专题6.4 应对高考创新实验必备的深度探究能力-2023届高考物理二、三轮复习总攻略

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目录
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc2323" 一、新高考物理实验题的特点 PAGEREF _Tc2323 1
\l "_Tc11500" 二、指向深度探究的实验复习的必要性 PAGEREF _Tc11500 2
\l "_Tc29717" 三、指向深度探究的实验复习策略 PAGEREF _Tc29717 2
\l "_Tc8108" 1．深度探究实验目的 PAGEREF _Tc8108 2
\l "_Tc3615" 2．深度探究实验原理 PAGEREF _Tc3615 4
\l "_Tc20939" 3．深度探究测量电路 PAGEREF _Tc20939 8
\l "_Tc29096" 4．深度探究控制电路 PAGEREF _Tc29096 9
\l "_Tc18848" 四、实验题破解攻略 PAGEREF _Tc18848 11
\l "_Tc29307" 策略一 用好“1明2看3提”——又快又准破解力学实验题 PAGEREF _Tc29307 11
\l "_Tc8020" 策略二 用好“1明2选3画”——逐步攻克电学实验题 PAGEREF _Tc8020 13
\l "_Tc13697" 五、针对训练 PAGEREF _Tc13697 17
【概述】物理实验在高考中占据重要地位，是高考试题中最具活力和创造性的部分，物理实验在注重对科学探究能力考查的同时，也注重对物理观念和科学思维等核心素养的考查，尤其重视对学生的迁移创新能力的考查。
一、新高考物理实验题的特点
1．源于教材但不拘泥于教材
分析高考物理实验题发现，全部实验题均“源于教材而不拘泥于教材，源于经典实验而发展经典实验”，高度体现了2017年版课程标准提出的“注重体现物理学科本质，培养学生物理学科核心素养”的理念和“科学探究”为主体的实验评价方式。
2．创设情境引导学生设计与创新
实验设计已成为高考题的亮点，这类试题以“某同学”“某小组”为主角创设一个新的实验目的，但深入研究会发现，提供的实验器材和运用的基本原理都是学生熟悉的，只是需要学生深入理解每一个器材的作用、每一个原理的意义，才能完成设计。这类试题要求学生深入理解教材中实验所涉及的每一个知识、方法、原理，并能够在新的实验目的下迁移、重组并应用。
3．不一定在实验题中考实验
2022年高考中多地的试卷中均加大了实验的考查力度，不仅仅局限在原有的实验题位置，比如全国甲卷24、25两道计算题均一实验为背景要求学生理解教材中所学理论的实验背景并能将教材中的实验思想方法应用到题目中才能解答。
总之，实验题的原理和方法均源于《课程标准》要求的实验，但试题更加注重在新情境下的迁移与应用，在考查基础知识的基础上更加注重创新思维能力的考查。
二、指向深度探究的实验复习的必要性
传统的实验复习，学生大多缺少真实体验探究的机会，教师“说”、学生“背”实验的现象普遍存在，即使做实验，也是学生根据教师提供的实验器材，按照规定的实验步骤进行程式化操作，学生很少经历自主设计实验的机会。纸笔训练和测试成为常见的强化实验复习的主要手段，显然，这样的复习方式不利于学生迁移与应用能力的提高，更不利于学生创新思维能力的培养。
所以，实验复习应该以教材中的实验为抓手，引导学生经历深度探究，亲身体验物理知识的应用价值，进而主动理解知识、掌握方法、形成观念。
三、指向深度探究的实验复习策略
教材中的每一个实验必然是基于观察和实验提出问题、形成猜想和假设(即实验目的)，并进一步设计实验与制订方案(即实验原理)，最后基于证据得出结论并给出解释(实验步骤、数据处理、误差分析)。高三的实验复习中，只有引导学生再次经历探究过程，才能引发学生关于实验设计思想的深度思考，如果在高考中遇见新的实验题目，才能自主完善设计。所以，对待每一个实验，都要引导学生深入研究实验目的、实验原理、综合考虑实验原则来设计思路，完善实验方案。
1．深度探究实验目的
明确实验目的，指的是明确测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，只有深入理解了实验目的，实验原理才会一步一步呈现出来，这是明确实验探究方向的必备前提。
【例1】橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，弹力F与伸长量x成正比， 即F＝kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明k＝Yeq \f(S,L)，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。
(1)在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是________。
A．N B．m
C．N/m D．Pa
(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值。首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L＝20.00 cm，利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D＝4.000 mm，那么测量工具a应该是____________，测量工具b应该是____________。
