2026版高考物理步步高大二輪 (培優(yōu)版)第一篇專(zhuān)題六 第16講 電學(xué)實(shí)驗(yàn)含答案_第1頁(yè)
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2026版高考物理步步高大二輪(培優(yōu)版)第一篇第16講電學(xué)實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)一以測(cè)電阻為核心的實(shí)驗(yàn)1.電流表、電壓表、電阻表的使用及讀數(shù)儀器極性量程選擇讀數(shù)電流表電流由電表的正極流入,負(fù)極流出使指針指在比滿(mǎn)偏刻度13若分度值為1、0.1、0.01等,需要估讀到分度值的下一位;如果分度值不是1、0.1、0.01等,只需要讀到分度值位即可電壓表電阻表電流由電阻表的紅色接線(xiàn)柱流入,黑色接線(xiàn)柱流出使指針盡量指在表盤(pán)的中間位置左右指針?biāo)缚潭戎党艘韵鄳?yīng)擋位的倍率2.伏安法測(cè)電阻金屬絲電阻率的測(cè)量伏安法測(cè)電阻R測(cè)=U測(cè)I測(cè)=Rx+RA>R測(cè)=U測(cè)I測(cè)=Rx金屬絲電阻率的測(cè)量(視情況滑動(dòng)變阻器也可用限流式接法)1.測(cè)電阻Rx=U2.測(cè)電阻率ρ,Rx=ρLS,而S=πD24,Rx=U測(cè)量元件的伏安特性1.待測(cè)元件:線(xiàn)性元件(如電阻);非線(xiàn)性元件(如二極管)2.滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,使電壓從0開(kāi)始增大3.若測(cè)量元件是二極管,在拐點(diǎn)附近(硅二極管0.5~0.7V)電流明顯增大,在此區(qū)域要密集測(cè)量,電壓區(qū)間取小些3.測(cè)量電阻創(chuàng)新方案對(duì)比安安法如果已知的內(nèi)阻R1,則可測(cè)得的內(nèi)阻R2=I1R串聯(lián)一定值電阻R0后,可測(cè)得的內(nèi)阻R2=I1(伏伏法兩電表的滿(mǎn)偏電流接近時(shí),若已知的內(nèi)阻R1,則可測(cè)出的內(nèi)阻R2=U2U1R并聯(lián)一定值電阻R0后,同樣可得的內(nèi)阻R2=U2U替代法單刀雙擲開(kāi)關(guān)分別與1、2相接,調(diào)節(jié)電阻箱R1,保證電流表兩次讀數(shù)相等,則R1的讀數(shù)即等于待測(cè)電阻的阻值半偏法測(cè)量電流表內(nèi)阻閉合S1,斷開(kāi)S2,調(diào)節(jié)R1使A表滿(mǎn)偏;再閉合S2,只調(diào)節(jié)R2,使A表半偏(R1?RA),則R2=R測(cè),R測(cè)<R真測(cè)量電壓表內(nèi)阻使R2=0,閉合S,調(diào)節(jié)R1使V表滿(mǎn)偏;只調(diào)節(jié)R2使V表半偏(RV?R1),則R2=R測(cè),R測(cè)>R真電橋法調(diào)節(jié)電阻箱R3,靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為0時(shí),R1和R3兩端的電壓相等,設(shè)為U1,同時(shí)R2和Rx兩端的電壓也相等,設(shè)為U2,根據(jù)歐姆定律有:U1R1=U2R2,U1R3=U2Rx。由以上兩式解得:R1·例1(2025·四川卷·12)某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一段合金絲的電阻率。所用實(shí)驗(yàn)器材有:待測(cè)合金絲樣品(長(zhǎng)度約1m)螺旋測(cè)微器學(xué)生電源E(電動(dòng)勢(shì)0.4V,內(nèi)阻未知)米尺(量程0~100cm)滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω)電阻箱(阻值范圍0~999.9Ω)電流表(量程0~30mA,內(nèi)阻較小)開(kāi)關(guān)S1、S2導(dǎo)線(xiàn)若干(1)將待測(cè)合金絲樣品繃直固定于米尺上,將金屬夾分別夾在樣品20.00cm和70.00cm位置,用螺旋測(cè)微器測(cè)量?jī)山饘賷A之間樣品三個(gè)不同位置的橫截面直徑,讀數(shù)分別為0.499mm、0.498mm和0.503mm,則該樣品橫截面直徑的平均值為mm。

(2)該小組采用限流電路,則圖甲中電流表的“+”接線(xiàn)柱應(yīng)與滑動(dòng)變阻器的接線(xiàn)柱(選填“a”或“b”)相連。閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于端(選填“左”或“右”)。

(3)斷開(kāi)S2、閉合S1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表指針恰好指到15.0mA刻度處。斷開(kāi)S1、閉合S2,保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變,旋轉(zhuǎn)電阻箱旋鈕,使電流表指針仍指到15.0mA處,此時(shí)電阻箱面板如圖乙所示,則該合金絲的電阻率為Ω·m(取π=3.14,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(4)為減小實(shí)驗(yàn)誤差,可采用的做法有(有多個(gè)正確選項(xiàng))。

A.換用內(nèi)阻更小的電源B.換用內(nèi)阻更小的電流表C.換用阻值范圍為0~99.99Ω的電阻箱D.多次測(cè)量該合金絲不同區(qū)間等長(zhǎng)度樣品的電阻率,再求平均值答案(1)0.500(2)a左(3)1.3×10-6(4)CD解析(1)該樣品橫截面直徑的平均值為d=(0.499+0.498+0.503)3mm=0.500(2)由于滑動(dòng)變阻器采用限流式接法,應(yīng)將其串聯(lián)接在電路中,故采用“一上一下”接法,即電流表的“+”接線(xiàn)柱應(yīng)與滑動(dòng)變阻器的接線(xiàn)柱a相連。為了保護(hù)電路,閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于最大阻值處,即最左端。(3)由題意可知,該合金絲的電阻為R=3.2Ω由電阻定律R=ρlS及S=π(d2)2可得ρ其中d=0.500mm,l=70.00cm-20.00cm=50.00cm代入數(shù)據(jù)解得該合金絲的電阻率為ρ≈1.3×10-6Ω·m(4)根據(jù)電阻定律可知ρ=πRd24l,則為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,可減小測(cè)合金絲電阻時(shí)的誤差,選擇更精確的電阻箱,可換用阻值范圍為0例2(2025·黑吉遼蒙卷·11)在測(cè)量某非線(xiàn)性元件的伏安特性時(shí),為研究電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的電路。選擇多用電表的直流電壓擋測(cè)量電壓。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①滑動(dòng)變阻器滑片置于適當(dāng)位置,閉合開(kāi)關(guān);②表筆分別連a、b接點(diǎn),調(diào)節(jié)滑片位置,記錄電流表示數(shù)I和a、b間電壓Uab;③表筆分別連a、c接點(diǎn),調(diào)節(jié)滑片位置,使電流表示數(shù)仍為I,記錄a、c間電壓Uac;④表筆分別連b、c接點(diǎn),調(diào)節(jié)滑片位置,使電流表示數(shù)仍為I,記錄b、c間電壓Ubc,計(jì)算Uac-Ubc;⑤改變電流,重復(fù)步驟②③④,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。作出I-Uab、I-Uac及I-(Uac-Ubc)曲線(xiàn)如圖(b)所示。回答下列問(wèn)題:(1)將多用電表的紅、黑表筆插入正確的插孔,測(cè)量a、b間的電壓時(shí),紅表筆應(yīng)連接點(diǎn)(填“a”或“b”);

(2)若多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到直流電壓擋“0.5V”位置,電表示數(shù)如圖(c)所示,此時(shí)電表讀數(shù)為V(結(jié)果保留三位小數(shù));

(3)圖(b)中乙是(填“I-Uab”或“I-Uac”)曲線(xiàn);

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)此元件阻值較小時(shí),(填“甲”或“乙”)曲線(xiàn)與I-(Uac-Ubc)曲線(xiàn)更接近。

答案(1)a(2)0.377(0.376或0.378)(3)I-Uac(4)甲解析(1)電流從紅表筆流入,黑表筆流出,故測(cè)量a、b間的電壓時(shí),紅表筆應(yīng)連a接點(diǎn)。(2)0.5V的直流電壓擋,分度值為0.01V,由題圖(c)可讀此時(shí)電壓表讀數(shù)為0.377V(0.376V、0.378V也算對(duì))。(3)由題圖(a)可知,當(dāng)表筆分別連a、c接點(diǎn)時(shí)測(cè)得的是元件和電流表兩端的電壓和電流,則Rac=UacI=Rx+RA,當(dāng)表筆分別連a、b接點(diǎn)時(shí)測(cè)得的是元件兩端的電壓和電流,則Rab=Uab故相同電流情況下,Uac>Uab,故題圖(b)中乙是I-Uac曲線(xiàn)。(4)由題意可知,I-(Uac-Ubc)圖像測(cè)得是元件兩端的電壓和電流的關(guān)系,則實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)此元件阻值較小時(shí),甲曲線(xiàn)與I-(Uac-Ubc)曲線(xiàn)更接近。例3(2024·新課標(biāo)卷·23)學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻RV??蛇x用的器材有:多用電表,電源E(電動(dòng)勢(shì)5V),電壓表V1(量程5V,內(nèi)阻約3kΩ),定值電阻R0(阻值為800Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5kΩ),開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線(xiàn)若干。完成下列填空:(1)利用多用電表粗測(cè)待測(cè)電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)(把下列實(shí)驗(yàn)步驟前的字母按正確操作順序排列);

