广西2022年高考物理 核心考点复习冲刺十二 物理实验

广西2022年高考核心考点复习冲刺十二物理实验实验是高考必考内容之一。常考的教材中学生实验共有19个，其中涉及测量物理量的实验有8个，涉及验证和探索实验规律的有11个。高考热点为电阻的测量（包括电压表、电流表内阻的测量）、电源电动势与内电阻的测量等。本部分命题重点是考查考生能否理解物理概念和规律是如何在实验基础上建立起来的，考查大家对实验技能掌握的程度。复习时，一定要掌握游标卡尺、螺旋测微器等基本仪器的正确使用方法，掌握如测定电源电动势、测定内电阻等重要实验的原理，掌握用伏安法测电阻等基本实验的器材选取、步骤设计等。还要仔细阅读教材，注意教材演示实验的原理、器材、操作程序等。另外还要学会将所学的实验方法迁移应用，解决一些简单的设计性实验。【题型示例】【示例1】（1）“验证动量守恒定律”的实验装置原来的教科书采用图16－1甲的方法，经过编者修改后，现行的教科书采用图16－1乙的方法。两个实验装置的区别在于①悬挂重垂线的位置不同②图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球和被碰小球做平抛运动的抛出点分别在通过O、O′点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置，比较这两个实验装置，下列说法正确的是A．采用图甲的实验装置时，需要测出两小球的直径B．采用图乙的实验装置时，需要测出两小球的直径C．为了减小误差，采用图甲的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑D．为了减小误差，采用图乙的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑（2）在做“碰撞中的动量守恒”实验中：-23-\n图16－2①如果采用（1）中乙图装置做“碰撞中的动量守恒”实验，某次实验得出小球的落点情况如图16－2所示，图中数据单位为cm，假设碰撞动量守恒，则之比m1：m2＝___________。②在实验中根据小球的落点情况，若等式ON＝__________________成立，则还可证明碰撞中前后系统的动能相等。-+图16－3【示例2】使用如图16－3所示器材测定小灯泡在不同电压下的电功率。已知小灯泡标有“6Ｖ，3Ｗ”的字样，电源是12Ｖ的直流电源，滑动变阻器有两种规格，R1标有“5Ω，2Ａ”，R2标有“100Ω，20ｍＡ”。各电表的量程在图中已标出，测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据。　　-23-\n（1）把图中实物连成实验电路，滑动变阻器应选用　　。　　（2）测量时电压表示数如图16－4所示，则Ｕ＝　　Ｖ。（2）因电压表选用0～15Ｖ档，表盘中每一小格代表0.5V，读数为3.7V。【答案】（1）如图16－5所示，Ｒ1（2）3.7【名师解读】本题是测定小灯泡电功率的实验，考查推理能力和实验能力，体现了《考试大纲》中对“能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据”的能力要求。考生要重点掌握实验器材的选择依据，尤其是滑动变阻器-23-\n分压式和限流式接法的选择。【示例3】人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面没有压力，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。针对这种环境，某兴趣小组通过查资料获知：弹簧振子做简谐运动的周期为（其中m时振子的质量，k时弹簧的劲度系数）。他们设计了一种装置来间接测量物体的质量，如图16－6所示，A是带夹子的金属块，金属块和夹子的总质量为m0，B是待测质量的物体（可以被A上的夹子固定），弹簧的劲度系数k未知，当他们有一块秒表。AB图16－6（1）请你简要地写出测量待测物体质量的方法，测量的物理量用字母表示①______________________________；②______________________________。（2）用所测物理量和已知物理量求待测物体质量的计算式为m＝____。（3）由于在太空中受到条件闲置，只能把该装置放在如图16－7所示的粗糙的水平桌上进行操作，则该操作对该实验结果________（填“有”或“无”）影响，因为___________________。AB图16－7【解析】（1）由公式得，可用秒表测出不放B和放上B时弹簧振子完成30次全振动的时间t1和t2，即可求出待测物体的质量。-23-\n（2）不放B时，，放上B时，，，解得。的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”和“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题”的能力要求。【专家预测】1．在做“描绘小灯泡的伏安特曲线”的实验时，所用器材有：电动势为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线，要求能测出尽可能多的数据，图示是没有连接完的实物电路。（已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根）（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整。（2）连好电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表几乎不偏转，则故障的原因可能是。（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向（填“左”或“右”）端滑动。-23-\n（4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图所示的U-I图线，根据U-I图线提供的信息，可计算出小灯泡额定功率为W。（5）图线是曲线而不是过原点的直线，原因是。2．如图1所示为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I-U关系曲线图。