專題二

實(shí)驗(yàn)專題類型2

測(cè)量型實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)精練一、測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度【例1】小明同學(xué)用圖2-2-14甲中的裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)。他將小車從坡頂A處?kù)o止釋放，測(cè)出小車從A處滑到坡底C處的時(shí)間t1=2.5s；再次將小車從A處?kù)o止釋放，測(cè)出小車從A處滑到斜面中點(diǎn)B處的時(shí)間t2=1.8s。【基礎(chǔ)設(shè)問(wèn)】（1）小明想測(cè)量小車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中后半段的平均速度，他可以將小車從__________（填“A”或“B”）處?kù)o止釋放，并在B處開始計(jì)時(shí)，在C處停止計(jì)時(shí)。（2）通過(guò)小明的測(cè)量數(shù)據(jù)可以判斷，小車前半程的平均速度__________（填“大于”“等于”或“小于”）全程的平均速度。A小于【拓展設(shè)問(wèn)】(3)物體運(yùn)動(dòng)的情況還可以通過(guò)另一種辦法即時(shí)測(cè)定、顯現(xiàn)出來(lái)。位置傳感器利用超聲波測(cè)出不同時(shí)刻小車與它之間的距離，計(jì)算機(jī)就可以算出小車在不同位置的速度(如圖2－2－14乙)。屏幕圖像如圖2－2－14丙所示，通過(guò)圖像可以看出小車在斜面上滑下時(shí)是__________(填“勻速”或“加速”)運(yùn)動(dòng)的；小車到達(dá)坡底時(shí)的速度為__________m/s。加速0.8【創(chuàng)新設(shè)問(wèn)】（4）光電門是物理實(shí)驗(yàn)中用來(lái)測(cè)量時(shí)間的一種常用設(shè)備，如圖2-2-15甲所示，S是光源，K是光接收器，當(dāng)有不透明物體通過(guò)光電門時(shí)，物體會(huì)遮住光源，接收器K接收不到光信號(hào)，計(jì)時(shí)器便開始計(jì)時(shí)，當(dāng)物體通過(guò)后，接收器K重新接收光信號(hào)，計(jì)時(shí)結(jié)束，即可記錄物體通過(guò)光電門所用的時(shí)間。如圖2-2-15乙所示，某同學(xué)用光電門測(cè)量小車沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的速度，小車上安裝有遮光板，A、B是安裝在斜面上不同位置的兩個(gè)光電門。①若小車上的遮光板寬度為d,小車通過(guò)光電門時(shí)，計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間為t,則小車通過(guò)光電門的速度v=_________；②已知遮光板的寬度d=1cm。讓小車從斜面頂端以一定的初速度開始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，兩光電門計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間分別為tA=0.01s，tB=0.005s,則小車通過(guò)A、B兩位置的速度分別為vA=__________m/s，vB=__________m/s。

12二、測(cè)量固體和液體的密度【例2】小明的爸爸在文玩市場(chǎng)淘到兩塊“和田玉”，但其真?zhèn)坞y以辨別。小明通過(guò)閱讀資料得知和田玉的密度一般為2.9~3.1g/cm3，為了鑒別其真?zhèn)危∶鬟M(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):【基礎(chǔ)設(shè)問(wèn)】（1）他把天平放在_____________上，調(diào)節(jié)完橫梁水平平衡后，將一塊玉石放在左盤中，在右盤中增減砝碼，當(dāng)加入最小的砝碼時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針的位置如圖2-2-16甲所示，他接下來(lái)的操作應(yīng)該是________________________________________________________。水平臺(tái)面取下最小的砝碼，然后移動(dòng)游碼，直至橫梁恢復(fù)水平平衡（2）橫梁恢復(fù)水平平衡后，右盤中所加的砝碼和游碼對(duì)應(yīng)的刻度如圖2-2-16乙所示，則玉石的質(zhì)量為__________。（3）將玉石用細(xì)線系住并緩慢放入盛有40mL水的量筒中，水面升高至如圖2-2-16丙所示的位置，則這塊玉石的密度ρ=____________kg/m3。根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可初步判斷該玉石__________（填“是”或“不是”）和田玉。52g2.6×103不是【拓展設(shè)問(wèn)】（4）如果測(cè)完質(zhì)量后，小明發(fā)現(xiàn)所用的砝碼生銹了，則所測(cè)玉石的密度將比真實(shí)值偏__________。（5）如果該玉石在測(cè)量過(guò)程中會(huì)吸水，則所測(cè)玉石的密度將比真實(shí)值偏__________。（6）將玉石放入量筒中時(shí)，若有幾滴水濺到量筒壁上，則所測(cè)玉石的密度將比真實(shí)值偏__________。（7）若先用量筒和水測(cè)出玉石的體積，再用天平測(cè)出玉石的質(zhì)量，則所測(cè)玉石的密度將比真實(shí)值偏__________。小大大大【創(chuàng)新設(shè)問(wèn)】（8）小明拿來(lái)另一塊玉石，打算測(cè)量其密度，但由于玉石太大，無(wú)法放入量筒中，小明思考后，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：①將杠桿調(diào)節(jié)水平平衡后，在兩側(cè)各掛玉石和彈簧測(cè)力計(jì)，豎直拉動(dòng)測(cè)力計(jì)使杠桿水平平衡，如圖2-2-17甲所示，記錄此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F1；②將玉石浸沒(méi)于盛水的燒杯中，豎直拉動(dòng)測(cè)力計(jì)使杠桿再次水平平衡，如圖2-2-17乙所示，記錄此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為F2；③已知水的密度為ρ水，則玉石的密度ρ=_______________（用ρ水、F1、F2表示）。

