2017年考纲没列出的实验习题及答案
山东平原一中魏德田
一、研究有固定转动轴物体的平衡条件
1．（4分）（多选题）用右图所示装置做研究有固定转动轴物体平衡条件的实验，力矩盘上各同心圆的间距相等，在用细线悬挂钩码前，下措施哪些是必要的
A．判断力矩盘是否处在竖直平面B．判断横杆MN是否严格保持水平
C判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小
D判断力矩盘的重心是否位于盘中心
【答案】ACD。
2.（4分）如图做研究有固定转动轴物体平衡条件的实验装置
（1）（多选）在下面一些关于实验的注意事项中，你认为正确的是
（A）挂弹簧秤的横杆要严格保持水平
B）弹簧秤使用前必须调零
（C）各力矩应取得大一些
（D）
（）有同学在做这个实验时，发现顺时针力矩之和与逆时针力矩之和存在较大差距。检查发现读数和计算均无差错，请指出造成这种差距的一个可能原因
【答案】（1）CD；（）
3.．研究有固定转动轴的物体的平衡条件铁架台、力矩盘、弹簧秤、一组钩码、带套环的横杆、钉子、细线等实验器材．
实验器材实验器材
在实验中有同学做了如下的实验步骤
(1)如图所示，将力矩盘的金属轴O固定在铁架台上，把力矩盘套在轴上．同时在铁架上固定一根横杆．力矩盘上画上若干同心圆，供确定力臂时参考．
(2)将钉子固定在力矩盘的四个任意位置上，其中三枚钉子上用细线悬挂不同个数的钩码，第四个钉子用细线与测力计的钩子相连，测力计的另一端则挂在水平横杆的套环上．
(3)当力矩盘在这四个力的作用下处于平衡状态时，测出各个力(包括测力计所施的力)的力臂，将力和力臂的数据记录在数据表中．
(4)改变钉子的位置，重复实验一次．
实验步骤．
【答案】（1）刻度尺（2）使盘面保持竖直
A．判断横杆MN是否严格保持水平
B．用一根细线挂一钩码靠近力矩盘面，如果细线与力矩盘面间存在一个小的夹角，说明力矩盘不竖直
C
D．使用弹簧秤前必须先调零
【答案】BD（漏选给2分，错选不给分）。
二、研究平抛物体的运动
5．如图所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处，轨道的末端水平，在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B，断开开关，两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则：
（1）B球进入水平轨道后将做________________运动；改变A轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是：________________________________________________。
（2）若某次两个小球相碰的位置恰在水平轨道上的P点处，固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为5cm，则可算出A铁球刚达P点的速度为________m/s。（g取10m/s2，结果保留两位小数）
6.（6分）研究平抛运动的，用如图所示的装置。
（1）传感器
A．光电门传感器
B．光电门传感器的作用是测量小球的速度
C．安置在底板上的碰撞传感器的作用是测量小球的水平位移
D．安置在底板上的碰撞传感器的作用是测量小球的平抛时间
（2）如图所示，利用数码相机的连拍功能记下了作平抛运动的小球的三个位置ＡＢC.闪光间隔时间为1/30ｓ.在实验中用光电门传感器测出小球抛出时的初速0.492m/s则该地的重力加速度为__________m/s2。（已知背景方格纸均为正方格）
【答案】（1）（2）
A．斜槽末端必须水平，以保证平抛初速度水平
B．斜槽光滑
C．必须在斜槽同一高度位置静止释放小球，否则平抛初速度不同
D．必须用相同的初速度使小球从斜槽某一高度滚下
三、电场中等势线的描绘
8．描绘电场等势线的实验在导电纸上平放两个圆柱形电极A和B，分别与直流电源的正、负极接好
（1）本实验中使用的是传感器。
（2）以A、B连线为x轴，A、B连线的中垂线为y轴将与传感器正极相连的探针固定于x轴上a点，另一探针在导电纸上移动，当移动到某点传感器示数为负，则这点电势（选填“高”、“低”或“等”）于a点。
9.（6分）关于“用DIS描绘电场等势线”的实验：
（1）（多选）下列说法中正确的是（）
A.本实验是用电流场来模拟静电场进行实验的
B.在木板上依次铺放白纸、导电纸和复写纸
C.实验中圆柱形电极与导电纸应有良好的接触
D.放置导电纸时有导电物质的一面向下
（2）（单选）通过实验，作出两个等量异点电荷所产生电场的等势如图中虚线所示一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场
A.做直线运动，电势能先变小后变大
B.做直线运动，电势能先变大后变小
C.做曲线运动，电势能先变小后变大
D.做曲线运动，电势能先变大后变
（3）（多选）若用电流场模拟静电场描绘电场中的等势线，下列情况能够实现的是
