近三年高考物理实验题 10页

‎ 近三年高考物理实验题分析及试题预测 ‎ 增城区高级中学 吴秋珍 唐利民 一、实验题内容分析 题号 分 值 ‎2013年 ‎2014年 ‎2015年 ‎22‎ ‎6~7‎ 游标卡尺的读数及利用光电门测量动摩擦因数 ‎ 牛二定律：小车加速度与勾码质量的关系 测小车在凹形桥最低点的速度 ‎23‎ ‎8~9‎ ‎ 多用电表的使用、读数及求内阻 内电路安阻法求电源电动势、内阻，1/I-R图像 多用电表的改装和校准 二、实验题特点分析 1. ‎ 考查题目是“一力一电”，目前两题分值悬殊不大，电学实验分值稍多，总分15分。近三年的实验都是22题是力学问题，23题是电学问题。总体上题目一难一易，但并非力学问题在前则难度较低（2013年22题比23题难）。‎ 2. ‎ 两道题中必有一道题是设计性实验，实验的主要原理、方法等都来自教材上的演示实验、学生实验，但创设了新的物理情景。‎ 3. ‎ 两题中必有一题涉及到仪器的读数，常见有电表、螺旋测微器、游标卡尺等的读数。‎ 4. ‎ 在力学实验中多涉及到光电门、传感器等精确度较高的实验装置，对学生对于光电门仪器所涉及到的速度、加速度求解以及数字化信息收集系统的掌握要求提高。‎ 5. ‎ 两题中必有一题涉及到具体的实验操作步骤，根据实验目的完成实验步骤或根据实验步骤分析得出关系式及处理实验数据。但不会同时出现在两道题中。主要考查学生对基础实验的目的及操作的掌握情况和对实验的理解。‎ 6. ‎ 电学问题都涉及到计算，考查学生的计算能力。‎ 三、2016年高考实验题预测 根据以上近三年高考物理实验题的共同特点分析，对2016年高考物理实验题预测如下：‎ ‎（一）‎ ‎22.如图所示的装置，可用于探究恒力做功与速度变化的关系。水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s。‎ ‎（1）该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车（含力传感器和挡光板）的质量           (填“需要”或“不需要”) ‎ ‎（2）实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图所示，d＝ mm ‎（3）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过 描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出               图象．（选填“t2－F”、“1/t－F”或“1/t2－F”）‎ 解析：22.（1）不需要 ‎（2）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数等于0.05×10mm=0.50mm，所以最终读数为：5mm+0.50mm=5.50mm．‎ ‎（3）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．‎ 滑块通过光电门1速度为：‎ 滑块通过光电门2速度为：‎ 根据功能关系需要验证的关系式为：‎ 即：．故选1/t2－F.‎ ‎23．(1) 如右图 ‎ ‎(2) 102.5‎ ‎ (3) A、E ‎ (4) 串联、897.5‎ ‎（二）22.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0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示： ‎ ‎③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置，重新记为O、O’，橡皮筋的拉力记为F00’¢。 ‎ ‎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FOA，OB段的拉力记为FOB。‎ 完成下列作图和填空： ‎ （1） 利用表中数据在给出的坐标纸上（见答题卡）画出F—l图线，根据图线求得l0=_____cm。 ‎ （2） 测得OA=6.00cm，OB=7.60cm，则FOA的大小为________N。 ‎ （3） 根据给出的标度，在答题卡上作出FOA和FOB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。‎ ‎23.LED绿色照明技术已经走进我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED 灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。 ‎ 实验室提供的器材有： ‎ A．电流表A1(量程为0至50 mA，内阻RA1约为3Ω) B．电流表A2(量程为0至3 mA，内阻RA2＝15Ω)  ‎ C．定值电阻R1＝697Ω D．定值电阻R2＝1985Ω ‎ E．滑动变阻器R(0至20Ω)一只 ‎ F．