【物理】2020届一轮复习人教版第十八单元选修实验作业 12页

第十八单元 选修实验(A、B卷)‎ A卷——夯基保分练 ‎1．(2018·杭州期末)小姚同学做了“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，请回答以下问题：‎ ‎(1)本实验中需要测量电压，则在如图甲、乙所示的器材中，应________(填字母)。‎ A．选甲图中的器材　　　　　　 B．选乙图中的器材 C．都可以选 D．都不能选 ‎(2)小姚在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6 V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13.0 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是________(填字母)。‎ A．变压器的铁芯没有闭合 B．一定是电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”‎ 解析：(1)探究变压器的实验中要选择交流电表，乙图电压表是直流电压表，所以应该选择多用电表中交流电压挡，选项A正确。‎ ‎(2)如果原副线圈匝数之比为1∶2，理论上输入输出电压值之比应该也为1∶2，考虑漏磁因素输入输出电压值之比应该要大于1∶2，而题目中6 V电压经过变压器之后变为13 V，导致比值小于1∶2，可能是学生电源输入电压大于6 V，选项D正确；如变压器铁芯没有闭合，则漏磁更加严重，输入电压为6 V，输出电压应该会比较接近6 V，不会是13 V，选项A错误；假设副线圈实际150匝，根据＝可计算出理论上输出电压为9 V，考虑漏磁应该小于9 V，不会达到13 V，选项C错误；由以上分析可知选项B错误。‎ 答案：(1)A　(2)D ‎2．如图所示，用图中所示的器材进行研究电磁感应现象。A是直径较小的线圈，B是直径较大的线圈，学生电源能输出交流电和直流电。‎ ‎(1)将A线圈放在B线圈中，若想检验在开关S闭合的瞬间，线圈B中是否有电流产生，则图中的电路需要进一步连线，请你补充完整。‎ ‎(2)在(1)中将线连接好之后，检查无误。闭合开关S的瞬间，灵敏电流计G的指针____________(填“发生偏转”或者“不发生偏转”)；闭合开关S经过一段时间之后，灵敏电流计G的指针____________(填“发生偏转”或者“不发生偏转”)；改变滑动变阻器的触头P的位置，第Ⅰ次缓慢移动，第Ⅱ次快速移动，观察灵敏电流计G的示数可得到的结论是：第Ⅰ次的示数________(填“大于”“小于”或“等于”)第Ⅱ次的示数；将铁芯插入A线圈中，保持其他不变，断开开关的瞬间，灵敏电流计G的示数与线圈A中没有铁芯断开开关时比较，示数________(填“变大”“变小”或“相同”)。‎ ‎(3)在实验中某实验小组误将电路中的电源接在交流电上，闭合开关电路稳定之后，该小组观察灵敏电流计G，看到的现象________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________________。‎ 解析：在(1)中将线连接好之后，检查无误。闭合开关S的瞬间，导致B线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流，所以灵敏电流计G的指针发生偏转；当闭合开关S经过一段时间之后，回路中磁通量不再发生变化，则回路中没有感应电流，所以灵敏电流计G的指针不发生偏转；改变滑动变阻器的触头P的位置同时快慢不同，则回路产生的感应电动势不同，所以产生的感应电流不同，快速移动产生的感应电动势大，所以电流大，指针偏转的程度大；将铁芯插入A线圈中，产生的感应电动势大，所以电流大，指针偏转的程度大；如果将电路中的电源接在交流电上，闭合开关之后由于交变电流的大小和方向随着时间发生变化，所以不停的产生感应电流，所以指针不停的运动。‎ 答案：(1)如图所示：‎ ‎(2)发生偏转　不发生偏转　小于　变大 ‎(3)灵敏电流计G的指针不停地来回运动 ‎3．(2019·浙江金丽衢十二校联考)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，测量单摆的周期时，甲同学把细绳绕在一根铁棒上，乙同学用夹子夹住细绳再固定，这两种固定方法更合理的是________(选填“甲”或“乙”)同学。‎ ‎(2)在“探究感应电流方向的规律”实验中，下列连线正确的是________，在选择正确的连法之后，向右移动滑动变阻器的滑片与开关闭合瞬间相比较，电流表中的电流方向________(选填“相同”或“不同”)。‎ 解析：(1)乙同学固定方式能够防止摆长变化。‎ ‎(2)在探究感应电流方向的规律中，通过观察开关断开、闭合过程中电流表指针的摆动来判断电流方向，所以宜采用直流电源，A、B错误；大线圈与电流表连接，这样磁通量变化快，现象明显，C正确；D中电流表与学生电源直接形成闭合回路，不符合实验要求，D错误。