(三年模拟精选)高考物理 专题十二 实验与探究(全国通用)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、【大高考】(三年模拟精选)2016届高考物理 专题十二 实验与探究(全国通用)A组基础训练一、力学实验1(2015河北“五个一名校联盟”质监)某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验,实验装置如图所示,图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1,通过B的挡光时间为t2,重力加速度为g.为了证明小物体通过A、B时的机械能相等,还需要进行一些实验测量和列式证明(1)下列必要的实验测量步骤是_A用天平测出运动小物体的质量mB测出A、B两传感器之间的竖直距离hC测出小物体释放时离桌面的高度HD用秒表测出运动小物体由
2、传感器A到传感器B所用时间t(2)若该同学用d和t1、t2的比值分别来反映小物体经过A、B光电门时的速度,并设想如果能满足_关系式,即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的解析若小物体从A运动到B的过程机械能守恒,则满足mvmvmgh又vA,vB整理三式得2gh故需测出A、B两传感器之间的竖直距离h.答案(1)B(2)2gh2(2015佛山模拟)如图甲是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点,加速度大小用a表示(1)OD间的距离为_cm.(2)图乙是根据实验数据绘出的x-t2图线(x为各计数点至同一起点的距离),斜率表示_,加速度大小为_m/
3、s2(保留三位有效数字)解析由图甲D点对应的数值可以读出OD之间的距离为1.20 cm.物体做匀变速直线运动,位移和时间之间的关系为xv0tat2,可见在x-t2图象中的斜率表示加速度的一半,可得加速度为0.933 m/s2.答案(1)1.20(2)加速度的一半(或)0.9333(2015湖北六校调考)某同学设计了以下的实验来验证机械能守恒定律:在竖直放置的光滑的塑料米尺上套一个磁性滑块m,滑块可沿米尺自由下落在米尺上还安装了一个连接了内阻很大数字电压表的多匝线框A,线框平面在水平面内,滑块可穿过线框,如图所示把滑块从米尺的0刻度线处释放,记下线框所在的刻度h和滑块穿过线框时的电压U.改变h,
4、调整线框的位置,多做几次实验,记录各次的h,U.(1)如果采用图象法对得出的数据进行分析论证,用图线_(选填“Uh”或“U2h”)更容易得出结论(2)影响本实验精确程度的因素主要是_(列举一点即可)解析(1)由mghmv2得v,根据法拉第电磁感应定律得UBLvBL,则U22B2L2gh,每次滑落时B、L相同,故U2与h成正比,如果采用图象法对得出的数据进行分析论证,线性图线会更直观,故用U2h图象;(2)由于空气阻力等影响,使滑块下落时减少的重力势能不能完全转化为动能从而带来实验误差答案(1)U2h(2)空气阻力(或电磁感应损失机械能)4(2014广东深圳一模)在“探究加速度与质量的关系”的实
5、验中(1)备有器材:A.长木板;B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带;C.细绳、小车、砝码;D.装有细砂的小桶;E.薄木板;F.毫米刻度尺还缺少的一件器材是_(2)实验得到如图(a)所示的一条纸带,相邻两计数点的时间间隔为T;B、C间距s2和D、E间距s4已量出,利用这两段间距计算小车加速度的表达式为_(3)同学甲根据实验数据画出如图(b)所示a图线,从图线可得砂和砂桶的总质量为_kg;(g取10 m/s2)(4)同学乙根据实验数据画出了图(c),从图线可知乙同学操作过程中可能_解析(1)本题要测量小车的质量,则需要天平,所以还缺少的一件器材是天平;(2)根据逐差法得:s4s22aT2解得a