A.將紅、黑表筆短接B.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指向零歐姆C.將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋“×10”位置再將多用電表的紅、黑表筆分別與待測(cè)電壓表的(填“正極、負(fù)極”或“負(fù)極、正極”)相連,歐姆表的指針位置如圖(a)中虛線(xiàn)Ⅰ所示。為了減少測(cè)量誤差,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋(填“×1”“×100”或“×1k”)位置,重新調(diào)節(jié)后,測(cè)量得到指針位置如圖(a)中實(shí)線(xiàn)Ⅱ所示,則實(shí)驗(yàn)小組粗測(cè)得到的該電壓表內(nèi)阻為kΩ(結(jié)果保留1位小數(shù));

(2)為了提高測(cè)量精度,他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖(b)所示的電路,其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(填“R1”或“R2”),閉合開(kāi)關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于(填“a”或“b”)端;

(3)閉合開(kāi)關(guān)S,滑動(dòng)變阻器滑片滑到某一位置時(shí),電壓表V1、待測(cè)電壓表的示數(shù)分別為U1、U,則待測(cè)電壓表內(nèi)阻RV=(用U1、U和R0表示);

(4)測(cè)量得到U1=4.20V,U=2.78V,則待測(cè)電壓表內(nèi)阻RV=kΩ(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

答案(1)CAB負(fù)極、正極×1001.6(2)R1a(3)UR解析(1)利用多用電表粗測(cè)待測(cè)電壓表的內(nèi)阻。首先應(yīng)選擇歐姆擋,將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋“×10”位置;接著將紅、黑表筆短接;進(jìn)行歐姆調(diào)零,使指針指向零歐姆。故操作順序?yàn)镃AB。多用電表使用時(shí)電流應(yīng)“紅進(jìn)黑出”,電壓表電流應(yīng)“+”接線(xiàn)柱進(jìn)“-”接線(xiàn)柱出,故將多用電表的紅、黑表筆分別與待測(cè)電壓表的負(fù)極、正極相連。讀數(shù)時(shí)歐姆表的指針位置如題圖(a)中虛線(xiàn)Ⅰ所示,偏轉(zhuǎn)角度較小即倍率選擇過(guò)小,為了減少測(cè)量誤差,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋倍率較大處,而根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知選擇“×1k”倍率又過(guò)大,故應(yīng)選擇歐姆擋“×100”位置;測(cè)量得到指針位置如題圖(a)中實(shí)線(xiàn)Ⅱ所示,則實(shí)驗(yàn)小組粗測(cè)得到的該電壓表內(nèi)阻為R=16×100Ω=1.6kΩ(2)題圖(b)所示的電路,滑動(dòng)變阻器采用的是分壓式接法,為了方便調(diào)節(jié),應(yīng)選最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器即R1;為保護(hù)電路,且測(cè)量電路部分電壓從零開(kāi)始調(diào)節(jié),閉合開(kāi)關(guān)S前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于a端。(3)通過(guò)待測(cè)電壓表的電流大小與定值電阻電流相同,為I=U根據(jù)歐姆定律得待測(cè)電壓表的內(nèi)阻為RV=UI=(4)測(cè)量得到U1=4.20V,U=2.78V,代入待測(cè)電壓表的內(nèi)阻表達(dá)式RV=UR則待測(cè)電壓表內(nèi)阻RV=2.78×8004.20-2.78Ω≈1566Ω≈1.57考點(diǎn)二以閉合電路歐姆定律為核心的實(shí)驗(yàn)用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量1.原理:閉合電路歐姆定律,I=ERx+R內(nèi)(其中R內(nèi)=Rg+R+r,2.中值電阻R中=Rg+R+r3.紅、黑表筆短接,歐姆調(diào)零,Ig=E4.電流方向:“紅進(jìn)黑出”測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻伏安法1.原理:U=E-Ir2.誤差來(lái)源:電壓表的分流3.誤差分析:E測(cè)<E真,r測(cè)<r真(r測(cè)=RV伏安法1.原理:U=E-Ir2.誤差來(lái)源:電流表的分壓3.誤差分析:E測(cè)=E真,r測(cè)>r真(r測(cè)=r+RA)伏阻法1.原理:E=U+UR2.關(guān)系式:1U=rE·13.誤差分析:E測(cè)<E真,r測(cè)<r真(r測(cè)=RV安阻法1.原理:E=IR+Ir2.關(guān)系式:1I=1E·R+rE或R=E·3.誤差分析:E測(cè)=E真,r測(cè)>r真(r測(cè)=r+RA)傳感器的應(yīng)用例4(2025·湖北卷·11)某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,設(shè)計(jì)了如圖(a)所示電路,所用器材如下:干電池、智能手機(jī)、電流傳感器、定值電阻R0、電阻箱、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等。按電路圖連接電路,將智能手機(jī)與電流傳感器通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)連接,閉合開(kāi)關(guān)S,逐次改變電阻箱的阻值R,用智能手機(jī)記錄對(duì)應(yīng)的電流傳感器測(cè)得的電流I?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)R0在電路中起(選填“保護(hù)”或“分流”)作用。

(2)1I與E、r、R、R0的關(guān)系式為1I=(3)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作出1I-R圖像,如圖(b)所示。已知R0=9.0Ω,可得E=V(保留三位有效數(shù)字),r=(4)電流傳感器的電阻對(duì)本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測(cè)量結(jié)果(填“有”或“無(wú)”)影響。

答案(1)保護(hù)(2)RE+R解析(1)R0與電阻箱串聯(lián),可知R0在電路中起保護(hù)作用。(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I(R+R0+r)整理可得1I=RE(3)因1I=RE+R0有1E=24-725-0V-1,R0+解得E≈1.47V,r≈1.3Ω(4)當(dāng)電流傳感器有電阻時(shí),內(nèi)阻測(cè)量值r測(cè)=r真+r傳,導(dǎo)致干電池內(nèi)阻測(cè)量值偏大,即電流傳感器的電阻對(duì)本實(shí)驗(yàn)干電池內(nèi)阻的測(cè)量結(jié)果有影響。例5(2025·安徽卷·12)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)具有兩種擋位(“×1”擋和“×10”擋)的歐姆表,其內(nèi)部電路如圖甲所示。電源為電池組(電動(dòng)勢(shì)E的標(biāo)稱(chēng)值為3.0V,內(nèi)阻r未知),電流表G(表頭)的滿(mǎn)偏電流Ig=20mA,內(nèi)阻Rg=45Ω,定值電阻R0=5Ω,滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為200Ω。設(shè)計(jì)后表盤(pán)如圖乙所示,中間刻度值為“15”。(1)測(cè)量前,要進(jìn)行歐姆調(diào)零:將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大,閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,此時(shí)歐姆表處于“×1”擋,將紅表筆與黑表筆,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,使指針指向(選填“0”或“∞”)刻度位置。

(2)用該歐姆表對(duì)阻值為150Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行試測(cè),為減小測(cè)量誤差,應(yīng)選用歐姆表的(選填“×1”或“×10”)擋。進(jìn)行歐姆調(diào)零后,將電阻接在兩表筆間,指針指向圖乙中的虛線(xiàn)位置,則該電阻的測(cè)量值為Ω。

(3)該同學(xué)猜想造成上述誤差的原因是電源電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際值與標(biāo)稱(chēng)值不一致。為了測(cè)出電源電動(dòng)勢(shì),該同學(xué)先將電阻箱以最大阻值(9999Ω)接在兩表筆間,接著閉合S1、斷開(kāi)S2,將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到零,再調(diào)節(jié)電阻箱的阻值。當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)為228Ω時(shí),指針指向“15”刻度位置(即電路中的電流為10mA);當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)為88Ω時(shí),指針指向“0”刻度位置(即電路中的電流為20mA)。由測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出電源電動(dòng)勢(shì)為V(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

答案(1)短接0(2)×10160(3)2.8解析(1)測(cè)量前,要進(jìn)行歐姆調(diào)零:將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大,閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,此時(shí)歐姆表處于“×1”擋,將紅表筆與黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,使指針指向0刻度位置。(2)用該歐姆表對(duì)阻值為150Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行試測(cè),為減小測(cè)量誤差,應(yīng)選用歐姆表的“×10”擋;進(jìn)行歐姆調(diào)零后,將電阻接在兩表筆間,指針指向題圖乙中的虛線(xiàn)位置,則該電阻的測(cè)量值為16×10Ω=160Ω。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I1(r+Rg+R),E=Ig(r+Rg+R')聯(lián)立可得r=7Ω,E=2.8V。雙倍率的電阻表由R中=RΩ=EIg,可知電流表的量程越小,對(duì)應(yīng)的倍率越大,如圖,閉合S前滿(mǎn)偏電流小,量程大。閉合S后改裝后的電表滿(mǎn)偏電流大,量程小。即“滿(mǎn)偏小電流,量程大倍率例6(2025·河南卷·11)實(shí)驗(yàn)小組研究某熱敏電阻的特性,并依此利用電磁鐵、電阻箱等器材組裝保溫箱。該熱敏電阻阻值隨溫度的變化曲線(xiàn)如圖甲所示,保溫箱原理圖如圖乙所示?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)圖甲中熱敏電阻的阻值隨溫度的變化關(guān)系是(填“線(xiàn)性”或“非線(xiàn)性”)的。

