實(shí)驗(yàn)題17分練(2)

　　1.(11分)根據(jù)要求，完成“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)。

　　(1)如圖1甲所示，把白紙固定在木板上后，再把木板豎立在桌面上，用圖釘把橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端B連有兩條輕繩，跨過定滑輪后各拴一細(xì)繩套，分別掛上3個(gè)鉤碼和4個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼重1 N)，調(diào)整滑輪的位置，穩(wěn)定后結(jié)點(diǎn)B位于O處，記下________和兩條輕繩的方向，取下滑輪及鉤碼。

　　圖1

　　(2)如圖乙所示，取某單位長度表示1 N，用力的圖示作出兩條輕繩的拉力F1和F2;再用一個(gè)彈簧秤把結(jié)點(diǎn)也拉至O處，記下彈簧秤的讀數(shù)F′=________N，取下彈簧秤。

　　(3)在圖丙中作出F1和F2的合力F及拉力F′的圖示。

　　(4)對比F和F′的大小和方向，發(fā)現(xiàn)它們不是完全一致的，其可能的原因是____________________________________________________(填一個(gè)原因)。

　　解析　(1)為使兩次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的效果相同，那么兩次拉橡皮筋，橡皮筋的伸長量應(yīng)相等，為達(dá)到這一目的，開始拉橡皮筋拉到某一位置O時(shí)，要記錄這一位置，只要第二次將橡皮筋拉到同一位置即可。

　　(2)彈簧秤的讀數(shù)為5.0 N。

　　(3)測量值與理論值是存在誤差的，因此圖中的測量值F′與理論值F是不重合的。所作的圖示如圖所示。

　　(4)本實(shí)驗(yàn)中的誤差來源主要有測量誤差;作圖誤差;彈簧秤自身重力的影響;滑輪與輕繩之間摩擦

　　答案　(1)O的位置(2分)　(2)5.0(3分)　(3)見解析(3分)　(4)測量存在誤差;作圖不準(zhǔn);彈簧秤自身存在重力;滑輪與輕繩之間有摩擦等(寫出一個(gè)即可)(3分)

　　2.(11分)在“測定2節(jié)干電池組成的電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：

　　A.待測的干電池組(電動(dòng)勢約為3.0 V，內(nèi)阻小于2.0 Ω)

　　B.電流表A1(量程為0～3 mA，內(nèi)阻RA1=10 Ω)

　　C.電流表A2(量程為0～0.6 A，內(nèi)阻RA2=0.1 Ω)

　　D.滑動(dòng)變阻器R1(0～20 Ω，允許通過的最大電流為10 A)

　　E.滑動(dòng)變阻器R2(0～200 Ω，允許通過的最大電流為1 A)

　　F.定值電阻R0(990 Ω)

　　G.開關(guān)和導(dǎo)線若干

　　(12甲所示實(shí)驗(yàn)電路，在該電路中，為了操作方便且能準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填寫器材前的字母代號)。

　　(2)按照圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，I1為電流表A1的示數(shù)，I2為電流表A2的示數(shù)。記錄的5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

　　實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 I1/mA 2.83 2.71 2.54 2.40 2.30 I2/A 0.08 0.16 0.25 0.33 0.38

　　甲　　　　　乙

　　圖2

　　根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇合適的坐標(biāo)軸刻度和坐標(biāo)軸起點(diǎn)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙上畫出I1-I2圖線。

　　(3)根據(jù)你繪出的I1-I2圖線，可得被測電池組的電動(dòng)勢E=________V(保留兩位有效數(shù)字)，內(nèi)阻r=________Ω(保留三位有效數(shù)字)。

　　解析　(1)由于電流表A2量程為0～0.6 A，電動(dòng)勢約為3.0 V，為了操作方便且能準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選0～20 Ω的滑動(dòng)變阻器R1。

　　(2)由于電流表A1的示數(shù)I1從最小值2.30 mA開始增大，所以縱軸起點(diǎn)可以從2.20 mA開始。由于I1變化大約為0.5 mA，所以縱軸刻度可以每格為0.1 mA。由于I2變0.3 A，所以橫軸刻度可以每格為0.05 A，用描點(diǎn)法畫出I1-I2圖線如圖所示。