C电路中向右移动滑动变阻器的滑片，则电路中电阻减小，电流增加，其效果等于开关闭合瞬间，所以感应电流的方向相同。‎ 答案：(1)乙　(2)C　相同 ‎4．(2019·浙江名校联考)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中：‎ ‎(1)用20分度的游标卡尺测得摆球直径如图甲所示，摆球直径D为_______mm。‎ ‎(2)用秒表测得单摆完成30次全振动的时间如图乙所示，则完成30次全振动的时间t为________ s。‎ ‎(3)关于该实验的操作，以下说法不正确的是________(多选)。‎ A．选用密度较大的金属球有利于减小实验误差 B．应选用不可伸长的细线作为摆线 C．应把摆线置于水平桌面上测量摆长 D．应在摆球摆到最大位移处开始计时 解析：(1)摆球的直径D为20.0 mm＋6×0.05 mm＝20.30 mm。‎ ‎(2)单摆完成30次全振动的时间t为42.8 s。‎ ‎(3)选用密度较大的金属球有利于减小实验误差，选项A正确；应选用不可伸长的细线作为摆线，不可用橡皮绳等，选项B正确；应把摆线自由悬挂测量摆长，摆球摆到最低处开始计时，选项C、D错误。‎ 答案：(1)20.30　(2)42.8　(3)CD ‎5．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。‎ ‎(1)在图上补画出所需的光路。‎ ‎(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角。‎ ‎(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝___________________________________‎ ‎______________________________________________________________________。‎ ‎(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当____________(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。‎ ‎(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n＝________。‎ 解析：(1)连接P3、P4与CD交于一点，此交点即光线从玻璃砖中射出的位置，由于已知P1、P2的连线与AB的交点即光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示。‎ ‎(2)连接O点与光线在AB上的入射点的线即为法线，作出入射角和折射角如图中i、r所示。‎ ‎(3)由折射定律可得n＝。‎ ‎(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线，实验过程中，光线在弧面AB上的入射角应适当小一些，才不会使光线在CD面上发生全反射。‎ ‎(5)图象的斜率k＝＝n，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5。‎ 答案：(1)见解析图　(2)见解析图　(3) ‎(4)小一些　(5)1.5‎ ‎6．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。‎ ‎(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________ mm。‎ ‎(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝______ mm；这种色光的波长λ＝______ nm。‎ 解析：(1)由游标尺的读数规则可知：x2＝(15.0＋1×0.02)mm＝15.02 mm。‎ ‎(2)题图乙(a)中暗条纹与题图丙(a)中暗条纹间的间隔为6个，故Δx＝＝2.31 mm；‎ 由Δx＝λ可知λ＝＝660 nm。‎ 答案：(1)15.02　(2)2.31　660‎ ‎7．某实验小组在“探究碰撞中的不变量”的实验中，采用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来进行探究；图中PQ是斜槽，QR是水平槽。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球放在水平槽上靠近末端的地方，让A 球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。图中的O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零刻度线与O点对齐。‎ ‎(1)碰撞后B球的水平射程应取为________ cm。‎ ‎(2)本次实验必须进行的操作步骤有__________(填选项号)。