1、北京曲一线图书策划有限公司 2024版5年高考3年模拟A版专题十七实验1.(2022全国乙,22,5分)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t=0)开始的一段时间内,该飞行器可视为沿直线运动,每隔1 s测量一次其位置,坐标为x,结果如下表所示:t/s0123456x/m05071 0941 7592 5053 3294 233回答下列问题:(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动,判断的理由是:;(2)当x=507 m时,该飞行器速度的大小v=m/s;(3)这段时间内该飞行器加速度的大小a=m/s2(保留2位有效数字)。答案(1)在误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移
2、之差近似相等(2)547(3)79解析(1)根据表中数据可以求得第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内、第5 s内、第6 s内飞行器的位移分别为x1=507 m、x2=587 m、x3=665 m、x4=746 m、x5=824 m、x6=904 m,在误差允许的范围内,相邻相等时间内的位移之差近似相等,即满足x=aT2,可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动。(2)对于匀加速直线运动,中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,所以当x=507 m时,该飞行器速度的大小v=10942 m/s=547 m/s。(3)根据逐差法可知这段时间内该飞行器加速度的大小a=x36-x03(3
3、T)2=(4233-1759)-17599 m/s279 m/s2。2.(2022湖南,11,6分)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如图(a)所示的实验装置,测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下:(1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05 g;(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度l,记录数据如下表:序号12345硬币数量n/枚510152025长度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根据表中数据在图(b)上描点,绘制图线;(4)取出全部硬币,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示
4、,此时橡皮筋的长度为cm;(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为g(计算结果保留3位有效数字)。答案(3)见解析(4)15.35(15.3415.36)(5)127解析(3)根据表中数据描点连线如图所示;(4)根据刻度尺的读数规则,读出橡皮筋的长度为15.35 cm-0.00 cm=15.35 cm;(5)由胡克定律F=kx可得k=Fx,本题中F可用5枚硬币的重力表示,则x指的是橡皮筋的伸长量,约为1.51 cm,则k=56.0510-39.81.51 N/cm0.196 N/cm;设冰墩墩玩具的质量为m,挂上冰墩墩后,橡皮筋长度为15.35 cm,与表中第4组数据联立可得k=(m-206.
5、05)10-39.815.35-15.05 N/cm,解得m127 g。3.(2022湖南,12,9分)小梦同学自制了一个两挡位(“1”“10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,R0为调零电阻(最大阻值为R0m),Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs+R0mRmRn),电流计的内阻为RG(RsRG)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:(1)短接,将单刀双掷开关S与m接通,电流计示数为Im;保持电阻R0滑片位置不变,将单刀双掷开关S与n接通,电流计示数变为In,则ImIn(填“大于”或“小于”);(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为(填“1”或“10”);(3)若从“1”挡位
6、换成“10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计满偏刻度处)时,调零电阻R0的滑片应该调节(填“向上”或“向下”);(4)在“10”挡位调整欧姆零点后,在间接入阻值为100 的定值电阻R1,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的23;取走R1,在间接入待测电阻Rx,稳定后电流计的指针偏转到满偏刻度的13,则Rx=。答案(1)大于(2)10(3)向上(4)400解析(1)短接,考虑到电源电动势不变,当保持电阻R0滑片的位置不变时,由闭合电路欧姆定律可知I=ER内+R外,将Rm或Rn视为外电路的电阻,由于RmIn。(2)当开关接n时,欧姆表内电阻较大,内电阻和待测电阻串联分压,则待测量的电阻阻值应较大