　　(3)由閉合電路歐姆定律有E=(I1+I2)r+I1(R0+RA1)，變形得I1=-·I2，斜率k=-=×10-3，截距b==3.00×10-3 A，則該電源的電動(dòng)勢E=3.0 V，內(nèi)阻r=1.75 Ω。

　　答案　(1)D(2分)　(2)見解析圖(3分)　(3)3.0(3分)　1.75(3分)

　　3.(11分)現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)合3甲所示)、小車(假設(shè)小車的質(zhì)量為M，未具體測出)、計(jì)時(shí)器、米尺、彈簧秤，還有鉤碼若干。實(shí)驗(yàn)步驟如下(不考慮摩擦力的影響，重力加速度為g)，完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中所缺的內(nèi)容：

　　圖3

　　(1)按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材。

　　(2)用彈簧秤沿斜面向上拉小車保持靜止，測出此時(shí)的拉力F。

　　(3)讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開始下滑到A2，記下所用的時(shí)間t，用米尺測量A1與A2之間的距離s，從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度得小車的加速度a=________。

　　(4)已知A1與A2之間的距離s，實(shí)驗(yàn)時(shí)在小車中加鉤碼，所加鉤碼總質(zhì)量為m，要保持小車與鉤碼的合外力F不變，可采用如下方法：用彈簧秤沿著斜面拉著小車，將斜面的________，直到彈簧秤的讀數(shù)為________為止。

　　(5)多次增加鉤碼，然后重復(fù)步驟(4)。在小車與鉤碼的合外力保持不變的情況下，利3)和(4)的測量和計(jì)算結(jié)果，可得鉤碼總質(zhì)量m與小車從A1到A2時(shí)間t的關(guān)系式為m=________。

　　(6)利用實(shí)驗(yàn)中所測得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的m-t2圖像，若該圖像的斜率為k，圖像在縱軸上截距的絕對值為b，那么根據(jù)該圖像求得小車的質(zhì)量M=________，小車所受的合外力大小為F=________。(用k、b和s表示，用其他物理量表示均不給分)

　　解析　(3)由初速度為零的勻加s=at2，故加速度為a=。

　　(4)由平衡條件得F=，可見在小車中增加鉤碼的同時(shí)為保持小車所受的合外力不變，應(yīng)調(diào)整斜面的高度，將斜面的高度降低，直到彈簧秤的讀數(shù)為F為止。

　　(5)由牛頓第二定律有F=(m+M)a=(m+M)，

　　即m=·t2-M。

　　(6)由m=·t2-M可知，圖像在M=b。圖像的斜率為k=，故小車所受的合外力為F=2sk。

　　答案　(3)(2分)　(4)高度適當(dāng)降低(1分)　F(1分)　(5)-M(3分)　(6)b(2分)　2sk(2分)

　　4.(11分)[2015·福建理綜，19(2)]某學(xué)習(xí)小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實(shí)驗(yàn)器材如圖4甲所示，現(xiàn)已完成部分導(dǎo)線的連接。

　�、賹�(shí)驗(yàn)要求滑動(dòng)變阻器的滑片從左到右移動(dòng)過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲實(shí)物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接;

　　圖4

　�、谀炒螠y量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為________A;

　�、墼撔〗M描繪出的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將________只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動(dòng)勢為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為________W(保留兩位小數(shù))。

　　解析�、賹�(shí)物接線圖見答案;②由圖知電流表量程為0.6 A，所以讀數(shù)為0.44 A;③電源內(nèi)阻為1 Ω，所以當(dāng)外電路總電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，即小電珠的總功率最大，此時(shí)外電路電壓等于內(nèi)電壓等于1.5 V，由圖丙知當(dāng)小電珠電壓等于1.5 V時(shí)電流約為0.38 A，此時(shí)電阻約為R==3.95 Ω≈4 Ω，并聯(lián)后的總電阻為1 Ω，所以需要4個(gè)小電珠并聯(lián)，小電珠消耗的總功率約為P== W=2.25 W。

　　答案�、龠B線如圖(3分)　②0.44(3分)�、�4(2分)

　　2.25(3分)

