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《高中物理思维方法集解》试笔系列 “仪器的使用”、“力学实验”试题汇解 山东 魏德田
考察近几年高考，实验命题具有以下几个趋向： ⒈从简单诵到分析、理解实验的原理。如07年全国Ⅰ的“平抛”，北京“小车在斜面上的运动”等。 ⒉以仪器使用为考查基础内容。如07年“全国Ⅰ”、“上海物理”等的“示波器的应用”，“08天津理综”的“螺旋测微器的读数”，“07广东物理”的“多用电表的使用、读数”等。 ⒊注意考查基本实验能力。如仪器识别、条件控制、数据处理等能力，误差分析能力，实验设计能力，创新能力等。 ⒋重视考查操作过程。如步骤排序、纠错、补漏、电路连接、仪器选择等密切联系操作过程。07年“广东物理”的“多用电表粗测金属丝的电阻”、“08上海物理”的 “研究灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W）的发光情况”、“08天津理综”的“描绘电阻R0伏安特性曲线”、“07四川理综”的“测电源的电动势及内电阻”等。 ⒌重点考查电学实验。如各地高考实验试题至少有一道、甚至有两道（）实验题，尤其考查电阻（或仪器内阻）测量。 ⒍从既定实验转向创新实验。07年“上海物理”重视创新实验，有 “利用单摆验证小球平抛运动规律”的实验。 ⒎课堂演示实验走入高考试题。如06年的“全国Ⅰ”的第19题、第25题分别涉及“受迫振动”、“带电小球在变化电场中的往复运动”的演示实验；“上海卷”第19题则涉及电磁感应的演示实验；“北京理综”则用“游标卡尺”观察光的衍射现象等等。 一、实验仪器使用试题解析
答案：1.880(1.878～1.882均正确)。 [例题2]（’08全国Ⅱ）某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径, 测微器的示数如图所示, 该铜丝的直径为__________mm. （如图—1乙） 答案：4.593（4.592～4.594均正确）。 [例题3]（’08海南）⑴某同学用螺旋测微器测量一金属丝的直径，测微器的示数如图所示，该金属丝直径的测量值为___________mm.（如图—1丙） ⑵当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值__________(填“变大”、“不变”或“变小”).半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随__________变化而改变的特性制成的. 答案：⑴2.793(2.791～2.795mm均正确)。⑵变小；温度。 [例题4]（’08四川）一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动。盘边缘上固定一竖直的挡光片。盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图1 所示。图2为光电数字计时器的示意图。光源A中射出的光可照到B中的接收器上。若A、B （l）挡光片的宽度为_____________mm。 （2）圆盘的直径为_______________cm。 （3）若光电数字计时器所显示的时间为50.0 ms，则圆盘转动的角速度为_______弧度/秒（保留3位有效数字）。 答案：（1）10.243； （2）24.220； （3）1.69。 [例题5]（’08重庆）（1）某实验小组拟用如题22图1所示装置研究滑块的运动.实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等.实验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有色液体在纸带带下留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置. ①在题22图2中，从 纸带可看出滑块的加速度和速度方向一致.
[例题6]（’06江苏）（1）小球作直线运动时的频闪照片如图所示，已知频闪周期T=0.1s，小球相邻位置间距（由照片中的刻度尺量得）分别为OA=6.51cm，AB=5.59cm，BC=4.70cm，CD=3.80cm，DE=2.89cm，EF=2.00cm。小球在位置A时的速度大小vA= m/s。小球运动的加速度大小a= m/s2。 答案：0.605 ，0.90 。
⑴如果是用×10 ⑵如果是用直流10 mA档测量电流，则读数为 mA。 ⑶如果是用直流5 V档测量电压，则读数为 V。
A.调整X增益旋钮和竖直位移旋钮 B.调整X增益旋钮和扫描微调旋钮 C.调整扫描微调旋钮和Y增益旋钮 D.调整水平位移旋钮和Y增益旋钮 答案: C . [例题89] （’07天津）（1）一种游标卡尺，它的游标尺上有50个小的等分刻度，总长度为49 mm。用它测量某物体长度，卡尺示数如图所示，则该物体的长度是 cm。
（2）在“练习使用示波器”实验中，某同学将衰减调节旋钮置于最右边的“
答案：（1）4.120；（2）B。 [例题10]（’07广东物理）实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10－8 Ωm。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。⑴他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作） ①将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”、“－”插孔；选择电阻档“×1”； ②________________________________________________________________；
⑶他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图10所示，金属丝的直径为_________mm； ⑷根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_________m。（结果保留两位有效数字） ⑸他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流始终无示数。请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。（只需写出简要步骤） _________________________________________________________________________ [解析]⑴将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零
⑶0.260 mm （0.258—0.262 mm均给分） ⑷12m或13m ⑸以下两种解答都正确：
②使用多用电表的电阻档位，断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线断路故障. [例题11]（’07全国Ⅱ）用示波器观察叔率为900Hz的正弦电压信号。把电压信号接入示波器Y输入。 ①当屏幕上出现如图1所示的波形时，应调节_____钮。如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调节 钮或 钮，或这两个钮配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。 ②如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，应将 钮置于 位置，然后调节_____钮。 答案：①竖直位移或↑↓ ，衰减或衰减调节 ，y增益 。 ② 扫描范围 ， 1k挡位 ， 扫描微调 。
时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到档。如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是 ，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是______。 答案：×100；调零（或重新调零）；2.2×10 3 (或 2.2k) 。 二、力学实验试题解析
