2019版《5年高考3年模拟》高考物理北京版讲义：专题十七 物理实验 PDF版含答案

专 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 十七　物理实验１５３　　专题十七　物理实验对应学生用 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 起始页码Ｐ２６９考点一　力学实验　　一、打点计时器系列实验中纸带的处理１．纸带的选取：一般实验应选取点迹清晰、无漏点且有足够多点的纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二两计时点，并且第一、二两计时点距离接近２．０ｍｍ。２．根据纸带上点的密集程度选取计数点：打点计时器每打ｎ个点取一个计数点，则相邻计数点时间间隔为ｎ个打点时间间隔。３．测量计数点间距离：为了测量、计算方便和减小偶然误差，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其他各计数点的距离。如图所示，则由图可得：ｓⅠ＝ｓ１，ｓⅡ＝ｓ２－ｓ１，ｓⅢ＝ｓ３－ｓ２，ｓⅣ＝ｓ４－ｓ３，ｓⅤ＝ｓ５－ｓ４，ｓⅥ＝ｓ６－ｓ５４．判定物体运动的性质（１）若ｓⅠ、ｓⅡ、ｓⅢ、ｓⅣ、ｓⅤ、ｓⅥ基本相等，则可判定物体在实验误差范围内做匀速直线运动。（２）设Δｓ１＝ｓⅡ－ｓⅠ，Δｓ２＝ｓⅢ－ｓⅡ，Δｓ３＝ｓⅣ－ｓⅢ，Δｓ４＝ｓⅤ－ｓⅣ，Δｓ５＝ｓⅥ－ｓⅤ若Δｓ１、Δｓ２、Δｓ３、Δｓ４、Δｓ５基本相等，则可判定物体在实验误差范围内做匀变速直线运动。（３）测定第ｎ点的瞬时速度物体做匀变速直线运动时，在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。即测出第ｎ点的相邻前、后两段相等时间Ｔ内的位移，由平均速度公式即可求得第ｎ点的瞬时速度，如图中第４点的瞬时速度为：ｖ４＝ｓⅣ＋ｓⅤ２Ｔ＝ｓ５－ｓ３２Ｔ。（４）测定做匀变速直线运动物体的加速度一般用逐差法求加速度。将如图所示的连续相等时间间隔Ｔ内的位移ｓⅠ、ｓⅡ、ｓⅢ、ｓⅣ、ｓⅤ、ｓⅥ分成三组，利用Δｓ＝ａＴ２可得：ａ１＝ｓⅣ－ｓⅠ３Ｔ２、ａ２＝ｓⅤ－ｓⅡ３Ｔ２、ａ３＝ｓⅥ－ｓⅢ３Ｔ２，再算出ａ１、ａ２、ａ３的平均值，即：ａ＝ａ１＋ａ２＋ａ３３，就是所测做匀变速直线运动物体的加速度。　　二、基本力学实验１．研究性实验实验名称实验原理实验装置数据处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 研究匀变速直线运动通过纸带数据分析运动（１）利用连续相等时间内的位移之差等于恒量进行有关计算或判断（２）利用平均速度法求瞬时速度（３）利用Δｘ＝ａＴ２（或逐差法）求ａ（４）利用ｖ－ｔ图像求ａ研究平抛运动轨迹描绘法分析运动取点分析法ｙ２－ｙ１＝ｇＴ２Δｘ＝ｖ０Ｔ　　　某同学用如图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。实验步骤如下：ａ．安装好实验器材。ｂ．接通电源后，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图中０、１、２、…、６点所示。ｃ．测量１、２、３、…、６计数点到０计数点的距离，分别记作：ｘ１、ｘ２、ｘ３、…、ｘ６。ｄ．通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。ｅ．分别计算出ｘ１、ｘ２、ｘ３、…、ｘ６与对应时间的比值ｘ１ｔ１、ｘ２ｔ２、ｘ３ｔ３、…、ｘ６ｔ６。ｆ．以ｘｔ为纵坐标、ｔ为横坐标，标出ｘｔ与对应时间ｔ的坐标􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１５４　　５年高考３年模拟　Ｂ版（教师用书）点，画出ｘｔ－ｔ图线。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：①实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有　　　　和　　　　。（填选项代号）Ａ．电压合适的５０Ｈｚ交流电源Ｂ．电压可调的直流电源Ｃ．刻度尺　　Ｄ．秒表　　Ｅ．天平　　Ｆ．重锤②将分度值为１ｍｍ的刻度尺的０刻线与０计数点对齐，０、１、２、５计数点所在位置如图所示，则ｘ２＝　　　　ｃｍ，ｘ５＝　　　　ｃｍ。③该同学在图中已标出１、３、４、６计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与２、５两个计数点对应的坐标点，并画出ｘｔ－ｔ图线。④根据ｘｔ－ｔ图线判断，在打０计数点时，小车的速度ｖ０＝　　ｍ／ｓ；它在斜面上运动的加速度ａ＝　　　　ｍ／ｓ２。解析　①打点计时器必须与交流电源配合使用，选Ａ。还必须使用刻度尺测量０计数点与其他计数点间的距离，选Ｃ。②由图可知ｘ２＝２．９８ｃｍ，ｘ５＝１３．２０ｃｍ。③因ｔ２＝０．０８ｓ，ｘ２ｔ２＝２．９８ｃｍ０．０８ｓ＝３７．２５ｃｍ／ｓ，故计数点２的坐标为（０．０８ｓ，３７．２５ｃｍ），同理得计数点５的坐标为（０．２０ｓ，６６．００ｃｍ）。由匀加速直线运动规律可得ｘｔ＝ｖ０＋１２ａｔ，故ｘｔ－ｔ图为一条倾斜直线，如 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 图所示。④该图像纵轴截距表示小车的速度ｖ０＝０．１８ｍ／ｓ。斜率ｋ＝１２ａ＝２．４０ｍ／ｓ２，所以ａ＝４．８０ｍ／ｓ２。答案　①Ａ　Ｃ②２．９８（２．９７～２．９９）　１３．２０（１３．１９～１３．２１）③如图所示　　④０．１８（０．１６～０．２０）　４．８０（４．５０～５．１０）２．探究性实验实验名称实验原理实验装置数据处理方法探究弹力和弹簧伸长的关系Ｆ＝ｋｘ图像法探究动能定理Ｗ＝１２ｍｖ２图像法探究单摆运动Ｔ＝２πＬｇｇ＝４π２ＬＴ２图像法：ｇ＝４π２ｋ　　　［２０１５北京东城一模，２１（２）］一名同学用图示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验。