高考物理二轮复习第15讲电学、光学实验 - 图文

高 效 演 练//

1.(2014·上海高考)如图,在“观察光的衍射现象”实验中,保持缝到光屏的距离不变,增加缝宽,屏上衍射条纹间距将 (选填“增大”“减小”或“不变”);该现象表明,光沿直线传播只是一种近似规律,只有在

情况下,光才可以看作是沿直线传播的。

【解题指南】解答本题注意以下两点:

(1)根据实验总结衍射条纹间距随缝宽大小的变化规律。 (2)知道光发生明显衍射现象的条件。

【解析】缝宽增加,衍射条纹间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显。光的衍射现象表明,光不沿直线传播,光沿直线传播只是一种近似规律,只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下,光才可以看作是沿直线传播的。

答案:减小 光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多

2.(2014·江苏高考)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧如图所示的部件 (选填“A”“B”“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为 mm。

(2)如图所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断:电路中 (选填图中表示接线柱的数字)之间出现了 (选填“短路”或“断路”)。

(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38 mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应做怎样的改进?请写出两条建议。

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【解析】(1)为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧部件B。图中螺旋测微器的读数为0.410mm。

(2)图示位置发生很小的变化即电压表读数3V左右,电流表读数几乎为0。7、9间断路会出现这个情况。

(3)根据电压表和电流表的内阻,计算电阻值R=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。Ω=30Ω,因为Rx>30Ω,所以要用电流表内接。 故改进方面为改用电流表内接;测量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值,用图像法求电阻) 答案:(1)B 0.410 (2)7、9 断路 (3)见解析

3.(2014·安徽高考)某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻,进行了如下实验。

(1)他先用多用表进行了正确的测量,测量时指针位置如图甲所示,得出电压表的内阻为3.00×103Ω,此时电压表的指针也偏转了。已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”,表内电池电动势为1.5 V,则电压表的示数应为 V(结果保留两位有效数字)。

(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV,该同学设计了图乙所示的电路图,实验步骤如下:

A.断开开关S,按图乙连接好电路; B.把滑动变阻器R的滑片P滑到b端; C.将电阻箱R0的阻值调到零; D.闭合开关S;

E.移动滑动变阻器R的滑片P的位置,使电压表的指针指到3V的位置; F.保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置,读出此时电阻箱R0的阻值,此值即为电压表内阻RV的测量值; G.断开开关S。

实验中可供选择的实验器材有: a.待测电压表

b.滑动变阻器:最大阻值2 000Ω c.滑动变阻器:最大阻值10Ω

d.电阻箱:最大阻值9 999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω e.电阻箱:最大阻值999.9Ω,阻值最小改变量为0.1Ω f.电池组:电动势约6 V,内阻可忽略 g.开关,导线若干

按照这位同学设计的实验方法,回答下列问题:

①要使测量更精确,除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从提供的滑动变阻器中选用 (选填“b”或“c”),电阻箱中选用 (选填“d”或“e”)。

②电压表内阻的测量值R测和真实值R真相比,R测 R真(选填“>”或“<”);若RV越大,则错误！未找到引用源。越 (选填“大”或“小”)。

【解析】(1)电压表的示数即为等效电路的外电压,由表盘读数可知,现在的欧姆表用的是“×100”挡,故现在的多用表内阻为1500Ω,由闭合电路欧姆定律可得U=IR=错误！未找到引用源。R=1.0V。

(2)①滑动变阻器选用分压式接法,为了便于调节,滑动变阻器应该选用阻值较小的c;电压表半偏时,所串联的电阻箱的阻值约为3 000Ω,故电阻箱应选用d。

②根据闭合电路欧姆定律可知,随着电阻箱阻值变大,电源的外电压随

之变大,当电阻箱调至电压表半偏时,此时电压表与电阻箱两端的总电压比电阻箱阻值为零时要大,故此时电阻箱的实际分压是大于电压表的示数的,故R测>R真。

RV越大,外电阻越大,干路电流越小,外电阻变化时,外电压的变化量越小,故R测误差越小,从而错误！未找到引用源。越小。 答案:(1)1.0 (2)①c d ②> 小

4.(2014·北京高考)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。

(1)应该选择的实验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。

(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干以及以下器材: A.电压表(0～15 V) B.电压表(0～3 V) C.滑动变阻器(0～50Ω) D.滑动变阻器(0～500Ω)