(1)实验的部分步骤如下： ①在小车放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细绳连接小车和钩码； ②将小车停在打点计时器附近， ， ，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点， ； ③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作． (2)图12是钩码质量为0.03kg、砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点Ｏ及Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｅ五个计数点，可获得各计数点到Ｏ的距离Ｓ及对应时刻小车的瞬时速度v，请将Ｃ点的测量结果填在表格中的相应位置。
（3）在上车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统， 做正功， 做负功. （4）实验小组根据实验数据绘出了图13中的图线（其中Δv2=v2-v20）,根据图线可获得的结论是 .要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力是 .
表1纸带的测量结果
答案：（1）②接通电源，释放小车，断开开关。 （2）5．06，0．49。（3）钩砝的重力，小车受摩擦阻力。 （4）小车初末速度的平方差与位移成正比， 小车的质量。
(1)若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2= (用H、h表示).
(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示： 请在坐标纸上作出s2—h关系图. (3)对比实验结果与理论计算得到的s2—h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率 ____ (填“小于”或“大于”) (4)从s2—h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是 。 答案：(1) 4Hh， (2) (见右图)， (2) 小于， (4) 摩擦，转动（回答任一即可）。 [例题15]（’08宁夏）物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时
(2)回答下列两个问题： ①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 。（填入所选物理量前的字母） A.木板的长度l B.木板的质量m1 C.滑块的质量m2 D.托盘和砝码的总质量m3 E.滑块运动的时间t ②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 。 （3）滑块与木板间的动摩擦因数 。 答案：(1)0.495~0.497m/s2；(2)① CD ；(3)
（1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有 （在答题卡上对应区域填入选项前的编号） ①物块的质量m1、m2； ②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间； ③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间； ④绳子的长度. （2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议： ①绳的质量要轻： ②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； ③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃； ④两个物块的质量之差要尽可能小. 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号） （3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议： . 答案：（1）①②或①③；（2）①③；（3）例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等。 [例题17]（’08北京）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2;……;挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2。 ①下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 和 . 测量记录表：
②实验中，L3和L2两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。 ③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值： 请你给出第四个差值：dA= ＝ cm。 ④根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量 表示的式子为： 代入数据解得 ⑤计算弹簧的劲度系数k＝ N/m。（g取9.8m/s2） 答案：① ④ [例题18]（’07广东物理）（8分）如图11（a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带 ⑴根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为_________m/s2。（结果保留两位有效数字）
⑶如果取重力加速度10 m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_________。 答案：⑴5.0 m/s2（结果是4.8 m/s2的得1分）；⑵D4D3区间内；⑶1:1。
（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）： ①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。 ②用米尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度a＝ 。 ③用米尺测量A1相对于A2的高度h。设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝ 。 ④改变 ，重复上述测量。 ⑤以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可验证“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”这一规律。 （2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是： ①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0。 ②进行（1）中的各项测量。 ③计算与作图时用（h－h0）代替h。 对此方案有以下几种评论意见： A．方案正确可行。 B．方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。 C．方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。 其中合理的意见是 。 答案：（1）②
（1）现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如题13（b）图所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度a= m/s2 ,摩擦力对滑块A运动的影响 。（填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”） （2）此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 ，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；实验时通过改变 ，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。 （3）将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A′，给滑块A′一沿滑板向上的初速度，A′的s-t图线如题13（c）图。图线不对称是由于 造成的，通过图线可求得滑板的倾角θ＝ （用反三角函数表示），滑块与滑板间的动摩擦因数μ＝ 。
（2017-08-14 经典重发）
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