(2)存在一個(gè)電流值I0,若電磁鐵線(xiàn)圈的電流小于I0,銜鐵與上固定觸頭a接觸;若電流大于I0,銜鐵與下固定觸頭b接觸。保溫箱溫度達(dá)到設(shè)定值后,電磁鐵線(xiàn)圈的電流在I0附近上下波動(dòng),加熱電路持續(xù)地?cái)嚅_(kāi)、閉合,使保溫箱溫度維持在設(shè)定值。則圖乙中加熱電阻絲的c端應(yīng)該與觸頭(填“a”或“b”)相連接。

(3)當(dāng)保溫箱的溫度設(shè)定在50℃時(shí),電阻箱旋鈕的位置如圖丙所示,則電阻箱接入電路的阻值為Ω。

(4)若要把保溫箱的溫度設(shè)定在100℃,則電阻箱接入電路的阻值應(yīng)為Ω。

答案(1)非線(xiàn)性(2)a(3)130.0(4)210.0解析(1)根據(jù)題圖甲可知熱敏電阻的阻值隨溫度的變化關(guān)系是非線(xiàn)性的。(2)根據(jù)題圖甲可知溫度升高,熱敏電阻的阻值變小,根據(jù)歐姆定律可知流過(guò)電磁鐵線(xiàn)圈的電流變大,銜鐵與下固定觸頭b接觸,此時(shí)加熱電阻絲電路部分?jǐn)嚅_(kāi)連接,停止加熱,可知題圖乙中加熱電阻絲的c端應(yīng)該與觸頭a相連接。(3)由題圖丙可知電阻箱接入電路的阻值為100×1Ω+10×3Ω=130.0Ω(4)根據(jù)題圖甲和(3)可知,當(dāng)溫度為50℃時(shí),熱敏電阻的阻值為180Ω,電阻箱接入電路的電阻為130.0Ω,當(dāng)溫度為100℃時(shí),熱敏電阻的阻值為100Ω,要想將保溫箱的溫度設(shè)定在100℃,則要使100℃時(shí)控制電路中的電流與50℃時(shí)相同,即控制電路的總電阻不變,則此時(shí)電阻箱接入電路的電阻為180Ω+130.0Ω-100Ω=210.0Ω??键c(diǎn)三其他的電學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置及器材操作要領(lǐng)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀(guān)察電容器的充、放電現(xiàn)象(1)電容器的電容要大一些,電源的電動(dòng)勢(shì)在6V左右,小燈泡的額定電壓比電動(dòng)勢(shì)稍低,在4V左右(2)開(kāi)關(guān)擲向a時(shí),仔細(xì)觀(guān)察靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向(3)開(kāi)關(guān)擲向b時(shí),仔細(xì)觀(guān)察靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向探究影響感應(yīng)電流方向的因素(1)按裝置連接電路(2)觀(guān)察線(xiàn)圈繞向,判斷電流方向與靈敏電流計(jì)中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系(3)利用圖乙結(jié)合控制變量法,依次探究開(kāi)關(guān)通斷、滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)、線(xiàn)圈A從線(xiàn)圈B中插入與拔出等因素對(duì)感應(yīng)電流方向的影響。(4)分析感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向,得出結(jié)論探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系在誤差允許的范圍內(nèi),變壓器原、副線(xiàn)圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比,表達(dá)式U1U例7(2024·海南卷·16)用如圖(a)所示的電路觀(guān)察電容器的充放電現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計(jì)算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1、開(kāi)關(guān)S2、導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)閉合開(kāi)關(guān)S2,將S1接1,電壓表示數(shù)增大,最后穩(wěn)定在12.3V。在此過(guò)程中,電流表的示數(shù)(填選項(xiàng)標(biāo)號(hào))。

A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值B.先增大,后逐漸減小為零C.先增大,后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值(2)先后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2、S1,將電流表更換成電流傳感器,再將S1接2,此時(shí)通過(guò)定值電阻R的電流方向(選填“a→b”或“b→a”),通過(guò)傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),畫(huà)出電流隨時(shí)間變化的I-t圖像,如圖(b),t=2s時(shí)I=1.10mA,圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7,可求出R=kΩ(保留2位有效數(shù)字)。

答案(1)B(2)a→b5.2解析(1)電容器充電過(guò)程中,當(dāng)電路剛接通后,電流表示數(shù)從0增大到某一最大值,后隨著電容器的不斷充電,電路中的充電電流在減小,當(dāng)充電結(jié)束電路穩(wěn)定后,此時(shí)電路相當(dāng)于開(kāi)路,電流為0。故選B。(2)根據(jù)電路圖可知充電結(jié)束后電容器上極板帶正電,將S1接2,電容器放電,此時(shí)通過(guò)定值電阻R的電流方向a→b;t=2s時(shí)I=1.10mA,可知此時(shí)電容器兩端的電壓為U2=IR,電容器開(kāi)始放電前兩端電壓為12.3V,根據(jù)I-t圖像與橫軸圍成的面積表示放電量可得0~2s間的放電量為Q1=ΔU·C=(12.3V-1.10×10-3A×R)C2s后到放電結(jié)束間放電量為Q2=ΔU'·C=1.10×10-3A·R·C根據(jù)題意Q1Q2=87,解得R拓展如果不改變電路其他參數(shù),只減小定值電阻的阻值R并重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)分別表示改變前后放電過(guò)程電流隨時(shí)間變化的曲線(xiàn),最符合實(shí)際情況的圖像為。

答案D解析根據(jù)歐姆定律I=UR可知,R變小,初始放電電壓不變,則初始放電電流變大,又因?yàn)殡姾闪坎蛔儯瑒t圖線(xiàn)與橫軸所圍面積不變。故選D例8(2025·河南省部分示范性高中聯(lián)考)利用如圖所示的裝置探究變壓器原、副線(xiàn)圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。按實(shí)驗(yàn)要求連接器材并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分別測(cè)量原線(xiàn)圈匝數(shù)為n1時(shí)的輸入電壓U1和副線(xiàn)圈匝數(shù)為n2時(shí)的輸出電壓U2,數(shù)據(jù)如下表:原線(xiàn)圈匝數(shù)n1(匝)副線(xiàn)圈匝數(shù)n2(匝)輸入電壓U1(V)輸出電壓U2(V)1002004.328.271008004.3233.904008004.338.2640016004.3316.52(1)下列說(shuō)法正確的是。

A.變壓器工作時(shí)通過(guò)鐵芯導(dǎo)電把電能由原線(xiàn)圈輸送到副線(xiàn)圈B.變壓器工作時(shí)在原線(xiàn)圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能、在副線(xiàn)圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能,鐵芯起到“傳遞”能量的作用C.變壓器原、副線(xiàn)圈中的磁通量總是相同D.變壓器副線(xiàn)圈上不接負(fù)載時(shí),原線(xiàn)圈兩端電壓為零(2)為了減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量,鐵芯由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。如圖丙所示,對(duì)上端放置的變壓器鐵芯,硅鋼片應(yīng)平行于。

A.平面abcd B.平面abfeC.平面abgh D.平面aehd(3)在誤差允許范圍內(nèi),表中數(shù)據(jù)基本符合

規(guī)律;

(4)進(jìn)一步分析數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)輸出電壓比理論值偏小,請(qǐng)分析原因(至少寫(xiě)出兩條)。

答案(1)B(2)D(3)n1n2解析(1)變壓器開(kāi)始正常工作后,通過(guò)電磁感應(yīng)將電能從原線(xiàn)圈傳遞到副線(xiàn)圈,故A錯(cuò)誤;變壓器工作時(shí)在原線(xiàn)圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能,在副線(xiàn)圈上將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成電能,鐵芯起到“傳遞”能量的作用,故B正確;由于實(shí)際變壓器存在漏磁,所以變壓器原、副線(xiàn)圈中的磁通量不相同,故C錯(cuò)誤;變壓器副線(xiàn)圈上不接負(fù)載時(shí),原線(xiàn)圈兩端電壓不為零,故D錯(cuò)誤。(2)根據(jù)變壓器的原理可知,當(dāng)磁感線(xiàn)與硅鋼平面平行時(shí),產(chǎn)生的渦流較小,即硅鋼片應(yīng)平行于平面aehd,故選D。(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在誤差允許的范圍內(nèi)基本符合n1n2(4)輸出電壓比理論值偏小,主要原因是變壓器不是理想變壓器,有漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱等能量損耗,使副線(xiàn)圈兩端電壓偏低。專(zhuān)題強(qiáng)化練[訓(xùn)練1][分值:45分]1.(8分)(2024·山東卷·14)某學(xué)習(xí)小組對(duì)兩種型號(hào)鉛筆芯的電阻率進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)器材如下:學(xué)生電源(輸出電壓0~16V);滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω,額定電流2A);電壓表V(量程3V,內(nèi)阻未知);電流表A(量程3A,內(nèi)阻未知);待測(cè)鉛筆芯R(X型號(hào)、Y型號(hào));游標(biāo)卡尺,螺旋測(cè)微器,開(kāi)關(guān)S,單刀雙擲開(kāi)關(guān)K,導(dǎo)線(xiàn)若干。回答以下問(wèn)題:(1)(2分)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量鉛筆芯直徑,某次測(cè)量結(jié)果如圖甲所示,該讀數(shù)為mm;

