2020年高考全真精准模拟理科综合之物理实验题专练 第01周 第3练(解析版)

2020年高考全真精准模拟理科综合之物理实验题精练
第1周第3练
22. （6分）
利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一水平的气垫导轨，导轨上A 点处有一滑块，其质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的小球相连．调节细绳的长度使每次实验时滑块运动到B 点处与劲度系数为k 的弹簧接触时小球恰好落地，测出每次弹簧的压缩量x ，如果在B 点的正上方安装一个速度传感器，用来测定滑块到达B 点的速度，发现速度v 与弹簧的压缩量x 成正比，作出速度v 随弹簧压缩量x 变化的图象如图乙所示，测得v －x 图象的斜率k k M
'=.在某次实验中，某同学没有开启速度传感器，但测出了A 、B 两点间的距离为L ，弹簧的压缩量为x 0，重力加速度用g 表示，则：
(1)滑块从A 处到达B 处时，滑块和小球组成的系统动能增加量可表示为ΔE k ＝____________，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p ＝______________，在误差允许的范围内，若ΔE k ＝ΔE p 则可认为系统的机械能守恒．(用题中字母表示)
(2)在实验中，该同学测得M ＝m ＝1kg ，弹簧的劲度系数k ＝100N/m ，并改变A 、B 间的距离L ，作出的x 2－L 图象如图丙所示，则重力加速度g ＝________m/s 2.
【答案】 202kx M m M
(+) mgL 9.6 【解析】
（1）由题意可知，当弹簧的压缩量为x 0时对应的速度00k v k x x M
==' ，则滑块和小球组成的系统动能增加量可表示为()2021()22k kx M m E M m v M
+∆=+=；系统的重力势能减少量可表示为ΔEp ＝mgL ； （2）由机械能守恒：12（M+m ）v 2=mgL ；
k v x M =，带入数据解得：2100g x L =；由图像可知：
0.1921002g =，解得g=9.6m/s 2
23. （9分）
某同学想要描绘标有3.8V，0.3A字样的小灯泡L的伏安特性曲线，要求实验尽量准确。

可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有：
电压表V，量程0~5V，内阻约5kΩ
电流表A1，量程0~500mA，内阻约0.5Ω
电流表A2，量程0~-100mA，内阻约4Ω
滑动变阻器R1，最大阻值10Ω，额定电流2.0A
滑动变阻器R2，最大阻值100Ω，额定电流1.0A
直流电源E，电动势约6V，内阻可忽略不计
(1)上述器材中，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________(填写所选器材的字母符号)。

(2)该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路，为保证实验顺利进行，并使误差尽量小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的两项问题：
①__________________________________________________________________；
②__________________________________________________________________。

(3)该同学校正电路后，经过正确的实验操作和数据记录，描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而___________(选填不变、增大或减小)
(4)该同学完成实验后又进行了以下探究：把两只这样的小灯泡并联，直接接在电动势为4V、内阻为8Ω的电源上组成闭合回路。

请你根据上述信息估算此时一只小灯泡的功率约为___________W(结果保留2位有效数字)。

【答案】A1R1电流表采用外接的方法滑动变阻器采用分压的接法增大0.19W （0.17-0.21W）
【解析】
（1）灯泡额定电流为0.3A，故电流表应选择A1；由于本实验中描绘小灯泡的伏安特性曲线，要求电压从零开始，必须采用分压接法，因此滑动变阻器应选择总阻值较小的R1；
（2）由于灯泡内阻较小，为了减小实验误差，故只能采用电流表外接法，描绘小灯泡的伏安特性曲线，要求电压从零开始，必须采用分压接法；该电路中电流表采用内接法以及限流接法，故要改为电流表外接法
和分压式接法。

（3）I−U图象中图象的斜率表示电阻的倒数，则可知，灯泡内阻随电压的增大而增大；
（4）设灯泡电压为U，电流为I，则两灯泡并联接在电源两端，由闭合电路欧姆定律可得：U=E−2Ir，代入数据可得：U=4.0−16I，在原伏安特性曲线图像中做函数U=4.0−16I的图线，交点代表每个灯泡两端的电压和流过每个灯泡的电流，如图所示：
则由图可知，灯泡的电压为1.00V，电流为0.19A，则灯泡的功率P=UI=1.0×0.19=0.19W。