2015届高考物理二轮复习专项训练：题组一实验原理的考查20_《题组一》

专练18 应用动力学和能量观点解决力电综合问题1．如图1所示，A 、B 为半径R ＝1 m 的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四分之一圆弧区域内存在着E ＝1×106 V/m 、竖直向上的匀强电场，有一质量m ＝1 kg 、带电荷量q ＝＋1.4×10－5C 的物体(可视为质点)，从A 点的正上方距离A 点H 处由静止开始自由下落(不计空气阻力)，BC 段为长L ＝2 m 、与物体间动摩擦因数μ＝0.2的粗糙绝缘水平面，CD 段为倾角θ＝53°且离地面DE 高h ＝0.8 m 的斜面．(取g ＝10 m/s 2)图1(1)若H ＝1 m ，物体能沿轨道AB 到达最低点B ，求它到达B 点时对轨道的压力大小；(2)通过你的计算判断：是否存在某一H 值，能使物体沿轨道AB 经过最低点B 后最终停在距离B 点0.8 m 处；(3)若高度H 满足：0.85 m ≤H ≤1 m ，请通过计算表示出物体从C 处射出后打到的范围．(已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.不需要计算过程，但要有具体的位置，不讨论物体反弹以后的情况)解析 (1)物体由初始位置运动到B 点的过程中根据动能定理有mg (R ＋H )－qER ＝12m v 2B到达B 点时由支持力F N 、重力、电场力的合力提供向心力F N －mg ＋qE ＝m v 2B R ，解得F N＝8 N根据牛顿第三定律，可知物体对轨道的压力大小为8 N，方向竖直向下(2)要使物体沿轨道AB到达最低点B，当支持力为0时，最低点有个最小速度v，则qE－mg＝m v2 R解得v＝2 m/s在粗糙水平面上，由动能定理得：－μmgx＝－12m v2，所以x＝1 m>0.8 m故不存在某一H值，使物体沿着轨道AB经过最低点B后，停在距离B点0.8 m处．(3)在斜面上距离D点59m范围内(如图PD之间区域)在水平面上距离D点0.2 m范围内(如图DQ之间区域) 答案(1)8 N(2)不存在(3)在斜面上距离D点59m范围内在水平面上距离D点0.2 m范围内2．如图2所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道，处于水平向右的匀强电场中，带负电荷的小球从高为h的A处由静止开始下滑，沿轨道ABC运动并进入圆环内做圆周运动．已知小球所受电场力是其重力的34，圆环半径为R，斜面倾角为θ＝60°，s BC＝2R.若使小球在圆环内能做完整的圆周运动，h 至少为多少？(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图2解析 小球所受的重力和电场力都为恒力，故可将两力等效为一个力F ，如图所示．可知F ＝1.25mg ，方向与竖直方向成37°角．由图可知，小球做完整的圆周运动的临界点是D 点，设小球恰好能通过D 点，即达到D 点时圆环对小球的弹力恰好为零．由圆周运动知识得：F ＝m v 2DR ， 即：1.25mg ＝m v 2DR由动能定理有：mg (h －R －R cos 37°)－34mg ×(h cot θ＋2R ＋R sin 37°)＝12m v 2D 联立解得h ＝7.7R .答案 7.7R3．(2014·常州市教育学会学生学业水平监测)如图3甲所示，圆形导线框中磁场B 1的大小随时间t 周期性变化，使平行金属板M 、N 间获得如图乙的周期性变化的电压．M 、N 中心的小孔P 、Q 的连线与金属板垂直，N 板右侧匀强磁场(磁感应强度为B 2)的区域足够大．绝缘挡板C 垂直N 板放置，距小孔Q 点的距离为h .现使置于P 处的粒子源持续不断地沿PQ 方向释放出质量为m 、电量为q 的带正电粒子(其重力、初速度、相互间作用力忽略不计)．(1)在0～T2时间内，B 1大小按B 1＝kt 的规律增大，此时M 板电势比N 板高，请判断此时B 1的方向．试求圆形导线框的面积S 多大才能使M 、N 间电压大小为U?(2)若其中某一带电粒子从Q 孔射入磁场B 2后打到C 板上，测得其落点距N板距离为2h ，则该粒子从Q 孔射入磁场B 2时的速度多大？(3)若M 、N 两板间距d 满足以下关系式：qUT 2＝25 md 2，则在什么时刻由P 处释放的粒子恰能到达Q 孔但不会从Q 孔射入磁场？结果用周期T 的函数表示．图3解析 (1)由楞次定律可知，B 1垂直纸面向里． 