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專題十七、創(chuàng)新實驗
第一部分 織網(wǎng)點睛，綱舉目張
物理實驗在高考中占據(jù)重要地位，是高考試題中最具活力和創(chuàng)造性的部分，物理實驗在注重對科學探究能力考查的同時，也注重對物理觀念和科學思維等核心素養(yǎng)的考查，尤其重視對學生的遷移創(chuàng)新能力的考查。
一、近五年高考物理實驗題的特點
1．源于教材但不拘泥于教材
分析近五年全國卷實驗題發(fā)現(xiàn)，全部實驗題均“源于教材而不拘泥于教材，源于經(jīng)典實驗而發(fā)展經(jīng)典實驗”，高度體現(xiàn)了2017年版課程標準提出的“注重體現(xiàn)物理學科本質(zhì)，培養(yǎng)學生物理學科核心素養(yǎng)”的理念和“科學探究”為主體的實驗評價方式。
2．創(chuàng)設(shè)情境引導學生設(shè)計與創(chuàng)新
實驗設(shè)計已成為高考題的亮點，這類試題以“某同學”“某小組”為主角創(chuàng)設(shè)一個新的實驗目的，但深入研究會發(fā)現(xiàn)，提供的實驗器材和運用的基本原理都是學生熟悉的，只是需要學生深入理解每一個器材的作用、每一個原理的意義，才能完成設(shè)計。這類試題要求學生深入理解教材中實驗所涉及的每一個知識、方法、原理，并能夠在新的實驗目的下遷移、重組并應(yīng)用。
總之，實驗題的原理和方法均源于《課程標準》要求的實驗，但試題更加注重在新情境下的遷移與應(yīng)用，在考查基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上更加注重創(chuàng)新思維能力的考查。
二、指向深度探究的實驗復習的必要性
傳統(tǒng)的實驗復習，學生大多缺少真實體驗探究的機會，教師“說”、學生“背”實驗的現(xiàn)象普遍存在，即使做實驗，也是學生根據(jù)教師提供的實驗器材，按照規(guī)定的實驗步驟進行程式化操作，學生很少經(jīng)歷自主設(shè)計實驗的機會。紙筆訓練和測試成為常見的強化實驗復習的主要手段，顯然，這樣的復習方式不利于學生遷移與應(yīng)用能力的提高，更不利于學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。
所以，實驗復習應(yīng)該以教材中的實驗為抓手，引導學生經(jīng)歷深度探究，親身體驗物理知識的應(yīng)用價值，進而主動理解知識、掌握方法、形成觀念。
三、指向深度探究的實驗復習策略
教材中的每一個實驗必然是基于觀察和實驗提出問題、形成猜想和假設(shè)(即實驗目的)，并進一步設(shè)計實驗與制訂方案(即實驗原理)，最后基于證據(jù)得出結(jié)論并給出解釋(實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析)。高三的實驗復習中，只有引導學生再次經(jīng)歷探究過程，才能引發(fā)學生關(guān)于實驗設(shè)計思想的深度思考，如果在高考中遇見新的實驗題目，才能自主完善設(shè)計。所以，對待每一個實驗，都要引導學生深入研究實驗目的、實驗原理、綜合考慮實驗原則來設(shè)計思路，完善實驗方案。
1．深度探究實驗目的
明確實驗目的，指的是明確測定什么物理量，驗證、探究什么物理規(guī)律，只有深入理解了實驗目的，實驗原理才會一步一步呈現(xiàn)出來，這是明確實驗探究方向的必備前提。
2．深度探究實驗原理
在實驗目的的引導下，選擇合適的實驗原理，關(guān)鍵要清楚：實驗目的與哪些物理量直接相關(guān)？待測物理量要通過哪些規(guī)律、公式求出？在現(xiàn)有實驗條件下用什么方法測定該物理量？
3．深度探究測量電路
高中電學實驗中的測量問題，重點是測電壓、測電流、測電阻，核心問題是考慮電流表、電壓表有內(nèi)阻的情況下如何提高測量精度。
4．深度探究控制電路
無論是測電阻還是測電源電動勢和內(nèi)電阻，都離不開滑動變阻器，它在電路中的作用不僅是保障安全性，還起到調(diào)節(jié)電流和電壓的作用，是控制電路的重要元器件。那么，在電路設(shè)計中，選擇多大的滑動變阻器？又如何連接(限流或分壓)？關(guān)注教材的練習題，會發(fā)現(xiàn)它在引導我們對比滑動變阻器在兩種連接方式下的控制功能。
總之，在高考實驗部分的復習備考中，引導學生經(jīng)歷對實驗的深度探究，不僅能激發(fā)學生的好奇心和求知欲，更有利于提高學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力，進而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，提升學生的科學素養(yǎng)。
第二部分 實戰(zhàn)訓練，高考真題演練
1. （2022山東物理）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實驗。受此啟發(fā)。某同學利用氣墊導軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物體質(zhì)量的實驗，如圖甲所示。主要步驟如下：
①將力傳感器固定在氣墊導軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；
②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導軌；

③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于O點。A點到O點的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時；
④計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示。


