实验专题设计设计性实验

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1、设计性实验力学设计性实验1 （1997上海）如图所示，为测定木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端自静止起作匀加速下滑运动，他使用的实验器材仅限于倾角固定的斜面（倾角未知）、木块、秒表、米尺。1实验中应记录的数据是 L、d、h、t；，多次测量取平均值。2计算动摩擦因数的公式是 3为了减小测量的误差，可采用的办法是 。2 （1995上海）试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速的实验方法。提供实验器材：弹射器（含弹丸，见示意图）；铁架台（带有夹具）；米尺。（1）画出实验示意图（2）在安装弹射器时应注意： 弹射器保持水平，弹丸下降高度y和水平射程，在不变高度y的条件下进行多次实验，

2、测量水平射程x，得出平均水平射程x。（3）实验中需要测量的量（并在示意图中用字母标出）： 。（4）由于弹射器每次射出的弹丸初速不可能完全相等，在实验中应采取的方法是： 。（5）计算公式： 。3 （2007闵行）如图所示，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能天平 刻度尺 重力势能，质量，高度。还需要的器材是 、 。以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对 能的测量，进而转化对 和 的直接测量。4 （2007闸北）某同学用弹簧测力计、木块和细线去粗略测定一个木块跟一个

3、固定斜面之间的动摩擦因数m，木块放在斜面上，不加拉力时将保持静止。实验的主要步骤是向上匀速拉动木块时：F1mGcosaGsina （3分）向下匀速拉动木块时：F2mGcosaGsina （3分）消去可得：m：（1）用弹簧测力计测出木块重G；（2）用弹簧测力计平行斜面拉动木块，使木块沿斜面向上做匀速运动，记下弹簧测力计的示数F1；（3）用弹簧测力计平行斜面拉动木块，使木块沿斜面向下做匀速运动，记下弹簧测力计的示数F2；请推导出求动摩擦因数m的计算式（写出推导过程） 。5 （2006上海）有一测量微小时间差的装置，是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂成两个单摆，摆动平面前后相互平行。（1）现

4、测得两单摆完成 50次全振动的时间分别为50.0s和49.0s，则两单摆的周期差T s； （2）某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差，具体操作如下：把两摆球向右拉至相同的摆角处，先释放长摆摆球，接着再释放短摆摆球，测得短摆经过若干次全振动后，两摆恰好第一次同时同方向通过某位置，由此可得出释放两摆的微小时间差若测得释放两摆的时间差t0.165s，则在短摆释放 s（填时间）后，两摆恰好第一次同时向 （填方向）通过 （填位置）； （3）为了能更准确地测量微小的时间差，你认为此装置还可做的改进是 （1）0.02（2）8.085，左，平衡位置（3）减小两单摆的摆长差等。6 （2005上海）科学探

5、究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下：A有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关。B他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设。C在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移时间图线然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度时间图线，如图（b）中图线l、2、3、4、5所示。D同学们对实验数据

6、进行分析、归纳后，证实了他们的假设。回答下列提问：时间（s）下落距离（m）0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9571.61.4472.0X（1）与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是 、 。（2）图（a）中的AB段反映了运动物体在做 运动，表中X处的值为 。（3）图（b）中各条图线具有共同特点，“小纸杯”在下落的开始阶段做 运动，最后“小纸杯”做 运动。（4）比较图（b）中的图线l和5，指出在1.01.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异： （1）作出假设、搜集证据（2）匀速运动，1.937（3）加速度逐渐减小的加速运动，匀速运动（4）图线1反映速度不随时间变

7、化，图线5反映速度随时间继续增大（或图线1反映纸杯做匀速运动，。7 （2007上海）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知 悬线长为L，悬点与木板间的距离OOh（hL（1）保证小球沿水平方向抛出（2）S（3）0.52，1.5）。（1）电热丝P必须置于悬点正下方的理由是： 。（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落在木板上的C点，OCS，则小球做平抛运动的初速度v0为 。（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角，小球落点与O点的水平距离S将随之改变，经多次

8、实验，以S2为纵坐标、cos为横坐标，得到如图（b）所示图象。则当30时，S为 m；若悬线长L1.0m，悬点与木板间的距离OO为 m。电学设计性实验8 （1998上海）如图所示，有A、B、C三个接线柱，A、B之间接有内阻不计的10伏电源，手头有四个阻值完全相同的电阻，将它们适当组合，接在A、C和C、B之间，构成一个电路，使A、C间电压为6伏，C、B间电压为4伏，试设计两种方案，分别画在图（a）、（b）中。9 （1993上海）有小灯泡Ll（6伏，3瓦）和L2（6伏，l瓦）各一只，定值电阻R（18欧，5瓦）一只，电源一只（电动势12伏，内阻不计），电键一只，导线若干。试设计一电路，使L1和L2都能