因U ＝ΔΦΔt (或E ＝n ΔΦΔt ) 所以U ＝ΔB 1Δt S ＝kS故S ＝U k(2)设粒子从Q 点射入磁场时速度为v ，粒子做圆周运动的半径为R ，则 R 2＝(2h )2＋(R －h )2 q v B 2＝m v 2R 解得v ＝5qB 2h2m(3)设此粒子加速的时间为t 0，则由运动的对称性得 d ＝2×12at 20或d 2＝12at 20 a ＝F m ＝qEmE ＝Ud解得t 0＝T 5即此粒子释放的时刻t ＝T 2－T 5＝310T 此后粒子反向加速的时间t 1＝T 2－T 5＝310T由于t 1＝310T ＞T5，则粒子反向运动时一定会从P 点射出电场 因而此粒子释放的时刻为t ＝nT ＋310T (n ＝0,1,2，…) 答案 (1)垂直纸面向里 S ＝U k (2)v ＝5qB 2h2m(3)t ＝nT ＋310T (n ＝0,1,2，…)4．如图4甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m ＝0.2 kg ，带电荷量为q ＝＋2.0×10－6C 的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1.从t ＝0时刻开始，空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场(取水平向右的方向为正方向，g ＝10 m/s 2)，求：图4(1)23 s 内小物块的位移大小． (2)23 s 内电场力对小物块所做的功． 解析 (1)0～2 s 内小物块的加速度 a 1＝E 1q －μmg m ＝2 m/s 2位移s 1＝12a 1t 21＝4 m2 s 末的速度为v 2＝a 1t 1＝4 m/s 2～4 s 内小物块的加速度 a 2＝－E 2q －μmg m＝－2 m/s 2位移s 2＝s 1＝4 m,4 s 末小物块的速度为v 4＝0 因此小物块做周期为4 s 的匀加速和匀减速运动 第22 s 末的速度为v 22＝4 m/s ，第23 s 末的速度 v 23＝v 22＋a 2t ＝2 m/s(t ＝1 s)所求位移为s ＝222s 1＋v 22＋v 232t ＝47 m.(2)23 s 内，设电场力对小物块所做的功为W ，由动能定理得W －μmgs ＝12m v 223解得W ＝9.8 J.答案(1)47 m(2)9.8 J5．(2014·天津卷，21)如图5所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4 m．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg，电阻R1＝0.1 Ω 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg，电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g ＝10 m/s2，问：图5(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．解析(1)根据右手定则判知cd中电流方向由d流向c，故ab中电流方向由a 流向b.(2)开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大摩擦力，设其为F max，有F max＝m1g sin θ①设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有E ＝BL v②设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有I＝ER1＋R2③设ab所受安培力为F安，有F安＝BIL④此时ab受到的最大摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有F安＝m1g sin θ＋F max⑤联立①②③④⑤式，代入数据解得：v＝5 m/s⑥(3)设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有m2gx sin θ＝Q总＋12m2v2⑦由串联电路规律有Q＝R1R1＋R2Q总⑧联立解得：Q＝1.3 J⑨答案(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 J规律方法(1)功能关系在电学中应用的题目，一般过程复杂且涉及多种性质不同的力，因此，通过审题，抓住受力分析和运动过程分析是关键，然后根据不同的运动过程中各力做功的特点来选择相应规律求解．(2)动能定理和能量守恒定律在处理电学中能量问题时仍然是首选的方法．。

