甲卷实验及变式.docx

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甲卷实验及变式

2021甲卷实验及变式

一、实验题

1．为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为

的斜面（已知sin

=0.34，cos

=0.94），小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。

该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔（每个时间间隔∆T=0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离si（i=1，2，3，4，5），如下表所示。

s1

s2

s3

s4

s5

5.87cm

7.58cm

9.31cm

11.02cm

12.74cm

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为___________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为___________。

（结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2）

2．实验课上同学们利用打点计时器等器材，研究小车做匀加速直线运动的规律。

其中一个小组的同学从所打的几条纸带中选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示。

图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点，在纸带上选定的相邻两个记数点之间还有四个打出点没有画出。

（1）打点计时器使用的交流电频。

率为50Hz，则相邻两个计数点间的时间间隔为______s；

（2）纸带的______（左或右）端与小车相连接；

（3）由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车。

运动的速度大小是______m/s，小车运动的加速度大小是______m/s。

（计算结果均保留两位有效数字）

3．某班同学用如图所示的实验装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。

长木板水平放在实验台上，右端固定打点计时器，木块用细线绕过长木板左端的定滑轮与砂和砂桶相连，每次木块都由静止释放，重力加速度g取10

。

（1）下列说法正确的是（）

A．砂和砂桶的质量一定要远小于木块的质量

B．应使细线与长木板平行

C．木块释放时到右端的距离应适当大些

D．不加垫块是为了使木块所受支持力等于木块的重力

（2）在此实验中，电源频率为50

，打出的一条纸带如下图，A、B、C、D、E为过程中相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，则木块的加速度为

__________

。

（3）已测出木块质量

，打出这条纸带时砂和砂桶的总质量

，木块与木板之间的动摩擦因数

________。

（本题结果均保留2位有效数字）。

4．如图1所示，用质量为

的重物（砝码及砝码盘）通过细线跨过定滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。

（1）若利用该实验装置完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验，下列选项中不正确或不必要的操作是______。

A．必须保证长木板水平放置

B．必须平衡小车受到的阻力

C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车

D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始

（2）若某同学用该实验装置设计“探究加速度与力、质量的关系”的实验，已知打点计时器所用交流电的频率为

，图2是实验中获取的一条纸带的一部分，其中

、

、

、

、

是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示，打计数点

时，小车的速度大小为

______

；由纸带求出小车的加速度的大小

______

。

（计算结果均保留2位有效数字）

5．如图甲是某同学探究小车加速度与质量关系的实验装置。

一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，滑轮刚好伸出桌面，带有凹槽的小车放在长木板上，小车通过细绳绕过定滑轮与钩码相连，小车后面连有纸带，纸带穿过打点计时器，打点计时器使用的是频率为50Hz的交流电，不计滑轮摩擦及空气阻力，重力加速度

。

（1）打开电源，释放小车，钩码运动一段时间落地停止后，小车还持续运动了一段时间，打出的纸带如图乙，纸带左端与小车相连。

纸带上相邻两个计数点间还有4个计时点未画出，则打C点时小车的速度大小

______m/s；小车受到的阻力是其重力的______倍。

（结果均保留两位有效数字）

（2）调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。

左端挂一个质量远小于小车质量的钩码，小车自身的质量保持不变，在小车上加一个砝码，并测出此时小车的加速度a，调整小车上的砝码个数N，进行多次实验，得到多组数据。

以小车上砝码个数N为横坐标，相应加速度的倒数

为纵坐标，在坐标纸上作出如图丙所示的

关系图线，其纵轴截距为b，斜率为k。

若小车上每个砝码的质量均为

，则小车受到的拉力大小为______，小车的质量为______。

（3）如果左端挂的钩码质量不满足远小于小车质量的条件，再重复上述实验，得到的

图线是______（选填直线或曲线）。

6．为了测量滑块与长木板之间的动摩擦因数

，某实验小组设计了如图甲所示的实验装置，交流电的频率为

，重力加速度为

，细绳质量忽略不计。

（1）在该实验中，下列哪些操作是实验中必不可少的___________

A．垫高长木板右端，以平衡摩擦力

B．用天平测出滑块与滑轮1的总质量

C．保证钩码总质量

远小于滑块与滑轮1的总质量

D．记录滑块滑动时弹簧测力计的示数

（2）该实验小组在某次实验中得到了如图乙所示的一条纸带，请根据纸带上测量的所有数据和题干给出的相关数据推算出滑块加速度的大小为___________（用题目给定的字母表示）；