(3)下表是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录。
表 实验记录表
请在图乙中作出F­x图像，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k＝________N/m。
(4)这种橡皮筋的Y值等于________。
【深化拓展】本题的实验目的是测量橡皮筋的杨氏模量，不是教材中的原始实验，是教材中“探究弹簧弹力与形变量的关系”的延伸，试题对杨氏模量Y给出了含义和关系式，围绕Y的关系式，要达到实验目的，需测出S、L及k的值，题中给出了S、L的值，需从有效数字的角度分辨出所用的器材，而k的值需从F­x图像中确定。
2．深度探究实验原理
在实验目的的引导下，选择合适的实验原理，关键要清楚：实验目的与哪些物理量直接相关？待测物理量要通过哪些规律、公式求出？在现有实验条件下用什么方法测定该物理量？
【例2】如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情境。将一轻细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个质量为m的小球，将画有几个同心圆的白纸置于悬点下方的水平台上，调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆做匀速圆周运动。调节平台的高度，使纸面贴近小球但不接触。
(1)若忽略小球运动中受到的阻力，在具体的计算中可将小球视为质点，重力加速度为g。
①从受力情况看，小球做匀速圆周运动所受的向心力是________。
A．小球所受绳子的拉力
B．小球所受的重力
C．小球所受拉力和重力的合力
②在某次实验中，小球沿半径为r的圆做匀速圆周运动，用秒表记录了小球运动n圈的总时间t，则小球做此圆周运动的向心力大小Fn＝________(用m、n、t、r及相关的常量表示)。用刻度尺测得细线上端悬挂点到画有圆周纸面的竖直高度为h，那么对小球进行受力分析可知，小球做此圆周运动所受的合力大小F＝__________(用m、h、r及相关的常量表示)。
③保持n的取值不变，改变h和r进行多次实验，可获取不同的时间t。研学小组的同学们想用图像来处理多组实验数据，进而验证小球在做匀速圆周运动的过程中，所受的合力F与向心力Fn大小相等。为了直观，应合理选择坐标轴的相关变量，使待验证关系是线性关系。为此不同的组员尝试选择了不同变量并预测猜想了如图所示的图像，若小球所受的合力F与向心力Fn大小相等，则这些图像中合理的是________。
(2)考虑到实验的环境、测量条件等实际因素，对于这个实验的操作，下列说法正确的是________。
A．相同体积的小球，选择密度大一些的球可以减小空气阻力对实验的影响
B．相同质量的小球，选择体积小一些的球有利于确定其圆周运动的半径
C．测量多个周期的总时间再求周期的平均值，有利于减小周期测量的偶然误差
D．在这个实验中必须测量出小球的质量
(3)上述实验中小球运动起来后撤掉平台，由于实际实验过程中存在空气阻力的影响，所以持续观察会发现小球做圆周运动的半径越来越小，经过足够长时间后，小球会停止在悬点正下方。若小球在运动中每转动一周的时间内半径变化均可忽略，即每一周都可视为匀速圆周运动。请分析说明在小球做上述圆周运动的过程中，随着细绳与竖直方向的夹角不断减小，小球做圆周运动的周期是如何变化的。
【深化拓展】本题属于圆锥摆模型，与单摆的原理及结论是不同的，最常见的错误是不深度探究实验原理，不推理论证圆锥摆的周期与h的关系，仅凭记忆中单摆的周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))的关系得出周期与摆角无关的错误结论。需要注意的是，对于这类“形同质异”类实验，要在实验原理和方法上关注个性问题，并进行适当比较，切不可生搬硬套，乱用“现成”结论。
【例3】(2021·1月广东学业水平选择考适应性测试，11)为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图(a)装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)，其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：
(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量ΔEp＝________，动能的增加量ΔEk＝________。(均用题中所给字母表示)
(2)观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：________________________________________。
(3)为减小实验误差，实验时应选用密度________(选填“较大”或“较小”)的小球。
【例4】某物理课外小组利用图中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：
(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑．
(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s－t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.