高考物理专题复习《实验》高考真题-高考模拟-题组训练1．[2016·四川理综，8(Ⅰ)，6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，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________．(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块(含遮光片)的质量(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将________．A．增大B．减小C．不变1．【解析】(1)计时器记录的是从B到C的时间t，故滑块速度v＝s t.(2)由能量守恒可知，弹性势能等于小滑块的动能，需测滑块的质量，C正确．(3)增大AO距离，滑块速度变大，计时器显示的时间将减小，B正确．【答案】(1)st(2)C(3)B2．[2016·天津理综，9(2)]某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动．(1)实验中，必要的措施是________．A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)．s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.则小车的加速度a＝__________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度v B＝______m/s2(结果均保留2位有效数字)．2．【解析】(1)若细线与长木板不平行，如图所示．不考虑摩擦力时满足T cos θ＝Ma，θ会随小车运动而变化，因此小车不能做匀变速运动，不符合要求，故必须满足细线与长木板平行，A正确．为了充分利用纸带，应先接通电源再释放小车，B正确．由于本实验只是为了研究小车的匀变速运动，因此摩擦力的有无，绳子拉力是否等于mg(M远大于m是为了保证绳子拉力T＝mg)都对实验没有影响，C、D错误．(2)由题知，相邻计数点间时间间隔ΔT＝0.1 s，根据a＝s4＋s5＋s6－s1－s2－s39ΔT2，可求得a ＝0.80 m/s 2，根据v B ＝s 1＋s 22ΔT，可求得v B ＝0.40 m/s.【答案】 (1)AB (2)0.80 0.403．(2014·大纲全国，22，6分)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示．拍摄时频闪频率是10 Hz ；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 1、x 2、x 3、x 4.已知斜面顶端的高度h 和斜面的长度s .数据如下表所示．重力加速度大小g ＝9.80 m/s 2.单位：cm根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a ＝________m/s 2(保留3位有效数字)． (2)因为________________________，可知斜面是粗糙的． 3．【解析】 (1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得 a ＝（x 3＋x 4）－（x 1＋x 2）4T 2又知T ＝1f ＝0.1 s联立以上各式得a ≈4.30 m/s 2.(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物块下滑的加速度a ′＝g sin θ＝g hs ＝5.88 m/s 2＞a ，所以斜面是粗糙的． 【答案】 (1)4.30 (2)a ＜g hs ＝5.88 m/s 21．实验目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等．2．实验步骤(1)按图把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，连接好电路．(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面．(3)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车．(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带．(5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．3．实验结论由实验得出v—t图象，进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律．有两条途径进行分析：(1)直接分析图象的特点得出．小车运动的v—t图象是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值Δt，速度也会增加相同的值Δv，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化．(2)通过函数关系进一步得到．既然小车的v—t图象是一条倾斜的直线，那么v 随t变化的函数关系式为v＝kt＋b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化．4．注意事项(1)两个平行：细绳、纸带都要与木板平行．(2)两先两后：实验时应先接通电源后释放小车；实验后先断开电源后取下纸带．(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地，避免小车与滑轮碰撞．(4)个数适当：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小而使打的点过于密集．(5)不画折线：在坐标轴上描点连线时，不能连成折线，应让尽可能多的点分布在图线上，落不到图线上的点要均匀分布在图线的两侧．(2015·湖南衡阳五校联考)在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G 7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220 V、50 Hz交流电源．他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：(1)设电火花计时器的周期为T，计算v F的公式为v F＝______；(2)根据(1)中得到的数据，以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v—t图象；(3)利用该图象求得物体的加速度a＝________m/s2；(结果保留2位有效数字)(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V ，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________．(选填“偏大”“偏小”或“不变”) 【解析】 (1)匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，电火花计时器的周期为T ，所以从E 点到G 点时间为10T ，有v F ＝d 6－d 410T . (2)根据表中数据，利用描点法作出图象，如图所示．