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1、第十三章实验专题 章末综合测试 ( 十三) (时间: 60分钟分数: 100分) 1.利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示. (1) 下列关于该实验操作的说法中,正确的是_ .( 选填选项前的字母 ) A. 实验前需垫高木板右端以平衡摩擦力 B. 实验应保证小车的质量远大于所挂钩码的质量 C. 实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行 D. 实验开始时,应先放开小车再接通电源 (2) 从实验小挑选一条点迹清晰的纸带,每5个点取一个计数点,用刻度尺测量计数点间的 距离如图乙所示,已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz. 0? 90?旷?10 L |iiii|iiii|i
2、| 1 1 1 1 1 i 1 1 1 |1| 0 cm 1 2 345 乙 从图中所给的刻度尺上读出水两点间的距离孟= _ cm,该小车的加速度日 = _ m/s2(计算结果保留 2位有效数字 ) ,实验中纸带的 _ ( 填“左”或“右”) 端与小车相连接 . 解析: (1)(1)本实验前应先将长木板的右端垫高来平衡摩擦力,A 正确;力传感器能准确地 测出小车所受的拉力,因此无需满足小车的质量远大于所挂钩码的质量,B 错误;为了 减小实验 课差,实验时应保持细线与长木板平行,C 正确;实验时应先接通电源,待打点计时器工作稳定 时,再释放小车, D 错误. (2)从图中所给的刻度尺上可读岀人两
3、点间的距离x. = 0. 70 cm.根据尸屏得,加速度 心书=0; m/s 2 = 0. 20 m/s2.实验中纸带的左端与小车相连接 . 答案: (1)AC (2)0.70 0.20 左 2. (2018 ?河南郑州质检) 一个小球在液体里运动, 会受到一种类似于摩擦力的液体阻力的 作用,叫作粘滞力,如果液体无限深广,计算粘滞力的关系式为F=3 5v,其中D 为小球直径, y 为 小球在液体中的运动速度,称作粘滞系数. 实验创新小组的同学们通过下面实验测呈了某液体的粘滞系数. zlltx 祛码盘 (1) 取一个装满液体的大玻璃缸, 放在水平 桌面上,将质量为lkg 的小钢球沉入液体底部,可
4、以忽略除粘滞力以外的所有摩擦阻力的作用. 将- ?根细线拴在小钢球上,细线另一端跨过定滑轮连接舷码盘 . 在玻璃缸内靠左端固定两个光 电门昇、光电门的感光点与小钢球的球心在同一条水平线上. (2) 测出小钢球直径为5. 00 cm,将小钢球由玻璃缸底部右侧释放,调整祛码数量以及 释放小钢球的初始位置,确保小钢球通过两个光电门的时间相同. 若某次测出小钢球通过两个光 电门的时间均为0. 025 s, 则可得小钢球此时运动的速度大小为_ m/s. (3) 记录此吋珏码盘以及袪码的总质量777=60 g,由计算粘滞力的关系式可得液体的粘 滞系数为Q _ N ? s/m 2.( 重力加速度尸 10 m
5、/s) (4)改变舷码数量,重复第 (2) 、( 3)步骤的实验,测出不同质量的祛码作用下小钢球匀速运 动速度 . 市表屮数据描点连线,作岀粘滞力随速度变化的图象. 12 345 6 7 8 舷码盘以及 舷码的总 质量m/g 30405060708090100 粘滞力0. 300. 400. 50 0. 60 0. 70 0. 80 0. 90 1.0 小钢球匀速运动 速度 r/m s _ 1.31.82.22.03. 13.54.04.4 根据计算粘滞力的关系式和图象,可得该液体的粘滞系数为Q= _ Zs/ml ( 所 有结杲均保留两位有效数字) 定滑轮A B 解析:小钢球此时的运动速度大小
6、为v=D/1=2. 0 m/s.根据平衡条件mg= E 由 计算粘滞力的关系式尸=3 兀“卩,可得液体的粘滞系数为n =3 囂=0. 64 N? s/i. tl 尸=3兀“ 可知,粘滞力随速度变化的图象的斜率k=W根据实验数据作出的图象知斜率k=0. 227 N ? s/m, 可得该液体的粘滞系数为H =0. 48 N ? s/ml 答案: (2)2. 0 (3)0. 64 (4)图象如图所示 0. 48(0. 47-0. 49) 3.在验证机械能守恒定律的实验中,使质量为z/=200 g的重物自由下落,打点计时器 在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示. 0为纸带下落的起