　　5.(11分)(2015·鹽城市高三第三次模擬)為測量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，將木板傾斜，木塊以不同的初速度沿木板向上滑到最高5所示。

　　圖5

　　(1)本實(shí)驗(yàn)中，下列操作合理的是________。

　　A.遮光條的寬度應(yīng)盡量小些

　　B.實(shí)驗(yàn)前將輕質(zhì)卡置于光電門附近

　　C.為了實(shí)驗(yàn)成功，木板的傾角必須大于某一值

　　D.光電門與輕質(zhì)卡所能達(dá)到的最高點(diǎn)間的距離即為木

　　(2)用螺旋測微器測量遮光條的寬度，如圖6所示讀數(shù)為________mm。

　　圖6　　　　　　　　圖7

　　(3)改變木塊的初速度，測量出它向上運(yùn)動(dòng)的最大距離與木塊來回經(jīng)過光電門時(shí)速度的平方差，結(jié)果如下表所示，試在圖7坐標(biāo)紙上作出Δv2-t的圖像。經(jīng)測量木板傾角的余弦值為0.6，重力加速度取g=9.80 m/s2，則木塊與木板間的________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

　　序號 1 2 3 4 5 x/m 16.0 36.0 60.0 70.0 88.0 Δv2/(m2·s-2) 0.04 0.09 0.15 0.19 0.22 (4)由于輕質(zhì)卡的影響，使得測量的結(jié)果________(填“偏大”或“偏小”)。

　　解析　(1)遮光條A正確;實(shí)驗(yàn)時(shí)輕質(zhì)卡應(yīng)與木塊一起向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)前將輕質(zhì)卡與木塊靠在一起，故B錯(cuò)誤;當(dāng)木板傾角大于某一值時(shí)，木塊重力沿斜面向下的分力大于最大靜摩擦力，木塊到達(dá)最高點(diǎn)后可以反向下滑，否則木塊到達(dá)最高點(diǎn)后將靜止，實(shí)驗(yàn)不能成功，所以為了實(shí)驗(yàn)成功，木塊的傾角必須大于某一值，故C正確;木塊向上運(yùn)動(dòng)的最大距離為光電門與輕質(zhì)卡所能達(dá)到的最高點(diǎn)間的距離，選項(xiàng)D正確。

　　(2)該螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為3.5 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為20.0×0.01 mm=0.200 mm，故螺旋測微器讀數(shù)為3.700 mm。

　　(3)Δv2-x圖像見答案。對木塊來回經(jīng)過光電門的過程，由動(dòng)能定理可得-μmgcos θ·2x=mv2-mv，整理可得v-v2=Δv2=4μgcos θ·x，即以速度的平方差Δv2為縱軸，以x為橫4μgcos θ，由圖像求得斜率為，故有μ=≈0.011。

　　(4)由于輕質(zhì)卡阻礙了木塊向上的運(yùn)動(dòng)，故使得μ的測量值偏大。

　　答案　(1)ACD(2分)　(2)3.700(2分)　(3)如圖所示(3分)　0.011(2分)

　　(4)偏大(2分)

　　6.(11分)(2015·江蘇單科，10)小明利用如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量一干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。

　　圖8

　　(1)圖8中電流表的示數(shù)為________A。

　　(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下：

　　U/V 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I/A 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在下面的方格紙上作出U-I圖線。

　　圖9

　　由圖線求得：電動(dòng)勢E=________V;內(nèi)阻r=________Ω。

　　(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明進(jìn)行了多次測量，花費(fèi)了較長時(shí)間，測_____________________________。

　　解析　(1)由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，電流表使用0.6 A量程，所以讀數(shù)為0.44 A;(2)描點(diǎn)畫圖，如圖所示，根據(jù)U=-Ir+E可得電動(dòng)勢為E=1.6 V;圖線的斜率絕對值等于內(nèi)阻r=1.2 Ω;(3)干電池長時(shí)間使用后，電動(dòng)勢和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化

　　答案　(1)0.44(2分)　(2)U-I圖像見解析圖(3分)

　　160(1.58～1.62都算對)(2分)　1.2(1.18～1.26都算對)(2分)　(3)干電池長時(shí)間使用后，電動(dòng)勢和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大(3分)