資源簡介

(共56張PPT)
一、考前必破的3大題型
第2講　“2大策略”破解實驗題
策略一
用好“1明2看3提”——又快又準破解力學實驗題
物理考試大綱規定的力學實驗，包括研究勻變速直線運動、探究彈力和彈簧伸長量的關系、驗證力的平行四邊形定則、驗證牛頓運動定律、探究平拋運動的特點、驗證機械能守恒定律、驗證動量守恒定律等，這些實驗都離不開力、長度、速度或加速度的測量，離不開讓物體運動起來。只要扎扎實實掌握住長度、力、速度、加速度的測量方法及對物體由靜止開始運動的分析方法，實驗部分就能穩得高分。
1.明——明確考查的知識范圍
現在的物理力學實驗題，盡管題目千變萬化，但通過仔細審題，都能直接地判斷出命題人想要考查的知識點和意圖。
2.看——看清實驗題圖
實驗題一般配有相應的示意圖，目的是告知實驗儀器(或部分實驗儀器)及其組裝情況，讓考生探究考查意圖。認識這些器材在實驗中所起的作用，便能初步勾畫實驗過程。
3.提——提取信息
試題總是提供諸多信息再現實驗情境，因此，解答時必須捕捉并提取有價值的信息，使問題迎刃而解。一般需要關注如下信息：
(1)新的概念、規律、公式
一些新穎的非常規實驗題、陌生的新知識(概念公式)應用題、新規律驗證題，都會為我們提供信息。要在閱讀理解的基礎上提取有用信息為解題服務。
(2)新的表格數據
通過解讀表格，了解實驗測量的物理量，根據表格中的數據，判斷相關物理量之間的關系。如正比例、反比例關系，平方還是開方關系，或者是倒數關系。根據數據描點作圖可以直觀反映實驗的某種規律。
(3)新的物理圖像
實驗題本身提供物理圖像，但這些圖像平時沒有接觸過，關鍵要明確圖像的物理意義，才能正確分析實驗問題。
1. (2024·廣東高三模擬)利用圖(甲)所示裝置可以做力學中的許多實驗。
(1)以下說法正確的是________。
A．利用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須設法消除小車和木板間的摩擦阻力的影響
B．利用此裝置探究“小車的加速度與質量的關系”并用圖像法處理數據時，如果畫出的a－M關系圖像不是直線，就可確定加速度與質量成反比
C．利用此裝置探究“功與速度變化的關系”實驗時，應將木板帶打點計時器的一端適當墊高，這樣做的目的是利用小車重力沿斜面分力補償小車運動中所受阻力的影響
(2)甲同學在利用此裝置進行“探究加速度a與力F的關系”的實驗過程中，打出了一條紙帶。從比較清晰的點起，每5個點取一個計數點，用刻度尺測量計數點間的距離如圖(乙)所示。已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz。求：
①從圖中所給的刻度尺上讀出A、B兩點間的距離s1＝_______cm。
②該小車的加速度a＝________m/s2(計算結果保留一位有效數字)。
③實驗的過程中，甲同學不斷增加所掛鉤碼的個數，導致鉤碼的質量遠遠大于小車的質量，則小車加速度a的值隨鉤碼的個數的增加將趨近于____________的值。
【答案】　(1)C　(2)0.70　0.2　當地的重力加速度
2. (2024·天津模擬)在“探究兩個互成角度的力的合成規律”實驗中，桌上放一塊方木板，用圖釘把一張白紙釘在方木板上。再用圖釘把橡皮條一端固定在板上的A點。在橡皮條另一端拴上兩條細繩形成結點，細繩的另一端系著繩套。先用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條；再用一個彈簧測力計通過細繩套拉橡皮條。
(1)判斷力F單獨作用與力F1、F2共同作用效果相同的依據是_____。
A．F的大小等于F1與F2的大小之和
B．使橡皮條伸長相同的長度
C．使橡皮條上的結點到達同一位置
(2)實驗中需要標記或者記錄的信息有________。
A．橡皮條的原長 B．橡皮條原長時結點的位置
C．力F的大小和方向 D．力F1、F2的大小和方向
(3)下列措施可以減小實驗誤差的是________。
