二轮复习实验专题.docx
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二轮复习实验专题
二轮复习实验专题
一、实验清单
二、变化的实验
三、力、电、热、光实验
四、备考建议
一、基础实验
实验一研究匀变速直线运动的特点
实验二探究弹簧形变与弹力的关系
实验三研究两个互成角度力的合成规律
实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系
实验五探究平抛运动的特点
实验六验证机械能守恒定律
实验七验证动量守恒定律
实验八测量金属的电阻率
实验九测定电源的电动势和内阻
实验十用多用电表测量电学中的物理量
实验十一利用传感器设计并制作简单的自动控制装置
实验十二用油膜法估测分子的大小
实验十三用单摆测量重力加速度的大小
实验十四测定玻璃的折射率
实验十五用双缝干涉测量光的波长
二、变化的实验
删除的两个实验
1、探究动能定理的实验
2、描绘小电珠的伏安特性曲线实验
热、光实验
1、用油膜法估测分子的大小
2、用单摆测量重力加速度的大小
3、测定玻璃的折射率
4、用双缝干涉测量光的波长
三、力、电、热、光实验
拍照近四年高考分析
(一)、力学实验
研高考,探考情
【2019·全国卷Ⅰ】某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。
物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。
已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。
在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是________点。
在打出C点时物块的速度大小为________m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为________m/s2(保留2位有效数字)。
【答案】 A 0.233 0.75
【解析】 物块加速下滑,因此打点间距逐渐增大,故先打出A点。
打C点时物块的速度大小
vC=
=
m/s≈0.233m/s。
物块下滑的加速度大小
a=
=
m/s2=0.75m/s2。
【2019·全国卷Ⅱ】如图a,某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。
所用器材有:
铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。
回答下列问题:
(1)铁块与木板间动摩擦因数μ=__________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。
(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。
接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。
多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图b所示。
图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。
重力加速度为9.80m/s2,可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为____________(结果保留2位小数)。
【答案】
(1)
(2)0.35
【解析】
(1)铁块受重力、木板弹力及摩擦力作用,受力分析如图。
由牛顿第二定律得:
mgsinθ-μFN=ma
且FN=mgcosθ
联立以上两式解得μ=
。
(2)由逐差法求铁块加速度:
a=
=
m/s2≈1.97m/s2
代入μ=
,得μ≈0.35。
【2019·全国卷Ⅲ】甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。
实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。
已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是________。
(填正确答案标号)
A.米尺B.秒表C.光电门D.天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,则该地的重力加速度大小为g=________m/s2。
(保留两位有效数字)
【答案】
(1)A
(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺
(3)9.7
【解析】
(1)利用频闪照片测重力加速度时需要测量小球下落的距离,因此实验中还必须使用米尺,A正确。
(2)将米尺竖直放置,小球靠近米尺下落,从照片上直接读出小球下落的距离。
(3)根据Δs=gT2得重力加速度大小g=
=
=
m/s2=9.7m/s2。
【2018·全国卷Ⅰ】如图a,一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。
现要测量图a中弹簧的劲度系数。
当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图b所示,其读数为________cm。
当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为________N/m(保留三位有效数字)。
【答案】 3.775 53.7
【解析】 游标卡尺精度为0.05mm,游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐,根据游标卡尺的读数规则,题图b所示的游标卡尺读数为3.7cm+15×0.05mm=3.7cm+0.075cm=3.775cm。
托盘中放有质量为m=0.100kg的砝码时,弹簧受到的拉力F=mg=0.100×9.8N=0.980N,弹簧伸长x=3.775cm-1.950cm=1.825cm=0.01825m,根据胡克定律,F=kx,解得此弹簧的劲度系数k=
=53.7N/m。
【2019·江苏高考】某兴趣小组用如图1所示的装置验证动能定理。
(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用:
A.电磁打点计时器
B.电火花打点计时器
为使纸带在运动时受到的阻力较小,应选择________(选填“A”或“B”)。
(2)保持长木板水平,将纸带固定在小车后端,纸带穿过打点计时器的限位孔。
实验中,为消除摩擦力的影响,在砝码盘中慢慢加入沙子,直到小车开始运动。
同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除。
同学乙认为还应从盘中取出适量沙子,直至轻推小车观察到小车做匀速运动。
