最新高考物理探究实验技巧典型试题12页.docx

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最新高考物理探究实验技巧典型试题12页

2020最新高考物理探究实验技巧典型试题

探究实验

探究实验则是指学生在生活实践和学习新知过程中发现问题,为探索未知知识,通过自己设计并实施计划,以直接或间接的直观材料为研究对象,结合已有的知识结构进行观察、试验、讨论,总结出新观点、新规律的实验方式。

解读探究性实验

探究性实验科学探索不断前进的阶梯，敢于直面权威，提出自己的见解，不断探索才能进步，探究性实验是高考的热点也是难点，控制变量是常用的探究实验方法。

常见的探究性实验

一、探究匀变速运动

（一）练习使用打点计时器:

（二）测定匀变速直线运动的加速度：

二、探究平抛运动

三、探究弹力与形变关系

高考真题

例题1：

【2019·新课标全国Ⅱ卷】如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。

所用器材有：

铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等。

回答下列问题：

（1）铁块与木板间动摩擦因数μ=（用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）

（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角θ=30°。

接通电源。

开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。

多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。

图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）。

重力加速度为9.8m/s2。

可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为（结果保留2位小数）。

【答案】

（1）

（2）0.35

【解析】

（1）由mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：

μ=

①

（2）由逐差法a=

得：

SII=（76.39-31.83）×10-2m，T=0.15s，SI=（31.83-5.00）×10-2m，故a=

m/s2=1.97m/s2，代入①式，得：

μ=

=0.35

【素养解读】本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力，体现了科学探究与科学推理的核心素养。

例题2：

【2019·北京卷】用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。

主要实验步骤如下：

a．安装好实验器材。

接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。

b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。

c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……

d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。

结合上述实验步骤，请你完成下列任务：

（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有____________和___________（填选项前的字母）。

A．电压合适的50Hz交流电源

B．电压可调的直流电源

C．刻度尺

D．秒表

E．天平（含砝码）

（2）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v–t图象。

（3）观察v–t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是___________。

v–t图象斜率的物理意义是______________________。

（4）描绘v–t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。

用平均速度

表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是______（选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差______（选填“有关”或“无关”）。

（5）早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。

当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。

请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的_____________________。

【答案】

（1）AC

（2）如图所示：

（3）小车的速度随时间均匀变化加速度（4）越小越好有关（5）如果小球的初速度为0，其速度

，那么它通过的位移x∝t2。

因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。

【解析】

（1）打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。

故需要的仪器选AC

（2）利用所给点迹描点连线，得图象

其中C点的横坐标为3T，纵坐标为

（3）结合图象可以看出小球速度随时间均匀变化，所以小球做匀加速运动，图象的斜率代表了运动时的加速度；

（4）

越小，则

越接近计数点的瞬时速度，所以

越小越好，计算速度需要用到

的测量值，所以

大小与速度测量的误差有关。

（5）如果小球的初速度为0，其速度

，那么它通过的位移x∝t2。

因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。

（要检验小球的速度是随时间均匀变化的，可以检验小球运动位移与时间的平方成正比，利用滴水可以得到小球的运动时间，并测出小球在相应时间内的位移，则可以验证。

）

热身训练

1．下列学生实验中，需要用到打点计时器的实验有_________

A．探究求合力的方法

B．探究加速度与力、质量的关系

C．探究小车的速度随时间变化的规律

D．探究作用力与反作用力的关系

2．（2020·全国高一课时练习）在探究弹力和弹簧伸长量的关系时，某同学先按图1对弹簧甲进行探究，然后将弹簧乙和弹簧甲串联起来如图2进行探究。

在不考虑两个弹簧重力的影响，在弹性限度内，将质量为

的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图1、图2中弹簧总长度

、

如表所示。

取

，则弹簧甲的劲度系数

________

，弹簧乙的劲度系数

________

。

钩码个数

1

2

3

4

26.00

26.48

26.97

27.47

79.44

80.89

82.36

83.85

3．（2020·山东高二期末）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中：

（1）原线圈中接入的电源是____

A．接入220V交流电

B．接入学生电源12V以下直流输出

C．接入学生电源12V以下交流输出

（2）对于实验过程，下列说法正确的是______

A．为便于探究，应该采用控制变量法

B．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路

C．使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量

4．小孟同学做“探究求合力的方法”实验．

①本实验需要用到带细绳套的橡皮筋，下图中最合适的是__________；

②某次用弹簧秤拉橡皮筋时弹簧秤的指针位置如图所示，弹簧秤示数为________N；

③下列有关该实验的说法中，正确的是___________．

A．用两把弹簧秤和用一把弹簧秤拉时应将橡皮筋结点拉至同一位置

B．两分力的夹角越大越好

C．弹簧秤拉伸时应保持和木板平行

D．本实验应作出力的示意图来探究合力与分力的关系

5．（2019·辽宁高三一模）在利用线圈、条形磁铁、电流表和导线若干探究电磁感应现象中感应电流方向与磁通量变化的关系的实验中，

（1）实验前需判明线圈中导线的_____________；

（2）应先用试触法判明电流表中电流方向与__________之间的关系。

6．（2019·河北高一期末）为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图甲所示实验装置。

请思考探究思路并回答下列问题∶

（1）本实验需要平衡摩擦力，在平衡摩擦力的操作中，将木板不带滑轮的一端垫高，在______（填“挂钩码”或“不挂钩码”）的情况下，使_________（填“拖有纸带”或“不拖纸带”）的小车做匀速直线运动；

（2）A、B两位同学均用此装置探究小车加速度a与外力F的关系，需要保持________不变，改变钩码的数量，各自得到的a—F图像如图乙所示，分析二人所得图像不同的原因，是由于做实验时______不同；

