高考考前训练题二．实验题部分
1．现要测定一根尼龙丝能承受的最大拉力F，手头只有一个质量为m的砝码（已知F＞mg）和一个米尺．请回答：
（1）画出实验方案的示意图；
（2）其中需测量的物理量是__________；
（3）尼龙丝能承受的最大拉力F的表达式是_________．
答案：（1）实验方案的示意图如图所示．
（2）需要测量的量是：尼龙丝的长L和刚好拉断时两悬点间的距离l．
（3）尼龙丝能承受的最大拉力的表达式是
2．一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图（a）所示．图（b）是打出的纸带的一段．
（1）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用图（b）给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_____．
（2）为了求出小车与斜面间的动摩擦因数
，还需要测量的物理量有________________________．
用测得的量及加速度a表示小车与斜面间的动摩擦因数=_______________．
答案：（1）4.00m/s2
（2）斜面上任两点处间距l及对应的高度差h．
（若测量的是斜面的倾角
，则
）
3．在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置，先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离糟口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C．若测得木板每次移动距离x=10.00cm，A、B间距离
cm，B、C间距离
cm．（g取
m/s2）
（1）根据以上直接测量的物理量得小球初速度为
_________（用题中所给字母表示）．
（2）小球初速度的测量值为_____________m/s．
答案：（1）
（或：
，或：
，或：
）
（2）1.00±0.02
4．如图（乙）所示，将包有白纸的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断挂圆柱的线后，圆柱竖直自由落下，毛笔就在圆柱白纸上划出记号，图（甲）所示，测得记号之间的距离依次为26、42、58、74、90、106mm，已知马达铭牌上有“1440r／min”字样，请说明如何由此验证机械能守恒．
答案：其方法如下：
①由马达铭牌“1440 r／min”算出毛笔画的线距时间间隔了
（s）②根据
算出任意选取的相邻两条线的瞬时速度．
（m/s）
（m/s）
∴ 
（J）
而 
（J） 验证完毕．
说明：就实验所得数据还可验证当地的重力加速度g值．
5．用如图所示的装置进行验证动量守恒的以下实验：
（1）先测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面的动摩擦因数
，查出当地的重力加速度g；
（2）用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧处于压缩状态，滑块B紧靠在桌边；
（3）剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地时的水平位移为s1，滑块A沿桌面滑行距离为s2．
为验证动量守恒，写出还须测量的物理量及表示它的字母___________．如果动量守恒，须满足的关系是_________________．
答案： 桌面离地面高度h 
说明：这是一个可以用来验证动量守恒定律的验证性实验．该题构思新颖，从验证动量守恒的实验出发，考查了平抛运动、动量定理、动能定理、动量守恒定律等高考热点．
烧断细绳后在弹簧的弹力作用下，B、A以一定的水平速度分别向左、右运动．
A在水平桌面上向右作匀减速滑动时，克服摩擦做功，由动能定理可得
，得
；B向左作平抛运动，必须测得抛出时桌面离地面高度h，由平抛运动规律可知：
，
，即
．测算得
、
后，如果动量守恒，必须满足关系式：
，即．
6．假设我们已经进入了航天时代，一个由三个高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往X星球，准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度g，这些器材是：
A．钩码一盒，质量未知且各钩码质量不等
B．重锤一个，质量未知
C．带孔金属小球一个，直径已知为d
D．太阳能电池板一块，输出直流电压可满足任何要求
E．无弹性的丝线若干根
F．导线，开关若干
G．刻度尺1把
H．测力计1个
I．天平1台（含砝码1盒）
J．打点计时器1台（含复写纸片、纸带）
K．电子秒表1个
L．带有光控计时器的实验平板一块．在平板两端各有一个光控门，同时还配有其专用的直流电源、导线、开关、重锤线、滑块，该器材可用来测量物体从―个光控门运动到另―个光控门的时间
M．支架：能满足实验所需的固定作用
