- 2022-03-30 发布 |
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文档介绍
高考电学、光学、热学实验总复习(含习题)+分子动理论+气体+电场力+电场能
高考电学、光学、热学实验总复习(含习题)+分子动理论+气体+电场力+电场能高考物理实验总复习(电学、光学、热学部分)(附参考答案)一、实验仪器的读数高考要求会正确使用的电学仪器有:电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外,其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是:凡仪器最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读。电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此不再向下估读。0123V051015例1.右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程,那么电压表读数为多少?若当时使用的是该表的0-15V量程,那么电压表度数又为多少?×0.1×10×1×1K×10K×100176543289017654328901765432890176543289017654328908176543290解:0-3V量程最小刻度是0.1V,是10分度的,因此要向下估读一位,读1.15V(由于最后一位是估读的,有偶然误差,读成1.14V-1.16V之间都算正确)。0-15V量程最小刻度为0.5V,不是10分度的,因此只要求读到0.1V这一位,所以读5.7V(5.6V-5.8V之间都算正确)。例2.电阻箱示意图如右,试读出当时电阻箱的阻值。解:阻值为84580.2Ω。(电阻箱面板上有6个旋钮,每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值(都为整数)乘以各自的倍率,从最高位到低位依次读出来,就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。)二、电流表、电压表内部结构常用电流表和电压表都是由小量程的电流表G(即表头)改装而成的。电流表头G的电阻Rg叫表头内阻。指针偏转到最大刻度时对应的电流Ig叫满偏电流;与之对应的电压Ug叫满偏电压,Ug=IgRg。GR1R2将电流表头G改装为电压表,要串联一只大电阻实现分压;将电流表头G改装为电流表,要并联一只小电阻实现分流。例3.现有一只内阻为Rg=25Ω,量程为Ig=3.0mA的电流表。⑴若要把它改装为量程为0.6A和3A的双量程电流表,所需的并联电阻阻值分别是多少?⑵现在只有两只定值电阻R1=0.025Ω和R2=0.10Ω,试用它们完成改造。改装电路图已画好,请标出接线柱上的标志(共用的+接线柱、0.6A和3A)。解:⑴改装为0.6A量程时,需并联Rg/199=0.1256Ω电阻;改装为3A量程时,需并联Rg/999=0.0250Ω电阻。⑵从左向右,依次是+、3A、0.6A。 三、恒定电流实验常规1.伏安法测电阻VAVAab伏安法测电阻有a、b两种接法,a叫(电流计)外接法,b叫(电流表)内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的,测量值总小于真实值,小电阻应采用外接法;内接法的系统误差是由电流表的分压引起的,测量值总大于真实值,大电阻应采用内接法。如果被测电阻阻值为Rx,伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA,若,则采用外接法。若,则采用内接法。aVAbc如果无法估计被测电阻的阻值大小,可以利用试触法:如图将电压表的左端接a点,而将右端第一次接b点,第二次接c点,观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大,说明被测电阻是大电阻,应该用内接法测量;若电压表读数变化大,说明被测电阻是小电阻,应该用外接法测量。(这里所说的变化大,是指相对变化,即ΔI/I和ΔU/U)。2.滑动变阻器的两种接法abRRRxRx滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种,分别用下面a、b两图表示:a叫限流接法,b叫分压接法。采用分压接法时,被测电阻Rx上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大,或要求电压调节范围尽量大时,应该用分压接法。若实验器材中提供了多个滑动变阻器,在选用时,除了考虑滑动变阻器的额定电流外,要重点考虑到以下因素:为了实验中便于调节,采用分压接法时,应该选用总阻值较小的滑动变阻器;采用限流接法时,应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。3.实物图连线方法⑴无论是分压接法还是限流接法,都应该先把测量电路(伏安法部分)接好。⑵对限流电路,只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱并选择正确的量程,滑动变阻器的滑动触头应调到阻值最大处)。