A．如图甲，圆柱形电极A、B均接电源正极，用以模拟等量正电荷的电场
B．如图乙，圆柱形电极A接电源正极，圆环电极B接电源负极，用以模拟正点电荷的电场
C．如图丙，两平行的长条形电极分别接电源正、负极，用以模拟匀强电场
D．如图丁，圆柱形电极A接电源负极，用以模拟负点电荷的电场
四、螺线管内磁场
10.（7分）如图所示，在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，M，N是通电螺线管轴线上的两点，且这两点到螺线管中心的距离相等．用磁传感器测量轴线上M、N之间各点的磁感应强度B的大小，并将磁传感器顶端与M点的距离记作x．
（1）如果实验操作正确，得到的B-x图象应为图中的［］．
（2）请写出通电螺线管中轴线上各点磁感应强度大小随x变化的大致特点：
____________________________________________________________________________．
（3）如果实验中原闭合的螺线管突然断路，此刻螺线管内部的磁感应强度
A．一定为零B．可能为零
C．保持不变D．先变大，后变小
【答案】（1）B；（2）轴线上各点的磁感应强度随x先增大后减小，通电螺线管中轴线上中心两侧对称点的磁感应强度大小基本相等，通电螺线管中轴线上中间有一段各点磁感应强度大小基本不变。（3）A。
五、研究电磁感应现象
11．（8分）某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用。他将一条形磁铁放在转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边，当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化与转盘转动的周期一致。经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。
（1）在图像记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是___________________。
（2）圆盘匀速转动时的周期是_______s。
（3）（多选题）该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时。按照这种猜测（）
A．在t=0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化
B．在t=0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化
C．在t=0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值
D．在t=0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值
；（3）AC。
12.．置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出两根导线，绕成线圈A套在铁芯上．套在铁芯下部的线圈引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示．导轨上有一根金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．
当金属圆盘顺时针转动或逆时针转动时，在匀速、加速、减速的情况下，棒将
圆盘转动 A中磁场方向及磁场变化 棒中感应电流方向及 1．顺时针，加速 2．顺时针，匀速 3．逆时针，减速 ．
圆盘转动 A中磁场方向及磁场变化 棒中感应电流方向及 1．顺时针，加速 a→b，向左 2．顺时针，匀速 无电流，保持原来运动状态 3．逆时针，减速 a→b，向左
14．（4分）如图所示是测量磁感应强度B的一种装置把一个很小的电阻为R、匝数为N、面积为S的测量线圈L放在通电螺线管内待测处，线圈平面与螺线管轴线垂直，将测量线圈跟测量电量的仪器G表串联当闭合电键K时，G表可测得瞬间流过测量线圈的电量ΔQ，则
（1）测量磁感应强度B所的是（）
法拉第电磁感应定律和
（B）闭合电路欧姆定律和
（C）法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律
法拉第电磁感应定律和楞次定律
（）用此方法测量通电螺线管内轴线处磁感应强度的表达式为B=
【答案】C、D；B=RΔQ/NS。
15.（6分）在研究电磁感应现象实验中
（1）为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成实物电路图
（2）（选）
A.原线圈用的线较粗匝数较少
B.原线圈用的线较匝数较少
副线圈用的线较细匝数较多
D.副线圈用的线较匝数较多
（选）
A.线圈接在了直流电源上
B.电源电压过高
C.所选线圈的匝数过多
D.所用套环的材料与老师的不同
【答案】（1）实物电路图；（2）AC；（3）D