到达X星球后，三个学生从以上器材中选择各自所需的器材（同一器材可以重复选用），用不同的方法各自独立地测出了重力加速度g的值．
现请你完成他们所做的实验：
实验一：（已经完成）
（1）器材有：A、H、I
（2）主要的实验步骤是：
①选取一个合适的钩码，用天平测出质量m
②用测力计测出该钩码的重力F
③计算重力加速度的表达式为
实验二：
（1）选用的器材有_________________
（2）写出主要的实验步骤（简明扼要）．
______________________________________________________________
实验三：
（1）选用的器材有_________________
（2）写出主要的实验步骤（简明扼要）．
______________________________________________________________
答案：实验二：
（1）C、E、G、K、M
（2）①组装并安装好单摆，测出摆线长度L
②测出n次全振动的时间t，算出周期
③计算重力加速度的表达式为
实验三：
（1）G、L、M
（2）①将带光控计时器的平板用支架竖直架稳
②测量两个光控门之间的距离s
③把滑块从上面的一个光控门处自由释放，读出下落时间t
④计算重力加速度的表达式为
说明： 这是一道开放性实验试题，在中学阶段已经学到了多种测重力加速度g的实验方法．该试题提供了X星球表面作为实验场所，要求考生应用所学的知识在试题所提供的器材中选择合适的器材组合，进行测量．
（电学实验题编题者：史献计 黄皓燕 王 峰）
由题述的实验一的完成过程，又为要求考生完成的实验二、实验三的解答提供了解答模式．试题设计巧妙，难度不大，既考查了教材要求的测匀变速直线运动的加速度、用单摆测重力加速度的实验，更考查了学生的综合能力，实属值得为之叫好的开放性能力型实验题．根据题给器材可知，携带的既有利用公式G＝mg测重力加速度g的器材，又有可测匀变速直线运动的加速度的器材，还有组装成利用单摆测重力加速度g的器材．显然后两个实验测g的方法正是该题的答案．
7．描绘电场等势线的实验中，在平整的木板上依次铺放白纸、复写纸和导电纸．在导电纸上平放两个圆柱形电极A与B，分别与直流电源的正、负极接好，如图所示．若以A、B连线为 x 轴，A、B连线的中垂线为 y 轴．将一个探针固定在 y 轴上的某一点，沿x轴移动另一个探针，发现无论怎样移动，灵敏电流计的指针都不偏转，若电源及连线都是完好的，可能的故障是____________．将实验故障排除后，探针从BO间某处沿 x 轴向电极A移动的过程中，电流表中指针偏转的情况是________．
8．如图是用高电阻放电法测电容的实验电路图．其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C．
该实验的操作步骤如下：
（1）按电路图接好实验电路．
（2）接通电键S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度．记下这时的电压表读数U0＝6.2V和微安表读数I0＝490μA．
（3）断开电键 S并同时开始计时，每隔5s或10s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中．
（4）根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点（在图中用“×”表示）．根据以上实验结果和图象，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为 C，从而算出该电容器的电容约为 F．
思路分析与参考答案： 用一条光滑曲线将坐标系中的点依次相连，得到放电曲线，曲线跟横轴所围的面积就表示放电过程放出的电荷量．每小方格代表的电荷量为 q = 2.5×10－4 C．用四舍五入的方法数得小方格有 32个，因此 Q0 = 8×10－3 C．根据 C = Q0/U0，得电容为 C =1.3×10－3F．
9．有一内阻未知（约25kΩ ~ 35kΩ）、量程未知（约25V ~ 35V），共有30个均匀小格的直流电压表 V．
（1）某同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用表中欧姆档的内部电源的电动势，他们从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30．
A．请你将他们的实验电路连接起来．他们在实验过程中，欧姆档的选择开关拨至倍率“×_______” ．
B．在实验中，同学读出电压表的读数为U，欧姆表指针所指的刻度为n，并且在实验过程中，一切操作都是正确的，请你导出欧姆表电池的电动势表达式．
（2）若在实验过程中测得该电压表内阻为30kΩ，为了测出电压表的量程，现有下列器材可供选用，要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度．
标准电压表V1：量程3V，内阻3kΩ
电流表A：量程0~3A，内阻未知
