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1题型二实验题题型专练专练(一)力学实验1．(2014·龙岩质检)某同学用如图所示的实验装置来“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下的细线挂钩码C；C．手持弹簧测力计B缓慢向左拉，使结点O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，下列哪些情况会对实验结果产生误差？________(选填选项前的字母)A．木板不竖直B．A弹簧测力计外壳的重力C．B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平D．改变弹簧测力计B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一个办法________________________________________________________________________________．解析(1)“验证力的平行四边形定则”是要在图纸上面做出两个分力和合力的示意图，测力计A为合力，测力计B和钩码重力为两个分力，力的大小可以直接读出和计算，而力的方向需要我们记下绳子的方向．(2)在木板上做图时，所有力的方向都在平面内，木板若不是竖直，而重力是竖直方向，那么就没有办法画出钩码重力这个分力，对实验造成误差，选项A对．弹簧测力计外壳的重力并没有作用在弹簧上，不会造成误差，选项B错．在木板上做图时，所有力的方向都在平面内，如果B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平，但只要在木板平面内对作图就没有影响，不会造成误差．改变弹簧测力计B拉力进行多次实验时，结点O的位置发生变化，那么合力即测力计A的示数也会发生变化，对实验没有影响，实验会造成误差的只有A.(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，就要想办法使合力变小，方法可以减小分力大小即减小弹簧测力计B的拉力；或减小钩码C的质量，或者使两个分力的夹角变大，即减小AO与BO之间的夹角也可以使合力变小．答案(1)三条细绳(拉力)的方向(2)A(3)减小弹簧测力计B的拉力；或减小钩码C的质量；或减小AO与BO之间的夹角22．(2014·益阳模考)物理小组的同学用如图所示的实验器材测定重力加速度，实验器材有：底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小球释放点)，小球释放器(可使小球无初速释放)、网兜．实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h.(1)使用游标卡尺测量小球的直径如图所示，则小球直径为________cm.(2)改变光电门1的位置，保持光电门2的位置不变，小球经过光电门2的速度为v，不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度g，则h、t、g、v四个物理量之间的关系为h＝________．(3)根据实验数据作出ht－t图线，若图线斜率的绝对值为k，根据图线可求出重力加速度大小为________．解析(1)主尺的读数为1.1cm，游标尺的读数为0.05×14＝0.70mm＝0.070cm，则小球直径为1.1cm＋0.070cm＝1.170cm.(2)小球经过光电门2的速度为v，根据运动学公式得从开始释放到经过光电门2的时间t2＝vg，所以从开始释放到经过光电门1的时间t1＝t2－t；所以经过光电门1的速度v1＝gt1，根据匀变速直线运动的推论得：两光电门间的距离h＝v1＋v2t＝－12gt2＋vt.(3)由h＝－12gt2＋vt，变形得：ht＝－12gt＋v，如果图线斜率的绝对值为k，所以重力加速度大小g＝2k.答案(1)1.170(2)－12gt2＋vt(3)2k3．(2014·太原检测)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50Hz，纸带上计数点的间距如图所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出．3(1)部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔，上述实验步骤的正确顺序是：________(用字母填写)(2)图中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝________s；(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________(用字母表示)；(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝________(用字母表示)．解析(1)操作步骤，要按照顺序和时间的先后进行，所以合理的次序应是DCBA.(2)时间间隔应是T＝5×0.02s＝0.1s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小v5＝s4＋s52T或者v5＝s3＋s4＋s5＋s64T.(4)由于是偶数段，所以计算加速度的表达式为：a＝s4＋s5＋s6－（s1＋s2＋s3）9T2.答案(1)DCBA(2)0.1(3)s4＋s52T(4)s4＋s5＋s6－（s1＋s2＋s3）9T24．(2014·日照模拟)某同学用如图所示装置验证“质量一定时，物体的加速度与外力的关系”，他将光电门固定在气垫导轨上的某点B处，用细线拴住重力为F的钩码绕过定滑轮拉滑块，滑块从导轨上的A点由静止释放，测出AB间的距离及遮光条的宽度，记录遮光条通过光电门的挡光时间t.通过改变钩码的个数，仍让滑块从同一位置A由静止释放，重复上述实验，记录数据如下表所示：实验次数12345F/N0.490.981.471.962.45t－2/[×10－4(s)－2]6.112.218.424.530.64(1)请根据实验数据作出F－1t2图线；(2)据F－1t2图象得出的结论是______________________________________________________；(3)若AB间的距离为x，遮光条的宽度为d，推导出加速度a与1t2的关系式________；所以质量一定时，物体的加速度与外力的关系是________．