回答以下問題（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）：
（1）彈簧的勁度系數(shù)為_____N/m。
（2）該同學從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為________kg。
（3）該同學在滑塊上增加待測物體，重復上述實驗步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為________kg。
【參考答案】 ①. 12 ②. 0.20 ③. 0.13
【命題意圖】本題考查實驗探究能力，胡克定律、牛頓運動定律及其相關(guān)知識點。
【名師解析】
（1）[1]由題知，彈簧處于原長時滑塊左端位于O點，A點到O點的距離為5.00cm。拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時。結(jié)合圖乙的F—t圖有Dx = 5.00cm，F(xiàn) = 0.610N
根據(jù)胡克定律
計算出k ≈ 12N/m
（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律有F = ma
則a—F圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)圖丙中I，則有

則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為m = 0.20kg
（3）[3]滑塊上增加待測物體，同理，根據(jù)圖丙中II，則有

則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為m′ = 0.33kg
則待測物體的質(zhì)量為Dm = m′ - m = 0.13kg
2．（2022·高考廣東物理）（7分）某實驗小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導致的機械能損失，設(shè)計了如圖10（a）所示的裝置，實驗過程如下：

（1）讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈。調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門。
（2）用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖10（b）所示，小球直徑__________。
（3）測量時，應(yīng)__________（選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計時器”，B為“先接通數(shù)字計時器，后釋放小球”）。記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時間和。
（4）計算小球通過光電門的速度，己知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導致的機械能損失__________（用字母m、d、和表示）。
（5）若適當調(diào)高光電門的高度，將會__________（選填“增大”或“減小”）因空氣阻力引起的測量誤差。
【參考答案】
（2）7.885mm （3）B （4） （5）增大
【命題意圖】本題考查測量小球與橡膠材料碰撞損失的機械能和螺旋測微器讀數(shù)、誤差分析，意在考查實驗探究能力。
【解題思路】
(2)根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則，小球直徑d=7.5mm+0.385mm=7.885mm
（3）由于小球自由落體運動時間很短，所以測量時，應(yīng)該先接通數(shù)字計時器，后釋放小球。
（4）小球第1次通過光電門的速度v1=d/t1，第2次通過光電門的速度v2=d/t2，小球與橡膠材料碰撞導致的機械能損失△E=mv12-mv22=。
（5）若適當調(diào)高光電門高度，將會增大因空氣阻力引起的測量誤差。
3. （2022新高考江蘇卷）小明利用手機測量當?shù)氐闹亓铀俣龋瑢嶒瀳鼍叭鐖D1所示，他將一根木條平放在樓梯臺階邊緣，小球放置在木條上，打開手機的“聲學秒表”軟件，用鋼尺水平擊打木條使其轉(zhuǎn)開后，小球下落撞擊地面，手機接收到鋼尺的擊打聲開始計時，接收到小球落地的撞擊聲停止計時，記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時間間隔t，多次測量不同臺階距離地面的高度h及對應(yīng)的時間間隔t。


（1）現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球，實驗中應(yīng)當選用______。
A．鋼球 B.乒乓球 C.橡膠球
（2）用分度值為的刻度尺測量某級臺階高度h的示數(shù)如圖2所示，則______。

（3）作出圖線，如圖3所示，則可得到重力加速度______。

（4）在圖1中，將手機放在木條與地面間的中點附近進行測量，若將手機放在地面A點，設(shè)聲速為v，考慮擊打聲的傳播時間，則小球下落時間可表示為______（用h、t和v表示）。
（5）有同學認為，小明在實驗中未考慮木條厚度，用圖像法計算的重力加速度g必然有偏差。請判斷該觀點是否正確，簡要說明理由__ ____。
【參考答案】 （1） A （2）. 61.30 （3）. 9.55 （4）.
（5）. 不正確，理由是：圖像斜率表示重力加速度不變。
【命題意圖】本題考查重力加速度的測量實驗及其相關(guān)知識點。
【解題思路】
（1）為了減小空氣阻力的影響，應(yīng)該選用材質(zhì)密度較大的小鋼球，故選A。
（2）刻度尺的分度值為1mm，需要估讀到分度值的下一位，由圖可知h=61.30cm；
（3）根據(jù)可知2h=gt2
故在圖像中斜率k表示重力加速度，則根據(jù)圖線有
（4）下落過程中聲音傳播的時間為
則小球下落的時間為
（5）設(shè)木條厚度為H，則相當于臺階距離地面的高度增加了H，由自由落體運動規(guī)律，h+H =gt2，變化為2（h+H）= gt2，即圖像中縱坐標2h，應(yīng)該改為2（h+H），而圖像斜率表示重力加速度不變，所以用圖像法計算的重力加速度g不變。
4．（2022·高考廣東物理）（9分）彈性導電繩逐步成為智能控制系統(tǒng)中部分傳感器的敏感元件，某同學測量彈性導電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關(guān)系，實驗過程如下：
（1）裝置安裝和電路連接
如圖11（a）所示，導電繩的一端固定，另一端作為拉伸端，兩端分別用帶有金屬夾A、B的導線接入如圖11（b）所示的電路中。

（2）導電繩拉伸后的長度L及其電阻的測量
①將導電繩拉伸后，用刻度尺測量并記錄A、B間的距離，即為導電繩拉伸后的長度L。
②將滑動變阻器R的滑片滑到最右端。斷開開關(guān)，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)R，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適位置。記錄兩表的示數(shù)U和。
③閉合，電壓表的示數(shù)__________（選填“變大”或“變小”）。調(diào)節(jié)R使電壓表的示數(shù)仍為U，記錄電流表的示數(shù)，則此時導電繩的電阻__________（用、和U表示）。
④斷開，增大導電繩拉伸量，測量并記錄A、B間的距離，重復步驟②和③。
（3）該電壓表內(nèi)阻對導電繩電阻的測量值__________（選填“有”或“無”）影響。
（4）圖11（c）是根據(jù)部分實驗數(shù)據(jù)描繪的圖線。將該導電繩兩端固定在某種機械臂上，當機械臂彎曲后，測得導電繩的電阻為，則由圖線可讀出導電繩拉伸后的長度為__________，即為機械臂彎曲后的長度。