（1）为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线，在图2和图3两个电路中应选-23-\n恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1=250Ω。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为V；电阻R2的阻值为Ω。6．有一根长陶瓷管，其表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，管的两端有导电箍M和N，如图甲所示。用多用表电阻档测得MN间的电阻膜的电阻约为1kΩ，陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度。某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验。A．米尺（最小分度为mm）；B．游标卡尺（游标为20分度）；C．电流表A1（量程0～5mA，内阻约10Ω）；D．电流表A2（量程0～100mA，内阻约0.6Ω）;E．电压表V1（量程5V，内阻约5kΩ）；F．电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ）；-23-\nG．滑动变阻器R1（阻值范围0～10Ω，额定电流1.5A）；H．滑动变阻器R2（阻值范围0～100Ω，额定电流1A）；I．电源E（电动势6V，内阻可不计）；J．开关一个，导线若干。（1）他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm，用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径，其示数如图乙所示，该陶瓷管的外径D=cm.（2）为了比较准确地测量电阻膜的电阻，且调节方便，实验中应选用电流表，电压表，滑动变阻器。（填写器材前面的字母代号）（3）在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图。（4）若电压表的读数为U，电流表的读数为I，镀膜材料的电阻率为r，计算电阻膜厚度d的数学表达式为：d=___________（用已知量的符号表示）。4.有一待测电阻Rx（阻值约5Ω左右），实验室提供的器材有：A．直流电流表A（0~100mA，内阻为25Ω）-23-\nB．直流电压表V（0~3V，内阻为5kΩ）C．滑动变阻器R1（0~20Ω，1A）D．滑动变阻器R2（0~1kΩ，0.1A）E．电源（电动势约为3V，内阻不计）F．开关和若干导线（1）若要求在实验中待测电阻两端的电压从0开始变化，滑动变阻器应选用（填仪器代号），请画出实验电路图；（2）实验时，某同学使用的是多用电表直流电流档来测电流，示数如图乙所示（丙为指针所在区域部分的放大图），读数为mA。【答案】（1）C；实验电路图略（2）72.0mA【解析】（1）因为实验要求待测电阻两端的电压从0开始变化，所以滑动变阻器要采用分压接法，应选取小阻值的滑动变阻器，即滑动变阻器选择选项C；待测电阻的阻值较小，电流表应外接；实验电路图略。（2）多用电表的选择开关指在“mA”挡中的“×100”挡位，表示测量的是量程为100mA的直流电流，根据表头指针位置可知，待测电流的读数为72.0mA。5.某研究性学习小组利用图1所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如图2所示的图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E=V，r=Ω。-23-\n【答案】9.2.9或3.0；0.8或0.9【解析】根据闭合电路欧姆定律有，所以R=，可见，图2所示的图线的斜率表示电源电动势E，图线与纵轴的截距表示-r，所以E=k=3.0V，r=0.8Ω。6．某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，串联了一只2.8Ω的保护电阻R0，实验电路如图1所示．（1）连好电路后，当该同学闭合电键，发现电流表示数为0，电压表示数不为0，检查各接线柱均未接错，且接触良好；他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b；b、c；d、e时，示数均为0，把两表笔接c、d时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是______________________________．（2）按电路原理图1及用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接c、d时的实物电路图2以画线代导线将没连接的线连接起来．（3）排除故障后，该同学顺利完成实验，测得下列数据且根据数据在下面坐标图中描出对应的点，请画出U-I图，并由图求出：电池的电动势为________，内阻为________．I/A0.100.170.230.300.40-23-\nU/V1.201.000.800.600.55（4）考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验的系统误差的原因是：____________。【答案】（1）R断路（2）如下图左图所示；（3）如下图右图所示；1.5V（1.45-1.55）；0.09Ω（4）电压表内阻分流-23-\n【解析】（1）电流表示数为0，说明电路断路；又由电压表示数不为0，可知断路出现7.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：A．干电池E（电动势约为1.5V、内电阻大约为1.0Ω）B．电压表V（0～15V、内电阻大约为15kΩ）C．电流表A（0～0.6A、内阻RA=0.1Ω）D．电流表G（满偏电流3mA、内阻Rg=10Ω）E．滑动变阻器R1（0～10Ω、10A）F．滑动变阻器R2（0～100Ω、1A）G．定值电阻R3=990ΩH．开关、导线若干　（1）为了方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑动变阻器是_____（填写“R1”或“R2”）；（2）请画出你所设计的实验电路图，并在图中标上所选用器材的符号。-23-\n8.某课外小组计划用水果制作水果电池，并测量水果电池的电动势（E）和内阻（r）。他们将铜片、锌片插入水果中，制成了“水果电池”。