(3)图象斜率大小等于加速度大小，故a ＝Δv Δt＝0.40 m/s 2.(4)打点计时器的打点频率与交流电源的频率相同，电源电压降低不改变打点计时器打点周期，所以对测量结果没有影响．【答案】 (1)d 6－d 410T (2)图见解析 (3)0.40 (4)不变数据处理方法1．分析纸带确定速度和加速度(1)“平均速度法”求物体在某点的瞬时速度，即v n ＝x n ＋x n ＋12T ，如图所示．(2)“逐差法”求物体的加速度，该方法可使测量数据得到充分利用，误差较小，即由a1＝x4－x13T 2，a2＝x5－x23T 2，a3＝x6－x33T 2，可得a＝a1＋a2＋a33＝（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）9T 2.(3)“图象法”求物体的加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v—t图象，直线的斜率代表加速度．2．斜面上匀变速直线运动的研究(1)实验设计原理斜面上的匀变速直线运动遵循的规律：s＝v t t＋12at2.因此，只要测定出vt、s、t，就可确定物体的加速度a.(2)图象法处理数据利用“化曲为直”思想将s—t的非线性关系转化为st—t的线性关系．描点作图，由图线的斜率可确定物体的加速度a.(3)通过光电门的时间t和瞬时速度v t的关系由平均速度v－＝ΔxΔt可知，当Δt→0时，v－＝v瞬．相对打点计时器来说，由于光电门对物体的运动没有影响，得出的规律更精确．(4)测量加速度a的其他方法用光电门测出滑块经过光电门甲时的速度v0，由a＝v t－v0t或a＝v2t－v202s都可确定滑块在斜面上的加速度a.1．(2016·河北衡水冀州中学检测)如图所示是“测定匀变速直线运动加速度”实验中得到的一条纸带，从O点开始每5个点取一个计数点(打点计时器的电源频率是50 Hz)，依照打点的先后依次编为1、2、3、4、5、6，量得s1＝1.22 cm，s2＝2.00 cm，s3＝2.78 cm，s4＝3.62 cm，s5＝4.40 cm，s6＝5.18 cm.(1)相邻两计数点间的时间间隔T＝________s.(2)打点计时器打计数点3时，小车的速度大小v3＝________m/s.(3)计算小车的加速度大小a＝________m/s2.(计算结果保留2位有效数字)1．【解析】(1)T打＝150s＝0.02 s，因为每5个点取一个计数点，故计数点的时间间隔T＝5T打＝0.1 s.(2)由v t2＝v－＝st得，v3＝s3＋s42T＝0.32 m/s.(3)a＝（s4＋s5＋s6）－（s1＋s2＋s3）9T2＝0.80 m/s2.【答案】(1)0.1(2)0.32(3)0.802．(2016·安徽四校三联)如图所示为某中学物理课外学习小组设计的测定当地重力加速度的实验装置，他们的主要操作如下：①安装实验器材，调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；③固定光电门B的位置不变，改变光电门A的高度，重复②的操作．测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度v；④画出v —t 图象．请根据实验，回答如下问题：(1)设小铁球到达光电门B 时的速度为v B ，当地的重力加速度为g ，则小铁球通过两光电门间平均速度v 的表达式为__________________．(用v B 、g 和t 表示) (2)实验测得的数据如下表：请在坐标纸上画出v —t 图象．(3)根据v —t 图象，可以求得当地重力加速度g ＝________m/s 2，试管夹到光电门B 的距离约为________cm.(以上结果均保留3位有效数字)2．【解析】 (1)根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度可得小铁球通过两光电门间平均速度v 的表达式为v ＝v B －12gt . (2)描点连线，如图所示．(3)小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为v＝v B－12gt，所以v—t图象的斜率大小表示12g，则当地重力加速度g＝2k≈9.86 m/s2，根据图象得出vB≈3.71m/s，得试管夹到光电门B的距离约为69.8 cm.【答案】(1)v＝v B－12gt(2)图见解析(3)9.8669.81．[2015·福建理综，19(1)，6分]某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为______cm；(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________；(填选项前的字母)A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是____________________．1．【解析】(1)刻度尺读数时要注意尺上单位为cm，每一小格代表1 mm，读数为14.66 cm，Δl＝(14.66－7.73)cm＝6.93 cm.(2)若随意增加的钩码超过弹簧的弹性限度，则后面的实验无法正确进行，A正确．(3)从图线看出，拉力达到一定程度后略微增加拉力，弹簧长度有明显增长，说明超过了弹性限度．【答案】(1)6.93(2)A(3)超过了弹簧的弹性限度2．(2014·浙江理综，21，10分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲所示连接起来进行探究．(1)某次测量如图乙所示，指针读数为________cm.(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数L A 和L B见下表．用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为________N/m(重力加速度g＝10 m/s2)．由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数．2.【解析】(1)毫米刻度尺应估读到mm的下一位，读数为16.00 cm.(2)由F＝kx得k＝ΔFΔx＝3mgL A4－L A1≈12.45 N/m.由ΔL B＝ΔL A＋Δx可得弹簧Ⅱ的形变量，由k＝ΔFx＝ΔFΔL B－ΔL A，也可解得弹簧Ⅱ的劲度系数．【答案】(1)(15.95～16.05)cm，有效数字位数要正确(2)(12.2～12.8)N/m能1．实验原理如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．这样就可以研究弹力与弹簧伸长量之间的定量关系．2．实验步骤(1)按图安装实验仪器．(2)测量弹簧的伸长(或总长)及对应所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表记录，要尽可能多测几组数据．(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长为横坐标．(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)．(5)以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数．