与小球2的半径满足21r r <
（2）若OE 的距离1cm 40x =，则OD 的距离2x OF 、的距离3x 的值可能为_____。

A. m 0cm 160c 、 B. m 5cm 150c 、 C. m 5cm 230c 、 D. m 0cm 320c 、
（3）写出一条减小实验误差的建议：________________________________。

4.如图为“验证力的平行四边形定则”的实验，将贴有白纸的木板竖直固定放置，三个细绳套123L L L 、、一端共系于同一结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A B 、和重物M 上，弹簧测力计
A 的另一端挂于固定点P 上，手持弹簧测力计
B 拉动细绳套，使结点静止于O 点。

（1）某次实验中，弹簧测力计A 的指针位置如图所示，其读数为________N ；
（2）实验时要读出弹簧测力计A B 、的示数，还要在白纸上记录O 点的位置和123L L L 、、的_________；
（3）下列实验要求中必要的是_______。

A.弹簧测力计需要在实验前进行校零 B.多次实验时弹簧测力计B 要始终保持水平 C.多次实验时结点必须要在同一点
D.需要测量重物M 的重力
5.某实验小组欲将微安表G 改装成一个量程为0~3mA 的电流表,并用标准电流表A 进行校准。

可选用的器材有:
微安表G(量程为0~500uA ,内阻为900Ω) 电阻箱R (最大阻值为999.9Ω)
标准电流表A(量程为0~3mA ,内阻约为200Ω) 两个保护电阻(12200,20R R =Ω=Ω) 滑动变阻器R 滑1 (阻值范围0~10Ω) 滑动变阻器R 滑2 (阻值范围0~500Ω) 电源(电动势约为1.5V ) 开关、导线若干 回答下列问题:
(1)将微安表G 改装成量程为0~3mA 的电流表时应将电阻箱R 与微安表G________(填“并”或“串”)联,电阻箱R 的阻值应为__________Ω。

(2)在校准改装后的电流表时,滑动变阻器应选用___________(填“R 滑1”或“R 滑2”)。

(3)在校准改装后的电流表时,保护电阻与其串联起到保护作用,则保护电阻应选_________(填“1R ”或“2R ”)。

(4)请在方框内画出校准改装后的电流表的电路图。

(5)在校准改装后的电流表的过程中发现,每次微安表G的指针偏角都比标准电流表A的偏角略大。

经分析发现原因是调节电阻箱阻值时出现失误,则电阻箱接入的阻值比理论计算值略_________(填“大”或“小”)。

6.某同学测量一段用新材料制成的圆柱体导体的电阻率。

（1）用螺旋测微器测量导体的直径d，结果如图甲所示，则其直径为______mm，用游标卡尺测量导体的长度L，结果如图乙所示，则其长度为_______cm，用多用电表1
⨯Ω挡粗测导体的电阻，结
R为_______Ω。

果如图丙所示，则其电阻粗测值
（2）为了减小实验误差，该同学采用伏安法进一步测其电阻，实验时应从下列器材中选用
_______（填仪器前的字母代号）。

A.干电池组（3V，内阻约1Ω）
B.电流表（0~3A，内阻约0.0125Ω）
C.电流表（0~0.6A，内阻约0.125Ω）
D.电压表（0~3V，内阻约4kΩ）
E.电压表（0~15V，内阻约15kΩ）
F.滑动变阻器（0~20Ω，允许通过的最大电流为1A ）
G.滑动变阻器（0~2000Ω，允许通过的最大电流为0.3A ）
H.开关、导线若干
（3）测电阻时，在将电流表、电压表、待测圆柱体导体（电阻x R ）组成测量电路时，电流表应采用_______（填“外”或“内”）接法，待测导体电阻的测量值比真实值偏______（填“大”或“小”）。

（4）根据所测得的物理量，可知圆柱体导体电阻率的表达式为ρ=_________。

7.某同学在实验室做“测定电源电动势和内阻”的实验时，发现实验桌上还有一个定值电阻0R 。

于是设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E 、内阻r 和定值电阻0R 的阻值。

（1）根据图甲连接好电路，该同学将滑动变阻器的滑片P 移动到某位置时记下电表12V V A 、、的读数分别为12U I U 、、，可根据此组数据求出定值电阻0R =_____（用12U I U 、、表示），若实验中的所有操作和数据处理无错误，用该方法测得的0R 阻值________（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。