【參考答案】（2）變小 （3）有（4）51.80cm
【命題意圖】本題考查測量彈性導電繩的電阻實驗，意在考查歐姆定律，數(shù)據(jù)處理，誤差分析 和實驗探究能力。
【解題思路】
（2）斷開開關(guān)S2，根據(jù)歐姆定律，定值電阻R0=U/I1.
閉合開關(guān)S2，導電繩與定值電阻R0并聯(lián)，等效電阻小于定值電阻R0，電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)變小。調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)仍為U，設(shè)導電繩與定值電阻R0并聯(lián)的等效電阻為R’，則R’=，根據(jù)歐姆定律，R’=U/I2.，聯(lián)立解得Rx=。.
(3) 分析電壓表內(nèi)阻對導電繩電阻的測量值有無影響，可以設(shè)電壓表內(nèi)阻Rv，斷開開關(guān)S2，第一步測量實際上是電壓表內(nèi)阻與R0的并聯(lián)等效電阻，由并聯(lián)電阻公式，1/R1=1/R0+1/RV，U=I1 R1；第二步測量實際上是電壓表內(nèi)阻與R0、Rx三個電阻的并聯(lián)等效電阻，由并聯(lián)電阻公式，1/R2=1/R0+1/RV+1/Rx，U=I1 R2；聯(lián)立解得：Rx=，由此可知，該電壓表內(nèi)阻對導電繩電阻的測量值有影響。
（4）由Rx——L圖線可知，導電繩電阻Rx=1.33kΩ對應(yīng)的導電繩拉伸后的長度L=51.80cm。
【方法總結(jié)】此題測量電阻的方法不同于一般的伏安法，導致解答時思維難度較大，對（2）解題時應(yīng)先根據(jù)實驗步驟，分別運用歐姆定律列出相關(guān)方程，得出彈性導電繩的電阻表達式。分析電壓表內(nèi)阻對導電繩電阻的測量值有無影響，需要得出考慮電壓表內(nèi)阻時測量得出Rx的表達式，才能正確分析得出。
5. （2022·全國理綜乙卷·22）用雷達探測一高速飛行器的位置。從某時刻（）開始的一段時間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運動，每隔測量一次其位置，坐標為x，結(jié)果如下表所示：

0
1
2
3
4
5
6

0
507
1094
1759
2505
3329
4233
回答下列問題：
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動，判斷的理由是：______；
（2）當時，該飛行器速度的大小______；
（3）這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大小______（保留2位有效數(shù)字）。
【參考答案】 ①. 相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m ②. 547 ③. 79
【名師解析】
（1）[1]第1s內(nèi)的位移507m，第2s內(nèi)的位移587m，第3s內(nèi)的位移665m，第4s內(nèi)的位移746m，第5s內(nèi)的位移824m，第6s內(nèi)的位移904m，則相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m，可知判斷飛行器在這段時間內(nèi)做勻加速運動；
（2）[2]當x=507m時飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度，則

（3）[3]根據(jù)
6. （2022年1月浙江選考）小明同學根據(jù)圖1的電路連接器材來“探究導體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”。實驗時多次改變合金絲甲接入電路的長度、調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，使電流表的讀數(shù)達到某一相同值時記錄電壓表的示數(shù)U，從而得到多個的值，作出圖像，如圖2中圖線a所示。


（1）在實驗中使用的是_______（選填“0~20”或“0~200”）的滑動變阻器。
（2）在某次測量時，電壓表指針位置如圖3所示，則讀數(shù)U=_______V。
（3）已知合金絲甲的橫截面積為7.0×10-8m2，則合金絲甲的電阻率為_______·m（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。
（4）圖2中圖線b是另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯(lián)后采用同樣的方法獲得的圖像，由圖可知合金絲甲的橫截面積_______（選填“大于”、“等于”或“小于”）合金絲乙的橫截面積。
【參考答案】 ①. 0~20 ②. 1.32（1.31~1.34）
③. 0.99×10-6（0.96×10-6~1×10-6） ④. 小于
【名師解析】（1）[1]由實驗原理可知，而由圖像可知待測電阻最大約為8，為了使電壓表有明顯的讀數(shù)變化，則滑動變阻器的阻值不能太大，故選0~20比較合適；
（2）[2]量程為3V的電壓表，精度為0.1V，估讀到0.01V，則電壓為1.32V（1.31~1.34）；
（3）[3]根據(jù)電阻定律有
則圖像的斜率為
可得合金絲甲的電阻率為（0.96×10-6~1×10-6）
（4）[4] 另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯(lián)后，電阻率不變，而橫截面積變?yōu)?br /> 由圖2中圖線b可得
解得，故合金絲甲的橫截面積小于合金絲乙的橫截面積。

7．（2022年6月浙江選考）（7分）（1）探究滑動變阻器的分壓特性，采用圖1所示的電路，探究滑片P從A移到B的過程中，負載電阻R兩端的電壓變化。
圖2為實驗器材部分連線圖，還需要 ▲ （選填af、bf、fd、fc、ce或cg）連線（多選）。
圖3所示電壓表的示數(shù)為 ▲ V。
、

