高考物理设计实验例题解析及答案

　　解：从照片上可得，刻度尺的1厘米相当于实际长度3m。量出前后两段位移分别为4.00cm和6.70cm，对应的实际位移分别为12m和20.1m，由ΔS=aT2可得a=2.0m/s2，再根据这4秒内的平均速度等于中间时刻的即时速度，可得照片中第2个像对应的速度v=8.0m/s。

　　例5．如图所示，是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下：

　　⑴按电路图接好实验电路；

　　⑵接通电键S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度．记下这时的电压表读数U0=6.2V和微安表读数I0=490μA；

　　⑶断开电键S并同时开始计时，每隔5s或10s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；

　　⑷根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点（右图中用“×”表示）。根据以上实验结果和图象，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为_________C，从而算出该电容器的电容约为________F。

　　解：按照图中的点，用光滑曲线把它们依次连接起来，得到i-t图线，图线和横轴所围的面积就是放电量，即原来电容器的带电量。每小格相当于2.5×10-4C，用四舍五入法数得小方格有32个，所以Q0=8×10-3C。再由C= Q0/ U0，得C=1.3×10-3F。

　　例6．某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。(弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2)

　　⑴试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。

　　⑵上一问所得图线的物理意义?该弹簧的劲度k是多大?

　　解：

　　⑴根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上。可以判定F和L间是一次函数关系。画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。
　　⑵图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。由可得k=25N/m。

　　例7．在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验。某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置、实验器材有：（a）内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1m2；（b）给你盛水塑料袋一个；（c）温度计一个；（d）玻璃板一块（约1m2）。如下图所示。

　　有一块斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在右图中。

　　已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△t间的关系是Q＝cm△t，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、△t外，还应测量的物理量是。本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：。

　　解：装置图如右。还应该测量的物理量是温度t。产生误差的主要原因是太阳能没有全部被水吸收。

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