第十三章实验专题章末综合测试(十三)(时间：60分钟 分数：100分)1．利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示．(1)下列关于该实验操作的说法中，正确的是________．(选填选项前的字母)A．实验前需垫高木板右端以平衡摩擦力B．实验应保证小车的质量远大于所挂钩码的质量C．实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行D．实验开始时，应先放开小车再接通电源(2)从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz.乙从图中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离x1＝________cm，该小车的加速度a＝________m/s2(计算结果保留2位有效数字)，实验中纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连接．解析：(1)(1)本实验前应先将长木板的右端垫高来平衡摩擦力，A正确；力传感器能准确地测出小车所受的拉力，因此无需满足小车的质量远大于所挂钩码的质量，B错误；为了减小实验误差，实验时应保持细线与长木板平行，C正确；实验时应先接通电源，待打点计时器工作稳定时，再释放小车，D错误．(2)从图中所给的刻度尺上可读出A、B两点间的距离x1＝0.70cm.根据Δx＝aT2得，加速度a＝＝m/s2＝0.20m/s2.实验中纸带的左端与小车相连接．答案：(1)AC (2)0.70 0.20 左2．(2022·河南郑州质检)一个小球在液体里运动，会受到一种类似于摩擦力的液体阻力的作用，叫作粘滞力，如果液体无限深广，计算粘滞力的关系式为F＝3πDηv，其中D为小球直径，v为小球在液体中的运动速度，η称作粘滞系数．8\n实验创新小组的同学们通过下面实验测量了某液体的粘滞系数．(1)取一个装满液体的大玻璃缸，放在水平桌面上，将质量为1kg的小钢球沉入液体底部，可以忽略除粘滞力以外的所有摩擦阻力的作用．将一根细线拴在小钢球上，细线另一端跨过定滑轮连接砝码盘．在玻璃缸内靠左端固定两个光电门A、B，光电门的感光点与小钢球的球心在同一条水平线上．(2)测出小钢球直径为5.00cm，将小钢球由玻璃缸底部右侧释放，调整砝码数量以及释放小钢球的初始位置，确保小钢球通过两个光电门的时间相同．若某次测出小钢球通过两个光电门的时间均为0.025s，则可得小钢球此时运动的速度大小为________m/s.(3)记录此时砝码盘以及砝码的总质量m＝60g，由计算粘滞力的关系式可得液体的粘滞系数为η＝____N·s/m2.(重力加速度g＝10m/s2)(4)改变砝码数量，重复第(2)、(3)步骤的实验，测出不同质量的砝码作用下小钢球匀速运动速度．由表中数据描点连线，作出粘滞力随速度变化的图象.12345678砝码盘以及砝码的总质量m/g30405060708090100粘滞力F/N0.300.400.500.600.700.800.901.0小钢球匀速运动速度v/m·s－11.31.82.22.03.13.54.04.4根据计算粘滞力的关系式和图象，可得该液体的粘滞系数为η＝________N·s/m2.(所有结果均保留两位有效数字)8\n解析：(2)小钢球此时的运动速度大小为v＝D/t＝2.0m/s.(3)根据平衡条件mg＝F，由计算粘滞力的关系式F＝3πDηv，可得液体的粘滞系数为η＝＝0.64N·s/m2.(4)由F＝3πDηv可知，粘滞力随速度变化的图象的斜率k＝3πDη，根据实验数据作出的图象知斜率k＝0.227N·s/m，可得该液体的粘滞系数为η＝0.48N·s/m2.答案：(2)2.0 (3)0.64 (4)图象如图所示0．48(0.47～0.49)3．在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝200g的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点．已知打点计时器每隔T＝0.02s打一个点，当地的重力加速度g＝9.8m/s2，那么：(1)计算B点瞬时速度时，甲同学用v＝2gsOB，乙同学用vB＝.其中所选择方法正确的是________(填“甲”或“乙”)同学．(2)同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为________m/s2，从而计算出阻力f＝________N.