2012年新课标版高三物理易错试题专题十二实验与探究-高中物理-n多题

◎ 2012年新课标版高三物理易错试题专题十二实验与探究的第一部分试题

某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图所示，该铜丝的直径为___________mm。

一毫安表头mA满偏电流为9.90 mA，内阻约为300 Ω。要求将此毫安表头改装成量程为1 A的电流表，其电路原理如图所示。图中，A是量程为2 A的标准电流表，R₀为电阻箱，R为滑动变阻器，S为开关，E为电源。

（1）完善下列实验步骤：
①将虚线框内的实物图按电路原理图连线；
②将滑动变阻器的滑动头调至_________端（填“a”或“b”），电阻箱R₀的阻值调至零；
③合上开关；
④调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为1 A；
⑤调节电阻箱R₀的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会_________（填“增大”、“减小”或“不变”）；
⑥多次重复步骤④⑤，直至标准电流表的读数为_________，同时毫安表指针满偏。
（2）回答下列问题：
①在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3.1 Ω，由此可知毫安表头的内阻为_________Ω；
②用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为_________A；
③对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：___________________________。

小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大，某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：

(1)在下框中画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0～10 Ω）、电源、小灯泡、开关、导线若干。
(2)在下图中画出小灯泡的U-I曲线。

某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。弧形轨道末端水平，离地面的高度为H，将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s。

（1）若轨道完全光滑，s²与h的理论关系应满足s²=____________（用H、h表示）。
（2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：

请在坐标纸上作出s²一h关系图。

（3）对比实验结果与理论计算得到的s²一h关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率____________（填“小于”或“大于”）理论值。
（4）从s²一h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是_______________________。

某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。
（1）此玻璃的折射率计算式为n=________（用图中的θ₁、θ₂表示）；
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_______（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。

某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当做摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L-T²图线，然后在图线上选取 A、B两个点，坐标如图所示，他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g=______。请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将_________。（填“偏大”、“偏小”或“相同”）

气垫导轨（如图甲）工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大减小了滑块运动时的阻力。为了验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为b。气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动。图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度s₁、s₂和s₃。若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为_________、_________，两滑块的总动量大小为_________；碰撞后两滑块的总动量大小为_________。重复上述实验，多做几次。若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证。

在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧伸长（或缩短）的长度的比值，叫做弹簧的劲度系数。为了测量一轻弹簧的劲度系数，某同学进行了如下实验设计：如图所示，将两平行金属导轨水平固定在竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好，水平放置的轻弹簧一端固定于O点，另一端与金属杆连接并保持绝缘。在金属杆滑动的过程中，弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直，弹簧的形变始终在弹性限度内，通过减小金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等方法，使摩擦对实验结果的影响可忽略不计。请你按要求帮助该同学解决实验所涉及的两个问题。

（1）帮助该同学完成实验设计。请你用低压直流电源（

）、滑动变阻器（

）、电流表（

）、开关（

）设计一电路图，画在图中虚线框内，并正确连在导轨的C、D两端。
（2）若已知导轨间的距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，正确连接电路后，闭合开关，使金属杆随挡板缓慢移动，当移开挡板且金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I₁，记下金属杆的位置，断开开关，测出弹簧对应的长度为x₁；改变滑动变阻器的阻值，再次让金属杆静止时，测出通过金属杆的电流为I₂，弹簧对应的长度为x₂。则弹簧的劲度系数k=__________。

◎ 2012年新课标版高三物理易错试题专题十二实验与探究的第二部分试题

如图所示，两个质量各为m₁和m₂的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m₁>m₂，现要利用此装置验证机械能守恒定律。

(1)若选定物块A从静止开始下落的过程中进行测量，则需要测量的物理量有____（在横线上填入选项前的编号）；
①物块的质量m₁，m₂；
②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；
③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；
④绳子的长度。
(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：
①绳的质量要轻；
②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；
③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；
④两个物块的质量之差要尽可能小。
以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_____（在横线上填入选项前的编号）。
(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：_________________。

如图所示是一些准备用来测量待测电阻R_x阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：

为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化，请用实线代替导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量R_x阻值的电路。

卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。为了测量石英丝极微的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施

[ ]

A、减小石英丝的直径
B、增大T型架横梁的长度
C、利用平面镜对光线的反射
D、增大刻度尺与平面镜的距离

如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是

[ ]

A、

B、

C、

D、

某同学用多用电表的欧姆“×10”挡测量某一电阻的阻值时，按正确的步骤操作得到如图所示的测量结果。

(1)为了得到较为准确的结果，他接着按以下操步骤继续完成测量；
①把选择开关旋转到欧姆×___________挡；
②把红、黑表笔分别与被测量电阻的两端接触，根据所选的欧姆挡的倍率和电表指针的位置读出被测电阻的阻值；
③把选择开关置于“OFF”挡。
(2)上述测量步骤中存在的重大遗漏是___________。

如图所示，为某同学在“研究匀变速直线运动”的实验中，用电火花计时器打出的一条纸带，纸带上标出的A，B，C，D，E都是选中的记数点，每两个相邻记数点间都有四个打点没有画出。已知电火花计时器使用的是220 V，50 Hz的交流电流，利用纸带旁边的刻度尺数据可计算出：

(1)打D点时纸带（或小车）的运动速度大小为v=________m/s；
(2)小车运动过程中的加速度大小为a=________m/s²。

如图用20分度游标卡尺测量一金属钢笔杆的直径，由图可知钢笔杆的直径为________mm，利用游标卡尺原理请你设计一个游标尺上有40个等分刻度的游标卡尺，这40个等分刻度的总长度应为________mm，它的每一分度与主尺的最小分度1 mm相差________mm。