A．橡皮條應與兩繩套夾角的平分線在同一直線上
B．用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，兩個繩套的夾角必須等于90°
C．用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，彈簧測力計盡量與木板平行
D．拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠些
【答案】　(1)C　(2)CD　(3)CD
【解析】　(1)判斷力F單獨作用與力F1、F2共同作用效果相同的依據是使橡皮條上的結點到達同一位置，選項C正確。
(2)實驗中需要標記或者記錄的信息有力F的大小和方向及力F1、F2的大小和方向,以便于畫出它們的力的圖示并加以比較,選項C、D正確。
(3)可以減小實驗誤差的是用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，彈簧測力計盡量與木板平行，選項C正確；拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠些，以便于標出拉力的方向，選項D正確；而橡皮條不一定要與兩繩套夾角的平分線在同一直線上，選項A錯誤；用兩個彈簧測力計拉橡皮條時，兩個繩套的夾角不必要等于90°，選項B錯誤。故選CD。
3.(2024·湖南婁底模擬)某同學設計了如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律。
(1)質量均為M的重物A、B用繞過光滑定滑輪的輕繩連接、重物A上裝有質量不計的遮光片，豎直標尺下端固定有光電門，固定重物A。先記下遮光片在標尺上對準的位置，再在重物A點下面懸掛一個質量為m的鉤碼。由靜止釋放重物A，記錄遮光片通過光電門的遮光時間t，若遮光片的寬度為d，則遮光片擋光時重物A的速度為v＝________。
4. (2023·湖南邵陽一模)某同學想測量某地重力加速度g的大小和圓弧軌道的半徑R。所用裝置如圖甲所示，一個傾角為37°的固定斜面與豎直放置的光滑圓弧軌道相切，一個可以看作質點、質量為m的滑塊從斜面上某處由靜止滑下，滑塊上有一個寬度為d的遮光條，在圓弧軌道的最低點有一光電門和一壓力傳感器(沒有畫出)，可以記錄擋光時間t和傳感器受到的壓力F。
(1)若某次擋光時間為t0，則此時遮光條速度v＝________。
(3)已知圖乙中圖線的斜率為k，縱截距為b，則可知該地重力加速度g＝________；圓弧軌道的半徑R＝________。(用已知物理量符號表示)
5. (2024·廣東跟蹤模擬)某實驗小組組裝了如圖甲所示的實驗裝置來完成驗證動量守恒定律的實驗。在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動。然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續做勻速運動，在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50 Hz。
(1)下列操作正確的是________。
A．本實驗無需平衡摩擦力
B．先釋放拖動紙帶的小車，再接通打點計時器的電源
C．先接通打點計時器的電源，再釋放拖動紙帶的小車
(2)若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數點間距(已標在圖上)。A為運動起始的第一點，則應選________段來計算A的碰前速度，應選________段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空均選填“AB” “BC”“CD”或“DE”)。
