2019届二轮复习选考实验课件(共51张)(浙江专用) 51页

第 25 讲　选考实验 [ 考试要求和考情分析 ] 实验名称 历次选考统计 2016/04 2016/10 2017/04 2017/11 2018/04 2018/11 1. 探究电磁感应的产生条件           2. 探究感应电流方向的规律     T21     3. 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系   T21 T21     4. 探究单摆周期与摆长的关系   T21       5. 测定玻璃的折射率       T21   6. 用双缝干涉测量光的波长 ( 同时练习使用游标型测量头 ) T21       T21 7. 探究碰撞中的不变量           T21 涉及电学类实验 [ 要点总结 ] 1. 探究电磁感应的产生条件及感应电流方向的规律 ( 1) 若原线圈磁场较弱，为使现象明显，把原线圈插入或拔出时，可采用较大速度。 ( 2) 开始实验时滑动变阻器的滑片应置于连入电路的阻值最大的位置 。 (3) 灵敏电流计满偏电流为＋ 300 μ A ，允许通过的电流很小，查明电流计指针的偏转方向和电流方向的关系时，应使用一节干电池。 (4) 原、副线圈接入电路前应仔细观察导线绕向并画出草图 。 2. 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 ( 1) 先保持原线圈的匝数不变，改变副线圈的匝数，研究对副线圈电压的影响。然后再保持副线圈的匝数不变，改变原线圈的匝数，研究对副线圈电压的影响。 ( 电路上要标出两个线圈的匝数、原线圈欲加电压的数值且要事先推测副线圈两端电压的可能数值 ) ( 2) 连接电路后要同组的几位同学各自独立检查后，方可接通电源。 ( 3) 为了人身安全，使用低压交流电源，所用电压不要超过 12 V 。 ( 4) 为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量 。 [ 典例分析 ] 【例 1 】 (2018· 浙江宁波市北仑区高二期中 ) 如图 1 所示是三个成功电磁感应的演示实验，回答下列问题 。 图 1 (1) 图 c 电路中仪器未连线，请按照实验的要求连好实验电路。 (2) 电流表指针偏转角跟感应电流的大小成 ________ 关系。 (3) 第一个成功实验 ( 如图 a) 中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？ ___________________________ ____ __ ， 什么量是不同的？ _____________________________________________________ 。 (4) 从三个成功的演示实验可归纳出的结论是 _______________________________ _______________________________________________________________ ____ __ 。 解析 　 (1) 实验电路如图 。 (2) 由电流表的原理知电流表指针的偏角与感应电流的大小成正比。 (3) 将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入磁通量的变化量相同，所用的时间不同，则磁通量的变化率不同 。 (4) 通过三个实验可以得出：穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路就会产生感应电流；或闭合电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 答案 　 (1) 见解析图　 (2) 正比　 (3) 磁通量的变化量　磁通量的变化率　 (4) 见 解析 [ 精典题组 ] 1. (2018· 浙江义乌群星外国语学校高二月考 ) 如图 2 所示，是 “ 探究电磁感应的产生条件 ” 的实验装置 。 图 2 (1) 将图中所缺导线补充完整 。 (2) 如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将 ________ 。 (3) 原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将 ________ 。 解析 　 (1) 探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示 。 (2) 在闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，穿过副线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转。 (3) 原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，穿过副线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏转。 答案 　 (1) 见解析图　 (2) 向右偏　 (3) 向左 偏 2. (2018· 浙江五校高三第一次联考 ) (1) 如图 3 所示的是 “ 研究电磁感应现象 ” 的实验装置 。 图 3 ① 将图中所缺导线补接完整。 ② 如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后线圈 A 迅速从线圈 B 中拔出时，电流计指针将 ________( 选填 “ 向右偏 ”“ 向左偏 ” 或 “ 不偏转 ” ) 。 (2) 某学生选用匝数可调的可拆变压器来 “ 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 ” 实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压。 ① 下列操作正确的是 ________ 。 A. 原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B. 原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C. 原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 D. 原线圈接交流电压，电表用交流电压 挡 ② 该学生继续做实验，在电源电压不变的情况下，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压 ________( 选填 “ 增大 ”“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。 