（3）C同学对此装置进行了改进，如图丙所示，将力传感器（可直接显示拉力大小固定在了小车上，则改进后_________。

A．长木板水平放置，不需要进行平衡摩擦力的操作

B．依然需要平衡摩擦力

C．不需要满足小车质量远大于钩码质量

D．需要满足小车质量远大于钩码质量

7．（2019·浙江高一期末）

（1）如图所示，下列器材中，实验“探究小车速度随时间的变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“用自由落体运动验证机械能守恒定律”都需要用到的实验器材是______、______（填器材的名称）。

（2）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，下列说法中正确的是______（填字母）

A．长木板的一端必须垫高，使未挂砝码盘的小车拖着纸带恰能在木板上做匀速运动

B．悬挂的砝码和砝码盘的总质量一定要远小于小车的总质量

C．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行

D．小车应靠近打点计时器，先释放小车，后接通电源

（3）如图是验证机械能守恒定律实验得到的一条纸带，电源频率为

。

计算打点计时器打下

点时纸带的速度

______

。

（计算结果保留三位有效数字）

8．（2019·上海高二单元测试）某班同学在探究感应电流产生的条件时，做了如下实验：

探究I：

如图甲所示，先将水平导轨、导体棒ab放置在磁场中，并与电流表组成一闭合回路。

然后进行如下操作：

①ab与磁场保持相对静止；

②让导轨与ab一起平行于磁感线运动；

③让ab做切割磁感线运动。

探究II：

如图乙所示，将螺线管与电流表组成闭合回路。

然后进行如下操作：

①把条形磁铁放在螺线管内不动；

②把条形磁铁插入螺线管过程中；

③把条形磁铁拔出螺线管过程中。

探究III如图丙所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；A放在螺线管B内，B与电流表组成一个闭合回路。

然后进行如下操作：

①闭合和断开开关瞬间；

②闭合开关，A中电流稳定后；

③闭合开关，A中电流稳定后，再改变滑动变阻器的阻值。

可以观察到：

（请在

（1）

（2）（3）中填写探究中的序号）

（1）在探究I中，_______________闭合回路会产生感应电流；

（2）在探究III中，______________闭合回路会产生感应电流；

（3）在探究Ⅲ中，_______________闭合回路会产生感应电流；

（4）从以上探究中可以得到的结论是：

当闭合回路中___________时，闭合回路中就会产生感应电流。

9．（2019·北京市顺义区第二中学高二期中）如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。

实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。

每次导体棒在场内同一位置平衡时，悬线与竖直方向的夹角为

。

对该实验：

（1）下列说法正确的是___________

A．该实验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力的影响

B．该实验探究了磁感应强度大小以及通电导体棒对安培力的影响

C．若想增大

，可以把磁铁的N级和S级对调

D．若想减小

，可以把接入电路的导体棒从1、4换成2、3两端

（2）若把电流为I，且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1，当电流减半且接通1、4时，导体棒受到的安培力为__________________。

10．（2020·全国高三专题练习）如图所示，用静电计探究影响电容器电容大小的因素实验中，在不改变两板的带电荷量的前提下。

（1）把B板向左移，发现静电计指针偏角变大，说明电容器的电容将变______（填“大”或“小”）；

（2）在A、B板间插入一块电介质，发现静电计指针偏角将变小，说明电容器的电容将变______（填“大”或“小”）；

（3）这一探究过程应用的物理学研究方法是______。

11．（2020·全国高三一模）在探究加速度与力、质量的关系的实验中，某同学设计了如图所示的实验装置，通过加减小车中砝码改变小车和砝码的总质量M（含拉力传感器），加减砂桶中砂子改变砂桶和砂子的总质量m，用拉力传感器测出轻绳的拉力大小F。

（1）用此装置探究加速度与质量的关系时，___________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。

（2）用此装置探究加速度与力的关系时，___________（填“需要”或“不需要”）满足M

m。

（3）用此装置探究加速度与质量的关系，保持m不变，且已平衡摩擦力，当小车和砝码的总质量较小时，可能不满足M

m的情况，此时加速度a与

的关系图像正确的是___________。

A．

B．

C．

D．

12．（2020·浙江高二期中）某实验小组利用如图甲实验装置进行相关力学实验

（1）将一条纸带穿过打点计时器，李同学发现有如图乙两种穿法，你认为正确是________。

（填“A”或“B”）

（2）关于该装置，下列说法正确的是_______；

A．做“探究小车速度随时间变化的关系”实验时，可将轨道不带滑轮一端适当垫高

B．做“探究小车速度随时间变化的关系”实验时，小车每次必须从同一点释放

C．做“探究小车加速度与力和质量的关系”实验时，每次改变小车质量都必须重新平衡摩擦力

D．做“探究功与速度变化的关系”实验时，调节滑轮高度，使细线与轨道平行

（3）在“探究小车速度随时间变化的关系”实验时，除了图甲中的仪器，下图仪器中还需要______________；

实验完毕后，得到一条清晰纸带如图丙所示，截取当中一段用毫米刻度尺进行测量。

在纸带上标注了“0、1、2、3、4、5”五个计数点（每2个点标注一个计数点），已知打点计时器频率为50Hz，则打计数点2点时小车的速度为_________m/s。

（结果保留2位有效数字）；

（4）某同学利用该装置完成“探究功与速度变化的关系”实验时，通过测量小车从静止开始运动的位移x大小与小车获得的末速度v的值进行探究，则该组同学是否一定要平衡摩擦力？

_________（填“是”或“否”）