高中物理讲稿

2008年高考物理复习串讲一、三个模型的正确理解 1轻绳 （1）不可伸长沿绳索方向的速度大小相等、方向相反。 （2）不能承受压力，拉力必沿绳的方向。 （3）内部张力处处相等，且与运动状态无关。 2轻弹簧 （1）约束弹簧的力是连续变化的，不能突变。 （2）弹力的方向沿轴线。 （3）任意两点的弹力相等 3轻杆 （1）不可伸长和压缩沿杆方向速度相同。 （2）力可突变弹力的大小随运动可以自由调节。二、牛顿定律与运动1在恒力作用下的匀变速运动（1）句变速直线运动的研究技巧 矢量性（确定正方向）关键 运动示意图，对称性和周期性，v-t图 a是否一样（往复运动）（2）研究匀变速曲线运动的基本方法（出发点）灵活运用运动的合成和分解 按正交方向分解 抛体运动 带电粒子在电场中的运动 按产生运动的原因分解 渡河问题2在变力作用下的圆周运动和机械振动（1）圆周运动圆周运动的临界问题 绳子T=0 圆周轨道的最高点、最低点（绳型、杆型）的极值速度临界 轨道N=0 摩擦力f=fmax 锥摆型、转台型、转弯型的轨道作用力临界典型的圆周运动：天体运动、核外电子绕核运动、带电粒子在磁场中的运动、带电粒子在多种力作用的圆周运动等效场问题天体运动问题 考虑多解性（2）振动过程分析 对称性 V |a| |F|的对称 平衡位置的确定 特殊位置特征（3）圆周运动、振动、波的系列解的确定方法考虑时空周期性运动的双向性三、四个物理量的比较功：F S 功的正负判断方法 变力功的求法 一对内力功功率：定义式意义平均功率功率与加速度机车启动与最大速度1功和冲量 冲量：变力冲量的求法 对合冲量的理解 一对内力的冲量 区别：一矢一标2动量与动能 关系： 的关系： P一定变化；P变化；不一定变化四、四个规律的比较1动能定理和动量定理定 理表达式表达式性质正负意义公式的选择动量定理单物：系统：矢量式（能正交分解）物理量的方向1优先整体和全过程，然后隔离物体和隔离过程2对动能定量应用时特别小心对待速度突变过程中的能量变化（碰撞、绳子拉紧、子弹打击、反冲、爆炸等）动能定理单物：系统：标量式（不能正交分解）动力功Wi：阻力功Ek增Ek：Ek减2动量守恒定律和机械能守恒定律 （1）条件的比较 碰撞模型（2）典型问题 反冲与爆炸 人船模型五带电粒子运动计算（一）带电粒子在电场中运动 匀速圆周运动 点电荷电场中： 变速直线运动：动能定理 匀变速直线运动1常见运动 匀强电场中 匀变速曲线运动 方向不变的直线运动 交变电场中 振动 迂回运动2处理技巧 匀速直线运动 F合=0（1）粒子作直线运动 匀变速直线运动三法均可以 变加速直线运动功能关系 分解方法：牛顿定律+运动学公式或能量定理（2）粒子作曲线运动 功能关系（3）粒子在交变电场中运动 运动示意图 v-t图 三管齐下 周期性和对称性小心对待最后一个周期 分解思想的灵活应用（二）带电粒子在磁场中运动 无约束轨道的运动常见的为圆周运动1常见运动 有约束轨道的运动沿轨道运动2处理技巧 圆轨道、圆心位置的确定 （1）无约束轨道 圆直径两端点间距离的应用 列式求解 的圆周运动 临界极值 磁场边界条件 几何关系 对称性，恰似中点射出的推论（2）有约束轨道运动运动过程分析（尤其v的变化导致f洛的变化a的变化的动态过程，明确临界和极值的位置条件） 瞬时状态：牛顿第二定律（圆运动中的供需平衡条件） 过程：功能关系 （三）带电粒子在复合场中运动 时间上错开1电磁场错开 注意时空周期性 空间上错开2电磁场重叠（磁场为匀强磁场）运动模型判断方法（1）带电粒子作匀速直线运动F合=0（2）带电粒子作匀变速直线运动F合=恒量vB即f洛=0 匀强电场 除f洛以外的其它的合力等于0（3）带电粒子作匀速圆周运动 点电荷的电场 f洛 + F电=F向 功能关系（4）带电粒子作曲线运动 运动分解六电磁感应综合问题1关于电磁感应的判断（发电机电动机模型、涡流的影响，磁悬浮列车，磁单极，超导体等） 等效电路（切割、磁变或均产生） 电容器的充、放电2电磁感应中的电路问题 电量问题 电磁感应中的理解 有效值、瞬时值、平均值、最大值的正确使用 对一根金属棒，动能定理3电磁感应中的能量问题 对回路：能量转化和守恒4变压器和电能输送问题计算题1如图所示，MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面。