(3)对应于不同的n的a值见下表．n＝2时的s－t图象如图所示；由图求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表．
(4)利用表中的数据在图中补齐数据点，并作出a－n图象．从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．
(5)利用a－n图象求得小车(空载)的质量为________kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)．
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是________(填入正确选项前的标号)．
A．a－n图线不再是直线
B．a－n图线仍是直线，但该直线不过原点
C．a－n图线仍是直线，但该直线的斜率变大
3．深度探究测量电路
高中电学实验中的测量问题，重点是测电压、测电流、测电阻，核心问题是考虑电流表、电压表有内阻的情况下如何提高测量精度。
【例2】利用输出电压为3 V的恒压电源、量程为0～0.6 A的电流表(内阻不计)、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝(长度为0.05 m，总阻值为25 Ω)、弹簧(电阻不计)、开关、导线，改装成如图甲的测力计。
(1)图甲的电路中，定值电阻的作用是______________________________________
______________________________________________________________________，
阻值至少为________ Ω。
(2)弹簧所受拉力F与其伸长量ΔL的关系如图乙。若定值电阻为10 Ω，则电流表的示数I与弹簧所受拉力F的关系式I＝__________(A)，可知由电流表改装的测力计刻度________(选填“均匀”或“不均匀”)，当电流表的示数为0.3 A，对应标示的力为______ N。
【深化拓展】本题是一道设计性实验，不是教材中的原始实验，是教材中“探究弹簧弹力与形变量的关系”、“欧姆表的原理”以及电阻电阻定律的延伸，试题给出了电路图，要求考生紧扣实验目的理解电路的设计。需结合胡克定律、闭合电路欧姆定律、电阻定律、欧姆表刻度原理及F­x图像等综合分析。
4．深度探究控制电路
无论是测电阻还是测电源电动势和内电阻，都离不开滑动变阻器，它在电路中的作用不仅是保障安全性，还起到调节电流和电压的作用，是控制电路的重要元器件。那么，在电路设计中，选择多大的滑动变阻器？又如何连接(限流或分压)？关注教材的练习题，会发现它在引导我们对比滑动变阻器在两种连接方式下的控制功能。
【例6】(2022·北京调研)在设计“伏安法测小灯泡的电阻”实验电路时，要思考以下两个问题：
(1)电流表内接还是外接？
如图甲所示，某同学采用试接的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现电压表示数有明显变化，而电流表示数无明显变化，说明小灯泡的阻值与________(选填“电流表”或“电压表”)的阻值接近，应选择电流表________(选填“内接”或“外接”)的电路。
(2)如何选择滑动变阻器？
有三种规格的滑动变阻器，它们的最大阻值分别是R1＝20 Ω，R2＝200 Ω，R3＝1 750 Ω。将它们分别接入图乙所示电路。保持M、N间电压恒定，从左向右移动滑片P，研究小灯泡两端的电压U与滑片的滑动距离L(滑片从左向右滑动的最大距离为L0)的关系，如图中“×”为根据实验数据描出的点，请你结合图像判断该实验中选择的滑动变阻器最合适的规格是________，并简要说明理由：___________________________
__________________________________________________________________________。
【深化拓展】本题中第(1)问，只有深入思考了电流表内接法和外接法两种电路中系统误差产生的原因，才可以对测量电路做出正确选择；而第(2)问中，应清楚分压式接法中，选择阻值较小的滑动变阻器将更有利于对小灯泡电压和电流的调节。
另外，还可以深入探究：什么时候选择限流式连接方式？在限流式连接中选择多大的滑动变阻器合适？
总之，在高考实验部分的复习备考中，引导学生经历对实验的深度探究，不仅能激发学生的好奇心和求知欲，更有利于提高学生发现问题、提出问题、解决问题的能力，进而培养学生的创新精神和实践能力，提升学生的科学素养。
四、实验题破解攻略
策略一 用好“1明2看3提”——又快又准破解力学实验题
1.明——明确考查的知识范围
现在的物理力学实验题，尽管题目千变万化，但通过仔细审题，都能直接地判断出命题人想要考查的知识点和意图。
2.看——看清实验题图
实验题一般配有相应的示意图，目的是告知实验仪器(或部分实验仪器)及其组装情况，让考生探究考查意图。认识这些器材在实验中所起的作用，便能初步勾画实验过程。
3.提——提取信息
试题总是提供诸多信息再现实验情境，因此，解答时必须捕捉并提取有价值的信息，使问题迎刃而解。
【例1】(2020·北京高考，15)在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：
(1)为猜想加速度与质量的关系，可利用图所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是：________(选填选项前的字母)。
A.小车质量相同，钩码质量不同
B.小车质量不同，钩码质量相同
C.小车质量不同，钩码质量不同
(2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据，如下表所示。在图所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出a－eq \f(1,M)图像。