（3）若该实验小组改变钩码的总质量

做了多次试验，记录了每次实验弹簧测力计的示数

并计算出该示数下滑块加速度

，发现

图像是一条如图丙所示的直线，直线与纵轴的交点为

，则滑块与长木板之间的动摩擦因数可表示为___________（用题目给定的字母表示）；由于其他摩擦的影响，该动摩擦因数的测量值比真实值___________（填“偏大”或“偏小”）。

7．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花打点计时器打下的纸带如图1所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每打5次点记为一个计数点，电火花打点计时器接220V、50Hz电源。

（1）设电火花打点计时器打计时点的周期为T，则计算计数点F的瞬时速度vF的公式为vF=___________；

（2）他经过测量并计算得到电火花打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表所示。

以A点对应的时刻为t=0，试在图2所示坐标系中合理地选择标度，作出v-t图象_______，并利用该图象求出物体的加速度a=___________m/s2（结果保留两位有效数字）；

对应点

B

C

D

E

F

速度/m·s-1

0.141

0.180

0.218

0.262

0.301

（3）如果当时电网中交变电流的电压变成240V，打计时点的周期不变，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值将___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

8．某同学为测量小滑块和两不同木板间的动摩擦因数，设计的实验步骤如下：

①将其中一木板水平放置在桌面上，一端伸出桌面外；另一木板倾斜放置，一端与水平木板平滑连接，如图甲所示。

②用量角器测得倾斜木板与水平桌面夹角为37°；用刻度尺测得水平木板的长度及水平木板距地面的高度均为1m。

③将小滑块从倾斜木板的某位置由静止释放，最终会落在水平地面上。

测出小滑块释放点到倾斜木板底端的距离s（单位：

m），小滑块离开水平木板后平抛的水平位移x（单位：

m）。

④改变小滑块从倾斜木板开始释放的位置，重复步骤③。

⑤根据测量数据，描点画图像处理数据。

不计小滑块经倾斜木板与水平木板连接处的能量损失，请回答以下问题：

（1）在步骤⑤中，若画出的图像如图乙所示，纵轴为x2，则横轴应为______

A．s       B．

       C．s2D．

（2）由图乙可知，小滑块与倾斜木板间的动摩擦因数μ1＝______，与水平木板间的动摩擦因数μ2＝______。

9．在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交流电源上。

某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序选取A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间还有四个点），从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带底部对齐、相互紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图所示。

（1）将每一段纸带的右上端连接起来，得到一条倾斜的直线，如图所示，可知该物体做___________直线运动，若直线与-x方向的夹角越小，说明物体运动的加速度___________（填“越大”或“越小”）。

