创新实验演练

《教学考试》物理命题研究中心

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1.（2016·甘肃张掖市天一中学质检）随着科技的不断提高，智能手机的功能越来越多，越来越强大，某同学新买了一部手机，发现有连拍、全景摄影功能，他想知道连拍的频率，设计了一个实验：一个同学将一粒直径为d的玻璃珠平举静止释放，另一个同学将手机固定在合适位置并开启连拍功能，之后在电脑上将照片合成处理成一张照片，如图所示，测出下落的高度h1、h2，设当地重力加速度为g，空气阻力忽略不计。

（1）要测出手机连拍的频率，还需要测出__________。

（2）频率f＝__________。

2.（2016·浙江卷）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m。如图甲所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下，

（1）若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是________N（图乙中所示），则弹簧秤b的读数可能为________N。

（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数________、弹簧秤b的读数________（填“变大”“变小”或“不变”）。

3.（2016·重庆万州第二高级中学期中）某同学用下面的实验装置测量小车的质量，他的部分实验步骤如下：

（1）将轨道倾斜适当角度以平衡摩擦力；

（2）将两个光电门G1、G2固定在轨道侧面（不影响小车在轨道上运行），测得两光电门之间的距离为L；

（3）测得遮光条的宽度为d，并将遮光条（质量不计）固定在小车上：

（4）将质量未知的钩码用跨过定滑轮的细绳与小车连接，将小车从适当位置由静止释放，遮光条先后通过两个光电门；

（5）计时器记录下遮光条通过G1、G2时遮光的时间分别为Δt1和Δt2，若L＝0.75m，d＝0.5cm、Δt1＝5.0×10-3s、Δt2＝2.5×10-3s，则通过计算可得：a1＝________m/s2；（计算结果保留2位有效数字）

（6）保持钩码质量不变，在小车上加入质量为m的砝码后进行第二次试验，并测得小车运动的加速度大小为a2；

（7）若钩码质量较小，可认为两次试验中钩码质量均满足远小于小车质量的条件，则小车质量可表示为M＝________（用a1、a2、m表示）；若所用钩码质量较大，明显不满足远小于小车质量的条件，则小车质量可表示为M＝________（用a1、a2、m及重力加速度g表示）。

4.（2016·浙江绍兴市第一中学考试）图甲为测量物块与水平桌面之间的动摩擦因数的实验装置示意图，实验步骤如下：

①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；

②调整轻滑轮，使细线水平；

③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a；

④多次重复步骤③，求a的平均值a珔；

⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。

回答下列问题：

（1）测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示数如图乙所示，其读数为________mm。

（2）物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝________。

（3）动摩擦因数μ可用M、m、a珔和重力加速度g表示为μ＝________。

（4）如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于________误差（填“偶然”或“系统”）。

5.（2016·山东临沂市阶段性质检）某实验小组利用如图所示的装置进行实验，钩码A和B分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，钩码质量均为M，在A的上面套一个比它大一点的环形金属块C，在距地面为h1处有一宽度略比A大一点的狭缝，钩码A能通过狭缝，环形金属块C不能通过。开始时A距离狭缝的高度为h2，放手后，A、B、C从静止开始运动。

（1）利用计时仪器测得钩码A通过狭缝后到落地用时t1，则钩码A通过狭缝的速度为_________（用题中字母表示）。

（2）若通过此装置验证机械能守恒定律，还需测出环形金属块C的质量m，当地重力加速度为g。若系统的机械能守恒，则需满足的等式为_____________（用题中字母表示）。

（3）为减小测量时间的误差，有同学提出如下方案：实验时调节h1＝h2＝h，测出钩码A从释放到落地的总时间t，来计算钩码A通过狭缝的速度，你认为可行吗？若可行，写出钩码A通过狭缝时的速度表达式；若不可行，请简要说明理由。

6.（2016·江苏卷）小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系。已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω，R随t的升高而增大。实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度。

实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，…。然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，…。

（1）有以下两种电流表，实验电路中应选用________。

A.量程0～100mA，内阻约2Ω

B.量程0～0.6A，内阻可忽略

（2）实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9Ω调节至10.0Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”，正确的操作顺序是________。

①将旋钮a由“0”旋转至“1”

②将旋钮b由“9”旋转至“0”

③将旋钮c由“9”旋转至“0”

（3）实验记录的t和R的数据见下表：

温度t（℃）20.0 40.0 60.0 80.0 100.0阻值R（Ω）9.6 10.4 11.1 12.1 12.8

请根据表中数据，在方格纸上作出R-t图线。

由图线求得R随t的变化关系为R＝________Ω。

7.（2016·海南卷）某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。

（1）已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝_________Ω，R2＝_________Ω，R3＝________Ω。

（3）校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近________（填“M”或“N”）端。

（4）若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值________（填“大于”或“小于”）900Ω。

参考答案

2.（1）3.00～3.02 3.9～4.1（有效数字不作要求）（2）变大 变大

【解析】（1）由图乙可知弹簧秤a的读数是F1＝3.00N；因合力为F＝kx＝（500×0.01）N＝5N，两分力夹角为90°，则另一个分力为

（2）若弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC夹角，根据力的平行四边形法则可知，弹簧秤a的读数变大，弹簧秤b的读数变大。

（4）细线没有调整到水平，引起的误差是由于实验装置引起的，所以为系统误差。

【规律总结】（1）游标卡尺主尺与游标尺的示数之和是游标卡尺的示数；

（2）由速度公式求出物块经过A、B两点时的速度，然后由匀变速运动的速度位移公式求出物块的加速度；

（3）由牛顿第二定律求出动摩擦因数；

（4）由于实验设计造成的误差是系统误差，由于实验操作、读数等造成的误差属于偶然误差。

6.（1）A （2）①②③（或①③②）

（3）如下图所示

0.04t＋8.8（0.04t＋8.6～0.04t＋9.0都算对）

【解析】（1）当滑动变阻器取最大阻值10Ω时，再加上金属电阻常温下阻值为10Ω，总电阻为20Ω，则电流，故选量程为0～ 100mA的电流表比较精确，即选A。

（2）调电阻箱时要注意不能使电流超过电流表的量程，也就是不能先将b、c旋钮先旋转至“0”，因为此时电阻箱相当于导线，电流表可能会烧坏。因此必须先将a旋钮由“0”旋转至“1”，再将b、c旋钮旋转至“0”。

（3）根据表中数据，在方格纸上描点，并根据点的分布特点作出R-t图象，如答案中所示，且使直线尽可能通过更多的点，把两个在直线上的点的数据代入直线方程R＝kt＋b，列出方程组，求出k＝0.04，b＝8.8，即R＝0.04t＋8.8。

7.（1）100 910 2 000 （2）50 （3）M（4）大于

【解析】（1）当流过改装后的电流表的电流为1mA时，流过表头的电流为100μA，根据并联电路电流与电阻成反比，可得R1为100Ω。当a、b间电压为1V时，电流为1mA，a、b间总电阻为1 000Ω，改装后的电流表内阻为90Ω，所以R2＝910Ω。当a、c间电压为3V时，电流为1mA，a、c间总电阻为3 000Ω，所以R3＝2 000Ω。

（2）分压电路中，滑动变阻器在安全的情况下，最大阻值越小操作越方便。

（3）闭合开关前，应保证被检验电路安全，所以滑动变阻器的滑动端P应在M端。

（4）改装后电压表读数偏小，说明改装后的电压表内阻偏大，故表头内阻偏大。