‎ A．水平槽上没有放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(或两球质量之比)‎ E．测量G点相对水平槽面的高度 解析：(1)应取将所有点包含在内的最小圆的圆心为落地点，读数大概为63.9 cm。‎ ‎(2)根据动量守恒定律，实验需要满足公式mAv0＝mAv1＋mBv2，因为小球离开水平槽后做平抛运动，下落的高度相同，所以下落时间相同，故mAOB＝mAOA＋mBOC，由于两球抛出点一样，水平位移与小球的直径无关，所以不需要测量水平槽面离地面的高度或小球的直径，需要测量A球和B球的质量(或两球质量之比)以及A球两次落地时的水平距离和B球落地时的水平距离，故A、B、D正确。‎ 答案：(1)63　(2)ABD B卷——提能增分练 ‎1．(1)斌斌利用“探究单摆周期与摆长的关系”的实验装置(如图甲所示)来测定当地的重力加速度。他测得摆线长为L，铁球的直径为d；在测定周期时，摆球的计时起点应选择图中的______________位置(选填“A”“B”或“C”)，若测得单摆n次全振动的时间为t，则当地的重力加速度g＝__________。‎ ‎　‎ ‎(2)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，斌斌利用如图乙所示的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。‎ ‎①实验还需要下列器材中的________(多选)。‎ ‎②实验中，图乙中变压器的原线圈接线“0、8”接线柱，所接电源电压为交流10.0 V，副线圈接线“0、4”接线柱，则副线圈所接电表示数可能是(　　)‎ A．20.0 V　　　　　　　 B．15.0 V C．5.0 V D．2.5 V 解析：(1)在测定周期时，摆球的计时起点应选择题图甲中的C位置；单摆的摆长L0＝L＋，测得单摆的周期T＝，由单摆的周期公式T＝2π ，联立解得当地的重力加速度g＝＝。‎ ‎(2)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系”实验中，需要选择学生电源和多用电表，故选项A、D正确；已知理想变压器原线圈的电压U1、原线圈的匝数n1与副线圈两端的电压U2、副线圈的匝数n2满足变压器变压比公式＝，知副线圈所接电表示数U2＝U1＝×10 V＝5 V，而现在实验中用的是可拆式变压器(铁芯不闭合)，有漏磁，效率低于100%，故副线圈所接电表示数U2<5 V，则选项D正确。‎ 答案：(1)C　　(2)①AD　②D ‎2．(1)在“探究电磁感应的产生条件”实验中，正确的连线应选择图1中的________(选填“甲”或“乙”)；选择正确的连线后，在开关突然闭合的瞬间电流计G指针偏转的最大值如图2所示，若在小螺线管中插入铁芯，那么在开关突然断开的瞬间电流计G指针偏转的最大值可能为图3中的________(选填“A”“B”“C”或“D”)。‎ ‎(2)“测定玻璃的折射率”实验如图4所示(A、B、C、D为四枚大头针)，实验过程中应注意通过玻璃砖观察大头针A与B________(选填“下部的像”或“顶部的针帽”)，根据图5求出此玻璃的折射率为________(保留三位有效数字，图5中的坐标纸为方格纸)。‎ 解析：(1)在“探究电磁感应的产生条件”实验中，小螺线管接电源，大螺线管接灵敏电流计，故正确的连线应选择甲。开关断开时产生感应电流的方向与开关闭合时产生感应电流的方向相反，同时，由于在小螺线管中插入了铁芯，感应电流的最大值变大，故可能为题图3中的D。(2)在“测定玻璃的折射率”的实验过程中，应注意通过玻璃砖观察大头针A与B下部的像，折射率n＝＝≈1.58。‎ 答案：(1)甲　D ‎(2)下部的像　1.58(1.55～1.62均可)‎ ‎3．(1)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(填“>”、“＝”或“<”)。若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________mm。‎ ‎(2)如图所示为实验室常用的利用气垫导轨验证动量守恒实验的装置。两个带有等宽遮光条的滑块A和B，质量分别为mA、mB，在A、B间用细线水平压住一轻弹簧，将其置于打开气源的气垫导轨上，调节导轨使其能实现自由静止，这就表明________________________。烧断细线，滑块A、B被弹簧弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为tA和tB，若有关系式__________成立，则说明该实验中A、B组成的系统动量守恒。‎ 解析：(1)由公式Δx＝λ可知，Δx1＞Δx2。相邻亮条纹之间的距离为Δx＝ mm＝2.1 mm，双缝间的距离d＝，代入数据得d＝0.300 mm。‎ ‎(2)滑块A、B和弹簧能在导轨上自由静止，说明气垫导轨已调成水平。