第一章實驗一探究速度隨時間的變化規(guī)律1．在“探究速度隨時間的變化規(guī)律”的實驗中，下列方法有助于減少實驗誤差的是()A．選取計數(shù)點，把每打5個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小些C．舍去紙帶上開始時密集的點，只利用點跡清晰、點間隔適當?shù)哪且徊糠诌M行測量、計算D．適當增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)2．在“探究速度隨時間的變化規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)的操作中有以下實驗步驟，其中錯誤或遺漏的步驟有______________________．(遺漏步驟可編上序號G、H、…)A．拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，先放開紙帶，再接通電源B．將打點計時器固定在平板上，并接好電源C．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下面吊著適當重的鉤碼D．取下紙帶E．將平板無滑輪的一端抬高，輕推小車，使小車能在平板上做勻速運動F．將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善后按合理順序填寫在橫線上________________________________________________________________________.3．在“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗中，用打點計時器記錄紙帶運動的時間，計時器所用電源的頻率為50Hz，如圖實－1－9所示是一次實驗得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計數(shù)點間都有四個點未畫出，按時間順序取0、1、2、3、4、5、6七個計數(shù)點，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6點到0點的距離分別為1.40cm、3.55cm、6.45cm、10.15cm、14.55cm、19.70cm.由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時刻的瞬時速度大小為v4＝__________m/s，小車的加速度大小a＝______m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖實－1－94．光電計時器是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖實－1－10(a)所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時間記錄下來．圖(b)中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板上適當位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘，實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為×10－2s和×10－3s.用精度為0.05mm的游標卡尺測量滑塊的寬度為d，其示數(shù)如圖(c)所示．圖實－1－10(1)滑塊的寬度d＝________cm.(2)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質(zhì)上是通過光電門1和2時的________，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將________的寬度減小一些．5．如圖實－1－11所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度．圖實－1－11(1)所需器材有打點計時器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需________(填字母代號)中的器材．A．直流電源、天平及砝碼B．直流電源、毫米刻度尺C．交流電源、天平及砝碼D．交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實驗的準確程度．為使圖線的斜率等于重力加速度，除作v－t圖象外，還可作________圖象，其縱軸表示的是____________，橫軸表示的是________．6．某同學(xué)在測定勻變速直線運動的加速度時，得到了幾條較為理想的紙帶，已在每條紙帶上每5個計時點取好了一個計數(shù)點，即兩計數(shù)點之間的時間間隔為s，依打點先后編為0、1、2、3、4、5.由于不小心，紙帶被撕斷了，如圖實－1－12所示．請根據(jù)給出的A、B、C、D四段紙帶回答：(填字母)圖實－1－12(1)從紙帶A上撕下的那段應(yīng)該是B、C、D三段紙帶中的________．(2)打A紙帶時，物體的加速度大小是________m/s2.第一章實驗一探究速度隨時間的變化規(guī)律【參考答案與詳細解析】1．解析：選取的計數(shù)點間隔較大，在用直尺測量這些計數(shù)點間的間隔時，在測量絕對誤差基本相同的情況下，相對誤差較小，因此A項正確；在實驗中，如果小車運動的加速度過小，打出的點很密，長度測量的相對誤差較大，測量準確性降低，因此小車的加速度應(yīng)適當大些，而使小車加速度增大的常見方法是適當增加掛在細繩下鉤碼的個數(shù)，以增大拉力，故B錯，D對；為了減少長度測量的相對誤差，舍去紙帶上過于密集，甚至分辨不清的點，因此C項正確．答案：ACD2．解析：A中應(yīng)先接通電源，再放開紙帶．C中應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使細繩與平板平行，D中應(yīng)先斷開電源，使打點計時器停止工作，E屬于多余步驟．應(yīng)補充G，換上新紙帶，重復(fù)操作兩次．H，斷開電源，整理好器材．正確合理的順序應(yīng)為B、F、C、A、D、G、H.答案：見解析3．解析：v4＝eq\f(x5－x3,2t)＝eq\f(－×10－2,m/s＝0.405m/sx1′＝0.0140m，x2′＝x2－x1＝0.0215mx3′＝x3－x2＝0.0290mx4′＝x4－x3＝0.0370mx5′＝x5－x4＝0.0440mx6′＝x6－x5＝0.0515ma＝eq\f((x4′＋x5′＋x6′)－(x1′＋x2′＋x3′),9t2)＝eq\f(＋＋－＋＋,m/s2＝0.756m/s2.答案：4．解析：(1)d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm.(2)v1＝eq\f(d,t1)＝eq\f×10－2,×10－2)m/s＝1.0m/sv2＝eq\f(d,t2)＝eq\f×10－2,×10－3)m/s＝2.5m/s.(3)v1、v2實質(zhì)上是通過光電門1和2時的平均速度，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將滑塊的寬度減小一些．答案：(1)(2)(3)平均速度滑塊5．解析：(1)打點計時器需接交流電源．重力加速度與物體的質(zhì)量無關(guān)，所以不需要天平和砝碼．計算速度需要測相鄰計數(shù)點的距離，需要刻度尺，選D.(2)由公式v2＝2gh，如繪出eq\f(v2,2)－h(huán)圖象，其斜率也等于重力加速度．答案：(1)D(2)eq\f(v2,2)－h(huán)速度平方的二分之一重物下落的高度6．解析：因小車做勻變速直線運動，加速度保持不變，打A紙帶時，加速度a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(x2－x1,T2)＝eq\f(－×10－3,m/s2＝0.6m/s2.又小車運動的加速度：a＝eq\f(x5－x2,3T2)，則4、5兩點間隔為：x5＝x2＋3aT2＝×10－3m＋3××＝54×10－3所以從紙帶A上撕下的那段應(yīng)是C.答案：(1)C(2)第二章實驗二驗證力的平行四邊形定則1．在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中，合力與分力的作用效果相同，這里作用效果是指()A．彈簧測力計的彈簧被拉長B．固定橡皮條的圖釘受拉力產(chǎn)生形變C．細繩套受拉力產(chǎn)生形變D．使橡皮條在同一方向上伸長到同一長度2.做“探究力的平行四邊形定則”的實驗，在水平放置的木板上鋪一張白紙，把橡皮條的一端固定在木板的A點，橡皮條的另一端拴上兩細繩套，如圖實－2－6所示，兩個彈簧測力計分別鉤住細繩套，互成角度拉橡皮條使之伸長，到達某一位置O時需記下__________、________，描下________，再用一個彈簧測力計鉤住細繩套把橡皮條拉長，使結(jié)點到達位置________，再記下________________________．