2020届安徽省六安市高三下学期自测线下物理试卷（五）

一、实验题

1. 难度：困难

小华同学在做“研究小车匀变速直线运动”的实验过程中，所使用的交流电源频率为50Hz，取下做匀加速直线运动的小车带动的一段纸带进行研究，如图所示．O点为记数点的起点，相邻两记数点间还有四个计时点（图中未画出），请回答下面的问题：

（1）他因粗心而忘记测量第1个记数点与起始O点间的距离，请跟据纸带的数据特点推理出S₁的长度，S₁=     cm．

（2）当打第3个记数点时小车的瞬时速度v₃=     m/s，小车运动的加速度a=     m/s²（计算结果保留两位有效数字）．

2. 难度：中等

某同学想测出济南当地的重力加速度g，并验证机械能守恒定律．为了减小误差，他设计了一个实验如下：将一根长直铝棒用细线悬挂在空中（如图甲所示），在靠近铝棒下端的一侧固定电动机M，使电动机转轴处于竖直方向，在转轴上水平固定一支特制笔N，借助转动时的现象，将墨汁甩出形成一条细线．调整笔的位置，使墨汁在棒上能清晰地留下墨线．启动电动机待转速稳定后，用火烧断悬线，让铝棒自由下落，笔在铝棒上相应位置留下墨线．图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线，将某条合适的墨线A作为起始线，此后每隔4条墨线取一条计数墨线，分别记作B、C、D、E．将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A，此时B、C、D、E对应的刻度依次为14.68 cm、39.15 cm、73.41 cm、117.46 cm．已知电动机的转速为3 000 r/min．求：

（1）相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为____________s．

（2）由实验测得济南当地的重力加速度为__________m/s²．（结果保留三位有效数字）

（3）该同学计算出画各条墨线时的速度v，以为纵轴，以各条墨线到墨线A的距离h为横轴，描点连线，得出了如图丙所示的图象，在误差允许的范围内据此图象能验证机械能守恒定律，但图线不过原点的原因是_________________________________．

3. 难度：困难

如图甲为研究“转动动能与角速度关系”的实验装置示意图，现有的器材为：固定在竖直平面内的转盘(转轴水平)、带铁夹的铁架台、电磁打点计时器(接交流电的频率为50 Hz)、纸带、重锤、游标卡尺、天平．回答下列问题 ：

(1)如图乙所示，用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径d为________ cm；

(2)将悬挂铁锤的纸带穿过打点计时器后，绕在转盘边缘上，纸带一端固定在转盘上，使得转盘与纸带不打滑，设纸带厚度不计，接通电源，释放重锤，打点计时器打出的纸带如图丙所示，O、A、B、C…各点为连续打出的点迹，则由图丙中数据可得，打下点迹D时，圆盘转动的角速度为ω_D＝____________ rad/s(保留三位有效数字)；

(3)下表为各点对应的转动动能E_k和角速度ω值，请你猜想转动动能E_k和角速度ω满足的关系式为E_k＝____________(须填写定量表达式)．

计数点	A	B	C	…	E
转动动能Ek(J)	0.001 0	0.003 9	0.008 9	…	0.024
角速度ω(rad/s)	4.0	7.9	11.9	…	19.7

4. 难度：中等

在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中：

（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有            ．（填选项代号）

A．电压合适的交流电源 B．电压合适的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平

（2）实验过程中，下列做法正确的是         ．

A．先接通电源，再使纸带运动

B．先使纸带运动，再接通电源

C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处

D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处

（3）在某次实验中，交流电源频率为50Hz，下图是某次实验的纸带，舍去前面比较密集的点，从0点开始计数，每隔4个连续点取1个计数点，标以1、2、3、…那么相邻两个计数点之间的时间为______s，各计数点与0计数点之间的距离依次为x₁=3．00cm、x₂=7．50cm、x₃=13．50cm，则物体通过计数点1的速度v₁=_____m/s，小车运动的加速度为___m/s²．（结果均保留两位有效数字）

5. 难度：困难

.某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．

(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F的大小为4.0 N.

(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F₁＝4.2 N和F₂＝5.6 N.

