【优化探究】2022高考物理二轮专题复习 素能提升 2-1-2 原理妙用突破实验题（含解析）新人教版

【优化探究】2022高考物理二轮专题复习素能提升2-1-2原理妙用突破实验题（含解析）新人教版1．测金属电阻率实验：(1)测长度时，金属丝的起点、终点位置如图a，则长度为________cm；(2)用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图b，则直径为________mm；(3)用多用电表“×1”欧姆挡估测其电阻，示数如图c，则阻值为________Ω.解析：(1)金属丝的长度为70.50cm－10.00cm＝60.50cm.(2)金属丝的直径为1.5mm＋0.01mm×48.0＝1.980mm.(3)金属丝的电阻为5.0Ω.答案：(1)60.50(60.48～60.52均可)　(2)1.980(1.979～1.982均可)　(3)5.0(5也对)2．如图所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大值为10kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是______色．按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ.若该欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．解析：A与电源负极相连，由“红进黑出”可知图中与接线柱A相连的表笔颜色应为红色；根据欧姆表的原理即闭合电路欧姆定律可知欧姆表正中央的刻度值等于欧姆表的内阻，欧姆表内阻R1＝E/Ig＝5kΩ，故Rx＝5kΩ；欧姆表使用一段时间后，E变小，故内阻R1＝E/Ig变小，测量Rx阻值时电流I＝E/(R1＋Rx)＝Ig－IgRx/(R1＋Rx)变小，指针偏转变小，故读数变大，Rx测量结果变大．答案：红　5　变大3．(2022年南京模拟)某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证机械能守恒定律．在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连．-7-\n(1)实验时要调整气垫导轨水平．不挂钩码和细线，接通气源，如果滑块____________________，则表示气垫导轨调整至水平状态．(2)不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间．实施下列措施能够达到实验调整目标的是________．A．调节P使轨道左端升高一些B．调节Q使轨道右端降低一些C．遮光条的宽度应适当大一些D．滑块的质量增大一些E．气源的供气量增大一些(3)实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m.由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t1、t2，则系统机械能守恒成立的表达式是__________________________________________________________．解析：(1)在不挂钩码和细线的情况下，接通气源，如果滑块能在任意位置静止或通过两光电门的时间相等，则表示气垫导轨调整至水平状态．(2)滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块做加速运动，轨道右端高，左端低，因此达到实验调整目的的调节方式为A、B.(3)系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量，即mgL＝(m＋M)()2－(m＋M)()2.答案：(1)能在导轨任意位置静止或通过两光电门的时间相等　(2)AB(3)mgL＝(m＋M)()2－(m＋M)()24．在“探究小灯泡的伏安特性”实验中，所用器材有：灯泡L、量程恰当的电流表A和电压表V、直流电源E、滑动变阻器R、开关S等，要求灯泡两端电压从0开始变化．(1)实验中滑动变阻器应采用________(填“分压”或“限流”)式接法．(2)某同学已连接如图甲所示的电路，在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的两个不当之处，并说明如何改正．A________________________________________________________________________；B________________________________________________________________________.-7-\n(3)电路连接正确后，分别测得两只灯泡L1和L2的伏安特性曲线如图乙中Ⅰ和Ⅱ所示，然后将灯泡L1、L2与电池组(电动势和内阻均恒定)连成图丙所示电路．多次测量后得到通过L1和L2的电流平均值分别为0.30A和0.60A.①在图乙中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线．②由该曲线可知电池组的电动势为________V，内阻为________Ω.(取两位有效数字)解析：(1)测灯泡伏安特性曲线要求电压从零调起，故滑动变阻器必须采用分压式接法．(2)错误一：在连接线路时必须将每个开关断开，而图中是闭合的．错误二：连好线路后，在闭合开关前需要将分压滑动变阻器调到待测电路两端电压为0端，以保护电源和电表，在图中滑动触头应是在b端．(3)过两灯泡伏安特性曲线上的点(0.30A,3.8V)和点(0.60A,3.0V)画直线即得到电池组的伏安特性曲线，如图所示．由电池组伏安特性曲线的纵截距得E＝4.6V，由斜率可得r＝Ω≈2.7Ω.答案：(1)分压　(2)见解析　(3)①图见解析　②4.6　2.7(2.6～2.8均正确)5．利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动．当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至光电门乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值．所得数据如下表所示.x/m0.5000.6000.7000.8000.9000.950-7-\nt/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4/(m·s－1)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是__________________________________．