题目内容

(1)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组以舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水,制作了如图(1)图所示的装置,准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。要达到实验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的           和在橡皮条阻拦下前进的距离,还必须增加的一种实验器材是         。忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力,重力加速度已知,根据          定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率。

(2)某同学对有故障的电热毯进行探究。题(2)图1是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接。题(2)图2为测试电路实物图,A、B为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表。

①请在答题卡虚线框内画出与题(2)图2对应的电路图。
②断开K1,用上述测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的U—I曲线如题(2)图3所示。已知电热线材料的电阻率为2.8×10-7Ω·m,电热线的直径为0.200mm。可求得此电热线的电阻为   kΩ,总长度为      m。(结果均保留两位有效数字)

③为了进一步检查故障,该同学闭合开关K1和K2,用表笔A和B分别对题(2)图1中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路,位置在      之间(在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项)。
(1)高度(距水平木板的高度) 刻度尺 机械能守恒(动能)
(2)①如图所示 ②0.58(0.57到0.59均可) 65(64到66均可) ③
(1)本题要研究的是钢球在橡皮条阻拦下前进的距离s与钢球被阻拦前的速率v之间的关系,其中距离s可以利用刻度尺直接测量钢球被橡皮条拦阻后在木板上留下墨迹的长度得到。而速率v的测量方法可能有很多种,如利用打点计时器,但本题能够提供的器材有限,在确定测量距离s需要使用刻度尺的情况下,我们也只能利用刻度尺测量得到。研究钢球沿斜面下滑的过程,在忽略摩擦力和空气阻力的条件下,钢球将重力势能转化为动能,机械能守恒,或者只有重力做功,重力做的功等于钢球增加的动能,即利用mgh=求出,所以需要直接测量的物理量还有静止释放时的高度。
①根据题图可以看出,滑动变阻器采用分压接法,电流表外接,电压表与A、B两个测试点之间并联。
②根据U—I图线和欧姆定律可得,电热丝的电阻为R=(也可利用图线的斜率求解)。根据电阻定律可得,,代入数据,得到L=65m。
③测试点3和间的测试结果说明,从测试点3通过电热毯到之间有断路;测试点1和的测试结果表明,电热毯是通路;测试点1和3的测试结果表明,测试点1到3之间通路;测试点1和的测试结果表明,测试点之间断路;测试点的测试结果表明,测试点之间是通路。所以只有测试点之间断路。
【点评】(1)本题模拟舰载飞机的着舰过程,设计了一个教程上没有的实验方案,探究学生感兴趣的实际问题。虽然实验方案超出了教程实验,但并没有脱离教程,包括实验所用器材,实验原理都源于教材,是对教程实验的拓展延伸,能够很好地考查考生掌握知识并学以致用的能力和迁移知识解决实际问题的能力。
(2)利用电表判断电路故障时,电流表有示数说明是通路(测试测试点1和时或1和3时或时),无示数说明所在有断路或者电压表直接接入电路,电路电阻过大,流过电流表的电流电流太小(如测试测试点3和间时或时);电压表测某部分电路两端的电压,若电压表无示数,说明被测部分短路(测试测试点1和3时或时)或电压表两接线柱与电源两极之间某处断路,若有电压,说明电压表两接线柱与电源两极之间通路.
【考点定位】(1)考查考生利用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理实际问题,包括简单的设计性实验的能力。
(2)考查欧姆定律、电阻定律和电路故障检测等学科知识的同时,考查了考生利用学过的物理知识解决生活实际问题的能力。
练习册系列答案
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物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如右图所示.一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz,开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点.

(1)上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.根据图中数据计算的加速度a=________(保留三位有效数字).
(2)回答下列两个问题:
①为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有________.(填入所选物理量前的字母)
A.木块的长度l     B.木板的质量m1
C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3
E.滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是________________________________________________________________________.
(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=________(用所测物理量的字母表示,重力加速度为g)与真实值相比,测量的动摩擦因数________(填“偏大”或“偏小”).写出支持你的看法的一个论据:________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
小昕所在的实验小组利用图a 所示的实验装置验证机械能守恒定律,打出的纸带如图b所示,O点速度为零,A、B、C、D、E、F是打出的连续的点,已知交流电的周期为T,BC间距离为s1,CD 间距离为s2,DE间距离为s3,EF间距离为s4

(1)对于该实验,以下说法正确的是:                    
A. 应该用天平测量重物的质量
B.应该用秒表测量重物下落的时间
C.选择重锤时,应该选择质量和体积都较大的
D.如果用电磁打点计时器,不能用4节干电池(一节干电池的电压为1.5V)供电,只能接4-6V的交流电源
E.在作匀速圆周运动的“神舟十号飞船”中,“王亚平”可以用图a装置来验证机械能守恒定律
F. 实验时,应该先闭合电源再松开纸带
G.实验时,要从几条打上点的纸带中挑选第一、第二两点之间的距离接近2cm且点迹清晰的纸带进行测量。
(2)小华所在的实验小组则用该实验装置来验证动能定理,若还知道当地的重力加速度为g,但纸带B之前的点(不包含B点)模糊不清,请用题目所给的条件,写出验证动能定理的符号表达式:                        (用题干所给的符号表示) 。实际上,在实验中总有重力所做的功       (动能的变化量)(填“> ,= ,<”),其原因是:                                 。
(3)小明所在的实验小组则用该实验装置,采用作图法来验证机械能守恒定律,如果以v2为纵轴,以h(h为各点到初始点O的距离)为横轴,下图ABCD选项中是四个同学根据实验数据绘出的v2—h图线,则正确的图像是:      ,根据正确的v2—h图线,该图线的斜率等于                 

(4)小红所在的实验小组则利用该实验装置打出的纸带,还测出当地的重力加速度,其符号表达式为 g=                      (用题干所给的符号表示)。
(1)(6分)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲):

①下列说法哪一项是正确的         。(填选项前字母)
A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量
C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放
②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取OABC计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为    m/s(保留三位有效数字)。
(2)(12分)硅光电池在无光照射时不产生电能,可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V1量程选用3V,内阻为6.0 kΩ;电压表V2量程选用15V,内阻约为30 kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势约为12V,内阻不计。
①根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路。

②用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V1、V2的示数U1U2
(i)某次测量时,电压表V1示数如图丙,则U1=   V,可算出通过硅光电池的反向电流大小为   mA(保留两位小数)。
(ii)该小组测出大量数据,筛选出下表所示的9组U1U2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(图中“-”表示反向),并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系,标出了与表中前5组UxIx数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点,并绘出Ix-Ux图线。

(iii)由Ix-Ux图线知,硅光电池无光照下加反向电压时,IxUx     (填“线性”或“非线性”)关系。

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