看法正确的同学是________(选填“甲”或“乙”)。
(3)消除摩擦力的影响后,在砝码盘中加入砝码。
接通打点计时器电源,松开小车,小车运动。
纸带被打出一系列点,其中的一段如图2所示。
图中纸带按实际尺寸画出,纸带上A点的速度vA=________m/s。
(4)测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L。
小车动能的变化量可用ΔEk=
Mv
算出。
砝码盘中砝码的质量为m,重力加速度为g。
实验中,小车的质量应________(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量,小车所受合力做的功可用W=mgL算出。
多次测量,若W与ΔEk均基本相等则验证了动能定理。
【答案】
(1)B
(2)乙(3)0.31(0.30~0.33都算对) (4)远大于
【解析】
(1)电磁打点计时器打点时运动的纸带受到的阻力较大,而电火花打点计时器打点时运动的纸带所受阻力较小,故选B。
(2)由于刚开始运动,拉力等于最大静摩擦力,而最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,故平衡摩擦力的两种看法中,乙同学正确。
(3)取与A点相邻的两点,用毫米刻度尺测出两点之间的距离,如图所示,可测得x=1.24cm。
用这一段的平均速度表示A点的瞬时速度,则vA=
=
m/s=0.31m/s。
(4)由题意知,本实验用砝码、砝码盘和沙子的总重力大小表示小车受到的拉力大小,故要求小车的质量应远大于砝码、砝码盘和沙子的总质量。
考情揭秘
1.考查热点:
纸带测量与速度和加速度求解、动摩擦因数测量、游标卡尺读数、平行四边形定则、牛顿运动定律、功能关系、图像处理数据等。
试题情境多选择生活中常见的实验现象或对学生做过的实验进行迁移改造。
2.实验原理:
速度与加速度的定义、力的平衡或牛顿第二定律求动摩擦因数、矢量合成法则、能量守恒定律。
3.实验器材:
打点计数器、刻度尺、游标卡尺(近几年没涉及螺旋测微器)、光电门、弹簧秤。
4.数据处理:
多采用图像处理
备考策略:
1.近四年很少涉及实验步骤以及曲线运动(平抛)相关的实验的考查,今后复习要加以注意。
2..熟知各种器材的特性,重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法,灵活运用图象与表格分析处理实验数据.
3.熟悉课本上的实验,将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去.
二、电学实验
研高考,探考情
【2019·天津高考】现测定长金属丝的电阻率。
(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是________mm。
(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。
这段金属丝的电阻Rx约为100Ω,画出实验电路图,并标明器材代号。
电源E(电动势10V,内阻约为10Ω)
电流表A1(量程0~250mA,内阻R1=5Ω)
电流表A2(量程0~300mA,内阻约为5Ω)
滑动变阻器R(最大阻值10Ω,额定电流2A)
开关S及导线若干
(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx=________。
从设计原理看,其测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【答案】
(1)0.200(0.196~0.204均可)
(2)图见解析 (3)
相等
【解析】
(1)d=20.0×0.01mm=0.200mm。
(2)本题要测量金属丝的电阻,无电压表,故用已知内阻的电流表A1充当电压表,由于电流表A1的满偏电压UA1=ImR1=1.25V,比电源电动势小得多,故电路采用分压式接法,电路图如图所示。
(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时,通过Rx的电流为I=I2-I1,Rx两端电压U=I1·R1,故Rx=
=
。
不考虑读数误差,从设计原理看,测量值等于真实值。
【2019·全国卷Ⅰ】某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。
该同学测得微安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。
然后利用一标准毫安表,根据图a所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据图a和题给条件,将图b中的实物连线。
(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图c所示。
由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是________。
(填正确答案标号)
A.18mAB.21mAC.25mAD.28mA
(3)产生上述问题的原因可能是________。
(填正确答案标号)
A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200Ω
C.R值计算错误,接入的电阻偏小
D.R值计算错误,接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=________。
【答案】
(1)图见解析
(2)C (3)AC (4)
【解析】
(1)微安表改装为大量程的电流表,应并联电阻R,实物连线如图所示。
(2)串联电路中电流处处相等,毫安表示数为16.0mA时,对应微安表的示数为160μA,根据比例关系得,当微安表指针指到满量程250μA时,毫安表的示数应为25mA,即为改装后电表的量程,C正确。
(3)根据IgRg=(I-Ig)R,得I=
+Ig。
产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200Ω,或者并联的电阻R值计算错误,接入的电阻偏小,A、C正确。
(4)设微安表的满偏电压为U,则对并联的电阻R有
U=(25-0.25)×10-3A×R
对并联的电阻kR有
U=(20-0.25)×10-3A×kR
解得k=
。
【2019·全国卷Ⅱ】某小组利用图a所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中
和
为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100Ω);S为开关,E为电源。
实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。
图b是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管Ut关系曲线。
