(四)一类借助图像法处理的上海实验试题 近几年的上海高考中.经常出现一类需要借助图像关系处理的实验题.该种题目处理技巧性强.并且要求能够准确理解图像的物理意义.该类问题对于山东的命题不无导向作用.备考时也应引起足够的重视. [例题1]两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的U – I 特性曲线如图所示.L2的额定功率约为 W,现将L1和L2串联后接在220V的电源上.电源内阻忽略不计.此时L2的实际功率约为 W. [解析]99.17.5 [备考提示]本题借助于图像信息.考查了用电器功率的计算以及用电器的串并联关系.解答时充分挖掘图像信息是解答的关键所在.同时要注意将L1和L2串联后接在220V的电源上时.在图像中的表达信息为:L1和L2在某一相同电流值下.电压和为220V.很多学生不能找出该隐含条件.从而造成第二问感到无从下手. [例题2]小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象.用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压): I ( A ) 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U (V ) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 ⑴在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有:电压表.电流表.滑线变阻器.电源.小灯泡.电键.导线若干. ⑵在右图中画出小灯泡的U – I 曲线. ⑶如果将本题中的小灯泡接在电动势是1.5V.内阻是2.0 Ω的电池两端.小灯泡的实际功率是多少?(简要写出求解过程,若需作图.可直接画在第⑵小题的方格图中) [解析]⑴分压器接法.⑵如下图所示.⑶作出电源的U=E-Ir图线.该图线与小灯泡的U – I 曲线相交于一点.由此可得小灯泡工作电流为0.35 A.工作电压为0.80 V.实际功率为0.28 W. [备考提示]是高考考纲中规定的学生实验.对⑴⑵两问学生在实验复习中已基本掌握.而第⑶问则对实验数据的处理进行了拓展.延伸.对小灯泡的实际功率无计算公式.只能在小灯泡的伏安特性曲线上画出电池的U-I图线.然后找出两曲线的交点.从而确定此时灯泡的工作状态.得到实际工作功率.这考查了学生对小灯泡的伏安特性曲线的理解和实验数据处理的能力.同时也要深入理解图线交点与电路工作状态的对应关系. [变式题] 1.如图所示.图1为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变.且对温度很敏感)的I-U关系曲线图. ⑴为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线.在图2和图3两个电路中应选择的是图 ,简要说明理由 .(设滑线变阻器两端电压恒为9V.滑线变阻器的阻值为0-100Ω). ⑵在图4电路中.电源电压恒为9V.电流表读数为70mA.定值电阻R1=250Ω.由热敏电阻的I-U关系曲线可知.热敏电阻两端的电压为 V,电阻R2的阻值为 Ω. ⑶举出一个可以应用热敏电阻的例子: . [解析]⑴2,图2电路电压可从0V调到所需电压.调节范围较大.(或图3电路不能测得0V附近的数据) ⑵5.2,111.8 ⑶热敏温度计(提出其他实例.只要合理均给分) 2.右图中图线①表示某电池组的输出电压--电流关系.图线②表示其输出功率--电流关系.该电池组的内阻为_____Ω.当电池组的输出功率为120W时.电池组的输出电压是_____V. [解析]5.30 3.表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据: U/(V) 0.0 0.2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/(A) 0.000 0.050 0.100 0.150 0.180 0.195 0.205 0.215 ⑴分析上表内实验数据可知.应选用的实验电路图是图 ⑵在方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 (填“变大 .“变小 或“不变 ) ⑶如图丙所示.用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路.连接到内阻不计.电动势为3V的电源上.已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍.则流过灯泡b的电流约为 A. [解析]⑴由小灯泡 U-I关系的实验数据可得.电路中灯泡两端的电压可调为0.只有甲电路具有此功能.而乙图的电路不具此功能.故确定实验电路为甲. ⑵U-I曲线如右图所示.由所做出的U-I曲线知.曲线上各点与原点连线的斜率越来越大.说明灯泡的电阻越来越大. ⑶设b中的电流为I.依题意知a中的电流为3I.由..及.可估计.从曲线上得此时. 专题五 选考部分实验 由2007年山东省物理.结合对各选考内容的分析.不难发现选考部分考查实验的可能性是较大的.由于前面的必考内容中根据样题就一个实验.很难考出学生的实验水平.加之选考部分不好命题.尤以3-3最为突出.因此不排除该部分通过实验考查的可能.复习时对于该部分的实验也不能掉以轻心.