9、正常发光。将设计的电路图画在虚线框内，电路图中要标明各元件的代号。按设计的电路图，用线（表示导线）完成右下图所示仪器的连线。10 （1997上海）某同学用以下器材测量电阻：安培计、电阻箱、单刀双掷电键（这种电键在掷刀a倒向b时ab接通，倒向c时ac接通）、待测电阻、电源、限流电阻，如图所示。实验方法是利用单刀双掷电键分别将电阻箱和待测电阻接入电路，用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值。在图中完成电路的连接（其中有二条导线已连接好）。本实验中电键应先接通的是含有 （填“待测电阻”或“电阻箱”）的电路。用电键变换电路，调节电阻箱时，应使两次测量的 大小相同，这时待测电阻的值可以从 上读出

10、如图待测电阻，电流（或安培计读数），电阻箱。11 （1999全国）图（a）为测量电阻的电路。Rx为待测电阻，R的阻值已知。R为保护电阻，阻值未知。电源的电动势未知。K1、K2均为单刀双掷开关。A为电流表，其内阻不计。（1）按图1所示的电路，在图（b）的实物图上连线。 （2）测量Rx的步骤为：将K2向d闭合，K1向_闭合，记下电流表读数I1。将K2向c闭合，K1向 闭合，记电流表读数I2（1）如图。（3分。有任何错，给0分）（2）a，b，。（4分，有错，给0分）。计算Rx的公式是Rx 。12 用下面的方法可以测量物体的带电量。图中小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于O点，O点

11、固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器，M、N是两块竖直放置的金属板，加上电压后其两板间电场可视为匀强电场。另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电源、开关、滑动变阻器及导线若干。实验步骤如下：OMN用天平测出小球的质量m，并用刻度尺测出M、N板之间的距离d，使小球带上一定的电量；连接电路（请在右图中的虚线框内画出实验所用的电路图，电源、开关已画出）；闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，读出多组相应的电压表的示数和丝线的偏转角度如右图所示：tan；以电压U为纵坐标，以 为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率k；小球的带电量q （用m、d、k等物理量表示）13 （2008上海）某同

12、学利用图（a）所示的电路研究灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W）的发光情况（假设灯泡电阻恒定），图（b）为实物图。（1）他分别将L1、L2接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6 V时，发现灯泡均能正常发光。在图（b）中用笔线代替导线将电路连线补充完整18（1）图略，（2）L1电阻比L2大得多，所以L2两端分到的电压只有0.9V，不会亮，（3）见右图，。（2）接着他将L1和L2串联后接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为6V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是 。（3）现有如下器材：电源E（6V，内阻不计）

13、，若灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W）、L3（6V，10W），单刀双掷开关S，在图（c）中设计一个机动车转向灯的控制电路：当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮。14 （2008上海）如图所示是测量通电螺线管A内部磁感应强度B及其与电流I关系的实验装置。将截面积为S、匝数为N的小试测线圈P置于通电螺线管A中间，试测线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该试测线圈的磁场均匀，将试测线圈引线的两端与冲击电流计D相连。拨动双刀双掷换向开关K，改变通入螺线管的电流方向，而不改变

14、电流的大小，在P中产生的感应电流引起D的指针偏转。实验次数电流I（A）磁感应强度B（103T）10.50.6221.01.2531.51.8842.02.5152.53.12（1）将开关合到位置1，待螺线管中的电流稳定后，再将K从位置1拨到位置2，测得D的最大偏转距离为dm，已知冲击电流计的磁通灵敏度为D，D，式中为单匝试测线圈磁通量的变化量，则试测线圈所在处的磁感应强度的大小为B ；若将K从位置1拨到位置2所用的时间为t，则试测线圈P中产生的平均感应电动势 。（2）调节可变电阻R，多次改变电流并拨动K，得到A中电流I和磁感应强度B的数据，见右表。由此可得，螺线管A内磁感应强度B与电流I的关系

15、式为B_（1），（2）B1.25103 I，（3）AB_。（3）（多选题）为了减少实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施有（）（A）适当增加试测线圈的匝数N（B）适当增大试测线圈的横截面积S（C）适当增大可变电阻R的阻值（D）适当延长拨动开关的时间气体设计性实验15 （2004上海）一根长约为30cm、管内截面积为S5.0106m2的玻璃管下端有一个球形小容器，管内有一段长约1cm的水银柱。现在需要用比较准确的方法测定球形小容器的容积V。可用的器材有：刻度尺（量程500mm）、温度计（测量范围0100）、玻璃容器（高约为30cm，直径约10cm）、足够多的沸水和冷水（1）将水银柱以下的玻璃管

16、浸没在水中，改变水温，用温度计测得若干组（或两组）不同水温（即气体温度）T和气体长度x的值，（2）方法一：气体作等压变化（VxS）CT，即xSCTV，xS-T图截距的绝对值即为V，方法二：测两组数据，由x1SCT1V和x2SCT2V得V（T1x2T2x1）/（T2T1）。（1） 简要写出实验步骤及需要测量的物理量；（2） 说明如何根据所测得的物理量得出实验结果。16 （2000上海）现有一根粗细均匀长约40厘米，两端开口的玻璃管，内有一小段水柱，一个弹簧秤，一把毫米刻度尺，一小块橡皮泥，一个足够高的玻璃容器，内盛有冰和水的混合物，选用合适的器材，设计一个实验，估测当时的室内温度，要求：（1）在