7、,即此时应为“10”挡位。(3)若滑片位置不变,当开关接到较大的电阻Rn时,考虑串联电路分压关系,电流计不能满偏,若要使电流计满偏,则需要减小其所在支路的总电阻,故需向上调节调零电阻R0的滑片。(4)设I总=kIg=ER总,当短接时,kIg=ER内;当接入100 的电阻时,23kIg=ER内+100;当接入Rx时,13kIg=ER内+Rx,联立解得R内=200 ,Rx=400 。4.(2022江苏,11,15分)小明利用手机测量当地的重力加速度,实验场景如题图1所示,他将一根木条平放在楼梯台阶边缘,小球放置在木条上,打开手机的“声学秒表”软件,用钢尺水平击打木条使其转开后,小球下落撞击地面。手
8、机接收到钢尺的击打声开始计时,接收到小球落地的撞击声停止计时,记录下击打声与撞击声的时间间隔t。多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔t。 (1)现有以下材质的小球,实验中应当选用。A.钢球B.乒乓球C.橡胶球(2)用分度值为1 mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如题图2所示,则h=cm。(3)作出2h-t2图线,如题图3所示,则可得到重力加速度g=m/s2。(4)在题图1中,将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量。若将手机放在地面A点,设声速为v,考虑击打声的传播时间,则小球下落时间可表示为t=(用h、t和v表示)。(5)有同学认为,小明在实验中未考虑木条厚度,用图像法计算的重
9、力加速度g必然有偏差。请判断该观点是否正确,简要说明理由。答案(1)A(2)61.20(3)9.619.63(4)t+hv(5)见解析解析(1)实验的原理为h=12gt2,当小球所受空气阻力远小于重力时才可不计阻力,小球的下落过程才可视为自由落体运动,故应选A。(2)分度值为1 mm的刻度尺,读数时必须向后估读一位。(3)由2h=gt2可知,图线的斜率等于重力加速度,故有:g=2h(t2)=3.0-0.50.320-0.060 m/s29.62 m/s2。(4)声音从木条传播到地面的时间t1=hv,且手机放在地面会导致记录的时间t偏小,故t=t+hv。(5)该观点不正确。设木条厚度为d,则小球
10、自由下落的实际高度H=h+d,用图像法计算的重力加速度g=2h(t2),而H=h,故结果无偏差。5.(2022山东,14,8分)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材:干电池E(电动势1.5 V,内阻未知);电流表A1(量程10 mA,内阻为90 );电流表A2(量程30 mA,内阻为30 );定值电阻R0(阻值为150 );滑动变阻器R(最大阻值为100 );待测电阻Rx;开关S,导线若干。测量电路如图所示。(1)断开开关,连接电路,将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一端,将定值电阻R0接入电路;闭合开关,调节滑片位置,使电流表指针指在满刻度的12处。该同学选用的电流
11、表为(填“A1”或“A2”);若不考虑电池内阻,此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为。(2)断开开关,保持滑片的位置不变,用Rx替换R0,闭合开关后,电流表指针指在满刻度的35处,则Rx的测量值为。(3)本实验中未考虑电池内阻,对Rx的测量值(填“有”或“无”)影响。答案(1)A160(2)100(3)无解析(1)回路中的电流IER0=10 mA,即不可能使A2半偏,故选用的电流表为A1;当A1半偏时,回路中的电流I=5 mA,若不考虑电池内阻,有I=ER0+RA1+R,代入数据解得此时滑动变阻器接入电路的阻值R=60 。(2)电流表指针指在满刻度的35处,此时回路中的电流I=6 mA,由I=E
12、Rx+RA1+R,解得Rx=100 。(3)若考虑电池内阻,则I=ER0+RA1+R+r,I=ERx+RA1+R+r,其中RA1+R+r不变,故未考虑电池内阻,对Rx的测量值无影响。6.(2022重庆,11,6分)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时,其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示,实验设定恒定电流为50.0 A,主要实验器材有:恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。(1)用加热器调节RT的温度后,为使电流表的示数仍为50.0 A,须调节(选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时,电流表示数为50.0 A;连接电压表后,电流表示数
13、显著增大,须将原电压表更换为内阻(选填“远大于”“接近”“远小于”)RT阻值的电压表。(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示,由图可得温度从35.0 变化到40.0 的过程中,RT的阻值随温度的平均变化率是k-1(保留2位有效数字)。答案(1)可变电阻R1远大于(2)1.2解析(1) 用加热器调节RT的温度后,为使电流表的示数即电路中电流仍为50.0 A,则电路中的总电阻应不变,故调节可变电阻R1 。 连接电压表后,电流表示数显著增大,说明电压表的分流作用显著,而并联电路中电流与阻值成反比,故需将原电压表更换为内阻远大于 RT阻值的电压表。(2)由图可知,温度从35.0 变化到40.0
