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1、实验题专训(二)创新性实验1科技馆中有一个展品(展品周围环境较暗)，该展品有一个不断均匀滴水的龙头(刚滴出的水滴速度为零)，在平行频闪光源的照射下，可以观察到一种奇特的现象：耐心地缓慢调节水滴下落的时间间隔，在适当的情况下，看到水滴好像静止在各自固定的位置不动，如图中A、B、C、D点所示该展品的最大高度为200 cm，重力加速度取g10 m/s2.(1)要想出现图中这一现象，滴水的时间间隔应用为T_s光源闪光频率为f_Hz.(2)水滴经过D点时的速度大小vD_m/s.(3)若将滴水时间间隔减小为现在的一半，某次频闪时恰好有一滴水在初始位置，请将该时刻观察到的所有水滴所处位置的刻度值按自上而下的
2、顺序填在横线上_.(4)若将现在的光源闪光频率f略微调大一些，则将观察到的奇特现象为_.答案：(1)0.25(2)6(3)5 cm、20 cm、45 cm、80 cm、125 cm、180 cm(4)水滴上升的现象解析：(1)由图可知，A、B之间的距离为0.2 m，由hgT2可得T0.2 s，要出现题中所述的现象，频闪周期应与滴水时间间隔相等，因此闪光频率f5 Hz.(2)由图读出hD1.8 m，由v2ghD可得，vD6 m/s.(3)若滴水时间间隔减小为原来的一半，则每次闪光会出现两个水滴，以A、B之间为例，水滴应出现在5 cm和20 cm的位置，其余依此类推可得，出现水滴的位置为45 cm
3、、80 cm、125 cm、180 cm处(4)若闪光频率增大，水滴出现的位置将上升，因此将出现水滴上升的现象2(乌鲁木齐高三诊断二)用下图装置可验证机械能守恒定律轻绳两端系着质量相等的物块A、B， 物块B上放置一金属片C.铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物块B的正下方系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h，由此释放，系统开始运动，当物块B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上两光电门固定在铁架台P1、P2处，通过数字计时器可测出物块B通过P1、P2这段距离的时间(1)若测得P1、P2之间的距离为d，物块B通过这段距离的时间为t，则物块B刚穿过圆环后的速度v_.(2)若物体A、B的质量均用M表示
4、，金属片C的质量用m表示，该实验中验证了下面哪个等式成立，即可验证机械能守恒定律正确选项为_AmghMv2BmghMv2Cmgh(2Mm)v2 Dmgh(Mm)v2(3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、光电门、数字计时器外，还需要_(4)改变物块B的初始位置，使物块B由不同的高度落下穿过圆环，记录各次高度差h以及物块B通过P1、P2这段距离的时间t.以h为纵轴，以_(填“t2”或“”)为横轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线该直线的斜率k_(用m、M、d表示)答案：(1)(2)C(3)天平(4)解析：本题考查验证机械能守恒定律及考生实验探究能力，难度中等(1)由于A、B两物块质量相等，当物块
5、B通过圆环，金属片C被搁置在圆环上后，A、B系统做匀速直线运动，故v.(2)A、B、C系统由初态至金属片C被搁置在圆环上，系统损失的重力势能为Epmgh，系统增加的动能为Ek(2Mm)v2，只要EpmghEk(2Mm)v2，即可验证机械能守恒定律，C正确(3)从第(2)问验证的表达式分析，速度可由v计算求解，质量的测量还需天平(4)由第(2)问验证的表达式EpmghEk(2Mm)v2，将速度v代入整理得mgh(2Mm)，由数学关系可得h，h图象的斜率为k.3某同学对有故障的电热毯进行探究图甲是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接图乙为测试电路实物图，A、B为测试表笔，电压表内
6、阻很大，可视为理想电表甲乙(1)请在下面虚线框内画出与图乙对应的电路图(2)断开K1用上述测试电路在1和1之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的UI曲线如图丙所示已知电热线材料的电阻率为2.8107 m，电热线的直径为0.200 mm.可求得此电热线的电阻为_k，总长度为_m(结果均保留两位有效数字)丙(3)为了进一步检查故障，该同学闭合开关K1和K2，用表笔A和B分别对图甲中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示由此测试结果可判断出电路有断路，位置在_之间(在“1和2”、“1和2”、“2和3”、“2和3”中选填一项).测试点3和31和11和31和22和3电表指针有无偏转电压表有有无有