7、始点 , A. B 、C 为纸带上选取的三个连续点. 己知打点计时器每隔T=0. 02 s打一个点,当地的重 力加速度 g=9.8 m/s 2,那么: (1)计算点瞬时速度时,甲同学用说=2g%,乙同学用巾=寺?其中所选择方法正确 (2)同学丙想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力,为 (3)若同学丁不慎将上述纸带从创之间扯断, 他仅利用力点之后的纸带能否实现验证机 解析: ( 1)由于纸带与限位孔之间有摩擦,故重物下落时的加速度小于重力加速度,不能 利用VB=2gs()B计算灯,而利用算点瞬时速度的方法是正确的. (2)根据xncXAB=af可得ci=9. 5 m/s
8、 2,由牛顿第二定律可得 mg f= ma,解得/ 0. 06 (3)根据、=E*即重物重力势能的减少量等于其动能的增加量可知,能实现验证机 械能守恒定律的日的 . 的是 ( 填“甲”或“乙” ) 同学. 此他计算出纸带下落的加速度为m/s 2,从而计算出阻力= X. 械能守恒定律的目的 ? ? ( 填“能”或“不能”) 单位 : 4.某实验小组利用图 (a)所示实验装置及数字化信息系统探究“外力做功与小车动能变 化的关系” ? 实验时将小车拉到水平轨道的0 位置由静止释放,在小车从0位置运动到A 位置 过程中,经计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线如图(b)所示,还得到了小车 在弭位
9、置的速度大小加另外用电子秤测得小车(含位移传感器发射器)的总质量也 力传感器位移传感器(发射器)位移传感器(接收器) 小车 A 0轨道 回答下列问题: 由图 (b)可知图 Q)中A位置到力传感器的距离_ (填“小于”“等于”或 “大于”)弹簧原长 . (2)_ 在小车从 0位 置运动到力位置过程中弹簧对小车所做的功W= _ , 小车的动 能改变量 $= _ ?(表达式用题中已知物理量的符号表示) (3) 甲同学在分析实验数据后,还补充了如下实验:将弹簧从小车上卸下,给小车一初 速度,让小车从轨道右端向左端运动,利用位移传感器和计算机得到小车的速度随时间变化的 图线如图 (c)所示,则他要探究关
10、系式是否成立 . (关系式用题屮已知物 理量的符号表示) (4) 乙同学反思整个实验过程提出了自己的方案:在实验开始时,小车不连接弹赞,将 图屮轨道 _ (填“左”或“右”)端垫高至合适位置,让小车在轨道上获得一初速 度开始运动,若计算机监测到的小车位移时间图线是 _ , 即表明轨道倾角调整到位, 再实施题中所述实验步骤,而无须做甲同学补充的实验. 解析:(1)根据计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线可知,弹簧的弹力随弹 簧长度的减小而减小,可知弹簧的长度减小时,伸长量减小,力位置弹簧仍然处于伸长状态. (2)根据功的定义可知,功是力在空间的积累效果,“- 心,结合尸一图象可知,小车
11、从。到力的过程屮,拉力做的功可以用梯形的面积来表示,即*=进 2 加小车的初速度是 0, 末速度是如则动能的改变量A 丘=如诒一 0=*/盒 (3)根据图 (c)可知,小车在不受弹费的弹力时做匀减速直线运动,说明小车受到摩擦力 的作用,结合图 (c)可知,小车的加速度 &=于=所以,小车受到的摩擦力斗, 由此可知,小车受弹簧的弹力时,弹簧的弹力和摩擦力共同对小车做功,则所以该同学需要验 证的关系式是(岛 +F. 2ip XA=mv. Cm 由的分析可知,小车运动的过程中述受到摩擦力的作用,若实验前先平衡摩擦力, 则 不需耍验证步骤 (3)的公式 . 平衡摩擦力的方法是:使长木板小车开始运动的一
12、端(右端)抬 起一个合适的角度,让小车在没有拉力的情况下开始运动,若小车做匀速直线运动,则摩擦力 与小车的重力沿斜面方向的分力相等,即可保证合外力等于弹簧的拉力. 由于小车做匀速直线 运动,所以计算机监测到的小车位移吋问图线是直线. 答案:大于 (2)*(屁 +月)址 */ 说(3)( 尺+另一 2彳)禺 =屁 (4)右 直线(第 二 空填“一次函数图线”或“正比例函数图线”也正确) 5. 为了测定一节干电池的电动势和内阻,实验室中准备了下列器材: 待测干电池以电动势约1.5 V,内阻约 1.0 Q) 电流表 G(满偏电流 3 mA,内阻 10 Q) 电流表 A (量程 0? 0. 60 A,
13、内阻约 0.10? 2) 滑动变阻器用 (0? 20 Q, 2 A) 滑动变阻器凡 (0? 100 Q, 1 A) 定值电阻笊 =990 Q,开关 S和导线若干 (1)小明同学在某一次的测量过程中两电流表的指针偏转如图甲所示,则电流表A 的读 数为 _ A,电流表 G的读数为 _ mA. (2)请在方框中画出他的实验电路图. (标明所选仪器的符号) 乙 (3)图乙为小明根据实验数据作出的TiZ 图线(厶为电流表G的示数, Z 为电流表 A 的 示数),由该图线可得:被测干电池的电动势= _ V,内阻厂 = _ Q. 解析: (1)电流表 A 的读数为 0. 22 A,电流表 G 的读数为 1.