3．某同學(xué)做“探究力的平行四邊形定則”的實驗時，主要步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O.記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)；D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則作出合力F；E．只用一只彈簧測力計，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論．上述步驟中：(1)有重要遺漏的步驟的序號是________和________；(2)遺漏的內(nèi)容分別是_____________________________________________________和______________________________．4．如圖實－2－7所示是甲、乙兩位同學(xué)在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中所得到的實驗結(jié)果，若用F表示兩個分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，則可以判斷________(填“甲”或“乙”)同學(xué)的實驗結(jié)果是符合事實的．5．在做“探究力的平行四邊形定則”實驗中，若由于F1的誤差使F1與F2的合力F方向略向左偏，如圖實－2－8所示，但F大于等于F′，引起這一結(jié)果的原因可能是F1的大小比真實值偏________，F(xiàn)1的方向使它與F2的夾角比真實值偏________．第二章實驗二驗證力的平行四邊形定則【參考答案與詳細解析】1．解析：合力與分力之間是等效替代關(guān)系，所以在實驗中的作用效果相同是指橡皮條的伸長量相同且伸長到同一位置．答案：D2.解析：因探究力的平行四邊形定則需根據(jù)力的大小和方向作平行四邊形，所以必須記錄力的大小和方向，為保證合力和分力的效果相同，兩次必須使結(jié)點到達同一位置．答案：兩彈簧測力計的讀數(shù)兩細繩的方向結(jié)點位置OO點彈簧測力計的讀數(shù)和細繩的方向3．解析：根據(jù)“探究力的平行四邊形定則”實驗的操作規(guī)程可知，有重要遺漏的步驟的序號是C、E.在C中未記下兩條細繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到了同一位置O.答案：(1)CE(2)C中未記下兩條細繩的方向E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到了同一位置O4．解析：由題設(shè)可知，F(xiàn)為F1和F2的合力，通過平行四邊形定則所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一只彈簧測力計拉橡皮條時的拉力，顯然F′的方向應(yīng)在細線的方向上，因甲同學(xué)F′的方向與細繩在同一直線上，故甲同學(xué)是符合事實的．本題解答的焦點在F′的方向的確定上．兩位同學(xué)的實驗結(jié)果都有誤差，這是正常的，但乙同學(xué)很明顯在F′的方向的確定上違背了實驗的要求，作圖是錯誤的．答案：甲5．解析：作平行四邊形合成圖如圖所示，F(xiàn)1的真實值為F10.合力的真實值為F′，F(xiàn)1為測量值，由圖可知，F(xiàn)1的大小比真實值偏大，F(xiàn)1的方向使它與F2的方向夾角比真實值偏大，大于α0.答案：大大第三章實驗三探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系1．在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗中，以下做法正確的是()A．平衡摩擦力時，應(yīng)將小盤用細繩通過定滑輪系在小車上B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源D．求小車運動的加速度時，可用天平測出小盤和砝碼的質(zhì)量(M′和m′)以及小車質(zhì)量M，直接用公式a＝eq\f(M′＋m′,M)g求出答案：B2．在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗中，按實驗要求裝置好器材后，應(yīng)按一定步驟進行實驗，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序以字母代號填寫在下面的橫線上：____________________.A．保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，在小車里加砝碼，測出加速度，重復(fù)幾次B．保持小車質(zhì)量不變，改變小盤和砝碼的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次C．用天平測出小車和小盤的質(zhì)量D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運動E．掛上小盤，放進砝碼，接通打點計時器的電源，放開小車，在紙帶上打下一系列的點F．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出a－F和a－eq\f(1,M)的圖線答案：DCEABF或DCEBAF3．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖實－3－9所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：圖實－3－9(1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：_______________________________________________________________________(2)若取M＝0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是_____________________________________________________________________．A．m1＝5gB．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g(3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達式為：_____________________________________________________________________(用Δt1、Δt2、D、x表示)．解析：(1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時，M應(yīng)能在任意位置靜止不動，或推動M后能使M勻速運動．(2)應(yīng)滿足M?m，故m4＝400g不合適．(3)由v1＝eq\f(D,Δt1)，v2＝eq\f(D,Δt2)，veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2ax可得：a＝eq\f(\f(D,Δt2)2－\f(D,Δt1)2,2x).答案：(1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間Δt都相等．(2)D(3)a＝eq\f(\f(D,Δt2)2－\f(D,Δt1)2,2x)4．如圖實－3－10所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機)研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置．圖實－3－10(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持________不變，用鉤碼所受的重力作為________，用DIS測小車的加速度．(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a－F關(guān)系圖線(如圖實－3－11所示)．①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.②(單選題)此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是()A．小車與軌道之間存在摩擦B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D．所用小車的質(zhì)量太大解析：(1)在研究加速度與力的關(guān)系時必須保持小車質(zhì)量不變，才能找出二者的關(guān)系．(2)①OA段在實驗的允許范圍內(nèi)，圖線是一條直線，因此可得出a與F成正比的關(guān)系．