(ⅰ)用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F₁、F₂的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F_合；（____）

(ⅱ)F_合的大小为________N，F_合与拉力F的夹角的正切值为________．

若F_合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平等四边行定则

6. 难度：中等

某同学利用如图甲装置探究弹簧的弹性势能E_P与弹簧伸长量Δx之间的关系．实验步骤如下：

（1）用游标卡尺测量遮光条宽度d．如图乙所示测量值d=__________mm．

（2）按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端；在立柱上固定一指针，标示出弹簧不挂重锤时遮光条下边缘的位置，并测出此时弹簧长度x₀．

（3）测量出重锤质量m，用轻质细线在弹簧下方挂上重锤，测量出平衡时弹簧的长度x₁，并按甲图所示将光电门的中心线调至与遮光条下边缘同一高度，已知当地重力加速度为g，则此弹簧的劲度系数k=__________（用题目所给字母符号表示）．

（4）用手缓慢地将重锤向上托起，直至遮光条下边缘回到弹簧原长标记指针处（保持细线竖直），迅速释放重锤使其无初速下落，光电门记下遮光条经过的时间△t，则此时弹簧的弹性势能E_p=__________（用题目所给字母符号表示）．

（5）换上不同质量的重锤，重复步骤3、4，计算出相关结果，并验证弹性势能E_p与弹簧伸长量△x之间的关系．

7. 难度：中等

为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M表示(乙图中M包括小车与传感器，丙图中M包括小车和与小车固连的滑轮)，钩码总质量用m表示．（装置：砝码、定滑轮、小车、纸带、接电源、打点计时器）

（1）为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比的结论，下列说法正确的是______

A．三组实验都需要平衡摩擦力

B．三组实验中只有甲需要平衡摩擦力

C．三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件

D．三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件

（2）若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，a=g，g为当地重力加速度，则乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为__________，乙、丙两人实验用的钩码总质量之比为__________．

8. 难度：中等

如图甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料．当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图乙所示)．

(1)若图乙中示波器显示屏上横向的每大格(5小格)对应的时间为2.50×10^－3s，则圆盘的转速为________r/s.(保留3位有效数字)

(2)若测得圆盘直径为10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为________cm.(保留3位有效数字)

9. 难度：中等

某同学在做平抛运动实验时得出如图所示的小球运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出.则:（g取10m/s²）（1）小球开始做平抛运动的位置坐标为x=________cm.

y＝________cm.

（2）小球运动到b点的速度为________m/s.

10. 难度：简单

气垫导轨是一种常用的实验仪器，它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，此时滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．现利用气垫导轨来研究功能关系．如图甲所示，在气垫导轨的左端固定一轻质弹簧，轨道上有滑块A紧靠弹簧但不连接，滑块的质量为m，重力加速度为g．

（1）用游标卡尺测出滑块A上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d=______cm；

（2）利用该装置研究弹簧对滑块做功的大小；某同学打开气源，调节装置，使滑块可以静止悬浮在导轨上，然后用力将滑块A压紧到P点，释放后，滑块A上的挡光片通过光电门的时间为△t，则弹簧对滑块所做的功为____________．（用题中所给字母表示）

（3）利用该装置测量滑块与导轨间的动摩擦因数；关闭气源，仍将滑块A由P点释放，当光电门到P点的距离为x时，测出滑块A上的挡光片通过光电门的时间为t，移动光电门，测出多组数据（滑块都能通过光电门），并绘出图象．如图丙所示，已知该图线斜率的绝对值为k，则滑块与导轨间的滑动摩擦因数为____________．

11. 难度：中等

某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验，部分实验步骤如下：

A．挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；

B．打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v₁和v₂；

据此回答下列问题：

（1）若要验证动能定理的表达式，下列各物理量中需测量的有_________；

A．悬挂钩码的总质量m      B．长木板的倾角θ      C．两传感器间的距离L

D．小车的质量M            E.小车与木板的摩擦力

（2）根据实验所测的物理量，验证动能定理的表达式为：________。（用题中所给的符号表示，重力加速度用g表示）

12. 难度：中等

某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验。在足够大的水平平台上的A点放置一个光电门，水平平台上A点右侧摩擦很小可忽略不计，左侧为粗糙水平面，当地重力加速度大小为g，采用的实验步骤如下：

①在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；

②用天平分别测出小滑块a（含挡光片）和小球b的质量m_a、m_b；

③a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，静止放置在平台上；

④细线烧断后，a、b瞬间被弹开，向相反方向运动；

⑤记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；

⑥滑块a最终停在C点（图中未画出），用刻度尺测出AC之间的距离S_a；

⑦小球b从平台边缘飞出后，落在水平地面的B点，用刻度尺测出平台距水平地面的高度h及平台边缘铅垂线与B点之间的水平距离S_b；

⑧改变弹簧压缩量，进行多次测量。

（1）a球经过光电门的速度为：______________（用上述实验数据字母表示）

（2）该实验要验证“动量守恒定律”，则只需验证等式_____________成立即可。（用上述实验数据字母表示）

（3）改变弹簧压缩量，多次测量后，该实验小组得到与S_a的关系图象如图乙所示，图线的斜率为k，则平台上A点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为______。（用上述实验数据字母表示）

13. 难度：困难

某同学利用DIS（传感器），定值电阻R₀、电阻箱R₁等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图1所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻

阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如图2所示的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图2中的图线b.