14、时,RT两端电压由1.55 V变化到1.25 V,由于电流恒为50.0 A,故电阻值减小了6.0 k,可知RT的阻值随温度的平均变化率是1.2 k-1。7.(2022湖北,12,7分)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器,另一端连接小钢球,如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放,使小钢球在竖直平面内摆动,记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值Tmax和最小值Tmin。改变小钢球的初始释放位置,重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的Tmax-Tmin图像是一条直线,如图乙所示。(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒,则图乙中直线斜率的理
15、论值为。(2)由图乙得:直线的斜率为,小钢球的重力为N。(结果均保留2位有效数字)(3)该实验系统误差的主要来源是(单选,填正确答案标号)。A.小钢球摆动角度偏大B.小钢球初始释放位置不同C.小钢球摆动过程中有空气阻力答案(1)-2(2)-2.10.59(3)C解析(1)小球摆至最高点时有:Tmin=mg cos 小球摆至最低点时有:Tmax=mg+mv2L根据机械能守恒定律有:mgL(1-cos )=12mv2三式联立整理得:Tmax=3mg-2Tmin故直线斜率的理论值为-2。(2)由Tmax与Tmin的函数式可知,图像的纵截距为3mg=1.77 N,则mg=0.59 N,在图线上取两点坐
16、标求斜率:k=TmaxTmin=1.35-1.770.20-0=-2.1。(3)小钢球摆动过程克服空气阻力做功,使一部分机械能转化为内能,故选C。8.(2022河北,11,6分)某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律,实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k ,原长为L0,钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为E=12kx2,其中k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量,当地的重力加速度大小为g。(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置,测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码,弹簧收缩,得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部
17、分纸带如图2所示,纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内,认为释放钩码的同时打出A点)。从打出A点到打出F点时间内,弹簧的弹性势能减少量为,钩码的动能增加量为,钩码的重力势能增加量为。(2)利用计算机软件对实验数据进行处理,得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系,如图3所示。由图3可知,随着h增加,两条曲线在纵向的间隔逐渐变大,主要原因是。答案见解析解析(1)打出A点时,弹簧的伸长量xA=L-L0;打出F点时,弹簧的伸长量xF=L-L0-h5,则从打出A点到打出F点的时间内,弹簧弹性势能减少量为Ep1=12kxA2-12kxF2=12k(L-L0)2
18、-12k(L-L0-h5)2;打出F点时,钩码速度vF=h6-h42T,动能增加量Ek=12mvF2=12mh6-h42T2;重力势能增加量Ep2=mgh5。(2)弹簧弹力逐渐减小,空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦阻力变得不可忽略,系统机械能持续减小。9.(2022广东,11,7分)某实验小组为测量小球从某一高度释放,与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失,设计了如图(a)所示的装置,实验过程如下:(1)让小球从某一高度由静止释放,与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置,使小球从光电门正上方释放后,在下落和反弹过程中均可通过光电门。(2)用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图(b)所示