3．数据处理根据所测数据在坐标纸上描点，以弹力为纵坐标，以弹簧伸长为横坐标．按照图中各点的分布与走向，尝试作一条平滑的曲线(包括直线)，如果所画的点不在同一条曲线上，那么应该使曲线两边的点数大致相同．根据图象形状，利用数学知识，写出以弹簧伸长为自变量，弹力为函数的函数关系式．理解函数表达式中常数的物理意义．本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系，在误差范围内有F＝kx，其中F为弹力，x是弹簧伸长量，k是一个由弹簧自身性质决定的物理量．4．误差分析(1)本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差．(2)弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧重力的影响．(3)为了减小误差，要尽量多测几组数据．5．注意事项(1)不要超过弹性限度：所挂钩码不要过重，以免弹簧过度拉伸，超出它的弹性限度．(2)描点不要太密：每次所挂钩码的质量差稍大一些，从而使坐标系上描的点间距稍大些，这样作出的图线更精确．(3)弹簧稳定后测量：测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以消除弹簧自身重力的影响．(4)描点连线的原则：连线时，所描的点不一定都落在图线上，但应注意使不在图线上的点大致均匀分布在图线的两侧．(2014·新课标全国Ⅱ，23，9分)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系．实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s 2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.(1)将表中数据补充完整：①________；②________.(2)以n 为横坐标、1k 为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出1k —n 图象．(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点，若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝________N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系的表达式为k ＝________N/m.【解析】 (1)由胡克定律得，mg ＝k ·Δx ，由表中数据知，Δx ＝(5.26－4.06)cm ＝1.20 cm ，代入得k ≈81.7 N/m ，1k ≈0.012 2 m/N. (2)1k —n 图象如图所示．(3)由图象得斜率约为0.034 7－0.006 160－10＝0.000 572，即1k ＝0.000 572n ，所以k ＝1.75×103n .由题意，每圈弹簧的长度l ＝11.8860 cm ，则自由长度为l 0的弹簧的圈数n ＝l 0l ，将其代入k ＝1.75×103n 得，k ＝3.47l 0. 【答案】 (1)①81.7 ②0.012 2 (2)图见解析 (3)1.75×103n ⎝ ⎛⎭⎪⎫在1.67×103n ～1.83×103n 之间均同样给分 3.47l 0⎝ ⎛⎭⎪⎫在3.31l 0～3.62l 0之间均同样给分 两种典型的实验数据图象(1)弹力F 与弹簧长度L 的关系图象如图甲所示，图线反映的函数关系为F ＝k (L －L 0)．图线在L 轴的截距表示弹簧的原长，斜率即为弹簧的劲度系数k .(2)弹力F 与弹簧伸长量x 的关系图象如图乙所示，图线反映的函数关系为F ＝kx ，斜率即为弹簧的劲度系数k .(2016·安徽舒城检测)在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，小明同学用如图甲所示的实验装置进行实验：将该弹簧竖直悬挂起，在自由端挂上砝码盘，通过改变盘中砝码的质量，用刻度尺测出弹簧对应的长度，测得实验数据如下：(1)小明同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x—m图象如图乙所示，根据图象他得出结论：弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系，而是一次函数关系．他结论错误的原因是：__________________________________________________.(2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是：__________________，该弹簧的劲度系数k＝________N/m.(取g＝10 m/s2，保留3位有效数字)(3)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果________．(填“偏大”“偏小”或“相同”)【解析】(1)在x—m图象中，x表示弹簧的长度而不是弹簧的伸长量，故他得出弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系而是一次函数关系的错误结论．(2)图线与纵坐标的交点表示拉力等于0时弹簧的长度，即弹簧的原长．图线的斜率表示弹簧的劲度系数，k＝ΔFΔx＝1.500.117 9－0.060 0N/cm＝25.9 N/m.(3)根据公式F＝kΔx计算出的劲度系数，与是否考虑砝码盘的质量没有关系，故结果相同．【答案】(1)x—m图象的纵坐标不是弹簧的伸长量(2)未挂砝码时弹簧的长度25.9(3)相同1．(2016·浙江理综，21，10分)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500 N/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1.00 cm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”)．1．【解析】(1)弹簧秤的读数应注意估读，由题图乙可知弹簧秤a的读数为3.00 N．由题意知弹簧OC的弹力大小F OC＝kx＝5 N，即弹簧秤a、b的合力大小应当等于5 N，因为它们之间的夹角为90°，当a的读数为3.00 N时，b的读数理论值应为4.00 N.(2)对O点受力分析，作力的矢量三角形如图所示．保证O点不动的前提下，弹簧OC的拉力为定值，在弹簧秤a、b夹角大于90°的前提条件下，若让弹簧秤b与OC夹角减小，由图可知弹簧秤a的拉力应该变大，b的拉力也变大．【答案】(1)3.00～3.02 3.9～4.1(有效数不作要求)(2)变大变大2．(2015·山东理综，21，10分)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则．实验步骤：①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向．②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为F OO.