14、30 mA. (2) 电路图如图所示 . (3) 由闭合电路欧姆定律得E= U+ Ir= I,(凡+笊)+ (齐+刃厂, F 由图象可知,纵轴截距为代+凡+厂=1? 47 mA, r 1 351 10 斜率的绝对值为久 +金+厂 甲 =0,48 0 托乂 10_3=0 - 78X KT, 代入数据 解得 41. 47 V, z=0.78 Q. 答案: ( 1)0.22 1. 30 (2)见解析图 ( 3)1.46? 1.48 0. 70? 0. 80 6.实验室有 一破损的双量程电压表,两量程分别是3 V 和 15 V, 厂丁 其内部电路如图所示,因电压表的表 头 G 己烧坏,无法知道其电学特
15、1 1 R R2 性,但两个精密电阻用、金完好,测得用=2.9 kQ, =14.9 kQ. y y 现有两个表头,外形都与原表头G 相同,已知表头 G 的满偏电流为 1 mA,内阻为 50 Q;表头&的满偏电流为 0.5 mA,内阻为 200 Q,又有三个精密定值电阻刀=50 Q, 12=100 Q,匕=150 Q.若保留用、凡的情况下,对电压表进行修复,根据所给条件冋答下列问 题: (1) 原表头 G 满偏电流1_,内阻 z _ . (2) 在虚线框中画出修复后双量程电压表的电路( 标识出所选用的相应器材符号). (3)某学习小组利用修复的电压表,再加上可以使用的以下器材测量一未知电阻笊的阻
16、 值: 电流表 A 量程 0? 5 mA,内阻未知; 最大阻值约为 100 Q的滑动变阻器; 电源以电动势约 3 V); 开关 S、导线若干 . 由于不知道未知电阻的阻值范围,学习小组为精确测出未知电阻的阻值,选择合适的电路,请 你帮助他们补充完整电路连接,正确连线后读得电压表示数为2.40 V,电流表示数 为 4.00 mA,则未知电阻阻值乩为_ Q. 解析: ( 1)根据毫安表改装成电压表的原理得 /( 用+ “=3 V, Z(+z*)=15 V 联立解得 mA, r=100 Q (2)由第( 1)问计算可知, Gi 与门串联可以代替原表头G,修复后双量程电压表的电路如图所 示. (3)由
17、于不知道未知电阻的阻值范围,乂要精确测出未知电阻的阻值,再加上电压表示 数为 2. 40 V,电流表量程为 0? 5 mA,内阻未知,所以其合适的电路应是分压电路,用毫安 表外接法,电压表用3 V 量程. 3 V 量程的电压表内阻斤内 =用+于=3 000 Q ,则&= 答案: (1)1 mA 100 Q (2)见解析图 ( 3)电路连接见解析图750 7.要用伏安法较准确地测量一约为100 Q的定值电阻的阻值,除待测电阻外,提供的实验 器材如下: 电压表 V:量程为 10 V,内阻约为 1 kQ 两块电流表 A】、A2:量程为 30 mA,内阻约为 3 Q 滑动变阻器用阻值0? 10 Q 定
18、值电阻用:阻值约150 Q 电阻箱用:阻值 0? 999.9 Q 直流电源:电动势约9 V,内阻很小 开关、导线若干 (1)由于现有电流表量程偏小,不能满足实验要求,为此,先将电流表改装( 扩大量稈 ), 2. 40 4X10-3 2.40 一 3 000 Q=750 Q. 乙 然后再进行测量? 测量电流表八 2的内阻 . 按如图甲所示的电路测量人2 的内阻,以下给出了实验中必要 的操作: A?闭合开关Si、S2 B. 按图连接线路,将滑动变阻器斤的滑片调至最左端,各开关均处于断开状态 C. 调节凡,使 A】的示数为记录用的阻值,断开& D. 断开 S2,闭合 S3 E. 调节滑动变阻器斤使血
19、、A2 的指针偏转适中,记录仏的示数厶 请按合理顺序排列实验步骤( 填序号 ) : _ . 将电流表人 2改装成电流表 A.如果步骤 C中金的阻值为 3. 6 Q,现用电阻箱金将 A?改装成量程为 90 mA 的电流表 A,应把阻值调为 _ Q与 A?并联. (2)用如图乙所示电路测量乩,当电流表A?读数为 24 mA 时,电压表的读数为6. 84 V, 则凡 的测量值为 _ Q,若考虑系统误差,可计算出忆为_ Q. 解析:依据等效替代法测电阻的核心是“效果相同”,本题小体现为使Ai 的示数 相 同,所以需要先接通开关S、S2,同时断开开关 S3,调节出一个电流值,然后接通开关3、 S:, 同时断开开关 S2,调节电阻箱金的电阻值,使电流表人的示数与上一次相同,记录电阻箱的电 阻,即为所求,所以步骤为BAEDC.由电流表改装知识可得,量程扩大为3倍, 根据并联电 路分流规律可知:并接电阻应为电流表内阻的一半,即1? 8 Q. (2)电流表他示数是24 mA,那么通过与其并联的电阻局的电流为48 mA,所以凡的测U 6 84 V U 6 84 V 量值笊 24 亦 48 賦所以凡的测量值凡贡 =24 皿+48 廿師 Q,若考虑系统 1 O X/ Q a 误差,氏=( 958 + 3,6 ) Q=93.8 Q.
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