②由實驗的原理a＝eq\f(m鉤g,M車＋m鉤)＝eq\f(F,M車＋m鉤)可知AB段明顯偏離直線是由于沒有滿足M車?m鉤造成的．答案：(1)小車的總質(zhì)量(或：小車的質(zhì)量)小車所受外力(或：外力、合外力)(2)①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比②C5．如圖實－3－12所示的實驗裝置可以探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系．小車上固定一個盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M.圖實－3－12(1)驗證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個相應(yīng)的加速度．本次實驗中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a－F圖象，圖象是一條過原點的直線．①a－F圖象斜率的物理意義是________________________________________．②你認為把沙桶的總重力mg當作合外力F是否合理？答：________.(填“合理”或“不合理”)③本次實驗中，是否應(yīng)該滿足M?m這樣的條件？答：________(填“是”或“否”)；理由是_____________________________________________________________．(2)驗證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系．本次實驗中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法處理數(shù)據(jù)時，以加速度a為縱橫，應(yīng)該以______倒數(shù)為橫軸．解析：(1)將車內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了M＋m不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，研究對象是整個系統(tǒng)，a＝eq\f(F合,M＋m)＝eq\f(mg,M＋m)，可見a－F圖象斜率的物理意義是eq\f(1,M＋m)，系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg，不必滿足M?m這樣的條件．(2)向小車內(nèi)添加或去掉部分沙子，是改變系統(tǒng)的總質(zhì)量M＋m，而系統(tǒng)的合外力仍等于所懸掛沙桶的重力mg，保證了合外力不變．答案：(1)①eq\f(1,M＋m)②合理③否因為實驗的研究對象是整個系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合外力就等于mg(2)M＋m第五章實驗六驗證機械能守恒定律1．下列關(guān)于“驗證機械能守恒定律”實驗的實驗誤差的說法中，正確的是()A．重物質(zhì)量的稱量不準會造成較大誤差B．重物質(zhì)量選用得大些，有利于減小誤差C．重物質(zhì)量選用得較小些，有利于減小誤差D．紙帶下落和打點不同步會造成較大誤差解析：從需要驗證的關(guān)系式ghn＝eq\f(vn2,2)看，與質(zhì)量無關(guān)，A錯誤．當重物質(zhì)量大一些時，空氣阻力可以忽略，B正確，C錯誤．紙帶先下落而后打點，此時，紙帶上最初兩點的點跡間隔較正常時略大，用此紙帶進行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)果是重物在打第一個點時就有了初動能，因此重物動能的增加量比重物重力勢能的減少量大，D正確．答案：BD2．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當?shù)刂亓铀俣萭＝9.80m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶(如圖實－4－9所示)，把第一個點記作O，另選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測量的點．經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99cm,70.18cm,77.76cm,85.73cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于________J，動能的增加量等于________J(取三位有效數(shù)字)．圖實－4－9解析：根據(jù)測量數(shù)據(jù)，重物從O點運動到C點下落的高度h＝0.7776m，故重力勢能減少量ΔEp＝mgh＝××J＝J重物動能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mvC2－eq\f(1,2)mv02根據(jù)實驗情況，重物在O點的速度v0＝0，C點的速度vC等于重物從B點到D點這一段時間Δt＝2×eq\f(1,50)s內(nèi)的平均速度．由實驗數(shù)據(jù)可得vC＝eq\f(BD,Δt)＝eq\f－,2×1/50)m/s＝3.8875m/s重物的動能增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mvC2＝eq\f(1,2)××J＝J.答案：3．關(guān)于驗證機械能守恒定律實驗，下面列出一些實驗步驟：A．用天平稱出重物和夾子質(zhì)量B．將重物系在夾子上C．將紙帶穿過打點計時器的限位孔，上端用手提著，下端夾上系住重物的夾子，再把紙帶向上拉，讓夾子靠近打點計時器，處于靜止狀態(tài)D．把打點計時器接在學(xué)生電源的交流輸出端，把輸出電壓調(diào)到6V(電源不接通)E．把打點計時器用鐵夾固定放到桌邊的鐵架臺上，使兩個限位孔在同一豎直面內(nèi)F．在紙帶上選取兩個點，進行測量并記錄數(shù)據(jù)G．用秒表測出重物下落的時間H．接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后釋放紙帶I．切斷電源J．更換紙帶，重新進行兩次實驗K．在三條紙帶中選出較好的一條L．進行計算，得出結(jié)論，完成實驗報告M．拆下導(dǎo)線，整理器材對于本實驗以上步驟中，不必要的有__________________；正確步驟的合理順序是______________________(填寫代表字母)．解析：根據(jù)實驗原理和操作步驟可知不必要的有A、G；正確步驟的合理順序是E、D、B、C、H、I、J、K、F、L、M.答案：A、GEDBCHIJKFLM4．用落體法“驗證機械能守恒定律”的實驗中：(g取9.8m/s2)(1)運用公式eq\f(1,2)mv2＝mgh時對實驗條件的要求是________________．為此目的，所選擇的紙帶第1、2兩點間的距離應(yīng)接近__________．(2)若實驗中所用重物質(zhì)量m＝1kg，打點紙帶如圖實－4－10所示，打點時間間隔為s，則記錄B點時，重物速度vB＝________，重物動能Ek＝________；從開始下落起至B點，重物的重力勢能減小量是__________，由此可得出的結(jié)論是____________________________________．圖實－4－10(3)根據(jù)紙帶算出各點的速度v，量出下落距離h，則以eq\f(v2,2)為縱軸，以h為橫軸畫出的圖象應(yīng)是圖實－4－11中的()圖實－4－11解析：(1)自由下落的物體在第一個s內(nèi)，下落距離h＝eq\f(1,2)gt2＝2mm(2)vB＝eq\f(hAC,2T)＝eq\f(－×10－3,2×m/s＝0.59m/sEk＝eq\f(1,2)mvB2＝eq\f(1,2)×1×J≈JΔEp＝mgh＝1×××10－3J≈J.答案：(1)自由下落的物體2mm(2)0.59m/sJJ在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，動能的增加量等于重力勢能的減少量(3)C5．光電計時器是物理實驗中經(jīng)常用到的一種精密計時儀器，它由光電門和計時器兩部分組成，光電門的一臂的內(nèi)側(cè)附有發(fā)光裝置(發(fā)射激光的裝置是激光二極管，發(fā)出的光束很細)，如圖實－4－12中的A和A′，另一臂的內(nèi)側(cè)附有接收激光的裝置，如圖實－4－12中的B和B′，當物體在它們之間通過時，二極管發(fā)出的激光被物體擋住，接收裝置不能接收到激光信號，同時計時器就開始計時，直到擋光結(jié)束光電計時器停止計時，故此裝置能精確地記錄物體通過光電門所用的時間．現(xiàn)有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落，如圖實－4－12所示．圖實－4－12(1)若要用這套裝置來驗證機械能守恒定律，則要測量的物理量有________________________(每個物理量均用文字和字母表示，如高度H)．