(3)已測得小車A的質量m1＝400 g，小車B的質量m2＝500 g，由以上測量結果可得碰前總動量為________kg·m/s，碰后總動量為________ kg·m/s。實驗結論：___________________________________________。(計算結果保留三位有效數字)
【答案】　(1)C　(2)BC　DE　(3)1.06　1.05　在誤差允許的范圍內，系統的動量守恒
【解析】　(1)本實驗要保證系統動量守恒，因此要平衡摩擦力，同時按照正確操作步驟應該先接通電源后推動小車運動。故選C。
(2)由紙帶可知，BC段小車才勻速運動，而碰撞后DE段才開始勻速運動，故應選BC段來計算A的碰前速度，應選DE段來計算A和B碰后的共同速度。
策略二
用好“1明2選3畫”——逐步攻克電學實驗題
考生普遍感覺電學實驗題比力學實驗題難度大一些，分析近幾年的高考題可以發現電學實驗題的創新幅度小一些，不像很多力學實驗題那樣看起來就是一個全新的實驗。而電學實驗題往往是以大綱要求的5個基本實驗為原型，從測量對象、實驗原理、實驗分析與數據處理等方面進行創新演繹。只要考生多從這幾個方面學習、思考、研究、鞏固，對于電學實驗題也可以做到得心應手，“滿分”而歸。
電學設計實驗的難點是電路的設計，其突破方法為
1.明——明確實驗目的。
2.選——通過實驗目的與實驗器材的結合，選擇合適的實驗原理。
3.畫——畫出可能實驗原理圖，結合題設條件確定最優的電路原理圖。
1. (2023·浙江杭州二模)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗中
(1)如圖所示，小海同學將變壓器的原線圈接在低壓交流電源上，小燈泡接在變壓器的副線圈上，小燈泡發光，下列說法正確的是______。
A．將原線圈接在電壓相同的低壓直流電源上，小燈泡亮度不變
B．電流從原線圈經鐵芯流到副線圈，最后流過小燈泡
C．將可拆變壓器的橫條鐵芯取下，小燈泡的亮度降低
(2)實驗過程中，小海同學聽到變壓器發出明顯的“嗡嗡”低鳴聲，引起該現象的原因可能是________。
A．原線圈上輸入電壓過低
B．變壓器上的兩個固定螺絲沒有擰緊
C．小燈泡與底座之間接觸不良
【答案】　(1)C　(2)B
【解析】　(1)將原線圈接在電壓相同的低壓直流電源時，小燈泡不亮，A錯誤；電流不會從原線圈經鐵芯流到副線圈，B錯誤；將可拆變壓器的橫條鐵芯取下后，導致電磁感應現象減弱，感應電流減小，故小燈泡的亮度降低，C正確。
(2)聽到變壓器發出明顯的“嗡嗡”低鳴聲，是因為變壓器上的兩個固定螺絲沒有擰緊出現的現象，A、C錯誤，B正確。
2. (2023·山東泰安二模)多用電表是實驗室必備儀器，某實驗小組把一歐姆擋等效為一個直流電源，用一個滑動變阻器和一個電壓表測量該多用電表內電源電動勢和歐姆“×1”擋內部總電阻，他所采用的實驗電路如圖甲所示。
實驗器材：待測多用電表(歐姆擋部分刻度損壞)；
電壓表V：量程6 V，內阻約15 kΩ；
滑動變阻器，最大阻值50 Ω；
導線若干；
根據以下操作步驟，回答有關問題：
(1)將待測多用電表調到歐姆“×1”擋，將表筆A、B短接，調節歐姆調零旋鈕，進行歐姆調零。
(2)調零完畢，將表筆A、B分別與圖甲中1、2兩端相接，其中A為________表筆(填“紅”或“黑”)。
(3)圖乙是多用電表某次測量示數，該示數為________Ω。
【答案】　(2)黑　(3)7.0　(4)3　20
【解析】　(2)多用電表內部電源的正極與黑表筆相連，電壓表的電流應從正接線柱流向負接線柱，因此A為黑表筆。
(3)多用電表調到歐姆“×1”擋，由圖乙可知示數為7.0 Ω。
解得r＝20 Ω，E＝3 V。
3. (2024·湖北武漢質檢)18650鋰電池是鋰電池的鼻祖，其中“18”表示直徑是18 mm，“65”表示長度是65 mm，“0”表示是圓柱形電池，它具有能量密度高(約為555 Wh/kg)、單體工作電壓高(充滿電時約為4.2 V)、內阻小(10－2 Ω數量級)、壽命長等優點，在電動汽車、充電寶等許多產品中得到了廣泛的應用。某同學從下列器材中選用部分器材測量一節18650鋰電池的電動勢和內阻：