【例3】如圖2-2-18所示，小明用天平和量筒測(cè)量鹽水的密度。【基礎(chǔ)設(shè)問(wèn)】（1）將天平放在水平桌面上，把游碼移到零刻度線處，指針位置如圖甲所示，應(yīng)向__________（填“左”或“右”）調(diào)節(jié)平衡螺母，直至橫梁水平平衡。左（2）按以下步驟繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：a.往燒杯中倒入適量鹽水，如圖乙所示，測(cè)得燒杯和鹽水的質(zhì)量m1＝_________g。b.把燒杯中的部分鹽水倒入量筒中，如圖丙所示，讀出量筒中鹽水的體積V。c.測(cè)出燒杯和剩余鹽水的質(zhì)量m2=39g。d.計(jì)算出鹽水的密度ρ＝__________kg/m3。721.1×103【拓展設(shè)問(wèn)】（3）若在步驟b中，把燒杯中的部分鹽水倒入量筒中時(shí)，不慎將少量鹽水濺在量筒外，則測(cè)得的鹽水密度會(huì)__________（填“偏大”“偏小”或“不變”）。偏大【創(chuàng)新設(shè)問(wèn)】（4）小明將液體壓強(qiáng)計(jì)做了如圖2-2-19所示的改進(jìn)也成功測(cè)出了鹽水的密度。兩探頭置于空氣中時(shí)，U形管兩側(cè)液面相平。現(xiàn)將兩探頭分別放入液體A和鹽水中，當(dāng)兩探頭所處的深度分別為hA、h鹽水時(shí)，U形管兩側(cè)液面重新相平。已知液體A的密度為ρA，則鹽水的密度表達(dá)式為ρ鹽水＝_______________（用已知物理量符號(hào)表示）。

（5)小明又利用彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、刻度尺、圓柱體金屬塊和分別裝有足量水和鹽水的燒杯等器材，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，測(cè)量鹽水的密度。請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。①用刻度尺測(cè)量圓柱體金屬塊的高度為h；②把彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛的圓柱體金屬塊浸沒(méi)在水中并保持穩(wěn)定，如圖2-2-20所示，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F；③把彈簧測(cè)力計(jì)下懸掛的圓柱體金屬塊逐漸浸入鹽水中，直至彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)再次為F，用刻度尺測(cè)出圓柱體金屬塊浸在液面下的高度為h1；④已知水的密度為ρ水，則鹽水的密度表達(dá)式為ρ鹽水＝__________（用已知物理量符號(hào)表示）。

三、用電流表和電壓表測(cè)量電阻【例4】小明和小組的同學(xué)進(jìn)行“用伏安法測(cè)量電阻”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)物圖如圖2-2-21甲所示。【基礎(chǔ)設(shè)問(wèn)】（1）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到最__________（填“左”或“右”）端。閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，電流表的示數(shù)發(fā)生變化，已知兩電表正常，則故障原因可能是_________________。右電阻Rx短路（2）排除故障后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片使電壓表的示數(shù)為2.4V，此時(shí)電流表的指針位置如圖2-2-21乙所示，則電流表的示數(shù)為__________A，測(cè)得Rx的阻值為__________Ω。（3）同組的小軍認(rèn)為所測(cè)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)該改變滑動(dòng)變阻器的阻值，得到多個(gè)電壓和電流值，這樣做的目的是__________________________。0.1615求平均值減小誤差【拓展設(shè)問(wèn)】(4)（伏滑法）善于探究的小紅發(fā)現(xiàn)用圖2-2-22中的方法也能測(cè)出Rx的阻值，已知滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R，測(cè)量步驟如下：①將滑動(dòng)變阻器的滑片移到A端，閉合開關(guān)S，讀出電壓表的示數(shù)U1；②_________________________________，閉合開關(guān)S，讀出電壓表的示數(shù)U2；③則未知電阻Rx＝______________（用已知物理量符號(hào)表示）。將滑動(dòng)變阻器的滑片移到B端

(5)（安阻法）小林的設(shè)計(jì)方案如圖2-2-23所示，閉合開關(guān)S，電流表A1和A2的示數(shù)分別為I1和I2，已知定值電阻的阻值為R0，則未知電阻Rx＝________________________（用已知物理量符號(hào)表示）。