①以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤，请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上　。Ａ．以弹簧长度ｌ为横坐标，以钩码质量ｍ为纵坐标，标出各组数据（ｌ，ｍ）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；Ｂ．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端Ａ处指针所对刻度尺􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十七　物理实验１５５　　上的刻度ｌ０；Ｃ．将铁架台固定于桌子上，将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；Ｄ．依次在弹簧下端挂上１个、２个、３个……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；Ｅ．由图像找出ｍ－ｌ间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式（重力加速度取ｇ＝１０ｍ／ｓ２）；求出弹簧的劲度系数。②图为根据实验测得数据标出的对应点，请作出钩码质量ｍ与弹簧长度ｌ之间的关系图线。③写出弹簧弹力Ｆ和弹簧长度ｌ之间关系的函数表达式：　　　　　　　　　　。④此实验得到的结论是：此弹簧的劲度系数ｋ＝　　　　　　　　Ｎ／ｍ。（计算结果保留三位有效数字）⑤如果将指针分别固定在图示Ａ点上方的Ｂ处和Ａ点下方的Ｃ处，作出钩码质量ｍ和指针所对刻度ｌ的关系图像，由图像进一步得出的弹簧的劲度系数ｋＢ、ｋＣ。ｋＢ、ｋＣ与ｋ相比，可能是　　　　　　　　　。（请将正确选项的字母填在横线处）　　Ａ．ｋＢ大于ｋＢ．ｋＢ等于ｋＣ．ｋＣ小于ｋＤ．ｋＣ等于ｋ解析　③ｍ－ｌ图线的斜率ｋ′≈１．２５ｋｇ／ｍ，弹簧的劲度系数ｋ＝ｋ′ｇ，则弹簧弹力和长度ｌ的关系Ｆ＝ｇｋ′（ｌ－ｌ０）ｌ０＝１５×１０－２ｍ，所以Ｆ＝１２．５（ｌ－０．１５）④ｋ＝ｋ′ｇ＝１．２５×１０Ｎ／ｍ＝１２．５Ｎ／ｍ⑤指针固定在Ｂ处，测量弹簧伸长量时偏小，由Ｆ＝ｋΔｌ可知，ｋ偏大，Ａ正确，指针固定在Ｃ处，不影响弹簧伸长量的测量，ｋ值不变，Ｄ正确。答案　①ＣＢＤＡＥ②如图所示③Ｆ＝１２．５（ｌ－０．１５）④１２．５⑤ＡＤ　　３．验证性实验实验名称实验原理实验装置数据处理方法验证力的平行四边形定则两力的作用效果与一力相同　　作图法验证牛顿第二定律控制变量法验证ａ∝Ｆａ∝１ｍ　　图像法验证机械能守恒定律Ｅｐ少＝Ｅｋ增从几条打下点的纸带中挑选出点迹清楚的纸带进行测量ΔＥｋ＝１２ｍｖ２ｎ，｜ΔＥｐ｜＝ｍｇｄｎ，ｖｎ＝ｄｎ＋１－ｄｎ－１２Ｔ计算对比→｜ΔＥｐ｜与ΔＥｋ验证动量守恒定律ｍ１ｖ１＝ｍ１ｖ１′＋ｍ２ｖ２′落点距离分析ｍ１·ＯＰ＝ｍ１·ＯＭ＋ｍ２·ＯＮ　　　［２０１７北京西城一模，２１（２）］利用如图１所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验。图１①除了图中所给的器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是　　　。Ａ．停表Ｂ．天平（含砝码）Ｃ．弹簧测力计Ｄ．刻度尺②甲同学实验时这样平衡摩擦力。按图１装置把实验器材安装好，先不挂重物，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。用垫块把木板一端垫高，接通打点计时器，􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１５６　　５年高考３年模拟　Ｂ版（教师用书）让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做　　　运动。③甲同学利用ｖ－ｔ图像求出每条纸带对应的加速度。他在处理其中一条纸带时，求出每个计数点对应的速度，并将各点的速度都标在了如图２所示的坐标系中。请在坐标系中作出小车运动的ｖ－ｔ图像，并利用图像求出小车此次运动的加速度ａ＝　　　ｍ／ｓ２。图２④乙同学在验证小车加速度ａ与所受拉力Ｆ的关系时，根据实验数据作出的ａ－Ｆ图像如图３所示。发现图线不过原点，原因可能是　　　。图３Ａ．木板一端垫得过高Ｂ．木板一端垫得过低Ｃ．盘和砝码的总质量太大了Ｄ．盘和砝码的总质量太小了⑤丙同学作出的ａ－Ｆ图像如图４所示。发现图线有一段是曲线，他认为这是系统误差造成的。他将实验方法做了如下改进：他先将一些砝码放在小车上；之后每次从小车上取下一些砝码移到牵引小车的盘上；重复多次实验，直到将砝码全部移到盘中；根据测得的数据，绘制出小车加速度ａ随着盘和盘中的砝码所受重力Ｆ变化的关系图线，得到的是一条过原点的直线。已知盘和所有砝码的总质量为ｍ，小车的质量为Ｍ。请你分析说明图线为直线的原因，并说明图线斜率的物理意义。图４解析　①天平测盘和砝码及小车质量，刻度尺测计数点间的长度。②平衡摩擦力使小车做匀速直线运动。③画直线使尽可能多的点在线上，个别偏离直线较远的点舍去，求斜率。④由图知当外力Ｆ＝０时，车有加速度，说明平衡摩擦力过当。⑤由ｍｇ＝（Ｍ＋ｍ）ａ知Ｍ＋ｍ不变，ａ＝ｍｇＭ＋ｍ＝Ｆｍ＋Ｍ，ａ－Ｆ图线为直线，其斜率为１Ｍ＋ｍ，斜率不变。答案　①ＢＤ　②匀速直线　③如图所示　０．９５～１．０５　④Ａ　⑤见解析１．［２０１８北京海淀一模，２１（１）］某同学用图所示的“碰撞实验装置”研究直径相同的两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。①在实验中小球速度不易测量，可通过仅测量　　解决这一问题。Ａ．小球做平抛运动的时间Ｂ．小球做平抛运动的水平距离Ｃ．小球做平抛运动的初始高度Ｄ．小球释放时的高度②图中ＰＱ是斜槽，ＱＲ为水平槽，Ｒ为水平槽末端。利用铅垂线在记录纸上确定Ｒ的投影点Ｏ。实验时先使Ａ球从斜槽上Ｇ处由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹；此后，再把Ｂ球放在Ｒ处，将Ａ球再从Ｇ处由静止释放，与Ｂ球碰撞后在记录纸上分别留下Ａ、Ｂ两球落点痕迹。