AAVV⑶对分压电路,应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,根据“外电路沿电流方向电势降低”比较该接头和滑动触头两点的电势高低,根据伏安法部分电表正负接线柱的分布,将伏安法部分接入该两点间。实物连接图如下。V315A30.6V315A30.6 三、考试大纲规定的学生实验1.用描迹法画出电场中平面上的等势线GGaaRrab实验所用的电流表是零刻度在中央的灵敏电流表,在实验前应先查明电流方向与指针偏转方向的关系。方法是:将电流表、电池、电阻、导线按图a或图b连接,若R是阻值很大的电阻,就按图a连接;若r是阻值很小的电阻,就按图b连接。然后用导线的a端试触电流表的另一端,观察电流表指针的偏转方向,就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。GAB探针——+—本实验是用恒定电流的电流场来模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷,与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面,导电纸应放在最上面(涂有导电物质的一面必须向上),复写纸则放在中间。只要电流表示数是零,就表示两根探针针尖对应的点电势相等。把所有与同一个基准点电势相等的点连起来,就是等势线。例4.用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时,下列哪些模拟实验的设计是合理的MNMNMNM⑴ ⑵ ⑶ ⑷A.如图⑴所示圆柱形电极M、N都接电源的正极,模拟等量正点电荷周围的静电场B.如图⑵所示圆柱形电极M接电源正极,圆环形电极N接电源负极,模拟正点电荷周围附近的静电场C.如图⑶所示两个平行的长条形电极M、N分别接电源正、负极,模拟平行板电容器间的静电场D.如图⑷所示圆柱形电极M接电源负极,模拟负点电荷周围的静电场解:用电流场模拟静电场,在导电纸上必须形成电流。由于⑴、⑷两个方案在导电纸上不会形成电流,因此设计不合理。⑵、⑶两个设计是合理的。选BC。2.测定金属的电阻率由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小,所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求,被测电阻又较小,因此供电电路可以选用限流电路。本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大,因此实验中通电时间不能太长,电流也不宜太大,以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路,为保护电表和电源,闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置,使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。V315A30.6例5.在测定金属的电阻率的实验中,待测金属导线的长约0.8m,直径小于1mm,电阻在5Ω左右。实验主要步骤如下:⑴用______测量金属导线的长度l,测3次,求出平均值;⑵在金属导线的3个不同位置上用______________测量直径d,求出平均值;⑶ 用伏安法测量该金属导线的电阻R。在左边方框中画出实验电路图,并把右图中所给的器材连接成测量电路。安培计要求用0-0.6A量程,内阻约1Ω;伏特计要求用0-3V量程,内阻约几kΩ;电源电动势为6V;滑动变阻器最大阻值20Ω。在闭合电键前,滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。根据以上测量值,得到该种金属电阻率的表达式为ρ=__________。解:⑴米尺;⑵螺旋测微器;⑶测量部分用安培表外接法,电源部分用限流电路或分压电路都可以,电阻率。3.描绘小灯泡的伏安特性曲线灯丝的电阻率随温度的升高而增大。灯丝不发光时温度是室温,正常发光时温度很高,其电阻率的变化是很显著的,所以灯丝的阻值随灯泡两端电压的升高而明显增大,其U-I图线不再是过原点的直线。AVabPS用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压,描绘出伏安特性曲线。由于使用的小灯泡是(3.8V,0.3A)的,正常发光时灯丝电阻是13Ω,阻值较小,因此应该用电流表外接法电路;由于要测小灯泡在不同电压下的电流、电压,电压取值范围要尽量大,因此滑动变阻器应该用分压电路。电路图如右。实验中电压表量程可选0-3V,该范围伏安特性已经明显,且读数的有效数字较好。例6.描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如上图,小电珠的额定电压是3.8V。A30.6V315⑴根据实验数据在坐标系中描点如右图。试在坐标系中画出该小灯泡的伏安曲线,并从图象中求该小灯泡的额定功率。0.30.20.1O1234U/VI/A⑵该小灯泡在1V电压下不发光。