某同学连接如图所示的实物图。（1）实物图中有两处导线连接错误，分别是导线_______和导线________。（用“A”～“F”表示）（2）更正电路后，改变滑动变阻器的阻值，记录电压表和电流表的读数，利用作图法做得U-I图像，经数据处理得：水果电池的电动势E=7.30V、内阻r=420Ω。之后经检查发现，由于粗心，每次记录电压和电流的数据分别是仪表实际读数的10倍，则该水果电池的电动势和内阻的测量值应为：E=_______V、r=________Ω。（结果保留三位有效数字）【答案】（1）FD或FC（2）0.730；420【解析】（1）电压表的“+”接线柱应该接电源的正极，即导线F连接错误；滑动变阻器起限流作用，应该选择“一上一下”两个接线柱接入电路，所以C、D两条导线中需要更改一条。-23-\n（2）U-I图线与纵轴截距表示电源电动势E，图线斜率的绝对值表示内阻r的大小，根据题意，当把U-I图象的纵轴和横轴的单位同时缩小10倍时，图线与纵轴的截距也缩小10倍，而其斜率不变，所以，该水果电池的电动势和内阻的测量值应为E=0.730V，r=420Ω。9．现要测量某小量程电流表的内阻，其内阻在5Ω～8Ω之间，可选用的器材如下：A．待测电流表A（量程10mA）B．电压表V1（量程0.3V，内阻约500Ω）C．电压表V2（量程3V，内阻约3kΩ）D．滑动变阻器R1（最大电阻10Ω）E．滑动变阻器R2（最大电阻500Ω）F．定值电阻R3（阻值10Ω）G．电源E（电动势3V）H．开关S及导线若干请设计出实验所用的电路，要求测量结果尽可能精确且电流表、电压表的示数能从零开始调节。（1）器材应选用（填器材序号字母）；（2）在方框内画出实验电路图并标明符号；（3）电流表A内阻的表达式为：RA=，式中各符号的物理意义为。【答案】（1）ABDFGH（2）如图所示（3）；U为电压表的读数，I为电流表的读数【解析】（1）先选择唯一性器材：AFGH；实验要求测量结果尽可能精确且电流表、电压表的示数能从零开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法，选择阻值较小的，即选择选项D；待测电流表A的量程和内阻都很小，需要使用定值电阻与其串联起来以起保护作用，即使如此，允许加在它们两端的最大电压值为为18Ω×10mA=0.18V，所以电压表选择选项B。综上可知，器材应选用ABDFGH。（2）利用伏安法测电阻，滑动变阻器采用分压接法，待测电流表本身可以测量电流值，将定值电阻与待测电流表串联起来。电路原理图如答案图所示。-23-\n（3）根据闭合电路欧姆定律有U=I（R3+RA），所以，其中U为电压表的读数，I为电流表的读数。10．一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100。用×10挡测量某电阻时，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，应换到挡。如果换挡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11.如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各点连接。（1）为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的挡。（2）在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明可能有故障（只填一处）。-23-\n12.用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：（1）旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。（2）将K旋转到电阻挡“×l00”的位置。（3）将插入“十”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件_______，使指针对准电阻的_________(填“0刻线”或“∞刻线”)。（4）将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，按_______的顺序进行操作，得出测量结果。A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准-23-\n13.在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，则下列说法中错误的是。A．同一次实验中，O点位置不允许变动B．实验中，只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置C．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间的夹角必须取90°D．实验中，要始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点【答案】BCD【解析】同一次实验中，O点位置不允许变动，否则合力变化，选项A说法正确；实验中，除了需记录弹簧测力计的读数和O点的位置外，还要记录细绳套或者弹力的方向，选项B说法错误；实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间的夹角可以取任何值，不一定要取90°，选项C说法错误；实验中，如果先将其中一个弹簧测力计拉到最大量程，再调节，很容易使其超出量程，造成损坏，所以说法D错误。本题答案为BCD。14．请将下列实验步骤或结果补充完整：在“研究弹簧形变与外力关系的实验中”，取一待测弹簧，将弹簧自由悬挂测出其长度，在其下端竖直悬挂钩码，稳定后测出弹簧的长度，并记录__________．改变钩码个数，重复上述步骤．某同学在下图坐标中，根据外力F与弹簧形变x的数据标出了五个点．请你在图中描绘出相应的F-x图像，根据图像求出弹簧的劲度系数为_______N/m．（保留两位有效数字）-23-\n15．学校的物理课外活动小组欲测滑块在斜面上下滑的加速度以及滑块与木板间的动摩擦因数，一位同学想出了一个巧妙的方案。如图所示，将一小钢球和滑块用细线连接，跨在木板上端的小定滑轮上，开始时小球和滑块均静止，剪断细线小球自由落下，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。