又由于该部分的实验所用知识都比较孤立.因此也更容易备考和在考试中拿分. [例题1](2007年济南市4月份模拟)用油膜法估测油酸分子的大小.实验器材有:浓度为0.05%的油酸酒精溶液.最小刻度为0.1ml的量筒.盛有适量清水的45×50cm2浅盘.痱子粉.橡皮头滴管.玻璃板.彩笔.坐标纸 ⑴下面是实验步骤.请填写所缺的步骤C. A.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中.记下滴入1ml油酸酒精溶液时的滴数N B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上.用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液.从低处向水面中央一滴一滴地滴入.直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止.记下滴入的滴数n C.­­­­­­­­ . D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上.以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位.计算轮廓内正方形的个数.算出油酸薄膜的面积Scm2. ⑵用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小 [解析]⑴将玻璃板放在浅盘上.用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上 ⑵ [例题2]⑴在“用单摆测定重力加速度 的实验中.①测摆长时.若正确测出悬线长l和摆球直径d,则摆长为 ,②测周期时.当摆球经过 位置时开始计时并数1次.测出经过该位置N次的时间为t.则周期为 . 此外.请你从下列器材中选用所需器材.再设计一个实验.粗略测出重力加速度g.并参照示例填写下表(示例的方法不能再用). A.天平, B.刻度尺, C.弹簧秤, D.电磁打点计时器, E.带夹子的重锤, F.纸带, G.导线若干, H.铁架台, I.低压交流电源, J.低压直流电源, K.小车, L.螺旋测微器, M.斜面(高度可调.粗糙程度均匀). 所选器材 简述实验方法 示例 B.D.E.F.G.H.J 安装仪器.接通电源.计纸带随重锤竖直下落.用刻度尺测出所需数据.处理数据.得出结果 实验 设计 [解析]单摆的摆长是从悬线的悬挂点到小球重心的距离.题中小球视为质量分布均匀.故摆长为:l+,测定同期时.摆球在最低处平衡位置速度最大.因此应从最低位置开始计时并计数N次.则小球完成了次全振动.故其周期T=.测重力加速度的方法有多种.其中一种用斜面和打点计时器由牛顿第二定律来测.方法见答案. [答案]① l+ ②平衡 , 所选器材 简述实验方法 实验设计 A.C.E 用弹簧秤称出带夹子重锤的重力大小G.再用天平测出其质量m.则g=G/m. 或 实验设计 B.D.F.G.I.K.M 安装仪器.接通电源.让纸带随小车一起沿斜面下滑.用刻度尺测出所需数据.改变斜面高度再测一次.利用两次数据.由牛顿第二定律算出结果. [备考提示]本题突出了对实验原理的考查.只有保证对摆长和周期测量的准确性.才能减小重力加速度的测量误差.同时也考查了考生对实验的设计能力.在设计实验的过程中.对物理量的直接测量和间接测量要有明确的认识.只有这样才能明确设计思路.进行实验设计.同时在复习时也要注意积累同一物理量的不同测量方法.开阔视野.注意发散思维能力的培养.才能更好的应对将来这种具有一定开放性的试题. [例题3]有一测量微小时间差的装置.是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂成.两个单摆摆动平面前后相互平行. ⑴现测得两单摆完成 50次全振动的时间分别为50.0s和49.0 s.则两单摆的周期差ΔT= s, ⑵某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差.具体操作如下:把两摆球向右拉至相同的摆角处.先释放长摆摆球.接着再释放短摆摆球.测得短摆经过若干次全振动后.两摆恰好第一次同时同方向通过某位置.由此可得出释放两摆的微小时间差.若测得释放两摆的时间差Δt=0.165s.则在短摆释放 s后.两摆恰好第一次同时向 通过 , ⑶为了能更准确地测量微小的时间差.你认为此装置还可做的改进是 . [解析]⑴=0.02s ⑵先释放的是长摆.故有nT1= nT2+Δt.解得n=8.25.所以短摆释放的时间为t=nT2=8.085s.此时两摆同时向左经过平衡位置. ⑶在不改变摆长差的同时增大摆长.△T 越小.可测得的时间差越小. [备考提示]本实验是在教材探索性实验的基础上.考查考生综合运用已掌握的知识及分析处理实验数据.知识迁移运用方面的能力.也突出了对创新能力的考查.备考时要在熟练掌握基本实验原理的基础上.有意识的注意积累迁移运用的类型和方向.增强思维的发散和创新训练. [例题4]一块玻璃砖有两个相互平行的表面.其中一个表面是镀银的光线不能通过此表面).现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有:白纸.铅笔.大头针4枚(P1.P2.P3.P4).带有刻度的直角三角板.量角器. 实验时.先将玻璃砖放到白纸上.