′④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为F OA，OB段的拉力记为F OB.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F—l图线，根据图线求得l0＝______cm.(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则F OA的大小为______N.(3)根据给出的标度，作出F OA和F OB的合力F′的图示．(4)通过比较F′与______的大小和方向，即可得出实验结论．2．【解析】(1)利用题给数据作出的F—l图线如图甲所示，由图象可知，当F ＝0时的长度即为原长，l0＝10.0 cm.(2)由图象可知，F＝(l－l0)k＝0.5(l－10)．当l＝OA＋OB＝13.60 cm时，F＝(13.60－10.0)×0.5 N＝1.80 N.(3)合力F′的图示如图乙所示．(4)比较F′与F O O′的大小和方向，即可得出实验结论．【答案】(1)图见解析10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.70～1.90均正确) (3)图见解析(4)F O O′1．实验原理一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮筋伸长到同一点，所以力F就是这两个力F1和F2的合力．作出力F1、F2和F的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F′的图示，如图所示．比较F 和F′的大小和方向，若在实验误差允许范围内相等，则可验证平行四边形定则．2．实验步骤(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上．(2)用两个弹簧测力计分别钩拉两个细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O.(3)用铅笔描下结点O的位置和两条细绳的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.(4)只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮筋的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向．(5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，判断在实验误差允许的范围内是否相等．3．误差分析除弹簧测力计本身的误差外，实验误差主要来源于读数误差和作图误差两个方面．(1)减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些．(2)减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大．4．注意事项(1)正确使用弹簧测力计：①本实验需要选用规格相同的两只弹簧测力计；②使用时读数尽量大，但不能超出范围；③被测力的方向与轴线方向要一致；④读数时应正对、平视刻度．(2)位置不变：在同一次实验中，橡皮筋拉长后，结点O的位置必须保持不变．(3)角度合适：用两只弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮筋时，夹角不宜太大也不宜太小，以60°～100°为宜．(4)确定方向：细绳套应适当长一些，便于确定力的方向，不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O 点连接，即可确定力的方向．(5)统一标度：在同一次实验中，画力的图示时所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．(2016·山东昌乐二中检测)某课外科技活动小组学习了平行四边形定则后，利用DIS实验装置研究“力的合成与分解”，如图所示A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3 m的杆．将细绳连接在杆右端O点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ；②对两个传感器进行调零；③用另一绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数；④取下钩码，移动传感器A改变θ角重复上述实验步骤，得到如下表格．(1)根据表格，A传感器对应的表中力为________(填“F1”或“F2”)．钩码质量为________kg(保留1位有效数字)．(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________．A．因为事先忘记了调零B．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除横杆自身重力对结果的影响D．可以完全消除实验的误差【解析】(1)A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg＝F1·sin θ，当θ＝30°时，F1＝4.004 N，可求得m≈0.2 kg.(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确．【答案】(1)F10.2(2)C实验中的“记录”与“注意”用两个弹簧测力计拉橡皮筋时的“三记录”：记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置；用一个弹簧测力计拉橡皮筋时的“二记录”：记录弹簧测力计示数和细绳方向；两次操作中的“一注意”：结点O的位置必须在同一位置.(2016·山东省实验中学二诊)小杨在学完力的合成与分解后，想自己做实验来验证力的平行四边形定则．他找来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验．A．在墙上贴一张白纸，用来记录弹簧测力计的弹力大小和方向；B．在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时刻弹簧测力计的示数F；C．将一根长约30 cm的细线从杯带中穿过，再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上，在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的示数，如图甲所示；D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的示意图，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′.(1)在步骤C中，弹簧测力计的示数为________N.(2)在步骤D中，合力F′＝________N.(3)若________________，就可以验证力的平行四边形定则．【解析】(1)弹簧测力计读数，每1 N被分成10格，则1格就等于0.1 N，图指针落在3 N格处，所以读数为3.00 N.(2)以两个分力为边作出平行四边形，根据力的图示，可以测量出合力的大小大约为5.20 N.(3)根据实验原理可知，只要合力的大小与步骤B中弹簧测力计的示数F大小相。