由测量可知，碰撞前Ａ球做平抛运动的水平距离为ｘ０；碰撞后，Ａ、Ｂ两球做平抛运动的水平距离分别为ｘ１、ｘ２。用天平称量Ａ、Ｂ两球的质量分别为ｍＡ、ｍＢ。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为　　　　　　（用题目给出的物理量符号表示）。１．答案　①Ｂ（２分）　②ｍＡｘ０＝ｍＡｘ１＋ｍＢｘ２（２分）解析　①本实验应用了等效替代法，由于小球下落高度相同，即下落时间相同，所以由ｘ＝ｖｔ知水平位移可代替速度。解题关键　平抛运动水平、竖直分运动的特点。２．［２０１８北京石景山一模，２１（１）］某同学用如图１所示的装置探究“加速度与力和质量的关系”。①该实验开始前需要平衡摩擦力，在平衡摩擦力的时候　　　　　（填“需要”或“不需要”）挂砂桶，　　　　（填“需要”或“不需要”）安装纸带和接通打点计时器；每次改变小车的质量后　　　　（填“需要”或“不需要”）重新平衡摩擦力。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十七　物理实验１５７　　②实验中打出的一条纸带的一部分如图２所示。纸带上标出了连续的３个计数点Ａ、Ｂ、Ｃ，相邻计数点之间还有４个点没有标出。打点计时器接在频率为５０Ｈｚ的交流电源上。则打点计时器打Ｂ点时，小车的速度ｖＢ＝　　　　ｍ／ｓ。图１图２③该同学探究“小车的加速度与所受合力的关系”时，通过测量和处理实验数据，得到如图３所示的ａ－Ｆ图线，发现图线不过坐标原点，请分析其原因是：　　　　　　　　　　　　；该图线斜率的物理意义是：　。图３２．答案　（１）①不需要（１分）　需要（１分）　不需要（１分）②０．４４（０．４３～０．４５）（２分）③未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足（斜面倾角过小）（１分）小车质量的倒数（１分）解析　①平衡摩擦力时，应让小车处于无动力状态，故不需要挂砂桶，但需要用纸带和打点计时器来验证是否平衡合适。由于平衡摩擦力后，对物体应满足ｍｇｓｉｎθ＝μｍｇｃｏｓθ，即ｓｉｎθ＝μｃｏｓθ，与ｍ无关，故改变小车的质量后，并不需要重新平衡摩擦力。②由匀变速直线运动的推论：一段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得ｖＢ＝ｓＡＣｔＡＣ＝（１３．３０－４．５０）ｃｍ０．２ｓ＝４４ｃｍ／ｓ＝０．４４ｍ／ｓ。③ａ－Ｆ图线不过原点，与横轴出现交点说明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，图线的斜率表示小车质量的倒数。３．［２０１８北京东城二模，２１（１）］用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。①对测量原理的理解正确的是　　　　。（选填选项前的字母）Ａ．由ｇ＝４π２ｌＴ２可知，Ｔ一定时，ｇ与ｌ成正比Ｂ．由ｇ＝４π２ｌＴ２可知，ｌ一定时，ｇ与Ｔ２成反比Ｃ．单摆的振动周期Ｔ和摆长ｌ可用实验测定，由ｇ＝４π２ｌＴ２可算出当地的重力加速度②若测量结果得到的ｇ值偏大，可能是因为　　　　。（选填选项前的字母）Ａ．组装单摆时，选择的摆球质量偏大Ｂ．测量摆长时，将悬线长作为单摆的摆长Ｃ．测量周期时，把ｎ次全振动误认为是（ｎ＋１）次全振动③表是某同学记录的实验数据，并做了部分处理。组次１２３４５６摆长ｌ／ｃｍ４０．００５０．００６０．００８０．００１００．００１２０．００５０次全振动时间ｔ／ｓ６３．０７４．０７７．５８９．５１００．０１０９．５周期Ｔ／ｓ１．２６１．４８１．５５１．７９２．１９周期的平方Ｔ２／ｓ２１．５９２．１９２．４０３．２０４．８０　　请计算第５组实验中的Ｔ２＝　　　　　　ｓ２。④将表中数据输入计算机，可得到如图所示的ｌ－Ｔ２图像，图线经过坐标原点，斜率ｋ＝０．２５ｍ／ｓ２。由此求得重力加速度ｇ＝　　　　ｍ／ｓ２。（π２＝９．８７，此空答案保留３位有效数字）４．答案　①Ｃ　②Ｃ　③４．００　④９．８７解析　①单摆的振动周期Ｔ和摆长ｌ可用实验测定，由单摆的周期公式Ｔ＝２πｌｇ，得ｇ＝４π２ｌＴ２，则可算出当地的重力加速度，故选Ｃ。②结合ｇ＝４π２ｌＴ２分析，摆球的质量不影响ｇ的测量；测量摆长时，将悬线长作为单摆的摆长，则测得的重力加速度值偏小；测量周期时，把ｎ次全振动误认为是（ｎ＋１）次全振动，会导致测量的周期值偏小，得到的重力加速度ｇ值偏大。故选Ｃ。③由表中数据可知完成５０次全振动所用的时间为１００．０ｓ，则周期Ｔ＝１００．０５０ｓ＝２．０ｓ，可得Ｔ２＝４．００ｓ。④由单摆周期公式Ｔ＝２πｌｇ，得ｌ＝ｇ４π２Ｔ２，图线斜率ｋ＝ｇ４π２，则重力加速度ｇ＝４π２ｋ＝４×９．８７×０．２５ｍ／ｓ２＝９．８７ｍ／ｓ２。４．［２０１７北京朝阳二模，２１（１）］如图所示，在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，下列说法正确的是　　　。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１５８　　５年高考３年模拟　Ｂ版（教师用书）Ａ．应当在钩码静止时读取数据Ｂ．应当在弹簧处于水平自然状态时测量弹簧的原长Ｃ．应当在弹簧处于自然下垂状态时测量弹簧的原长Ｄ．若以弹簧长度为横坐标，以弹簧弹力为纵坐标，根据各组数据所绘制图线的斜率即该弹簧的劲度系数４．答案　ＡＣＤ解析　钩码自由静止时受到的弹力跟重力相平衡，故Ａ正确；克服弹簧自重的影响，应当在弹簧自然下垂状态时测量弹簧的原长，故Ｂ错误Ｃ正确；由胡克定律ｆ＝ｋΔｘ可知，Ｄ正确。５．［２０１７北京丰台一模，２１（２）］在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作：ａ．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；ｂ．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的Ａ点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套；ｃ．