(2)驗證機械能守恒定律的關(guān)系式為________．解析：本實驗是圍繞機械能守恒定律的驗證設(shè)計的，關(guān)鍵是速度的測定，本題改打點計時器測量速度為光電門測量．由于本裝置可記錄小球通過光電門的時間Δt，則將小球的直徑D除以Δt，即可求出小球經(jīng)過光電門的速度，若再測出兩光電門間相距的高度H，即可驗證機械能守恒定律．(1)需要測量的物理量有：小球直徑D，兩光電門間的豎直高度H，小球通過上、下兩光電門的時間Δt1、Δt2.則小球通過上、下兩光電門處的速度分別為eq\f(D,Δt1)、eq\f(D,Δt2).(2)驗證守恒關(guān)系式為：eq\f(1,2)m(eq\f(D,Δt2))2－eq\f(1,2)m(eq\f(D,Δt1))2＝mgH，化簡得：eq\f(D2,Δt22)－eq\f(D2,Δt12)＝2gH.答案：(1)小球直徑D、兩光電門間的豎直高度H、小球通過上、下兩光電門的時間Δt1、Δt2(2)eq\f(D2,Δt22)－eq\f(D2,Δt12)＝2gH第七章實驗五探究決定導(dǎo)線電阻的因素1．在“探究決定導(dǎo)線電阻的因素”的實驗中，以下操作中錯誤的是()A．用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中B．用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值C．用伏安法測電阻時采用電流表內(nèi)接法，多次測量后算出平均值D．實驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變解析：實驗中應(yīng)測量出金屬絲接入電路中的有效長度，而不是全長；金屬絲的電阻很小，與電壓表內(nèi)阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對它分流作用很小，應(yīng)采用電流表外接法．故A、C操作錯誤．答案：AC2．將圖實－5－19所示的螺旋測微器的讀數(shù)寫出來．圖實－5－19甲．______mm乙．______cm解析；先讀出固定尺上的讀數(shù)，再讀出可動尺上的讀數(shù)．甲.8mm＋×0.01mm＝8.477mm.乙.6.5mm＋×0.01mm＝6.578mm＝0.6578cm.答案：3．某同學(xué)用螺旋測微器測量一銅絲的直徑，測微器的示數(shù)如圖實－5－20所示，該銅絲的直徑為________mm.圖實－5－20解析：螺旋測微器固定刻度部分讀數(shù)為4.5mm，可動刻度部分讀數(shù)為0.093mm，所以所測銅絲直徑為4.593mm.答案：～4．(1)用游標為50分度的游標卡尺測量某工件的長度時，示數(shù)如圖實－5－21所示，則測量結(jié)果應(yīng)該讀作________mm.圖實－5－21(2)用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖實－5－22所示，此示數(shù)為________mm.圖實－5－22答案：(1)(2)5．某物理學(xué)習(xí)小組的兩位同學(xué)采用“伏安法”測金屬絲的電阻的實驗中，根據(jù)同一組數(shù)據(jù)進行正確描點后，甲、乙兩位同學(xué)根據(jù)自己的理解各作出一條圖線，如圖實－5－23甲、乙所示，根據(jù)你對實驗的理解，你認為________同學(xué)的圖線正確，根據(jù)你選擇的圖線算出該金屬絲的電阻為________Ω.(保留兩位有效數(shù)字)圖實－5－23解析：當金屬絲兩端電壓為零時，通過的電流也為零，因此圖線必過原點，故甲同學(xué)的圖線正確；在甲同學(xué)畫的圖線上距原點較遠的地方取一個點，其坐標值為(0.4A，V)，故金屬絲電阻為：R＝eq\f(U,I)＝eq\f,Ω＝Ω.答案：甲～均可)6．在“探究決定導(dǎo)線電阻的因素”的實驗中，待測金屬絲的電阻Rx約為5Ω，實驗室備有下列實驗器材：A．電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約為15kΩ)B．電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻約為75kΩ)C．電流表(量程0～3A，內(nèi)阻約為Ω)D．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω)E．變阻器R1(0～100Ω，0.6A)F．變阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．電池組E(電動勢為3V，內(nèi)阻約為Ω)H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為減小實驗誤差，應(yīng)選用的實驗器材有____________________(填代號)．(2)為減小實驗誤差，應(yīng)選用圖實－5－24中________[填(a)或(b)]為該實驗的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把圖實－5－25中的實物圖用線連接起來．圖實－5－24圖實－5－25(3)若用毫米刻度尺測得金屬絲長度為60.00cm，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖實－5－26所示，則金屬絲的直徑為__________mm，電阻值為________Ω.圖實－5－26解析：(1)由于電源的電動勢為3V，所以電壓表應(yīng)選A；被測電阻約為5Ω，電路中的最大電流約為I＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，電流表應(yīng)選D；根據(jù)變阻器允許通過的最大電流可知，變阻器應(yīng)選E；還要選用電池和開關(guān)，導(dǎo)線若干．故應(yīng)選用的實驗器材有ADEGH.(2)由于eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)，應(yīng)采用電流表外接法，應(yīng)選圖(b)所示電路，實物連接如圖所示．(3)從螺旋測微器可以讀出金屬絲的直徑為0.635mm，從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為V，從電流表可以讀出流過電阻的電流為0.50A，被測電阻的阻值為Rx==Ω\=Ω答案：見解析7．有一根圓臺狀勻質(zhì)合金棒如圖實－5－27甲所示，某同學(xué)猜測其電阻的大小與該合金棒的電阻率ρ、長度L和兩底面直徑d、D有關(guān)．他進行了如下實驗：圖實－5－27(1)用游標卡尺測量合金棒的兩底面直徑d、D和長度L.圖乙中游標卡尺(游標尺上有20個等分刻度)的讀數(shù)L＝________cm.(2)測量該合金棒電阻的實物電路如圖丙所示(相關(guān)器材的參數(shù)已在圖中標出)．該合金棒的電阻約為幾個歐姆．圖中有一處連接不當?shù)膶?dǎo)線是________．(用標注在導(dǎo)線旁的數(shù)字表示)(3)改正電路后，通過實驗測得合金棒的電阻R＝Ω，根據(jù)電阻定律計算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd＝Ω、RD＝Ω.他發(fā)現(xiàn)：在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R滿足R2＝Rd·RD，由此推斷該圓臺狀合金棒的電阻R＝________.(用ρ、L、d、D表示)解析：(1)首先確定游標卡尺的精度為20分度，即為0.05mm，然后以毫米為單位從主尺上讀出整毫米數(shù)99.00mm，注意小數(shù)點后的有效數(shù)字要與精度一樣，再從游標尺上找出對的最齊一根刻線，精度×格數(shù)＝×8mm＝0.40mm，最后兩者相加，根據(jù)題目單位要求換算為需要的數(shù)據(jù)，99.00mm＋0.40mm＝99.40mm＝9.940cm.(2)本實驗為測定一個幾歐姆的電阻，在用伏安法測量其兩端的電壓和通過電阻的電流時，因為安培表的內(nèi)阻較小，為了減小誤差，應(yīng)用安培表外接法，⑥線的連接使用的是安培表內(nèi)接法．(3)根據(jù)電阻定律計算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd＝Ω、RD＝Ω.即Rd＝ρeq\f(L,π(d/2)2)，RD＝ρeq\f(L,π(D/2)2)，而電阻R滿足R2＝Rd·RD，將Rd、RD代入得R＝eq\f(4ρL,πdD).答案：(1)(2)⑥(3)eq\f(4ρL,πdD)第七章實驗六描繪小燈泡的伏安特性曲線1．用下列器材組裝成描繪電阻R0伏安特性曲線的電路，請將圖實－6－12所示實物連線成為實驗電路．