（2）从第一个计数点A开始计时，为求出0.15s时刻物体的瞬时速度，需要测出哪段纸带的长度？

答：

___________段纸带（填“a”、“b”、“c”、“d”或“e”）。

（3）若测得a段纸带的长度为8.0cm，d段纸带的长度为2.0cm，则可求出加速度的大小为___________m/s2。

（结果保留两位有效数字）

10．用刻度尺等器材可以测量动摩擦因数。

实验装置如图所示，表面粗糙程度相同的斜面和水平面在B处平滑连接。

实验步骤如下：

①将一小物块从斜面上的某一点（记为A）由静止释放，物块滑到水平面上的某一点（记为C）停下；

②用铅垂线测定A点在水平面的投影点O，用刻度尺测量

的高度h、

的长度x；

③改变释放点的位置，重复上述步骤，记录多组关于

、

的数据。

请回答下列问题：

（1）用测得的数据（

、

）表示，物块与水平面间的动摩擦因数为______

（2）步骤③可以减小测量动摩擦因数的______（选填“偶然”或“系统”）误差；

（3）根据测得的数据画出图像，下列四个图中最合理的是______；

A．

B．

C．

D．

（4）实验中，小物块从斜面上的

点由静止释放，运动到水平面上的

点停止，

点在水平面的投影为

，记录下

的长度

；增大斜面倾角，再将小物块从

点由静止释放，运动到水平面上的

点停止，

点与

点等高，

点在水平面的投影为

，记录下

的长度

。

则

______

（选填“>”、“=”或“<”）；小物块从

到

的过程记为“Ⅰ”，从

到

的过程记为“Ⅱ”，在同一坐标系中画出小物块速率v随时间变化的图像，正确的是______。

A．

B．

C．

       D．

11．某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：

小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A）

电压表（量程300mV，内阻300

）

电流表（量程300mA，内阻0.27

）

定值电阻R0

滑动变阻器R1（阻值0-20

）

电阻箱R2（最大阻值9999.9

）

电源E（电动势6V，内阻不计）

开关S、导线若干。

完成下列填空：

（1）有3个阻值分别为10

、20

、30

的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为___________

的定值电阻；

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________（填“a”或“b”）端；

（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。

当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为___________

（保留1位有效数字）；

（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______

。

然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：

U/mV

24.0

46.0

76.0

110.0

128.0

152.0

184.0

216.0

250.0

I/mA

140.0

160.0

180.0

200.0

220.0

240.0

260.0

280.0

300.0

（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”）；

（6）该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1=_______W（保留2位有效数字）；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则

=_______（保留至整数）。

12．实验室有如下器材，某同学用它们进行“描绘标有

，

的小灯泡的灯丝电流I随电压U变化的图像”的实验．

A．电流表

量程100mA，内阻约

；

B．电流表

量程

，内阻约

；

C．电压表

量程5V，内阻约

；

D．电压表

量程15V，内阻约

；

E.滑动变阻器

阻值范围

；

F.滑动变阻器

阻值范围

；

G.电源：

电动势为

，内阻约为

；

H.电源

电动势为4V，内阻约为

；

I.导线和开关．

为了实验能操作方便、测量误差小，实验中应选用的器材是______

填器材前的符号

．

用笔画线代替导线，在实物图中完成电路连接_____．

根据实验数据，描绘出

的图象如图所示．

由图可知，在

-

内

图线是直线，则此小灯泡在不工作时，灯丝电阻为______

；当所加电压大于

后，

图线是曲线，则随灯丝两端电压的增大，灯丝电阻______

填“增大”或“减小”

．

13．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，实验器材如下：

A．待测小灯泡（2.5V，0.5A）；

B．双量程电压表（中间接线柱3V；右边接线柱15V）；

C．双量程电流表（中间接线柱0.6A；右边接线柱3A）；

D．滑动变阻器（

，2A）；

E.电源（电动势约为3V，内阻未知）；

F.电阻箱（

）；

G.电键一个；导线若干。

（1）小仁同学选择合适的器材，连好实物图如右上图，小智同学检查时发现了多处错误，这些错误包括列选项中的_______________；

A．干电池多用了一节

B．图中电压表（位于右侧）的量程选错了

C．滑动变阻器接成了限流式

D．电流表内接了

（2）小义同学某次测量结果如上图，则此时电压表的示数为______________V；电流表的示数为____________A；

（3）实验结束后，小信翻阅了书本，发现不同材质的材料，电阻率随温度变化的规律是不同的，在技术上也有不同的用处，他发现小灯泡灯丝的材料______________用来做标准电阻（填“能”或者“不能”）。