当时灯丝的实际电阻是多大?该小灯泡在2V电压下开始发出微弱的黄光。当时灯丝的实际电阻又是多大?小灯泡在不同电压下的实际电阻为什么不相同?⑶关于该实验的系统误差,下列说法中正确的是A.系统误差主要是由电压表的分流引起的B.系统误差主要是由电流表的分压引起的C.系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的D.系统误差主要是由读数时的估读引起的⑷试将下列实物图连接成实验电路。解:⑴1.14W⑵7.1Ω,9.1Ω小灯泡灯丝的电阻率是随温度升高而增大的。⑶A。4.把电流表改装为电压表此实验分三大步骤:⑴用半偏法测定电流表头的内阻Rg。⑵根据扩大量程的需要调节跟电流表头串联电阻箱的阻值,并改写表盘刻度,把电流表改装成电压表。⑶将改装的电压表跟标准电压表进行校对,分析误差原因,并进行校准。例7.把电流表改装为电压表的实验中给出的器材有:①电流表(量程0-300μA)②标准伏特表(量程0-3V)③电阻箱(0-9999Ω)④电位器(0-100kΩ)⑤电源(电动势2V)⑥电源(电动势6V)⑦滑动变阻器(0-50Ω,额定电流1.5A)⑧电键两只,导线若干。GR2R1K2K1E⑴用半偏法测定电流表的内阻。采用右图电路测定电流表G的内阻。要想得到较高的精确度,从以上给出的器材中,可变电阻R1应选用______,可变电阻R2应选用______,电源E应选用____。实验操作的步骤有:A.合上K1B.合上K2C.观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1 的阻值调至最大D.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度E.调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半F.记下R2的阻值。把以上步骤的字母代号按合理顺序填写在下面横线上空白处:①___;②___;③___;④___;⑤___;⑥___。如果在步骤F中所得的R2的阻值为600Ω,则中被测电流表G的内阻Rg的测量值为___Ω。⑵如果要将图中的电流表G改装为量程为0-3V的伏特表,方法是给电流表_____联一只电阻箱,并把电阻箱阻值调节为________Ω。⑶下图所示器材中,一部分是将电流表改装为伏特表所需的,其余是为了把改装成的伏特表跟标准伏特表进行校对所需的。在下面方框中画出改装和校对都包括在内的电路图(要求从0-3V每0.5V刻度进行一次校对);然后在图中画出连线,将所示器材按以上要求连接成实验电路。⑷本实验第⑴步的系统误差总是使测得的Rg比真实值偏_____。由此引起的结果是在校对中,发现改装电压表的示数总是比标准电压表的示数偏_____。调整的方法是:将电阻箱的阻值适当_____。μAV解:⑴④,③,⑥。C;A;D;B;E;F。600Ω。⑵串,9400Ω。⑶两只电压表并联,滑动变阻器接成分压电路。⑷小。小。减小。5.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻I/AU/VO0.20.40.63.02.01.0VARS实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律:E=U+Ir,本实验电路中电压表的示数是准确的,而电流表的示数比通过电源的实际电流小,所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差,滑动变阻器R的阻值应该小一些,所选用的电压表的内阻应该大一些。电动势和内阻的测量值都偏小。为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I图象处理实验数据。将点描好后,用直尺画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小。这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E(对应的I=0),斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。(特别要注意:有时纵坐标的起始点不是0,求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI|)。例8.在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中,所用的电流表和电压表的内阻分别约为0.1Ω和1kΩ。实验原理图和所需器材的实物图如下。试按原理图在实物图中画线连接成实验电路。变阻器安培表伏特表电池电键V315A30.6U/VI/A00.100.200.300.400.500.600.701.001.101.201.301.401.50I(A)0.120.200.310.320.500.57U(V)1.371.321.241.181.101.05 一位同学在实验中记录的6组数据如上表所示,试根据这些数据在右图中画出U-I图线。根据图线可读出被测电池的电动势E=____V,内电阻r=___Ω。解:(第四组数据错误要舍弃)1.46,0.719仅用电压表和电阻箱或仅用电流表和电阻箱也能完成该实验。