A．數字多用表(電壓擋內阻約為107 Ω，10 A電流擋內阻約為0.05 Ω)2只
B．定值電阻R1(2.5 Ω，3 A)2只
C．滑動變阻器R2(5 Ω，3 A)2只
D．滑動變阻器R3(10 Ω，2 A)2只
E．開關S(約0.15 Ω)1只
F．幾根導線(約0.01 Ω/根)
(1)該同學選擇器材正確連接實物電路后，閉合開關S，調節滑動變阻器，讀出一只數字多用表電壓擋的示數U和另一只數字多用表電流擋的示數I。改變滑動變阻器滑片的位置,得到多組(U,I)，記錄數據如下：
他根據上述數據，用電腦軟件在直角坐標系中描點，擬合直線，得到U與I的函數關系式為U＝－0.244 7I＋3.976，則該鋰電池的電動勢為________V，內阻為________Ω。(結果均保留三位有效數字)
序號 1 2 3 4 5 6
U/V 3.814 3.746 3.690 3.604 3.500 3.396
I/A 0.678 0.928 1.152 1.526 1.945 2.371
(2)該同學完成上述實驗所采用的電路原理圖是右圖中的________。
(3)實驗中，滑動變阻器Rx選擇的是________，保護電阻選擇的是________。(填器材序號)
(4)實驗完成后，該同學用專業電池內阻測試儀測得這節18650鋰電池的內阻為0.06 Ω，與上述伏安法測得的內阻值相比，兩者差異很大，其原因是______________________________________________________ ___________________________________________________________。
【答案】　(1)3.98　0.245　(2)甲　(3)C　B　(4)用上述方法測電源電阻時電壓表分流會產生系統誤差；測得的內阻包含電池內阻、開關電阻及導線電阻
【解析】　(1)根據U＝E－Ir，圖像的縱截距表示電源電動勢，所以電動勢E＝3.98 V；圖像的斜率絕對值表示內阻r，內阻r＝0.245 Ω。
(2)保護電阻不能影響對路端的電壓測量，故選圖甲。
(3)滑動變阻器的額定電流不能低于表格第6組電流2.371 A，所以滑動變阻器選R2，故選C；定值電阻充當保護電阻，故保護電阻選B。
(4)用上述方法測電源電阻時電壓表分流會產生系統誤差；測得的電阻包含電池內阻、開關電阻及導線電阻，故和用專業儀器測得的內阻相比，兩者差異大。
4.靈敏電流計(俗稱“表頭”)的結構如圖1所示，線圈由長而細的銅絲繞制而成，當電流通過接柱流入線圈時，線圈會在均勻輻向磁場中轉動，從線圈的偏轉角度就能判斷電流的大小。靈敏電流計的優點是靈敏度高，但是允許通過的電流很弱，如希望用它測量較大的電流值，就要進行電表的改裝。
(1)當電流流過靈敏電流計的線圈時，線圈因受到________力的作用而轉動。
(2)如圖2所示，為將內阻為200 Ω，滿偏電流為2 mA的表頭改裝成量程為0.1 A的電流表，應給表頭并聯一個定值電阻R1，R1的阻值為________Ω。(結果保留兩位有效數字)
(3)某同學查閱資料了解到制作定值電阻的材料是錳銅或鎳鉻合金，而制作表頭線圈的材料是銅，對比材料的電阻率隨溫度變化的數據得知，圖2中表頭的阻值Rg隨溫度升高而增大，而R1幾乎不隨溫度變化。他認為電流表這樣直接改裝會因環境溫度變化的影響對測量帶來較大的誤差。為了探究大量程電流表的結構，他打開了雙量程安培表的后蓋觀察內部電路，發現其表頭是與一個電阻R0串聯后才一起接入電路的，如圖3所示，經查閱資料發現這是一個溫度補償電阻。
a．為保持在一定溫度區間內精準測量的要求，這個溫度補償電阻的阻值隨溫度變化的特點應為：隨溫度升高電阻的阻值________(選填“增大”“減小”或“不變”)