如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置Ｏ，记录结点位置和两个弹簧测力计的示数、两根细绳的方向；ｄ．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力Ｆ１和Ｆ２的图示，并以Ｆ１和Ｆ２为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线Ｆ；ｅ．只用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮条，　　　；并按同一标度作出这个力Ｆ′的图示；ｆ．比较Ｆ′和Ｆ的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。①请把步骤ｅ中的内容补充完整　　　　　　　　　　　。②本实验中步骤ｃ和ｅ两次拉橡皮条的过程，主要体现了下列哪种科学方法　　　。Ａ．理想实验法Ｂ．等效替代法Ｃ．控制变量法Ｄ．建立物理模型法③下列操作有利于减小实验误差的是　　　（填字母代号）。Ａ．实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计Ｂ．拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些Ｃ．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行Ｄ．用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大Ｅ．在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些④图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，如果没有操作失误，图乙中的Ｆ与Ｆ′两力中，方向一定沿ＡＯ方向的是　　　。⑤若小明和小刚两位同学在家中想验证力的平行四边形定则，他们手中有一些弹性橡皮条（弹力满足胡克定律，劲度系数为ｋ）。如图丙所示，他们将三根橡皮条的一端系在一起，另一端分别系上细线，仍保证橡皮条原长相同，测得原长Ｌ０＝５．４０ｃｍ。接下来把贴有白纸的木板放在水平桌面上，两人合作平行于纸面分别通过细线拉三根橡皮条至某一长度（在弹性限度内），保持状态不变；如图丁所示，记录此时结点位置和三个橡皮条另一端的位置，量出三个端点到结点Ｏ的距离分别为Ｌ１＝９．２０ｃｍ、Ｌ２＝８．４０ｃｍ、Ｌ３＝７．５０ｃｍ。请根据他们的实验过程和记录的数据作出验证力的平行四边形定则的图示，并说明是如何验证的。图丙图丁５．答案　①把橡皮条的结点拉到同一位置Ｏ，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向②Ｂ　③ＡＣＥ　④Ｆ′⑤如图所示分析说明：将任意一个力反向延长至等大，由平衡条件可知这就是另外两力的合力；比较它与用平行四边形定则作出的另外两个力的合力的大小和方向，若近似相同即可验证平行四边形定则。解析　①为保证两次拉动橡皮条的效果相同，需使两次绳套􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十七　物理实验１５９　　跟橡皮条的结点到达同一个位置，并及时记录力的大小和方向。②本实验中，一个测力计的作用效果跟两个测力计共同作用的效果相同，是典型的等效替代。③细绳长些有利于标定力的方向，但不必等长，故Ｂ项错误；为减小读数误差，测力计的示数可适当大些，而非示数之差较大，故Ｄ项错误。④由二力平衡条件易知Ｆ′沿ＡＯ方向。⑤由胡克定律可知橡皮条的弹力跟伸长量成正比，故可用橡皮条的伸长量代替弹力，所以橡皮条的伸长量反映橡皮条的拉力。６．（２０１７北京昌平二模，２１）（１）为了探究平抛运动的规律，老师做了如下两个演示实验：①为了说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，用如图所示装置进行实验。小锤打击弹性金属片，Ａ球水平抛出，同时Ｂ球被松开自由下落。关于该实验，下列说法正确的有　　　　　。Ａ．所用两球的质量必须相等Ｂ．只做一次实验发现两球同时落地，即可以得到实验结论Ｃ．应改变装置的高度多次实验Ｄ．本实验也能说明Ａ球在水平方向上做匀速直线运动②如图所示，两个相同的弧形轨道Ｍ、Ｎ位于同一竖直面内，其中Ｎ轨道的末端与光滑的水平地面相切。两个完全相同的小钢球Ｐ、Ｑ，以相同的水平初速度ｖ０同时从轨道Ｍ、Ｎ的末端射出，观察到Ｐ落地时与Ｑ相遇。只改变弧形轨道Ｍ的高度，多次重复实验，仍能观察到相同的现象。这说明：　　　。（２）为了进一步研究平抛运动，某同学用如图所示的装置进行实验。①为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是　　　。Ａ．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放Ｂ．斜槽轨道必须光滑Ｃ．斜槽轨道末端必须水平Ｄ．本实验必需的器材还有刻度尺和停表②甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置Ｏ为坐标原点建立ｘＯｙ坐标系，如图所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹是符合ｙ＝ａｘ２的抛物线。若坐标纸中每小方格的边长为Ｌ，根据图中Ｍ点的坐标值，可以求出ａ＝　　　，小球平抛运动的初速度ｖ０＝　　　。（重力加速度为ｇ）③乙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损，导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹中任意一点Ｏ为坐标原点，建立ｘＯｙ坐标系（ｘ轴沿水平方向、ｙ轴沿竖直方向），如图所示。在轨迹中选取Ａ、Ｂ两点，坐标纸中每小方格的边长仍为Ｌ，重力加速度为ｇ。由此可知：小球从Ｏ点运动到Ａ点所用时间ｔ１与从Ａ点运动到Ｂ点所用时间ｔ２的大小关系为：ｔ１　　　ｔ２（选填“＞”、“＜”或“＝”）；小球平抛运动的初速度ｖ０＝　　　，小球平抛运动的初始位置坐标为（　　　，　　　）。