6.用多用电表测探测黑箱内电学元件㈠多用电表的使用。~ΩΩ×1k×100×10×1ΩOFF2.510502505002.550mA10010150010250V~+V⑴使用前应查看指针是否指在刻度盘左端零刻线处。如不在,应进行机械调零。方法是用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝,使指针指左端零刻线。⑵根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。(如测量20mA左右的直流电流,应将选择开关对准左边100mA量程处;在刻度盘上,应该看最下一行刻度,即满偏刻度为10的刻度线,从刻度盘读出数据后还应再乘10,得测量结果。)~ΩΩ×1k×100×10×1ΩOFF2.510502505002.550mA10010150010250V~+V⑶使用欧姆挡时,先选好倍率,再进行欧姆调零。方法是:将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指右端零刻线处。因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是:⑴选倍率。一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率。如估计值为200Ω就应该选×10的倍率。⑵进行欧姆调零。⑶将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。⑷将指针示数乘以倍率,得测量值。⑸将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。用欧姆挡测电阻,如果指针偏转角度太小(即指针所指的刻度值太大),应该增大倍率重新调零后再测;如果指针偏转角度太大(即指针所指的刻度值太小),应该减小倍率重新调零后再测。⑷使用多用电表时,两只手只能握住表笔的绝缘棒部分,不能接触表笔上的金属部分(首先是为了安全;其次两手之间的人体电阻将与被测电路并联,改变了电路结构)。⑸不论使用多用电表的哪个挡,电流总是从多用电表的正接线柱(红表笔)进入电表,而从负接线柱(黑表笔流出)。例9.多用电表表头的示意图如上页右下角所示。在正确操作的情况下:⑴若选择开关的位置如灰箭头所示,则测量的物理量是______,测量结果为___________。⑵若选择开关的位置如白箭头所示,则测量的物理量是______,测量结果为___________。⑶若选择开关的位置如黑箭头所示,则测量的物理量是______,测量结果为___________。⑷若选择开关的位置如黑箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的正确操作步骤应该依次为:________,_________,_________。⑸全部测量结束后,应将选择开关拨到______或者_______。⑹无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从色_____表笔经______插孔流入电表。解:⑴直流电压,1.24V。⑵直流电流,49mA。⑶电阻,1.70kΩ。⑷该用×1kΩ 倍率,重新调零,将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线,读出指针所指刻度,再乘以倍率得测量值。⑸OFF,交流电压500V档位置。⑹红,正。㈡用多用电表探索黑箱内的电学元件。例10.“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱,盒内总共有两个电学元件,每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明盒内元件的种类及连接方式,某位同学用多用电表进行了如下探测:第一步:用电压挡,对任意两个接线柱正、反向测量,指针均不发生偏转;abcabcabcabcabcabc0∞Ω+0∞Ω+0∞Ω+0∞Ω+0∞Ω+0∞Ω+红红红红红红黑黑黑黑黑黑[1][2][3][4][5][6]图1第二步:用电阻×100Ω挡,对任意两个接线柱正、反向测量,指针偏转情况如图1所示。⑴第一步测量结果表明盒内___________。⑵图2示出了图1[1]和图1[2]中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是_______Ω;图3示出了图1[3]中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是_______Ω。abc图4abc05101520304050100∞Ω图305101520304050100∞图2Ω⑶请在图的接线柱间,用电路符号画出盒内的元件及连接情况。解:⑴不存在电源⑵1200,500⑶如右图所示。7.练习使用示波器(见二册教材)123456897101112131415开Y增益X增益扫描微调扫描范围1010010k100k1k外x衰减101001000DCACY输入X输入地同步+-↓↑←→1熟悉示波器面板上各旋钮或开关的名称、作用:⑴辉度调节旋钮,用以调节图象亮度。