7、无电流表无有有无有答案：(1)电路图见解析图(2)0.58(0.57到0.59均可)65(64到66均可)(3)1和2解析：(1)电路图如下图所示(2)由UI图象可得电热线的电阻为R 5.8102 0.58 k，由电阻定律得R，所以L，代入已知数据得L65 m(3)根据测试结果判断出断路位置在1和2之间4(2013保定一模)探究能力是物理学研究的重要能力之一，某物理兴趣小组探究“阻力做功与绕固定轴转动物体角速度的关系”，某同学采用了下述实验步骤进行探索：如图所示，先让砂轮由动力带动匀速旋转，测得其角度为；然后让砂轮脱离动力，由于克服转轴间的摩擦力，砂轮最后停下，测出砂轮从脱离动力到停止转动的过
8、程中转动的圈数为n；通过分析实验数据，得出结论经实验测得的几组和n的数据如下表所示：实验序号12345/rads10.51234n52080180320(1)请你根据表中的数据判定下列图象正确的是()(2)若砂轮转轴的直径大小为D，转轴转动时受到的摩擦力大小恒为f.砂轮脱离动力后克服摩擦力做功的表达式为Wf_.(用题目中所给的物理量表示)(3)若某次实验测量砂轮转轴的直径D，游标卡尺上的示数如图所示，则D_mm.(4)物体因绕转轴转动而具有的动能叫转动动能设法测得砂轮转轴转动时受到的摩擦力f N，通过上述实验，可以得出：该砂轮的转动动能Ek与角速度的关系式为Ekk2，其中比例系数k的大小为_，
9、k的单位是_(用力学基本单位kg、m、s表示)答案：(1)D(2)fDn(3)10.00(4)2kgm2解析：本题主要考查学生的探究、迁移能力(1)分析表格中数据可知n2，图线为过原点的一条直线；(2)摩擦力做功与路径有关，Wffs中，s指路程，所以WffDn；(3)游标卡尺读数主尺示数游标尺示数，本题中主尺读数为10 mm，游标尺零刻线对齐，所以游标尺读数为00.050.00，所以D10.00 mm；(4)k2fDn，所以k，将1，n20代入得k2，单位为kgm2.5某兴趣小组想测定某种合金丝的电阻率所用的器材包括：电动势E2.0 V的电源、电流表(内阻不计)、待测合金丝、螺旋测微器、米尺、
10、开关、保护电阻R0和导线等(1)用螺旋测微器测出合金丝的直径如图甲所示，则读数为_(2)将合金丝拉直后两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，其间有一可沿合金丝滑动的触头P，触头的上端为接线柱c，当按下触头P时，它才与合金丝接触请根据现有器材，设计实验电路，并连接实物图(3)实验中通过改变触头与合金丝接触的位置来改变接入电路的合金线的长度L，测得流过导线的电流的倒数如下表所示：编号12345电流的倒数/A10.580.60.80.821.2合金丝的长度L/m0.10.120.260.30.5请在图丙中绘出电流的倒数与合金丝长度的关系图象(4)该合金丝的电阻率为_(结果保留两位有效数字)；由图
11、线_(填“能”或“不能”)求出电源的内阻答案：(1)2.006 mm(2)如图a所示(3)如图b所示(4)8.8106 m(8.71069.0106 m都正确)不能解析：本题主要考查测定金属丝的电阻率，意在考查考生运用学过的物理理论、实验方法和所给的实验仪器去解决问题的能力螺旋测微器的示数为2 mm0.010.6 mm2.006 mm；由R及闭合电路欧姆定律可得EI(rR0)，即，所以该直线的斜率为k，即kES，代入数据可求得8.8106 m(8.71069.0106 m都正确)；纵轴截距b，由于定值电阻的阻值未知，故不能求出电源的内阻6某研究性学习小组用较粗的铜丝和铁丝相隔较近距离插入苹果中
12、，制成了一个苹果电池，现在用如图甲所示器材来测定苹果电池的电动势和内阻设计好合适的电路后，调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，记录多组U、I的数据，填入事先设置的表格中，然后逐渐增大铜丝和铁丝插入的深度，重复上述步骤进行实验按照插入深度逐渐增加的顺序，利用相应的实验数据，在UI坐标系中绘制图象，如图乙中的a、b、c所示乙(1)实验器材有：电流表(量程1 mA，内阻不计)；电压表(量程1 V，内阻1 k)；滑动变阻器R1(阻值0200 )；滑动变阻器R2(阻值010 k)，该电路中应选用滑动变阻器_(选填“R1”或“R2”)(2)某同学根据正确设计的电路将图甲中实物图连接出一
13、部分，请将剩余部分连接起来(3)在该实验中，随电极插入的深度增大，电源电动势_，电源内阻_(均选填“增大”、“减小”或“不变”)(4)图线b对应的电路中，当外电路总电阻R2 000 时，该电源的输出功率P_W(计算结果保留3位有效数字)答案：(1)R2(2)如图(3)不变减小(4)3.20104(3.101043.30104均正确)解析：本题考查测量电源的电动势和内阻的实验，意在考查学生的实验探究能力(1)由UI图象可知，电源电动势为0.960.97 V，而电流表的量程为1 mA，要求电路中电阻最小为960 ，所以只有选R2；(2)由于只有滑动变阻器一个用电器接入电路，电流表电阻不计，测得电流为电路干路电流，应选电流表外接法；(3)由图乙可知，随电极插入的深度增大，与纵轴的交点不变，电动势不变，斜率减小，所以内阻减小；(4)由图象的斜率求出内阻为r420 ，所以P出()2R3.20104 W.10