滑动变阻器：总阻值1kΩ
稳压电源E：30V，内阻不能忽略
电键、导线若干
A．在右边方框中画出实验电路图
B．选用记录数据中任一组，写出计算量程的
表达式Ug = ______________．
式中各字母的意义是：____________________________________________．
思路分析与参考答案：（1）A．电路如图所示，测电阻时应尽量使指针指在中间值附近，所以应选“×1k”．
B．欧姆表中值电阻为R中
= 30×1kΩ= 30000Ω，欧姆表指n刻度，则电压表内电阻RV
= 1000n，流过电压表电流IV = U/RV = U/(1000n)，根据闭合电路欧姆定律电池电动势E = U
+ IVR中 = 
U．
（2）A．如图所示．
，所以不能用电流表；又电压表的量程较小于电源电动势，所以滑动变阻器应用分压接法．
B．Ug = 
，其中N：V表指针所指格数，U1：V1表读数．
10． 电源的输出功率P跟外电路的电阻R有关．下左图是研究它们的关系的实验电路．为了便于进行实验和保护蓄电地，给蓄电池串联了一个定值电阻R0，把它们一起看作电源（图中虚线框内部分）．于是电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻R0之和，用r表示．电源的电动势用E表示．
（1）写出电源的输出功率P跟E、r、R的关系式： ．（电流表与电压表都看作理想电表）
（2）在下右图的实物图中按照下左图画出连线，组成实验电路．
（3）下表中给出了6组实验数据，根据这些数据．在图中的方格纸中画出P－R关系图线．根据图线可知，电源输出功率的最大值是_____________W，当时对应的外电阻是_____________Ω．
（4）由表中所给出的数据，若已知跟电源串联的定值电阻的阻值为R0＝ 4.5Ω，还可以求得该电源的电动势E = _________V，内电阻r0 = __________Ω．
思路分析与参考答案：（1）P = E2R / (R+r)2 (2) 图略 （3） 图略，0.80 5.0
（4）4.0 0.5
11．现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案．（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧），要求：
（1）在下边方框中画出实验电路图
（2）简要写出完成接线后的实验步骤
（3）用测得的量计算电源内阻的表达式r = ________．
思路分析与答案：（1）如图所示
（2）①断开电键，记下电压表偏转的格数N1
②合上电键，记下电压表偏转的格数N2
③
12．现要求测量一个阻值较大的电阻Rx的阻值．从实验能够找到的实验器材如下：
电动势与内电阻均未知的直流电源E
滑动变阻R1（全电路为300Ω）
标准电阻R0（阻值已知）
电压表2只，V1、V2（量程均能满足实验要求）
开关（单刀开关、单刀双掷开关各一个）
导线若干
某同学通过实验研究发现Rx的阻值数值级与R0及电压表内电阻相当，于是他设计了一种电路，其控制电路出图所示．
(1) 请你在图中补全测量电路．（要求标出实验器材符号）
(2) 简要写出实验的测量原理及电阻Rx的计算表达式．（表达式中的物理量需要加以说明）．
思路分析与答案：（1）电路图如图所示．
(2) 将S2与1接通，读出电压表V2示数U1，并读出电压表V1示数U；再将S2与2接通，调节滑动变阻器，使电压表示数仍为U（即电压表V1示数不变），读出电压表V2示数U2．在R0、Rx串联电压保持不变时，根据欧姆定律及串、并联电路性质可知U1：U2 = R0：Rx，故Rx = 
．
（热学实验题编题者：孙道华 魏 昕）
13．在用油膜法粗测分子直径的实验中，在哪些方面作了理想化的假设
_____________________________________________________________________．
下面是一次实际测量的数据。将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的酒精溶液，已知1cm3的油酸酒精溶液有50滴．现取1滴油酸酒精溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，测出这一薄层的面积为0.2m2。由此可计算出油酸分子的直径为____________m。
思路分析与答案：1．将油膜看成单分子膜；将油分子看作球形；认为油分子是一个紧挨一个的． 2．5×10-10m
14．在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为A，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上(如右图)测得油膜占有的小正方形个数为X．
⑴ 用以上字母表示油酸分子的大小d。
⑵ 从右图中数得油膜占有的小正方形个数为X =________________．
思路分析与答案：1．D = 
2．X = 57．