使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa/和bb/, aa/表示镀银的玻璃表面.bb/表示另一表面.如图所示.然后.在白纸上竖直插上两枚大头针P1.P2.用P1.P2的连线表示入射光线. Ⅰ.为了测量折射率.应如何正确使用大头针P3.P4? . 试在题图中标出P3.P4的位置. Ⅱ.然后.移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤. Ⅲ.写出用表θ1.θ2示的折射率公式n= . [解析]Ⅰ.①在bb/一侧观察P1.P2(经bb/折射.aa/反射.再经bb/折射后)的像.在适当的位置插上P3.使得P3与P1.P2的像在一条直线上.即让P3挡住的P1.P2像,再插上P4.让它挡住P1.P2像和P3.P3.P4的位置如图. Ⅱ.①过P1.P2作直线与bb/交于O, ②过P3.P4作直线与bb/交于O/, ③利用刻度尺找到OO/的中点M, ④过O点作的垂线CD.过M点作bb/的垂线与aa/相交 于N点.如图所示.连接ON, ⑤θ1.θ2 Ⅲ. [备考提示]本题是对玻璃砖折射率的测定.是一道创新实验题.它实际是由课本实验延伸而来的.但高于课本中的实验.不是学生所熟知的从玻璃砖另一侧观察.而同侧观察.光路图更加复杂.而最终的目的:求得入射角和折射角却没有改变.这便要求学生具有一定的创新能力.能将不熟悉的实验环境和条件.根据目的转化为熟知的实验情景.再进行解答. [例题5]利用图中装置研究双缝干涉现象时.有下面几种说法: A.将屏移近双缝.干涉条纹间距变窄 B.将滤光片由蓝色的换成红色的.干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后.干涉条纹间距变宽 D.换一个两缝之间距离较大的双缝.干涉条纹间距变窄 E.去掉滤光片后.干涉现象消失 其中正确的是: . [解析]由条纹间距公式Δx=.d指双缝间距.l指双缝到屏的距离.由此可知:A项中l减小.Δx减小,B项中λ变大.Δx变大,D项中d变大.Δx变小.故A.B.D正确. [变式题]某同学在实验中.实验装置如下图所示.使用的双缝间距为0.025cm.实验时.首先调节 和 的中心使之位于遮光筒的中心轴线上.并使 和 竖直且互相平行.当屏上出现了干涉图样后.通过测微目镜(与螺旋测微器原理相似.手轮转动一周.分划板前进或后退0.500mm)观察第一条亮纹的位置如左图所示.第五条亮纹位置如右图所示.测出双缝与屏的距离为50.00cm.则待测光的波长λ= nm. [解析]单缝屏,双缝屏,单缝屏, 双缝屏,592.75. [备考提示]对双缝干涉实验现象的考查.主要涉及实验装置的排序及认定和利用条纹间距公式所作的定性判断.考查考生分析实验现象的能力.同时也要注意测微目镜的读数.以及利用两次读数求波长的方法. [例题6]用半径相同的两小球A.B的碰撞验证动量守恒定律.实验装置示意如图.斜槽与水平槽圆滑连接.实验时先不放B球.使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下.落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹.再把B求静置于水平槽前端边缘处.让 A球仍从C处由静止滚下.A球和 B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹.记录纸上的 O点是垂直所指的位置.若测得各落点痕迹到O点的距离:OM=2.68cm.OP=8.62cm.ON=11.50cm.并知 A.B两球的质量比为 2:1.则未放 B球时 A球落地点是记录纸上的 点.系统碰撞前总动量 P与碰撞后总动量的百分误差= %. [解析]M.N分别是碰后两球的落地点的位置.P是碰前A球的落地点的位置.碰前系统的总动量可等效表示为p=mA·OP.碰后总动量可等效表示为p/=mA·OM+mB·ON.则其百分误差==2%. [备考提示]本题考查了对动量守恒定律的验证.对于该实验一定要弄清楚碰撞前后各球的落点情况.同时能正确的表示各球的动量.还要了解误差产生原因及百分误差等概念. [变式题]某同学用图1所示装置通过半径相同的A.B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中PQ是斜槽.QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下.落到位于水平地面的记录纸上.留下痕迹.重复上述操作10次.得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽末端R在记录纸上的重直投影点.B球落点痕迹如图2所示.其中米尺水平放置.且平行于G.R.O所在的平面.米尺的零点O点对齐. ⑴碰撞后B球的水平程应取为 cm. ⑵在以下选项中.哪些是本次实验必须进行的测量? 答: 水平槽上未放B球时.测量A球落点位置到O点的距离 (B)A球与B球碰撞后.测量A球落点位置到O点的距离 (C)测量A球或B球的直径 (D)测量A球和B球的质量测量G点相对于水平槽面的高度 [解析]⑴64.7(答数在64.2到65.2范围内的都给分) ⑵A.B.D [总结]总之对实验的复习要做到“三个掌握.五个会 .即掌握实验目的.步骤.原理,会控制条件.会使用仪器.会观察分析.会处理数据并得出相应的结论.会设计简单的实验方案. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