(3)在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图中画出小车受力的示意图。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：____________(选填选项前的字母)。
A.使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力
B.若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力
C.无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力
D.让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力
【例2】(2022·广东茂名二模)用图甲的装置研究物体的落体运动(所需电源装置没有画出)，已知打点计时器打点的周期为T，图乙是某次实验得到的一条纸带。请按题目要求作答：
(1)可以判断，连接下落物体的夹子夹在图乙纸带的____(选填“左”或“右”)端；
(2)若s2＝5.32 cm，s3＝6.84 cm，T＝0.02 s。则在纸带上打下点A时物体的速度vA＝________ m/s(结果保留3位有效数字)；
(3)若用逐差法计算加速度，则该下落物体的加速度a＝________(用T和纸带上标出的所有位移符号表示)。
策略二 用好“1明2选3画”——逐步攻克电学实验题
1.明——明确实验目的。
2.选——通过实验目的与实验器材的结合，选择合适的实验原理。
3.画——画出可能的实验原理图，结合题设条件确定最优的电路原理图。
【例1】 (2022·湖南岳阳二模)某同学要将一量程为3 V的电压表V1改装成量程为15 V的电压表V2。
(1)先将V1直接接到内阻可以忽略的电源两端，读数为2.0 V；再将V1与阻值为
2 000 Ω的电阻串联后，接到该电源两端，读数为1.5 V，则V1的内阻为
________ Ω。
(2)要改装成量程为15 V的电压表V2，需要将V1表与合适的电阻R________(选填“串联”或“并联”)。
(3)将改装后的电压表V2与一标准电压表校对。
①完成下面的实物连线；
②在闭合开关之前，滑动变阻器的滑片P置于最________端(选填“左”或“右”)；
③闭合开关，移动滑片P，标准电压表示数为10.0 V时，V1表示数为2.5 V。要达到预期目的，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝________(保留3位有效数字)。
【例2】(2022·福建漳州二模)电饭锅有“煮饭”和“保温”两种工作模式，在
220 V额定电压下功率分别为600 W和80 W。某同学通过实验测定该电饭锅两种工作模式的电阻。备有实验器材：
滑动变阻器R1(最大阻值5 Ω)，电阻箱R(精度0.01 Ω)，电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)，电流表A(量程60 mA，内阻r＝3.6 Ω)，干电池两节，开关及导线若干。
(1)利用上述器材，设计如图甲所示电路。实验前应将滑动变阻器滑片置于________(填“a”或“b”)端；
(2)将电饭锅置于其中一种工作模式，闭合S，调节滑片于不同位置，记录多组I、U的示数，在图乙中绘制I－U图线①；
(3)将电饭锅置于另一种工作模式，闭合S，发现电流表读数超过量程，立即断开S。经过分析计算，决定将电流表量程扩大到0.6 A，则应将电阻箱与电流表并联，并将其阻值调节至R＝________ Ω；按原表盘刻度读数，绘得I－U图线②；
(4)由此可知电饭锅“煮饭”模式的电阻阻值为________ Ω(结果保留3位有效数字)；
(5)计算发现，实验操作、数据记录与处理均正确无误，但实验得到的结果比电饭锅正常工作时的阻值小很多，造成该差异的主要原因：________________________
_____________________________________________________________________。
【例3】热敏陶瓷是一类电阻率随温度发生明显变化的新型材料，可用于测温度。某同学利用实验室提供的一种电阻阻值随温度呈线性变化(数学关系式为Rt＝kt＋b，其中k>0，b<0，t为摄氏温度)的热敏电阻，把一灵敏电流计改装为温度计。除热敏电阻和灵敏电流计外，还用到如下器材：直流电源(电动势为E，内阻不计)；单刀双掷开关；滑动变阻器；标准温度计；导线及其他辅助材料，该同学设计的电路如图所示。
(1)按电路图连接好器材。
(2)将滑动变阻器滑片P滑到________(填“a”或“b”)端，单刀双掷开关掷于________(填“c”或“d”)端，调节滑片P使电流计满偏，设此时电路总电阻为R，在以后的操作中保持滑片P的位置不动，断开电路。
(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 ℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t0和对应的电流计的示数I0，然后断开开关。请根据温度计的设计原理和电路图，写出电流I与温度t的关系式(用题目中给定的符号)________________。
(4)根据记录的温度和对应的电流计示数，重新刻制电流计的表盘，将电流计改装成温度计。根据改装原理可知，此温度计表盘的低温刻度在________(选填“左”或“右”)侧，刻度线分布是否均匀？________(选填“是”或“否”)。
五、针对训练
1.(2020·全国卷Ⅲ·22)某同学利用图(a)所示装置验证动能定理．调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带．某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示．