14．

（1）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，某同学用了标称“

”的小灯泡。

①该同学先用多用电表的欧姆挡对灯泡电阻进行粗测，他将挡位打到“

”挡，正确操作后，指针偏转如图所示，为了减小测量误差，他应将挡位改成______挡（选填“

”或“

”）；换挡后重新进行欧姆调零，再次测量，多用电表的示数如图所示，该小灯泡的电阻值为________

；

②接着该同学设计了如图的电路进行精确测量，其中有一根导线连错了，连错的导线是________（填导线序号）；

③正确连线后，该同学测得多组数据，并在

图中描点，如图所示，根据图象可知该灯泡正常发光时的阻值为_______

；该阻值和粗测的阻值相差较大，这是因为_________。

15．学习小组中小明分配到一个任务，测量一个额定电压为8V，额定功率为4W的灯泡的伏安特性曲线。

有下列一些器材可供选择：

A．学生电源10V（内阻不计）

B．直流电流表0～3A（内阻约为0.1

）

C．直流电流表0～0.6A（内阻约为0.5

）

D．直流电压表0～10V（内阻约为30k

）

E.滑动变阻器1000

，0.5A

F.滑动变阻器10

，2A

G.导线和开关

（1）实验中电流表应该选____________，滑动变阻器应该选____________，（填写仪器前的字母），实验过程中测量电路应该选择电流表____________（填“内接”或“外接”）法；

（2）小明按照正确的操作，得到了灯泡的伏安特性曲线如图1所示，将灯泡和两个阻值R=20

的定值电阻连接成如图2所示的电路，电源为本实验中提供的学生电源，此时灯泡消耗的电功率为__________W。

（保留两位有效数字）

16．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室备有下列器材供选择∶

A待测小灯泡“3V，0.6A”

B电流表A1（量程3A，内阻约为1Ω）

C电流表A2（量程0.6A，内阻约为5Ω）

D电压表V1（量程3V，内阻约为10kΩ）

E电压表V2（量程15V，内阻约为50kΩ）

F滑动变阻器（最大阻值为100Ω，额定电流50mA）

G滑动变阻器（最大阻值为10Ω，额定电流1A）

H电源（电动势为4V，内阻不计）

I开关及导线等

（1）电流表应选用____________；电压表应选____________；滑动变阻器应选用____________。

（填器材前面的字母）

（2）在图甲实物图中，有部分线已连好，要求小灯泡的电压从零开始测量，请连成符合要求的完整的电路图。

（）

（3）某同学实验后作出的I一U图像如图乙所示，则当灯泡两端的电压为2.4V时，灯泡的实际电阻是___________Ω（结果保留两位有效数字）。

（4）若将此灯泡与电动势为1.5V，内阻为2.5Ω的电源串联，灯泡消耗的功率是__________W。

（结果保留两位有效数字）

17．描绘一只规格为“2.8V，1.6W”的小灯泡的伏安特性曲线，某同学准备了以下实验器材：

A．干电池组E（电动势3V）

B．滑动变阻器R（最大电阻9Ω）

C．电流表A1（量程0～0.6A，内阻约0.5Ω）

D．电流表A2（量程0～3A，内阻约0.1Ω）

E.电压表V1（量程0～3V，内阻约3kΩ）

F.电压表V2（量程0～15V，内阻约15kΩ）

G.一只开关S，导线若干。

（1）实验应选用的电流表是___________，电压表是___________（填器材前面的字母序号）。

（2）在方框里画出符合本实验要求的电路原理图______。

（3）根据测得的电压表V和电流表A的示数，描绘出I-U曲线如图甲所示。

某次测量时，电流表指针位置如图乙所示，则电流表读数为___________A，此时小灯泡的电阻为___________Ω。

（4）用另一电源E0（电动势3V，内阻1.0Ω）和题给器材连接成如图丙所示的电路图，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。

闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为___________W（结果均保留2位小数）。

18．一小型电风扇额定电压为5.0V，额定功率为2.5W，某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的电流与其两端电压关系的曲线。

实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：

A．电源E（电动势为6.0V）；

B．电压表V（量程为0~3V，内阻为3kΩ）；

C．电流表

（量程为0~0.6A，内阻约为0.5Ω）；

D．电流表

（量程3A，内阻约为0.1Ω）；

E．滑动变阻器

（最大阻值为5kΩ）；

F.滑动变阻器

（最大阻值为5Ω）；

G.定值电阻

（阻值为3kΩ）。

（1）为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用_______（填C或D），滑动变阻器应选用_______。