将两个金属电极锌、铜片插入一个水果中就可以做成一个水果电池。现要测量橘子电池(如图所示)的电动势和内阻,四位同学采用不同的方法进行探究。

(1)甲同学用多用表的直流电压档,选择0~1V量程,直接测铜锌两金属片之间的电压时读数为0.82V;用多用表的欧姆档直接测水果电池的两极,读得此时的读数为3200Ω;甲同学认为该水果电池电动势E=0.82V,     内阻r=3.2kΩ

请指出甲同学测量的主要错误:_________________________________________

(2)乙同学利用伏安法电路并借助DIS实验器材中的电压、电流传感器测水果电池的电动势和内阻,电路如图所示。

 

  

下表是乙同学测量该水果电池时记录的数据。

次数

1

2

3

4

5

6

电压U/V

0.32

0.360

0.44

0.52

0.60

0.68

电流I/mA

0.32

0.30

0.26

0.22

0.18

0.14

请你根据测量数据在答题卷相应位置的坐标纸中描点作出U随I变化的关系图象。由图象求出水果电池的电动势为      V,内阻为      Ω。

(3)丙同学也想自己测一下水果电池的电动势和内阻,该同学手边只有电流传感器,导线、开关和一只电阻箱(电阻可变范围0­­9999.9Ω),他利用这些器材测出了一系列电流与电阻对应的数据,图像法处理数据时丙同学作出                  变化的关系图象。根据图像的斜率和截距也求出了水果电池的电动势和内阻。

(4)丁同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.5V,0.5A”的小灯泡供电,灯泡仍不发光(检查电路无故障)分析灯泡不亮的原因是:                                                      

 

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将两个金属电极锌、铜片插入一个水果中就可以做成一个水果电池。现要测量橘子电池(如图所示)的电动势和内阻,四位同学采用不同的方法进行探究。

(1)甲同学用多用表的直流电压档,选择0~1V量程,直接测铜锌两金属片之间的电压时读数为0.82V;用多用表的欧姆档直接测水果电池的两极,读得此时的读数为3200Ω;甲同学认为该水果电池电动势E=0.82V,    内阻r=3.2kΩ
请指出甲同学测量的主要错误:_________________________________________
(2)乙同学利用伏安法电路并借助DIS实验器材中的电压、电流传感器测水果电池的电动势和内阻,电路如图所示。
  