A、B 通过光电门的速度即为被弹簧弹开时的速度，设遮光条宽度为d，若系统动量守恒应满足mA－mB＝0，即－＝0。‎ 答案：(1)>　0.300‎ ‎(2)气垫导轨已调成水平　－＝0‎ ‎4．(2018·桐乡模拟)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中：‎ ‎①在用游标卡尺测小球直径时，图甲、乙中，测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)：‎ ‎②在单摆周期测量过程中，用停表记录单摆完成40次全振动所用的时间，停表指针如图丙所示，则单摆周期为________ s。‎ ‎(2)如图丁所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，电源选择________(选填“A”或“B”)。变压器两个线圈的匝数分别为120和60，测得的电压分别为6.5 V和3.6 V，据此可知原线圈的匝数是________。‎ 解析：(1)①题图甲操作误差较大，题图乙的操作方式正确。‎ ‎②根据停表指针位置可知，总时间为48.4 s，因此单摆周期T＝ s＝1.21 s。‎ ‎(2)变压器应该使用交流电源，只能选用学生电源，因此选B ；假设原线圈匝数为120，则根据＝可知，输入电压为6.5 V，理论上输出电压应该为3.25 V，考虑漏磁输出电压应该小于该值，不可能为3.6 V，因此，原线圈匝数应该为60。‎ 答案：(1)①乙　②1.21　(2)B　60‎ ‎5．(2018·温州检测)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”‎ 的实验中，用游标卡尺测小球的直径，如图1所示的测量方式中最合理的是________(选填“A”“B”或“C”)，测得小球直径如图2所示，其值为________cm。‎ ‎(2)安装好单摆，将摆球从平衡位置拉开一个小角度静止释放，使摆球在竖直平面内稳定摆动，当摆球经过____________(选填“平衡位置”“最大位移处”或“任意位置”)时开始计时，并计数为“1”，当摆球第50次经过此位置时停止计时，这段时间停表读数如图3所示，则单摆的周期T＝________ s(结果保留三位有效数字)。‎ 解析：(1)根据游标卡尺的使用方法，A测量方式小球不稳定，且很难测量小球的直径，B测量方式较好。根据游标卡尺读数方法可知，直径为14 mm＋0.1 mm＝14.1 mm，即1.41 cm。‎ ‎(2)稳定之后，摆球经过平衡位置时开始计时。起始计数为1，当第50次经过平衡位置时，经过了49次0.5个周期，其总时间为42.0 s，因此周期T＝1.71 s。‎ 答案：(1)B　1.41　(2)平衡位置　1.71‎ ‎6．液体折射率的测量具有重要的意义。现有如下实验器材：装有待测液体的方形容器(忽略容器壁玻璃的厚度)、激光器、测量角度的装置和观察屏，如图所示。‎ ‎(1)在图中定性画出激光束从ab面射入，在bc面发生全反射的光路图。‎ ‎(2)若激光束在bc面刚好发生全反射时，从ab面射入的入射角为iC，则液体折射率的表达式为n＝____________；本实验装置测量液体折射率的测量范围为____________。‎ 解析：(1)激光束在bc面发生全反射的光路图如图所示。‎ ‎(2)根据折射定律n＝，sin r＝cos α，sin α＝，三者联立可得n＝。因为0＜sin iC＜1，所以折射率取值范围是1＜n＜。‎ 答案：(1)见解析图　(2) 　1＜n＜ ‎7．(2018·嘉兴模拟)(1)在“探究电磁感应的产生条件”实验中，采用如图甲所示的装置进行实验。‎ ‎①请用笔画线代替导线将图甲连线补充完整，确保实验现象明显。‎ ‎②某小组电路连接正确后，在滑动变阻器滑片持续向右移动的过程中，发现灵敏电流计的指针持续向右偏，则当开关闭合时，灵敏电流计的指针将________。‎ A．向左偏一下 B．向右偏一下 C．持续向左偏 D．持续向右偏 ‎(2)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，按要求调整好实验装置。‎ ‎①为测定相邻两个亮条纹的间距，转动手轮使目镜中能观察到如图乙所示的分划板中心刻度与干涉条纹，记下此时手轮上的读数。然后再次转动手轮，使目镜中能观察到图________(在A、B、C、D中选填一个)所示的分划板中心刻度与干涉条纹，再次记下手轮上的读数。‎ ‎②测得相邻两个亮条纹间距为Δx，双缝间距为d，单缝与双缝的距离为l1，双缝到屏的距离为l2，目镜的放大倍数为k，则对应的光波波长为________。‎ 解析：(1)①元件的连线如图所示。‎ ‎②滑动变阻器滑片向右移动，则电阻变大，电流变小，线圈中的感应磁场应该与原磁场方向相同；而当开关闭合时，电流变大，线圈中感应磁场应该与原磁场方向相反，因此两次的感应电流的方向相反，选项A正确。‎ ‎(2)①亮条纹间距指的是亮条纹中心之间的距离，因此选项C最合理。②根据Δx＝可知，λ＝。‎ 答案：(1)①见解析图　②A　(2)①C　②