实验专题
实验专题 22.（5分）甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔 0.1 s拍1幅照片。
（1）若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是。（填正确答案标号）A.米尺 B.秒表 C.光电门 D.天平（2）简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答：。
（3）实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到 24.5 cm ab、58.7 cm ac，则该地的重力加速度大小为 g 2m / s。（保留2位有效数字）23.（10分）某同学欲将内阻为 98.5 、量程为 100 μA 的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的 15 kΩ 刻度正好对应电流表表盘的 50 μA 刻度。可选用的器材还有：定值电阻0R（阻值 14 kΩ），滑动变阻器1R（最大阻值 1 500 ），滑动变阻器R 2（最大阻值 500 ），电阻箱（0~99 999.9 ），干电池（1.5 V E ，1.5 r ），红、黑表笔和导线若干。
图（a）（1）欧姆表设计 将图（a）中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为 Ω：滑动变阻器选（填“1R ”或“2R ”）。
（2）刻度欧姆表表盘 通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为、。
图（b）（3）校准 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向 kΩ 处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为 Ω。
22．（6 分）甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：
（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为 L 的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于 L 刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。
（2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为 L 1，重力加速度大小为 g，则乙的反应时间为________（用L、L 1 和 g 表示）。
（3）已知当地的重力加速度大小为 g =9.80 m/s2，L =30.0 cm，L1 =10.4 cm，乙的反应时间为__________s。（结果保留 2 位有效数字）（4）写出一条提高测量结果准确程度的建议：___________。
23．（9 分）一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻 R x 的阻值，图中 R 0 为标准定值电阻（R 0 =20.0 Ω）； 可视为理想电压表。S 1 为单刀开关，S 2 位单刀双掷开关，E 为电源，R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：
（1）按照实验原理线路图（a），将图（b）中实物连线； V
（2）将滑动变阻器滑动端置于适当位置，闭合 S 1 ；（3）将开关 S 2 掷于 1 端，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表 的示数 U 1 ；然后将 S 2 掷于 2 端，记下此时电压表 的示数 U 2 ；（4）待测电阻阻值的表达式 R x =_____________（用 R 0、U 1、U 2 表示）；（5）重复步骤（3），得到如下数据：
1 2 3 4 5 U 1 /V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U 2 /V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39（6）利用上述 5 次测量所得 的平均值，求得 R x =__________Ω。（保留 1 位小数）22．（6 分）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为 x 轴，纵轴为 y轴，最小刻度表示 1 mm）的纸贴在桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端 Q 固定在 y轴上的 B 点（位于图示部分除外），另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时，橡皮筋处于原长。
（1）用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O，此时拉力 F 的大小可由测力计读出。测力计的示数如图（b）所示，F 的大小为 N。
（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O 点。此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为 F 1 =4.2 N 和 F 2 =5.6 N。
VV21UU21UU
（i）用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 点为作用点，在图（a）中画出力 F 1、F 2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力 F 合 ；（ii）F 合 的大小为 N，F 合 与拉力 F 的夹角的正切值为。
若 F 合 与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
23．（9 分）图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 E 是电池；R 1、R 2、R 3、R 4 和 R 5是固定电阻，R 6 是可变电阻；表头 的满偏电流为 250 μA，内阻为 480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A 端和 B 端分别与两表笔相连。该多用电表有 5 个挡位，5 个挡位为：直流电压1 V 挡和 5 V 挡，直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡，欧姆×100 Ω 挡。
（1）图（a）中的 A 端与___________（填“红”或“黑”）色表笔相连接。
（2）关于 R 6 的使用，下列说法正确的是__________________（填正确答案标号）。
A．在使用多用电表之前，调整 R 6 使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R 6 使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C．使用电流挡时，调整 R 6 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
（3）根据题给条件可得 R 1 +R 2 =________Ω，R 4 =_____________Ω。
（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时 B 端是与“1”连接的，则多用电表读数为_____________；若此时 B 端是与“3”连接的，则读数为_____________；若此时 B 端是与“5”连接的，则读数为____________。（结果均保留 3 为有效数字）22.（5 分）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨 ab 和1 1ab 固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的 N 极位于两导轨的正上方，S 极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。
（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。
（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A.适当增加两导轨间的距离 B.换一根更长的金属棒 C.适当增大金属棒中的电流 其中正确的是（填入正确选项前的标号）23.（10 分）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中，置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一段与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有 N=5 个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：
（1）将 5 个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车 9（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
（2）将 n（依次取 n=1,2,3,4,5）个钩码挂在轻绳右端，其余 N-n 各钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻 t 相对于其起始位置的位移 s，绘制 s-t 图像，经数据处理后可得到相应的加速度 a。
（3）对应于不同的 n 的 a 值见下表。n=2 时的 s-t 图像如图(b)所示：由图（b）求出此时小车的加速度（保留 2 位有效数字），将结果填入下表。
n 1 2 3 4 5
2/ m s a 0.20 0.58 0.78 1.00（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出 a-n 图像。从图像可以看出：当物体质量一定是=时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。
（5）利用 a–n 图像求得小车（空载）的质量为_______kg（保留 2 位有效数字，重力加速度取 g=9.8 m·s –2）。
（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项钱的标号）A．a–n 图线不再是直线 B．a–n 图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a–n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大 22．（5 分）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有 4 个打出的点未画出。在 ABCDE 五个点中，打点计时器最先打出的是 点，在打出 C 点时物块的速度大小为 m/s（保留 3 位有效数字）；物块下滑的加速度大小为 m/s 2（保留 2 位有效数字）。
23．（10 分）某同学要将一量程为250 μA 的微安表改装为量程为 20 mA 的电流表。该同学测得微安表内阻为 1 200 Ω，经计算后将一阻值为 R 的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准
毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。
（1）根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。
（2）当标准毫安表的示数为 16.0mA 时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是。（填正确答案标号）A．18 Ma B．21 mA C．25mA D．28 mA（3）产生上述问题的原因可能是。（填正确答案标号）A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于 1 200 Ω B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于 1 200 Ω C．R 值计算错误，接入的电阻偏小 D．R 值计算错误，接入的电阻偏大（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是都正确，都不必重新测量，只需要将阻值为 R的电阻换为一个阻值为 kR 的电阻即可，其中 k=。
22．（5 分）如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率 50 Hz 的交流电源，纸带等。回答下列问题：
（1）铁块与木板间动摩擦因数 μ=（用木板与水平面的夹角 θ、重力加速度 g 和铁块下滑的加速度 a 表示）（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角使 θ=30°。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有 4 个点未画出）。重力加速度为 9.8 m/s 2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为（结果保留 2 位小数）。
23.（10 分）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压 U 与温度t 的关系，图中 V 1 和 V 2 为理想电压表；R 为滑动变阻器，R 0 为定值电阻（阻值 100 Ω）；S
为开关，E 为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度 t 由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为 50.0μA 时得到的某硅二极管 U-t 关系曲线。回答下列问题：
（1）实验中，为保证流过二极管的电流为 50.0μA，应调节滑动变阻器 R，使电压表 V 1的示数为 U 1 = mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度 t 升高时，硅二极管正向电阻（填“变大”或“变小”），电压表 V 1 示数（填“增大”或“减小”），此时应将 R 的滑片向（填“A”或“B”）端移动，以使 V 1 示数仍为 U 1。
（2）由图（b）可以看出 U 与 t 成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为Δ| |ΔUt= ×10-3 V/℃（保留 2 位有效数字）。
