2019高考物理总复习提分策略四临考必通__“两类”原型实验学案5

提分策略四临考必通——“两类”原型实验
1.力学实验
1．熟知常规力学量的测量
(1)研究匀变速直线运动
(2)探究弹力和弹簧伸长的关系
(5)探究动能定理
2．电学实验授课提示：对应学生用书第116页
1．熟知常规电学量的测量
(1)测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
1．某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，将轻质弹簧竖直悬挂，弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x，实验得到的弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m的图象如图乙所示，g取
10 m/s 2
.回答下列问题．
(1)某次测量如图甲所示，指针指示的刻度值为______ cm(刻度尺单位为cm)． (2)从图乙可求得该弹簧的劲度系数为________ N/m(结果保留两位有效数字)． 解析：(1)刻度尺的分度值为0.1 cm ，故读数为18.00 cm ；(2)由胡克定律可知Δmg ＝k Δx ，故k ＝Δmg Δx ＝8×102
×10－3
×100.42－0.15
N/m ＝30 N/m.
答案：(1)18.00 (2)30
2．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示．
(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图乙所示，其中O 点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A 点开始每隔一个点取一个计数点，取得两个计数点B 和C .该同学用刻度尺测得OA ＝9.62 cm ，OB ＝15.89 cm ，OC ＝23.64 cm.已知打点计时器每0.02 s 打一个点，重物的质量为1.00 kg ，g 取9.80 m/s 2
.在OB 段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________ J ；重物动能的增加量ΔE k ＝________ J ．(结果均保留三位有效数字)
(2)乙同学利用该实验装置测定当地的重力加速度．他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h ，算出了各计数点对应的速度v ，以h 为横轴，以12v 2
为纵轴画出了如图丙所示的图线，由图可知图线明显偏离原点，若测量和计算
都没有问题，其原因可能是___________________________________________________.
乙同学测出该图线的斜率为k ，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g ________k (选填“大于”“等于”或“小于”)．
解析：(1)重物在OB 段运动过程中，重力势能的减少量ΔE p ＝mg ·OB ＝1.56 J ；B 点的速度v B ＝
x AC 2T ＝1.75 m/s ，则重物动能的增加量ΔE k ＝12
mv 2
B ＝1.53 J ．(2)从题图丙可以看出，当重物下落的高度为0时，重物的速度不为0，说明操作中先释放重物，再接通打点计时器的电源．若无阻力，根据机械能守恒定律有mgh ＝12mv 2，则12v 2
＝gh ，斜率k ＝g ，若有阻力，
则测得的加速度k 小于重力加速度g ，即g 大于k .
答案：(1)1.56 1.53 (2)先释放重物，再接通打点计时器的电源 大于 3．用图甲中装置验证动量守恒定律．实验中：
(1)为了尽量减小实验误差，在安装斜槽轨道时，应让斜槽末端保持水平，这样做的目的是________．
A ．使入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出
B ．使入射球与被碰小球碰后能同时飞出
C ．使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向
D ．使入射球与被碰小球碰撞时的动能不损失
(2)若A 球质量为m 1＝50 g ，两小球发生正碰前后的位移—时间(x ­t )图象如图乙所示，则小球B 的质量为m 2＝________.
(3)调节A 球自由下落高度，让A 球以一定速度v 与静止的B 球发生正碰，碰后两球动量正好相等，则A 、B 两球的质量之比M
m
应满足____________．
解析：(1)在安装斜槽轨道时，应让斜槽末端保持水平，这样做的目的是使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向，C 正确．
(2)由题图知碰前B 球静止，A 球的速度为v 0＝4 m/s ，碰后A 球的速度为v 1＝2 m/s ，B 球的速度为v 2＝5 m/s ，由动量守恒知m 1v 0＝m 1v 1＋m 2v 2，代入数据解得m 2＝20 g.
(3)因实验要求主碰球质量大于被碰球质量，M m
>1，令碰前动量为p ，所以碰后两球动量
均为p
2，因碰撞过程中动能不可能增加，所以有p 22M ≥(0.5p )22M ＋(0.5p )22m ，即M m ≤3，所以1<M
m
≤3.