圖實－6－12微安表μA(量程200μA，內(nèi)阻約200Ω)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約10kΩ)；電阻R0(阻值約20kΩ)；滑動變阻器R(最大阻值50Ω，額定電流1A)；電池組E(電動勢3V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干．解析：由于eq\f(RV,R0)＝，eq\f(R0,RA)＝100，可以看出R0?RA，故采用電流表內(nèi)接法．因電阻R0的阻值遠遠大于滑動變阻器的阻值，故采用分壓接法．畫出電路原理圖如圖所示．把實物與原理圖結(jié)合起來完成連線，注意電壓表、電流表的正、負接線柱，保證電流從正接線柱進從負接線柱出．連線如圖所示．答案：見解析圖2．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中備有下列器材：A．小燈泡V,W)B．直流電源(電動勢V，內(nèi)阻約Ω)C．電流表(量程0～500mA，內(nèi)阻約Ω)D．電壓表(量程0～5V，內(nèi)阻約5000Ω)E．滑動變阻器R1(0～5Ω，額定電流2A)F．滑動變阻器R2(0～50Ω，額定電流1A)G．開關(guān)一個，導(dǎo)線若干如果既要滿足測量要求，又要使測量誤差較小，應(yīng)選擇如圖實－6－13所示的四個電路中的________，應(yīng)選用的滑動變阻器是________．圖實－6－13解析：由于伏安特性曲線中的電壓和電流均要從零開始測量，所以滑動變阻器應(yīng)選用分壓式，分壓式接法適用于測量較大阻值電阻(與滑動變阻器的總電阻相比)，由于R1<RL，選用R1時滑片移動時，電壓變化明顯，便于調(diào)節(jié)．又小燈泡的電阻約RL＝Ω，RV/RL＞RL/RA，所以安培表應(yīng)該選用外接法．故應(yīng)選用圖丙所示電路．答案：丙R1(或E)3．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，除有一標有“6V，W”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：A．直流電源6V(內(nèi)阻不計)B．直流電流表0～3A(內(nèi)阻Ω以下)C．直流電流表0～300mA(內(nèi)阻約為5Ω)D．直流電壓表0～10V(內(nèi)阻約為15kΩ)E．滑動變阻器10Ω，2AF．滑動變阻器1kΩ，0.5A實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進行多次測量．(1)實驗中電流表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________(均用序號表示)．(2)在方框內(nèi)畫出實驗電路圖．圖實－6－14圖實－6－14(3)試將圖實－6－14所示器材連成實驗電路．解析：由I額＝eq\f,6)A＝250mA，故選C.因要求電壓從零開始變化，變阻器用分壓接法，應(yīng)選小阻值的E.答案：(1)CE(2)實驗電路如圖(3)實物圖連線如圖所示4．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h按圖實－6－15所示方式連接好電路，電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零．閉合開關(guān)后：圖實－6－15圖實－6－16(1)若不管怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度能發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)總不能為零，則可能是________導(dǎo)線斷路．(2)某同學(xué)測出電源和小燈泡的U－I圖線如圖實－6－16所示，將小燈泡和電阻R串聯(lián)后接到電源上，要使電路中電流為1.0A，則R＝________Ω.(3)某同學(xué)在實驗中還測出a、b、c三種元件的伏安特性曲線分別如圖實－6－17中的(a)、(b)、)(c)所示，下列說法正確的是()圖實－6－17A．a(chǎn)可以作為標準電阻使用B．b能作為標準電阻使用C．b的阻值隨電壓升高而增大D．c的阻值隨電壓升高而增大解析：(1)若調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡的亮度變化，但電壓表、電流表示數(shù)總不能為零，說明滑動變阻器不起分壓作用，所以可能是g導(dǎo)線斷路．(2)由電源的U－I圖線知E＝V，r＝1Ω，當小燈泡與電阻串聯(lián)后由閉合電路歐姆定律得E＝I(R＋r＋R燈)又由小燈泡的U－I圖線得R燈＝eq\f(U,I)＝Ω解得R＝Ω.(3)因a元件的I－U圖線是直線，說明其電阻不隨電壓的變化而變化，故可作為標準電阻，故A對，B錯．b的阻值隨電壓升高而增大，c的阻值隨電壓升高而降低，故C對D錯．答案：(1)g(2)(3)AC5．現(xiàn)在要測量一只額定電壓為U＝3V的小燈泡L的額定功率P(約為W)．實驗室備有如下器材：電流表(量程200mA，內(nèi)阻r1＝10Ω)電流表(量程300mA，內(nèi)阻約為幾歐姆)定值電阻R(10Ω)滑動變阻器R1(0～100Ω，0.5A)電源E(E＝5V，r≈1Ω)單刀開關(guān)一個、導(dǎo)線若干(1)設(shè)計出實驗電路，畫在下面的虛線框內(nèi)．圖實－6－18(2)按(1)中設(shè)計的電路圖把圖實－6－18中儀器連接起來；(3)寫出主要的操作步驟：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)實驗中計算燈泡額定功率的表達式為________．(必須用題中給定的符號及你在(3)中設(shè)計的記錄符號來表示)答案：(1)如圖(a)所示(2)如圖(b)所示(3)①按設(shè)計好的電路圖連接好電路，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)移至阻值最大的位置．②閉合開關(guān)S，移動滑片P，使電流表的示數(shù)I1＝eq\f(U,R＋r1)＝eq\f(3,10＋10)A＝150mA，使小燈泡正常發(fā)光，同時記下此時電流表的示數(shù)I2.③斷開開關(guān)S，拆除電路、整理儀器．(4)P＝U(I2－I1)第七章實驗七測量電源的電動勢和內(nèi)阻1．如圖實－7－14甲所示，電壓表V1、V2串聯(lián)接入電路中時，示數(shù)分別為6V和4V，當只有電壓表V2接入電路中時，如圖實－7－14乙所示，示數(shù)為9V，電源的電動勢為()圖實－7－14A．VB．10VC．VD．V解析：設(shè)電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E和r，電壓表V2的內(nèi)阻為R2，根據(jù)閉合電路歐姆定律，對圖甲和圖乙分別有：E＝6＋4＋eq\f(4,R2)r，E＝9＋eq\f(9,R2)r，解得：E＝V．故只有選項C正確．答案：C2．在測量一節(jié)干電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，某學(xué)生采用了如圖實－7－15所示實驗器材連接，請指出該學(xué)生在接線中錯誤和不規(guī)范的做法．圖實－7－15(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)________________________________________________________________________；(4)________________________________________________________________________．答案：(1)滑動變阻器不起變阻作用(2)電流表正負接線柱錯誤(3)電壓表量程選用不當(4)電壓表沒有并接在開關(guān)和電源串聯(lián)后的兩端3．為了測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，某實驗小組按圖實－7－16甲所示的電路圖連好實驗電路，合上開關(guān)，電流表和電壓表的讀數(shù)正常，當將滑動變阻器的滑片由A端向B端逐漸滑動時，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)接近V且?guī)缀醪蛔?，直到當滑片滑至臨近B端時電壓表的示數(shù)急劇變化，這種情況很難讀出電壓數(shù)值分布均勻的幾組不同的電流值、電壓值，出現(xiàn)上述情況的原因是__________________________．改進方法是____________________________．改進后，測出幾組電流、電壓的數(shù)值，并畫出如圖實－7－16乙所示的圖象，由圖象可知，這個電池的電動勢為E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.圖實－7－16答案：滑動變阻器阻值太大，有效使用的部分太短選擇阻值更小的滑動變阻器4．