⑵聚焦调节旋钮,用以使电子束会聚成一细束,在屏上出现小亮斑,使图象线条清晰。⑶辅助聚焦调节旋钮,与前者配合使用。⑷电源开关。⑸指示灯。⑹竖直位移旋钮,用来调节图象在竖直方向的位置。⑺水平位移旋钮,用来调节图象在水平方向的位置。⑻Y增益旋钮,用来调节图象在竖直方向的幅度。⑼X增益旋钮,用来调节图象在水平方向的幅度。⑽衰减调节旋钮,使图象在竖直方向上衰减,挡是由机内自行提供竖直方向的按正弦规律变化的交变电压。⑾扫描范围旋钮,用来改变扫描电压的频率范围。其中“外X”挡机内不提供扫描电压,水平方向电压可从外部输入。⑿扫描微调旋钮,使扫描电压的频率在选定的范围内连续变化。⒀“Y输入”、“X输入”、地,分别是对应方向的信号输入电压的接线柱和公共接地接线柱。⒁交直流选择开关,置于“DC”时,所加信号电压直接输入;置于“AC”时,所加信号是通过电容器后输入的,可隔断直流成分。⒂同步极性选择开关,置于“+”时,正弦曲线从正半周开始,置于“—”时,正弦曲线从负半周开始。例11.某同学发现示波器显示屏上显示的波形如甲图所示。为将这个波形变为乙图所示的波形,可进行如下调节:(填选钮或开关的编号)甲乙⑴调节______使图象变细;⑵调节_____与_____ 使图象位于示波器中央;⑶调节____增大曲线竖直方向的幅度;⑷调节____增大曲线水平方向的幅度;⑸调节______使图象从负半周开始。解:⑴2、3;⑵6、7;⑶8;⑷9;⑸15。8.传感器的简单应用传感器是能将所感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件。常用的有温度传感器、光传感器等。温度传感器有两种:一种叫电阻温度计,用绕在绝缘片上的细长铜丝或铂丝制成,温度升高时其阻值增大;另一种叫热敏电阻,用半导体制成,温度升高时其阻值减小。光传感器也有两种:一种是光电管;另一种是半导体光敏电阻,用半导体制成。例12.如图所示是计算机光驱的工作原理:R1是光敏电阻(有激光照射时电阻较小,无激光照射时电阻较大),R2是定值电阻,信号处理系统可以根据R2两端的电压变化把光信号变成电信号。用激光头发射脉冲激光信号扫描光盘,从光盘上反射回来的激光信号照到光敏电阻R1上。下列分析正确的是信号处理系统R1R2激光A.有激光照射光敏电阻时,信号处理系统两端获得电压较高B.有激光照射光敏电阻时,信号处理系统两端获得电压较低C.有激光照射光敏电阻时,R1消耗的电功率一定较大D.有激光照射光敏电阻时,R1消耗的电功率一定较小解:有激光照射R1时,其电阻减小,回路电流增大,R2两端电压升高。选A。例13.试自己设计一个由热敏电阻作为传感器的简单自动控制实验,可供选择的仪器如下:热敏电阻Rt、小灯泡L、电池组、继电器、滑动变阻器R、导线。BLARtC解:如图将电路接好,可作为火情报警器。当发生火灾时,热敏电阻阻值变小,线圈A中电流变大,电磁铁B磁性增强,将衔铁吸下,灯泡L电路接通,发出警报。电容器也是一种常用的传感器。例14.A计算机键盘上的每个按键下面都有一个电容传感器。电容的计算公式是,其中常量ε=9.0×10-12Fm-1,S表示两金属片的正对面积,d表示两金属片间的距离。当某一键被按下时,d发生改变,引起电容器的电容发生改变,从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为50mm2,键未被按下时,两金属片间的距离为0.60mm。只要电容变化达0.25pF,电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应,至少需要按下多大距离?解:先求得未按下时的电容C1=0.75pF,再由得和C2=1.00pF,得Δd=0.15mm。9.测定玻璃的折射率关键是设法画出某细束光在空气射向玻璃发生折射时,空气中的光线和玻璃中的对应光线。有了这两条光线,再结合界面和法线,找到相应的入射角和折射角,再按定义求折射率。P1、P2的作用是确定唯一的一条入射光线(它们发出的所有光线中重合的那一条)。P3能同时挡住P1、P2的像,说明P3在这条入射光线经过两次折射后的射出光线上;P4能同时挡住P1、P2的像和P3,说明P4也在这条入射光线经过两次折射后的射出光线上。只要画出了入射光线和相应的折射光线,求折射率的方法可以有多种。irMBANOirirOABMNirO⑴⑵⑶ ABCDabc⑴用量角器量出入射角i和折射角r,从三角函数表查出它们的正弦值,根据折射定律计算折射率。⑵以入射点O为圆心,以适当长(如OB)为半径画圆,和入射光线和折射光线分别交于A、B,从A、B分别向法线做垂线,分别交法线于M、N,用刻度尺量出AM、BN的长度,则折射率等于AM/BN。⑶从B点做上表面的垂线,交上表面于M,延长AO与BM交于N,用刻度尺量出OB、ON的长度,则折射率等于OB/ON。例15.如图所示,在用玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,如果所用的玻璃砖ABCD的上表面AB和下表面CD不严格平行(AD略大于BC),下列说法中正确的是A.用此玻璃砖做实验,画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行,因此对实验结果产生系统误差B.