物理2024高考二轮复习专项练习-实验题专项练(四)

实验题专项练(四)(满分:14分时间:15分钟)1.(6分)(2021山东卷)某乒乓球爱好者,利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下:固定好手机,打开录音功能;从一定高度由静止释放乒乓球;手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音,其随时间(单位:s)的变化图像如图所示。根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻,如下表所示。碰撞次序1234567碰撞时刻t/s1.121.582.002.402.783.163.48根据实验数据,回答下列问题:(1)利用碰撞时间间隔,计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为 m(保留2位有效数字,g取9.80 m/s2)。(2)设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k,则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的倍(用k表示),第3次碰撞过程中k=(保留两位有效数字)。(3)由于存在空气阻力,第(1)问中计算的弹起高度(选填“高于”或“低于”)实际弹起高度。2.(8分)(2021江西南昌高三三模)在测量定值电阻的实验中,提供的实验器材如下:电压表V1(量程3 V,内阻r1=3.0 k),电压表V2(量程5 V,内阻r2=5.0 k),滑动变阻器R(额定电流1.5 A,最大阻值100 ),待测定值电阻Rx,电源E(电动势6.0 V,内阻不计),开关和导线若干。(1)将虚线框中的电路原理图补充完整。(2)根据下表中的实验数据(U1、U2分别为电压表V1、V2的示数),在图甲给出的坐标纸上绘制U2-U1图像。测量次数12345U1/V1.001.502.002.503.00U2/V1.612.413.214.024.82甲乙(3)由U2-U1图像得到待测定值电阻的阻值Rx= 。(结果保留两位有效数字)(4)完成上述实验后,若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻Ry(阻值约为700 )的阻值,在不额外增加器材的前提下,要求实验精度尽可能高,请在图乙的虚线框内画出你改进的电路图。参考答案实验题专项练(四)1.答案 (1)0.20(2)1-k20.95(3)高于解析 (1)第3次碰撞到第4次碰撞用时t0=2.40 s-2.00 s=0.40 s,根据竖直上抛和自由落体运动的对称性可知第3次碰撞后乒乓球弹起的高度为h0=12gt022=129.80.22 m=0.20 m。(2)碰撞后弹起瞬间速度为v2,碰撞前瞬间速度为v1,根据题意可知v2v1=k,则每次碰撞损失的动能与碰撞前动能的比值为12mv12-12mv2212mv12=1-12mv2212mv12=1-k2,第2次碰后从最高点落地瞬间的速度v=gt=2.00s-1.58 s2g,第3次碰撞后瞬间速度为v'=gt'=2.40s-2.00 s2g,则第3次碰撞过程中k=v'v=0.200.21=0.95。(3)由于存在空气阻力,乒乓球在上升过程中受到向下的阻力和重力,乒乓球的动能转化为内能和乒乓球的重力势能,能达到的最高点低于理论高度,所以第(1)问中计算的弹起高度高于实际弹起的高度。2.答案 (1)见解析图(2)见解析图(3)1.8103(4)见解析图解析 (1)电压表V1和Rx串联再和V2并联,并联的总电阻远大于滑动变阻器的最大阻值,为了调节滑动变阻器时,电表示数变化明显,且能获得更多组数据,选择分压接法,如图甲所示。甲(2)根据表格数据,绘制的U2-U1图像如图乙所示。乙(3)根据实验电路图,则有Rx=U2-U1U1r1,变形得U2=Rx+r1r1U1,根据U2-U1图像可得斜率k=1.60,则有1.60=Rx+r1r1,代入r1=3.0 k,解得Rx=1.8103 。(4)因待测电阻Ry(阻值约为700 )的阻值较小,若仍与电压表V1串联,则所分得的电压过小,不利于测量,故待测电阻与其中的一个电压表并联,由于电源电动势只有6 V,为了让待测电阻Ry分得较大电压,故待测电阻Ry应与电压表V2并联,再与电压表V1串联,故改进后的电路图如图丙所示。丙