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物理实验设计性实验第1页共9页设计性实验力学设计性实验1．（1997上海）如图所示，为测定木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端自静止起作匀加速下滑运动，他使用的实验器材仅限于①倾角固定的斜面（倾角未知）、②木块、③秒表、④米尺。1．实验中应记录的数据是。2．计算动摩擦因数的公式是μ＝3．为了减小测量的误差，可采用的办法是。2．（1995上海）试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速的实验方法。提供实验器材：弹射器（含弹丸，见示意图）；铁架台（带有夹具）；米尺。（1）画出实验示意图（2）在安装弹射器时应注意：。（3）实验中需要测量的量（并在示意图中用字母标出）：。（4）由于弹射器每次射出的弹丸初速不可能完全相等，在实验中应采取的方法是：。（5）计算公式：。3．（2007闵行）如图所示，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球．现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能。①还需要的器材是、。②以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对能的测量，进而转化对和的直接测量。4．（2007闸北）某同学用弹簧测力计、木块和细线去粗略测定一个木块跟一个固定斜面之间的动摩擦因数，木块放在斜面上，不加拉力时将保持静止。实验的主要步骤是：（1）用弹簧测力计测出木块重G；（2）用弹簧测力计平行斜面拉动木块，使木块沿斜面向上做匀速运动，记下弹簧测力计的示数F1；（3）用弹簧测力计平行斜面拉动木块，使木块沿斜面向下做匀速运动，记下弹簧测力计的示数F2；请推导出求动摩擦因数的计算式（写出推导过程）。物理实验设计性实验第2页共9页5．（2006上海）有一测量微小时间差的装置，是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂成两个单摆，摆动平面前后相互平行。（1）现测得两单摆完成50次全振动的时间分别为50.0s和49.0s，则两单摆的周期差ΔT＝s；（2）某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差，具体操作如下：把两摆球向右拉至相同的摆角处，先释放长摆摆球，接着再释放短摆摆球，测得短摆经过若干次全振动后，两摆恰好第一次同时同方向通过某位置，由此可得出释放两摆的微小时间差．若测得释放两摆的时间差Δt＝0.165s，则在短摆释放s（填时间）后，两摆恰好第一次同时向（填方向）通过（填位置）；（3）为了能更准确地测量微小的时间差，你认为此装置还可做的改进是。6．（2005上海）科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等．一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下：A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关。B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设。C．在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移－时间图线．然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度－时间图线，如图（b）中图线l、2、3、4、5所示。D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设。回答下列提问：（1）与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是、。（2）图（a）中的AB段反映了运动物体在做运动，表中X处的值为。（3）图（b）中各条图线具有共同特点，“小纸杯”在下落的开始阶段做运动，最后“小纸杯”做运动。（4）比较图（b）中的图线l和5，指出在1.0～1.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异：。7．（2007上海）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长时间（s）下落距离（m）0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9571.61.4472.0X物理实验设计性实验第3页共9页为L，悬点与木板间的距离OO′＝h（h＞L）。（1）电热丝P必须置于悬点正下方的理由是：。（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落在木板上的C点，O′C＝S，则小球做平抛运动的初速度v0为。（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角θ，小球落点与O′点的水平距离S将随之改变，经多次实验，以S2为纵坐标、cosθ为横坐标，得到如图（b）所示图象。则当θ＝30°时，S为m；若悬线长L＝1.0m，悬点与木板间的距离OO′为m。电学设计性实验8．（1998上海）如图所示，有A、B、C三个接线柱，A、B之间接有内阻不计的10伏电源，手头有四个阻值完全相同的电阻，将它们适当组合，接在A、C和C、B之间，构成一个电路，使A、C间电压为6伏，C、B间电压为4伏，试设计两种方案，分别画在图（a）、（b）中。9．（1993上海）有小灯泡Ll（6伏，3瓦）和L2（6伏，l瓦）各一只，定值电阻R（18欧，5瓦）一只，电源一只（电动势12伏，内阻不计），电键一只，导线若干。试设计一电路，使L1和L2都能正常发光。①将设计的电路图画在虚线框内，电路图中要标明各元件的代号。②按设计的电路图，用线（表示导线）完成右下图所示仪器的连线。物理实验设计性实验第4页共9页10．（1997上海）某同学用以下器材测量电阻：①安培计、②电阻箱、③单刀双掷电键（这种电键在掷刀a倒向b时ab接通，倒向c时ac接通）、④待测电阻、⑤电源、⑥限流电阻，如图所示。实验方法是利用单刀双掷电键分别将电阻箱和待测电阻接入电路，用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值。①在图中完成电路的连接（其中有二条导线已连接好）。