用此玻璃砖做实验,画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行,但不会因此对实验结果产生影响C.射出光线c相对于入射光线a有顺时针方向的微小偏转D.射出光线c相对于入射光线a有逆时针方向的微小偏转解:只要能把入射光线a在玻璃中的折射光线b确定下来,就能测定出玻璃的折射率。AB和CD不严格平行,a和c显然也不平行,但同样能确定出b的位置,因此不会对实验结果产生影响。可以设想AB和CD原来是平行的,现让CD逆时针转动一个小角度α,则法线也跟着逆时针转动α,b光线的入射角减小了α。由于折射角的变化大于入射角的变化,可以设想为射出光线c先随法线逆时针转动α(相当于折射角没变),再顺时针转动一个更大的角度到达新位置。本题选BC。10.用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图如右。图中①是光源,②是滤光片,③是单缝,④是双缝,⑤是光屏。①②③④⑤实验中,若已知双缝到光屏之间的距离l和双缝之间的距离d。用测量头测量相邻亮纹间的距离,方法是:先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹的中心,然后转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,由两次手轮上的示数可以计算出相邻亮纹间的距离Δx,再由公式计算所测单色光的波长。0101505102530例16.在用双缝干涉测光的波长的实验中:⑴已知双缝到光屏之间的距离是600mm,双缝之间的距离是0.20mm,单缝到双缝之间的距离是100mm,某同学在用测量头测量时,先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数如下左图所示。然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心,这时手轮上的示数如下右图所示。这两次示数依次为_______mm和______mm。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为_______nm。⑵一下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离 A.增大单缝和双缝之间的距离B.增大双缝和光屏之间的距离C.将红色滤光片改为绿色滤光片D.增大双缝之间的距离解:⑴0.640,10.295,536⑵B11.用油膜法估测分子的大小⑴实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积:先了解配好的油酸溶液的浓度,再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积,由此算出每滴溶液中纯油酸的体积V。⑵油膜面积的测量:油膜形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上;将玻璃板放在坐标纸上,以1cm边长的正方形为单位,用四舍五入的方法数出油膜面积的数值S(以cm2为单位)。⑶由d=V/S估算出油膜的厚度,即分子直径的大小。例17.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,已知滴入水中的油酸溶液中所含的纯油酸的体积为4.0×10-6mL,将玻璃板放在浅盘上描出油膜轮廓,再将玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上,所看到的图形如右。那么该油膜的面积约为______cm2(保留两位有效数字)。由此可估计出油酸分子的直径约为______cm(保留一位有效数字)。解:用四舍五入的方法数出轮廓线内的方格数,得到油膜的面积是86cm2,再由d=V/S求油膜厚度,即分子直径为5×10-8cm。四、电学设计实验举例*“替代法”测电阻。例18.AR0RRxSEacbRxR0A某同学设计用以下器材测量待测电阻:安培表、电阻箱、单刀双掷开关、待测电阻Rx、电源、限流电阻R0。⑴请为该同学设计实验方案,画出实验电路图,并简述实验步骤。⑵在实物图中用笔画线当导线,将器材连成实验电路。(其中有两根线已经连好,不得改动)。⑶本实验中能否用滑动变阻器代替电阻箱?⑷本实验能否用一个刻度不准但灵敏度很好,量程也合适的电流表来代替安培表?解:⑴电路图如右,步骤略。⑵图略。⑶不能。⑷能。这种测电阻方法的优点是没有系统误差。RPVAS21RXrS12*“相消法”测电阻。例19.用伏安法测电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,测量结果总存在系统误差。按下图所示的电路进行测量,可以消除这种系统误差。该实验的第一步是:闭合电键S1,将电键S2接2,调节滑动变阻器RP和r,使电压表读数尽量接近量程,读出这时电压表和电流表的示数U1、I1。请接着写出第二步,并说明需要记录的数据:______________________。由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式是Rx=______。