解析(1)描点画图，如图所示：(2)由图象知，F与1t2成正比(3)根据匀变速运动的规律v2＝2ax，v＝dt联立整理得：a＝d22x·1t2，所以质量一定时，加速度与1t2成正比，所以加速度与外力F成正比．答案(1)F－1t2图线如图所示(2)F与1t2成正比(3)a＝d22x·1t2成正比55．(2014·烟台模拟)某同学用图甲所示的装置验证机械能守恒定律．实验操作过程中(1)用游标卡尺测量小球的直径，由图乙可知小球的直径为________mm；(2)用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为122.20cm；(3)断开电磁铁电源，让小球自由下落；(4)在小球经过光电门时，计时装置记下小球经过光电门所用的时间为2.50×10－3s，由此可算得小球经过光电门时的速度为________m/s；(5)以光电门所在处的水平面为参考面，小球的质量为m(kg)，取重力加甲速度g＝10m/s2，计算得出小球在最高点时的机械能为________J，小球在光电门时的机械能为________J．由此可知，在误差允许的范围内，小球下落过程中机械能是守恒的．乙解析(1)卡尺读数：12mm＋7×0.05mm＝12.35mm；(4)小球经过光电门时的速度为v＝dΔt＝1.235×10－2m2.5×10－3s＝4.94m/s；(5)小球在最高点时的机械能为Ep＝mgh＝1.2220×10m＝12.22m；小球在光电门时的机械能为Ek＝12mv2＝12m×(4.94)2＝12.20m.答案(1)12.35(4)4.94(5)12.22m12.20m6．(2014·三明质检)某实验小组利用图甲所示的实验装置探究恒力做功与动能改变量的关系．所挂砝码质量为m，重力加速度为g，设小车质量为M(约为砝码质量的2～3倍)．(1)平衡小车所受阻力的操作如下：取下砝码，把木板不带滑轮的一端垫高；接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动，如果打出的纸带如图乙所示，则应适当________(选填“增大”或“减小”)木板的倾角，直到纸带上打出的点迹________为止．(2)在纸带上选取先后打印的A、B两计数点，设A、B两计数点间的距离为d，打这两点时小车对应的速度分别为vA、vB，则本实验需验证表达式________在误差范围内是否成立．(3)某次实验正确操作后，根据测得的实验数据描绘出的v2－s图线如图丙所示，其中横坐标s为小车发生的位移，纵坐标v2为小车运动速度大小的平方．若已知图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，由此可得s＝0时小车的速度大小v0＝________，小车质量M＝________．(用题中所给已知量字母表示)6解析(1)从纸带上来看，纸带相等时间内的位移越来越大，做加速运动，要平衡摩擦力，则需减小木板的倾角，使小车做匀速直线运动，即打出的点迹均匀．(2)对系统研究，外力做功为mgd，系统动能的变化量为12(M＋m)v2B－12(M＋m)v2A，即验证表达式mgd＝12(M＋m)v2B－12(M＋m)v2A.(3)根据v2－v20＝2as，得v2＝2as＋v20，则v20＝b，图线的斜率k＝2a，对系统研究，根据牛顿第二定律得，a＝mgM＋m，则2mgM＋m＝k，解得M＝2mgk－m.答案(1)减小、均匀(2)mgd＝12(M＋m)v2B－12(M＋m)v2A(3)b2mgk－m7．(2014·唐山模拟)某同学利用气垫导轨和数字计时器，探究轻弹簧弹性势能与形变量的关系．如图所示，气垫导轨上有很多小孔，气泵输入压缩空气，从小孔中喷出，会使质量为0.5kg滑块与导轨之间有一层薄的空气，使二者不接触从而大大减小阻力．一端固定有轻弹簧的滑块在导轨上滑行，当通过数字计时器时，遮光片挡住光源，与光敏管相连的电子电路就会记录遮光时间Δt.(1)接通气泵，调节气垫导轨左端高度，轻推滑块，使其刚好能够匀速运动，说明气垫导轨已经水平；(2)使用10分度游标卡尺测量滑块上遮光片宽度如图乙所示，读出其宽度为d＝________cm；(3)压缩弹簧记录其压缩量；(4)释放滑块，滑块离开弹簧后通过数字计时器，计时器显示时间Δt；7(5)多次重复步骤(3)和(4)，将数据记录到数据表格中，并计算出滑块相应的动能；(6)由机械能守恒定律可知，滑块的动能等于释放滑块时弹簧的势能：弹簧压缩量x(cm)1.002.003.004.005.00滑块遮光时间Δt(m/s)57.528.419.114.411.5滑块的动能Ek(J)0.0100.0410.0910.160(7)表格中弹簧压缩量为5.00cm时，其动能为________J(结果要求三位有效数字)；(8)由表格中数据可知，弹簧的弹性势能与其形变量的关系为________．解析(2)游标卡尺主尺读数为11mm，游标尺读数为5×0.1mm，所以测量值11.5mm＝1.15cm；(7)由图知，滑块的速度v＝dΔt＝1m/s，动能Ek＝12mv2＝0.250J；(8)根据能量守恒定律知，滑块的动能等于弹簧上的弹性势能，根据表格数据可得：弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比．答案(2)1.15(7)0.250(8)弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比专练(二)电学实验1．(2014·西安模拟)为确定某电子元件的电气特性，做如下测量．(1)用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，因此需选择________倍率的电阻挡(填：“×10”或“×1k”)，并________再进行测量，之后多用表的示数如图所示，测量结果为________Ω.(2)某同学想精确测得上述待测电阻Rx的阻值，实验室提供如下器材：A．电流表A1(量程50mA、内阻r1＝10Ω)B．电流表A2(量程200mA、内阻r2约为2Ω)C．电流表A3(量程0.6A、内阻r3约为0.2Ω)D．定值电阻R0＝30Ω8E．滑动变阻器R(最大阻值约为10Ω)F．电源E(电动势为4V)G．开关S、导