已知滑動變阻器的最大阻值R0=10Ω，額定電流I=1.0A。選擇負載電阻R=10Ω，以R兩端電壓U為縱軸，為橫軸（x為AP的長度，L為AB的長度），得到分壓特性曲線為圖4中的“I”；當R=100Ω，分壓特性曲線對應(yīng)圖4中的 ▲ （選填“Ⅱ”或“Ⅲ”）；則滑動變阻器最大阻值的選擇依據(jù)是 ▲ 。、

（2）兩個相同的電流表G1和G2如圖5所示連接，晃動G1表，當指針向左偏轉(zhuǎn)時，靜止的G2表的指針也向左偏轉(zhuǎn)，原因是 ▲ （多選）。

A．兩表都是“發(fā)電機”
B．G1表是“發(fā)電機”，G2表是“電動機”
C．G1表和G2表之間存在互感現(xiàn)象
D．G1表產(chǎn)生的電流流入G2表，產(chǎn)生的安培力使G2表指針偏轉(zhuǎn)
【答案】（1）bf, cg, db 1.50 III R＜R0
（2）BD
【參考答案】
【命題意圖】本題考查探究滑動變阻器的分壓特性實驗。
【解題思路】
（1）根據(jù)圖1的電路原理圖，可知還需要bf, cg, db連線。
根據(jù)電壓表讀數(shù)規(guī)則，圖3所示電壓表的示數(shù)為1.50V。
根據(jù)分壓電路中滑動變阻器總阻值越小，分壓特性曲線線性越好，可知當R=100Ω，分壓特性曲線對應(yīng)圖4中的III?；瑒幼冏杵髯畲笞柚档倪x擇依據(jù)是盡可能選擇總阻值盡可能小的滑動變阻器，即R＜R0。
（2）晃動G1表，G1表是“發(fā)電機”，G2表的指針也向左偏轉(zhuǎn)，說明G2表是“電動機”，G1表產(chǎn)生的電流流入G2表，產(chǎn)生的安培力使G2表指針偏轉(zhuǎn)，BD正確
8. （2021重慶高考）（9分）某興趣小組使用如圖1電路，探究太陽能電池的輸出功率與光照強度及外電路電阻的關(guān)系，其中P為電阻箱，R0是阻值為37.9kΩ的定值電阻，E是太陽能電池，是電流表（量程0~100μA，內(nèi)阻2.10kΩ）

（1）實驗中若電流表的指針位置如題圖2所示，則電阻箱P兩端的電壓是 V。（保留3位有效數(shù)字）
（2）在某光照強度下，測得太陽能電池的輸出電壓U與電阻箱P的電阻R之間的關(guān)系如圖3中的曲線①所示。不考慮電流表和電阻R0消耗的功率，由該曲線可知，M點對應(yīng)的太陽能電池的輸出功率是 mW。（保留3位有效數(shù)字）
（3）在另一更大光照強度下，測得U——R關(guān)系如圖3中的曲線②所示。同樣不考慮電流表和電阻R0消耗的功率，與曲線①相比，在電阻R相同的情況下，曲線②中太陽能電池的輸出功率 （選填“較小”、“較大”），由圖像估算曲線②中太陽能電池的最大輸出功率約為 mW。（保留3位有效數(shù)字）

【參考答案】（1）2.48（2）40.5（3）較大
【名師解析】（1）根據(jù)電流表讀數(shù)規(guī)則，電流表讀數(shù)是I=62.0μA=6.20×10-5A。電阻箱P兩端的電壓是U=I（rg+R0）=6.20×10-5×（2.10+37.9）×103V=2.48V。
（2）M點對應(yīng)的電壓U=1.80V，電阻R=80.0Ω，太陽能電池的輸出功率P=U2/R=4.05×10-2W=40.5mW。
（3）與曲線①相比，在電阻R相同的情況下，曲線②中太陽能電池的電壓較大，由P=U2/R可知，曲線②中太陽能電池的輸出電功率較大。由圖像②可知，太陽能電池電動勢為E=2.80V，太陽能電池的內(nèi)阻隨外接電阻R的增大而減小，可估算出當R=30Ω時電池內(nèi)阻約為30Ω，太陽能電池輸出功率最大，最大輸出電功率P=E2/4R=0.0667W=66.7mW。
9. （2022高考河北）某物理興趣小組利用廢棄電飯煲的部分器材自制簡易電飯煲，設(shè)計電路如圖1所示。選用的器材有：限溫開關(guān)S1（手動將其按下，開始持續(xù)加熱煮飯，當鍋內(nèi)溫度高于103℃時自動斷開，之后不能自動閉合）；保溫開關(guān)S2（當鍋內(nèi)溫度高于80℃時自動斷開，溫度低于70℃時自動閉合）；電飯煲的框架（結(jié)構(gòu)如圖2所示）。自備元件有：加熱電阻絲R（阻值為60Ω，用于加熱煮飯）；限流電阻R1和R2，（阻值均為1kΩ）：指示燈L1和L2（2.5V，0.6W，當電流低于30mA時可視為熄滅）；保險絲T。