(3)若同学丁不慎将上述纸带从OA之间扯断，他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？________.(填“能”或“不能”)解析：(1)由于纸带与限位孔之间有摩擦，故重物下落时的加速度小于重力加速度，不能利用v＝2gsOB计算vB，而利用vB＝计算B点瞬时速度的方法是正确的．(2)根据xBC－xAB＝aT2可得a＝9.5m/s2，由牛顿第二定律可得mg－f＝ma，解得f＝0.06N.(3)根据ΔEp＝ΔEk即重物重力势能的减少量等于其动能的增加量可知，能实现验证机械能守恒定律的目的．答案：(1)乙 (2)9.5 0.06 (3)能8\n4．某实验小组利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统探究“外力做功与小车动能变化的关系”．实验时将小车拉到水平轨道的O位置由静止释放，在小车从O位置运动到A位置过程中，经计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线如图(b)所示，还得到了小车在A位置的速度大小vA；另外用电子秤测得小车(含位移传感器发射器)的总质量m.回答下列问题：(1)由图(b)可知图(a)中A位置到力传感器的距离________(填“小于”“等于”或“大于”)弹簧原长．(2)在小车从O位置运动到A位置过程中弹簧对小车所做的功W＝________，小车的动能改变量ΔEk＝________.(表达式用题中已知物理量的符号表示)(3)甲同学在分析实验数据后，还补充了如下实验：将弹簧从小车上卸下，给小车一初速度，让小车从轨道右端向左端运动，利用位移传感器和计算机得到小车的速度随时间变化的图线如图(c)所示，则他要探究关系式________________是否成立．(关系式用题中已知物理量的符号表示)(4)乙同学反思整个实验过程提出了自己的方案：在实验开始时，小车不连接弹簧，将图(a)中轨道________(填“左”或“右”)端垫高至合适位置，让小车在轨道上获得一初速度开始运动，若计算机监测到的小车位移时间图线是________，即表明轨道倾角调整到位，再实施题中所述实验步骤，而无须做甲同学补充的实验．解析：(1)根据计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线可知，弹簧的弹力随弹簧长度的减小而减小，可知弹簧的长度减小时，伸长量减小，A位置弹簧仍然处于伸长状态．(2)根据功的定义可知，功是力在空间的积累效果，W＝Fx，结合F－x图象可知，小车从O到A的过程中，拉力做的功可以用梯形的面积来表示，即W＝·xA，小车的初速度是0，末速度是vA，则动能的改变量ΔEk＝mv－0＝mv.(3)根据图(c)可知，小车在不受弹簧的弹力时做匀减速直线运动，说明小车受到摩擦力的作用，结合图(c)可知，小车的加速度a＝＝，所以，小车受到的摩擦力Ff＝ma＝8\n，由此可知，小车受弹簧的弹力时，弹簧的弹力和摩擦力共同对小车做功，则W总＝W－FfxA，所以该同学需要验证的关系式是(F0＋FA－2m)xA＝mv.(4)由(3)的分析可知，小车运动的过程中还受到摩擦力的作用，若实验前先平衡摩擦力，则不需要验证步骤(3)的公式．平衡摩擦力的方法是：使长木板小车开始运动的一端(右端)抬起一个合适的角度，让小车在没有拉力的情况下开始运动，若小车做匀速直线运动，则摩擦力与小车的重力沿斜面方向的分力相等，即可保证合外力等于弹簧的拉力．由于小车做匀速直线运动，所以计算机监测到的小车位移时间图线是直线．答案：(1)大于 (2)(F0＋FA)xA mv (3)(F0＋FA－2m)xA＝mv (4)右 直线(第二空填“一次函数图线”或“正比例函数图线”也正确)5．为了测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中准备了下列器材：待测干电池E(电动势约1.5V，内阻约1.0Ω)电流表G(满偏电流3mA，内阻10Ω)电流表A(量程0～0.60A，内阻约0.10～2)滑动变阻器R1(0～20Ω，2A)滑动变阻器R2(0～100Ω，1A)定值电阻R3＝990Ω，开关S和导线若干(1)小明同学在某一次的测量过程中两电流表的指针偏转如图甲所示，则电流表A的读数为________A，电流表G的读数为________mA.甲(2)请在方框中画出他的实验电路图．(标明所选仪器的符号) 乙(3)图乙为小明根据实验数据作出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由该图线可得：被测干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.