已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图(b)给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB＝________ m/s，打出P点时小车的速度大小vP＝________ m/s.(结果均保留2位小数)
若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为________________．
2.(2022·山东泰安市一轮检测)如图所示，利用气垫导轨进行“验证机械能守恒定律”实验的装置。主要实验步骤如下：
A.将气垫导轨放在水平桌面上，并调至水平；
B.测出遮光条的宽度d；
C.将带有遮光条的滑块移至图示的位置，测出遮光条到光电门的距离l；
D.释放滑块，读出遮光条通过光电门的遮光时间t；
E.用天平称出托盘和砝码的总质量m；
F.……；
已知重力加速度为g。请回答下列问题：
(1)为验证机械能守恒定律，还需要测的物理量是______________________(写出要测的物理量名称及对应该量的符号)。
(2)滑块从静止释放，运动到光电门的过程中，所要验证的机械能守恒的表达式__________________(用上述物理量符号表示)。
3.(2020·全国卷Ⅰ，22)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。
回答下列问题：
(a)
(b)
(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。
(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(保留1位小数)。
(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)。
4.某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表，设计的电路如图(a)所示。实验器材如下：待改装电压表(量程0～3 V，可视为理想电压表)，定值电阻R0，压敏电阻Rx，电源(4 V，内阻不计)，开关S，导线。选用的压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律如图(b)所示。
(1)实验中随着压力F的增大，电压表的示数________。(选填“变大”“不变”或“变小”)
(2)为使改装后仪表的量程为0～160 N，且压力160 N对应电压表3 V的刻度线，则定值电阻阻值R0＝______Ω，压力0 N对应电压表________V的刻度线。
(3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀，想进一步把(2)中的压力刻度改成均匀分布，应选用另一压敏电阻，其阻值Rx随压力F变化的关系式为____________。
5．(2022·福建厦门市第一次质量检查)举世瞩目的嫦娥四号，其能源供给方式实现了新的科技突破，它采用同位素温差发电与热电综合利用技术结合的方式供能，也就是用航天器两面太阳翼收集的太阳能和月球车上的同位素热源两种能源供给探测器。图甲中探测器两侧张开的是光伏发电板，光伏发电板在外太空将光能转化为电能。
某同学利用图乙所示电路探究某光伏电池的路端电压U与电流I的关系，图中定值电阻R0＝5 Ω，设相同光照强度下光伏电池的电动势不变，电压表、电流表均可视为理想电表。
(1)实验一：用一定强度的光照射该电池，闭合开关S，调节滑动变阻器R的阻值，通过测量得到该电池的U－I曲线a(如图丁)。由此可知，该电源内阻是否为常数________(填“是”或“否”)，某时刻电压表示数如图丙所示，读数为________V，由图象可知，此时电源内阻为________ Ω。
实验二：减小实验一光照的强度，重复实验，测得U－I曲线b(如图丁)。
(2)在实验一中当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.5 V，则在实验二中滑动变阻器仍为该值时，滑动变阻器消耗的电功率为______W(计算结果保留2位有效数字)。
6.某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤如下：
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在A端向右拉动木板，等弹簧秤读数稳定后，将读数记作F；
③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如下表所示：
④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；
⑤滑块由静止释放后开始运动，最终停在木板上D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间距离s。
完成下列作图和填空：
(1)根据表中数据在给定的坐标纸上作出F－G图线。
(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留2位有效数字)。
(3)滑块最大速度的大小v＝__________(用h、s、μ和重力加速度g表示)。
7.(2021·全国卷Ⅱ，22)一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0＝0.590 m，下降一段距离后的高度h＝0.100 m；由h0下降至h所用的时间T＝0.730 s。由此求得小球B加速度的大小为a＝________m/s2。(保留3位有效数字)。从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g，当地重力加速度大小为g＝9.80 m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′＝________m/s2(保留3位有效数字)。