（1）按照興趣小組設(shè)計的電路，下列說法正確的是______ （多選）。
A．按下S1，L1和L2均發(fā)光
B．當鍋內(nèi)溫度高于103℃時，S1自動斷開，L1和L2均發(fā)光
C．保溫過程中，S2自動在閉合、斷開狀態(tài)之間交替切換
D．當鍋內(nèi)溫度低于70℃時，S2自動閉合，L1發(fā)光，L2熄滅
（2）簡易電飯煲制作完成后，試用時L1始終不亮，但加熱和保溫功能均正常。在不增加元件的前提下，斷開電源，使用多用電表判斷發(fā)生故障的元件。下列操作步驟的正確順序是______（填寫各步驟前的字母）。
A．將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“ × 100”位置
B．將兩支表筆直接接觸，調(diào)節(jié)“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指針指向歐姆零點
C．調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指到零刻度
D．測量指示燈L1兩端的阻值
E．將選擇開關(guān)置于OFF位置或交流電壓最高擋

（3）操作時，將多用電表兩表筆與L1兩端接觸，若指針如圖3所示，可判斷是______斷路損壞；若指針如圖4所示，可判斷是______斷路損壞。（用電路中的元件符號表示）
【參考答案】（1）CD （2）CABDE （3）L1 . R1
【命題意圖】本題考查速度圖像及其相關(guān)知識點。
【名師解析】(1) 按下，短路，不發(fā)光，發(fā)光，A錯誤；
當鍋內(nèi)溫度高于103℃時，S1斷開，而要溫度降到70℃以下時S2才會閉合，則此時L2可能發(fā)光，此時電路中R與R1和L1的串聯(lián)部分并聯(lián)，并聯(lián)的整體再和L2、R2串聯(lián)，則回路中并聯(lián)的整體電阻RL = 10.42Ω，R并 = 56.64Ω，則回路總電阻R總 = 1067.06Ω
則回路總電流，則L2一定發(fā)光，此時并聯(lián)的整體的電壓為U并 = I總R并 = 11.89V
則流過L1的電流為
則流過L1的電流小于30mA，則L1熄滅，B錯誤；保溫過程中，自動在閉合、斷開狀態(tài)之間交替切換，C正確；當鍋內(nèi)溫度低于時，自動閉合，發(fā)光，短路， 熄滅，D正確。
（2）斷開電源，使用多用電表歐姆檔判斷發(fā)生故障的元件，多用電表的操作步驟為：調(diào)整“指針定位螺絲”，使指什指到零刻度——機械調(diào)零；將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“ × 100”位置——選檔；將兩支表筆直接接觸，調(diào)節(jié)“歐姆調(diào)零旋鈕”，使指計指向歐姆零點——歐姆調(diào)零；測量指示燈L1兩端的阻值——測量；將選擇開關(guān)置于OFF位置或交流電壓最高擋——關(guān)閉多用電表。
故正確順序為CABDE。
（3）操作時，將多用電表兩表筆與兩端接觸。由于使用時L1始終不亮，但加熱和保溫功能均正常，則說明R、L2、R2、T均正常，如圖3可看出L1兩端有1090Ω左右的電阻，則說明L1始終不亮的原因是L1斷路損壞。由于使用時L1始終不亮，但加熱和保溫功能均正常，則說明R、L2、R2、T均正常，如圖4可看出歐姆表的示數(shù)幾乎為零，但由于RL = 10.42Ω，此時選用的是“ × 100”檔則說明燈泡L1正常，則說明L1始終不亮的原因是R1斷路損壞。

第三部分 思路歸納，內(nèi)化方法
一、　動摩擦因數(shù)的測定
測定動摩擦因數(shù)實驗一般結(jié)合在“測量做直線運動物體的瞬時速度”“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”或“探究平拋運動的特點”等實驗中考查。實驗的原理是：利用打點計時器等器材測出物體做勻變速運動的加速度，再利用牛頓第二定律計算動摩擦因數(shù)，或者利用平衡條件、動能定理或能量守恒定律等計算動摩擦因數(shù)。
實驗方法
創(chuàng)新思維
實驗原理

將研究運動物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體
利用F彈＝Ff＝μFN求μ

讓物塊先做加速直線運動，當重物掉到地面上之后物塊做勻減速直線運動
勻減速運動中，利用逐差法求加速度，利用F＝μmg＝ma進一步求μ

將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為角度的測量
利用a＝gsin θ－μgcos θ求μ(a通過逐差法求解)

將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為加速度的測量
利用vB2－vA2＝2as和動力學知識得到μ＝

將動摩擦因數(shù)轉(zhuǎn)化為速度的測量，并營造多過程切入水平滑動情景
A→B過程中，機械能守恒；C→D過程中，物塊Q做平拋運動；B→C過程中，對物塊Q只有摩擦力做功，利用Wf＝EkC－EkB，進一步求μ

二、電阻的測定
電阻的測定是歐姆定律的重要應(yīng)用，是整個電學實驗的核心，是高考電學實驗命題的熱點。以教材中伏安法測電阻為原形實驗，變換出安安法、伏伏法、比較法、半偏法、替代法等多種不同的測量方式，綜合考查儀器選擇、電路設(shè)計與分析、實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析，從而全方位考查考生的實驗能力。
伏安法

(內(nèi)接法)