解:第一步测得的U1和I1之比是Rx、Rp和电流表内阻Rg的总电阻;第二步应保持滑动变阻器Rp的值不变,调节r,使电压表读数尽量接近量程,(这样读数的有效数字位数较多),读出这时电压表和电流表的示数U2、I2,则U2和I2之比是Rp和Rg的总电阻。由于两次测量中Rp和Rg的值是不变的,因此只要将两次测得的总电阻相减,就能得到Rx的准确值。因此,。 RxRR0G*“电桥法”测电阻。例20.电桥法测电阻的电路图如下。利用给出的器材中G为灵敏电流表,R0是均匀长直电阻丝,R为已知阻值的定值电阻,Rx为被测电阻。实验中还需要什么测量仪器?写出测量Rx的实验步骤,并写出利用测量数据表示Rx的表达式。解:还需要米尺(测量左右两部分电阻丝的长度L1、L2)。连接图略。按图接好电路后,移动滑动触头P,使电流表指针指在中央零刻度处。用刻度尺测量P点两边电阻丝的长度L1、L2,得。此方法的好处也是没有系统误差。V1RxV2KR0R*“定值电阻分压法”测电阻。例21.在如图所示的电路中,R0是电阻箱,V1是待测内阻的电压表,V2是另一只电压表,R是滑动变阻器。试根据此电路,设计出测定电压表V1内阻Rx的实验步骤,并写出由实验数据表示Rx的表达式。解:读出电阻箱的示数R0;读出电压表V1、V2的对应示数U1、U2。根据串联电路电压和电阻成正比,可得:此方法的好处也是没有系统误差。2007年高考总复习电学、光学、热学实验练习题1.用伏安法测量一只定值电阻的实验所需的器材实物如图,各器材规格为:⑴待测电阻Rx(约100Ω);⑵直流毫安表(量程0-15mA,内阻约50Ω);⑶直流电压表(量程0-3V,内阻约5kΩ);⑷直流电源(输出电压3V,内阻忽略不计);⑸滑动变阻器(0-15Ω,允许最大电流1A);⑹电键一只,导线若干。根据器材的规格和实验要求,在下面方框中画出实验电路图,并在实物图上用笔画线当导线连接成实验电路。 mAV2.某电压表的内阻在20~30kΩ之间,为了测量其内阻,实验室提供下列可用的器材:⑴待测电压表V(量程3V)⑵电流表A1(量程200μA)⑶电流表A2(量程5mA)⑷电流表A3(量程0.6A)⑸滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)⑹电源E(电动势4V)⑺电键。在所提供的电流表中应选用______。为了尽量减小偶然误差,要求多测几组数据。试在右边方框中画出符合要求的实验电路图(其中电源和电键及其连线已画出)U/VI/mA1.02.03.01.51.00.5O3.用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20kΩ,电流表的内阻约为10Ω,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,选用能够尽量减小系统误差的电路进行实验,所测得的各组数据已用实心点标在了右图的坐标纸上。⑴根据各点表示的数据描出该电阻的伏安特性图线,并由此图线得出该电阻的阻值为Rx=______Ω(保留2位有效数字)。⑵在方框中画出实验电路图。⑶将实物连接成实验电路。V315mAARRx4.用图示的电路测定未知电阻Rx的值。图中电源电动势未知,电源内阻和电流表的内阻均可忽略不计,R为电阻箱。⑴若要测得Rx的值,R至少需要取____个不同的数值。⑵若电流表每个分度表示的电流值未知,但指针偏转角度与通过的电流成正比,则在用此电路测Rx时,R至少需取___个不同的数值。⑶若电源内阻不可忽略,能否应用此电路测量Rx?答:_______。mARxEKRmARxEKRVV图1图25.有一只电阻Rx,其阻值大约在40-50Ω之间,需要进一步测定其阻值。现有的器材有:①电池组E(电动势9V,内阻约0.5Ω)②伏特表V(量程0-10V,内阻约20kΩ)③毫安表A1(量程0-50mA,内阻约20Ω)④毫安表A2(量程0-300mA,内阻约4Ω)⑤滑动变阻器R1(0-100Ω,额定电流1A)⑥滑动变阻器R2(0-1700Ω,额定电流0.3A)⑦ 电键一只,导线若干。有两种可供选择的电路如图1和图2所示。实验中要求多测几组电流、电压值。⑴为了实验能正常进行并减小系统误差,而且要求滑动变阻器要便于调节,在实验中应选______所示的电路;应选代号为______的毫安表和代号为______的滑动变阻器。该实验的系统误差主要是由____________引起的,这个因素总是使实验的测量值比真实值偏______。⑵若已知所用的毫安表的准确电阻值,为了减小系统误差,应选用_____所示的电路进行测量。6.欲将量程为100μA内阻为500Ω的灵敏电流表改装为量程为1.0mA的毫安表。⑴需要给它_____联一只R=_____Ω的电阻。⑵需要用一只标准毫安表对改装毫安表进行校对。校对所用的器材的实物图如下(其中标准毫安表事先已与一只固定电阻串联,以防烧表)。校对过程要求通过毫安表的电流能从0连续调到1mA。⑶按要求在方框中画出校对电路图,并在所给的实物图上连线。μAmAA1A2abS2S1R1R2R3图17.为了测定电流表A1的内阻,采用如图1所示的电路。