新高考 二轮专题突破+有集训 物理 5热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理

二轮专题突破+考前集训 物理
热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
考向1 改变测量手段与测量技术
1．(原创)[中]某同学用如图甲所示的装置验证碰撞中动量守恒，并测滑块与桌面间的动 摩擦因数．一根长为 L 的轻质细线一端拴住质量为 m 的小钢球，细线的另一端固定在悬点 O， 在 O 点正下方的水平桌面上放一质量为 M(M > m)的小滑块，滑块上固定一宽度为 d(很小)的 轻质遮光片．滑块左侧的水平桌面上固定两光电门 A、B.其中光电门 A 右侧的桌面光滑，左 侧的桌面粗糙．光电门有两种计时功能，既可以记录遮光片到达两光电门的时间差 t，又可 以记录遮光片分别在两光电门处的遮光时间 ΔtA 和 ΔtB.
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热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
考向3 用已有的知识与方法解决新问题
6．(2019 湖北武汉四校联考)[中]如图甲所示是某汽车转向灯的控制电路，电子闪光 器可以产生周期性的开关动作，使转向信号灯和转向指示灯闪烁．该电路的工作过程为： 汽车若向左转弯，就把转向信号灯开关(单刀三掷开关)拨至左侧位置 1，闪光器工作，转 向信号灯闪烁，向路人或其他车辆发出信号，同时安装在仪表盘上的转向指示灯也在闪 亮，向驾驶员提供转向灯工作的情况；汽车向右转弯的原理与向左转弯一样．
电学实验创新特点与求解策略 1.特点 (1)器材的非常规使用．如已知内阻的电压表 可当作电流表使用，已知内阻的电流表也可当 作电压表使用 (2)电路的多重功能，同一电路能实现多种测 量 2．策略 (1)理解原理．电学各类实验的基本原理是欧 姆定律与闭合电路的欧姆定律 (2)实验数据处理方法的迁移(图像法和平均 值法)，特别是将非线性关系表达式通过数学 变换成线性关系，用线性图像处理实验数据
某同学发现上述器材中没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于 是他设计了如图甲所示的电路来完成实验．
(1)该同学利用测出的实验数据作出的 I1-I2 图线(I1 为电流传感器 1 的示 数，I2 为电流传感器 2 的示数，且 I1 远小于 I2)如图乙所示，则由图线可得被 测电池的电动势 E＝___4__.5_____V，内阻 r＝___1_._5_____Ω. (2)若将图线的纵轴改为___I_1_R_0__，则图线与纵轴交点的物理含义即为被测电 池电动势的大小．
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热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
考向2 实验器材与有摩擦等
c (2)M－c
bMc －1
(3)不需要
大于
纸带与打点计时器间的
【解析】(1)打下第 2 点的速度 v2＝2xT1 ，打下第 5 点的速度 v5＝2xT3 ，则 a＝
(3)继续减少瓶中的水，仍让钩码 M 从 A 处由静止释放，该学习小组测出大量数据， 将每一组数据(F1、a1)、(F2、a2)……在坐标纸上描点，并作出 F-a 图线，下列图像中能 正确验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律
的是_A_____，纵轴的截距表示F_0_____．
乙图知 k＝－2.0，可得 μ＝－2gk＝0.41.
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考向1 改变测量手段与测量技术
2．(2018 吉林长春联考)[中] 在测定一组干电池的电动势和内阻的实验 中，备有下列器材：A.电流传感器 1，B.电流传感器 2，C.定值电阻 R0(3 kΩ)， D.滑动变阻器 R(0～20 Ω)，E.开关和导线若干．
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考向1 改变测量手段与测量技术
(1)4.5 1.5 (2)I1R0 【解析】(1)由闭合电路欧姆定律有 E＝U＋Ir，可得 I1R0＝E－I2r，则 I1 ＝RE0－Rr0I2，即 I1 与 I2 为线性关系，由数学知识可得，k＝－Rr0，b＝RE0，由 题图乙可知，b＝1.5 mA，k＝－0.5×10－3，解得 E＝4.5 V，r＝1.5 Ω. (2)若将图像纵轴改为路端电压，即 I1R0，则图像与纵轴交点的物理含义为电 源的电动势的大小．
(2)用刻度尺测出 A、B 两处间的竖直高度 h，减少瓶中的水，让钩码 M 从 A 处由静 止释放，钩码下落过程中拉力传感器的示数为 F，速度传感器的示数为 v，则钩码下落过
程中的加速度 a＝__v_2_/_2_h____.