(外接法)
Rx＝
大電阻用內(nèi)接法，測量結(jié)果偏大；小電阻用外接法，測量結(jié)果偏小，簡記為“大內(nèi)偏大，小外偏小”
安安法

如果已知的內(nèi)阻R1，則可測得的內(nèi)阻R2＝

串聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可測得的內(nèi)阻R2＝
伏伏法

兩電表的滿偏電流接近時，若已知的內(nèi)阻R1，則可測出的內(nèi)阻R2＝R1

并聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可得的內(nèi)阻R2＝
比較法

測得電阻箱R1的阻值及表、表的示數(shù)I1、I2，可得Rx＝(電表阻值不計)
半偏法

電阻箱與電流表并聯(lián)，然后與大電阻滑動變阻器串聯(lián)，R測＜R真(測電流表內(nèi)阻)

電阻箱與電壓表串聯(lián)，滑動變阻器為小電阻的變阻器，R測＞R真(測電壓表內(nèi)阻)
替代法
(電流等效替代)
調(diào)整R0，使S1、S3均閉合與S1、S2均閉合時電流表示數(shù)相等，則Rx＝R0


(電壓等效替代)
調(diào)整R0，使S1、S3均閉合與S1、S2均閉合時電壓表示數(shù)相等，則Rx＝R0

三、　電表的改裝與校準
實驗室中通常使用的機械式電表有電流表、電壓表及多用電表，這些電表都是由小量程的電流表G(表頭)經(jīng)過改裝再校準而制成的，是歐姆定律的具體應(yīng)用，也是高考命題的熱點。

1．電流表的改裝
(1)原理：部分電路歐姆定律。
(2)改裝電路：

(3)分流電阻R的大小：R＝＝。
2．電流表的校準
(1)校準電路：
　
(2)校準過程：
①移動滑動變阻器的滑片，使電路中的標準電流表取不同數(shù)值，校對改裝成的電流表的示數(shù)是否相同。
②對分流電阻進行補償
設(shè)改裝電流表滿偏時，標準電流表的示數(shù)為IA，改裝電流表的量程為I，則IA＝Ig＋。若IA＞I，說明分流電阻偏小，應(yīng)增大些，若IA＜I，說明分流電阻偏大，應(yīng)減小些。

1．電壓表的改裝
(1)原理：部分電路歐姆定律。
(2)改裝電路：

(3)分壓電阻的大?。篟＝＝。
2．電壓表的校準
(1)校準電路：
　
(2)校準過程：
①移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)逐漸增大，核對改裝電壓表與標準電壓表示數(shù)是否相同。
②對分壓電阻進行補償
設(shè)改裝電壓表滿偏時標準電壓表的電壓示數(shù)為UV，改裝電壓表的量程為U，則UV＝Ig(Rg＋R)。若UV＞U，則應(yīng)使分壓電阻R減小，若UV＜U，則應(yīng)使分壓電阻R增大。

1．歐姆表的改裝
(1)原理：閉合電路歐姆定律。
(2)改裝電路：如圖所示。
(3)歐姆表內(nèi)阻：
紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R，使電流表滿偏時，Ig＝＝，可得：R內(nèi)＝＝Rg＋r＋R。
(4)待測電阻Rx與電流表示數(shù)Ix的對應(yīng)關(guān)系：
Ix＝＝。
當Ix＝0時，Rx→∞；當Ix＝Ig時，Rx＝R內(nèi)；當Ix＝Ig時，Rx＝R內(nèi)；當Ix＝Ig時，Rx＝3R內(nèi)；當Ix＝Ig時，Rx＝7R內(nèi)……最后，再將原表盤的電流刻度值按照上述規(guī)律標出其電阻值，完成改裝。
2．歐姆表的校準
先進行歐姆表調(diào)零，再將歐姆表紅、黑表筆與電阻箱相接，校準時可采用兩種方式：①使指針指示不同的角度，使電流分別等于Ig，Ig，Ig，Ig……直接將電阻箱阻值替換原標稱電阻的值；②使電阻箱分別取不同的值，如1 Ω，5 Ω，10 Ω，15 Ω……在指針所指的位置直接標出電阻箱上的示數(shù)。兩種方法均不管電源電動勢和滿偏電流的數(shù)值是否正確。
第四部分 最新模擬集萃，提升應(yīng)試能力
1．（4分）（2023江西紅色十校第一次聯(lián)考）如圖所示為研究曲線運動的實驗裝置，在光滑水平桌面中間O處有一轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上安有力傳感器，力傳感器與一根不可伸長的輕繩連接，輕繩另一端拴著一小物體，小物體可視為質(zhì)點?，F(xiàn)讓小物體繞轉(zhuǎn)軸O做勻速圓周運動，小物體剛運動到A點時，繩子斷裂，然后經(jīng)過桌面邊緣B點飛出做平拋運動，落到沙坑中的D處，AB與桌面邊緣垂直。不計空氣阻力，重力加速度為g。