16.（6分）在研究电磁感应现象实验中
(1图实验器材，的器材
(2)（多选）下面四幅图中，“＋”和“－”分别表示灵敏电流计的正、负接线柱。已知电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，电流从负接线柱流入时，指针向负接线柱一侧偏转。图中给出了条形磁铁运动的方向、指针偏转方向或螺线管的绕线方向，以下判断正确的是：（）
A．甲图中电流计的指针偏转方向向右
B．乙图中螺线管内部的磁场方向向下
C．丙图中条形磁铁的向下运动
D．丁图中螺线管的绕线方向从上往下看为顺时针方向
【答案】（1）电源、开关、灵敏电流计(2分)；（2）ABD(4分)
17.（13上海）(3分)演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成)如图所示。首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针(填：有或无)偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针＿＿＿＿(填：有或无)偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针＿＿＿＿(填：有或无)偏转。
．（分）在测定直流电动机的效率实验中，用所示测定一个额定电压为6、额定功率为3的直流电动机的机械效率。
（1）图；
（2）实验中保持电压恒为6V，重物每次匀速上升的高度均为1.5m
实验次数 1 2 3 4 5 电动机的电流I/A 0.2 0.4 0.6 0.8 2.5 所提重物的重力Mg/N 0.8 2.0 4.0 6.0 6.5 重物上升时间t/s 1.4 1.65 2.1 2.7 ∞
计算电动机效率η的表达式为________（用符号表示），前4次实验中电动机工作效率的平均值为________。
（）估算电动机线圈的电阻Ω。
（1）（2）（）02.4。
七、设计性实验
19．如图（a）所示为某同学设计的电子秤原理图，其中E是电动势为3V的电源（内阻不计），A是电流表（在设计中计划被改成电子秤的示数表盘），R0是阻值为5Ω定值电阻，R是一根长为6cm、阻值为15Ω的均匀电阻丝。c是一根金属弹簧（电阻不计），其压缩量ΔL与所受压力F之间的关系如图（b）所示，c顶端连接有一个塑料盘。制作时调整弹簧的位置，使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端。（计算中g取10m/s2）
（1）当电流表示数为0.3A时，所称重物的质量为____________；
（2）该设计中使用的电流表的量程最小为__________，该电子秤的称量范围为____________；
（3）将电流表的表盘改制成的电子秤示数盘有哪些特点？（请至少写出两个）
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【答案】（1）2kg（2）0.6A，0~6kg;（3）刻度不均匀、左大右小、刻度盘最左侧部分区域无刻度等
20．（6分）用简单的模块电路来设计一盏指示灯。白天指示灯自动点亮，夜晚自动熄灭。夜晚如果有人靠近，灯自动点亮，当人离开后，指示灯自动熄灭。根据题意，在下列模块中选择符合要求的模块，将其前面的符号填入空格：
A．小灯；B．蜂鸣器；C．电动机；D．光传感器；E．声传感器；F．红外传感器；G．接触传感器；H．“非”门控制器；I．“与”门控制器；J．“或”门控制器。
（1）传感器选择_______________________；（2）控制器选择_______________________；
（3）执行器选择_______________________。
【答案】（1）D和F；（2）J；（3）A（每小题2分，第一小题每个1分）
21.（8分）如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过图示装置来测量该磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，长度为L，两侧边竖直且等长；直流电源电动势为E，内阻为r；R为电阻箱；S为开关。此外还有细沙、天平和若干轻质导线。已知重力加速度为g。
先将开关S断开，在托盘内加放适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m1。闭合开关S，将电阻箱阻值调节至R1=r，在托盘内重新加入细沙，使D重新处于平衡状态，用天平称出此时细沙的质量为m2且m2＞m1。
（1）
（2）将电阻箱阻值调节至R2=2r，则U形金属框D_________（选填“向下”或“向上”）加速，加速度大小为___________。
【答案】（1），向外；（2）向上，（每空2分）
22.（6分）如图（a）所示，为某磁敏电阻在室温下的电阻－磁感应强度特性曲线，测试时，磁敏电阻的轴向方向与磁场方向相同。