6、.(3)根据牛顿第二定律可知,a,则F即为a图象的斜率,所以砂和砂桶的总重力mgF N0.2 N,解得m0.02 kg.(4)由图(c)可知,图线不通过坐标原点,当F为某一值时,加速度为零,可知平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力答案(1)天平(2)a(3)0.02(0.0180.022均正确)(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够5(2015山西四校联考)某兴趣小组的同学看见一本物理书上说“在弹性限度内,劲度系数为k的弹簧,形变量为x时弹性势能为Epkx2”,为了验证该结论就尝试用“研究加速度与合外力、质量关系”的实验装置(如图甲)设计了以下步骤进行实验实验步骤:A水平桌面上放一长木板,其左端固定一弹簧
7、,通过细绳与小车左端相连,小车的右端连接打点计时器的纸带;B将弹簧拉伸x后用插销锁定,测出其伸长量x;C打开打点计时器的电源开关后,拔掉插销解除锁定,小车在弹簧作用下运动到左端;D选择纸带上某处的A点测出其速度v;E取不同的x重复以上步骤多次,记录数据并利用功能关系分析结论实验中已知小车的质量为m,弹簧的劲度系数为k,则:(1)长木板右端垫一小物块,其作用是_;(2)如图乙中纸带上A点位置应在_(填s1、s2、s3)的段中取;(3)若Epkx2成立,则实验中测量出物理量x与m、k、v关系式是x_解析本实验的原理是将弹簧的弹性势能转化为小车的动能,长木板右端垫一小物块,其作用是平衡摩擦力;根据实
8、验原理,点间距均匀,为匀速直线运动阶段,说明速度达到最大,故纸带上A点位置应在s2段;根据能量守恒,有Epkx2mv2,解得:xv.答案(1)平衡摩擦力(2)s2(3)v二、电学实验6(2015贵州七校联考)测量一个长约5 cm、电阻R1约为30 、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率,所用器材如下:游标卡尺(20分度);螺旋测微器;直流电源E(电动势为18 V,内阻可忽略不计);标准电流表A1(量程1.5 A,内阻r16 );电流表A2(量程2 A,内阻r2约为5 );滑动变阻器R2(最大阻值10 );开关S,导线若干(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示,读数L_ cm;用螺旋测微
9、器测得该材料的直径如图乙所示,读数D_ mm.(2)请根据给出的仪器设计测电阻的实验电路原理图,要求获得较多的实验数据(3)若某次测量中两电流表A1、A2的读数分别为I1、I2,则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为.解析(1)游标卡尺主尺读数为50 mm,20分度游标卡尺精确度为0.05 mm,第5条刻度线与主尺刻度线对齐,故游标尺读数为50.05 mm0.25 mm,所以该材料的长度为50.25 mm5.025 cm;螺旋测微器固定刻度部分读数为2.0 mm,可动刻度部分读数为15.00.01 mm0.150 mm,因此该材料直径为2.150 mm.(2)标准电流表量程为1.5 A,内阻为
10、6 ,可当电压表使用,将其与待测材料并联,再与电流表A2串联,由于提供的滑动变阻器总电阻小于待测材料电阻,故需要将滑动变阻器接成分压式电路.(3)通过并联电路特点,可知通过电阻R1的电流为I2I1,其两端电压UI1r1,所以待测材料的电阻为R1,由电阻定律R1,S,解得:电阻率.答案(1)5.0252.150(2)如图所示(3)7.(2015河南八校联考)在“绘制小灯泡的伏安特性曲线”的实验中:(1)小王同学根据实验测得的数据,描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图甲(不是过原点的直线),请你解释形成的原因:_(2)若把3个这样完全相同的小灯泡串联后,接到6 V的恒定电源后,求每个小灯泡的电阻R,每个
11、小灯泡上消耗的电功率PW.(3)若电源的电动势和内阻分别为E1.5 V、r1.0 ,保护电阻(与电源串联使用,防止电路中电流过大)为R,则将三个这样完全相同的小灯泡并联后,再接入电路,则三个小灯泡消耗的总功率为P总W.(结果保留两位有效数字)乙解析(1)随灯泡电压与电流的增大,灯泡实际功率增大,导致灯泡温度升高,灯丝电阻变大,I与U不成正比,因此灯泡的IU图象不是直线,是曲线.(2)3个灯泡串联接到6 V恒压电源两端,则每个灯泡分压2 V,从图中看到,此时对应的电流为0.259 A,则每个灯泡电阻为7.7 ,每个小灯泡消耗的功率PUI0.52 W.(3)当将三个灯泡并联与电源和保护电阻相连时,