其中:A1是待测电流表,量程为300μA,内阻约为100Ω;A2是标准电流表,量程是200μA;R1是电阻箱,阻值范围0~999.9Ω;R2是滑动变阻器;R3是保护电阻;E是电池组,电动势为4V,内阻不计;S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关。A1_+A2_+S2S1R1R2R3E图2⑴根据电路图1,请在图2中画出连线,将器材连接成实验电路。×0.1Ω×1Ω×10Ω×100Ω1765432890176543289017654328901765432890图3⑵连接好电路,将开关S2扳到接点a处,接通开关S1,调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150μA;然后将开关S2扳到接点b处,保持R2不变,调节电阻箱R1,使A2的读数仍为150μA。若此时电阻箱各旋钮的位置如图3所示,电阻箱R1的阻值是___Ω,则待测电流表A1的内阻Rg=___Ω。⑶上述实验中,无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置,都要保证两块电流表的安全。在下面提供的四个电阻中,保护电阻R3应选用:___(填写阻值相应的字母)。A.200kΩB.20kΩC.15kΩD.20Ω⑷下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用。既要满足上述实验要求,又要调整方便,滑动变阻器____________(填写阻值相应的字母)是最佳选择。A.1kΩB.5kΩC.10kΩD.25kΩmV/ A´A´A´EKmVR´A´A´A´mV/8.实验室内有一电压表,量程为150mV,内阻约为150Ω。现要将其改装成量程为10mA的电流表并进行校准。为此,实验室提供如下器材:干电池E(电动势为1.5V),电阻箱R,滑线变阻器R′,电流表(有1.5mA,15mA与150mA三个量程)及开关K。(a)对电表改装时必须知道电压表的内阻。可用图示的电路测量电压表的内阻。在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下,电路中电流表应选用的量程是。若合上K,调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV,电流表的读数为1.05mA,则电压表的内阻RmV为。(取三位有效数字)(b)在对改装成的电流表进行校准时,把作为标准电流表,画出对改装成的电流表进行校准的电路原理图(规定滑线变阻器作限流使用),图中各元件要用题中给出符号或字母标注。图中电阻箱的取值是(取三位有效数字),电流表应选用的量程是。_+VK2RxEK1R9.图中R为已知电阻,Rx为待测电阻,K1为单刀单掷开关,K2为单刀双掷开关,V为电压表(内阻极大),E为电源(电阻不可忽略)。现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx。⑴写出主要的三个操作步骤:________。⑵由R及上述操作中测得的量,可测得E=________,Rx=________。10.小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象,用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡上的电流和电压):I(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00U/VI/AO0.10.20.30.40.50.40.81.21.62.0⑴在左下框中画出实验电路图。可用的器材有:电压表、电流表、滑线变阻器(变化范围0-10Ω)、电源、小灯泡、电键、导线若干。⑵在右图中画出小灯泡的U-I曲线。⑶将本题所用的小灯泡接在电动势是1.5V,内阻是2.0Ω的电池两端,小灯泡的实际功率将是多少?(简要写出求解过程:若需作图,可直接画在第⑵小题的方格图中)。LKR1R2E0.800.600.400.20U/V20406080100I/AO11.如图电路中R1=R2=100Ω,是阻值不随温度而变的定值电阻。白炽灯泡L的伏安特性曲线如右边I-U图线所示。电源电动势E=100V,内阻不计。求:⑴当电键K断开时灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率。⑵当电键闭合时,灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率。 ~ΩA-V-Ω12.一多用电表的电阻档有三个倍率,分别是×1、×10、×100。用×10档测量某电阻时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,为了较准确地进行测量,应换到____档。如果换档后立即用表笔接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是__________,若补上该步骤后测量,表盘的示数如图,则该电阻的阻值是________Ω。13.某同学对黑箱(见图1)中一个电学元件的伏安特性进行研究.通过正确测量,他发现该元件两端的电压Uab(Uab=Ua-Ub)与流过它的电流I之间的变化关系有如下规律①当-15V查看更多