下表是乙同学测量该水果电池时记录的数据。

次数
1
2
3
4
5
6
电压U/V
0.32
0.360
0.44
0.52
0.60
0.68
电流I/mA
0.32
0.30
0.26
0.22
0.18
0.14
请你根据测量数据在答题卷相应位置的坐标纸中描点作出U随I变化的关系图象。由图象求出水果电池的电动势为     V,内阻为     Ω。
(3)丙同学也想自己测一下水果电池的电动势和内阻,该同学手边只有电流传感器,导线、开关和一只电阻箱(电阻可变范围0­­9999.9Ω),他利用这些器材测出了一系列电流与电阻对应的数据,图像法处理数据时丙同学作出                变化的关系图象。根据图像的斜率和截距也求出了水果电池的电动势和内阻。
(4)丁同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.5V,0.5A”的小灯泡供电,灯泡仍不发光(检查电路无故障)分析灯泡不亮的原因是:                                                      

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将两个金属电极锌、铜片插入一个水果中就可以做成一个水果电池。现要测量橘子电池(如图所示)的电动势和内阻,四位同学采用不同的方法进行探究。

(1)甲同学用多用表的直流电压档,选择0~1V量程,直接测铜锌两金属片之间的电压时读数为0.82V;用多用表的欧姆档直接测水果电池的两极,读得此时的读数为3200Ω;甲同学认为该水果电池电动势E=0.82V,     内阻r=3.2kΩ

请指出甲同学测量的主要错误:_________________________________________

(2)乙同学利用伏安法电路并借助DIS实验器材中的电压、电流传感器测水果电池的电动势和内阻,电路如图所示。

  下表是乙同学测量该水果电池时记录的数据。

次数

1

2

3

4

5

6

电压U/V

0.32

0.360

0.44

0.52

0.60

0.68

电流I/mA

0.32

0.30

0.26

0.22

0.18

0.14

请你根据测量数据在答题卷相应位置的坐标纸中描点作出UI变化的关系图象。由图象求出水果电池的电动势为      V,内阻为      Ω。

(3)丙同学也想自己测一下水果电池的电动势和内阻,该同学手边只有电流传感器,导线、开关和一只电阻箱(电阻可变范围0­­9999.9Ω),他利用这些器材测出了一系列电流与电阻对应的数据,图像法处理数据时丙同学作出                  变化的关系图象。根据图像的斜率和截距也求出了水果电池的电动势和内阻。

(4)丁同学将四个这样的水果电池串联起来给“2.5V,0.5A”的小灯泡供电,灯泡仍不发光(检查电路无故障)分析灯泡不亮的原因是:                                                      

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(5分)某同学在实验室用如图甲所示的装置来研究牛顿第二定律和有关做功的问题。

(1)在此实验中,此同学先接通计时器的电源(频率为50Hz),再放开纸带,如图乙是在m=100g,M=1kg情况下打出的一条纸带,O为起点,ABC为三个相邻的计数点,相邻的计数点之间有四个点没有标出,有关数据如图所示,其中sA=42.05cm,sB=51.55cm,sC=62.00cm,则小车的加速度为a=___________m/s2,打B点时小车的速度vB=_______m/s(保留2位有效数字)
(2)一组同学在做探究加速度与质量的关系实验时,保持沙和沙桶的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图像法处理数据。为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该作a与_______的关系图像。
(3)在此实验中,要验证沙和沙桶以及小车的系统机械能守恒,实验数据应满足的关系是_________________________。(用上题的符号表示,不要求计算结果)。

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在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时,采用如图所示的实验装置,让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。其中小车质量用M表示,重物质量用m表示,加速度用a表示。

(1)实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度,这样做是为了消除______的影响,使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力。

(2)实验中由于绳对小车的拉力_______(选填“大于”、“等于”、“小于”)重物所受的重力,会给实验带来系统误差。为减小此误差,实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取,以下四组数据中最合理的一组是______。(填写相应序号)

①M=200g,m=40g、60g、80g、100g、120g、140g

②M=200g,m=30g、35g、40g、45g、50g、55g

③M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

④M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、35g

(3)实验中某同学先保持重物质量m不变,改变小车质量M,测出了相应的加速度a。为便于得到a与M的关系,他采用图像法处理数据,你建议他做a与_____的图像。

(4)甲、乙两同学用同一种方法做实验,即保持小车质量M不变,改变重物质量m,测出了相应的加速度a。正确操作后,他们根据各自测得的实验数据画出了如图2所示的a-F图像。他们得到图像不同,其原因是他们选取的_______不同,但他们得到了相同的结论,此结论是:________。

 

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