江苏高考物理二轮复习全程攻略精编全套考前抢分必做--终极猜想24

终极猜想二十四
对测量型和验证型实验的考查
(本卷共2小题，满分60分．建议时间：30分钟)
七十六、测量型实验
1. (1)为了测量电源的电动势和内阻，在实验室里通常采取如图1甲所示的电
路测量，请根据电路图甲连接实物图．
(2)由于电压表和电流表内阻的影响，图1甲中所示电路存在系统误差，为了消
除这一影响，某同学设计了如下的实验方案；选择两块量程合适的电压表V1和V2，一个满足实验要求的电阻箱R，电键若干．设计如图1乙所示的测量电路，该同学进行了如下的主要测量步骤：
①闭合电键S2，断开电键S1、S3，记下此时电压表V2的读数
②闭合S3，断开S1，S2，调节电阻箱R，当电压表V2的读数与①步骤的读数
相同时，读出电阻箱的阻值为R0
③闭合S1、S2，断开S3，记下V1的示数U1
④再断开S1，记下V1和V2的示数U1′和U2′
请利用以上的测量数据写出该电源的电动势和内阻的测量值表达式E＝________，r＝________.
图1
七十七、验证型实验
2．(2011·海南卷，14)现要通过实验验证机械能守恒定律，实验装置如图2所 示；水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上的B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t .用d 表示A 点到导轨底端C 点的距离，h 表示A 与C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，s 表示A 、B 两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B 点时的瞬时速度．用g 表示重力加速度．完成下列填空和作图；
图2
(1)若将滑块自A 点由静止释放，则在滑块从A 运动至B 的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为________，动能的增加量可表示为________．若在运动过程中机械能守恒，1t 2与s 的关系式为1t 2＝________. (2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A 点)下滑，测量相应的s 与t 值．结果如下表所示：
以s 为横坐标，1
t 2为纵坐标，在图3位置的坐标纸中描出第1个和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k ＝________×104m －1·s －2(结果保留三位有效数字)．
图3
由测得的h 、d 、b 、M 和m 数值可以计算出1
t 2-s 直线的斜率k 0，将k 和k 0进行比较，若其差值在实际允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律．
参考答案
1．解析 (1)略 (2)设电源的电动势为E 、内阻为r ，电压表V 2的电阻为R . 由步骤①②可知，电压表V 1的电阻为R 0.由步骤③可知电压表V 1和电源构成闭合电路，则U 1＝
E
R 0＋r
R 0.由步骤④可知，电压表V 1、电压表V 2和电源构成闭合电路，则U 1′＝
E R 0＋r ＋R R 0，U 2′＝E
R 0＋r ＋R
R 0
联立解得E ＝U 1U 2′
U 1－U 1′；r ＝U 1′＋U 2′－U 1
U 1－U 1′
R 0.
答案 (1)实物连线如图所示
(2)E ＝
U 1U 2′U 1－U 1′ r ＝U 1′＋U 2′－U 1
U 1－U 1′
R 0
2．解析 (1)当M 沿斜面向下运动s 的距离时，下落的高度为h ′，则h d ＝h ′
s ，
所以h ′＝h d s .所以系统重力势能的减小量ΔE p ＝Mgh ′－mgs ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫
Mgh d －mg s ，动
能的增加量ΔE k ＝12(M ＋m )v 2
，v ＝b t ，所以ΔE k ＝12(M ＋m )b 2t 2，根据机械能守恒，有ΔE p ＝ΔE k ，即⎝ ⎛⎭⎪⎫Mgh d －mg s ＝1
2(M ＋m )·b 2t 2，所以1t 2＝2(Mgh －mgd )(M ＋m )b 2d s .
(2)如图所示，1
t 2-s 图象是一条倾斜直线，直线的斜率k ＝2.39×104m －1·s －2.
答案 (1)⎝ ⎛⎭
⎪⎫Mgh d －mg s 1
2(M ＋m )b 2t 2
2(Mgh －mgd )
(M ＋m )b 2d
s (2)图象如解析图所示 2.39。