19、,小球直径d=mm。(3)测量时,应(选填“A”或“B”,其中A为“先释放小球,后接通数字计时器”,B为“先接通数字计时器,后释放小球”)。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2。(4)计算小球通过光电门的速度,已知小球的质量为m,可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失E=(用字母m、d、t1和t2表示)。(5)若适当调高光电门的高度,将会(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差。答案(2)7.885(3)B(4)12md21t12-1t22(5)增大解析(2)螺旋测微器的读数为7.5 mm+38.50.01 mm=7.885 mm。(3)如果先释放小球,后接通数字计时
20、器,由于高度较小,还没有启动数字计时器,小球已通过光电门,故应先接通数字计时器,再释放小球。(4)小球两次通过光电门的速度v1=dt1,v2=dt2,由于光电门的高度一定,若不考虑空气阻力的影响,可认为小球与橡胶材料碰撞前后的机械能的损失量E=12mv12-12mv22=12mdt12-dt22=12md21t12-1t22。(5)由于存在空气阻力,适当调高光电门的高度后,不会影响小球碰撞过程中的机械能损失,但会增大小球两次通过光电门过程中空气阻力所做的功,当将小球两次通过光电门时减少的动能作为小球碰撞过程中损失的机械能时,会增大测量的系统误差。10.(2022全国甲,22,5分)某同学要测量
21、微安表内阻,可利用的实验器材有:电源E (电动势1.5 V,内阻很小),电流表(量程10 mA,内阻约10 ),微安表(量程100 A,内阻Rg待测,约1 k),滑动变阻器R(最大阻值10 ),定值电阻R0(阻值10 ), 开关S,导线若干。(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图;(2)某次测量中,微安表的示数为90.0 A,电流表的示数为9.00 mA,由此计算出微安表内阻Rg=。答案(1)如图所示(2)990解析流过电阻R0的电流I0=I-Ig=9 mA-0.09 mA=8.91 mA,由欧姆定律可知,Rg=I0R0Ig=8.91100.09 =990 。11.(2022北京,
22、15,8分)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。(1)用电压表(内阻约为3 k)和电流表(内阻约为0.1 )测量一个电阻的阻值(约为5 )。要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的(选填“甲”或“乙”)。(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约20 k电阻的阻值,下列实验步骤正确的操作顺序为(填各实验步骤前的字母)。A.将选择开关置于“1 k”位置B.将选择开关置于“OFF”位置C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开D.将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”(3)图2是“测量电源的电
23、动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数。为查找故障,在其他连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c时,电压表有示数;试触d时,电压表没有示数。若电路中仅有一处故障,则(选填选项前的字母)。A.导线ab断路B.滑动变阻器断路C.导线cd断路D.滑动变阻器短路答案(1)甲(2)ADCB(3)C解析(1)测小电阻,选用电流表外接法测量误差小。(2)多用电表测电阻时,指针在表盘中间13处的测量较准确。由于R测20 k,故应选用“1 k”挡位;测量前要先“欧姆调零”,
24、故正确操作顺序为:ADCB。(3)闭合开关后,电压表有示数,且在分别试触b、c时,电压表均有示数,说明从c经过滑动变阻器到a的电路导通,试触d时电压表示数为零,说明dc段有断路。12.(2022北京,16,10分)某同学利用自由落体运动测量重力加速度,实验装置如图1所示,打点计时器接在频率为50.0 Hz的交流电源上。使重锤自由下落,打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带,依次标出计数点1,2,8,相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数点之间的距离x1,x2,x7,并求出打点2,3,7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立v-t坐标系,根据重锤下落的速度作出v
25、-t图线并求重力加速度。(1)图2为纸带的一部分,打点3时,重锤下落的速度v3=m/s(结果保留3位有效数字)。(2)除点3外,其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出,请在图中标出速度v3对应的坐标点,并作出v-t图线。(3)根据图3,实验测得的重力加速度g=m/s2(结果保留3位有效数字)。(4)某同学居家学习期间,注意到一水龙头距地面较高,而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落,并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔,还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量,请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。答案(1)1.15(2)