(2)根据表中给出的数据，在给出的坐标纸上画出t图线．(3)由所画出的t图线，得出滑块加速度的大小为a＝________m/s2(保留两位有效数字)．解析：(1)由匀变速直线运动的规律及某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度关系知＝－at＋v.(2)如图所示．(3)由＝－at＋v知图线的斜率k＝－，则a＝－2k＝2.0m/s2.答案：(1)＝－at＋v(或x＝vt－at2)　(2)图见解析　(3)2.0(1.8～2.2均正确)6．某同学采用了如图所示的实验装置探究“功与物体速度变化的关系”．图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮间的摩擦．实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．-7-\n(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为0点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到0点之间的距离x，并计算出它们与0点之间的速度平方差Δv2(Δv2＝v2－v)，填入下表：点迹x/cmΔv2/(m2·s－2)11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23请以Δv2为纵坐标，以x为横坐标在如图所示方格纸中画出Δv2x图象．若测出小车质量为0.2kg，结合图象可求得小车所受合力的大小为________N(保留两位有效数字)．(2)若该同学通过计算发现小车所受合力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围，你认为主要原因是_____________________________________________________，实验操作中改进的措施是__________________________________________________．解析：(1)在所给的方格纸上依次描点，发现这些点大致在一条直线上，因此用一条直线把这些点连起来，使所画直线尽可能通过更多的点，或使这些点均匀分布在直线两侧．由动能定理有F合x＝m(v2－v)＝mΔv2，结合图象可知直线斜率k＝＝＝，又已知小车的质量m＝0.2kg，代入上式可得F合＝0.25N.(2)弹簧测力计测出的是细绳的拉力，小车还受到水平向左的摩擦力，因此小车受到的合力小于弹簧测力计的读数．实验操作中改进的措施是平衡摩擦力，实验前将木板左端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡．-7-\n答案：(1)图见解析　0.25(0.24～0.26均正确)(2)小车还受到水平向左的摩擦力　平衡摩擦力7．某同学制作了一水果电池，欲测定该电池的电动势E和内阻r.给定器材如下：A．待测水果电池EB．电流表G(量程10mA，内阻约40Ω)C．电阻箱R(0～999.9Ω)D．开关S及导线(1)因为电流表G内阻的准确值未知，所以他用如图甲所示的电路测量其内阻rG.已知图中电流表A的内阻为rA.在某次测量中，读出电流表A、电流表G的读数分别为IA、IG，则内阻rG＝________.(2)若电流表G内阻的测量值rG＝40.0Ω.现采用图乙所示的电路测量水果电池的电动势E和内阻r.根据实验数据绘出的R图象如图丙所示，则图线斜率表示的物量意义是________________________________________________________________________．根据图象求出该电池的电动势E＝________V、内阻r＝________Ω.(结果保留整数)解析：(1)由IGrG＝IArA，可得rG＝.(2)由E＝I(r＋R＋rG)得＝R＋，故R图线的斜率表示电源电动势的倒数．根据R图线可求得＝，解得E＝6V，0．01×103A－1＝得r＝20Ω.答案：(1)rA　(2)电源电动势的倒数　6　208．物质材料的电阻率往往随温度的变化而变化，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率随温度的升高而减小．某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们选用的器材有：用某种导电材料制作而成的电阻较小的元件Z；电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表A(量程3A，内阻约0.05Ω)；-7-\n电源E(电动势2V，内阻不计)；滑动变阻器R(最大阻值约1Ω)、开关S、导线．同学甲实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示.U/V00.400.600.801.001.201.50I/A00.200.450.801.251.802.80(1)甲同学在实验过程中，采用的电路图是________．(2)根据甲同学的实验数据，可判断元件Z是________材料(填“金属”或“半导体”)．(3)乙同学采用同样的方法进行实验，检查实验电路连接正确，然后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头，发现电流表和电压表指针始终不发生偏转．在不断开电路的情况下，检查电路故障，应该使用多用电表________挡(填“欧姆×10”、“直流电压2.5V”、“直流电流2.5mA”)，检查过程中将多用表的红、黑表笔与电流表“＋”、“－”接线柱接触时，多用电表指针发生较大偏转，说明电路故障是______________________________________．解析：(1)因表中数据有U＝0，I＝0，故必须采用滑动变阻器分压式连接，又因≫，故应采用电流表外接法，电路图选B.(2)由表中数据可得随电流的增大，RZ＝减小，故此材料为半导体材料．(3)若不断开电路，不可用多用电表欧姆挡检测电路，而直流电流2.5mA挡的量程太小，容易烧坏多用电表，而电源电动势E＝2V，故可用直流电压2.5V挡检查电路，若多用电表直流电压挡与电流表相并联，指针有较大偏转，说明电流表处于断路状态．答案：(1)B　(2)半导体　(3)直流电压2.5V　电流表断路-7-