（1）试结合图（a）简要回答，磁感应强度B在0～0.2T和0.4～1.0T范围内磁敏电阻的阻值随磁场变化的特点
________________________________________________________________________。
（2）磁敏电阻图（a）（）磁敏电阻与电键、电源和灵敏电流表连接
若装置调整正确后再进行测量，电路中所用干电池的电动势为1.5V，试写出磁敏电阻磁场磁感应强度B从0.4T至1.2T的变化过程中，通过磁敏电阻的电流强度IA随磁感应强度B变化的关系式：。
答案（1）磁感应强度B在0～0.2T，磁敏电阻随磁场非线性增大，0.4～1.0T范围内磁敏电阻的阻值随磁场线性增大（2分）
（2）磁敏电阻的轴向方向与磁场方向不相同（2分）
I=（2分）
．（分）如图甲是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像图中R0表示该电阻在0℃时的电阻值，已知图线的斜率为k。若用该电阻与电池（电动势为E、内阻为r）、电流表A、滑动变阻器R′串联起来，连接成如图乙所示的电路。用该电阻做测温探头，把电流表A的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
（1）根据图甲，温度为t（t>0℃）时电阻R的大小为___________________。
（2）在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系。请用E、R0、R′（滑动变阻器接入电路的阻值）、k等物理量表示待测温度t与电流I的关系式t＝____________________________。
（3）如果某次测量时，指针正好指在在温度刻度的10℃到20℃的正中央，则测量值________15℃（填“大于”、“小于”或“等于”）。
t=；（3）小于。
八、研究一定质量气体的压强与体积的关系
24．某物质的摩尔质量为μ，密度为ρ，NA为阿伏加德罗常数，则每单位体积中这种物质所包含的分子数目是___________．若这种物质的分子是一个挨一个排列的，则它的直径约为__________。
【答案】；或()
25、（6分）某同学用烧瓶与玻璃管等器材制作了如图所示的简易测温装置，他用一小滴水银（即忽略水银产生的压强）封闭一定质量的气体，并将竖直管如图细分100个等分刻度。该同学将两天的数据记录在下表内。
观察时间 第一天 第二天 6：00 8：00 10：00 12：00 6：00 8：00 10：00 实际温度（°C） 8 10 11 13 8 10 12 水银滴所在刻度 24 34 39 49 21 30 39 （1）由第一天数据推断，该测温装置________°C。
（2）（多选）发现第二天与第一天在同温下水银滴所在刻度不一致，分析产生此现象的原因可能是（）
（A）外界大气压变大（B）外界大气压变小
（C）烧瓶内气体质量减小（D）测量时整个装置倾斜
为了测量的密度，实验
（1）取适量的，用天平测其质量装入注射器内
（2）将注射器和压强传感器相连，然后缓慢推动活塞，记录活塞所在位置的刻度V压强传感器的压强
（3）重复上述步骤，分别记录活塞在其它位置的刻度V的压强
（4）根据记录的数据，作出l／
（）
_________（即）。
（）如果这些的质量为7.86×103kg，
则的密度为______kg/m3
（）密度
【答案】；；偏小。
27．（8分）某小组同学尝试用下图所示装置测定大气压强．实验过程中温度保持不变．最初U形管两臂中的水银面齐平，烧瓶中无水．当用注射器往烧瓶中注入水时，U形管两臂中的水银面出现高度差．实验的部分数据记录在下表中．
气体体积V(ml) 800 674 600 531 500 水银面高度差h(cm) 0 14.0 25.0 38.0 45.0
（1）根据表中数据，在右图中画出该实验的
h－1/V关系图线；
（2）实验环境下的大气压强p0=cmHg；
（3）如果实验开始时气体的热力学温度为T0，最终气体的体积为500ml，现使U型管中的水银面回到初始齐平状态，应使容器中的气体温度降低到_________．
【答案】（1）图（2）753分（3）
1
记录压强值
注射器
压强传感器
100
0
50
-
+
电动机
秒表
米尺
14
13
12
5
4
3
11
10
9
8
7
6
2
1
0
59
28
57
55
26
24
53
22
51
20
49
18
47
16
45
14
12
43
10
41
39
8
37
6
35
4
33
2
31
0
A
电动机
V
-
+
电动机
秒表
米尺
14
13
12
5
4
3
11
10
9
8
7
6
2
1
0
59
28
57
55
26
24
53
22
51
20
49
18
47
16
45
14
12
43
10
41
39
8
37
6
35
4
33
2
31
0
C
B
A
N
M
图(a)
A
C
显示器
放大器
B
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