（1）由图线a可知电池a的电动势E=______V，内阻r=____Ω．

（2）若用同一个电阻R先后与电池a及电池b链接，则两电池的输出功率_______（填“大于”、“等于”或“小于”），两电池的效率_____（填“大于”、“等于”或“小于”）．

14. 难度：中等

某同学设计了如图所示的电路来测量一个量程为3V的电压表的内电阻（几千欧），实验室提供直流电源的电动势为6V，内阻忽略不计；

(1)在该实验中，认为当变阻器的滑片P不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，aP两点间的电压保持不变；请从下列滑动变阻器中选择最恰当的是：_______              

A变阻器（0-2000Ω，0.1A）    B变阻器（0-20Ω，1A）         C变阻器（0-5Ω，1A）

(2)连接好线路后，先将变阻器滑片P调到最_______端，并将电阻箱阻值_______调到（填“0”或“最大”），然后闭合电键S，调节P，使电压表满偏，此后滑片P保持不动；

(3)调节变阻箱的阻值，记录电压表的读数:最后将电压表读数的倒数U^-1与电阻箱读数R描点，并画出图己所示的图线，由图象得待测电压表的内阻值为_______Ω。（保留两位有效数字）

15. 难度：困难

某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100uA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50uA刻度．可选用的器材还有：定值电阻R₀（阻值14kΩ），滑动变阻器R₁（最大阻值1500Ω），滑动变阻器R₂（最大阻值500Ω），电阻箱（0~99999.9Ω），干电池（E=1.5V，r=1.5Ω），红、黑表笔和导线若干．

（1）欧姆表设计

将图（a）中的实物连线组成欧姆表．（__________）欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为____Ω：滑动变阻器选____（填“R₁”或“R₂”）．

（2）刻度欧姆表表盘

通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示．表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为____、____．

（3）校准

红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向___kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为_______Ω．

16. 难度：困难

某同学想要描绘标有“3.8V，0.3A”字样的小灯泡L的伏安特性曲线，要求实验尽量准确。可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外，还有：

电压表V，量程0~5V，内阻约5kΩ

电流表A₁，量程0~500mA，内阻约0.5Ω

电流表A₂，量程0~-100mA，内阻约4Ω

滑动变阻器R₁，最大阻值10Ω，额定电流2.0A

滑动变阻器R₂，最大阻值100Ω，额定电流1.0A

直流电源E，电动势约6V，内阻可忽略不计

(1)上述器材中，电流表应选___________，滑动变阻器应选___________(填写所选器材的字母符号)。

(2)该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路，为保证实验顺利进行，并使误差尽量小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的两项问题：

①__________________________________________________________________；

②__________________________________________________________________。

(3)该同学校正电路后，经过正确的实验操作和数据记录，描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而___________(选填“不变”、“增大”或“减小”)

(4)该同学完成实验后又进行了以下探究：把两只这样的小灯泡并联，直接接在电动势为4V、内阻为8Ω的电源上组成闭合回路。请你根据上述信息估算此时一只小灯泡的功率约为___________W(结果保留2位有效数字)。

17. 难度：困难

某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A₁的内阻r₁=1.0 kΩ，电阻R₁=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R₀=3.0 Ω的电阻．

（1）按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量、间电压，若读数不为零，则一定是_______导线断开；若读数为零，则一定是_______导线断开．

 

（2）排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A₁和A₂的多组I₁、I₂数据，作出图象如右图．由I₁–I₂图象得到电池的电动势E=_______V，内阻r=_______Ω．

18. 难度：困难

某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路．

(1)已知表头满偏电流为100，表头上标记的内阻值为900Ω．R₁、R₂和R₃是定值电阻．利用R₁和表头构成1 mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表．若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V．则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R₁=___Ω，R₂=______Ω，R₃=_______Ω．

(2)用量程为3V，内阻为2500Ω的标准电压表对改装电表3V挡的不同刻度进行校准．所用电池的电动势E为5V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ．为了方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器．

(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近_______（填“M”或“N”）端．

(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值_________（填“大于”或“小于”）900Ω．

19. 难度：困难

(1)同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有1 V多一点．晓宇同学找来了一个土豆做实验，如图，当用量程为0～3 V、内阻约50 kΩ的伏特表测其两极时读数为0.96 V．但当他将四个这样的水果电池串起来给“3 V　0.5 A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光．检查灯泡、线路均没有故障，而用伏特表测量其电压确实能达到3 V多．据你猜想，出现这种现象的原因应当是______________________．(不要求写分析、推导过程)