实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(选填相应器材前的字母)

(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。

序号 电压U/V 1 1.45 2 1.40 3 1.30 4 1.25 5 1.20 6 1.10 电流I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480

(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻 r= Ω。

(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是 。

【解析】(1)干电池的内阻较小,电压表的分流作用可以忽略,所以选甲

图电路。

(2)依据安全、精确、方便的原则:电源电压为一节干电池,大约为1.5 V,所以电压表应选B;滑动变阻器串联在电路中,其阻值应选与待测电阻阻值(大约几欧)相当的,应该选C。

(3)先描点,再作图,第四个点误差较大,应该舍去,如图所示。

(4)U轴的截距为电动势,为1.50V,直线的斜率为内阻r=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。Ω≈0.83Ω。

(5)随着U的增大,外电阻是不断增大的,当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时,电源的输出功率最大;当U与E相等时,则意味着外电阻为无穷大,处于断路状态,电路中电流为零,此时电源输出功率P为零,C正确。 答案:(1)甲 (2)B C (3)见解析 (4)1.50 0.83 (5)C

5.为测定一节干电池(电动势约1.5V,内阻约1.0Ω)的电动势和内阻,实验室备有电流计G(满偏电流为3mA,内阻为25Ω)、定值电阻R0=0.126

Ω、开关和若干导线及以下器材: A.量程0～3V,内阻约1000Ω的电压表 B.量程0～15V,内阻约1500Ω的电压表 C.总阻值为10Ω、额定电流为2A的滑动变阻器 D.总阻值为100Ω、额定电流为1A的滑动变阻器

(1)因电流表量程太小,需将R0与电流计 以扩大量程。 (2)电压表应选择 ;滑动变阻器应选择 。(填代号) (3)请在虚线框内完成实验电路图。

(4)根据所画出的电路图,分析引起该实验系统误差的主要原因是 。

【解析】本题中给出了电压表,虽没有电流表,但给了电流计,且内阻已知,同时还给出了定值电阻,因此需考虑将电流计改装成电流表,即将电流计与定值电阻并联,然后用伏安法测量电源电动势和内阻,根据实验可画出电路图;根据电源电动势的大约值,可选择使用量程为3V的电压表;又因为电源内阻很小,若滑动变阻器的总阻值远大于电源内阻,则在减小滑动变阻器阻值时,开始电压表示数几乎不变,最后电压表和电流表会突然变化,造成读数误差很大,故应选用总阻值为10Ω的滑动变阻器;本实验中由于电压表的分流作用,使得改装后的电流表测得的

电流偏小(读数只是通过滑动变阻器的电流),造成测得的电动势和内阻均偏小。 答案:(1)并联 (2)A C (3)如图所示

(4)由于电压表的分流作用造成改装后电流表读数总是比电池实际输出电流小

6.使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至“×1Ω”挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:

(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作,则表笔a为 (选填“红”或“黑”)色;

(2)若适当调节电阻箱后,图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为 Ω,电流表的读数为

mA,电阻箱的读数为 Ω;

(3)将图甲中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为 mA;(保留3位有效数字)

(4)计算得到多用电表内电池的电动势为 V。(保留3位有效数字)

【解析】(1)根据“红进黑出”的一般原则,对多用电表,电流从红表笔进入多用电表,从黑表笔流出多用电表,由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极,故a表笔为多用电表的黑表笔。(2)多用电表读数为R=14.0Ω;电流表读数为I=53.0mA;电阻箱读数为4×1Ω+6×0.1Ω=4.6Ω。(3)多用电表接外电路时,考虑到多用电表表头的电流刻度是均匀的,其表头偏转的格数与表盘总格数之比为26∶50,而多用电表接外电路时,外电路电流表示数为I=53.0mA,设两表笔短接时通过多用电表的电流为I0,则错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。,解得I0=102mA。(4)设多用电表内阻为r,已知外电路电阻为R=14.0Ω,多用电表接外电路时,E=I(r+R),多用电表两表笔短接时,E=I0r,联立解得多用电表内电池的电动势E=1.54V。 答案:(1)黑 (2)14.0 53.0 4.6 (3)102 (4)1.54

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