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考向3 用已有的知识与方法解决新问题
热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
(1)5 变小 增大 B (2) 2.8 【解析】(1)U1＝IR0＝50×10－6×100 V＝5×10－3 V＝5 mV；由图(b)知
温度升高，硅二极管正向电压 U 减小；在 I 不变时，由 RD＝UI 知硅二极管的
正向电阻 RD 变小；总电阻减小，总电流增大，故 R0 两端电压增大，伏特表 V1 示数增大；欲使电路中的电流不变，应增大滑动变阻器接入电路中的有效 阻值，因此滑片应向右滑动，即向 B 端调节．
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热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
考向1 改变测量手段与测量技术
(1)将小球向右拉至细线水平后由静止释放，小球在最低点与滑块碰撞后反弹上 升，测出细线的最大偏角为θ，滑块通过光电门 A 时遮光时间为 ΔtA，已知重力加 速 度 为 g. 则 验 证 小 球 与 滑 块 在 碰 撞 过 程 中 动 量 守 恒 的 表 达 式 为
,A)
,B)
,C)
,D)
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考向3 用已有的知识与方法解决新问题
热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
v2 (2)2h (3)A F0
【解析】(2)由 v2＝2ah 得 a＝2vh2.
(3)设定滑轮的质量为 m0，当系统处于静止状态时 F0＝2Mg＋m0g，让 钩码 M 从 A 处由静止开始下落过程，F＝2T＋m0g，Mg－T＝Ma，得 F ＝－Ma＋F0，只有选项 A 正确；当 a＝0 时 F＝F0，即纵轴的截距表 示 F0.
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考向2 实验器材与装置的重组
热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
3．(2019 全国卷Ⅱ，23)[易]某小组利用图(a)所示 的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压 U 与温度 t 的关系，图中 V1 和 V2 为理想电压表；R 为滑 动变阻器，R0 为定值电阻(阻值 100 Ω)；S 为开关，E 为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度
“B”)端移动，以使 V1 示数仍为 U1.
(2)由图(b)可以看出 U 与 t 成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温
灵敏度为ΔΔUt ＝_2_._8_×10－3 V/ ℃(结果保留 2 位有效数字)．
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考向2 实验器材与装置的重组
热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
t 由温度计(图中未画出)测出．图(b)是该小组在恒定电 流为 50.0 μA 时得到的某硅二极管 U-t 关系曲线．回答 下列问题：
(1)实验中，为保证流过二极管的电流为 50.0 μA， 应调节滑动变阻器 R，使电压表 V1 的示数为 U1＝
_____5_____mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度 t 升高时，硅二极管正向电阻___变___小____(填“变大”或 “变小”)，电压表 V1 示数___增__大_____(填“增大”或 “减小”)，此时应将 R 的滑片向__B________(填“A”或
v52－v22，可得 2x2
a＝x382x－2Tx212.
(2)设线上的拉力大小为 FT.由牛顿第二定律有：
mg－FT＝ma ，FT－μ(M－m)g ＝(M－m)a，解得 a＝（1＋Mμ）gm－μg，由 a-m
图像知：－b＝－μg ；直线的斜率bc＝（1＋Mμ）g，解得 μ＝M－c c，g＝bMc －1.