可以看出，a′与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：___________________________________________________。
8．(2022·泉州一模)某同学用图甲所示的装置测量木块与水平传送带之间的动摩擦因数μ，跨过定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码，让传送带顺时针运行，木块静止后，读出弹簧秤的示数F，可测得木块受到的滑动摩擦力大小。
甲
乙
(1)放一个砝码时，弹簧秤的示数如图甲所示，其读数为__________ N。
(2)增加砝码个数，重复上述实验，作出示数F与砝码个数n的关系图象如图乙所示，已知每个砝码的质量均为50 g，重力加速度大小为9.80 m/s2，可求得μ＝__________(结果保留2位有效数字)；由上述信息__________(选填“能”或“不能”)求出木块的质量。
9.某实验小组要测定一铭牌上只有额定电压为10 V、而其他字迹不清楚的直流电动机正常工作时的机械功率，现实验室提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器(阻值较小)、备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒、细线、重物。
(1)小组成员设计如图甲、乙两个测量电路，其中比较合理的是________图(选填“甲”或“乙”)。
(2)根据选取的电路图完善下面图中用电动机提升重物的实物电路连接。
(3)闭合开关前应将图4中的滑动变阻器的滑片移到最________端(选填“左”或“右”)。闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，使电压表和电流表都有明显的示数，但电动机并未转动，读出此时电压表和电流表的示数分别为2 V、1 A。继续移动滑动变阻器的滑片，将电压表的示数调为10 V，这时电流表的示数为0.4 A。此时电动机输出的机械功率为________W，若重物重为8 N，则重物匀速上升时的速度大小为________m/s。
10如图甲为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线，其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值。为测量某磁场的磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值。
(1)某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值，利用下面提供的器材，请将图乙中的导线补充完整。
提供的器材如下：
A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0＝140 Ω
B．滑动变阻器R，全电阻约20 Ω
C．电流表A，量程2.5 mA，内阻RA＝100 Ω
D．电压表V，量程3 V，内阻约3 kΩ
E．直流电源E，电动势3 V，内阻不计
F．开关S，导线若干
(2)正确接线后，测量数据如下表，请利用表格数据在图中描点作图：
(3)根据U－I图象尽可能准确地求出磁敏电阻的阻值RB＝________ Ω，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B＝________ T(结果均保留2位有效数字)。
11.(2020·全国卷Ⅰ，23)某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下：
(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平。
(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2。
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块。
(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12。
(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I＝________，滑块动量改变量的大小Δp＝__________(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)。
(6)某次测量得到的一组数据是：d＝1.000 cm，m1＝1.50×10－2 kg，m2＝0.400 kg，Δt1＝3.900×10－2 s，Δt2＝1.270×10－2 s，t12＝1.50 s，取g＝9.80 m/s2。计算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1(结果均保留3位有效数字)。
(7)定义δ＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(I－Δp,I)))×100%，本次实验δ＝________%(保留1位有效数字)。
12.(2022·江西南昌市新建区第一中学高三模拟)某学习小组将两个不同金属电极插入一个橙子做成一个“橙子电池”，他们查阅资料得知“水果电池”的电动势约1 V、内阻约几百欧．实验室有以下器材：
电压表V(量程3 V，内阻约为3 kΩ)；
毫安表A(量程为0～1.0 mA，内阻为50 Ω)；
滑动变阻器R1(阻值0～50 Ω)；
滑动变阻器R2(阻值0～3 000 Ω)；
导线和开关．
为了尽可能准确测定这个“橙子电池”的电动势和内阻．
(1)图两个测量电路图应选________(填“甲”或“乙”)．
(2)滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)．
(3)该小组实验时记录的数据如下表
请在图坐标系中描点并作出U－I图线；根据图线求出这个“橙子电池”的电动势为________ V，内阻为________ Ω.