答案：(1)C (2)20 g (3)1<M
m
≤3
4．“探究求合力的方法”的实验装置如图甲所示．
(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示．其中，细绳CO 对O 点的拉力大小为________ N ；
(2)请将图甲中细绳CO 和BO 对O 点两拉力的合力F 合画在图乙上．由图求出合力的大小
F 合＝______ N(保留两位有效数字)；
(3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数．那么，该弹簧的劲度系数k ＝________ N/m(保留两位有效数字)．
解析：(1)由题图甲可读出CO 对O 点的拉力大小为2.60 N. (2)在图乙上的画图如图所示，结合作图可求知合力大小为5.1 N.
(3)由图丙可知，弹簧测力计0刻度线对应5.0 mm,2.60 N 对应48.0 mm ，由胡克定律，
F ＝kx ，解得k ＝F
x
＝60 N/m.
答案：(1)2.60 (2)图见解析 5.1(5.0或5.2也可) (3)60 5．某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻．步骤如下：
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图a 所示，由图可知其长度为________ mm.
(2)用螺旋测微器测量其直径如图b 所示，由图可知其直径为________ cm.
(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图c 所示，则该电阻的阻值约为________ Ω.
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R ，现有的器材及其代号和规格如下： 待测圆柱体电阻R ；
电流表A 1(量程0～4 mA ，内阻约50 Ω)； 电流表A 2(量程0～10 mA ，内阻约30 Ω)； 电压表V 1(量程0～3 V ，内阻约10 k Ω)； 电压表V 2(量程0～15 V ，内阻约25 k Ω)； 直流电源E (电动势4 V ，内阻不计)；
滑动变阻器R 1(阻值范围0～15 Ω，允许通过的最大电流2.0 A)； 滑动变阻器R 2(阻值范围0～20 k Ω，允许通过的最大电流0.5 A) 开关S ； 导线若干．
为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在图d 所示方框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号．
解析：(1)游标卡尺的读数为L ＝50 mm ＋3×0.05 mm＝50.15 mm ；
(2)螺旋测微器的读数为d ＝4.5 mm ＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm ＝0.470 0 cm ； (3)欧姆表的读数为R ＝20×10 Ω＝200 Ω；
(4)由于电压表V 2量程太大(量程的1
3大于电源的电动势)，所以电压表应选择V 1；根据欧
姆定律可求出通过待测电阻的最大电流为I max ＝U R ＝
3
200
A ＝15 mA ，所以电流表应选择A 2； 根据实验要求多测几组数据可知变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器以方
便调节；由于待测电阻满足R V R >R R A
，电流表应用外接法，画出电路图，如图所示．
答案：(1)50.15 (2)0.470 0 (3)200 (4)图见解析
6．某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻．他根据老师提供的以下器材，画出了如图所示的原理图．
①电压表V(量程3 V ，内阻R V 约为10 k Ω) ②电流表G(量程3 mA ，内阻R g ＝100 Ω) ③电流表A(量程3 A ，内阻约为0.5 Ω) ④滑动变阻器R 1(0～20 Ω，2 A) ⑤滑动变阻器R 2(0～500 Ω，1 A) ⑥定值电阻R 3＝0.5 Ω ⑦开关S 和导线若干
(1)该同学发现电流表A 的量程太大，于是他将电流表G 与定值电阻R 3并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是________ A ．(保留两位有效数字)
(2)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是__________(填写器材编号)．
(3)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G 读数为横坐标，以电压表V 读数为纵坐标绘出了如图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E ＝1.50 V ．电源的内阻r ＝________.
解析：(1)改装后电流表量程：I ＝I g ＋
I g R g R 3＝0.003 A ＋0.003×100
0.5
A ＝0.60 A ；(2)为使电路中电流较大，并且方便调节，故实验中应选用的滑动变阻器是阻值范围较小的R 1；(3)由上可知，改装后电流表的量程是电流表G 量程的200倍，图象的纵截距b 等于电源的电动势，由图读出电源的电动势为E ＝1.50 V ，图线的斜率大小k ＝r ，由数学知识知k ＝ΔU
ΔI
＝
1.50－1.1
＝1.0，则电源的内阻为r＝k＝1.0 Ω.
2.0×200×10－3
答案：(1)0.60 (2)④(3)1.0(0.90～1.1均正确)。