④丙同学将实验方案做了改变，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。然后等间距地改变桌子与墙的距离，就可以得到多个落点。如果丙同学还有一把刻度尺，他是否可以计算出小球平抛时的初速度？请简要阐述理由。６．答案　（１）①Ｃ　②做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动（２）①ＡＣ　②１５Ｌ　５ｇＬ２　③＝　２２ｇＬ　－４Ｌ　－Ｌ④可以。用刻度尺测量落点与抛出点之间的竖直距离ｙ，测量墙与桌子的水平距离ｘ，根据ｙ＝１２ｇｔ２，可得ｔ＝２ｙｇ，则ｖ０＝ｘｔ＝ｘｇ２ｙ，改变桌子与墙的水平距离ｘ，测量多组ｘ，ｙ值，计算多组初速度，取平均值即可。解析　（１）①本实验应改变装置高度多次实验，发现两球总􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１６０　　５年高考３年模拟　Ｂ版（教师用书）是下落时间相同，进而说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，但不能说明水平分运动是匀速直线运动。由自由落体运动规律有ｈ＝１２ｇｔ２，下落时间ｔ＝２ｈｇ，与球质量无关，两球质量可以不等。②改变弧形轨道Ｍ的高度，Ｐ球从不同高度做平抛运动，落地时均与Ｑ相遇说明相同时间内两球运动相同的水平位移，即平抛运动的水平分运动为匀速直线运动。（２）①小球每次从斜槽上同一位置由静止释放，滑到斜槽末端时的速率一定，保证平抛初速度不变，描出的是同一轨迹。斜槽轨道不必光滑。末端水平，才能保证小球做平抛运动。本实验不需要停表。②由ｙ＝ａｘ２得ａ＝ｙｘ２，将Ｍ点坐标（５Ｌ，５Ｌ）代入得ａ＝５Ｌ（５Ｌ）２＝１５Ｌ。根据ｘ＝ｖ０ｔ，ｙ＝１２ｇｔ２，得ｖ０＝ｘｔ＝ｘ２ｙｇ＝ｘ·ｇ２ｙ＝５Ｌ·ｇ１０Ｌ＝５ｇＬ２。③ＯＡ、ＡＢ间水平方向均为４个格，由ｔ＝ｘｖ可知ｔ１＝ｔ２。ｙＡＢ－ｙＯＡ＝ｇＴ２，Ｔ＝ｙＡＢ－ｙＯＡｇ＝２Ｌｇ，ｖ０＝４ＬＴ＝２２ｇＬ。自由落体运动，从开始下落，相邻相等时间内竖直位移之比为１∶３∶５，而ｙＯＡ∶ｙＡＢ＝３∶５，因此初始位置坐标为（－４Ｌ，－Ｌ）。７．［２０１６北京海淀一模，２１（２）］用如图１所示装置做“验证动能定理”的实验。实验中，小车碰到制动挡板时，钩码尚未到达地面。图１①为了保证细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是　　　　（选填选项前的字母）。Ａ．在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力Ｂ．在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力Ｃ．调节木板左端定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行Ｄ．所加钩码的质量尽量大一些②图２是某次实验中打出纸带的一部分。Ｏ、Ａ、Ｂ、Ｃ为４个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有４个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为５０Ｈｚ。通过测量，可知打点计时器打Ｂ点时小车的速度大小为　　　ｍ／ｓ。图２③甲同学经过认真、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 地操作，得到一条点迹清晰的纸带。他把小车开始运动时打下的点记为Ｏ，再依次在纸带上取等时间间隔的１、２、３、４、５、６等多个计数点，可获得各计数点到Ｏ的距离ｓ及打下各计数点时小车的瞬时速度ｖ。图３是根据这些实验数据绘出的ｖ２－ｓ图像。已知此次实验中钩码的总质量为０．０１５ｋｇ，小车中砝码的总质量为０．１００ｋｇ，取重力加速度ｇ＝９．８ｍ／ｓ２，则由图像可知小车的质量为　　　　ｋｇ（结果保留两位有效数字）。图３④在钩码质量远小于小车质量的情况下，乙同学认为小车所受拉力大小等于钩码所受重力大小。但经多次实验他发现拉力做的功总是要比小车动能变化量小一些，造成这一情况的原因可能是　　　　　（选填选项前的字母）。Ａ．滑轮的轴处有摩擦Ｂ．小车释放时离打点计时器太近Ｃ．长木板的右端垫起的高度过高Ｄ．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力７．答案　①ＡＣ　②０．３６　③０．１９（或０．１８）　④Ｃ解析　①未挂钩码时，将木板右端垫高，平衡好摩擦力后，调节木板左端定滑轮高度，使细绳与木板平行，拉力与加速度同向，保证细绳的拉力等于小车所受的合外力。本实验中应使钩码质量尽可能小些。②ｖＢ＝ＡＣｔＡＣ＝（１０．０６－２．８６）×１０－２２×０．０２×５ｍ／ｓ＝０．３６ｍ／ｓ。③由动能定理有：ｍｇｓ＝１２（Ｍ＋ｍ０）ｖ２，ｍ、Ｍ、ｍ０分别为钩码、小车、砝码质量，ｖ２＝２ｍｇＭ＋ｍ０ｓ，由题图３知ｖ２＝ｋｓ，斜率ｋ＝０．２０２０×１０－２ｍ／ｓ２＝１ｍ／ｓ２，即２ｍｇＭ＋ｍ０＝１ｍ／ｓ２，代入数据得Ｍ＝０．１９ｋｇ。④小车动能增加得比拉力做功多，说明有别的力对小车做正功，长木板右端垫得过高，使小车的重力沿木板方向的分力大于摩擦力，从而使得小车动能增加量大于拉力做的功，Ｃ项正确符合题意。Ａ项会导致小车动能增加量小于拉力做的功。Ｂ项是正确操作，可以充分利用纸带，多打出数据点，不符合题意。Ｄ项不符合题意。考点二　电学实验　　一、基本器材的使用１．游标卡尺和螺旋测微器的读数方法􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十七　物理实验１６１　　　　（１）游标卡尺的读数游标尺刻度格数刻度总长度／ｍｍ每小格与１毫米差／ｍｍ精度／ｍｍ测量结果（游标尺上第ｎ条刻线与主尺上的某刻线对齐时）／ｍｍ１０９０．１０．１主尺上读出的毫米数＋０．１ｎ２０１９０．０５０．０５主尺上读出的毫米数＋０．０５ｎ５０４９０．０２０．０２主尺上读出的毫米数＋０．