熱點03 放大法（教師版含解析）-高考物理專練(新高考專用)

高考物理【熱點·重點·難點】專練(新高考專用)熱點03放大法【熱點解讀】在測量中有時由于被測量很小，甚至無法被實驗者或儀器直接感覺和反應(yīng)，如果直接用給定的某種儀器進行測量會造成很大的誤差，此時可以借助一些方法將待測量進行放大后在進行測量。我們把提高測量精度、使物理量的數(shù)值變大、作用時間延長、作用空間擴展的方法叫做放大法。根據(jù)實驗的性質(zhì)和放大對象的不同，放大所使用的物理方法也各異，按物理學內(nèi)容，放大法分類如下：1．機械放大機械放大是使物理量在測量過程中得到放大的一種最直觀的放大方法，它是一種空間放大法。具體表現(xiàn)在下列實驗中：(1)游標放大和螺旋放大，如圖所示測量長度時，普通的刻度尺又是已經(jīng)不能滿足實驗對精度的要求，這時需要用到游標卡尺和螺旋測微器。兩者對精度的放大原理雖有所不同，但都是利用了長度量之間的幾何關(guān)系來進行放大的。(2)累積放大在物理實驗中，受測量儀器的精度或人的反應(yīng)時間限制，單次測量的誤差很大或者無法測量出待測量的有用信息，此時，在被測物理量能夠簡單重疊的條件下，可將這些物理量累積放大若干倍后再進行測量，以減小測量誤差、提高測量精度，稱為累積放大法。在“探究單擺的周期與擺長的關(guān)系”實驗中，測量單擺的周期時就用到了累積放大法。2．電磁方面電信號的放大是物理實驗中最常用的技術(shù)之一，包括電壓放大、電流放大、功率放大等，例如普通使用的三極管就是對微小電流進行放大，示波器中也包含了電壓放大電路。【限時檢測】(建議用時：25分鐘)1．如圖是小球自由下落的頻閃照片示意圖，頻閃儀每隔T0.04s閃光一次。照片中的數(shù)字是小球下落的距離，單位是厘米。(1)設(shè)相鄰兩次照相的小球影片間距依次為x1、x2、x3、x4、x5，則相鄰的兩段時間的距離差為：x1x2x11.6cm，x2x3x21.5cm，x3x4x31.5cm，x4x5x4_________cm；(2)根據(jù)第(1)題的計算結(jié)果，請你簡要說明自由下落的物體是做初速度為0的勻加速直線運動的______，故自由落體是初速度為0的勻加速直線運動；(3)利用圖片中的數(shù)據(jù)可以計算得到拍攝地點的重力加速度g，若用字母x1、x2、x4、x5、T表示g的計算式，則以下表達式正確的是______。①②③④⑤【答案】1.7在誤差范圍內(nèi)，相鄰兩段相同時間間隔內(nèi)的位移之差為定值③【解析】(1)由影片可讀取信息得到(2)由第(1)題的計算結(jié)果可知，在誤差范圍內(nèi)，小球在相鄰兩段相同時間間隔內(nèi)的位移之差為定值，故根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律可判斷：自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。(3)利用勻變速直線運動公式可得故可判斷，在選項中，只有③表達式正確，故選③。2．氣墊導軌上有A、B兩個滑塊，開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧，滑塊間用繩子連接(如圖甲所示)，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動，圖乙為它們運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10Hz，由圖可知：(1)A、B離開彈簧后，應(yīng)該做___________運動，已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200g，300g，根據(jù)照片記錄的信息，A、B每段位移均相等。但事實是它們的第一段位移應(yīng)比后面的每段位移小，原因是___________。(2)若不計此失誤，分開后，A的動量大小為___________kg·m/s，B的動量的大小為___________kg·m/s。本實驗中得出“在實驗誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒”這一結(jié)論的依據(jù)是___________。【答案】勻速直線釋放AB時，AB分別作加速運動0.0180.018A、B兩滑塊作用前后總動量不變，均為0【解析】(1)]A、B離開彈簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做勻速直線運動；[2在離開彈簧前A、B均做加速運動，A、B兩滑塊的第一個間隔都應(yīng)該比后面勻速時相鄰間隔的長度小；(2)頻閃頻率是f=10Hz，所以周期0.1s，由圖中數(shù)據(jù)可知，，根據(jù)代入數(shù)據(jù)可得A、B勻速時速度分別為分開后，根據(jù)可得A、B的動量大小為，且兩滑塊動量的方向相反，則系統(tǒng)的總動量為0，故滿足系統(tǒng)動量守恒。3．氣墊導軌是一種現(xiàn)代化的力學實驗儀器。它利用小型氣源將壓縮空氣送入導軌內(nèi)腔，空氣再由導軌表面上的小孔中噴出，在導軌表面與滑行器內(nèi)表面之間形成很薄的氣墊層?