（1）研究小物體從離開桌面到落到沙坑的運動過程，運用的思想方法是______。
A．微元法 B．放大法 C．控制變量法 D．化曲為直法
（2）測出小物體質(zhì)量為m，做勻速圓周運動時小物體到O點間的距離為r，沙坑平面到桌面間的距離為h，D點到桌面邊緣B點正下方的距離為x，讀出小物體做勻速圓周運動時力傳感器的示數(shù)F，則上述所測的物理量間的關(guān)系是F=______。
（3）若桌面AB部分粗糙，保持力傳感器F讀數(shù)不變，則小物體落點到桌面邊緣B點正下方的距離x將______（填“變大”“變小”或“不變”）。
【參考答案】（1）D（1分）（2）（2分）（3）變?。?分）
【名師解析】（1）小物體從離開桌面到落到沙坑的運動過程是平拋運動，屬于化曲為直的思想方法，D項正確。
（2）小物體從離開桌面到落到沙坑的運動過程中有，，小物體在桌面做勻速圓周運動有，綜上可得。
（3）若桌面AB部分粗糙，小物體在AB部分運動要克服摩擦力做功，小物體做平拋運動的初速度將減小，由平拋運動的規(guī)律可得，小物體落點到桌面邊緣B點正下方的距離x將變小。
2．（6分）（2023湖南長沙名校聯(lián)合體聯(lián)考）小李同學用如圖所示的裝置測量三角形支架PQO的高度和傾角。三角形支架PQO固定在水平地面上，頂端處固定一弧形軌道，軌道末端切線水平，小球從弧形軌道上不同位置下滑，從P處平拋，小球可落到裝置中的不同位置。在P處放一速度傳感器（圖中未畫出），可測小球在P處的不同速度，改變小球的釋放位置，從而改變小球在P處的速度，測出小球平拋運動的水平射程x，記錄的數(shù)據(jù)如下表：（重力加速度g取）

序號
（m/s）
x（m）
1
4
1.6
2
3
1.2
3
2
0.8
4
1
0.2
5
0.5
0.05
（1）當時，小球落在______（填字母序號）。
A．斜面上 B．水平面上 C．Q點 D．無法判斷
（2）三角形支架的高度為______m，斜面的傾角為______度。
【參考答案】．（6分）（1） B（2分）
（2）0.8（2分） 45（2分）
【名師解析】（1）當時，由第1第2組數(shù)據(jù)可以看出，水平速度變?yōu)闀r，水平位移也變?yōu)椋虼诵∏蛟诳罩械倪\動時間不變，小球落在水平面上，選B。
（2）前兩組數(shù)據(jù)小球一定落在水平面上，根據(jù)任一組數(shù)據(jù)，用，可得h=0.8m；前三組數(shù)據(jù)水平射程與速度成正比，后三組數(shù)據(jù)水平射程與速度平方成正比，說明第三組數(shù)據(jù)，即正好滿足兩種關(guān)系，既在水平面上，又在斜面上，說明小球正好落在Q點，利用第三組數(shù)據(jù)，，，可得，h=0.8m。
3. （2023四川內(nèi)江一中入學考試）（1）探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)選用如圖___________（選填“甲”或“乙”）所示的裝置進行實驗。

（2）在圖甲中，當閉合S時，觀察到電流表指針向左偏（不通電時指針停在正中央），則：在圖乙中，磁體N極插入線圈A過程中電流表的指針將___________偏轉(zhuǎn)，（選填“向左”、“向右”或“不發(fā)生”）；在圖丙中，導體棒ab向左移動過程中，電流表的指針將___________偏轉(zhuǎn)；（選填“向左”、“向右”或“不發(fā)生”）。

（3）在圖丁中，R為光敏電阻，輕質(zhì)金屬環(huán)A用輕繩懸掛，與長直螺線管共軸（A線圈平面與螺線管線圈平面平行），并位于螺線管左側(cè)。當光照增強時，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向為___________（選填“順時針”或“逆時針”），金屬環(huán)A將___________（選填“向左”或“向右”）運動。
【參考答案】 ①. 甲 ②. 向左 ③. 向右 ④. 逆時針 ⑤. 向左
【名師解析】
（1）[1]在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向與導體切割磁感線運動的方向和磁感線的方向有關(guān)。探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗裝置，只需要有磁場、導體棒、電流表即可，不需要電源，分析圖甲與乙可知，探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)選用甲圖裝置。
（2）[2]當閉合S時，觀察到電流表指針向左偏，說明電流從負接線柱流入時，電流表指針向左偏。磁體N極插入線圈A過程中，線圈A中磁通量向下增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流將從電流表負接線柱流入，則此時電流表的指針將向左偏轉(zhuǎn)；
[3] 在圖丙中，導體棒ab向左移動過程中，根據(jù)右手定則可知感應(yīng)電流從電流表正接線柱流入，則此時電流表的指針將向右偏轉(zhuǎn)。
（3）[4] 根據(jù)安培定則，螺線管內(nèi)部磁場向右，金屬環(huán)中的磁場向右，當光照增強時，熱敏電阻的阻值減小，回路電流增大，金屬環(huán)的磁通量增大，根據(jù)增反減同，感應(yīng)電流的磁場向左，根據(jù)安培定則，從左向右看，金屬環(huán)A中電流方向為逆時針；
[5]金屬環(huán)A是逆時針電流，螺線管是順時針的電流，反向電流相互排斥，金屬環(huán)將向左運動。
4. （2023重慶八中高三質(zhì)檢）某同學設(shè)計了如圖所示實驗裝置探究向心力與質(zhì)量、半徑的關(guān)系。水平桿光滑，豎直桿與水平桿鉸合在一起，互相垂直，繞過定滑輪的細線兩端分別與物塊和力傳感器連接。（忽略細線與定滑輪間的摩擦）