解析 　 (1) ① 探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示 。 ② 闭合开关瞬间，通过线圈 B 的磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增大，感应电流方向和原电流方向相反，电流计向右偏，而把 A 从 B 中拔出来时，通过线圈的 B 的磁通量减小，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，即感应电流方向和原电流方向相同，故电流计向左偏转。 (2) ① 变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故电表用交流电压挡，选项 A 、 B 、 C 错误， D 正确 。 答案 　 (1) ① 见解析　 ② 向左　 (2) ① D 　 ② 减小 3.(1) 如图 4 所示为探究 “ 感应电流方向的规律 ” 实验装置，下列电表中最适合该实验的是 ________( 填字母 ) 。 图 4 (2) 某同学用如图 5 甲所示可拆变压器，探究线圈两端电压与匝数的关系，输入输出如图乙所示。将单刀双掷开关打到 1 ，增大副线圈匝数，小灯泡的亮度将 ________( 填 “ 变亮 ”“ 变暗 ” 或 “ 不变 ” ) 。该同学利用该装置进一步探究电容器对交变电流的影响，他将开关打到 2 ，小灯泡发光，现增大输入端的交流电源频率，小灯泡的亮度将 ________( 填 “ 变亮 ”“ 变暗 ” 或 “ 不变 ” ) 。 图 5 解析 　 (1) 本实验是探究 “ 感应电流方向的规律 ” ，结合感应电流产生的条件，当条形磁铁的运动，会导致闭合线圈内的磁通量变化，从而产生较小的感应电流，因此需要灵敏的电流计，因电流有正反方向，所以应选择 B 图的电流表，选项 A 、 C 、 D 错误， B 正确 。 单摆和碰撞实验 [ 要点总结 ] 1. 探究单摆周期与摆长的关系 ( 1) 构成单摆的条件：细线的质量 要小 、弹性要小，选用体积小、密度大的小球，摆角不超过 5° 。 ( 2) 要使摆球在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放 。 (3) 测周期的方法： ① 要从摆球通过平衡位置时开始计时。因为此处速度大、计时误差小，而最高点速度小、计时误差大。 ② 要测多次全振动的时间来计算周期。如在摆球通过平衡位置时开始计时，且在数 “ 零 ” 的同时按下秒表，以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数 1 次 。 2. 探究碰撞中的 不变量 [ 典例分析 ] 【例 2 】 (2018· 浙江宁波高三适应性考试 ) 学习小组的同学在实验室用如图 6 所示的装置研究单摆的运动。将单摆挂在力传感器的下端，通过计算机来记录力传感器测定单摆摆动过程中摆线受到拉力大小的变化情况，以及单摆摆动的时间。实验过程中，保持单摆的最大摆角小于 5° 。 图 6 图 7 (1) 实验时用 20 分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图 7 甲所示，该摆球的直径 d ＝ ________mm 。 (2) 实验测得摆长为 L ，传感器测得摆线的拉力 F 随时间 t 变化的图象如图乙所示，则重力加速度的表达式为 g ＝ ________( 用题目中物理量的字母表示 ) 。 解析 　 (1) 由图乙所示游标卡尺可知，小球直径 d ＝ 1.4 × 10 mm ＋ 10 × 0.05 mm ＝ 14.50 mm 。 [ 精典题组 ] 4. (2018·11 月浙江选考 ) 小明做 “ 探究碰撞中的不变量 ” 实验的装置如图 8 所示，悬挂在 O 点的单摆由长为 l 的细线和直径为 d 的小球 A 组成，小球 A 与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球 B 发生对心碰撞，碰撞后小球 A 继续摆动，小球 B 做平抛运动。 图 8 (1) 小明用游标卡尺测小球 A 直径如图 9 所示，则 d ＝ ________mm 。又测得了小球 A 质量 m 1 ，细线长度 l ，碰撞前小球 A 拉起的角度 α 和碰撞后小球 B 做平抛运动的水平位移 x 、竖直下落高度 h 。为完成实验，还需要测量的物理量有 _____________ 。 图 9 (2) 若 A 、 B 两球碰后粘在一起形成新单摆，其周期 ________( 选填 “ 小于 ”“ 等于 ” 或 “ 大于 ” ) 粘合前单摆的周期 ( 摆角小于 5°) 。 5. (2018· 浙江新高考选考适应性考试 ) 某同学利用单摆测定当地的重力加速度，实验装置如图 10 甲所示 。 图 10 (1) 在测量单摆的周期时，他用秒表记下了单摆做 50 次全振动的时间，如图乙所示，秒表的读数为 ________ s 。 (2) 该同学经测量得到 5 组摆长 L 和对应的周期 T ，画出 L － T 2 图线，然后在图线上选取 A 、 B 两个点，坐标如图丙所示。则当地重力加速度的表达式 g ＝ ________( 用 L A 、 L B 、 T A 和 T B 表示 ) 。 (3) 处理完数据后，该同学发现在计算摆长时误将摆球直径当成半径代入计算，即 L ＝ l ＋ d ，这样 ________( 选填 “ 影响 ” 或 “ 不影响 ” ) 重力加速度的计算 。 (4) 该同学做完实验后，为使重力加速度的测量结果更加准确，他认为： A. 在摆球运动的过程中，必须保证悬点固定 B. 摆线偏离平衡位置的角度不能太大 C. 用精度更高的游标卡尺测量摆球的直径 D. 测量周期时应该从摆球运动到最高点时开始计时 其中合理的有 ________ 。 解析 　 (1) 秒表的小盘读数为 90 s ，大盘读数为 5.2 s ，则秒表的读数为 95.2 s 。 (3 ) 若 计算摆长时误将摆球直径当成半径代入计算，即 L ＝ l ＋ d ，而其它测量、计算均无误，也不考虑实验误差， T 2 － L 图象的斜率不变，所测重力加速度 g 不变，即不影响重力加速度的计算 。 (4) 实验时保证悬点固定，防止摆线松动带来摆长的变化，选项 A 正确；摆线偏离平衡位置的角度不能太大，选项 B 正确；测量摆球的直径不需要精读更高的游标卡尺，选项 C 错误；测量周期应从摆球经过平衡位置时开始计时，选项 D 错误 。 