(2)(2分)把待測(cè)鉛筆芯接入圖乙所示電路,閉合開(kāi)關(guān)S后,將滑動(dòng)變阻器滑片由最右端向左調(diào)節(jié)到合適位置,將單刀雙擲開(kāi)關(guān)K分別擲到1、2端,觀(guān)察到電壓表示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化更明顯,則測(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到(填“1”或“2”)端;

(3)(2分)正確連接電路,得到Y(jié)型號(hào)鉛筆芯I-U圖像如圖丙所示,求得電阻RY=Ω(保留3位有效數(shù)字);采用同樣方法得到X型號(hào)鉛筆芯的電阻為1.70Ω;

(4)(2分)使用游標(biāo)卡尺測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯的長(zhǎng)度分別為40.68mm、60.78mm,使用螺旋測(cè)微器測(cè)得X、Y型號(hào)鉛筆芯直徑近似相等,則X型號(hào)鉛筆芯的電阻率(填“大于”或“小于”)Y型號(hào)鉛筆芯的電阻率。

答案(1)2.450(2)1(3)1.91(4)大于解析(1)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則可知,其讀數(shù)為d=2mm+0.01×45.0mm=2.450mm(2)由于電壓表示數(shù)變化更明顯,說(shuō)明電流表分壓較多,因此電流表應(yīng)采用外接法,即測(cè)量鉛筆芯電阻時(shí)應(yīng)將K擲到1端;(3)根據(jù)題圖丙的I-U圖像,結(jié)合歐姆定律有RY=2.50V1.31A≈1.91(4)根據(jù)電阻定律R=ρlS,可得ρ=因兩種材料的橫截面積近似相等,分別代入數(shù)據(jù)可知ρX>ρY。2.(9分)(2025·云南卷·12)基于鉑電阻阻值隨溫度變化的特性,某興趣小組用鉑電阻做了測(cè)量溫度的實(shí)驗(yàn)??蛇x用的器材如下:Pt1000型號(hào)鉑電阻、電源E(電動(dòng)勢(shì)5V,內(nèi)阻不計(jì))、電流表A1(量程100μA,內(nèi)阻4.5kΩ)、電流表A2(量程500μA,內(nèi)阻約1kΩ)、定值電阻R1(阻值15kΩ)、定值電阻R2(阻值1.5kΩ)、開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線(xiàn)若干。查閱技術(shù)手冊(cè)可知,Pt1000型號(hào)鉑電阻測(cè)溫時(shí)的工作電流在0.1~0.3mA之間,在0~100℃范圍內(nèi),鉑電阻的阻值Rt隨溫度t的變化視為線(xiàn)性關(guān)系,如圖(a)所示。完成下列填空:(1)(2分)由圖(a)可知,在0~100℃范圍內(nèi),溫度每升高1℃,該鉑電阻的阻值增加Ω;

(2)(4分)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖(b)所示的甲、乙兩種測(cè)量鉑電阻阻值的電路圖,能準(zhǔn)確測(cè)出鉑電阻阻值的是(填“甲”或“乙”),保護(hù)電阻R應(yīng)選(填“R1”或“R2”);

(3)(3分)用(2)問(wèn)中能準(zhǔn)確測(cè)出鉑電阻阻值的電路測(cè)溫時(shí),某次測(cè)量讀得A2示數(shù)為295μA,A1示數(shù)如圖(c)所示,該示數(shù)為μA,則所測(cè)溫度為℃(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

答案(1)3.85(2)乙R1(3)62.051解析(1)溫度每升高1℃,該鉑電阻的阻值增加ΔR=1.385-1.000100×103Ω=3.85(2)由于A1內(nèi)阻確定,所以用A1“測(cè)量”電阻的電壓,用A2與A1之差來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)鉑電阻的電流,故能準(zhǔn)確測(cè)出鉑電阻阻值的是乙;電路中的最大電流為0.3mA,可得電路中的最小阻值Rmin=50.0003Ω≈17kΩ,可知保護(hù)電阻R應(yīng)選R1(3)由題圖可知A1的最小分度值為1μA,則其讀數(shù)為62.0μA;根據(jù)歐姆定律可得R=I根據(jù)題圖(a)可知R=1000+3.85t代入數(shù)據(jù),解得t≈51℃。3.(8分)(2025·山東煙臺(tái)市、德州市、東營(yíng)市診斷)某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量某電阻Rx的阻值,待測(cè)電阻大約為30Ω,實(shí)驗(yàn)室提供以下器材:A.電源E(電動(dòng)勢(shì)為3V)B.電流表A(量程為0~10mA,內(nèi)阻為90Ω)C.電壓表V(量程為0~3V,內(nèi)阻約為2kΩ)D.滑動(dòng)變阻器R(阻值范圍0~20Ω)E.定值電阻R1(阻值為10Ω)F.定值電阻R2(阻值為1000Ω)G.開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干(1)(4分)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,需要將電流表A與定值電阻(選填“R1”或“R2”)并聯(lián),將電流表量程擴(kuò)大,擴(kuò)大后的量程為mA;

(2)(2分)實(shí)驗(yàn)要求待測(cè)電阻兩端的電壓從零開(kāi)始連續(xù)增加,盡可能多測(cè)量幾組數(shù)據(jù),并減小實(shí)驗(yàn)誤差,請(qǐng)根據(jù)上述要求在圖甲虛線(xiàn)框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖;(3)(2分)實(shí)驗(yàn)中,改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置得到多組U、I數(shù)據(jù),以電壓表V的示數(shù)U為縱軸,以電流表A的示數(shù)I為橫軸,利用描點(diǎn)法得到的U-I圖像如圖乙所示,由圖中信息可求出待測(cè)電阻的阻值Rx=Ω。

答案(1)R10~100(2)見(jiàn)解析圖(3)31解析(1)待測(cè)電阻大約為30Ω,根據(jù)I=ERx=330A=0.1則實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,需要將電流表A與定值電阻R1并聯(lián),將電流表量程擴(kuò)大,根據(jù)Im=Ig+IgRgR1=10mA+可知擴(kuò)大后的量程為0~100mA。(2)要求待測(cè)電阻兩端的電壓從零開(kāi)始連續(xù)增加,則滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法;由于改裝后電流表內(nèi)阻已知,則電流表應(yīng)采用內(nèi)接法,故實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。(3)改裝后的電流表內(nèi)阻為RA'=90×1090+10Ω=9由題圖乙可知,當(dāng)U=2V,電流表A的示數(shù)I=5mA,則通過(guò)Rx的電流為Ix=10I=50mA=0.05A根據(jù)歐姆定律可得Rx+RA'=UIx=20.05Ω=40解得Rx=31Ω。4.(10分)(2025·安徽蕪湖市二模)某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室器材,將一個(gè)量程Ig=100μA的微安表改裝成了一個(gè)具有雙量程的電流表和雙倍率的電阻表。(1)(2分)首先用圖甲的電路測(cè)量微安表的內(nèi)阻,主要步驟如下:①將R'(總電阻10Ω)的滑動(dòng)觸頭調(diào)到最左端,R0調(diào)為500.0Ω;②閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)R',讓微安表指向Ig;③保持R'不變,調(diào)節(jié)R0,當(dāng)R0的電阻為1990.0Ω時(shí),微安表的示數(shù)為12Ig④可認(rèn)為微安表的內(nèi)阻Rg=Ω。

(2)(4分)將微安表改裝成量程分別是“0~1mA”和“0~10mA”的電流表,電路如圖乙所示:①圖中,R1+R2=Ω;

②將S置于“1”時(shí),電流表量程為。

(3)(4分)將微安表改裝成倍率分別為“×10”和“×100”的雙倍率電阻表,電路如圖乙所示。其中E'=1.5V,內(nèi)阻忽略不計(jì):①“Ω”孔內(nèi)應(yīng)插表筆(選填“紅”或“黑”);