17、右边方框中画出实验示意图；（2）写出要测定的物理量 ，写出可直接应用的物理量 ，（3）写出计算室温的表达式 （1）见下图（3分）（2）玻璃管放在室温中时空气柱的长度l1，玻璃管浸在冰水内时空气柱的长度l1，冰水的温度T0（2分，每个空格1分）（3）TT0l1/l2 （2分）。A17 （2006浦东）右图为一实验装置，烧瓶中密闭了一部分空气，底部与导管中有部分水，导管下部插入烧瓶底部的水中，上部水平且足够长，导管的内横截面积为1.5104m2。从温度计上可读出密闭空气的温度，将烧瓶浸入水中，改变水的温度可以改变密闭气体的温度，发现水柱A端会移动。控制温度改变使水柱A端始终在导管的水平部分移动（水

18、柱移动时烧瓶中水面变化引起的压强变化忽略不计）。一同学利用此装置研究导管水平部分水柱A端移动距离x与温度t关系，将温度为0时A端的位置记为0，得到下表中数据：温度t（）51015202530A端到0的距离x(cm)4812.1162023.9（1）根据表格中数据画出该实验的xt图像（2）0.8T218.4（3）327.6；（2）根据图像得到移动距离x与热力学温度T的关系x cm；（3）温度t0时密闭气体的体积为 ml。18 （2006上海）为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时，所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的测试装置该装置是一个装有电加热器和温度传感器的可密闭容器。

19、测试过程可分为如下操作步骤（1）d e a c b （2）1.2105 Pa（或1.2大气压）：a记录密闭容器内空气的初始温度t1；b当安全阀开始漏气时，记录容器内空气的温度t2；c用电加热器加热容器内的空气；d将待测安全阀安装在容器盖上；e盖紧装有安全阀的容器盖，将一定量空气密闭在容器内。 （1）将每一步骤前的字母按正确的操作顺序填写： ；（2）若测得的温度分别为t127，t287，已知大气压强为1.0105Pa，则测试结果是：这个安全阀能承受的最大内部压强是 。19 （2002上海）有一组同学对温度计进行专题研究，他们通过查阅资料得知十七世纪时伽利略曾设计过一个温度计，其结构为：一麦杆粗细

20、的玻璃管，一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱，根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度。为了研究“伽利略温度计”，同学们按照资料中的描述自制了如图所示的测温装置，图中A为一小塑料瓶，B为一吸管，通过软木塞与A连通，管的下端竖直插在大水槽中，使管内外水面有一高度差h，然后进行实验研究（1）5.2，5.1，5.2，5.2，变小，均匀，封闭气体近似作等压变化VTDVDTk（k为常数）DVkDTkDt，所以DhDVSkDtS，即h随温度的变化而均匀变化（S为管的截面积）（2）测量温度范围小，温度读数受大气压影响：（1）在不同温度下分别测出对应的水柱高度h，记录的

21、实验数据如下表所示，温度（）171921232527h（cm）30.024.919.714.69.44.2Dhhn1h n5.1根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差，并填入表内的空格，由此可得结论：当温度升高时，管内水柱高度h将 （填：变大，变小，不变）；水柱高度h随温度的变化而 （填：均匀，不均匀）变化。试从理论上分析并证明结论的正确性（提示：管内水柱产生的压强远远小于一个大气压）。 。 （2）通过实验，同学们发现用“伽利略温度计”来测温度，还存在一些不足之处，其中主要的不足之处有： ； 。20 （2007上海）一定量的理想气体与两种实际气体I、在标准大气压下做等压变化时的VT关系如图（

22、a）所示，图中。用三份上述理想气体作为测温物质制成三个相同的气体温度计，然后将其中二个温度计中的理想气体分别换成上述实际气体、。在标准大气压下，当环境温度为T0时，三个温度计的读数各不相同，如图（b）所示，温度计（）中的测温物质应为实际气体 ；（图中活塞质量忽略不计）若此时温度计（）和（）的读数分别为21和24，则此时温度计（）的读数为 ；可见用实际气体作为测温物质时，会产生误差。为减小在T1T2范围内的测量误差，现针对T0进行修正，制成如图（c）所示的复合气体温度计，图中无摩擦导热活塞将容器分成两部分，在温度为T1时分别装入适量气体和，则两种气体体积之比V：V应为 ，23，2：1。光学设计性实验21 （2004上海）下图为一测量灯泡发光强度的装置，AB是一个有刻度的底座，两端可装两个灯泡。中间带一标记线的光度计可在底座上移动，通过观察可以确定两边灯泡在光度计上的照度是否相同。已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度计到灯泡的距离的平方成反比。现有一个发光强度I0的灯泡a和一个待测灯泡b。分别置于底座两端（如图）（1） 怎样测定待测灯泡的发光强度？_。（2） 简单叙述一个可以减小实验误差的方法（1）接通电源，移动光度计使两边的照度相同，测出距离r1和r2，即可得待测灯泡的发光强度Ixr22I0/r12，（2）多次测量求平均值。_。