現(xiàn)有一個阻值為Ω的定值電阻、一個電鍵、若干根導(dǎo)線和一個電壓表，該電壓表盤面上有刻度但無刻度值，要求設(shè)計一個能測量某電源內(nèi)阻的實驗方案．(已知電壓表內(nèi)阻很大，電壓表量程大于電源電動勢，電源內(nèi)阻約為幾歐姆)(1)在下面的方框中畫出實驗電路圖．(2)簡要寫出完成接線后的實驗步驟．(3)寫出用測得的量計算電源內(nèi)阻的表達式r＝________.解析：電壓表指針偏轉(zhuǎn)角度與通過電壓表的電流，或者與加在電壓表兩端的電壓成正比，因此表盤面無刻度值也可以用格數(shù)的多少表示電壓的大小，當斷開電鍵時，電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N1表示電源電動勢的大?。婃I閉合時，N2表示R兩端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律，eq\f(N1－N2,r)＝eq\f(N2,R)，得r＝eq\f(N1－N2,N2)R.答案：(1)如圖所示(2)①斷開電鍵，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N1；②合上電鍵，記下電壓表偏轉(zhuǎn)格數(shù)N2(3)eq\f(N1－N2,N2)R5．利用伏安法測量干電池的電動勢和內(nèi)阻，現(xiàn)有的器材為：干電池：電動勢約為V，符號電壓表：量程1V，內(nèi)阻Ω，符號電流表：量程1A，符號滑動變阻器：最大阻值10Ω，符號電阻箱：最大阻值Ω，符號單刀單擲開關(guān)一個，符號導(dǎo)線若干(1)設(shè)計測量電源電動勢和內(nèi)阻的電路并將它畫在下面的方框內(nèi)．要求在圖中標出電壓表、電流表的接線柱的正負．(2)為了滿足本實驗要求并保證實驗的精確度，電壓表量程應(yīng)擴大為原量程的____________倍，電阻箱阻值為____________Ω.解析：(1)電源電動勢為V，而電壓表最大量程為1V，需將電壓表擴大量程再用，故電壓表應(yīng)與電阻箱串聯(lián)使用，設(shè)計電路如右圖所示．(2)為保證實驗精確度，應(yīng)將電壓表量程擴大為2V，即原來的2倍，由eq\f(U,RV)＝eq\f(2U,RV＋R)可知，R＝RV＝Ω.答案：(1)見解析圖(2)2選修3-3實驗八用油膜法估測分子的大小1．“用油膜法估測分子的大小”實驗的簡要步驟如下：A．將畫有油膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，數(shù)出輪廓內(nèi)的方格數(shù)(不足半個的舍去，多于半個的算一個)，再根據(jù)方格的邊長求出油膜的面積S.B．將一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將薄膜的形狀描畫在玻璃板上．C．用淺盤裝入約2cm深的水．D．用公式d＝eq\f(V,S)求出薄膜厚度，即油酸分子的大?。瓻．根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V.(1)上述步驟中有步驟遺漏或步驟不完全，請指出：①____________________________________________________________________②___________________________________________________________________(2)上述實驗步驟的合理順序是________．解析：(1)①C步驟中，要在水面上均勻地撒上石膏粉或痱子粉．②實驗中，要有步驟F：用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，記下量筒內(nèi)增加一定體積時的滴數(shù)．(2)合理順序為CFBAED答案：(1)見解析(2)CFBAED2．在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，現(xiàn)有按體積比為n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個盛有約2cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒．請補充下述估測分子大小的實驗步驟：(1)________________(需測量的物理量自己用字母表示．)(2)用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標紙上，如圖實－8－3所示．(已知坐標紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時半個以上方格面積記為S，不足半個的舍去)則油膜面積為________．(3)估算油酸分子直徑的表達式為d＝____________.解析：(1)用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀其體積V.(2)利用補償法，可查得面積為8S.(3)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為V′＝eq\f(V,N)×eq\f(n,m＋n)，油膜面積S′＝8S，由d＝eq\f(V′,S′)，得d＝eq\f(nV,8NS(m＋n)).答案：(1)見解析(2)8S(3)eq\f(nV,8NS(m＋n))3.油酸酒精溶液的濃度為每1000mL油酸酒精溶液中有油酸mL，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了1mL，若把一滴這樣的油酸酒精溶液滴入足夠大盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成的油膜的形狀如圖實－8－4所示．若每一小方格的邊長為25mm，試問：(1)這種估測方法是將每個油酸分子視為________模型，讓油酸盡可能地在水面上散開，則形成的油膜可視為_______油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的________．圖實－8－4中油酸膜的面積為________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積是________m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是________m．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)在實驗過程中，在距水面約2cm的位置將一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，實驗時觀察到，油膜的面積會先擴張后又收縮了一些，這是為什么呢？請寫出你分析的原___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：油膜面積約占70小格，面積約為S＝70×25×25×10－6m2≈×10－2m2，一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為V＝eq\f(1,50)×eq\f,1000)×10－6m3＝×10－11md＝eq\f(V,S)＝eq\f×10－11,×10－2)m≈×10－10m.答案：(1)球體單分子直徑×10－21．2×10－11×10－10(2)主要有兩個原因：①水面受到落下油滴的沖擊，先陷下后又恢復(fù)水平，因此油膜的面積擴張；②油酸酒精溶液中的酒精揮發(fā)，使液面收縮4．在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，已知一滴溶液中油酸的體積為V，配制的油酸溶液中純油酸與溶液體積之比為1∶500，1mL油酸溶液50滴，那么一滴溶液的體積是_______mL，所以一滴溶液中油酸體積為V＝_______cm3.若實驗中測得的結(jié)果如下表所示，請根據(jù)所給數(shù)據(jù)填寫空白處的數(shù)值，并與公認的油酸分子直徑值d0＝×10－10m次數(shù)S(cm2)d＝eq\f(V,S)(10－7cm)d平均值153825453563解析：1滴溶液的體積V溶液＝eq\f(1,50)mL，其中含油酸體積V＝eq\f(1,500)V溶液＝4×10－5cm3，據(jù)此算出3次測得的d值分別為d1≈7.43×10－8cm，d2≈×10－8d3≈×10－8cmeq\x\to(d)＝eq\f(d1＋d2＋d3,3)＝×10－8cm＝×10－10m，這與公認值的數(shù)量級相吻合，故本次估測數(shù)值符合數(shù)量級的要求．答案：eq\f(1,50)4×10－5×10－10m符合5．利用油膜法可以粗略測出阿伏加德羅常數(shù)，把密度ρ＝×103kg/m3的某種油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知這滴油的體積為V＝×10－3cm3，形成的油膜面積為S＝0.7m2.