②將S置于“2”時(shí),正確操作后微安表指針指在13Ig處,則待測(cè)電阻的阻值為答案(1)990.0(2)110.00~10mA(3)紅3000解析(1)根據(jù)題意,由電路圖可知,微安表與電阻箱串聯(lián)相當(dāng)于電壓表,保持R'不變,微安表所在支路電壓不變,由歐姆定律有Ig(Rg+R01)=12Ig(Rg+R02),解得Rg=990.0Ω(2)由題圖乙可知,將S置于“1”時(shí),微安表與R2串聯(lián)之后與R1并聯(lián),由并聯(lián)分流原理可知,此時(shí)R1所在支路所分電流較多,即微安表滿(mǎn)偏時(shí),分流支路電流較大,擴(kuò)大量程較大,則將S置于“1”時(shí),電流表量程為0~10mA,將S置于“2”時(shí),電流表量程為0~1mA,則有IgRg=(I2-Ig)(R1+R2)解得R1+R2=110.0Ω。(3)直流電表要求電流由紅表筆流入,從黑表筆流出,“Ω”孔內(nèi)應(yīng)插紅表筆;根據(jù)題意可知,S置于“2”時(shí)兩表筆短接,則有I2=E測(cè)量電阻時(shí)有13I2=解得R測(cè)=3000Ω。5.(10分)(2025·西南名校聯(lián)盟診斷)某實(shí)驗(yàn)小組用電橋法測(cè)量熱敏電阻RT在不同溫度時(shí)的阻值,設(shè)計(jì)電路如圖甲所示,其中R0是阻值為45Ω的定值電阻;S是用同一材料制成且粗細(xì)均勻的半圓形電阻絲,其半徑為L(zhǎng),圓心為O;ON是一可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬滑桿(電阻不計(jì));電源的電動(dòng)勢(shì)為E=3V,內(nèi)阻不計(jì),滑桿N端與S接觸良好。(1)(2分)實(shí)驗(yàn)室提供了以下電表可供選擇:A.電流表A1(內(nèi)阻約為0.2Ω,量程為3A)B.電流表A2(內(nèi)阻約為1.0Ω,量程為0.6A)C.靈敏電流表G(內(nèi)阻約為120Ω,量程為0.1mA)圖中“○”內(nèi)的電表應(yīng)選擇(填選項(xiàng)前面的符號(hào)“A”“B”或“C”)。

(2)(5分)在測(cè)量之前滑動(dòng)變阻器滑片P應(yīng)置于端(填“a”或“b”)。閉合開(kāi)關(guān)S1,將滑動(dòng)變阻器調(diào)到合適位置后,再反復(fù)調(diào)節(jié)滑桿角度位置,使閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)“○”中電表的示數(shù)為,則電橋達(dá)成平衡,測(cè)得此時(shí)滑桿角度為θ,則RT的阻值為(用R0、θ和π表示)。

(3)(3分)通過(guò)在不同溫度下測(cè)量該熱敏電阻的阻值,得到熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖乙所示,可知該熱敏電阻的阻值隨溫度的變化是(填“線(xiàn)性”或“非線(xiàn)性”)的;在某一環(huán)境溫度下用該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)出電橋平衡時(shí)滑桿角度θ=60°,則此時(shí)環(huán)境溫度為℃(結(jié)果取整數(shù))。

答案(1)C(2)b0π-θθR解析(1)電橋接近平衡時(shí),“橋”中電流很小,量程大的電流表幾乎不偏轉(zhuǎn),測(cè)不出來(lái),靈敏電流表可以測(cè)出,故選C。(2)為保護(hù)電路,滑片P應(yīng)放在b端。“○”中電表的示數(shù)為0時(shí)電橋達(dá)到平衡。設(shè)電阻絲單位長(zhǎng)度電阻為r,可得R0θr則RT=π-θθ(3)由題圖乙可知,該熱敏電阻是非線(xiàn)性電阻。由(2)中的結(jié)果,當(dāng)θ=60°時(shí),RT=2R0=90Ω,由題圖乙可知,室內(nèi)溫度為40℃。[訓(xùn)練2][分值:45分]1.(8分)(2025·廣西卷·11)給下列器材,改裝成一個(gè)歐姆表:定值電阻R0=500Ω電表:內(nèi)阻100Ω,G表的量程為0~100μA電源:內(nèi)阻不計(jì),電源電壓1.5V(1)(6分)在測(cè)量前要將a、b點(diǎn),歐姆表調(diào)零讓G表示數(shù)為,滑動(dòng)變阻器調(diào)為kΩ。

(2)(2分)用調(diào)整好的歐姆表測(cè)量某個(gè)電阻,當(dāng)歐姆表示數(shù)是60μA時(shí),測(cè)量的電阻阻值是kΩ。

答案(1)短接100μA14.4(2)10解析(1)歐姆表在使用前需要進(jìn)行歐姆調(diào)零,這個(gè)過(guò)程需要將紅黑表筆短接,即題圖中的a、b點(diǎn)短接;歐姆表短接調(diào)零需要將指針調(diào)到電流表G滿(mǎn)偏的狀態(tài),即讓G表示數(shù)為100μA;因?yàn)殡娫磧?nèi)阻不計(jì),調(diào)零過(guò)程中根據(jù)閉合電路歐姆定律可知Ig=ERg+R0+解得RP=EIg-Rg-R0=14.4(2)當(dāng)歐姆表的示數(shù)是60μA時(shí),根據(jù)I=ER內(nèi)+Rx代入數(shù)據(jù)可得Rx=EI-R內(nèi)=EI-EIg=1.560×10-6Ω-150002.(8分)(2025·北京西城區(qū)檢測(cè))為探究影響感應(yīng)電流方向的因素,同學(xué)們做了如下的實(shí)驗(yàn)。(1)(2分)小明同學(xué)用如圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”,所用電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向間的關(guān)系為:當(dāng)電流從“+”接線(xiàn)柱流入電流計(jì)時(shí),指針向右偏轉(zhuǎn)。將條形磁體按如圖甲方式S極向下插入螺線(xiàn)管時(shí),發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn),螺線(xiàn)管的繞線(xiàn)方向如圖乙所示。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。

A.必須保證磁體勻速運(yùn)動(dòng),電流計(jì)指針才會(huì)向右偏轉(zhuǎn)B.將磁體向下插入或向上抽出的速度越大,電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)幅度越小C.將磁體的N、S極對(duì)調(diào),并將其向上抽出,電流計(jì)指針仍向右偏轉(zhuǎn)D.將磁體的N、S極對(duì)調(diào),并將其向下插入,電流計(jì)指針仍向右偏轉(zhuǎn)(2)(2分)小寧同學(xué)用如圖丙所示的器材研究感應(yīng)電流的方向。將線(xiàn)圈A插入線(xiàn)圈B中,閉合開(kāi)關(guān)S瞬間,發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針右偏,則保持開(kāi)關(guān)閉合,以下操作中也能使電流計(jì)指針右偏的是。

A.插入鐵芯B.拔出線(xiàn)圈AC.將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)D.將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)(3)(4分)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,該同學(xué)又根據(jù)教材結(jié)合自感實(shí)驗(yàn)做了如下改動(dòng),如圖丁所示,在兩條支路上將電流計(jì)換成電流傳感器,接通電路穩(wěn)定后,再斷開(kāi)電路,并記錄下兩支路的電流情況如圖戊所示,由圖可知:①流過(guò)燈泡的電流是(選填“i1”或“i2”)。

②在不改變線(xiàn)圈電阻等其他條件的情況下,只將鐵芯拔出后重做上述實(shí)驗(yàn),可觀(guān)察到燈泡在斷電后處于亮著的時(shí)間將(選填“變長(zhǎng)”“變短”或“不變”)。

答案(1)C(2)AC(3)①i1②變短解析(1)S極向下插入螺線(xiàn)管時(shí),不需要保證磁體勻速運(yùn)動(dòng),電流計(jì)指針都會(huì)向右偏轉(zhuǎn),故A錯(cuò)誤;將磁體向下插入或向上抽出的速度越大,電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)幅度越大,故B錯(cuò)誤;將磁體的N、S極對(duì)調(diào),并將其向上抽出,則螺線(xiàn)管中的磁通量向下減小,根據(jù)楞次定律可知,線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向由B到A,則電流從“+”接線(xiàn)柱流入電流計(jì),電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn),故C正確;將磁體的N、S極對(duì)調(diào),并將其向下插入,則螺線(xiàn)管中的磁通量向下增大,根據(jù)楞次定律可知,線(xiàn)圈中感應(yīng)電流方向由A到B,則電流從“-”接線(xiàn)柱流入電流中,電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn),故D錯(cuò)誤。(2)將線(xiàn)圈A插入線(xiàn)圈B中,閉合開(kāi)關(guān)S瞬間,發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針右偏,可知當(dāng)線(xiàn)圈B中的磁通量增加時(shí),電流計(jì)指針右偏。插入鐵芯,線(xiàn)圈B中的磁通量增加,電流計(jì)指針右偏,故A正確;拔出線(xiàn)圈A,線(xiàn)圈B中的磁通量減少,電流計(jì)指針左偏,故B錯(cuò)誤;將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng),線(xiàn)圈A中電流增大,線(xiàn)圈B中的磁通量增加,電流計(jì)指針右偏,故C正確;將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng),線(xiàn)圈A中電流減小,線(xiàn)圈B中的磁通量減少,電流計(jì)指針左偏,故D錯(cuò)誤。(3)①由題圖可知,斷電前,通過(guò)燈泡和線(xiàn)圈的電流均恒定,斷電瞬間,線(xiàn)圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙通過(guò)其電流減小,且燈泡和線(xiàn)圈構(gòu)成一閉合回路,從而使通過(guò)燈泡的電流瞬間增大,且方向與原來(lái)電流方向相反。所以斷電瞬間,流過(guò)燈泡的電流是i1。②在不改變線(xiàn)圈電阻等其他條件的情況下,只將鐵芯拔出后重做上述實(shí)驗(yàn),線(xiàn)圈的自感系數(shù)減小,對(duì)電流減小的阻礙能力變?nèi)?,所以可觀(guān)察到燈泡在斷電后處于亮著的時(shí)間將變短。3.(7分)(2024·黑吉遼·11)某探究小組要測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻??衫玫钠鞑挠校弘妷罕?、電阻絲、定值電阻(阻值為R0)、金屬夾、刻度尺、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干。他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。(1)(2分)實(shí)驗(yàn)步驟如下:①將電阻絲拉直固定,按照?qǐng)D(a)連接電路,金屬夾置于電阻絲的(填“A”或“B”)端;