（1）探究向心力與質(zhì)量關(guān)系時，讓物塊1、2的質(zhì)量不同，測出物塊1、2的質(zhì)量分別為、，使物塊到豎直軸距離______（填“相同”或“不同”），轉(zhuǎn)動豎直桿，測出不同角速度下兩個力傳感器的示數(shù)、。反復實驗測出多組、，作出圖像，如果作出的圖像是過原點的斜線，且圖像的斜率等于______，則表明在此實驗過程中向心力與質(zhì)量成正比。
（2）該實驗過程中采用的實驗方法是______。
A．理想實驗法 B．等效替代法 C．控制變量法
【參考答案】 ①. 相同 ②. ③. C
【名師解析】
（1）[1]本題采用的是控制變量法，根據(jù)向心力公式

研究F與m的關(guān)系，所以需要保持、r相同，所以應(yīng)使物塊到豎直軸距離相同；
[2] 根據(jù)向心力公式可得


作出圖像，則

如果作出的圖像是過原點的斜線，且圖像的斜率等于

（2）[3]該實驗過程中采用的實驗方法是控制變量法，故C正確，AB錯誤。
故選C。
5. （2023浙江舟山質(zhì)檢）（1）圖1是一款可以直接接在手機上的電風扇，某同學拆下電風扇，將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆“”擋，調(diào)零后按正確操作將表筆接在風扇的接線柱上測量，一次葉片轉(zhuǎn)動，另一次設(shè)法使葉片不轉(zhuǎn)，兩次電表讀數(shù)如圖2、3所示，則__________（選填“圖2”或“圖3”）為葉片轉(zhuǎn)動時的讀數(shù)。根據(jù)測量得出電風扇的電阻大約是__________；


（2）該同學想進一步探究在不同電壓下風扇的電功率，按圖4所示連接電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均有示數(shù)但總是調(diào)不到零，其原因是圖4中導線__________沒有連接好（選填圖中導線序號）；

（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪電風扇的電流隨電壓的變化曲線如圖6所示，某次測量時電壓表的示數(shù)如圖5所示，則電壓__________V，此時該風扇的輸入功率大約是__________W（功率結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
【參考答案】 ①. 圖3 ②. 10 ③. ④ ④. 1.20 ⑤. 0.11
【名師解析】
（1）[1] 因為風扇轉(zhuǎn)動的時候，其內(nèi)部電動機上繞制的線圈因為電磁感應(yīng)，產(chǎn)生一個反電勢，這個反電勢正好和電源極性相反，和電源抵消一部分，所以電流較小，電阻讀數(shù)較大，電動機不轉(zhuǎn)，就不會產(chǎn)生反電勢，所以電流較大，所測得的電阻較小，故圖3是轉(zhuǎn)動時測的電阻值；
[2]電風扇的電阻是不轉(zhuǎn)時的電阻，既圖2，其中讀數(shù)為10，則電風扇的電阻大約是

（2）[3]閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均有示數(shù),說明除滑動變阻器部分其他部分都是通路，電表示數(shù)總是調(diào)不到零，說明滑動變阻器分壓連接沒連接好，其原因是圖4中導線④沒有連接好。
（3）[4]根據(jù)電流隨電壓的變化曲線可知，電壓表量程選擇的是3V的量程，電壓表的分度值為0.1V，則對應(yīng)的讀數(shù)為1.20V；
[5]根據(jù)圖像可知，此時該風扇的電流為0.9A，故輸入功率大約是

6. （2023江蘇如皋期初質(zhì)檢）小明設(shè)計了一個用拉力傳感器驗證機械能守恒定律實驗，如圖所示。


（1）現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球：①乒乓球；②橡膠球；③鋼球，實驗中應(yīng)選用____________。
（2）固定好拉力傳感器后，下列實驗操作步驟，正確順序是____________。
①改變小球的初始釋放位置，重復上述過程
②記錄小球擺動過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值和最小值
③將一根輕繩穿過小圓環(huán)，一端連接傳感器，另一端連接小球
④拉起小球至某一位置由靜止釋放，使小球在豎直平面內(nèi)擺動
⑤在傳感器正下方固定一個小圓環(huán)，圓環(huán)平面水平
（3）實驗測得的數(shù)據(jù)見下表。

0.047
0.080
0.110
0.170
0.200

1.660
1.580
1.522
1.409
1.350
（3）請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出圖像。（ ）


（4）由圖像得圖線的斜率為_________（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。若小球擺動過程中機械能守恒，圖線斜率的理論值為____________。
（5）該實驗系統(tǒng)誤差的主要來源是___________。
A．小球擺動角度偏大 B.小球初始釋放位置不同 C.小球擺動過程中有空氣阻力
【參考答案】 ①. ③ ②. ⑤③④②①
③. ④. ⑤. ⑥. C
【名師解析】
（1）[1]為減小摩擦阻力帶來的影響，應(yīng)選用密度大的③鋼球；
（2）[2]根據(jù)實驗邏輯順序，應(yīng)為⑤③④②①；
（3）[3]根據(jù)表格數(shù)據(jù)，繪圖如下


（4）[4]由圖可得圖線的斜率

[5]設(shè)剛釋放時繩與豎直方向夾角為，則

若機械能守恒，下落過程中

在最低點，根據(jù)牛頓第二定律

解得

整理得

故圖像斜率的理論值為-2。
（5）[6]AB．由發(fā)現(xiàn)，擺動角度或初始釋放高度不影響圖像，故AB錯誤；
C．若小球擺動過程中有空氣阻力，式不再成立，是實驗的系統(tǒng)誤差的主要來源。故選C。

7.(13分) （2023江蘇百校聯(lián)考第一次考試）國家有關(guān)酒駕的裁量標準如下:
駕駛員血液酒精含量
≥20mg/100mL,

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