高考物理【熱點·重點·難點】專練(新高考專用)熱點01控制變量法【熱點解讀】物理學中對于多因素(多變量)的問題，常常采用控制其他因素(變量)不變只改變其中的一個因素，來單獨研究這個因素對事物的影響，依次對每一個因素加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。一般來說，自然界發生的各種物理現象往往是錯綜復雜的，我們所研究的物體對象往往也不是孤立存在的，總是處于與其他事物和現象的相互聯系之中，這就決定了影響對象的因素不可能是單一的，而是多種因素相互交錯，共同起作用的。我們在對這些物理現象進行研究的時候，應該考慮到影響物理現象的各種因素。采用控制變量法其實就是把多因素的問題變成多個單因素的問題是分析的問題簡化明了，最后再綜合解決，找到多個因素和所研究現象的關系。利用控制變量法探究問題的一般程序為：1．對可能影響研究問題的因素(物理量)進行分析，作出假設。2．利用控制變量法控制其他因素不變，對每個因素依次進行研究，找到該因素和所研究問題間的關系。3．綜合判斷所有因素和所研究問題之間的關系。比如在探究加速度與力、質量的關系時，我們研究的方法是：先保持物體的質量一定，研究加速度與力的關系，再保持力不變，研究加速度與質量的關系，最后綜合得出物體的加速度與它受到的合外力及物體的質量之間的關系；類似的還有：探究影響力的作用效果的因素；探究滑動摩擦力與哪些因素有關；探究影響電阻大小的因素；探究通電導體在磁場中的受力方向與哪些因素有關；探究單擺的周期與哪些因素有關。【限時檢測】(建議用時：30分鐘)1．在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中：(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其示數如圖1所示，則該金屬絲直徑______mm；(2)用圖2所示的電路圖測量該金屬絲的電阻(阻值約為。實驗中除開關、導線若干之外，還提供以下器材：電壓表V(量程，內阻約電流表(量程，內阻約電流表(量程，內阻約滑動變阻器滑動變阻器電源(電動勢為3V，內阻不計)為了調節方便，測量準確，電流表應選______，滑動變阻器應選______；(選填器材的名稱符號)(3)通過測量，接入電路中金屬絲的長度為，直徑為，金屬絲兩端的電壓為，通過金屬絲的電流為，由此可得金屬絲電阻率的表達式______。(用題中所給字母表示)【答案】0.371A1R1【解析】(1)由圖示螺旋測微器可知，其示數為：．(2)通過電阻絲的最大電流約為電流表選擇；為方便實驗操作，滑動變阻器應選擇．(3)金屬絲電阻金屬絲電阻率2．用如圖甲所示的裝置驗證牛頓第二定律的實驗中，保持小車質量一定時，驗證小車加速度a與合力F的關系。(1)除了電火花計時器、小車、砝碼、砝碼盤、細線、附有定滑輪的長木板、墊木、導線及開關外，在下列器材中無須使用的有__________(填選項前的字母)。A．電壓可調的直流電源B．的交流電源C．刻度尺D．天平(附砝碼)E．秒表(2)為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，以下操作不正確的是___________。A．調整長木板上滑輪的高度使細線與長木板平行B．在調整長木板的傾斜度平衡摩擦力時，應當將砝碼和砝碼盤通過細線掛在小車上C．在調整長木板的傾斜度平衡摩擦力時，應當將穿過打點計時器的紙帶連在小車上(3)已知實驗中打點計時器的打點周期為，得到的記錄紙帶如圖乙所示，圖中的點為計數點，每兩相鄰的計數點間還有4個點沒有畫出，由此得D點的速度為_________，小車加速度的大小_________(保留兩位有效數字)。(4)在本實驗中認為細線的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力，已知三位同學利用實驗數據作出的圖像如圖丙中的I、Ⅱ、Ⅲ所示。下列分析正確的是_________(填選項前的字母)。A．出現圖線I的原因可能是沒有平衡摩擦力B．出現圖線Ⅱ的原因可能是砝碼和砝碼盤的質量不合適C．出現圖線Ⅲ的原因可能是在平衡摩擦力時長木板的傾角斜度過大(5)在本實驗中認為細線的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力，由此造成的誤差是______(填“系統誤差”或“偶然誤差”)。【答案】AEB0.762.0B系統誤差【解析】(1)電火花計時器需要的電源是的交流電源，不能使用電壓可調的直流電源A，電火花計時器是計時的儀器，無需秒表E。要用刻度尺測量紙帶上點跡的距離，需要天平測量小車的質量。故選AE。(2)A．為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，必須調整長木板上滑輪的高度使細線與長木板平行，A正確；BC．平衡摩擦力，平衡摩擦力時應當將穿過打點計時器的紙帶連在小車上，調整長木板的傾斜度，讓小車拖著紙帶做勻速直線運動，B錯誤C正確。故選B。(3)相鄰的計數點的時間間隔為D點的速度小車加速度的大小(4)A．根據圖像1可知，當沒有掛砝碼、砝碼盤時，小車產生了加速度，因此說明平衡摩擦力時木板傾角太大，A錯誤；B．