（6）（等效替代法）小剛的設(shè)計(jì)方案如圖2-2-24所示，閉合開關(guān)S后，先將開關(guān)S1撥至觸點(diǎn)b，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P至適當(dāng)位置，此時(shí)電壓表的示數(shù)為U；保持滑片P的位置不變，再將開關(guān)S1撥至另一觸點(diǎn)a，調(diào)節(jié)電阻箱R1的阻值，使______________________________，此時(shí)電阻箱的讀數(shù)為R0，則未知電阻Rx＝__________。電壓表的示數(shù)恰好為UR0（7）（安滑法）小黃的設(shè)計(jì)方案如圖2-2-25所示，已知滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R。閉合開關(guān)S，將滑片移到a端，讀出電流表的示數(shù)I1；將滑片移到b端，讀出電流表的示數(shù)I2。則未知電阻Rx=__________（用已知物理量符號(hào)表示）。

(8)(伏阻法）小華的設(shè)計(jì)方案如圖2-2-26所示，已知定值電阻的阻值為R0，測(cè)量步驟如下：圖2-2-26①只閉合開關(guān)S1，讀出電壓表的示數(shù)U1；②__________________，讀出電壓表的示數(shù)U2；③則未知電阻Rx＝_______________（用已知物理量符號(hào)表示）。閉合開關(guān)S1、S2

【創(chuàng)新設(shè)問(wèn)】(9)小明測(cè)量出某個(gè)額定電流為0.25A的燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為10Ω。同組的小江沒(méi)有電流表和電壓表，但她借助一個(gè)電功率表（電功率表可直接讀出電功率值，它與電壓表一樣，自身的電阻很大且使用時(shí)要與待測(cè)元件并聯(lián)）和一個(gè)最大阻值為10Ω的滑動(dòng)變阻器R1設(shè)計(jì)了如圖2-2-27所示電路也測(cè)量出了該燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①只閉合開關(guān)S和S1，將滑動(dòng)變阻器R1的滑片移至最右端，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片，使功率表的示數(shù)為P1＝__________W；②閉合開關(guān)S和__________，斷開開關(guān)__________，保持滑動(dòng)變阻器R和R1滑片的位置不動(dòng)，讀出功率表的示數(shù)為P2；③用P1、P2和小燈泡的額定電流I表示小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R燈＝__________。0.625S2S1

四、測(cè)量小燈泡的電功率【例5】小明準(zhǔn)備測(cè)量小燈泡的電功率，被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻為10Ω左右，實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V），電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V），開關(guān)，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器兩只：R1（10Ω0.5A），R2（20Ω0.5A）。【基礎(chǔ)設(shè)問(wèn)】（1）如圖2-2-28甲所示，小明連接的實(shí)物電路圖中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”并補(bǔ)畫出正確的連線。如答圖2-2-1所示。（2）按正確的電路圖連接好電路，閉合開關(guān)，小明發(fā)現(xiàn)小燈泡強(qiáng)烈發(fā)光后立即熄滅，造成這種現(xiàn)象的原因可能是__________________________________________________________。(3)連接電路后，閉合開關(guān)，如果發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，兩電表的示數(shù)都不變，原因是__________________________________________。連接電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有置于阻值最大處滑動(dòng)變阻器接了下面兩個(gè)接線柱（4）電路故障排除后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表指針的位置如圖2-2-28乙所示，則此時(shí)通過(guò)小燈泡的電流是__________A。（5）為了滿足測(cè)量要求，實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)該選用滑動(dòng)變阻器__________（填“R1”或“R2”）。0.14R2(6)相關(guān)實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理見下表：實(shí)驗(yàn)次序電壓U/V電流I/A電功率P/W小燈泡的亮度額定功率的平均值/W10.50.20.1不亮21.50.400.6較暗32.00.460.92較亮42.50.501.25正常53.00.521.56很亮①該處理數(shù)據(jù)的方法是否合理？__________（填“是”或“否”）。說(shuō)明你的判斷理由：____________________________________________________________________________________________。②在第1次實(shí)驗(yàn)中小燈泡不亮的原因是_________________________。否額定功率是指在額定電壓下的功率，取不同電壓下的電功率的平均值沒(méi)有意義小燈泡的實(shí)際功率太小（7）小明根據(jù)記錄的多組I-U數(shù)據(jù)，畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖像（如圖2-2-28丙），則小燈泡的額定功率為__________W。(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，__________(填“能”或“不能”）利用這個(gè)電路來(lái)探究電流與電壓的關(guān)系。0.625不能【拓展設(shè)問(wèn)】(9)實(shí)驗(yàn)完成后，小明繼續(xù)用圖2－2－29所示電路來(lái)測(cè)量另一只額定電壓為4V的小燈泡的額定功率。①僅閉合S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2的滑片至某一位置，使電壓表示數(shù)為4V；②在保持______________________的情況下，僅閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱R1使電壓表示數(shù)為__________V，