(北京专用)2020版高考物理大一轮复习专题十七物理实验练习.docx
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1、1专题十七 物理实验挖命题【考情探究】5 年考情考点 考向考题示例 学业水平 关联考点 素养要素预测热度实验中纸带的处理2018 北京理综,21,18分3实验步骤及数据处理科学探究模型建构力学实验基本力学实验2017 北京理综,21,18分2016 北京理综,21(2)2015 北京理综,21(2)4实验原理、器材选择、数据处理能量观念科学态度基本器材的使用 2018 课标,22,5 分 2 胡克定律 科学本质伏安法测量电阻和描绘小灯泡的伏安特性曲线2017 课标,23,10 分 3 电阻率、电功率 科学推理电学实验测量电源的电动势和内电阻2014 北京理综,21,18分4 实验中器材的选择
2、科学探究油膜法估测分子直径插针法测量玻璃砖折射率2015 北京理综,21(1) 2 科学本质热学和光学实验双缝干涉测光的波长2015 课标,34(1),5分2 不同色光的波长 科学本质分析解读 实验能力是物理学科的重要能力,高考物理历来重视对实验能力的考查,从近几年的高考试题可以看出高考命题有以下几个特点:21.基本仪器的使用是考查的热点。如刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器的使用,都是高考的热点。2.实验的实际操作是考查的重点。近几年来的物理实验试题所考查的实验步骤的排序和实验仪器的选择等都与实验的实际操作过程紧密相关,真正地考查了考生的实际操作能力。3实验的
3、基本原理和思想方法是考查的核心。从近几年的高考试题可以看出,所有试题的考查均源于课本实验,因此理解课本实验原理、体会实验思想是实验复习的核心。4.实验数据处理在试题中逐年体现,是实验的一个重要环节。实验数据处理中认识误差问题非常重要。要了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差的区别,会分析误差来源,知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差,会用有效数字表达直接测量的结果。【真题典例】34破考点【考点集训】考点一 力学实验1.某同学设计了两个实验方案,用弹簧测力计直接测量正方形木块与木板之间的滑动摩擦力大小。方案一:将一木块和木板叠放于水平桌面上,弹簧测力计与木块相连,保持木板静止,向右水平拉动木
4、块,如图 1 所示。方案二:将一木块和木板叠放于水平桌面上,弹簧测力计左端固定,另一端与木块水平相连,水平向右拉动木板,如图 2 所示。图 1 图 2(1)上述两种方案中,你认为更容易测出准确数据的方案是 (选填“方案一”或“方案二”)。 (2)请简要说明选择的理由: 。 答案 (1)方案二(2)两方案都要求木块处于平衡状态,使测力计对木块的拉力等于木块所受的摩擦力。方案一中要求水平匀速拉动木块,实际操作很难控制;方案二中可以水平变速拉动木板,实际操作容易实现。方案一中的弹簧测力计是运动的,不易读准示数;方案二中的弹簧测力计是静止的,容易读准示数。52.同学们分别利用图甲、乙所示的两种装置采用
5、不同方案进行“探究物体运动的加速度与所受合外力关系”的实验,其中小车 A 的质量约为 350g,并与纸带相连,B 为打点计时器,托盘 C 内装有砝码,托盘自身的质量为 5g,D 为无线测力传感器。两种方案的不同在于:方案一采用托盘和砝码的重力值作为小车受到的拉力,方案二则用传感器 D 直接测量绳子对小车的拉力。(1)关于器材的选取,下列说法正确的是 。 A.方案一必须选取单个质量尽量小的砝码,如 5 克/个B.方案一可以选取单个质量较大的砝码,如 50 克/个C.方案二必须选取单个质量尽量小的砝码,如 5 克/个D.方案二可以选取单个质量较大的砝码,如 50 克/个(2)两种方案都必须进行的实
6、验操作是 。 A.需要将导轨的右端垫高以平衡摩擦力B.应先接通打点计时器电源,再释放小车C.为了减小误差,每次小车应从同一位置释放D.需要记录托盘中砝码的质量(3)某组同学利用方案一进行了实验,并将所获得的 6 组数据对应地绘制在图丙所示的a-F 图中,请你根据图中点迹,绘制一条可以反映加速度和拉力关系的图线。丙(4)根据第(3)问中你所绘制的图线,可反映出该组同学在实验操作中的不妥之处是 6。 (5)若某组同学利用方案一进行实验时忘记了将轨道右端垫高平衡摩擦力,一直使轨道处于水平状态,请根据牛顿运动定律,通过推导说明由这种操作和正确操作分别获取的数据所绘制的 a-F 图线的斜率和纵轴截距。答
7、案 (1)AD (2)AB (3)如图(4)右端垫得过高(或平衡摩擦过度)(5)由牛顿第二定律可得:未平衡摩擦:F-f=Ma得 a= = F-F-fM 1M fM平衡摩擦:F=Ma 得 a= F1M两次对比可知,忘记右端垫高,对图像斜率无影响,但在纵轴上会产生 的负截距。fM3.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。对测量原理的理解正确的是 (选填选项前的字母)。 A.由 g= 可知,T 一定时,g 与 l 成正比4 2lT2B.由 g= 可知,l 一定时,g 与 T2成反比4 2lT27C.单摆的振动周期 T 和摆长 l 可用实验测定,由 g= 可算出当地的重力加速度4 2lT2若测量结果
8、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)次全振动表是某同学记录的实验数据,并做了部分处理。组次 1 2 3 4 5 6摆长 l/cm 40.00 50.0060.0080.00100.00120.0050 次全振动时间 t/s63.0 74.0 77.5 89.5 100.0 109.5周期 T/s 1.26 1.48 1.55 1.79 2.19周期的平方T2/s21.59 2.19 2.40 3.20 4.80请计算第 5 组实验中的 T2= s 2。
9、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/s 2。( 2=9.87,此空答案保留 3 位有效数字) 答案 C C 4.00 9.874.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 。 8A.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答案 ACD5.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