油的摩爾質(zhì)量M(1)該油分子的直徑是多少？(2)由以上數(shù)據(jù)可粗略測出阿伏加德羅常數(shù)NA的值是多少？(先列出計算式，再代入數(shù)據(jù)計算)解析：(1)由d＝eq\f(V,S)可得：d＝eq\f×10－3×10－6,m≈7×10－10m(2)每個油分子的體積V0＝eq\f(1,6)πd3油的摩爾體積Vmol＝eq\f(M,ρ)假設(shè)油是由油分子緊密排列而成的，有：NA＝eq\f(Vmol,V0)＝eq\f(6M,πρd3)代入數(shù)據(jù)可得NA≈6×1023mol－1.答案：(1)7×10－10m第十二章實驗九探究單擺的周期與擺長的關(guān)系1．某同學(xué)利用單擺根據(jù)公式g＝eq\f(4π2l,T2)測得的g值比當?shù)貥藴手灯?，其原因可能?)A．測量擺長時忘記加上小球半徑B．振幅過小C．將擺長當成了擺線長和球直徑之和D．擺動次數(shù)多記了一次E．小球不是在豎直平面內(nèi)擺動F．擺球質(zhì)量過大，空氣阻力影響所致解析：因為T＝2πeq\r(\f(l,g))，所以g＝eq\f(4π2l,T2)，由g的表達式可知g測偏大的原因可能是l測偏大或T測偏小，可知C、D正確，A錯；小球做圓錐擺的周期T＝2πeq\r(\f(lcosθ,g))＜T擺，故E正確；因為單擺周期和振幅與擺球質(zhì)量無關(guān)，故B、F錯．答案：CDE2．在“探究單擺的周期與擺長的關(guān)系”的實驗中：(1)下面所給器材中，選用哪些器材較好，請把所選用器材前的字母依次填寫在題后的橫線上．A．長1m左右的細線B．長30cm左右的細線C．直徑2cm的鉛球D．直徑2cm的鋁球E．秒表F．時鐘G．最小刻度是厘米的直尺H．最小刻度是毫米的直尺所選用的器材是____________．(2)實驗時對擺線偏離豎直線的偏角要求是________________________．解析：實驗中應(yīng)選用較長的擺長l，這樣既能減小擺長的測量誤差，又易于保證偏角θ不大于10°，而且由于振動緩慢，方便計數(shù)和計時，故選A.本實驗所用的實際擺要符合理論要求，擺長要有1m左右，應(yīng)選用不易伸長的細線，擺球直徑要小于2cm，應(yīng)選用較重的小球，故選C.由于重力加速度g與周期的平方成反比，周期T的測量誤差對g的影響是較大的，所用計時工具應(yīng)選精確度高一些的，故選E.由于擺長l應(yīng)是懸點到鉛球的邊緣的距離l加上鉛球的半徑r.鉛球半徑用游標卡尺測量出(也可由教師測出后提供數(shù)據(jù))，因此l應(yīng)讀數(shù)準確到毫米位．實驗中應(yīng)用米尺或鋼卷尺來測量，故選H.答案：(1)A、C、E、H(2)小于10°3．(1)某同學(xué)在探究影響單擺周期的因素時有如下操作，請判斷是否恰當(填“是”或“否”)．①把單擺從平衡位置拉開約5°釋放：________；②在擺球經(jīng)過最低點時啟動秒表計時：________；③用秒表記錄擺球一次全振動的時間作為周期：________.(2)該同學(xué)改進測量方法后，得到的部分測量數(shù)據(jù)見下表．用螺旋測微器測量其中一個擺球直徑的示數(shù)如圖實－9－4所示．該球的直徑為________mm.根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨________的增大而增大．數(shù)據(jù)組編號擺長/mm擺球質(zhì)量/g周期/s123456解析：(1)①單擺在最大擺角不超過10°時可看做是簡諧運動．②擺球經(jīng)過最低點時速度最大，滯留的時間最短，計時誤差最小．③為減小測量周期時的誤差，應(yīng)測單擺完成30～50次全振動所用的時間來求出周期．螺旋測微器上的固定刻度讀數(shù)為20.5mm，可動部分的讀數(shù)約為，則測量結(jié)果為20.5mm＋×0.01mm＝20.685mm.分析表中數(shù)據(jù)可以看出，擺長不變時周期不變，擺長變化時周期才發(fā)生變化．答案：(1)①是②是③否(2)～擺長4．下面是“用單擺測定重力加速度”的實驗中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)：擺長l/m周期T2/s2(1)利用上述數(shù)據(jù)在圖實－9－5所示的坐標中作出l－T2圖象．(2)利用圖象，取T2＝×4π2＝s2，求出重力加速度的值．解析：(1)圖象如圖所示．(2)由圖象中讀出：當T2＝s2時，l＝0.96m，則重力加速度g＝eq\f(4π2l,T2)＝eq\f(4π2×,×4π2)m/s2＝9.6m/s2.答案：(1)圖象見解析(2)9.6m/s25．在“探究單擺的周期與擺長的關(guān)系”的實驗中，為防止擺球在擺動過程中形成“圓錐擺”，實驗中采用了如圖實－9－6甲所示的雙線擺．測出擺線長度為L，線與水平橫桿夾角為θ，擺球半徑為r.若測出擺動的周期為T，則此地重力加速度為_______；某同學(xué)用10分度的游標卡尺測量擺球的直徑時，主尺和游標如圖乙所示，則擺球的半徑r為_______mm.解析：單擺的擺長為l＝Lsinθ＋r，由周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，此地的重力加速度為g＝eq\f(4π2(Lsinθ＋r),T2).由圖知擺球的半徑r＝eq\f(1,2)×16.0mm＝8.0mm.答案：eq\f(4π2(Lsinθ＋r),T2)6．在利用單擺測定重力加速度的實驗中，由單擺做簡諧運動的周期公式得到g＝4π2l/T2.只要測出多組單擺的擺長l和運動周期T，作出T2－l圖象，就可以求出當?shù)氐闹亓铀俣龋碚撋蟃2－l圖象是一條過坐標原點的直線，某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的圖象如圖實－9－7所示．(1)造成圖象不過坐標原點的原因是________________；(2)由圖象求出的重力加速度g＝________m/s2.(取π2＝解析：(1)由單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))得T2＝4π2eq\f(l,g)由圖象知，當l＝0時，T2≠0，說明l偏小，是由于漏測小球半徑造成的．(2)由上式知k＝eq\f(4π2,g)，g＝eq\f(4π2,k)＝9.87m/s2.答案：(1)漏測小球半徑(2)選修3-4第十三章實驗十測定玻璃的折射率1．在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖實－10－8①、②和③所示，其中甲、丙兩同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚．他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖．(1)甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比________(填“偏大”“偏小”或“不變”)．(2)乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比________(填“偏大”“偏小”或“不變”)．(3)丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比________．解析：用圖①測定折射率時，玻璃中折射光線偏折大了，所以折射角增大，折射率減?。挥脠D②測折射率時，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關(guān)；用圖③測折射率時，無法確定折射光線偏折的大小，所以測得的折射率可大、可小、可不變．答案：(1)偏小(2)不變(3)可能偏大、可能偏小、可能不變2．在用插針法測定玻璃的折射率的實驗中，某同學(xué)操作步驟如下：①用圖釘將記錄光路的白紙固定在平板上；②手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上；③用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa′和bb′；④在aa′上選擇一點O，作為不同入射角的入射光線的共同入射點，畫出入射角θ1分別為0°、30°、45°的入射光線；⑤用“插針法”分別得到各條入射光線的出射光線，觀察時著重看大頭針針帽是否在一條直線上，取下玻璃磚、大頭針，連接各針孔，發(fā)現(xiàn)所畫折射光線中有兩條相交，量出各個折射角θ2；⑥按公式分別計算eq\f(sinθ1,sinθ2)，取三個值的算術(shù)平均值．(1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是________；(2)應(yīng)改正為_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)有錯誤或不妥之處的是③④⑤.