他反复调整挡板的位置，重复上述操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，然后用刻度尺测量出H=1.25m，x=0.50m，h=0.30m。根据以上数据可得滑块在斜面上下滑的加速度a=____m/s2，滑块与木板间的动摩擦因数μ=_____。（g取10m/s2）【答案】4.0；0.25-23-\n【解析】根据运动学规律有，，联立两式，可得；设木板与水平桌面间的夹角为θ，根据几何关系可知，sinθ=0.6，cosθ=0.8；对滑块下滑时受力分析，并根据牛顿第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma，可得，代入数据，可得，μ=0.25。16.现要验证“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”这一物理规律．给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面、小车、计时器一个、米尺，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从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t.（2）用米尺测量A1与A2之间的距离x，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，则可以验证“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．17.某同学在“探究平抛运动的规律”的实验中，采用如图所示装置做实验，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中M的末端是水平的，N-23-\n的末端与光滑的水平板相切；两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD，从而保证小球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。现将小球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到的现象应该是，仅改变弧形轨道M的高度（AC距离保持不变），重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明。18.在验证机械能守恒定律实验时：（1）关于本实验的叙述中，正确的有（）A.打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定，以减少纸带下落过程中的阻力B.需用天平测出重锤的质量C.打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源D.用手托着重锤，先闭合打点计时器的电源开关，然后释放重锤E.打出的纸带中，只要点迹清晰，就可以运用公式，来验证机械能是否守恒F.验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面（2）验证机械能是否守恒时，实验中计算某一点的速度，甲同学用v=gt来计算，乙同学用来计算。其中_______同学的计算方法更符合实验要求。重力加速度g-23-\n的数值，甲同学用9.8m/s2代入，乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入，丙同学用当地的实际重力加速度代入，其中_____同学的做法是正确的。（3）甲同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量ΔEp略大于动能的增加量ΔEk，乙同学发现ΔEp<ΔEk，实验过程中肯定存在错误的是______同学。本实验中引起误差的主要原因是___________。19.某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小为3cm左右的土豆代替小球，如图所示。-23-\n他设计的实验步骤是：A.将土豆用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点B.用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长C.将石块拉开一个大约α=5°的角度，然后由静止释放D.从摆球摆到最低点时开始计时，测出30次全振动的总时间t，由T=t/30算出周期E.改变OM间尼龙线的长度再做几次实验，记下相应的L和TF.求出多次实验中测得的L和T的平均值作为计算时使用的数据，代入公式求出重力加速度g。（1）你认为该同学以上实验步骤中有错误或操作方法不当的是______（填序号字母）。（2）该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值与真实值相比________（填偏大、相等、偏小）。（3）你想办法测量的准确值应为g=_____________（结果用摆长和周期的字母表示）。20.在“用单摆测定重力加速度”的实验中：-23-\n（1）某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验，各组实验的测量数据如下。若要计算当地的重力加速度值，应选用第____组实验数据。组别摆球材料摆长L/m最大摆角全振动次数N/次1铜0.4015°202铁1.005°503铝0.4015°104木1.005°50（2）甲同学选择了合理的实验装置后，测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图T2-L图象中的实线OM，并算出图线的斜率为k，则当地的重力加速度g=________。（3）乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径，则该同学做出的T2-L图象为（）A.虚线①，不平行OMB.虚线②，平行OMC.虚线③，平行OMD.虚线④，不平行OM为摆长，那么记录的周期T所对应的摆长偏小，即在第（2）题图中，取周期T相同时，乙同学描出的点偏左，据此可知，该同学做出的T2-L图象应该为虚线②。本题答案为B。-23-