b．若將用圖2方法改裝且已完成刻度盤重新標度的電流表，放到更高溫度的環境下使用，會造成測量結果偏大還是偏小？____________。請分析說明____________________________________________________ ____________________________________________________________。
【解析】　(1)當電流流過靈敏電流計的線圈時，線圈因受到安培力的作用而轉動。
(3)為了保持在一定溫度區間內精確測量的要求，表頭的內阻與溫度補償電阻的阻值之和應盡可能不隨溫度變化，所以溫度補償電阻隨溫度變化的特點應與表頭的相反，即隨溫度升高電阻的阻值減小。
5. (2024·浙江杭州二模)近些年，桶裝飲用水抽檢不合格的新聞屢見不鮮，檢驗飲用水是否合格的一項重要指標是電導率，電導率為電阻率的倒數。小張同學想要探究離子濃度對飲用水電導率的影響，其中某組實驗的操作如下：取100 mL飲用水加入適量的食鹽，攪拌溶解得到未飽和食鹽溶液，為了方便測量溶液的電阻，取部分溶液裝入絕緣性良好的塑料圓柱形容器內，容器兩端用金屬圓片電極密封，如圖甲所示。
(1)在溶液未達到飽和之前，溶解的食鹽越多則溶液的電導率會____ (填“越大”或“越小”)。
(2)小張同學先用多用電表粗測其電阻，將選擇開關置于歐姆“×100擋”位置，在歐姆調零后測量其阻值時記錄電表指針偏轉如圖乙所示，該電阻的阻值為________Ω。
(3)小張同學想進一步精確測量其電阻，實驗室能提供以下器材：
A．干電池兩節(每節干電池電動勢約為1.5 V，內阻可忽略)
B．電流表A1(量程為0～0.6 A，內阻約為0.7 Ω)
C．電流表A2(量程為0～3 A，內阻約為0.5 Ω)
D．靈敏電流計G(量程為0～250 μA，內阻等于900 Ω)
E．電壓表V1(量程為0～3 V，內阻約為4 kΩ)
F．電壓表V2(量程為0～15 V，內阻約為7 kΩ)
G．滑動變阻器R1(最大阻值為10 Ω)
H．電阻箱R2(最大阻值為9 999.9 Ω)
I．開關、若干導線
為了完成測量,除兩節干電池、開關、若干導線和滑動變阻器R1外,還應選擇的最恰當的器材是________________(填寫器材前面的字母)。
【答案】　(1)越大　(2)1 900　(3)DEH(或方案二DH)　見解析圖
【解析】　(1)在溶液未達到飽和之前，溶解的食鹽越多則溶液的電導率會越大。
(2)電阻的阻值為：表盤讀數×倍率＝19×100 Ω＝1 900 Ω。
(3)如果采用伏安法，則電壓表選E，電流表有內阻時存在系統誤差，為了消除系統誤差，利用已知內阻的靈敏電流計與電阻箱改裝為大量程的電流表，所以選DH，故選DEH。
如果采用等效替代法，則只需要一個電阻箱和一個靈敏電流計，所以選DH。
電路設計，如圖所示。
6. (2023·四川內江二模)要測一個待測電阻Rx(240～260 Ω)的阻值，實驗室提供了如下器材：
A．電源E：電動勢15.0 V，內阻不計；
B．電流表A：量程0～15 mA，內阻rA為4 Ω；
C．電壓表V：量程0～10 V，內阻rV約為10 kΩ；
D．滑動變阻器R：最大阻值20 Ω，額定電流0.5 A；
E．定值電阻R1＝20 Ω；
F．定值電阻R2＝4 Ω；
G．定值電阻R3＝1 kΩ；
H．電鍵S及導線若干。
(1)為了測定待測電阻上的電流，可以將電流表并聯定值電阻______ (選填“R1”“R2”或“R3”)，將其改裝成一個大量程的電流表。
(2)利用所給器材，在虛線框內畫出測量待測電阻Rx阻值的實驗原理電路圖(所有的器材必須用題中所給的符號表示)。
(3)根據以上實驗原理電路圖進行實驗，若測量電路中電流表表頭的讀數為14.0 mA，電壓表的讀數為7.0 V。根據它們的讀數并結合題中所給數據，求出待測電阻Rx＝________Ω(結果保留三位有效數字)。
【答案】　(1)R2　(2)見解析圖　(3)248

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