（2）该同学根据记录的12U I U 、、的一系列值，作出了如图乙所示的A B 、两条图线，1U I -图线是图乙中的_______（填“A ”或“B ”）图线，由图乙中数据可知电动势E =______V ，内阻r =________Ω，定值电阻0R =___________Ω。

8.有一低电阻的螺线管x R ，已知螺线管的金属丝电阻率81.710m ρ-=⨯Ω⋅。

某活动小组的同学设计出如图甲所示的实验原理图来测算螺线管使用的金属丝长度。

（1）请根据实验原理图连接如图乙所示的实物图；
（2）测螺线管x R 的阻值：闭合1S ，将2S 切换到a ，调节电阻箱，读出其示数1R 和对应的电流表示数I ；再将2S 切换到b ，调节电阻箱，使电流表示数仍为I ，读出此时电阻箱的示数2R 。

则螺线管电阻的表达式为x R =_________；
（3）使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径为d =_________mm ；
（4）已知测得的螺线管电阻为4.0Ω，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为________m 。

（结果保留三位有效数字）
参考答案
1.答案：（1）A （2）0.80
解析：（1）细线与长木板平行，可保证小车拉力方向不变，小车做匀变速直线运动，选项A 正确；本实验不需要平衡摩擦力，有摩擦力，小车也做匀变速直线运动，选项B 错误；本实验不保证钩码的质量远小于小车的质量也可以使小车做匀变速直线运动，选项C 错误；先接通电源后释放小车是实验操作中的注意事项，与小车是否做匀变速直线运动没有关系，选项D 错误。

（2）根据题意可知，相邻计数点之间的时间间隔50.02s 0.1s T =⨯=，根据逐差法得加速度2
()()
(3)
DE EF FG AB BC CD s s s s s s a T ++-++=
⨯22210m/s 0.80m/s -=。

2.答案：（1）8.5
（2）2
2
2d x t ⋅∆
（3）2
02
()2m m g d M m x t -=
+⋅∆ （4）AB
解析：（1）游标卡尺的读数为8mm 0.1mm 58.5mm +⨯=。

（2）设物块运动到光电门2时的速度为v ，则d
v t
=
∆，在物块从静止运动到光电门2的过程中，根据运动学公式有2
2,ax v =解得2
2
2d a x t =⋅∆。

（3）设实验过程中的阻力大小为f ， 则由操作①有0,m g f Mg =+ 由操作②有(),mg Mg f M m a --=+ 联立解得0(),m m g
a M m
-=
+
若202
(),2m m g d M m x t -=+⋅∆则牛顿第二定律成立。

（4）由（3）的分析可知，实验过程中0=(),F m m g -合因此滑轮与细绳间的摩擦不会产生系统误差，C 错误；实验过程中必须保证物块由静止释放，A 正确；测量x 时有偶然误差存在，所以适当增大x 可以使测量的相对误差减小，B 正确。

3.答案：（1）BC （2）BC
（3）多次测量取平均值或更换密度更大的小球
解析：（1）实验中是通过平抛运动的规律求解小球1和2碰撞前后的速度的，只要两小球离开轨道后做平抛运动，斜槽是否光滑对实验没有影响，A 错误；要保证两小球每次都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，B 正确；要保证每次碰撞前小球1的速度都相同，则小球1必须从同一高度由静止释放，C 正确；要保证两小球的碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，则有1212,m m r r >=，D 错误。

（2）根据平抛运动规律有212h gt x v t ==、，解得小球做平抛运动的初速度2g
v x h
=，则要验证碰
撞前后动量守恒，只需验证111223x x m x m m =+。

而题中四组数据都满足111223x x m x m m =+，由碰撞过程中动能不增加可知A 组数据不可能，由碰撞后小球1的速度不能超过小球2的速度，可知D 组数据不可能。

综上可知B 、C 组数据可能。

（3）减小偶然误差可以通过多次测量取平均值实现，减小系统误差可以通过更换密度更大的小球实现，其他正确的措施同样得分。

4.答案：（1）2.00（1.99~2.01均可） （2）方向 （3）AD
解析：（1）由图示弹簧测力计可知，其分度值为0.1 N ，示数为2.00 N.
（2）实验时要读出弹簧测力计A B 、的示数，还要在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置以及三个拉力即三个细绳套的方向。