导轨左端接阻值为的电阻，电阻两端并联一电压表，垂直导轨跨接一金属杆ab，ab的质量为，电阻，ab与导轨间动摩擦因数，导轨电阻不计，现用的恒力水平向右拉ab，使之从静止开始运动，经时间后，ab开始做匀速运动，此时电压表示数。重力加速度。求：（1）ab杆匀速运动时，外力F的功率；（2）ab杆加速过程中，通过R的电量；（3）ab杆加速运动的距离。解析：（1）设导轨间距为L，磁感应强度为B，ab杆匀速运动的速度为v，电流为I，此时ab杆受力如图所示。由平衡条件得： 由欧姆定律得： 联立可得： ，则F功率：（2）设ab杆的加速时间为t，加速过程的平均感应电流为，由动量定理得解得： （3）设加速运动距离为s，由法拉第电磁感应定律得 又 联立可解得：点评：在电磁感应中求解电量通常有两种方法：（1）通过安培力的冲量来求解，因安培力的冲量可表示为，所以我们可用动量定理求出安培力的冲量即可求出电量。（2）通过法拉第电磁感应定律来求解，平均感应电动势为，平均感应电流为，则电量。2（2005上海物理）如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长。电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成=37角，下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为0.2kg。电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。求：(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R2，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向(g=10 m/s2，sin370.6， cos370.8) 这是2005年上海考题解析：(1)金属棒开始下滑的初速为零，没有感应电流产生，不受安培力作用，故根据牛顿第二定律有：mgsinmgcosma 由式解得a10(O.60.250.8)ms2=4ms2(2)设金属棒运动达到稳定时，做匀速运动，速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡，则有：mgsin一mgcos一F0此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率FvP由、两式解得(3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为l，磁场的磁感应强度为BPI2R由、两式解得由左手定则可知，磁场方向垂直导轨平面向上点评：分析这类问题的基本思路是：确定电源（E/r）感应电流导体所受安培力合外力a变化情况运动状态分析（v的变化情况）临界状态。3如图所示，两根竖直固定放置的无限长的光滑金属导轨，电阻不计，宽度为L，上端接有电阻RO，导轨上接触良好地紧贴一质量为m，有效电阻为R的金属杆ab，R=2RO。整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中。金属杆ab由静止开始下落，下落距离为h时重力的功率刚好达到最大，重力的最大功率为P。求磁感应强度B的大小。金属杆从开始下落到重力的功率刚好达到最大的过程中，电阻RO产生的热量。4（19分）abc是光滑绝缘的轨道，其中ab是水平的，bc为与ab相切的位于竖直平面内的半圆，半径R=0.4m，质量m=0.20的不带电小球A静止在轨道上，另一质量M=0.60、速度为v0、电量q=1103C的小球B与小球A发生正碰，碰后两球粘在一起，所带电量不变，在半圆轨道中存在水平向右的匀强电场，场强E=，半圆轨道bc左侧无电场。已知相碰后AB球经过半圆轨道最高点c落到轨道上距b点L=0.4m处，重力加速度g=10m/s2 求：（1）小球B的初速度v0大小 （2）AB球碰后粘在一起，在半圆轨道上运动的最大速度大小？ （3）AB球在速度最大时，球对轨道的压力大小？