②本实验中电键应先接通的是含有（填“待测电阻”或“电阻箱”）的电路。用电键变换电路，调节电阻箱时，应使两次测量的大小相同，这时待测电阻的值可以从上读出。11．（1999全国）图（a）为测量电阻的电路。Rx为待测电阻，R的阻值已知。R′为保护电阻，阻值未知。电源ε的电动势未知。K1、K2均为单刀双掷开关。A为电流表，其内阻不计。（1）按图1所示的电路，在图（b）的实物图上连线。物理实验设计性实验第5页共9页（2）测量Rx的步骤为：将K2向d闭合，K1向______闭合，记下电流表读数I1。将K2向c闭合，K1向闭合，记电流表读数I2。计算Rx的公式是Rx＝。12．用下面的方法可以测量物体的带电量。图中小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器，M、N是两块竖直放置的金属板，加上电压后其两板间电场可视为匀强电场。另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电源、开关、滑动变阻器及导线若干。实验步骤如下：①用天平测出小球的质量m，并用刻度尺测出M、N板之间的距离d，使小球带上一定的电量；②连接电路（请在右图中的虚线框内画出实验所用的电路图，电源、开关已画出）；③闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度θ；④以电压U为纵坐标，以为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率k；⑤小球的带电量q＝（用m、d、k等物理量表示）13．（2008上海）某同学利用图（a）所示的电路研究灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W）的发光情况（假设灯泡电阻恒定），图（b）为实物图。（1）他分别将L1、L2接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6V时，发现灯泡均能正常发光。在图（b）中用笔线代替导线将电路连线补充完整。（2）接着他将L1和L2串联后接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是。（3）现有如下器材：电源E（6V，内阻不计），若灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W）、L3（6V，10W），单刀双掷开关S，在图（c）中设计一个机动车转向灯的控制电路：当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮。OMN物理实验设计性实验第6页共9页14．（2008上海）如图所示是测量通电螺线管A内部磁感应强度B及其与电流I关系的实验装置。将截面积为S、匝数为N的小试测线圈P置于通电螺线管A中间，试测线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该试测线圈的磁场均匀，将试测线圈引线的两端与冲击电流计D相连。拨动双刀双掷换向开关K，改变通入螺线管的电流方向，而不改变电流的大小，在P中产生的感应电流引起D的指针偏转。（1）将开关合到位置1，待螺线管中的电流稳定后，再将K从位置1拨到位置2，测得D的最大偏转距离为dm，已知冲击电流计的磁通灵敏度为Dφ，Dφ＝dmNΔφ，式中Δφ为单匝试测线圈磁通量的变化量，则试测线圈所在处的磁感应强度的大小为B＝；若将K从位置1拨到位置2所用的时间为Δt，则试测线圈P中产生的平均感应电动势ε＝。（2）调节可变电阻R，多次改变电流并拨动K，得到A中电流I和磁感应强度B的数据，见右表。由此可得，螺线管A内磁感应强度B与电流I的关系式为B＝__________。（3）（多选题）为了减少实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施有（）（A）适当增加试测线圈的匝数N（B）适当增大试测线圈的横截面积S（C）适当增大可变电阻R的阻值（D）适当延长拨动开关的时间气体设计性实验15．（2004上海）一根长约为30cm、管内截面积为S＝5.0×10－6m2的玻璃管下端有一个球形小容器，管内有一段长约1cm的水银柱。现在需要用比较准确的方法测定球形小容器的容积V。可用的器材有：刻度尺（量程500mm）、温度计（测量范围0－100℃）、玻璃容器（高约为30cm，直径约10cm）、足够多的沸水和冷水。（1）简要写出实验步骤及需要测量的物理量；（2）说明如何根据所测得的物理量得出实验结果。16．（2000上海）现有一根粗细均匀长约40厘米，两端开口的玻璃管，内有一小段水柱，一个弹簧秤，一把毫米刻度尺，一小块橡皮泥，一个足够高的玻璃容器，内盛有冰和水的混合物，选用合适的器材，设计一个实验，估测当时的室内温度，要求：（1）在右边方框中画出实验示意图；实验次数电流I（A）磁感应强度B（×10－3T）10.50.6221.01.2531.51.8842.02.5152.53.12物理实验设计性实验第7页共9页（2）写出要测定的物理量，写出可直接应用的物理量，（3）写出计算室温的表达式。17．（2006浦东）右图为一实验装置，烧瓶中密闭了一部分空气，底部与导管中有部分水，导管下部插入烧瓶底部的水中，上部水平且足够长，导管的内横截面积为1.5×10－4m2。从温度计上可读出密闭空气的温度，将烧瓶浸入水中，改变水的温度可以改变密闭气体的温度，发现水柱A端会移动。控制温度改变使水柱A端始终在导管的水平部分移动（水柱移动时烧瓶中水面变化引起的压强变化忽略不计）。一同学利用此装置研究导管水平部分水柱A端移动距离x与温度t关系，将温度为0℃时A端的位置记为0，得到下表中数据：（1）根据表格中数据画出该实验的x－t图像；0t/℃51015202530510152025x/cm（2）根据图像得到移动距离x与热力学温度T的关系x＝cm；（3）温度t＝0℃时密闭气体的体积为ml。温度t（℃）51015202530A端到0的距离x(cm)4812.1162023.9A物理实验设计性实验第8页共9页18．（2006上海）为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时，所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的测试装置．该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器。测试过程可分为如下操作步骤：a．记录密闭容器内空气的初始温度t1；b．当安全阀开始漏气时，记录容器内空气的温度t2；c．用电加热器加热容器内的空气；d．将待测安全阀安装在容器盖上；e．盖紧装有安全阀的