能力提升综合测试之物理实验

任会常

1.某同学用如图1所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”。三条细绳结于O点，并分别：与两弹簧测力计和钩码相接。

（1）实验步骤如下：

A.弹簧测力计A挂于固定在竖直木板上的P点

B.结点O下方的细绳挂钩码C

C.手持弹簧测力计B缓慢向左拉，使结点0静止在某位置

D.记下钩码质量、结点O的位置，读出并记录弹簧测力计A和B的示数，记录

（2）在实验过程中，下列情况会对实验结果产生误差的是___。

A.木板不竖直

B.弹簧测力计A外壳的重力

C.弹簧测力计B的拉力方向没有保持水平

D.改变弹簧测力计B的拉力进行多次实验时，结点O的位置发生变化

（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出解决问题的办法：____。

2.在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：

（1）打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，甲、乙两条实验纸带如图2所示，则应选_____纸带。

（2）若通过测量纸带上某两点间的距离来计算某时刻的瞬时速度，进而验证机械能守恒定律。现已测得2、4两点间的距离为s₁，0、3两点间的距离为s₂，打点周期为T，为了验证0、3两点间机械能守恒，则s₁、s₁和T应满足的关系为_____。

3.某同学用如图3甲所示的装置来研究牛顿第二定律。

（1）实验需用沙和沙桶的总重力表示小车受到的合力，则除平衡摩擦力外，还必须满足的实验条件是____远小于小车的质量。

（2）如图3乙所示是某次实验打出的一条纸带，（）为起点，A、B、C为三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，电源频率为50 Hz。则小车的加速度a=_____m/s2，打B点时小车的速度v_B=______m/s。（保留两位有效数字）

（3）在探究加速度与质量的关系时，多次改变小车及车中砝码的总质量M，并测出对应的加速度a。若用图像法处理数据，应作a与

的关系图像，才能直观反映它们的关系。

（4）若使用上述实验数据来验证动能定理，对于沙和沙桶（总质量为m）以及小车组成的系统，应验证的关系式是_____。（用符号表示，不要求计算结果，重力加速度为g）

4.探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图4所示。实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分别为W₀、2W₀、3W₀、4W₀……

（1）实验中首先通过调整木板倾斜程度平衡摩擦力，目的是_____。

A.为了释放小车后小车能做匀加速运动

B.为了增大橡皮筋对小车的弹力

C.为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功

D.为了使小车获得较大的动能

（2）图5是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一部分，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度v_max=____m/s（保留3位有效数字）。（3）几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小乍做的功W与小车获得最大速度u_max的数据.并利用数据绘出了如图6所示的四个图像，你认为其中正确的是_____。

5.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：

（1）在使用多用电表测量时，指针的位置如图7所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为____Ω；若选择开关拨至“50 mA”挡，则测量结果为____mA。

（2）多用电表测未知电阻阻值的电路如图8所示，电池的电动势为F、内阻为r，R₀为调零电阻，R_g为表头内阻，电路巾电流J与待测电阻阻值R_x的关系图像如图9所示，则该图像的函数关系式为____。

（3）下列根据图9中I-R_x图像做出的解释或判断中正确的是（

）。

A.因为函数图像是非线性变化的，所以欧姆表的示数左小右大

B.欧姆表调零的实质是通过调节R₀使R_x=O时电路中的电流I=/_g

C.R_x越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏

D.测量中，当R_x的阻值为图9中的R₂时，指针位于表盘中央位置的左侧

6.要描绘一个标有“3V0.8 W”小灯泡的伏安特性曲线，已选用的器材有：电源（电动势为4.5V，内阻约为1Ω）；电流表（量程为0～300mA，内阻约为5Ω）；电压表（鲢程为0～3V，内阻约为3kΩ）；滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流为1A）；开关一个和导线若干。

（1）为便于实验操作，并确保实验有尽可能高的精度，则实验的电路图应选用图10中_____。

（2）如图11甲所示是实验的实物图，图中已连接了部分导线。请根据（1）中所选的电路图补充完成实物间的连线（用笔画线代替导线）。

（3）测量结束后，先把滑动变阻器滑动片移到

（填“左端”或“右端”），然后断开开关，接着拆除导线，整理好器材。

（4）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图11乙所示。由图像可知小灯泡的电阻值随工作电压的增大而____（填“不变”“增大”或“减小”）。

7.用如图12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：

双量程电流表A（量程0～0.6A，0～3A）；双量程电压表V（量程0～3V，0～15V）；滑动变阻器R₁（阻值范围0～10Ω，额定电流2A）；滑动变阻器R₂（阻值范围0～100Ω，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12将图13甲中的实物正确连接，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。（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13乙中画出了U-I，图像。由图像可以得出此干电池的电动势E=____V（保留3位有效数字），内阻r=____Ω（保留两位有效数字）。

8.有一个螺线管，为测量它的两个接线柱间绕制的均匀金属丝的长度，现提供下列器材：

A.待测螺线管L：绕制螺线管金属丝的电阻率p=5.0×10-7Ω·m，其总阻值RL大约为100Ω

B.螺旋测微器

C.微安表：量程Ig=500μA，内阻Rg=100Ω

D.电阻箱R：阻值范围0～99999.9 Ω

E.电源E：电动势有3 V和9 V两种可供选择，内阻较小

F.开关两个（S1和S2），导线若干

（1）实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图14所示，其读数d=___mm。

（2）已将提供的器材连成了如图15所示的测金属丝电阻RL的电路，根据该实验电路的测量原理，为了更准确地测RL，应选择E中电动势为____V的电源。

（3）若测得的金属丝直径用d表示，测电阻时，先闭合S1，调电阻箱R使微安表指针满偏，再闭合S2时微安表示数用I表示，则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度l_______。

（4）本实验测RL有系统误差，其测量值____真实值（选填“大于”或“小于”）。

参考答案与提示

1.（1）三条细绳（拉力）的方向 （2）A （3）减小钩码C的质量，或减小AO与BO之间的夹角等

6.（1）C（2）如图16所示（3）左端 （4）增大 提示：（1）小灯泡为小电阻，电压要求从零开始调节，所以电路为电流表外接、滑动变阻器分压接法，电路图为C。（2）补充完成实物间的连线如图16所示。（3）开始时小灯泡的电压为零，滑动变阻器的滑动片应在最左端；测量时，应将滑动变阻器的滑动片向有移动，以获取电路中两表的读数；测量结束后，应先把滑动变阻器的滑动片移到最左端，然后断开开关，接着拆除导线，整理好器材。（4）由I-U图像向下弯可知，小灯泡的电阻值随工作电压的增大而增大。

7.（1）O～0.6 0～3R1（2）如图17所示 （3）1.45 1.3 提示：（1）干电池的电动势为1.5V左右，故电压表应选0～3V的量程；实验过程中应避免干电池中流过较大电流，否则干电池的内阻会有较大波动，使得内阻的测量值误差较大，故在实验过程中应使电流在较小值内变化，即电流表应选0～0.6 A的量程；为了使电流的读数误差（相对误差，与量程选取无关）较小，电流表应有较大示数，而干电池的电动势仅为1.5V左右，故所串联的电阻无需过大，即选选滑动变阻器R1更为适宜。（2）注意滑动变阻器下面的接线柱应接右侧的接线柱。（3）由乙图可见图像在纵轴上的截距为1.45V，它表示电源的电动势，而图像斜率的绝对值表示电源的内阻，取坐标轴上的两点计算图像的斜率，则电源内阻r=