2019最新力学和电学实验
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23.(10分）太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。
某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的I —U 特性。
所用的器材包括：太阳能电池板，电源E ，电流表A ，电压表V ，滑动变阻器R ，开关S 及导线若干。
（1）为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图________(填“a ”或“b ”)。
（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I —U 图像。
由图可知，当电压小于2.00V 时，太阳能电池板的电阻_________(填“很大”或“很小”)：当电压为2.80V 时，太阳能电池板的电阻为_________Ω。
（3）当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为___________V 若把它与阻值为1K Ω的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是___________％。
(结果保留三位有效数字)23．（1）A.；（2）很大，3110⨯Ω；（3）2.80，64.3（64.1—64.5之间均算对） 。
【解析】（1）用a 图可以在电池板上得到从零开始的电压，故应选a 图；（2）由图可知，当电压小于2 00V 时，通过太阳能电池板的电流为零，故太阳能电池板的电阻很大；当电压为2 80V 时，电流为2 8mA ，则可知太阳能电池板的电阻为332.8V 102.810AU R I -===Ω⨯；（2）由U-I 图线可知，电池板作为电源时的电动势为2 80V ；若把它与阻值为1K Ω的电阻连接构成一个闭合电路，则画出此电阻的U-I 图线与电池板的U-I 线交于一点，读出U=1 8V ，I=1 8mA 该电池板的效率是00001.810064.32.8IU IE η==⨯=22．(5分)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。
将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连。
先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，然后由静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x。
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v＝___________。
(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________。
（填字母序号）A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块（含遮光片）的质量(3)若气垫导轨左端比右端略高，弹性势能的测量值与真实值比较将_______（填字母序号）A．偏大B．偏小C．相等23．(10分)用伏安法测盘某一小灯泡的伏安特性曲线，现有实验器材如下：A．小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）B．电流表（量程0.6A，内阻约0.125Ω）C．电流表（量程3A，内阻约0.025Ω）D．电压表（量程3V，内阻约3kΩ）E．滑动变阻器(0－10Ω)F．滑动变阻器(0－2000Ω)G．电源（电动势3V，内阻不计）H．开关和导线若干(1)为了方便测量且测量结果尽量准确，电流表应选；滑动变阻器应选。
(选填器材前的字母)(2)为了获得更准确的伏安特性曲线，实验电路应选用图中的。
（填字母代号）(3)闭合开关前电路图中的滑动变阻器的滑片应该置于最端（选填“左”或“右”）。
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片的位置，发现电压表的示数逐渐增大，但电流表指针却几乎不动，电路的故障可能为_________________。
(5)读出图中的电压表和电流表的示数，并将该组数据标注在如图所示的I－U坐标系中，然后画出小灯泡的I－U曲线。
(6)将本实验中的小灯泡两端加2.5V的电压，则小灯泡的实际功率约为W；若直接接在电动势为2.0V、内阻为2.0Ω的直流电源两端，则小灯泡的实际功率约为W。
（结果均保留两位有效数字）22．(5分)【答案】（1）（2）C （3）A【解析】（1）滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC段的平均速度表示离开时的速度；则有：；（2）弹簧的弹性势能等于物体增加的动能，故应求解物体的动能，根据动能表达式可知，应测量滑块的质量；故选C。
（3）若气垫导轨左端比右端略高，导致通过两光电门的时间将减小，那么测得速度偏大，因此弹性势能的测量值也偏大；故选A.23．(10分)【答案】(1)B E(2)B(3)左(4)灯泡断路(5)如图所示(6)0.75 0.38~0.41【解析】（1）小灯泡的额定电流为0.3A，故电流表应该选B；因本实验应采用分压式接法，故采用总阻值较小的滑动变阻器，故选E；（2）因要求电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压接法，因灯泡内阻较小，故电流表选用电流表外接法，故选择电路B；（3）为了保护电路，闭合开关前电路图中的滑动变阻器的滑片应该置于最左端；（4）电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源的两极连接的电路中无断路；电流表指针几乎不动，说明电路中电阻很大，可能是断路了，故出现这种情况的可能性是小灯泡断路。
（5）伏安特性曲线如图所示；（6）由小灯泡的伏安特性曲线可知，小灯泡两端电压为2.5V时，电流为0.3A，故功率，如图，在小灯泡的U—I图像上再做出表示电源的U—I图，两图线的交点坐标为U＝1.45V，电流I＝0.27A，则小灯泡的功率为P＝UI＝0.39W，由于存在作图误差，故功率P的范围可为：0.38~0.41。