（光学实验题编题者：孙松庆 丁家旗）
15．如图（a）所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，滤光片的作用是_____，单缝的作用是_______________，双缝的作用是______________，单缝和双缝之间的方向关系是_______________．某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时（图1），游标卡尺的示数如图3所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图2），游标卡尺的示数如图4所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图3中游标卡尺的示数为__________mm．图4游标卡尺的示数为_______________mm．实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是______________，所测单色光的波长为___________m．
（a）
思路分析与答案：获得单色光，产生线光源，产生相干光源，平行，11.5mm，16.7mm，减小实验误差，6.5×10－7．
16．测定玻璃折射率的实验中
(1) 某同学做实验插针的步骤如下：
A． 在表示入射光线的AO上插上大头针P1和P2
B． 通过玻璃砖观察P1和P2，调整视线，直到P1的像被P2的像挡住
C． 在观察一侧插上大头针P3和P4，并记下P3和 P4的位置。
这位同学在操作中有什么重要疏漏？
(2) 以通过P1P2的直线与玻璃砖的交点O为圆心，以某一适当长度R为半径画圆．与OA交于P，于OO′的延长线交于Q，从P和Q分别做玻璃砖界面的法线NN′的垂线，P′和Q′分别为垂足，如图所示，用刻度尺量得PP′＝45mm，QQ′＝30mm．求玻璃砖的折射率．
思路分析与答案：（1）疏漏：插针时应使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P1、P2、P3的像．（2）根据折射定律：
．
（用多用电表探测黑箱内的电学元件
练习使用示波器
（黑箱、示波器、传感器等实验题编题者：钱嘉伟 郭 颖 潘天飞）
17．如图，甲为在10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2 = 1.5kΩ，R3 = 4kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，当a、b端电压Uab＜0，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab＞0时，电压鉴别器使S断开，停止加热．则恒温箱内的温度大约恒定在 ℃．
［解析］电热丝在工作与不工作的临界状态上，a、b电势相等．此时R2、Rt两端电压势必相等，因此就有R1/ R2＝R3/ Rt，由此可算得Rt＝3kΩ．从热敏电阻的R－t图像可知Rt＝3kΩ时，温度为25℃．
［思路点拨］本题由电路知识算出临界状态下热敏电阻的阻值，再通过查R－t图像的方法推得温度．
18．如图所示，A、B、C为黑箱上的三个接点，已知任意两个接点间最多只能接一个元件，可能的元件有电池、电阻和二极管．
（1）用多用电表判断黑箱内有无电池，操作方法是：
_____________________________________________．
（2）经检测发现黑箱内没有电池，用多用电表的欧姆挡测量各接点间的电阻，结果如下，试在图中画出黑箱内一种可能的电路．
红表笔接点
C
B
B
C
黑表笔接点
B
C
B
A
A
表盘示数
很小
很大
比AB间阻值R略大
很大
［解析］（1）用多用电表的直流电压挡测各对接点间的电压，若任意一组接点间均无电压，则能说明黑箱内没有电池．
（2）用欧姆档测量时，黑表笔虽然插负接线孔，但连接的是欧姆表内电源的正极．黑表笔接B点，红表笔接C点，电流是从B流向C的；而反接时，电流是从C流向B的，两次阻值相差很多说明C、B间有二极管，且二极管的“＋”极与B点相接．
A、B间正接反接，阻值恒定，说明A、B可能存在电阻．
黑表笔接A点，红表笔接C点，有阻值且阻值比R略大；反接时阻值很大．说明A、B间的电阻与B、C间的二极管串联才有这种情况，且A、C间不可能有其它电阻或二极管构成一条支路与上述电阻、二极管支路并联，否则现象与表格最后两列的结果无法相符．黑箱内元件连接如图所示．
［思路点拨］熟悉电路串并联的基本性质，掌握二极管单向通电的特性．
19．若示波器所显示的输入波形如图所示，要将波形上移，应调节面板上的________旋钮；要使此波形横向展宽，应调节________旋钮；要使屏上能够显示3个完整的波形，应调节_____________________旋钮．
［解析］竖直位移，X增益，扫描范围和扫描微调
［思路点拨］熟悉J2459型示波器的面板，掌握面板上各旋钮、开关的名称和作用，会进行基本的操作，并要理解示波器的基本构造和工作原理．