下图甲为测量电压表内阻r的电路原理图。图中两个固定电阻的阻值均为R，S₁、S₂是开关，E是电源(内阻可忽略)

(1)按电路原理图将图乙中的实物图连线；　
(2)开关S₁保持断开，合上开关S₂，此时电压表的读数为U₁；再合上开关S₁，电压表的读数变为U₂。电压表内阻r＝________(用U₁、U₂和R表示)。

◎ 2012年新课标版高三物理易错试题专题十二实验与探究的第三部分试题

在“探究求合力的方法”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图）。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。

(1)某同学在做该实验时认为：
A.拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好
B.拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C.橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
D.拉力F₁和F₂的夹角越大越好
其中正确的是_________（填写字母代号）。
(2)实验时，若两个弹簧秤的读数均为4N，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，则_________（填“能”或 “不能”）用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力，理由是_________。

用以下器材测量一待测电压表V₁的内电阻R₁（量程为1.5V，内电阻1 400～1 600 Ω）；电源E，电动势约为3V，内电阻可忽略；电压表V₂，量程为3 V；电阻R₀，阻值R₀=1 200 Ω；滑动变阻器R，最大阻值约为100 Ω；单刀单掷开关K，导线若干。
(1)请在图甲的方框中画出实验电路原理（原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注）；
(2)根据电路图，在图乙的实物上连线；

(3)若电压表V₁的读数用U₁表示，电压表V₂的读数用U₂表示，则由已知量和测得量表示R₁的表达式为R₁=____。

用如图甲所示的器材做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验。小灯泡标有“6V 3W”的字样。蓄电池电动势为8V，滑动变阻器有两种规格：R₁标有“5Ω 2A”，R₂标有“100 Ω 20 mA”，各电表的量程如图所示。测量时要求小灯泡两端的电压从零开始，并测多组数据。

(1)滑动变阻器应选用________；
(2)用笔画线代替导线，把图中的实物连成实验电路（有部分连线已接好）；
(3)测量时电压表示数如图乙所示，则U=________V；
(4)某同学根据实验测量得到的数据，作出了如图丙所示的I-U图象，分析图象不是直线的原因：________。

某同学到实验室做“测电源电动势和内阻”的实验时，发现实验台上有以下器材：

待测电源（电动势约为4V，内阻约为2 Ω）
一个阻值未知的电阻R₀电压表（内阻很大，有5V、15V两个量程）
两块电流表（内阻约为5 Ω，量程500 mA）
滑动变阻器A（0～20 Ω，3 A）
滑动变阻器B（0～1.5 kΩ，0.2 A）
开关一个，导线若干
该同学想在完成学生实验“测电源电动势和内阻”的同时测出定值电阻R₀的阻值，设计了如图所示的电路。实验中电流表读数为I₁时，电压表V₁，V₂读数分别为U₁，U₂，电流表读数为I₂时，电压表V₁，V₂读数分别为U'₁，U'₂。
根据题中所给信息解答下列问题：
(1)在电压表V₁接入电路时应选择的量程是_________，滑动变阻器应选择_________；
(2)导出用测量量或已知量表示的电动势E、内阻r及电阻R₀的表达式：E=_________，r=_________，R₀=_________；
(3)若实验中的所有操作和数据处理均无错误，则实验中测得的电源内阻r的值_________真实值，定值电阻R₀的值_________真实值。（选填“大于”“小于”或“等于”）

物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。

(1)上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如上图所示。根据图中数据计算的加速度a=_________（保留三位有效数字）。
(2)回答下列两个问题：
①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有_________。（填入所选物理量前的字母）
A．木板的长度l
B．木板的质量m₁
C．滑块的质量m₂
D．托盘和砝码的总质量m₃E．滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是_________。
(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=_________（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）。与真实值相比，测量的动摩擦因数_________（填“偏大”或“偏小”）。写出支持你的看法的一个论据：_________________。

在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置。实验步骤如下：

(1)把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器；
(2)改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力；
(3)用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连；
(4)接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点；
(5)测出s，s₁，s₂（如图乙所示），查得打点周期为T。
判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是____。本实验还需直接测量的物理量是____（并用相应的符号表示）。探究结果的表达式是____（用相应的符号表示）。

用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种，重锤从高处由静止开始下落，在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律。

下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
(1)其中没有必要进行的或者操作不当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因___________________。
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值，如图乙所示，根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A，B，C，D，E，测出A距起始点O的距离为s₀，点AC间的距离为s₁，点CE间的距离为s₂，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a=____。

(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小，若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是____。试用这些物理量和图乙纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F=____。

在测定金属丝的电阻率的实验中，需要用刻度尺测出待测金属丝的长度L，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R_x。

(1)请写出待测金属丝电阻率的表达式：ρ= __________（用上述测量量的字母表示）。
(2)若实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值为L=__________cm，金属丝直径的测量值为d=__________mm。
(3)如果某同学用下列器材测量金属丝的电阻R；电源E，适当量程的电流表、电压表各一只，滑动变阻器R，电阻箱R_p，开关S₁，S₂，导线若干。为了消除电表内阻的影响，他设计的电路图如图甲所示，具体做法：先闭合S₁，断开S₂，调节R和R_p，使电流表和电压表示数合理，记下电流表和电压表示数为I₁，U₁；再保持R_p阻值不变，闭合S₂，记下电流表和电压表示数为I₁，U₂。

①请你帮他按电路图在实物图乙上连线；
②写出待测金属丝的电阻的表达式R_x=__________（用电表的示数表示）。