（填E或F）。

（2）请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在甲图的虚线框内（图甲中已经画出小电风扇）____。

（3）操作过程中发现，电压表读数大于0.25V时电风扇才开始转动。

该小组描绘出电压表读数与电流表读数的关系曲线如图乙所示，由此可知小电风扇电机线圈的电阻为________Ω。

（结果保留两位小数）

（4）若用电动势为3V，内阻为2.5Ω的电源为该小风扇供电，电路如图丙所示，则小风扇工作时输出的机械功率为______W。

（结果保留两位小数）

19．某研究性学习小组的同学欲做“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验。

已知所用小电珠的额定电压和额定功率分别为

V、

W，实验使用的直流电源的电动势为

V，内阻忽略不计，实验可供选择的器材规格如下：

A．电流表

（量程

，内阻约5

）

B．电流表

（量程0~3A，内阻约

）

C．电压表

（量程0~3V，内阻约3k

）

D．电压表

（量程0~15V，内阻约2k

）

E.滑动变阻器

（阻值0~10

，额定电流1A）

F.滑动变阻器

（阻值0~5000

，额定电流500mA）

请回答下列问题：

（1）为了完成实验且尽可能减小实验误差，电流表应选择___________，电压表应选择___________，滑动变阻器应选择___________（填写实验器材前的序号）。

（2）该研究性学习小组想进一步研究两电阻串联后的伏安特性曲线与单个电阻的伏安特性曲线的关系，于是找来两个电阻

和

，并测出

和

的伏安特性图线分别如图所示，将这两个电阻串联，然后接在电动势

、内电阻

的电源的两极上。

①在图上用实线画出

、

串联（作为一个整体）后的伏安特性曲线和该电源的

图线（不需写作图步骤和理由）___________。

②接通电路后，电阻

消耗的功率

___________。

（结果保留2位有效数字）

20．某物理兴趣小组欲描绘一小电珠（额定电压为

，额定功率为

）的伏安特性曲线。

要求尽可能减小测量误差，且小电珠的伏安特性曲线在

的范围内描绘。

提供的实验器材有：

A．直流电源

（电动势约为

，内阻不计）；

B．电压表V1（量程为

，内阻为

）；

C．电压表V2（量程为

，内阻为

）；

D．电流表A1（量程为

，内阻约为

）；

E．电流表A2（量程为

，内阻约为

）；

F．定值电阻

（阻值为

）；

G．定值电阻

（阻值为

）；

H．滑动变阻器

（最大阻值为

，最大电流为

）；

I．开关及导线若干。

（1）电压表应选用___________（选填“B”或“C”），电流表应选用___________（选填“D”或“E”），定值电阻应选用___________（选填“F”或“G”）。

（2）请在图甲所示方框内画出实验电路的原理图，并对相关的器材进行标注___________。

（3）小组同学正确连接电路后，改变滑动变阻器的滑片位置，获得多组电压表的示数

、电流表的示数

；小王同学直接用

、

数据描绘的

曲线如图乙所示。

①小王同学描绘的

曲线___________（选填“是”或“不是”）小电珠的伏安特性曲线。

②当电流表的示数为

时，小电珠消耗的电功率为___________

（结果保留两位有效数字）。

参考答案：

1．    0.43    0.32

【解析】

【分析】

【详解】

[1]根据逐差法有

[2]对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有

代入数据解得

2．    0.1s    左    0.96m/s    

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]由于相邻两个记数点之间还有四个打出点没有画出，故相邻两个计数点间的时间间隔为T=0.1s。

（2）[2]由于小车带着纸带做匀加速直线运动，相同时间位移增大，应是纸带的左端与小车相连。

（3）[3]打下C点时，小车运动的速度大小为

[4]由逐差法可得，小车运动的加速度大小为

3．