07高考电学光学热学实验总复习含习题Word文档格式.docx

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三、恒定电流实验常规

1．伏安法测电阻

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。

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

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）。

⑶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。

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

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。

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

⑴　　　　　　　⑵　　　　　　　⑶　　　　　　　⑷

A．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

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。

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=__________。

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。

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。

⑴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。

⑵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。

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。

⑴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_____。

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

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。

I（A）

0.12

0.20

0.31

0.32

0.50

0.57

U（V）

1.37

1.32

1.24

1.18

1.10

1.05

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。

（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。

⑴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。

⑶使用欧姆挡时，先选好倍率，再进行欧姆调零。

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。

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；

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。

⑶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。

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）

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）

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。

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

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

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。

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．

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？

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。

⑴⑵⑶

⑴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

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。

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。

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