（19分）解：（1）设AB在c点时的速度为VC，则由平抛运动规律得L=vCt 代入数据解得vC=1m/s （2分）在AB碰后由a运动到b的过程中，由动能定理 代入数据解得： （3分）在B与A碰撞过程中，由动量守恒Mvb=（M+m）v所以， （2分）（2）电场力F=，重力G=mg=8N两者合力F合=16N，方向与竖直方向成60 （2分）根据等效重力场思想，当AB运动到所在位置半径与竖直方向成60时，速度最大（1分）；在这过程中由动能定理得 （2分）代入数据解得vmax=5m/s （1分）（3）在速度最大位置FNF合= （4分）代入数据解得：FN=66N由牛顿第三定律，球对轨道的压力也为66N （2分）5（20分）如图甲所示， 光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4。导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.2的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。（1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；（2）求第2 s末外力F的瞬时功率；（3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功为0.3J，求此2s内回路中定值电阻R上产生的焦耳热。（20分）（1）由乙图可得UKt0.01t （1分)通过R中的电流IU/R0.025t （1分）由闭合电路欧姆定律EI(R+r)0.015t （1分）Ab切割磁感线EBLv0.015t （1分）得v1t （1分） 所以属杆做匀加速直线运动 a=1m/s2 （1分）（2）由上可得2秒末ab的速度v22m/s （1分）电路中的电流I2BLv2/(R+r)0.5A （1分）F安BIL0.075N （1分）FF安ma （2分）F0.175N PFv20.35W （2分）（3）由功能原理QW0.1J （4分）QR2Q/31/15 J （3分）6（2006上海物理）如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里。线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进人磁场。整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力F阻且线框不发生转动。求：（1）线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度；（2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度；（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q。解析：（1）若线框在下落阶段能匀速地进入磁场，则线框在进入磁场的过程中受力平衡，则据平衡条件可知线框在进入磁场瞬间有：，解得：（2）线框从离开磁场至上升到最高点过程中据动能定理有： 线框从最高点回落至进入磁场前瞬间的过程据动能定理有： 联立可解得：，代入可得：（3）设线框进入磁场的速度为v0，则线框在向上通过磁场过程中要克服重力、空气阻力及安培力做功，而克服安培力做功的量即是此过程中产生电能的量，也即是产生的热量Q，根据能量守恒定律有：，又由题可知故可得点评：从能量转化的角度来看，电磁感应是其它形式能量转化为电能的过程。而功是能量转化的量度，所以这种能量的转化是通过安培力做功来实现的，有多少其它形式能量转化为电能，就克服安培力做了多少功，也就是说克服安培力做功的量，就是产生电能的量，而电能最终都转化成内能，换而言之，克服安培力做的功就是电路的发热量，克服安培力做功的功率即是回路所消耗的电功率。7 (2006广东物理)如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中，有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为m的匀质金属杆A1和A2，开始时两根金属杆位于同一竖直平面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H，导轨宽为L，导轨足够长且电阻不计，金属杆单位长度的电阻为r。现有一质量为m/2的不带电小球以水平向右的速度撞击杆A1的中点，撞击后小球反弹落到下层面上的C点。C点与杆A2初始位置相距为S。