物理实验 1

2023年11月理科综合物理实验题（1）

1．i．（6分）用高速运动的粒子去轰击原子核，是揭开原子核内部奥秘的基本方法。轰击结果产生了另一种新核，其核反应方程的一般形式为其中是靶核的符号，x为入射粒子的符号，是新生核的符号，y是放射出的粒子的符号。2023年卢瑟福首先做了用粒子轰击氮核的实验，反应方程式为：

_2023年查德威克发现中子，核反应方程为： _至此，人们确认了原子核是由___和___组成的，并将这两种粒子统称为___

ii．（6分）如图所示，甲、乙两完全一样的小车，质量都为m，乙车内用绳吊一质量为m的小球。当乙车静止时，甲车以速度v0与乙车相碰，碰后一起向右运动。（1）两车刚碰后的共同速度为2）小球相对小车摆至最高点时，小球和两车速度相等，大小为3）小球能够上升的最大高度为。

2．i．（6分）在“利用单摆测重力加速度”的实验中，测得单摆的摆角小于5°，完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得的摆线长为l，用螺旋测微器测得摆球的直径为d．

1）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g

2）如图所示，摆球直径d的读数为___

3）实验中有个同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的___

a．悬点未固定紧，振动**现松动，使摆线增长了。

b．单摆所用的摆球质量太大。

c．把n次全振动的时间误作为（n＋1）次全振动的时间。

d．以摆线长作为摆长来计算。

ii．（6分）某实验小组的同学们要利用下述器材测定光在透明的有机玻璃中的传播速度：矩形有机玻璃条（长约40 cm）、秒表、平行光光源、刻度尺、三角板、木板、白纸和大头针．已知真空中的光速是c＝3．00×108 m/s．

1）上述器材中不需要的两种器材是。

2）如图所示是他们用插针法测得光通过有机玻璃条的光路图，在空气和有机玻璃的界面上，ao是入射光线，ob是折射光线，作出法线on，取oa′＝ob′，作a′e垂直于on, b′f垂直于 on．他们需要测量的物理量是___计算光速的公式是___

3．i．（6分）将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液．已知1 cm3的溶液有50滴．现取一滴油酸酒精溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0．2 m2．由此可估算油酸分子的直径为___m．

ii．（6分）一同学用如图所示装置研究一定质量的气体的压强与体积的关系，实验过程中温度保持不变，最初，u形管两臂中的水银面齐平，烧瓶中无水，当用注射器往烧瓶中注入水时，u形管两臂中的水银面出现高度差．实验的部分数据记录在下表中：

1）根据表中数据，在下图中画出该实验的h—关系图线；

2）由此可以得出温度不变时，一定质量的气体压强和体积关系是。

4．i．（6分）一正弦交变电流的电流i随时间t变化的规律如图所示。由图可知。

1）该交变电流的有效值为a

2）该交变电流的频率为___hz

3）该交变电流的瞬时值表达式为ia

4）若该交变电流通过阻值r＝40 ω的白炽灯，则电灯消耗的功率是___w

ii．（6分）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1=220sin314t（v），则。

1）当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数。

为___v2）当t=s时，c、d间的电压为___v

3）单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头p

向上移动的过程中，电压表示数___电流表示数___填“变大”、“变小”

或“不变”）

4）当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表示数___电流表示数___填“变大”、“变小”或“不变”）

5．i．（6分）如图所示，将马蹄形磁铁放在铁架台上，并使粗铜棒p恰好位于磁铁的磁极间．按右图连接成电路，在粗铜棒静止的情况下，闭合电键，发现粗铜棒发生运动．

1）该现象说明磁场对_ _有力的作用，改变_ 或可以改变这个作用力的方向；

2）在如图所示的情况下，粗铜棒p将向 _运动．

ii．（6分）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，在科学研究中具有重要应用。如图所示是质谱仪工作原理简图，电容器两极板相距为d，两端电压为u，板间匀强磁场磁感应强度为b1，一束带电量均为q的正电荷粒子从图示方向射入，沿直线穿过电容器后进入另一垂直纸面的匀强磁场b2（磁场方向未画出），结果分别打在a、b两点，测得两点间的距离为，由此可知，打在两点的粒子质量差为粒子重力不计）

参***。1．i．（6分）解析：根据质量数守恒、核电荷数守恒可以确定第一个核反应方程中的粒子是，第二个核反应方程中的新核是。

质子和中子是原子核的组成部分，并将这两种粒子统称为核子。

答案：；；质子；中子；核子（6分）

ii．（6分）解析：甲乙碰撞过程中，由动量守恒定律得，解得。对两车和小球组成的系统应用动量守恒定律得，解得。由系统机械能守恒得，解得。

答案：（1）（2）（3）

2．i．（6分）解析：结合单摆的周期公式t＝2π，其中l＝l＋，t＝得g＝．

由重力加速度的表达式可知，若悬点未固定紧，振动**现松动，使摆线增长了，会使测量值偏大，所以a项对；g的测量值与摆球质量无关，b项错；若以摆线长作为摆长来计算，会使测量值偏小，所以d项错．

答案：（1）（2）5．980 （3）ac

ii．（6分）解析：（1）本实验的原理是用插针法测出有机玻璃的折射率，利用公式v＝来实现光速的间接测量，因此不需要的器材是秒表、平行光光源．（2）测出和，则折射率n＝＝＝有机玻璃中的光速为v＝c．

答案：（1）秒表平行光光源。

2）、的长度 v＝c

3．i．（6分）解析：一滴油酸酒精溶液中油酸的体积v＝××10－6 m3，根据d＝可知，油酸分子的直径d＝5×10－10 m．

答案：5×10－10

ii．（6分）解析：（1）如图所示．

2）压强与体积的倒数成正比，即压强与体积成反比．

答案：见解析。

4．i．（6分）解析：由图象可知该交变电流的最大值为10a，周期为4×10－2s，则其有效值为5a，频率为25 hz，角速度rad/s，其瞬时值表达式为i＝10sin（50t）a，当其通过r＝40 ω的白炽灯时， 2000 w。

答案：5 25 10sin（50t） 2000

ii．（6分）解析：交流电表读出的数值是有效值，由得u2=22v。当t=s时，，触头p向上移动，电阻值变大，变压器的输出电压不变，电流表示数变小。

当单刀双掷开关由a扳向b时，变压器的输出电压变大，电压表和电流表的示数均变大。

答案：22 不变变小变大变大。

5．i．（6分）电流电流方向磁场方向右。

解析：本实验说明磁场对通电导体有安培力作用，而且通电导体所受安培力方向与电流的方向、磁场方向有关．由左手定则可得此时所受的安培力向右，故铜棒将向右运动．

ii．（6分）

提示：正电荷粒子q在电容器中匀速直线运动，，可见，均以相同速率进入匀强磁场b2做匀速圆周运动，由，得质量，由几何关系得a、b两点间的距离，由以上各式得=。

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