26、如图所示(3)9.75(4)需要测量的物理量:水滴下落的高度h和下落的时间t。测量h的方法:用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度,多次测量取平均值。测量t的方法:调节水龙头阀门,使一滴水开始下落的同时,恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声音。用手机测量n滴水下落的总时间tn,则t=tnn。解析(1)由于交流电源频率f=50.0 Hz,相邻计数点间还有一个计时点,则相邻计数点间时间间隔为T=2f=0.04 s,故v3=x2+x32T=3.83+5.3620.04 cm/s=1.15 m/s(2)见答案图(3)由v-t图线的斜率可得重力加速度为g=vt=2.69-0.350.24 m/s2=9.75
27、 m/s213.(2022浙江1月选考,17,7分)(7分)(1)在“研究平抛运动”实验中,以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O,建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放,使其水平抛出,通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹,如图1所示。在轨迹上取一点A,读取其坐标(x0,y0)。下列说法正确的是(单选)。A.实验所用斜槽应尽量光滑B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据根据题目所给信息,小球做平抛运动的初速度大小v0=(单选)。A.2ghB.2gy0C.x0g2hD.x0g2y0在本实验中要求小球
28、多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是。(2)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图2所示,阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B,给小车A一定速度去碰撞静止的小车B,小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。实验应进行的操作有(单选)。A.测量滑轨的长度B.测量小车的长度和高度C.碰撞前将滑轨调成水平表是某次实验时测得的数据:A的质量/kgB的质量/kg碰撞前A的速度大小/ (ms-1)碰撞后A的速度大小/(ms-1)碰撞后B的速度大小/(ms-1)0.2000.3001.0100.2000.800由表中数据可知,碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是 kgm/s(结果保留3位有效数字)。答
29、案(1)CD见解析(2)C0.200解析(1)根据实验原理可知,实验中只要确保小球多次水平抛出时的速度相同即可,无须斜槽尽量光滑,A错误;画轨迹时应注意描绘要求,即尽可能使平滑曲线通过所有点,不能通过所有点时应使点迹均匀分布在曲线两侧,个别误差较大的点可忽略,故B错误;为减小实验测量误差,应选用离原点较远的点读取数据,故C正确。由y0=12gt2得t=2y0g,故v0=x0t=x0g2y0,D正确。实验要求确保多次运动的轨迹相同,即小球水平抛出时的速度相同,因此小球必须从斜槽上同一位置由静止释放。(2)根据动量守恒定律条件,滑轨阻力很小可忽略,因此为减小重力影响应调节滑轨水平;根据实验原理可知
30、,无须测量滑轨的长度及小车的长度和高度,故A、B错误,C正确。根据弹性碰撞规律可知,mAR乙,由R=lS,因为甲、乙长度相同,材料相同,所以S甲S乙,故选填小于。17.(2022浙江6月选考,18,7分)(1)探究滑动变阻器的分压特性,采用图1所示的电路,探究滑片P从A移到B的过程中,负载电阻R两端的电压变化。图2为实验器材部分连线图,还需要(选填af、 bf、fd、fc、 ce或cg)连线(多选)。图3所示电压表的示数为V。 已知滑动变阻器的最大阻值R0=10 ,额定电流I=1.0 A。选择负载电阻R=10 ,以R两端电压U为纵轴,xL为横轴(x为AP的长度,L为AB的长度),得到U-xL分
31、压特性曲线为图4中的“”;当R=100 ,分压特性曲线对应图4中的(选填“”或“”);则滑动变阻器最大阻值的选择依据是。(2)两个相同的电流表G1和G2如图5所示连接,晃动G1表,当指针向左偏时,静止的G2表的指针也向左偏,原因是(多选)。A.两表都是“发电机”B.G1表是“发电机”,G2表是“电动机”C.G1表和G2表之间存在互感现象D.G1表产生的电流流入G2表,产生的安培力使G2表指针偏转答案(1)af、fd、ce1.500.02R0R(2)BD解析(1)由电路图可知,滑动变阻器采用分压式接法,电压表并联接在电阻两端,由实物图可知电源电压为3 V,故需连接ce、fd、af三条线。电压表0