０２ｎ　　（２）螺旋测微器的读数测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数（含估读）×０．０１ｍｍ。说明：若半毫米刻线未露出，则不加半毫米数。２．电流表和电压表的使用方法和读数规则电流表和电压表是分别用来测量电流和电压的仪器。电流表常用的有０．６Ａ和３Ａ两种量程，而电压表常用的有３Ｖ和１５Ｖ两种量程。使用方法和注意事项如下：（１）选择适当的量程。根据被测电流或电压值的大小选择量程，使指针偏转超过满偏的２／３，至少也要超过１／３。如果量程选择太大，指针偏转太小，会造成较大的测量误差。（２）正确接入电路。电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路中，两种表都应使电流从“＋”接线柱流入，从“－”接线柱流出。（３）正确读数。读数时应使视线垂直于刻度盘面。学生实验用电表的３Ｖ和３Ａ量程要估读到分度值的１／１０，１５Ｖ量程估读到分度值的１／５，０．６Ａ量程估读到分度值的１／２。电表读数时，务必看清每大格及每小格所表示的数值。（４）注意内阻影响，电流表和电压表接入电路后一方面作为仪器使用，一方面又是接入被测电路中的一个电阻。实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但在有些测量中，不能忽视，如伏安法测电阻等。　某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是　　　　ｍｍ、　　　　Ａ、　　　　Ｖ。解析　螺旋测微器的固定刻度读数为０．５ｍｍ，可动刻度读数为４９．９×０．０１ｍｍ＝０．４９９ｍｍ，金属丝直径为０．５ｍｍ＋０．４９９ｍｍ＝０．９９９ｍｍ。电流表读数为０．４２Ａ，电压表读数为２．２３Ｖ。答案　０．９９８～１．０００　０．４２　２．２２～２．２４３．滑动变阻器的两种连接方法接法限流式接法分压式接法电路图特点①用电器和滑动变阻器的一部分串联，另一部分不起作用②电压不能从零开始变化①用电器和滑动变阻器的一部分并联后和另一部分串联②电压可以从零调节到最大值续表接法限流式接法分压式接法适用条件滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化滑动变阻器的最大阻值小于用电器的阻值；电压要求从零开始变化　　　图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为２．５Ｖ。（１）完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，　；②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，　；③断开开关，……。根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。（２）在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋解析　（１）①在分压电路中为了保护灯泡所在支路，开关闭合前，滑动变阻器与灯泡所在支路并联部分的电阻为零，因此滑片应靠近左端。②必须测多组数据，并且使小灯泡两端电压达到额定电压，才能测绘小灯泡的伏安特性曲线。（２）见答案图。答案　（１）①使它靠近变阻器左端的接线柱②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压（２）如图所示二、伏安法测量电阻和描绘小灯泡伏安特性曲线１．电流表的内外接法接法电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压Ｕ测＝Ｕｘ＋ＵＡ电压表分流Ｉ测＝Ｉｘ＋ＩＶ电阻测量值Ｒ测＝Ｕ测Ｉ测＝Ｒｘ＋ＲＡ＞Ｒｘ测量值大于真实值Ｒ测＝Ｕ测Ｉ测＝ＲｘＲＶＲｘ＋ＲＶ＜Ｒｘ测量值小于真实值适用条件ＲＡ≪Ｒｘ（大电阻用内接法测量，测量值偏大）ＲＶ≫Ｒｘ（小电阻用外接法测量，测量值偏小）􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１６２　　５年高考３年模拟　Ｂ版（教师用书）　　２．伏安法测电阻的电路选择方法（１）阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，若Ｒｘ较小，宜采用电流表外接法；若Ｒｘ较大，宜采用电流表内接法。（２）临界值计算法：Ｒｘ＜ＲＶＲＡ时，用电流表外接法。Ｒｘ＞ＲＶＲＡ时，用电流表内接法。（３）实验试探法：按图接好电路，让电压表接线柱Ｐ先后与ａ、ｂ处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表示数有较大的变化，而电压表示数变化不大，可采用电流表内接法。３．描绘伏安特性曲线应注意的事项（１）电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。（２）滑动变阻器应采用分压式连接本实验要作出Ｉ－Ｕ图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法。（３）保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于有效阻值为零的一端。加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。　（２０１２北京理综，２１，１８分）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为５０ｃｍ。（１）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图１所示，其读数应为　　　　ｍｍ（该值接近多次测量的平均值）。图１（２）用伏安法测金属丝的电阻Ｒｘ。实验所用器材为：电池组（电动势３Ｖ，内阻约１Ω）、电流表（内阻约０．１Ω）、电压表（内阻约３ｋΩ）、滑动变阻器Ｒ（０～２０Ω，额定电流２Ａ）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数１２３４５６７Ｕ／Ｖ０．