10、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。请把步骤 e
11、 中的内容补充完整 。 9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
12、一定沿 AO 方向的是 。 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、L 2=8.40cm、L 3=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
13、,并说明是如何验证的。10答案 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B ACE F如图所示,图示中表示各力的线段的长度 F1F 2F 3=(L1-L0)(L 2-L0)(L 3-L0)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。6.物理课上同学们通过实验“研究平抛运动”。甲组同学利用图甲所示的实验装置,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有 。 A.安装斜槽轨道,使其末端保持水平B.斜槽轨道必须光滑C.每次
14、小球应从同一位置由静止释放D.为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接11甲实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点 O 为坐标原点,测量它们的水平坐标 x 和竖直坐标 y,图中 y-x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是 。 验证轨迹是符合 y=ax2的抛物线后,根据图乙中 y-x 图像 M 点的坐标值,可以求出 a= m-1,小球平抛运动的初速度 v0= m/s。(重力加速度为 g=10m/s2) 乙乙组同学为了得到平抛运动轨迹采用图丙所示装置,为了得到稳定的细水柱,不受瓶内水面高低的影响,应选择 。 丙丙组同学用手机数码摄像功能来记录平抛运动的轨迹,每秒可拍摄几十
15、帧照片,用它拍摄小球从水平轨道飞出后做平抛运动的几张连续照片。用数学课上画函数图像的方格黑板做背景,通过图像处理,就可以记录小球在运动过程中每隔相同时间的位置,如图丁所示。请从图片中获取数据,分析、论证平抛运动在水平方向和竖直方向的运动规律。12丁答案 AC C 5.0 1.0A以方格的左上顶点为坐标原点,以水平向右为 x 轴正方向,竖直向下为 y 轴正方向建立坐标系,各点坐标分别为 1(2,1)、2(6,4)、3(10,11)、4(14,22)。相邻两点间水平位移相等,可知水平分运动为匀速直线运动。相邻两点间竖直位移差相等,可知竖直分运动为匀加速直线运动。考点二 电学实验7.用如图所示的多用
16、电表进行如下实验。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,对电表进行校准测量二极管的正向导通电阻时,红表笔应接二极管的 (填“正极”或“负极”)。 13答案 BC 负极8.在常温下“测定金属电阻率”的实验中,所用测量仪器均已校准。用米尺测量金属丝的长度,如图甲所示,测量值为 cm; 用螺旋测微器测金属丝的直径,如图乙所示
17、,测量值为 mm。 甲用图丙所示电路测量电阻丝的电阻 Rx时,以下滑动变阻器应选择 (用滑动变阻器前面的字母表示)。 A.滑动变阻器 R1(0200,额定电流 2A)B.滑动变阻器 R2(05,额定电流 2A)实验测得电阻的阻值为 2.4,该测量值比实际值偏 (填“大” 或“小”),由于图丙所示的电流表外接而导致的测量电阻的误差,属于 (填“偶然误差” 或“系统误差”)。 根据以上数据可知被测电阻是表中的哪种材料 。 表:几种导体材料常温时的电阻率材料 银 铜 钨 铁 镍铬合金14(m)1.610-81.710-85.310-81.010-71.010-6若按图丁所示的电路进行测量,可以消除由
18、于电表内阻造成的误差。利用该电路进行实验的主要操作过程是:第一步:先将 R2的滑动触头调到最左端,单刀双掷开关 S2向 1 闭合,闭合开关 S1,调节滑动变阻器 R1和 R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程),读出此时电压表和电流表的示数 U1、I 1丁第二步:保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变,将单刀双掷开关 S2向 2 闭合,读出此时电压表和电流表的示数 U2、I 2请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式 Rx= 。 答案 49.9549.98 0.495(0.4920.497) B 小 系统误差 镍铬合金 -U1I1U2I29.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,选用
19、的小灯泡规格为“3.8V,0.3A”。除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:电流表:A 1(量程 3A,内阻约 0.1)、A 2(量程 0.6A,内阻约 0.3);电压表:V(量程 5V,内阻约 5k);滑动变阻器:R 1(阻值范围 010)、R 2(阻值范围 02k);电源:E(电动势为 4V,内阻约为 0.04)。为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表 ,滑动变阻器 。(填器材的符号) 为尽量精准地描绘小灯泡的伏安特性曲线,应选用的实验电路为图中的 (填“甲”或“乙”)。 15甲乙某同学记录了多组数据,并且将这些数据的对应点标在了图丙中的坐标纸上,请根据这些点在图中画出 I-U 图
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