32、3 V量程的分度值为0.1 V,估读一位,读数为1.50 V。滑片滑到AB段中点时,电阻箱阻值越大,电阻箱与滑动变阻器AP段的并联电阻越接近RAP,根据串联分压规律,UAP=xLU,UAP与xL成正比,故R=100 时对应图线,选择滑动变阻器的依据是R0R。(2)G1、G2按题图连接,晃动G1时,G1的指针向左偏,线圈切割磁感线,相当于“发电机”,产生的感应电流经导线流到G2,在安培力作用下线圈转动,指针偏转,相当于“电动机”,故B、D正确。18.(2022山东,13,6分)在天宫课堂中,我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发,某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感
33、器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。主要步骤如下:将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;接通气源,放上滑块,调平气垫导轨;将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点,A点到O点的距离为5.00 cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时;计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。回答以下问题(结果均保留两位有效数字):(1)弹簧的劲度系数为N/m。(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a-F图像如图丙中所示。由此可得滑块与加速度传感器的总质量为kg。
34、(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F图像,则待测物体的质量为kg。答案(1)12(2)0.20(3)0.13解析(1)由F-t图像可知,弹簧伸长5.00 cm时弹力F=0.610 N,则k=Fx=0.6100.05 N/m12 N/m。(2)由牛顿第二定律可知a=Fm,图线的斜率k=1m,由丙图中图线的斜率可求得m0.20 kg。(3)由丙图中图线的斜率可求得m0.33 kg,则待测物体的质量m=m-m=0.13 kg。19.(2022重庆,12,9分)如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定,左支点高
35、度可调,装置上方固定一具有计时功能的摄像机。(1)要测量滑块的动量,除了前述实验器材外,还必需的实验器材是。(2)为减小重力对实验的影响,开动气泵后,调节气垫导轨的左支点,使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做运动。(3)测得滑块B的质量为197.8 g,两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示,其中为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向,由图中数据可得滑块B碰前的动量为 kgms-1(保留2位有效数字),滑块A碰后的图线为(选填“”“”“”)。答案(1)天平(2)匀速直线(3)-0.011解析(1)要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量,故还需要的器材是天平;(2)为了减小重力对
36、实验的影响,应该让气垫导轨处于水平位置,故调节气垫导轨后要使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动;(3)取滑块A碰前运动方向为正方向,根据x-t图可知滑块B碰前的速度为vB=0.424-0.4760.9 m/s=-0.058 m/s,则滑块B碰前的动量为pB=mBvB=0.197 8 kg(-0.058) m/s=-0.011 kgm/s;图线为滑块B碰前的图线,则图线为碰前A滑块的图线,碰后A、B滑块同向运动,且A在前,速度大,由图可知碰后图线的速度大于图线的速度,可知为碰后A滑块的图线。20.(2022湖北,13,9分)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后,为测量一种新型材料制成
37、的圆柱形电阻的电阻率,进行了如下实验探究。(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D,示数如图甲所示,其读数为mm。再用游标卡尺测得其长度L。(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值。图中电流表量程为0.6 A,内阻为1.0 ,定值电阻R0的阻值为20.0 ,电阻箱R的最大阻值为999.9 。首先将S2置于位置1,闭合S1,多次改变电阻箱R的阻值,记下电流表的对应读数I,实验数据见下表。根据表中数据,在图丙中绘制出1I-R图像。再将S2置于位置2,此时电流表读数为0.400 A。根据图丙中的图像可得Rx=(结果保留2位有效数字)。最后可由表达式=得到该材料的电阻率(用D、L、Rx表示)。R/I/A1I/A-15.00.4142.4210.00.3522.8415.00.3083.2520.00.2723.6825.00.2444.1030.00.2224.50(3)该小组根据图乙的电路和图丙的1I-R图像,还可以求得电源电动势E=V,内阻r=。(结果均保留2位有效数字)(