（3）弹簧测力计必须在实验之前校零，故A 正确；本题中需要验证弹簧测力计A B 、拉力的合力是否与细绳套3L 的拉力（或者说M 的重力）等大反向，弹簧测力计B 不一定非要保持水平，故B 错误；由于两拉力合力的效果是将重物吊起，故不需要使结点位置相同，故C 错误；由于两弹簧测力计拉力的合力等于重物的重力，实验时应测量重物的重力，故D 正确。

5.答案：（1）并；180 （2）R 滑1 （3）1R （4）如图所示
（5）大
解析：（1）将微安表G 改装成量程为0~3mA 的电流表时应将电阻箱R 与微安表G 并联，根据欧姆定律及串、并联电路的特点可知电阻箱的阻值180g g g
I R R I I =
=Ω-。

（2）校准改装后的电流表时要求校准支路两端的电压从零开始变化，因此滑动变阻器必须采用分压式接法，所以滑动变阻器选用最大阻值较小的R 滑1。

（3）改装后的电流表的内阻900180
150,900180
g g R R R R R
⨯'=
=
Ω=Ω++当校准支路两端的电压为1.5V 且两
电流表均达到满偏时，两电流表两端的电压之和约为3mA (150200) 1.05V ⨯Ω+Ω=,则保护电阻两端的电压为0.45V ，故保护电阻的阻值0.45V
1503mA
x R =
=Ω…，故保护电阻应选1R 。

（4）校准改装后的电流表时要求校准支路两端的电压从零开始变化，所以采用分压式电路，题中给出的保护电阻应串联在测量电路中，因此电路图如图所示。

（5）微安表G 的指针偏角偏大，说明流过其中的电流偏大，而微安表G 的内阻一定，所以微安表两端的电压偏大，因此电阻箱接入电路的实际阻值比理论计算值略大。

6.答案：（1）1.850；4.335；6 （2）ACDFH （3）外；小 （4）
2
π4x R d L
解析：（1）由题图甲可知，螺旋测微器固定刻度部分已过半线，故导体的直径1.5mm 35.00.01mm 1.850mm d =+⨯=。

由题图乙可知，导体的长度
43mm 70.05mm 43.35mm 4.335cm L =+⨯==。

多用电表的读数为导体电阻的粗测值，由题图丙可
知，导体的电阻粗测值0R 为6Ω。

（2）干电池组的电动势是3V ，故电压表选D ；流过导体的最大电流约
0.43A r R E
=+，故电流表选C ；为了便于调节，滑动变阻器选总阻值小的，故选F ；另外要选导线、开关。

故需要的器材为ACDFH 。

（3）因为
0V 0V A 0A 0
48,667,R R R R
R R R R ==<，故电流表选择外接法。

当电流表外接时，电压表的示数为圆柱体导体两端的真实电压，电流表的示数比流过圆柱体导体的真实电流偏大，由x U
R I
=可知，待测圆柱体导体电阻的测量值比真实值偏小。

（4）由于24πx L L R S d ρρ==，解得2
π4x R d L
ρ=
7.答案：（1）
21
U U I
-；大于 （2）B ; 3.0;1.0;4.0
解析：（1）由电路图和欧姆定律得，210R U U I -=，整理得201
U R U I
=
-，由于电压表1V 的分流作用，电流表的示数小于流过0R 的电流，故用该方法测得的0R 阻值要大于真实值。

（2）根据闭合电路欧姆定律得01()U R I E r ++= 2U Ir E ==
整理得01()R U E I r =+- 2U E Ir =-
结合图乙，2U I -图线的斜率大小表示内阻1,r U I -图线的斜率大小表示等效内阻0()R r +，故1U I -图线是图乙中的B 图线；
由B 图线得0 3.0 1.0
3.050.4
V,E R r -=+=Ω=Ω 由A 图线得 3.0 1.0
12.0
r -=Ω=Ω 则04R =Ω
8.答案：（1）见解析 （2）12R R -
（3）0.260（0.258~0.262） （4）12.5（12.3~12.7）
解析：（1）根据题图甲所示实验原理图连接实物电路图，实物电路图如图所示：
（2）电流表示数保持不变，电路总电阻不变，则12x R R R =-；
（3）由题图丙所示螺旋测微器可知，其示数0mm 26.00.01mm 0.260mm d =+⨯=； （4）由电阻定律可知
2π()2
x L L
R S d ρ
ρ
==，金属丝长度24πx R d L ρ=，代入数据解得：12.5m L =。