１００．３００．７０１．００１．５０１．７０２．３０Ｉ／Ａ０．０２００．０６００．１６００．２２００．３４００．４６００．５２０　　由以上实验数据可知，他们测量Ｒｘ是采用图２中的　　　　图（选填“甲”或“乙”）。图２（３）图３是测量Ｒｘ的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片Ｐ置于变阻器的一端。请根据（２）所选的电路图，补充完成图３中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。图３（４）这个小组的同学在坐标纸上建立Ｕ、Ｉ坐标系，如图４所示，图中已标出了与测量数据对应的４个坐标点。请在图４中标出第２、４、６次测量数据的坐标点，并描绘出Ｕ－Ｉ图线。由图线得到金属丝的阻值Ｒｘ＝　　　　Ω（保留两位有效数字）。图４（５）根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为　　　　（填选项前的符号）。Ａ．１×１０－２Ω·ｍＢ．１×１０－３Ω·ｍＣ．１×１０－６Ω·ｍＤ．１×１０－８Ω·ｍ（６）任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是　　　　（有多个正确选项）。Ａ．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差Ｂ．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差Ｃ．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差Ｄ．用Ｕ－Ｉ图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差解析　（１）螺旋测微器的读数原则为主尺读数＋套筒刻度数×精度＝０＋３９．７×０．０１ｍｍ＝０．３９７ｍｍ。（２）由记录数据知，若采用乙图限流电路，则当Ｕ＝０．１０Ｖ，Ｉ＝０．０２０Ａ时，滑动变阻器须串入的电阻约为１４４Ω，大于滑动变阻器的最大阻值２０Ω，所以实验中滑动变阻器Ｒ应采用分压式连接，故他们采用甲图电路。（３）实物连接图见答案，连线时要注意：①电压表的正、负接线柱不要接反。②滑动变阻器中滑片Ｐ的位置应使最初Ｒｘ两端电压为零。（４）Ｕ－Ｉ图线见答案。求出图线斜率即Ｒｘ的阻值。（５）Ｒ＝ρＬＳ，则ρ＝ＳＬ·Ｒ＝π（ｄ２）２ＬＲ≈１．０×１０－６Ω·ｍ（６）系统误差是实验原理、实验方法不完善、测量工具不精密等因素造成的误差。偶然误差是人为、环境等偶然因素造成的误差。故读数引起的误差属偶然误差，而电表的内阻引起的误差是系统误差，Ａ、Ｂ选项错误；把电表内阻计算在内，完善了实验方案，可消除这一因素引起的系统误差，Ｃ选项正确；图像􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十七　物理实验１６３　　法和多次测量求平均值的方法等效，可减小偶然误差，Ｄ选项正确。答案　（１）０．３９７（０．３９５～０．３９９）　（２）甲　（３）如图（ａ）所示　（４）如图（ｂ）所示　４．３～４．７　（５）Ｃ　（６）ＣＤ（ａ）　　　（ｂ）三、电表的改装１．半偏法测量电表的内阻电流半偏法电压半偏法电路图测量原理两条支路电流相等，支路电阻相等Ｒ分得电压与示数相等，两者电阻相等测量步骤①Ｒ１调至阻值最大，闭合Ｓ１，调Ｒ１阻值使示数达满偏值。②保持Ｒ１阻值不变，闭合Ｓ２，调Ｒ２使示数达满偏值一半，同时记录Ｒ２的值。③Ｒｇ测＝Ｒ２①闭合Ｓ１和Ｓ２，调节Ｒ０，使指针满偏②断开Ｓ２，调节Ｒ，使指针半偏，记录Ｒ的值③ＲＶ测＝Ｒ误差分析由于闭合Ｓ２后，电路总电阻减小，干路电流变大，所以Ｒｇ测＜Ｒｇ由于断开Ｓ２后，电路总电阻变大，路端电压变大，所以ＲＶ测＜Ｒ　　２．电表的改装改装为电压表改装为大量程电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻Ｕ＝ＩｇＲｇ＋ＩｇＲ所以Ｒ＝ＵＩｇ－ＲｇＩｇＲｇ＝（Ｉ－Ｉｇ）Ｒ所以Ｒ＝ＩｇＲｇＩ－Ｉｇ改装后电表内阻ＲＶ＝Ｒｇ＋Ｒ＞ＲｇＲＡ＝ＲＲｇＲ＋Ｒｇ＜Ｒｇ　　　在“电流表改装为电压表”的实验中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，步骤如下：①接通Ｓ１，调节Ｒ１，使电流表指针偏转到满刻度；②再接通Ｓ２，调节Ｒ２，使电流表指针偏转到满刻度的一半；③读出Ｒ２的阻值，即认为ｒｇ＝Ｒ２。已知电流表满偏电流为５００μＡ，其内阻约在１００Ω左右，实验室配有的可变电阻有：Ａ．电阻箱（０～９９９．９Ω）Ｂ．电阻箱（０～９９９９Ω）Ｃ．滑动变阻器（０～２００Ω）Ｄ．滑动变阻器（０～２０ｋΩ）（１）电路图中Ｒ１应选　　　　，Ｒ２应选　　　　。（２）若上述实验中，读得Ｒ２的阻值为１００Ω，则电流表内阻的测量值和真实值相比　　　　（填“偏大”或“偏小”）。（３）若将此电流表改装成量程为２Ｖ的电压表，应　　　联一个阻值为　　　　Ω的电阻。解析　（１）利用半偏法测电流表内阻时，为减小测量误差应使Ｒ１≫Ｒ２，故Ｒ１应选Ｄ。因ｒｇ≈１００Ω，所以Ｒ２应选Ａ。（２）因为在实际电路中，Ｓ２闭合后，干路Ｉ总增大，而○Ｇ读数变为１２Ｉｇ，所以ＩＲ２＞１２Ｉｇ，所以Ｒ２＜ｒｇ，而认为Ｒ２是ｒｇ的测量值，故ｒｇ的测量值偏小。（３）将满偏电流Ｉｇ＝５００μＡ的电流表改装为电压表，应串联电阻，电路如图所示。所以Ｒｇ＋Ｒ＝ＵＩｇ＝２５００×１０－６Ω＝４０００Ω。所以Ｒ＝４０００Ω－Ｒｇ＝３９００Ω，应串联３９００Ω的电阻。答案　（１）Ｄ　Ａ　（２）偏小　（３）串　３９００四、测量电源的电动势和内电阻１．伏安法电流表外接电流表内接电路图测量原理　　原理：Ｕ１＝Ｅ－Ｉ１ｒ　Ｕ２＝Ｅ－Ｉ２ｒ所以测量值Ｅ＝Ｕ１Ｉ２－Ｕ２Ｉ１Ｉ２－Ｉ１　ｒ＝Ｕ１－Ｕ２Ｉ２－Ｉ１使用条件：如果电源内阻ｒ≪ＲＶ，则用甲电路；如果电源内阻ｒ≫ＲＡ或ＲＡ已知，则用乙电路􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１６４　　５年高考３年模拟　Ｂ版（教师用书）续表电流表外接电流表内接数据处理图像分析误差①为测量线；②为真实线Ｅ测＜Ｅ真，ｒ测＜ｒ真①为测量线；②为真实线Ｅ测＝Ｅ真，ｒ测＞ｒ真　　２．