解析：(1)电流表A的读数为0.22A，电流表G的读数为1.30mA.(2)电路图如图所示．8\n(3)由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir＝I1(Rg＋R3)＋(I1＋I2)r，所以I1＝，由图象可知，纵轴截距为＝1.47mA，斜率的绝对值为＝×10－3＝0.78×10－3，代入数据解得E＝1.47V，r＝0.78Ω.答案：(1)0.22 1.30 (2)见解析图 (3)1.46～1.48 0.70～0.806.实验室有一破损的双量程电压表，两量程分别是3V和15V，其内部电路如图所示，因电压表的表头G已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻R1、R2完好，测得R1＝2.9kΩ，R2＝14.9kΩ.现有两个表头，外形都与原表头G相同，已知表头G1的满偏电流为1mA，内阻为50Ω；表头G2的满偏电流为0.5mA，内阻为200Ω，又有三个精密定值电阻r1＝50Ω，r2＝100Ω，r3＝150Ω.若保留R1、R2的情况下，对电压表进行修复，根据所给条件回答下列问题：(1)原表头G满偏电流I＝________，内阻r＝________.(2)在虚线框中画出修复后双量程电压表的电路(标识出所选用的相应器材符号)．(3)某学习小组利用修复的电压表，再加上可以使用的以下器材测量一未知电阻Rx的阻值：电流表A量程0～5mA，内阻未知；最大阻值约为100Ω的滑动变阻器；电源E(电动势约3V)；开关S、导线若干．8\n由于不知道未知电阻的阻值范围，学习小组为精确测出未知电阻的阻值，选择合适的电路，请你帮助他们补充完整电路连接，正确连线后读得电压表示数为2.40V，电流表示数为4.00mA，则未知电阻阻值Rx为________Ω.解析：(1)根据毫安表改装成电压表的原理得I(R1＋r)＝3V，I(R2＋r)＝15V联立解得I＝1mA，r＝100Ω(2)由第(1)问计算可知，G1与r1串联可以代替原表头G，修复后双量程电压表的电路如图所示．(3)由于不知道未知电阻的阻值范围，又要精确测出未知电阻的阻值，再加上电压表示数为2.40V，电流表量程为0～5mA，内阻未知，所以其合适的电路应是分压电路，用毫安表外接法，电压表用3V量程.3V量程的电压表内阻R内＝R1＋r＝3000Ω，则Rx＝＝Ω＝750Ω.答案：(1)1mA 100Ω (2)见解析图 (3)电路连接见解析图 7507．要用伏安法较准确地测量一约为100Ω的定值电阻的阻值，除待测电阻外，提供的实验器材如下：电压表V：量程为10V，内阻约为1kΩ两块电流表A1、A2：量程为30mA，内阻约为3Ω滑动变阻器R：阻值0～10Ω定值电阻R1：阻值约150Ω电阻箱R2：阻值0～999.9Ω直流电源：电动势约9V，内阻很小开关、导线若干8\n(1)由于现有电流表量程偏小，不能满足实验要求，为此，先将电流表改装(扩大量程)，然后再进行测量．①测量电流表A2的内阻．按如图甲所示的电路测量A2的内阻，以下给出了实验中必要的操作：A．闭合开关S1、S2B．按图连接线路，将滑动变阻器R的滑片调至最左端，各开关均处于断开状态C．调节R2，使A1的示数为I1，记录R2的阻值，断开S1D．断开S2，闭合S3E．调节滑动变阻器R使A1、A2的指针偏转适中，记录A1的示数I1请按合理顺序排列实验步骤(填序号)：________.②将电流表A2改装成电流表A.如果①步骤C中R2的阻值为3.6Ω，现用电阻箱R2将A2改装成量程为90mA的电流表A，应把阻值调为________Ω与A2并联．(2)用如图乙所示电路测量Rx，当电流表A2读数为24mA时，电压表的读数为6.84V，则Rx的测量值为________Ω，若考虑系统误差，可计算出Rx为________Ω.解析：(1)①依据等效替代法测电阻的核心是“效果相同”，本题中体现为使A1的示数相同，所以需要先接通开关S1、S2，同时断开开关S3，调节出一个电流值，然后接通开关S1、S3，同时断开开关S2，调节电阻箱R2的电阻值，使电流表A1的示数与上一次相同，记录电阻箱的电阻，即为所求，所以步骤为BAEDC.②由电流表改装知识可得，量程扩大为3倍，根据并联电路分流规律可知：并接电阻应为电流表内阻的一半，即1.8Ω.(2)电流表A2示数是24mA，那么通过与其并联的电阻R2的电流为48mA，所以Rx的测量值Rx＝＝，所以Rx的测量值Rx＝＝＝95Ω，若考虑系统误差，Rx＝(95－)Ω＝93.8Ω.答案：(1)①BAEDC ②1.8 (2)95 93.88