精品基础教育教学资料，仅供参考，需要可下载使用！《实验：测定电源的电动势和内阻》针对训练1．某实验小组利用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻 （1）请在虚线框中画出实验的电路图。

（2）实验的主要步骤如下：①检查并调节电压表指针指零，将开关S 断开，按照电路图连线。

②调节电阻箱R 的阻值至________。

③将开关S 闭合，逐渐调节电阻箱的阻值使电压表指针有足够的偏转，记下此时电阻箱的阻值R 和电压表的示数U 。

④改变电阻箱的阻值，测出几组U 及R 的数据，作出1R －1U的图线如图所示（单位为国际单位制单位）。

（3）由作出的1R －1U 图线可求得电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω。

（结果保留两位有效数字）【答案】（1）见解析（2）最大值（3）3.3 V 【解析】（1）（2）为了保护电路，电阻箱的阻值应调为最大值。

（3）由闭合电路欧姆定律E ＝U ＋U R r ，得到1R ＝E r ·1U －1r ，由图象在纵轴上截距的绝对值得内阻r ＝1.0 Ω，由图象斜率可得电动势E ＝3.3 V 。

2．用图所示的电路测定一种特殊电池的电动势和内阻，它的电动势E 约为8 V ，内阻r 约为30 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为40 mA 。

为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个定值电阻充当保护电阻，除待测电池外，可供使用的实验器材还有：A．电流表A 0 Ω、额定电流为1 A）；G．导线和单刀单掷开关若干。

（1）为了电路安全及便于操作，定值电阻应该选________；滑动变阻器应该选________。

（填写器材名称）（2）接入符合要求的用电器后，闭合开关S，调滑动变阻器的阻值，读取电压表和电流表的示数。

取得多组数据，作出了如图所示的图线。

根据图线得出该电池的电动势E为________V，内阻r为________Ω。

（结果保留两位有效数字）（3）若所给电压表已被损坏，其他器材均可使用。

专题六第二讲高考物理实验1．(2014·太原模拟)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。

步骤如下：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为________cm；(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为________mm；(3)用多用电表的电阻“×1”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙，则该电阻的阻值约为________Ω。

[答案](1) 5.015(5.020)(2)4.700(3)22[解析](1)由图甲所示可知，游标卡尺主尺示数为5 cm，游标尺示数为3×0.05 mm＝0.15 mm＝0.015 cm，游标卡尺示数为5 cm＋0.015 cm＝5.015 cm；(2)由图乙所示可知，螺旋测微器固定刻度示数为4.5 mm，游标尺示数为20.0×0.01 mm ＝0.200 mm，螺旋测微器示数为4.5 mm＋0.200 mm＝4.700 mm；(3)用多用电表的电阻“×1”挡，由图丙所示可知，电阻阻值为22×1＝22Ω。

2．(2014·南京模拟)(1)用多用电表欧姆挡粗略测量某元件的电阻，选用×1挡，测量结果如图所示，则测得的电阻为________；(2)为描绘该元件的U－I图线。

提供了如下器材：A．电流表A(量程0.6A，内阻约0.9Ω)B．电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)C．滑动变阻器R1(10Ω，2A)D．滑动变阻器R2(1 000Ω，1A)E．电源E(电动势6V，内阻约0.1Ω)F．开关S及导线若干①实验中滑动变阻器应该选择________(填写器材序号即可)，以保证实验过程中调节方便；②设计合适电路，在虚线框内画出实验电路图；③如图中Ⅰ、Ⅱ图线，一条为元件真实的U－I图线，另一条是本次实验中测得的U－I 图线，其中______是本次实验中测得的图线。