电压表V(量程为0至12 V，内阻RV＝1kΩ)‎ ‎ G．蓄电池E(电动势为12 V，内阻很小) ‎ H．开关S一只，导线若干 ‎ ‎（1）如图所示，请选择合适的器材，电表1为           ，电表2为            ，定值电阻为         。（填写器材前的字母编号） ‎ ‎（2）将采用的电路图补充完整． ‎ ‎（3）写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝ (填字母，电流表A1，电流表A2电压表V的读数分别用I1、I2、U表示)，当表达式中的  (填字母)达到 ，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为LED灯正常工作时电阻．‎ 解析：22.（1）做出F-l图像，求得直线的截距即为l0，可得l0=10.00cm ；‎ ‎（2）可计算弹簧的劲度系数为；若OA=6.00cm，OB=7.60cm，则弹簧的弹力；则此时；‎ ‎（3）如图；‎ ‎（4）通过比较F’和FOO’的大小和方向，可得出实验结论.‎ ‎23.解：要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量LED两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压；‎ 改装电压表的内阻：R===1000Ω，A2的内阻约为15Ω，则定值电阻应选D；‎ LED灯正常工作时的电流约为I===6mA左右，电流表的量程较小，电流表不能精确测量电流，可以用电压表测量电流；因为滑动变阻器阻值远小于LED的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法．电路图如图所示，‎ 由以上分析可知，电表1为F，电表2为B，定值电阻为D．‎ ‎（3）根据闭合电路欧姆定律知，灯泡两端的电压U=I2（R+RA2），通过灯泡的电流I=﹣I2，所以LED灯正常工作时的电阻RX==‎ 改装后的电压表内阻为RV=1985+15Ω=2000Ω，则当I2=1.5mA时，LED灯两端的电压为3V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻．‎ 故答案为：（1）F；B；D；（2）电路图如图所示；（3）；I2；1.5mA．‎ ‎（三）22.（6分）某兴趣小组同学们看见一本物理书上说“在弹性限度内，劲度系数为k的弹簧，形变量为x时弹性势能为Ep=1/2kx2”，为了验证该结论就尝试用“研究加速度与合外力、质量关系”的实验装置（如图甲）设计了以下步骤进行实验。   ‎ 实验步骤： ‎ A．水平桌面上放一长木板，其左端固定一弹簧，通过细绳与小车左端相连，小车的右端连接打点计时器的纸带； ‎ B．将弹簧拉伸x后用插销锁定，测出其伸长量x； ‎ C．打开打点计时器的电源开关后,拔掉插销解除锁定,小车在弹簧作用下运动到左端； ‎ D．选择纸带上某处的A点测出其速度v； ‎ E．取不同的x重复以上步骤多次,记录数据并利用功能关系分析结论。‎ 实验中已知小车的质量为m，弹簧的劲度系数为k，则： ‎ (1) 长木板右端垫一小物块，其作用是  ；‎ (2) ‎ (2)如图乙中纸带上A点位置应在                          （填s1、s2、s3）的段中取；‎ 若Ep=1/2kx2成立，则实验中测量出物理量x与m.、k、v关系式是x=  。‎ ‎23.（9分）热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC）。正温度系数电阻器（PTC）在温度升高时电阻值增大，负温度系数电阻器（NTC）在温度升高时电阻值减小，热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx（常温下阻值约为10.0Ω）的电流随其两端电压变化的特点。    ‎ A．电流表A（量程0.6A，内阻约0.3Ω）    ‎ B．电压表V（量程15.0V，内阻约10kΩ）    ‎ C．滑动变阻器R（最大阻值为l0Ω）    ‎ D．滑动变阻器R¢（最大阻值为500Ω）    ‎ E．电源E（电动势15V，内阻忽略）    ‎ F．电键、导线若干  ‎ ‎①实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，请在所提供的器材中选择必需的器材，应选择的滑动变阻器是   。（只需填写器材前面的字母即可）  ‎ ‎②请在所提供的器材中选择必需的器材，在虚线框内画出该小组设计的电路图。 ‎ ‎③该小组测出热敏电阻R1的U－I图线如曲线I所示。请分析说明该热敏电阻是      热敏电阻（填PTC或NTC）。  ‎ ‎④该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U－I图线如曲线Ⅱ所示。然后又将热敏电阻R1、R2分另0与某电池组连成如图所示电路。接通对应电路后，测得通过R1和R2的电流分别为0．