12、三个灯泡消耗的总功率PR并 W0.32 W.答案(1)温度升高,小灯泡电阻增大(2)7.70.52(3)0.32(0.300.35)8.(2014黑龙江齐齐哈尔二模)某同学利用如图甲所示的电路来测量电阻Rx的阻值.将开关S2接a,闭合开关S1,适当调节滑动变阻器R后保持其阻值不变.依次改变电阻箱的阻值R,读出相应电压表的示数U,得到如图乙所示的UR图象.(1)将开关S2接b,读得电压表的示数为1.50 V,利用UR图象可得Rx.(2)若电路中使用的电源为一组新的干电池组成的电池组,其内阻可忽略不计,根据U-R图象可得该电池组的电动势为V;滑动变阻器R此时的阻值R.(3)请将图丙中的实物图按图甲
13、所示的电路进行连线.解析(1)由题结合UR图象,当开关S2接b时,电阻箱的数据就相当于Rx,此时电压表示数为1.50 V,在图线上找到对应此电压的点所对的横坐标,则Rx10 .(2)在图象上找两点:(2 ,0.5 V)、(10 ,1.5 V),由闭合电路欧姆定律得:ER0.5,ER1.5,解得R10 ,E3 V.(3)实物连接图见答案.答案(1)10(2)310(3)如图所示9.(2014江西八校联考)小汽车仪表台内的鼓风机靠的是一种电动势约为10 V,内阻约为30 的电池驱动的,已知该电池允许输出的最大电流为55 mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示电路进行实验,图中电
14、流表的内阻RA15 ,R为电阻箱,阻值范围为0999.9 ,R0为定值电阻,对电源起保护作用.(1)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组数据,作出了如图乙所示的图线,则根据图线可求得该电池的电动势为EV,r.(2)冬天为了防止汽车仪表盘上的玻璃“起雾”,可用通电电阻加热,用图丙所示10根阻值皆为30 的电阻条和上述电池,现在要使整个电路中电阻条上的消耗的功率最大,且要求电阻条数最少,请在图丙中画出电路连线.解析(1)在图甲中,根据闭合电路欧姆定律有:EI(RR0RAr),得(RR0)(RAr),再结合图乙得5(15r),联立解得E10 V,r35
15、 .(2)现要使整个电路中电阻条上消耗功率最大,则知此时有R外r35 ,又知每根电阻条电阻为30 ,且要求电阻条数最少,则可把6根电阻条并联(总电阻值为5 ),然后再串联一根电阻条,如答案图所示.答案(1)1035(2)如图所示B组能力提升一、力学实验1.(2015中原名校豫南九校联考)某探究学习小组用如图所示的方案测滑块与木板间的动摩擦因数.在实验桌上固定一斜面,在斜面上距斜面底端挡板一定距离处放置一小滑块,系住小滑块的轻质细线跨过光滑的定滑轮后系住一小球,整个系统处于静止状态.剪断细线后,小滑块沿斜面向下运动与挡板相碰,小球自由下落与地面相碰,先后听到两次碰撞的声音.反复调节挡板的位置,直
16、到只听到一次碰撞的声音.测得此情况下小滑块距挡板的距离x0.5 m,距桌面距离h0.3 m,小球下落的高度H1.25 m,取g10 m/s2.不考虑空气的阻力,则:(1)小滑块与挡板碰前的速度大小为m/s.(2)滑块与木板间动摩擦因数的表达式为(用所给物理量的符号表示),代入数据得.解析(1)同时听到声音说明小球与小滑块运动时间相同,设都为t,由小球做自由落体运动有Hgt2,解得t0.5 s,则小滑块与挡板碰撞时的速度为v2 m/s.(2)对滑块做匀加速直线运动,有xat2由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma由几何关系得sin ,cos 联立以上各式解得代入数值解得0.25答案(1)2
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