(2)③中應(yīng)先畫出一條直線，把玻璃磚的一邊與其重合，再使直尺與玻璃磚的界面對齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；④中入射角要取0°以外的三組數(shù)據(jù)；⑤中大頭針要豎直插牢，觀察時看針腳是否在同一條直線上．答案：見解析3.一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面，其中一個表面是鍍銀的(光線不能通過此表面)．現(xiàn)要測定此玻璃的折射率．給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚(P1、P2、P3、P4)、帶有刻度的直角三角板、量角器．實驗時，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直．在紙上畫出直線aa′和bb′，aa′表示鍍銀的玻璃表面，bb′表示另一表面，如圖實－10－9所示．然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2(位置如圖)．用P1、P2的連線表示入射光線．(1)為了測量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(試在圖實－10－9中標出P3、P4的位置)(2)然后移去玻璃磚與大頭針．試在圖實－10－9中通過作圖的方法標出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2.簡要寫出作圖步驟．_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)寫出用θ1、θ2表示的折射率公式為n＝________.解析：(1)在bb′一側(cè)觀察P1、P2(經(jīng)bb′折射、aa′反射，再經(jīng)bb′折射后)的像，在適當?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；再插上P4，讓它擋住P2及P1的像和、P4的位置如圖所示．(2)①過P1、P2作直線與bb′交于O；②過P3、P4作直線與bb′交于O′；③利用刻度尺找到OO′的中點M；④過O點作bb′的垂線CD，過M點作bb′的垂線與aa′相交于N，如圖所示，連接ON；⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2.(3)由折射率的定義可得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).答案：(1)(2)見解析(3)eq\f(sinθ1,sinθ2)4．如圖實－10－10所示，一半圓形玻璃磚外面插上P1、P2、P3、P4四枚大頭針時，P3、P4恰可擋住P1、P2所成的像，則該玻璃磚的折射率n＝________.有一同學(xué)把大頭針插在P1′和P2′位置時，沿著P4、P3的方向看不到大頭針的像．其原因是_____________________________________________________________．解析：由圖可知，當光由空氣進入玻璃時，入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°.所以n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\r(3)≈.當光由玻璃射入空氣時，若θ1≥C，則發(fā)生全反射，而sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，當針插在P1′P2′時，入射角θ1＝60°＞C，已發(fā)生全反射．答案：經(jīng)過P1′P2′的光線在MN處發(fā)生全反射5．如圖實－10－11所示，一個學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率，請?zhí)顚懴率鰧嶒灢襟E中的空白．(1)用__________測出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d.(2)在瓶內(nèi)裝滿水．(3)將刻度尺沿瓶口邊緣__________插入水中．(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點)，同時看到水面上B點刻度的像B′恰與A點的像相重合．(5)若水面恰與直尺的C點相平，讀出________和___________________________的長度．(6)由題中所給條件，可以計算水的折射率為n＝______________________.解析：本題為測材料折射率的變式題，運用光的反射和折射所成虛像的重合，巧妙地求出材料的折射率．由光路圖知：sinθ1＝eq\f(d,\r(d2＋BC2))sinθ2＝eq\f(d,\r(d2＋AC2)).結(jié)論便不難得出．答案：(1)刻度尺(3)豎直(5)ACAB(6)eq\r(\f(d2＋AC2,d2＋(AB－AC)2))選修3-5第十四章實驗十一驗證動量守恒定律1．某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕質(zhì)彈簧，如圖實－11－4所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細線，觀察木塊的運動情況，進行必要的測量，驗證物體間相互作用時動量守恒．(1)該同學(xué)還必須有的器材是________________．(2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是___________________________________________________________________________________________________.(3)用所得數(shù)據(jù)驗證動量守恒的關(guān)系式是_____________________________________．解析：這個實驗的思路與課本上采用的實驗的原理完全相同，也是通過測平拋運動的位移來代替它們作用完畢時的速度．答案：(1)刻度尺、天平(2)兩木塊的質(zhì)量m1、m2和兩木塊落地點分別到桌子兩側(cè)邊緣的水平距離x1、x2(3)m1x1＝m2x22．如圖實－11－5所示是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點正下方桌子的邊沿有一豎直立柱．實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高．將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上．釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞．碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點．測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒．現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為點離水平桌面的距離為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外：(1)還需要測量的量是______________、________________和________________．(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為________________________．(忽略小球的大小)解析：(1)要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的動量變化，根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測量彈性球1的質(zhì)量m1，就能求出彈性球1的動量變化；根據(jù)平拋運動的規(guī)律只要測出立柱高h和桌面高H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化，故只要測量彈性球2的質(zhì)量和立柱高h、桌面高H就能求出彈性球2的動量變化．(2)根據(jù)(1)的解析可以寫出動量守恒的方程為2m1eq\r(a－h(huán))＝2m1eq\r(b－h(huán))＋m2eq\f(c,\r(H＋h)).答案：彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2立柱高h桌面高H(2)2m1eq\r(a－h(huán))＝2m1eq\r(b－h(huán))＋m2eq\f(c,\r(H＋h))3．氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A和B驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖實－11－6