(2)晓宇同学用欧姆表直接测“土豆电池”的两极，测得内阻的读数为30 Ω.小丽同学用灵敏电流表直接接“土豆电池”的两极，测得电流为0.32 mA，根据前面用伏特表测得的0.96 V电压，由全电路欧姆定律得.因而晓宇说土豆的内阻为30 Ω，而小丽则说是3 kΩ.以下关于两位同学实验过程的分析正确的是________．

A．晓宇的方法不正确，因水果电池本身有电动势，故不能用欧姆表直接测其内阻

B．晓宇的方法正确，因水果电池本身也是一个导体，可以用欧姆表直接测其电阻

C．小丽的测量结果十分准确，除了读数方面的偶然误差外，系统误差很小

D．小丽的测量结果不准确，因为水果电池内阻很大，用伏特表测得的电动势误差很大，因此计算出的内阻误差也很大

(3)若实验室除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：

A．电流表A₁(量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω)

B．灵敏电流表A₂(量程为0～0.6 mA，内阻约为800 Ω)

C．灵敏电流表A₃(量程为0～300 μA，内阻未知)

D．滑动变阻器R₁(最大阻值约10 Ω)

E．滑动变阻器R₂(最大阻值约2 kΩ)

F．定值电阻(阻值为2 kΩ)

G．电阻箱R(0～9 999 Ω)

①为了能尽可能准确地测定“土豆电池”的电动势和内阻，实验中应选择的器材是________(填器材前的字母代号)．

②在方框中画出应采用的电路________________．

　　　　　

③实验时，改变电阻箱R的值，记录下电流表的示数I，得到若干组R、I的数据．根据实验数据绘出如上图所示的 图线，由此得出“水果电池”的电动势为________V(保留两位有效数)．按照此实验方法，内电阻的测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”).

20. 难度：困难

利用如图所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势．图中E_x为待测电源，E_s为标准电源(电动势已准确测出)，E为工作电源，为电路提供电流．G为零刻度在中央的灵敏电流计．AB为一根粗细均匀的电阻丝，C、D为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺，可以测出CD之间的长度．实验步骤如下：

(1)按图连接好电路，将S₁处于断开状态，S₂处于两个触点都不接的状态．

(2)先闭合S₁，调R_P整至合适位置．

(3)将S₂扳到位置1，调整C、D触头使电流计指向零刻度，记下________．

(4)将S₂扳到位置2，重新调整C、D位置，使________，并记下__________________．

(5)断开S₁.

计算待测电源的电动势的表达式为E_x＝________．

21. 难度：困难

现要测电阻R0阻值和干电池组的电动势E及内阻r．给定的器材有：两个理想电压表V（量程均为3 V），理想电流表A（量程为0.6 A），滑动变阻器R，待测的电阻R0，两节串联的电池，电键S及导线若干．

某同学设计一个如图（a）所示的电路同时测电阻R0阻值和电池组的电动势及内阻，调节变阻器，两电压表和电流表分别测得多组U1、U2、I的读数，并作出U1–I图（图线1）和U2–I图（图线2），见图（b）．

（1）由图可得出电阻R0阻值为_______Ω，电池组E的电动势为_____V，内阻为______Ω（均保留两位有效数字）．实验中的电压表和电流表不是理想的，电动势的测量值_____（填“偏大”、“偏小”）．

（2）若上述电路中少了一个电压表，仍可用一个电路同时测电阻R0阻值和干电池组的电动势E及内阻，其电路图如下，请完成下列实验步骤：

①按电路图连接好电路；

②闭合开关S，移动滑片P使滑动变阻器________，读取两电表读数为U1，I1；

③移动滑片P使滑动变阻器不短路，读取两电表读数为U2，I2；

④整理器材，数据处理．

⑤根据以上数据得出电阻R0＝_______，电源电动势E＝_____，r＝__________．

22. 难度：中等

某待测电阻R_x的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：

A．电流表A₁（量程150mA，内阻约为10Ω）

B．电流表A₂（量程20mA，内阻r₂=30Ω）

C．电压表V(量程15V，内阻15kΩ)

D．定值电阻R₀=100Ω

E．滑动变阻器R，最大阻值约为10Ω

F．滑动变阻器R，最大阻值约为1000Ω

G．电源E，电动势E=4V（内阻不计）

电键S及导线若干

（1）测量时要求电表读数不得小于其量程的，应选择的电表分别是________、________滑动变阻器是________。（填电表前面的字母符号）

（2）请你在线框内画出测量R_x的实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注）。（________）

（3）若实验时电流表A₁的读数为₁，电流表A₂的读数为，电压表V的读数为U，请根据画出的实验原理图，用已知的和测得的物理量表示R_x=__________。（用字母表示）