一电表一电阻箱法实验电路实验原理Ｅ＝Ｉ１（Ｒ１＋ｒ）Ｅ＝Ｉ２（Ｒ２＋ｒ）Ｅ＝Ｉ１Ｉ２（Ｒ１－Ｒ２）Ｉ２－Ｉ１ｒ＝Ｉ１Ｒ１－Ｉ２Ｒ２Ｉ２－Ｉ１Ｅ＝Ｕ１＋Ｕ１Ｒ１ｒＥ＝Ｕ２＋Ｕ２Ｒ２ｒＥ＝Ｕ１Ｕ２（Ｒ１－Ｒ２）Ｕ２Ｒ１－Ｕ１Ｒ２ｒ＝Ｒ１Ｒ２（Ｕ１－Ｕ２）Ｕ２Ｒ１－Ｕ１Ｒ２图像１Ｉ＝１ＥＲ＋１ＥｒＲ＝Ｅ·１Ｉ－ｒ１Ｕ＝ｒＥ·１Ｒ＋１Ｅ　　　［２０１８北京丰台一模，２１（２）］用图甲所示的电路，测定一节旧干电池的电动势和内阻。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：甲双量程电流表：（量程０～０．６Ａ，０～３Ａ）；双量程电压表：（量程０～３Ｖ，０～１５Ｖ）；滑动变阻器：Ｒ１（阻值范围０～２０Ω，额定电流２Ａ）Ｒ２（阻值范围０～１０００Ω，额定电流１Ａ）①为了调节方便，测量精度更高，实验中应选用电流表的量程为　　　　Ａ，电压表的量程为　　　　Ｖ，应选用滑动变阻器　　　　（填写滑动变阻器符号）。②根据图甲正确连接图乙中的实物电路，注意闭合开关时滑动变阻器的滑片Ｐ应处于正确的位置并选择正确的电表量程进行连线。乙③通过多次测量并记录对应的电流表示数Ｉ和电压表示数Ｕ，利用这些数据在图丙中画出了Ｕ－Ｉ图线。由图线可以得出此干电池的电动势Ｅ＝　　　Ｖ，内阻ｒ＝　　　Ω。丙④引起该实验的系统误差的主要原因是　　　。Ａ．电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流小Ｂ．电压表的分流作用造成电流表读数总是比电源实际输出的电流大Ｃ．电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压小Ｄ．电流表的分压作用造成电压表读数总是比路端电压大⑤根据实验测得的Ｉ、Ｕ数据，若令ｙ＝ＩＵ，ｘ＝Ｉ，则由计算机拟合得出的ｙ－ｘ图线应是图丁中的　　　　（选填“ａ”、“ｂ”或“ｃ”），其余两条图线分别是令ｙ＝ＩＥ和ｙ＝Ｉ２ｒ得出的。根据前面测量得到的电源电动势和内阻的值，推测图丁中Ａ点的ｘ、ｙ坐标分别为　　　　Ａ、　　　　Ｗ（保留２位有效数字）。丁解析　①１节旧干电池的电动势约１．５Ｖ，电压表用０～３Ｖ量程更精确。由图丙可知电流表通过电流的最大值为０．５Ａ左右，选用电流表的０～０．６Ａ量程更精确。干电池内阻１～２Ω，选Ｒ１能􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十七　物理实验１６５　　较好地控制电路中电流变化，而Ｒ２阻值太大，不方便控制电路。③由Ｕ＝Ｅ－ｒＩ知Ｕ－Ｉ图线的纵截距为Ｅ，即Ｅ＝１．４５Ｖ，斜率的绝对值表示内阻，ｒ＝｜ΔＵ｜ΔＩ＝１．４５－０．８００．５０Ω＝１．３Ω。④电源实际输出电流等于通过电压表的电流加上通过电流表的电流，即电流表读数比电源输出电流小，因此选Ａ。⑤ｙ＝ＩＵ＝Ｐ外＝ＥＩ－Ｉ２ｒ＝Ｅｘ－ｒｘ２，即ｙ－ｘ图线是开口向下的抛物线，因此选填ｃ。若ｙ＝ＩＥ，则ｙ＝Ｅｘ，即ａ图线。ｂ是ｙ＝Ｉ２ｒ图线，即ｙ＝Ｉ２ｒ＝ｒｘ２，为开口向上的抛物线的一半。ａ、ｂ图线交点满足ＥＩ＝Ｉ２ｒ，Ｉ＝Ｅｒ＝ｘ＝１．４５１．３Ａ＝１．１Ａ，ｙ＝ＥＩ＝１．４５×１．１Ｗ＝１．６Ｗ。答案　①０～０．６　０～３　Ｒ１（３分）　②如图所示（２分）③１．４５　１．３（４分）　④Ａ（２分）　⑤ｃ　１．１　１．６（３分）解题关键　④由Ｕ＝Ｅ－ｒＩ知Ｕ为路端电压、Ｉ为通过电池内阻ｒ上的电流。进行误差分析时，我们比较Ｕ、Ｉ的测量值和真实值的差异，进而分析出系统误差产生的原因。⑤图线问题关键是弄清纵坐标表示的物理量随横坐标表示的物理量变化的关系。ｙ＝ＩＵ表示电源的输出功率；ｙ＝ＩＥ表示电源提供的总功率，ｙ＝Ｉ２ｒ表示电源由于具有内阻而产生的热功率，而对电源来说，Ｅ、ｒ为定值，ｙ＝ＩＵ可以表示成用Ｅ、ｒ、Ｉ表示的表达式。Ａ点即图线ａ、ｂ交点，图线ａ、ｂ上该点的横、纵坐标分别相同。１．［２０１７北京海淀一模，２１（１）］某实验小组在探究弹簧的劲度系数与其长度、粗细和制作弹簧所用钢丝直径的关系时，对弹簧进行一些相关测量，如图所示。①用刻度尺测整根弹簧的自由长度如图甲所示，该长度的测量值为　　　　ｃｍ。②用螺旋测微器测钢丝的直径如图乙所示，该直径的测量值为　　　　　ｍｍ。１．答案　①１１．８６～１１．８９（３分）　②１．０３６～１．０３９（３分）解析　①毫米刻度尺要估读到０．１ｍｍ，长为１１．８６～１１．８９ｃｍ均可。②固定刻度读数为１ｍｍ，可动刻度读数为３．８×０．０１ｍｍ，该直径的测量值为１ｍｍ＋３．８×０．０１ｍｍ＝１．０３８ｍｍ（１．０３６～１．０３９ｍｍ均可）。２．［２０１６北京海淀一模，２１（１）］图为示波器面板的图示，荧光屏上显示的是一个位于屏幕右下方、线条较粗且模糊不清的波形。若要将该波形调至屏中央，应调节　　　；若要屏上波形线条变细且边缘清晰，应调节　　　　。（选填选项前的字母）Ａ．衰减旋钮Ｂ．聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮Ｃ．水平位移旋钮和竖直位移旋钮Ｄ．扫描微调旋钮和扫描范围旋钮２．答案　Ｃ　Ｂ解析　将波形由右下角调至屏中央，应调水平位移旋钮改变水平位置，调竖直位移旋钮改变竖直位置。将波形由线条较粗且模糊不清调至线条变细且边缘清晰，应调聚焦旋钮和辅助聚焦旋钮。衰减旋钮是将信号幅度衰减的；扫描微调旋钮和扫描范围旋钮，用以使屏幕呈现稳定的整数个波形。３．［２０１８北京丰台二模，２１（１）］用如图所示的多用电表进行如下实验。①将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，发现指针偏转角度过大。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，并按　　　　（填选项前的字母）的顺序进行操作，再将两表笔分别与待测电阻相接，进行测量。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．将两表笔短接，旋动部件Ｔ，对电表进行校准②测量二极管的正向导通电阻时