回答下列问题:
(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0μA,应调节滑动变阻器R,使电压表
的示数为U1=________mV;根据图b可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”),电压表
示数________(填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动,以使
示数仍为U1。
(2)由图b可以看出U与t成线性关系。
硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏度为
=________×10-3V/℃(保留2位有效数字)。
【答案】
(1)5.00 变小 增大 B
(2)2.8
【解析】
(1)
、
是理想电压表,则R0与硅二极管串联,电流相等,
R0两端电压U1=IR0=50.0×10-6×100V=5.00×10-3V=5.00mV。
由Ut图象知,当控温炉内温度t升高时,U变小,又I=50.0μA不变,故硅二极管正向电阻变小;当控温炉内温度升高时,硅二极管电阻变小,反过来影响电路中电流,由闭合电路欧姆定律知,电路中电流增大,
示数增大;要保持
示数不变,需增大滑动变阻器的阻值,即将滑片向B端移动。
(2)由Ut图象的斜率可知:
=
V/℃=2.8×10-3V/℃。
【2019·全国卷Ⅲ】某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。
可选用的器材还有:
定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),红、黑表笔和导线若干。
(1)欧姆表设计
将图a中的实物连线组成欧姆表。
欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω;滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。
(2)刻度欧姆表表盘
通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图b所示。
表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为________、________。
(3)校准
红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向________kΩ处;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。
若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图c所示,则电阻箱接入的阻值为________Ω。
【答案】
(1)如图所示 900 R1
(2)45 5 (3)0 35000.0
【解析】
(1)欧姆表内各元件串联,且红表笔接电源负极,黑表笔接电源正极。
欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻,即R内=r+R0+RA+R=15kΩ,解得R=900Ω。
由于滑动变阻器R2的最大阻值为500Ω,所以滑动变阻器选R1。
(2)根据闭合电路欧姆定律,得Ia=
和Ib=
,代入数据解得Ra=45kΩ,Rb=5kΩ。
(3)使用欧姆表测量电阻时,首先要进行电阻调零,此时应将红、黑表笔短接,调整滑动变阻器,使欧姆表指针指向0kΩ处。
电阻箱的阻值为(0.1×0+1×0+10×0+100×0+1000×5+10000×3)Ω=35000.0Ω。
【2018·江苏高考】一同学测量某干电池的电动势和内阻。
(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。
请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处____________;____________。
(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的
数据见下表:
R/Ω
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
I/A
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
/A-1
6.7
6.0
5.3
4.5
3.8
根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出R
关系图象,由图象可计算出该干电池的电动势为________V;内阻为________Ω。
(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端。
调节电阻箱,当电流表的示数为0.33A时,电压表的指针位置如图所示,则该干电池的电动势应为________V;内阻应为________Ω。
【答案】
(1)开关未断开 电阻箱阻值为零
(2)图象如图所示。
1.37(1.30~1.44都算正确) 1.20(1.0~1.4都算正确)
(3)1.37(结果与
(2)问第一个空格一致) 1.00(结果比
(2)问第二个空格小0.2)
【解析】
(1)连接电路时电源应与电路断开,所以开关要断开;另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零,这样容易烧坏电流表和电源。
(2)将数据描点连线,作出一条倾斜的直线。
根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)得R=E·
-r,所以图线的斜率表示电源电动势,E=
V=1.37V,截距绝对值表示电源内阻:
r=0.4×3.0Ω=1.20Ω。
(3)用电压表与电流表并联,可测得电流表的内阻RA=
=
Ω=0.20Ω,考虑电表内阻对实验的影响,则E=I(R+RA+r),得R=E·
-(RA+r),所以图线的斜率仍表示电动势,电动势的准确值为1.37V,图线的截距绝对值表示(RA+r),所以内阻精确值为r=(1.20-0.20)Ω=1.00Ω。
考情揭秘
1.分析近几年的高考,考查的方向基本不变,主要体现在:
(1)基本仪器的使用及读数。
(2)电表的改装、仪器的选择。
(3)以测量电阻、电源电动势为核心的电学实验。
(4)实验原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计。
思想方法:
等效替代法、半偏法、控制变量法、累积法、图象法。
滑动变阻器的接法:
分压式、限流式。
电流表的接法:
内接法、外接法。
备考策略:
1.掌握基本仪器的原理和使用,掌握处理实验数据的基本方法,如图象法、平均值法等.