6. 气垫导轨是一种常用的实验仪器。它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。可以用带竖直挡板 C 和 D 的气垫导轨以及滑块 A 和 B 来验证动量守恒定律，实验装置如图 11 所示 ( 弹簧的长度忽略不计 ) ，实验步骤如下 ： 图 11 a. 用天平分别测出滑块 A 、 B 的质量 m A 、 m B b. 调整气垫导轨，使导轨处于水平 c. 在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧，由电动卡锁锁定，静止放置在气垫导轨上 d. 用刻度尺测出 A 的左端至 C 板的距离 L 1 e. 按下电钮放开卡锁，同时使分别记录滑块 A 、 B 运动时间的计时器开始工作。当 A 、 B 滑块分别碰撞 C 、 D 挡板时停止计时，记下 A 、 B 分别到达 C 、 D 的运动时间 t 1 和 t 2 (1) 实验中还应测量的物理量是 __________________________________ 。 (2) 利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是 __________________ ，上式中算得的 A 、 B 两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是 ____________________________________________________ _____ ______________ _______________________________________________ _____ __( 写出一条即可 ) 。 光学类实验 [ 要点总结 ] 1. 测定玻璃的 折射率 (2) 注意事项 ① 实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。 ② 大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每侧两枚大头针 P 1 与 P 2 间、 P 3 与 P 4 间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。 ③ 实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在 bb ′ 一侧将看不到 P 1 、 P 2 的像 。 2. 用双缝干涉测量光的波长 ( 同时练习使用游标型测量头 ) ( 1) 调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。 ( 2) 放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。 ( 3) 调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。 ( 4) 不要直接测Δ x ，要测多条亮条纹的间距再计算得到 Δ x ，这样可以减小误差 。 [ 典例分析 ] 【例 3 】 (2018· 浙江宁波高三适应性考试 ) 某同学利用双缝干涉实验仪测量光的波长，按要求将仪器安装在光具座上，如图 12 所示，接通电源使光源正常工作 。 图 12 (1) 关于这个实验下列几种说法，你认为正确的是 ________ 。 A. 增加光源到单缝的距离，干涉条纹间距变大 B. 将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽 C. 将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距变宽 D. 去掉滤光片，干涉现象 消失 (2) 若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图 13 所示。通过装置中的 “ 拨杆 ” 的拨动 ________( 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ) 把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上 。 图 13 (2) 首先要明确各器件的作用，拨动拨杆的作用是为了使单缝和双峰平行，获得清晰的干涉图样，图中已有清晰的干涉图样，所以不用调节；图中所示出现的问题是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行，应调节测量头使干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上，故调节拨杆不能把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上。 答案 　 (1)B 　 (2) 不能 [ 精典题组 ] 7. (2018· 海宁选考模拟 ) “ 测定玻璃的折射率 ” 实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A 、 B ，在另一侧再竖直插两个大头针 C 、 D 。在插入第四个大头针 D 时，应使它 ______________________ 。如图 14 所示是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线 a 、 a ′ 是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率 n ＝ ________ 。 ( 计算结果保留两位有效数字 ) 图 14 解析　 确定出射光线时应使 D 挡住 C 和 A 、 B 的像，作图如图所示 。 答案　 挡住 C 及 A 、 B 的像　 1.8(1.6 ～ 1.9 均可 ) 8. (2018· 浙江温州高三适应性考试 ) 在 “ 测定玻璃的折射率 ” 实验中 。 图 15 (1) 某同学在画玻璃砖边界时操作如图 15 甲所示，请指出其不当之处： ____________________________( 写出一点即可 ) 。 (2) 实验中，已画好玻璃砖边界 ab 、 cd 后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如图乙所示，其他操作正确，则测得玻璃的折射率将 ________( 选填 “ 变大 ”“ 不变 ” 或 “ 变小 ” ) 。 解析 　 (1) 不能用手触摸玻璃砖的表面，否则很容易使得表面变脏；玻璃砖不能当做尺子使用，容易损坏光学面。 (2) 如图所示 。