23．（9分）测量一个长约5 cm、电阻R1约为30 Ω、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下：游标卡尺(20分度)；螺旋测微器；直流电源E(电动势为18 V，内阻忽略不计)；标准电流表A(量程1.5 A，内阻r1＝6 Ω)；电流表A2(量程2 A，内阻r2约为5 Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω)；开关S，导线若干．(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，读数L＝____________ cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数D＝____________ mm.(2)请根据给出的仪器设计测电阻的实验电路原理图，要求获得较多的实验数据．（3）若某次测量中两电流表A1、A2的读数分别为I1、I2，则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ＝23. （1）5.025 2.150 （2）如图所示（3）πD 2I 1r 14L （I 2－I 1）19．【河北省衡水中学2017届高三上学期四调考】在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m 、直径为d 的金属小球在一定高度h 由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t ，改变小球下落高度h ，进行多次重复实验．此方案验证机械能守恒定律方便快捷．（1）用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d=mm ； （2）为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象？；A ．h-t 图象B ．h-图象C ．h-t 2图象D ．h-21t 图象 （3）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量12mv 2总是稍小于重力势能减少量mgh ，你认为增加释放高度h 后，两者的差值会（填“增大”、“缩小”或“不变”）． 【答案】（1）17.805（2）D （3）增大【解析】（1）螺旋测微器的固定刻度为17.5mm ，可动刻度为30.5×0.01mm=0.305mm ，所以最终读数为17.5mm+0.305mm=17.805mm，（3）经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量12mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，增加释放高度h后，两者的差值会增大。
考点：验证机械能守恒定律【名师点睛】对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，要能正确使用这些基本仪器进行有关测量．本题为创新型实验，要注意通过分析题意明确实验的基本原理才能正确求解。
14．【河南省南阳市第一中学2017届高三上学期第二次周考】某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功，装置如图所示，一木块放在粗糙的水平长木板上，左侧栓有一细线，跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接，木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，长木板固定在水平实验台上。
实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，下图给出了重物落地后打点计时器打出的纸带，系列小黑点是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。
打点计时器所用交流电频率为50Hz，不计纸带与木块间的作用力。
（1）可以判断纸带的________（左或右）端与木块连接。
（2）根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度：v A＝________m/s，v B＝________m/s。
（结果均保留两位有效数字）（3）要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功W AB，还需要的实验器材是_______，还应测量的物理量是。
（填入所选实验器材和物理量前的字母）A．木板的长度l B．木块的质量m1 C．木板的质量m2D．重物质量m3 E．木块运动的时间t F．AB段的距离l ABG．天平H．刻度尺I．弹簧秤（4）在AB段，木板对木块的摩擦力所做的功的关系式W AB＝________________________。
（用v A、v B和第（3）问中测得的物理量的字母表示）【答案】（1）右端；（2）0．72；0．97；（3）GH；B；（4）W AB═12m1v A2-12m1v B2．（3）木块在运动过程中，克服摩擦力做的功等于木块动能的减小量，由动能定理得：木块克服摩擦力做的功为：W f =12mv 22-12mv 12，因此实验过程中还需要用天平测出木块的质量m 1，用刻度尺测量纸带两点间距，因此需要的实验器材是GH ，需要测量的量是B ． （4）在AB 段对木块，由动能定理得：-W AB ═12m 1v B 2-12m 1v A 2，因此在AB 段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式W AB ═12m 1v A 2-12m 1v B 2． 考点：测量木板对木块的摩擦力所做的功【名师点睛】本题关键要明确实验的原理和实验的具体操作步骤，然后结合匀变速直线运动的规律和动能定理进行分析判断.10．【广东省五校协作体2017届高三上学期第一次联考】(5分)在“验证力的平行四边形定则”实验中：（1）如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图7乙中βαcos :cos ＝________.（2）现将钩码改为两个弹簧测力计，如图7丙所示，使橡皮筋另一端细线上连接两个弹簧秤，仍然拉至O 点，现使F 2大小不变地沿顺时针转过某一小角度，相应地使F 1的大小及图中β角发生变化.则相应的变化可能是____________ A. F 1一定增大 B. F 1可能减小C. F 1若增大，β角一定减小D. F 1若增大，β角可能增大 【答案】（1）3:4 ；（2）AD如图2所受示，可以增大F1的同时增大β角，如图3所受示，可以增大F1而保持β角不变，故AD正确，BC错误．故选AD．考点：验证力的平行四边形定则【名师点睛】明确实验原理，了解具体操作，要围绕“验证力的平行四边形定则”的实验原理对实验步骤和实验中需要注意的问题进行理解记忆．平行四边形定则是矢量合成的重要法则，要熟练应用，平时训练中要不断的加强练习。