2.掌握基本的实验目的、实验原理和实验思想.重视实验的迁移和创新问题,如由伏安法测电阻衍生的等效替代法、半偏法、差值法等测电阻方法.
三、新增实验和选考实验
1、探究影响向心力大小的因素
2、探究平抛运动的特点
3、观察电容器的充放电现象
4、探究影响感应电流方向的因素
5、探究变压器电压与线圈匝数的关系
6、探究气体压强与体积的关系
删除的两个实验
1、探究动能定理的实验
2、描绘小电珠的伏安特性曲线实验
热、光实验
1、用油膜法估测分子的大小
2、用单摆测量重力加速度的大小
3、测定玻璃的折射率
4、用双缝干涉测量光的波长
研高考,探考情
【2019·全国卷Ⅲ】
(1)用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是__________________________________________________________。
实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以
______________________________________________________________________________。
为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是__________________________________。
【答案】
(1)使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积
【解析】
(1)用油膜法估测分子直径时,需使油酸在水面上形成单分子层油膜,为使油酸尽可能地散开,将油酸用酒精稀释。
要测出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,需要测量一滴油酸酒精溶液的体积,可用累积法,即测量出1mL油酸酒精溶液的滴数。
根据V=Sd,要求得油酸分子的直径d,则需要测出单分子层油膜的面积,以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。
【2019·天津高考】某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:
玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。
(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度________。
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示,其中实验操作正确的是________。
(3)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN′的垂线,垂足分别为C、D点,如图所示,则玻璃的折射率n=________。
(用图中线段的字母表示)
【答案】
(1)AD
(2)D (3)
【解析】
(1)测定玻璃折射率的关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线,因此选用光学表面间距大的玻璃砖以及使同侧两枚大头针间的距离尽量大些都有利于提高实验的准确程度,A、D正确;两光学表面是否平行不影响折射率的测量,为减小误差,应选用细长的大头针,故B、C错误。
(2)两光学表面平行的玻璃砖的入射光线与出射光线平行,在空气中的入射角大于玻璃中的折射角,在题图中,根据玻璃砖界线及四个孔洞位置分别作出光路图及法线如图1所示,分析可知实验操作正确的是D。
(3)如图2所示,玻璃的折射率n=
,又sini=
,sinr=
,故n=
。
【2019·北京高考】利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。
下列关于P处放置的光学元件说法正确的是( )
A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝
C.都是单缝,甲对应的缝宽较大D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大
【答案】 A
【解析】 单缝衍射图样的中央条纹亮且宽,相邻条纹间距不等;双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。
根据题目中给出的甲、乙两种图样可知,甲是单缝衍射的图样,乙是双缝干涉的图样,A正确。
【2019·全国卷Ⅱ】
(1)如图,长为l的细绳下方悬挂一小球a,绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方
l的O′处有一固定细铁钉。
将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,并从释放时开始计时。
当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。
设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。
下列图象中,能描述小球在开始一个周期内的xt关系的是________。
(2)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。
实验时,
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