13.(2022·浙江十校联盟联考)小张同学想要探究离子浓度对饮用水电导率的影响，其中某组实验的操作如下：取100 mL饮用水加入适量的食盐，搅拌溶解得到未饱和食盐溶液，为了方便测量溶液的电阻，取部分溶液装入绝缘性良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封，如图甲所示。
(1)小张同学先用多用电表粗测其电阻，将选择开关置于欧姆“×100”挡位置，在欧姆调零后测量其阻值时记录电表指针偏转如图乙所示，该电阻的阻值为________ Ω。
(2)小张同学想进一步精确测量其电阻，实验室能提供以下器材：
A．干电池两节(每节干电池电动势约为1.5 V，内阻可忽略)
B．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.7 Ω)
C．电流表A2(量程为0～3 A，内阻约为0.5 Ω)
D．灵敏电流表G(量程为0～0.5 mA，内阻等于100 Ω)
E．电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为4 kΩ)
F．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为7 kΩ)
G．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω)
H．电阻箱R2(最大阻值为9 999.9 Ω)
I．开关、导线若干
为了完成测量，除干电池、开关、导线和滑动变阻器R1外，还应选择的恰当的器材是________(填写器材前面的字母)。小张同学已经完成了部分电路设计，如图丙所示，请完成剩余电路图，要求电表读数均能大于量程的eq \f(1,3)(在图中标上必要的电学符号，待测电阻用Rx表示)。
(3)小张同学想测量塑料圆柱形容器的内径，他应该选择下列哪种测量仪器________。
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.弹簧秤
D.游标卡尺
14.(2022·广东卷，11)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图(a)所示的装置，实验过程如下：
(1)让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。
(2)用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图(b)所示，小球直径d＝__________ mm。
(3)测量时，应__________(选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”)。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2。
(4)计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE＝____________(用字母m、d、t1和t2表示)。
(5)若适当调高光电门的高度，将会______(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差。
15.(2022·浙江宁波二模)如图所示，用碰撞实验器可以研究两个刚性小球在水平轨道碰撞前后的动量关系。实验时先让质量为m1的小球1从斜槽上某一固定位置Q由静止开始释放，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的P点。再把质量为m2的小球2放在水平轨道末端，让小球1仍从位置Q由静止释放，两小球碰撞后从轨道末端水平抛出，小球2落到位于水平地面的N点，小球1落到位于水平地面的M点。则碰撞前的动量可表示为m1·eq \(OP,\s\up6(－))，碰后的动量可表示为m1·eq \(OM,\s\up6(－))＋m2·eq \(ON,\s\up6(－))。
(1)本实验中刚性小球1的质量m1与刚性小球2的质量m2大小应满足关系________；
(2)若实验中换用不同材质的小球，其他条件不变，可以改变小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的落点分布是________。
16.(2022·湖北选择考模拟)由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50 ℃时，系统开始自动报警。所用器材有：
直流电源E(36 V，内阻不计)；
电流表(量程250 mA，内阻约0.1 Ω)；
电压表(量程50 V，内阻约1 MΩ)；
热敏电阻RT；
报警器(内阻很小，流过的电流超过10 mA时就会报警，超过30 mA时就会损伤)；
滑动变阻器R1(最大阻值4 000 Ω)；
电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)；
单刀单掷开关S1；
单刀双掷开关S2；
导线若干。
(1)用图a所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27 ℃时，电压表读数为30.0 V，电流表读数为15.0 mA；当温度为50 ℃时，调节R1，使电压表读数仍为30.0 V，电流表指针位置如图b所示。
温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为______ Ω。从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微________(填“偏大”或“偏小”)。如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知，该热敏电阻RT为________(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。
(2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图c所示，其中有一个器件的导线连接有误，该器件为________(填器件名称)。正确连接后，先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为________Ω，滑动变阻器R1阻值从最大逐渐减小，直至报警器开始报警，此时滑动变阻器R1连入电路的阻值为________ Ω。调试完毕后，再利用单刀双掷开关S2的选择性开关功能，把热敏电阻RT接入电路，可方便实现调试系统和工作系统的切换。
c
拉力F/N
5
10
15
20
25
伸长量x/cm
1.6
3.2
4.7
6.4
8.0
n
1
2
3
4
5
a/(m·s－2)
0.20
0.58
0.78
1.00
次数
1
2
3
4
5
6
7
a/(m·s－2)
0.62
0.56
0.48
0.40
0.32
0.24
0.15
M/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
G/N
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
F/N
0.62
0.83
0.99
1.22
1.37
1.61
序号
1
2
3
4
5
6
U(V)
0.00
0.45
0.91
1.50
1.79
2.71
I(mA)
0.00
0.30
0.60
1.00
1.20
1.80
U/V
0.75
0.68
0.60
0.53
0.45
I/mA
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70