根據圖像2可知，隨著F的增大，即砝碼、砝碼盤的質量增大，不再滿足砝碼、砝碼盤質量小于小車的質量，因此曲線上部出現彎曲現象，B正確；C．根據圖像3可知，當掛上砝碼、砝碼盤時，小車的加速度還是為零，說明沒有平衡摩擦力或平衡的不夠，C錯誤。故選B。(5)在本實驗中認為細線的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力mg，這是實驗原理、實驗方法造成的誤差，由此造成的誤差是系統誤差。3．小周用如圖所示的裝置進行“探究小車加速度與力、質量的關系”的實驗。(1)圖中打點計時器使用的電源應是__________(填選項前的字母)。A．220V直流電源B．220V交流電源C．6V以下直流電源D．6V以下交流電源(2)在實驗前應進行“平衡摩擦力”的操作，下列關于“平衡摩擦力”的操作中做法妥當的是_______(填選項前的字母)。A．小車尾部不需要安裝紙帶B．小車尾部需要安裝紙帶C．小車前端不掛細繩與砝碼盤D．小車前端需要掛上細繩與砝碼盤，但是砝碼盤中不加砝碼(3)在正確地完成“平衡摩擦力”的操作后，小周進行了加速度與力(把砝碼和砝碼盤的總重力大小當成細繩對小車的拉力大小)之間關系的探究，得到了如圖所示的一條紙帶(相鄰兩個計數點間均還有1個點圖中未畫出)，且所用電源頻率為50Hz，，，，，，；則小車的加速度___________，(要求充分利用測量的數據，保留2位有效數字)該紙帶數據是否合理_________。(填合理或者不合理)【答案】DBC5.0不合理【解析】(1)圖中為電磁打點計時器，其工作電壓為6V以下交流電源，故選D。(2)平衡摩擦力是為使小車重力沿斜面向下的分力等于摩擦力，所以小車前端不掛細繩與砝碼；平衡摩擦力時，應使小車做勻速直線運動，通過判斷紙帶上的點是否均勻分布來分析是否做勻速直線運動，故小車尾部需要安裝紙帶，故選BC。(3)相鄰兩點之間的時間間隔為小車的加速度為由紙帶上數據可知，連續相同時間內，位移差之間的差值較大，故紙帶數據不合理。4．某同學測量一個由新材料制成的均勻圓柱體的電阻R。當他用多用電表粗測該導體的電阻時，發現其阻值較小。為了較精確地測量該導體的電阻，他設計了如圖所示的電路原理圖。其中定值電阻為，其余可供器材如下：①電流表(量程：0～0.6A，內阻約為0.2Ω)②電壓表(量程：0～3A，內阻約為9KΩ)③動變阻器R(最大阻值為20Ω)④電源：電動勢3.0V，內阻不計⑤開關、導線若干試分析下列問題：(1)圖中，在閉合S前應將滑動變阻器的滑片移至_________端(選填“a”或“b”)。(2)在上圖所示的實物圖中，已正確連接了部分導線，請根據實驗原理圖將上圖的實物圖連接好。(______)(3)實驗中將多次測量出來的數據已經描入了上圖所示的U-I坐標中，請根據所描的點做出U-I圖象_______。求得該圓柱體的電阻R=___________(保留兩位有效數字)。【答案】b1.0【解析】(1)在閉合開關前應讓電路中電流從最小開始變化，故應將滑動變阻器的滑片移至b端；(2)根據電路圖連接實物圖如圖(3)將給出的點跡連成一條直線，不在直線上的點均勻分布在直線兩側，如圖圖像斜率大小表達故圓柱體的電阻5．某同學用如圖甲所示的實驗裝置探究加速度與物體受力之間的關系。(1)實驗過程中，打點計時器應接在___________(填“直流”或“交流”)電源上，平衡摩擦力后，在細繩一端掛上鉤碼，另一端通過定滑輪系在小車前端，調整定滑輪，使細繩___________；(2)圖乙為某次實驗中得到的一條紙帶，相鄰兩計數點間的時間間隔T=0.10s，根據實驗數據，打點計時器打出B點時小車的速度大小為___________m/s，小車的加速度大小為___________m/s2(結果均保留3位有效數字)；(3)某同學在實驗過程中未平衡摩擦力，得到圖丙所示的加速度與合外力關系圖像。設圖中直線的斜率為k，橫截距為b。若牛頓第二定律成立，則小車運動過程中受到的阻力大小為___________(用題中物理量符號表示)。【答案】交流與木板平行0.5651.08b【解析】(1)實驗過程中，打點計時器應接在交流電源上；平衡摩擦力后，在細繩一端掛上鉤碼，另一端通過定滑輪系在小車前端，調整定滑輪，使細繩與木板平行；(2)打點計時器打出B點時小車的速度大小為小車的加速度大小為(3)由牛頓第二定律當a=0時F=f=b6．某同學用如圖甲所示裝置做研究“加速度與合外力的關系”實驗。(1)該同學在平衡摩擦力后進行實驗，小車在運動過程中實際所受的拉力___________鉤碼的重力(填“大于”、“小于”或“等于”)，根據該同學設置的實驗，___________(填“需要”或“不需要")使鉤碼質量m遠小于小車質量M。(2)根據調節好的實驗裝置，實驗打出的一條紙帶如圖乙所示，每相鄰兩個計數點間還有四個點沒有畫出，交流電的周期為50Hz，由圖中的數據可知，打點計時器打下C點時小車運動的速度大小是___________m/s，小車運動的加速度大小是___________m/s2。(計算結果均保留兩位有效數字)(3)在小車質量M保持不變的情況下，不斷增加懸掛鉤碼個數，重復實驗多次。測出每次增加鉤碼后拉力傳感器的示數F和小車的加速度a，作a-F的圖像。下列圖線中正確的表示a、F關系的圖像是___________。A．B．C．D．【答案】小于不需要0.96