2018届高三物理专题复习实验题专练（二）

实验题专练(二)

1.国标(GB/T)规定自来水在15℃时电阻率应大于13Ω·m.某同学利用图1甲电路测量15℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动.实验器材还有：电源(电动势约为3V，内阻可忽略)，电压表V1(量程为3V，内阻很大)，电压表V2(量程为3V，内阻很大)，定值电阻R1(阻值4kΩ)，定值电阻R2(阻值2kΩ)，电阻箱R(最大阻值9999Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺.

图1

实验步骤如下：

A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d；

B.向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L； C.把S拨到1位置，记录电压表V1示数；

D.把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；

E.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R； F.断开S，整理好器材.

(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙，则d＝________mm.

(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为：Rx＝________(用R1、R2、R表示).

1

(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图2所示的R－关L系图象.自来水的电阻率ρ＝_________Ω·m(保留两位有效数字).

图2

(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将___________(填“偏大”“不变”或“偏小”).

R1R2答案 (1)30.00 (2) (3)14 (4)偏大

R

解析 (1)根据游标卡尺的读数规则，玻璃管内径d＝30 mm＋0×0.05 mm＝30.00 mm. U

(2)把S拨到1位置，记录电压表V1示数，得到通过水柱的电流I1＝.由闭合电路欧姆定律

R1U

得，E＝U＋Rx；把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相

R1UU

同，记录电阻箱的阻值R，得到该电路的电流I2＝.由闭合电路欧姆定律得，E＝U＋R2；

RRR1R2联立解得：Rx＝. R(3)由电阻律公式Rx＝

ρLR1R2R1R2S11，Rx＝联立解得：R＝·. R－关系图象斜率k＝0.4×103 SRρLL

R1R2Sπd2R1R2S

Ω·m，k＝，S＝，解得：ρ＝≈14 Ω·m.

ρ4k

UU

(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则通过水柱的电流I1大于测量值，即Rx>R2，得

R1RR1R2到Rx>，即自来水电阻测量值偏大，自来水电阻率测量结果将偏大.

R

2.两位同学用如图3所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.

图3

(1)实验中必须满足的条件是________. A.斜槽轨道尽量光滑以减小误差 B.斜槽轨道末端的切线必须水平

C.入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 D.两球的质量必须相等

(2)测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平均射程分别为OM和ON.当所测物理量满足表达式____________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式

____________时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞.

(3)乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图4所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点.实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′.测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h1、h2、h3.若所测物理量满足表达式____________时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒.

图4

答案 (1)BC (2)mA·OP＝mA·OM＋mB·ON OP＋OM＝ON (3)

mAmAmB＝＋ h2h3h1

解析 (1)“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，故D错误；故选B、C.

(2)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒，则mAv0＝mAv1＋mBv2，又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t，代入得：mA·OP12

＝mA·OM＋mB·ON，若碰撞是完全弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得：mAv 0＝21212mAv OP2＝mA·OM2＋mB·ON2.两式联1＋mBv 2，将OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t代入得：mA·22立可得OP＋OM＝ON.

1

(3)小球做平抛运动，在竖直方向上：h＝gt2，平抛运动时间：t＝

2的水平位置为x，小球做平抛运动的初速度：vA＝x

g，v′＝x2h2A

2h，设轨道末端到木条g

g，vB′＝x2h3

g，2h1

如果碰撞过程动量守恒，则：mAvA＝mAvA′＋mBvB′，将vA＝x＝xgmAmAmB代入上式，解得：＝＋. 2h1h2h3h1

g，v′＝x2h2Ag，v′2h3B

3.在“测量金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准、待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图5所示，其读数为_________mm(该值接近多次测量的平均值).

图5

(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势3V，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器(0～20Ω，额定电流2A)，开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

次数 U/V I/A

由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图6中的________图(选填“甲”或“乙”).

1 0.10 0.020 2 0.30 0.060 3 0.70 0.160 4 1.00 0.220 5 1.50 0.340 6 1.70 0.460 7 2.30 0.520

图6

(3)图7是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完图中实物间的连线，并使开关闭合瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.

图7

(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图8所示，图中已标出了与测量数据对