②閉合開(kāi)關(guān)S,快速滑動(dòng)金屬夾至適當(dāng)位置并記錄電壓表示數(shù)U,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,記錄金屬夾與B端的距離L;③多次重復(fù)步驟②,根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖(c)中圖線(xiàn)Ⅰ;④按照?qǐng)D(b)將定值電阻接入電路,多次重復(fù)步驟②,再根據(jù)記錄的若干組U、L的值,作出圖(c)中圖線(xiàn)Ⅱ。(2)(3分)由圖線(xiàn)得出縱軸截距為b,則待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=。

(3)(2分)由圖線(xiàn)求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分別為k1、k2,若k2k1=n,則待測(cè)電池的內(nèi)阻r=(用n和答案(1)A(2)1b(3)解析(1)為了保護(hù)電路,閉合開(kāi)關(guān)前,金屬夾置于電阻絲的最大阻值處,由題圖可知,應(yīng)該置于A端。(2)對(duì)于電路圖(a),根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-Ir設(shè)電阻絲的電阻率為ρ,橫截面積為S,結(jié)合歐姆定律和電阻定律有I=URR=ρL聯(lián)立可得U=E-USρL整理可得1U=1E+Sr對(duì)于電路圖(b),根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=E-I(r+R0)結(jié)合歐姆定律和電阻定律有I=UR=ρL聯(lián)立后整理得1U=1E+S可知圖線(xiàn)的縱軸截距b=1解得E=1(3)由題意可知k1=Srk2=S又k2k聯(lián)立解得r=R04.(12分)(2025·陜晉寧青卷·12)常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表(表頭)改裝而成的,與電源及相關(guān)元器件組裝后可構(gòu)成多功能、多量程的多用電表。(1)(2分)某同學(xué)使用多用電表正確測(cè)量了一個(gè)15.0Ω的電阻后,需要繼續(xù)測(cè)量一個(gè)阻值大約是15kΩ的電阻。在用紅、黑表筆接觸這個(gè)電阻兩端之前,請(qǐng)選出以下必要的操作步驟并排序:①把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置。②把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1k”位置。③將紅表筆和黑表筆接觸。④調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向歐姆零點(diǎn)。下列選項(xiàng)中正確的是(單選,填正確答案標(biāo)號(hào))。

A.①③④ B.②③④C.②④③ D.①④③(2)(4分)若將一個(gè)內(nèi)阻為20Ω、滿(mǎn)偏電流為1mA的表頭改裝為量程0~2V的電壓表,需要(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)一個(gè)Ω的電阻。

(3)(6分)如圖,某同學(xué)為探究由一個(gè)直流電源E、一個(gè)電容器C、一個(gè)電阻RA及一個(gè)電阻RB(RA>RB)組成的串聯(lián)電路中各元器件的位置,利用改裝好的電壓表分別測(cè)量各接線(xiàn)柱之間的電壓,測(cè)得數(shù)據(jù)如表:接線(xiàn)柱1和22和33和41和42和41和3U/V01.5300.561.050.66根據(jù)以上數(shù)據(jù)可判斷,直流電源E處于之間,電容器C處于之間,電阻RA處于之間(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”)。

答案(1)B(2)串聯(lián)1980(3)2和31和41和2解析(1)要測(cè)量阻值約為15kΩ的電阻,需要選擇電阻“×1k”擋。把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1k”位置后,將紅表筆和黑表筆短接,然后調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向歐姆零點(diǎn)。故選B。(2)將表頭改裝為電壓表需要串聯(lián)一個(gè)電阻,串聯(lián)電阻的阻值為R=UIg-Rg=21×10-3Ω-20(3)用電壓表進(jìn)行測(cè)量,電源兩端電壓最大,可知直流電源E處于2和3之間;接1和2、3和4時(shí)電壓表示數(shù)為0,則1和2、3和4之間為電阻,接1和4時(shí)電壓表有示數(shù),電容器在1和4之間;接1和3時(shí)電壓表示數(shù)比接2和4時(shí)小,則1和2之間的電阻阻值比3和4之間的大,即1和2之間電阻為RA,3和4之間電阻為RB。5.(10分)(2025·廣東卷·12)科技小組制作的渦流制動(dòng)演示裝置由電磁鐵和圓盤(pán)控制部分組成。圖(a)是電磁鐵磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量電路。所用器材有:電源E(電動(dòng)勢(shì)15V,內(nèi)阻不計(jì));電流表(量程有0.6A和3A,內(nèi)阻不計(jì));滑動(dòng)變阻器RP(最大阻值100Ω);定值電阻R0(阻值10Ω);開(kāi)關(guān)S;磁傳感器和測(cè)試儀;電磁鐵(線(xiàn)圈電阻16Ω);導(dǎo)線(xiàn)若干。圖(b)是實(shí)物圖,圖中電機(jī)和底座相固定,圓形鋁盤(pán)和電機(jī)轉(zhuǎn)軸相固定。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算。(1)(4分)量程選擇和電路連接。①由器材參數(shù)可得電路中的最大電流為A(結(jié)果保留2位有效數(shù)字),為減小測(cè)量誤差,電流表的量程選擇0.6A擋。

②圖(b)中已正確連接了部分電路,請(qǐng)?jiān)谔摼€(xiàn)框中完成RP、R0和間的實(shí)物圖連線(xiàn)。(2)(6分)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電流I關(guān)系測(cè)量。①將圖(a)中的磁傳感器置于電磁鐵中心,滑動(dòng)變阻器RP的滑片P置于b端。置于b端目的是使電路中的電流,保護(hù)電路安全。

②將滑片P緩慢滑到某一位置,閉合S。此時(shí)的示數(shù)如圖(c)所示,讀數(shù)為A。分別記錄測(cè)試儀示數(shù)B和I,斷開(kāi)S。

③保持磁傳感器位置不變,重復(fù)步驟②。④如圖(d)是根據(jù)部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的B-I圖線(xiàn),其斜率為mT/A(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(3)制動(dòng)時(shí)間t測(cè)量。利用圖(b)所示裝置測(cè)量了t,結(jié)果表明B越大,t越小。答案(1)①0.58②見(jiàn)解析圖(2)①最小②0.48④30解析(1)①由題知,電源內(nèi)阻不計(jì)、電流表內(nèi)阻不計(jì),則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為零時(shí),電路中有最大電流I=ER0+②由于電路中最大電流為0.58A,則電流表應(yīng)選擇0~0.6A量程,根據(jù)電路圖,實(shí)物圖連線(xiàn)如圖(2)①滑動(dòng)變阻器RP的滑片P置于b端時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大,電路中的電流最小,保護(hù)電路安全。②由電流表的讀數(shù)規(guī)則可得,讀數(shù)為24×0.02A=0.48A。④根據(jù)題中數(shù)據(jù)可知B-I圖線(xiàn)斜率為k=17.2-5.20.56-0.16mT/A=30mT/A第17講熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)一用油膜法估測(cè)油酸分子的大小1.原理:認(rèn)為油酸薄膜是由單層的油酸分子緊密排列組成,油膜的厚度就是油酸分子的直徑d=VS2.對(duì)“V”的測(cè)量(1)配制一定濃度的油酸酒精溶液,設(shè)其濃度為n;(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液,讀出它的體積為V0;(3)再把它一滴滴地滴入燒杯中,記下液滴的總滴數(shù)N;(4)則一滴油酸酒精溶液中,純油酸的體積V=V0N3.對(duì)“S”的測(cè)量(1)數(shù)出輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)n0,不足半個(gè)的舍去,多于半個(gè)的算一個(gè);(2)用正方形的個(gè)數(shù)乘單個(gè)正方形的面積S0計(jì)算出油膜的面積S(即n0S0)。例1(2025·江西萍鄉(xiāng)市一模)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中。(1)單分子油膜:油酸分子式為C17H33COOH,它的一個(gè)分子可以看成由兩部分組成,一部分是C17H33-,另一部分是-COOH,-COOH對(duì)水有很強(qiáng)的親和力。當(dāng)把一滴用酒精稀釋過(guò)的油酸滴在水面上時(shí),油酸就在水面上散開(kāi),其中酒精溶于水中,并很快揮發(fā)。油酸中C17H33-部分冒出水面,而-COOH部分留在水中,油酸分子就直立在水面上,形成一個(gè)單分子層油膜。(2)配制溶液:將1mL純油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。(3)測(cè)量體積:用量筒測(cè)出1mL溶液共有80滴。(4)平靜水面:在邊長(zhǎng)為30~40cm淺盤(pán)里倒入2~3cm深清水,待水面穩(wěn)定后將爽身粉均勻地撒在水面上。(5)滴入溶液:用清潔滴管將配制好的1滴溶液輕輕滴入淺盤(pán)中。(6)描線(xiàn):待油膜散開(kāi)穩(wěn)定后,用描線(xiàn)筆描出油膜輪廓。(7)數(shù)格,每格邊長(zhǎng)是0.5cm,油膜輪廓如圖所示。①油膜的面積為m2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);