30A和0．60A，则该电池组的电动势为  V，内阻为  （结果均保留三位有效数字）‎ 解析：22.①根据实验原理，为了让砝码的重力更加接近为小车的合外力，长木板右端垫一小物块，其作用是平衡摩擦力 ②点间距均匀，为匀速直线运动阶段，说明速度达到最大，故纸带上A点位置应在s2． ③根据能量守恒，有：Ep=kx2=mv2,解得：x=s2‎ 路最大电流约为：I=15V/10.0Ω=1.5A，电流表应选B；电源电动势为15V，电压表应选D；由于实验要求电压从零调，所以变阻器应采用分压式接法，应选择阻值小的变阻器以方便调节； ②加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，滑动变阻器应采用分压接法，由于热敏电阻的阻值远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，电路图如图所示：‎ ‎ ③由图2曲线I所示图线可知，随电压增大，电流增大，电阻实际功率增大，温度升高，电压与电流比值增大，电阻阻值增大，即随温度升高，电阻阻值增大，该电阻是正温度系数（PTC）热敏电阻．‎ ‎④根据闭合电路欧姆定律，接R1的时候有E=U1+I1r；接R2的时候有E=U2+I2r 由图2曲线II所示可知，电流为0.3A时，电阻R1两端电压为8V，电流为0.60A时，电阻R2两端电压为6.0V，联立以上两式解得：E=10.0V，r=6.37Ω ‎（四）22.探究小组利用传感器研究小球在摆动过程中的机械能守恒规律，实验装置如图所示。在悬点处装有拉力传感器，可记录小球在摆动过程中各时刻的拉力值。小球半径、摆线的质量和摆动过 程中摆线长度的变化可忽略不计。实验过程如下：‎ ‎（1)测量小球质量m.摆线长L; ‎ （2） 将小球拉离平衡位置某一高度h处无初速度释放，在传感器采集的数据中提取 最大值为F,小球摆到最低点时的动能表达式为      （用上面给定物理量的符号表示）； ‎ ‎（3）改变高度h,重复上述过程，获取多组摆动高度h与对应过程的拉力最大值F 的数据，在F-h坐标系中描点连线：‎ ‎（4）通过描点连线，发现h与F成线性关系，如图所示，可证明小球摆动过程中机械能守恒。 ‎ ‎（5)根据F-h图线中数据，可知小球质量m=      kg,摆线长L=     m(计算结果保留两位有效数字，重力加速度g=l0m/s2．‎ ‎23.有一根细而均匀的导电材料样品（如图a所示），截面为同心圆环（如图b所示），此样品长L约为3cm，电阻约为100Ω ‎，已知这种材料的电阻率为p，因该样品的内径太小，无法直接测量，现提供以下实验器材：   ‎ A．20等分刻度的游标卡尺   ‎ B．螺旋测微器 ‎ C．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ） D．电流表A1（量程50mA，内阻约20Ω） E．电流表A2（量程0.3A，内阻约1Ω） F．滑动变阻器R（0~20Ω，额定电流2A）‎ G．直流电源E（约4V，内阻不计） H．导电材料样品Rx I．开关一只，导线若干 ‎  请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：   ‎ (1) 用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数L=           mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示，其示数D= mm ‎（2）请选择合适的仪器，设计一个合理的电路图来 测量导电材料样品的电阻Rx．在方框内画出实验电路原理图，并标明所选器材的符号．这个实验电阻Rx的测量值将________（填“大于”、“等于”或“小于”）实际值．‎ ‎（3）若某次实验中，电压表和电流表的读数分别为U和I，则用已知物理量和测得的物理量的符号来表示样品的内径d =               ‎ 解析：‎ ‎22.（2）根据牛顿第二定律，则有：‎ 而动能表达式为：‎ ‎（5）根据机械能守恒定律，则有：‎ 那么：‎ 而图象中，截距为1，即，则 而图象的斜率，因此 故答案为：（2）；（5） 、 ‎ ‎23.（1）螺旋测微器测得该样品的外径d=6.0mm+12.5×0.01mm=6.125mm ‎ （2）因两个电流表中，D电流表的满偏电流大于C电流表的满偏电流，又C电流表内阻为定值，根据欧姆定律与串并联知识，应将C电流表与待测材料并联后再与D电流表串联，又因滑动变阻器阻值太小应用分压式接法，可设计电路图如图所示． 电动势为4V，因此电压表选择V，根据，可知电路中最大电流0.4A，因此电流表选择A2． 为了防止电流表烧坏，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，具体电路图如下所示： （3）根据欧姆定律得：   ① 导体的横街面积为：    ② 根据电阻定律有：③ 联立①②③解得：d=，I为电流表读数、U为伏特表读数．‎