____2_g_L_(_1_＋____1_－__c_o_s__θ_)_m_Δ__tA_＝___M__d__(用字母 M、m、L、d、θ、ΔtA、g 表示)．
(2)将光电门 A 固定，调节光电门 B 的位置，重复(1)中的实验步骤，记录各次实验 中的 t 值，并测量 A、B 两光电门的间距 s，作出st-t 图像如图乙所示．取重力加速度 g＝9.8 m/s2，则滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ＝___0__.4_1____(结果保留两位有效 数字)．
线上的拉力，测出一组托盘及盘中砝码的总质量 m 与凹槽运动的加速度 a 的值，作出 a-m 图像如图
丙 等 (3)所 于实示 _验_(_图中__像__不__中__需__b__、_要___c___值(_填_已．“b知需Mc)．－要则1”凹或槽“与不木需板要间”的)动满摩足擦托因盘数及μ其＝_内__砝__码__的__总__质__量__远_，M小重－c于力c凹加槽速及度其的内值 砝码的总质量；该实验中 μ 的测量值_____大__于_________(填“大于”“小于”或“等于”)真实 值，原因是__纸__带___与__打__点___计__时___器__间__有___摩__擦__等__________ (写出一条即可)．
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考向1 改变测量手段与测量技术
(1) 2gL(1＋ 1－cos θ)mΔtA＝Md (2)0.41 【解析】(1)设小球在与滑块碰撞前后的速度大小分别为 v1、v2，由机械能守恒 定律有 mgL＝12mv12，mgL(1－cos θ)＝12mv22，碰后滑块的速度 v＝ΔdtA， 若碰撞中动量守恒，有 mv1＝Mv－mv2，解得 2gL(1＋ 1－cos θ)mΔtA＝Md. (2)由 s＝vAt－12μgt2 得：st＝vA－12μgt，故st-t 图像中的直线的斜率 k＝－12μg，由
(2)由图(b)知，ΔΔUt ＝2.8×10－3 V/℃.
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考向2 实验器材与装置的重组
4．(原创)[中]某科技活动小组的同学通过实 验探究木块与木板间的动摩擦因数，并测量当地 的重力加速度的值．如图甲所示，将一端带有定 滑轮的长木板固定安放在水平桌面上，木板上放 一木质凹槽，凹槽中与托盘中放有砝码，托盘通 过跨滑轮的细线对凹槽提供拉力，利用打点计时 器与纸带测出凹槽运动的加速度．
热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
热点突破五 创新实验设计与实验数
据的处理
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热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
力学实验创新特点与求解策略 1.特点 (1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规 律和力学定律设计实验 (2)将实验的基本方法——控制变量法；处理 数据的基本方法——图像法、逐差法融入实 验的综合分析之中 2．策略 (1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明 确实验的理论依据和实验目的 (2)应用原理公式或图像法处理实验数据，结 合物体实际受力情况和理论受力情况对结果 进行分析.
热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
(1)某次实验打出的一条纸带如图乙所示，测出纸带上点迹清晰的相邻 6 个点间第 1、3 两点间的
距 度离a＝为(2_)已x_1_，知__2凹_、_槽_5_、两__托点_x_盘间_382_x－与的_2(T用所距x21有离x21、砝为x码x2、2的，x总43、、质T6量表两为示点M)间．.的实距验离中为通过x3.将已凹知槽打中点的周部期分为砝T码，放则入凹托槽盘运中动改的变加细速
(3)实验中不需要使 FT＝mg，因此不需要满足托盘及其内砝码的总质量远小于凹槽 及其内砝码的总质量；由于纸点与打点计时器间有摩擦、滑轮与细线间有摩擦、
滑轮轴承间有摩擦及空气阻力的影响没有考虑，故 μ 的测量值大于真实值．
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热点突破五 创新实验设计与实验数据的处理
5．(原创)[中]某学习小组用拉力传感器和速度传感器验证“当质量一定时，物体运 动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律的实验装置如图所示．
其主要实验步骤如下：
(1)用跨过光滑定滑轮的轻绳将钩码 M 与装有水的矿泉水瓶连接起来，调节瓶中的水 直到将钩码由静止释放后，系统处于静止状态，读出拉力传感器的示数为 F0.