②油酸分子的直徑約為m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);

③在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)小組測(cè)得油酸分子直徑的結(jié)果明顯偏小,原因可能是。

A.油酸在水面未完全散開(kāi)時(shí)即描線(xiàn)B.計(jì)算油膜面積時(shí)把所有不足一格的方格計(jì)算在內(nèi)C.用量筒測(cè)出1mL溶液的滴數(shù)時(shí),多數(shù)了滴數(shù)答案①3.5×10-3②1.8×10-9③BC解析①根據(jù)題意可知,油膜所占坐標(biāo)紙格數(shù)約140格,故油膜面積為S=140×(0.5×10-2)2m2=3.5×10-3m2。②一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為V=12000×180mL=6.25×10-6mL,油酸分子的直徑約為d=VS≈1.8×10-9③油酸在水面未完全散開(kāi)時(shí)即描線(xiàn)會(huì)導(dǎo)致面積S偏小,故直徑偏大,A錯(cuò)誤;計(jì)算油膜面積時(shí)把所有不足一格的方格計(jì)算在內(nèi),會(huì)導(dǎo)致面積S偏大,故直徑偏小,B正確;用量筒測(cè)出1mL溶液的滴數(shù)時(shí),多數(shù)了滴數(shù),會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的油酸體積V偏小,故直徑偏小,C正確??键c(diǎn)二探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法實(shí)驗(yàn)裝置如圖2.為保證等溫變化,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不要用手握住注射器有氣體的部位。同時(shí),改變體積過(guò)程應(yīng)緩慢,以免影響密閉氣體的溫度。為保證氣體密閉,應(yīng)在柱塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤(rùn)滑油,注射器內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差不宜過(guò)大。3.在等溫過(guò)程中,氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系在p-V圖像中呈現(xiàn)為雙曲線(xiàn)(其中的一支),如圖甲。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),要通過(guò)變換,即畫(huà)p-1V圖像,把雙曲線(xiàn)(其中的一支)變?yōu)橹本€(xiàn),說(shuō)明p和V例2(2023·山東卷·13)利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究等溫條件下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺(tái)上,注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣,下端通過(guò)塑料管與壓強(qiáng)傳感器相連?;钊隙斯潭ㄒ煌斜P(pán),托盤(pán)中放入砝碼,待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后,記錄氣體壓強(qiáng)p和體積V(等于注射器示數(shù)V0與塑料管容積ΔV之和),逐次增加砝碼質(zhì)量,采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線(xiàn)如圖乙所示?;卮鹨韵聠?wèn)題:(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),圖乙中的擬合曲線(xiàn)為一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),說(shuō)明在等溫情況下,一定質(zhì)量的氣體。

A.p與V成正比B.p與1V(2)若氣體被壓縮到V=10.0mL,由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為Pa(保留3位有效數(shù)字)。

(3)某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了ΔV,則在計(jì)算pV乘積時(shí),他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨p的增大而(填“增大”或“減小”)。

答案(1)B(2)2.04×105(3)增大解析(1)在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),題圖乙中的擬合曲線(xiàn)為一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),說(shuō)明在等溫情況下,一定質(zhì)量的氣體,p與1V成正比,故選B(2)若氣體被壓縮到V=10.0mL,則有1V=110.0mL-1=100×10-3由題圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為p=2.04×105Pa(3)某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了ΔV,則在計(jì)算pV乘積時(shí),根據(jù)p(V0+ΔV)-pV0=pΔV可知他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨p的增大而增大。變式(2025·河北省部分學(xué)校聯(lián)考模擬)用如圖所示裝置完成“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)。(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是;

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)需要用手扶住注射器外壁,以防止注射器在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中晃動(dòng)B.在活塞上涂上潤(rùn)滑油,保持良好的封閉性C.實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢地向上拉或向下壓柱塞,是為了盡量減小注射器與柱塞間的摩擦D.封閉一定質(zhì)量的氣體時(shí),先要摘除橡膠套,拉動(dòng)柱塞使之移到適當(dāng)位置后,再用橡膠套封閉注射器的注射孔(2)封閉氣體的壓強(qiáng)緩慢增大時(shí),封閉氣體(填“從外界吸熱”或“向外界放熱”);

(3)某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了兩次正確的操作,并由記錄的數(shù)據(jù)作出了p-1V圖像,如圖1、2圖線(xiàn)所示。若兩次實(shí)驗(yàn)氣體的質(zhì)量一定,則氣體溫度T1T2(填“>”“<”或“=”);若兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度不變,則氣體質(zhì)量m1m2(填“>”“<”或“=”答案(1)BD(2)向外界放熱(3)>>解析(1)從實(shí)驗(yàn)要求可知,實(shí)驗(yàn)前將注射器固定好就可以防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注射器晃動(dòng),用手扶住注射器外壁會(huì)導(dǎo)致封閉氣體的溫度升高,故A錯(cuò)誤;在活塞上適量涂上潤(rùn)滑油,是為了保證密封性,防止漏氣,故B正確;實(shí)驗(yàn)時(shí)緩慢地向上拉或向下壓柱塞,是為了防止動(dòng)作過(guò)快導(dǎo)致封閉氣體的溫度升高,故C錯(cuò)誤;封閉一定質(zhì)量的氣體時(shí),先要摘除橡膠套,拉動(dòng)柱塞使之移到適當(dāng)位置后,再用橡膠套封閉注射器的注射孔,故D正確。(2)若封閉氣體的壓強(qiáng)緩慢增大,則外界對(duì)氣體做功使氣體的體積減小,W>0,實(shí)驗(yàn)器材導(dǎo)熱良好,實(shí)驗(yàn)探究氣體等溫變化的規(guī)律,故氣體溫度保持不變,則ΔU=0,根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W,可知Q<0,故封閉氣體向外界放熱。(3)若兩次實(shí)驗(yàn)氣體的質(zhì)量一定,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知pVT=C,可得p=CT故p-1V圖像的斜率為k=CT,由于k1>k2,所以T1>T2,若兩次實(shí)驗(yàn)氣體的溫度不變,氣體分子對(duì)器壁的平均撞擊力相同,由題圖可知在氣體體積相同時(shí),p1>p2,說(shuō)明第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)氣體的分子數(shù)密度更大些,所以氣體的分子數(shù)更多些,所以m1>m2考點(diǎn)三測(cè)量玻璃的折射率1.一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)步驟在玻璃磚的另一側(cè)插上大頭針P3,使大頭針P3擋住大頭針P1、P2的像,再插上大頭針P4,使大頭針P4擋住大頭針P3和大頭針P1、P2的像。2.三個(gè)數(shù)據(jù)處理的方法(1)計(jì)算法:由n=sinθ1sin(2)圖像法:作sinθ1-sinθ2圖像,由n=sinθ(3)單位圓法:以入射點(diǎn)O為圓心,作半徑為R的圓,如圖所示,則sinθ1=EHOE,sinθ2=E'H'OE',OE=OE'=R,所以用刻度尺量出EH、E'H'的長(zhǎng)度就可以求出3.兩個(gè)減小誤差的實(shí)驗(yàn)要求(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上,且P1和P2之間、P3和P4之間、P2和O、P3與O'之間距離要稍大一些。(2)入射角θ1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°),當(dāng)θ1太大時(shí),反射光較強(qiáng),出射光較弱,當(dāng)θ1太小時(shí),入射角、折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大。例3(2024·安徽卷·11)某實(shí)驗(yàn)小組做“測(cè)量玻璃的折射率”及拓展探究實(shí)驗(yàn)。(1)為測(cè)量玻璃的折射率,按如圖甲所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以下表述正確的一項(xiàng)是。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫(huà)出直線(xiàn)a和a'B.在玻璃磚一側(cè)插上大頭針P1、P2,眼睛在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚看兩個(gè)大頭針,使P2把P1擋住,這樣就可以確定入射光線(xiàn)和入射點(diǎn)O1。在眼睛這一側(cè),插上大頭針P3,使它把P1、P2都擋住,再插上大頭針P4,使它把P1、P2、P3都擋住,這樣就可以確定出射光線(xiàn)和出射點(diǎn)O2C.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角θ1應(yīng)盡量小一些,以減小實(shí)驗(yàn)誤差(2)為探究介質(zhì)折射率與光的頻率的關(guān)系,分別用一束紅光和一束綠光從同一點(diǎn)入射到空氣與玻璃的分界面。保持相同的入射角,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出光路圖,并標(biāo)記紅光和綠光,如圖乙所示。此實(shí)驗(yàn)初步表明:對(duì)于同一種介質(zhì),折射率與光的頻率有關(guān)。頻率大,折射率(填“大”或“小”)。