；衅骶透≡跉鈮|層上，與導軌平面脫離接觸，因而能在軌面上做近似無阻力的直線運動，極大地減小了以往在力學實驗中由于摩擦力引起的誤差。某實驗小組現(xiàn)在利用氣墊導軌裝置結(jié)合頻閃照相的方法進行“探究碰撞中的不變量”這一實驗。(1)實驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失很小和很大等各種情況，若要求碰撞時動能損失最大應(yīng)選圖中的_________(填“甲”或“乙”)、若要求碰撞動能損失最小則應(yīng)選圖中的______。(填“甲”或“乙”)(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥)(2)某次實驗時碰撞前B滑塊靜止，A滑塊勻速向B滑塊運動并發(fā)生碰撞，利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如圖所示。已知相鄰兩次閃光的時間間隔為T，在這4次閃光的過程中，A、B兩滑塊均在0~80cm的范圍內(nèi)，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于x=10cm處。若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短，均可忽略不計，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的________時刻(用字母T表示)，A、B兩滑塊質(zhì)量比mA：mB=_________?！敬鸢浮恳壹?.5T2:3【解析】(1)撞針和橡皮泥能在碰撞過程中吸收動能，使機械能損失較大，故填“乙”；彈性圈在碰撞過程中會將形變時吸收的動能通過彈力做功重新轉(zhuǎn)化為動能，使機械能損失較小，故填“甲”；(2)在連續(xù)四次閃光中，滑塊B只有兩個圖像，可知滑塊B一開始時靜止在x=60cm處；由圖可知，第三次閃光后，滑塊A向前運動了10cm后與滑塊B相撞，用時0.5T，故碰撞發(fā)生在2.5T時刻；由圖可知，碰撞前A的速度碰撞后A、B的速度由動量守恒有代入數(shù)據(jù)解得4．小明同學通過圖甲所示的裝置探究做圓周運動的物體質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度的關(guān)系。圓柱體放置在水平光滑圓盤上，一起做勻速圓周運動，一條輕質(zhì)細繩一端連接圓柱體，另一端通過定滑輪與力傳感器相連，可以測量向心力F的大小。圓柱體上固定一遮光片，與固定在圓盤一側(cè)的光電門組合測量圓柱體的線速度。小明同學先保持圓柱體質(zhì)量和半徑不變，來探究向心力與線速度的關(guān)系。(1)小明同學采用的實驗方法是______。(2)用螺旋測微器測量遮光片的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)d=______mm。(3)某一轉(zhuǎn)速時，測得向心力F=3.5N，遮光片通過光電門的時間?t=1.5×10－3s，若圓柱體運動半徑r=0.2m，則圓柱體的質(zhì)量m=______kg(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?！敬鸢浮靠刂谱兞糠?.325(3.323～3.328)0.14【解析】(1)實驗中研究向心力和線速度的關(guān)系，保持圓柱體質(zhì)量和運動半徑不變，采用的實驗方法是控制變量法；(2)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知，固定刻度為3mm，可動刻度為32.5×0.01mm=0.325mm則遮光片寬度為d=3mm+0.325mm=3.325mm(3)圓柱體運動的線速度大小為根據(jù)可得代入數(shù)據(jù)解得5．(1)分別使用螺旋測微器和游標卡尺測量某一元件的直徑與長度，示數(shù)如圖所示。甲圖讀數(shù)為__________；乙圖讀數(shù)為__________。(2)以下均為實驗室常備的實驗器材，僅利用這些器材可以完成的實驗有__________。A．測量電源電動勢和內(nèi)阻B．測繪小燈泡的伏安特性曲線C．測量定值電阻的阻值D．奧斯特電流的磁效應(yīng)【答案】2.3204.240BCD【解析】(1)根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則可得圖示螺旋測微器示數(shù)為根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則，可得圖示游標卡尺示數(shù)為(游標讀8或9均可)(2)把色標電阻標為編號①，導線為②，指南針為③，開關(guān)④，電阻箱⑤，小燈泡⑥，滑線變阻器⑦，學生電源⑧，電流表⑨，電壓表⑩。A．測電源電動勢，需要用到干電池，故A錯誤；B．利用②④⑥⑦⑧⑨⑩測繪小燈泡的伏安特性曲線，故B正確；C．利用①②④⑦⑧⑨⑩測量定值電阻的阻值，故C正確；D．利用②③④⑦⑧可做奧斯特電流的磁效應(yīng)，故D正確。故選BCD。6．正確讀出下列各數(shù)(1