(3)為探究折射率與介質(zhì)材料的關(guān)系,用同一束激光分別入射玻璃磚和某透明介質(zhì),如圖丙、丁

所示。保持相同的入射角α1,測(cè)得折射角分別為α2、α3(α2<α3),則玻璃和該介質(zhì)的折射率大小關(guān)系為n玻璃n介質(zhì)(填“>”或“<”)。此實(shí)驗(yàn)初步表明:對(duì)于一定頻率的光,折射率與介質(zhì)材料有關(guān)。

答案(1)B(2)大(3)>解析(1)在白紙上畫(huà)出一條直線(xiàn)a作為界面,把長(zhǎng)方體玻璃磚放在白紙上,使它的一個(gè)長(zhǎng)邊與a對(duì)齊。用直尺或者三角板輕靠在玻璃磚的另一長(zhǎng)邊,按住直尺或三角板不動(dòng),將玻璃磚取下,畫(huà)出直線(xiàn)a'代表玻璃磚的另一邊,而不能用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫(huà)出直線(xiàn)a和a',故A錯(cuò)誤;B項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作正確;實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角θ1應(yīng)盡量大一些,但也不能太大(接近90°),以減小實(shí)驗(yàn)誤差,故C錯(cuò)誤。(2)由題圖乙可知,入射角相同,綠光的折射角小于紅光的折射角,根據(jù)光的折射定律n=sinα(3)根據(jù)折射定律可知,玻璃的折射率為n玻璃=sinα該介質(zhì)的折射率為n介質(zhì)=sinα其中α2<α3,所以n玻璃>n介質(zhì)??键c(diǎn)四實(shí)驗(yàn):用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1.實(shí)驗(yàn)裝置圖及實(shí)驗(yàn)器材(如圖)雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺。2.原理:Δx=ldλ,因此,只要測(cè)出Δx、d、l即可測(cè)出波長(zhǎng)λ3.Δx的測(cè)量:調(diào)節(jié)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)齊第1條亮條紋的中心,記下手輪上的讀數(shù)a1;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,當(dāng)分劃板中心刻線(xiàn)與第n條相鄰的亮條紋中心對(duì)齊時(shí),記下手輪上的讀數(shù)a2;則相鄰兩條亮條紋間的距離Δx=|a例4(2025·福建福州市一模)某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置測(cè)量某種單色光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)時(shí),光源正常發(fā)光,調(diào)整儀器從目鏡中可以觀(guān)察到干涉條紋。(1)該同學(xué)在測(cè)量相鄰亮條紋的間距Δx時(shí),并不是直接測(cè)量某相鄰亮條紋的間距,而是先測(cè)量多個(gè)亮條紋的間距再求出Δx。下列測(cè)量采用了類(lèi)似方法的有。

A.“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中合力的測(cè)量B.“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中彈簧的形變量的測(cè)量C.“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中1滴油酸酒精溶液體積的測(cè)量(2)該同學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使測(cè)量頭的分劃板中心刻線(xiàn)與某亮紋中心對(duì)齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示,然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線(xiàn)與第6條亮紋中心對(duì)齊,記下此時(shí)手輪上的示數(shù),如圖丙所示為mm,求得相鄰亮紋的間距Δx為mm(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(3)若相鄰亮條紋的間距為Δx、單縫與屏的距離為L(zhǎng)1,雙縫與屏的距離為L(zhǎng)2,單縫寬為d1,雙縫間距為d2,則光的波長(zhǎng)用上述部分物理量可表示為λ=。

(4)關(guān)于此實(shí)驗(yàn),下面幾種說(shuō)法正確的是。

A.僅撤掉濾光片,光屏仍能觀(guān)察到干涉圖樣B.僅將單縫移近雙縫,光屏上觀(guān)察到的條紋數(shù)變少C.單、雙縫相平行,兩縫與光屏上的條紋相垂直D.僅撤掉雙縫,在光屏上可能觀(guān)察到明暗相間的條紋答案(1)C(2)11.6522.28(3)Δx·解析(1)該同學(xué)在測(cè)量相鄰亮條紋的間距Δx時(shí),并不是直接測(cè)量某相鄰亮條紋的間距,而是先測(cè)量多個(gè)亮條紋的間距再求出Δx。使用了積累法,減小了測(cè)量誤差,“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中1滴油酸酒精溶液體積的測(cè)量,同樣使用了積累法,減小了測(cè)量誤差。(2)螺旋測(cè)微器的最小分度值為0.01mm,題圖乙的讀數(shù)為0+26.0×0.01mm=0.260mm,題圖丙的讀數(shù)為11.5mm+15.2×0.01mm=11.652mm,相鄰亮紋的間距為Δx=an-1=11.652-0.2606-1mm≈2.28(3)根據(jù)干涉條紋間距公式有Δx=L2d2λ,整理得(4)僅撤掉濾光片,通過(guò)單縫和雙縫的是復(fù)色光,滿(mǎn)足干涉條件,光屏仍能觀(guān)察到干涉圖樣,故A正確;根據(jù)干涉條紋間距公式有Δx=L2d2λ,光屏上觀(guān)察到的條紋數(shù)與單、雙縫之間的距離無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;單、雙縫相平行,兩縫與光屏上的條紋平行,故C專(zhuān)題強(qiáng)化練[分值:35分][1題4分]1.(多選)(2025·廣西卷·8)關(guān)于用油膜法測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是()A.油膜的厚度,可以看成是球形的直徑B.油膜穩(wěn)定時(shí),油酸分子還在做熱運(yùn)動(dòng)C.展開(kāi)的薄膜,如果是不完整的正方形,可以不計(jì)面積D.實(shí)驗(yàn)時(shí),加酒精比不加酒精更好地展開(kāi)油膜答案ABD解析在油膜法測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)中,把油膜看成單分子油膜,即認(rèn)為油膜是由一層分子構(gòu)成的,所以油膜的厚度可以近似看成是球形分子的直徑,故A正確;分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),與宏觀(guān)物體是否處于穩(wěn)定狀態(tài)無(wú)關(guān)。油膜穩(wěn)定時(shí),油酸分子仍然在做熱運(yùn)動(dòng),故B正確;在計(jì)算油膜面積時(shí),為了更準(zhǔn)確地估算油膜的面積,對(duì)于不完整的格子,大于半格記為一個(gè)單位面積,小于半格的不計(jì)面積,而不是不完整的格子不計(jì)面積,故C錯(cuò)誤;酒精可以溶解油酸,使油酸更容易在水面上展開(kāi)形成單分子油膜,所以實(shí)驗(yàn)時(shí)加酒精比不加酒精更好地展開(kāi)油膜,故D正確。2.(8分)(2024·湖北卷·11)某同學(xué)利用激光測(cè)量半圓柱體玻璃磚的折射率,具體步驟如下:①平鋪白紙,用鉛筆畫(huà)兩條互相垂直的直線(xiàn)AA'和BB',交點(diǎn)為O。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼AA',并使其圓心位于O點(diǎn),畫(huà)出玻璃磚的半圓弧輪廓線(xiàn),如圖(a)所示。②將一細(xì)激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚,記錄折射光線(xiàn)與半圓弧的交點(diǎn)M。③拿走玻璃磚,標(biāo)記CO光線(xiàn)與半圓弧的交點(diǎn)P。④分別過(guò)M、P作BB'的垂線(xiàn)MM'、PP',M'、P'是垂足,并用米尺分別測(cè)量MM'、PP'的長(zhǎng)度x和y。⑤改變?nèi)肷浣?,重?fù)步驟②③④,得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出y-x圖像,如圖(b)所示。(1)(2分)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是(單選,填標(biāo)號(hào))。

A.入射角越小,誤差越小B.激光的平行度好,比用插針?lè)y(cè)量更有利于減小誤差C.選擇圓心O點(diǎn)作為入射點(diǎn),是因?yàn)榇颂幍恼凵洮F(xiàn)象最明顯(2)(3分)根據(jù)y-x圖像,可得玻璃磚的折射率為(保留三位有效數(shù)字)。

(3)(3分)若描畫(huà)的半圓弧輪廓線(xiàn)半徑略大于玻璃磚的實(shí)際半徑,則折射率的測(cè)量結(jié)果(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

答案(1)B(2)1.57(3)不變解析(1)入射角適當(dāng)即可,不能太小,入射角太小,導(dǎo)致折射角太小,測(cè)量的誤差會(huì)變大,故A錯(cuò)誤;激光的平行度好,比用插針?lè)y(cè)量更有利于減小誤差,故B正確;相同的材料在各點(diǎn)的折射效果都一樣,故C錯(cuò)誤。(2)設(shè)半圓柱體玻璃磚的半徑為R,根據(jù)幾何關(guān)系可得入射角的正弦值為sini=y折射角的

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