求：（1）回路内感应电流的最大值；（2）整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量；（3）当杆A2与杆A1的速度比为1：3时，A2受到的安培力大小。解析：（1）小球撞击杆瞬间系统动量守恒，之后做平抛运动。设小球碰后速度大小为v1，杆获得速度大小为v2，则，A1杆向右做减速运动运动，A2杆向右加速运动，直至速度相等，然后做匀速运动，故其最大电动势是小球和杆碰后瞬间，则，最大电流，则（2）两金属棒在磁场中运动始终满足动量守恒定律，两杆最终速度相同，设为v，据动量守恒定律有：，又据能量守恒定律有：联立以上各式可得：（3）设杆A2、A1的速度大小分别为v和3v，由于两杆组成的系统动量始终守恒，则有：此时回路中产生的感应电动势为：，则，安培力，联立可得：点评：此题中所给的是 “U”型光滑导轨，在处理时它和平直的光滑双轨处理方法完全相同，它只是平直光滑双轨的一种变形。在处理这类问题时，要注意这样几点：（1）双棒组成的系统动量守恒。（2）在双棒运动过程中产生的电能（热量）是系统损失的机械能。（3）两棒切割磁感线产生的感应电动势是相互削弱的，应该相减。318电磁炉起加热作用的底盘可以简化等效为如图所示的31个同心导电圆环，各圆环之间彼此绝缘，导电圆环所用材料单位长度的电阻为R0=0125（/m）。从中心向外第n个同心圆环的半径（cm），式中n=1、231。电磁炉工作时产生垂直于锅底方向的变化磁场，磁场的磁感应强度B的变化率为=100sint（T/s）。半径为r1（n=1）的圆环中感应电动势最大值为多少伏？半径为r1（n=1）的圆环中感应电流的有效值为多少安？各导电圆环总的发热功率为多少瓦？ （计算时取2=10）解：（1）半径为r1的圆环中感应电动势代入数据得最大值 （4分）（2）半径为r1的圆环中感应电动势的有效值E1有0.40V圆环中电流的有效值 代入数据得 （5分）（3）第n个圆环的电动势有效值 第n个圆环的热功率代入已知条件得 （8分）是a18，公差d9的等差数列，求和公式或。所以各导电圆环总的发热功率为。（3分）9如图所示，一根电阻为R=0.6的导线弯成一个圆形线圈，圆半径r=1m，圆形线圈质量m=1kg，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y轴右侧有垂直于线圈平面B=0.5T的匀强磁场若线圈以初动能E0=0.5J沿x轴方向滑进磁场，当进入磁场0.5m时，线圈中产生电能为Ee=3J，求：（1）此时线圈的运动速度；（2）此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；（3）此时线圈加速度的大小。解析：（1）由能量守恒定律有：，解得：（2）切割磁感线的有效长度，感应电动势在磁场内的圆弧长度为线圈总长的，故内电阻为外电路电阻，故（3），则10如图所示，有理想边界的两个匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，两边界间距s=0.1m。一边长L=0.2 m的正方形线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成，总电阻R=0.4。现使线框以=2m/s的速度从位置I匀速运动到位置II。（1）求cd边未进入右方磁场时线框受安培力的大小；（2）求整个过程中线框所产生的焦耳热；（3）在坐标图中画出整个过程中线框a、b两点的电势差Uab随时间t变化的图线。解析：（1）ab边产生的感应电动势为线框中的感应电流为ab边所受的安培力为由可解得：（2）线框中产生感应电流的时间整个过程中线框所产生的焦耳热联立可得：（3）在0510-2s时间内，ab两端的电势差为在510-2s110-1s时间内，ab两端的电势差为在110-1s1.510-1s时间内，ab两端的电势差为电势差Uab随时间t变化的图线如图所示。ABC11如图所示，在光滑的水平地面上有一带光滑圆弧轨道的木块，木块质量为M，圆弧轨道的下方端点B的切线沿水平方向,圆弧轨道的半径为0.45m。第一次使木块固定，将一质量为m=M/2的小球从圆弧轨道的上方端点A由静止释放，小球离开木块后在空中运动的水平位移为0.6m，落地点为C；第二次木块不固定，且初始位置不变，将小球从某一点D由静止释放，使小球从轨道上端进入轨道并且小球离开木块后仍落在C处。小球运动过程中不计空气阻力。求：（1）圆弧轨道下端B点离水平地面的高度为多少？ （2）第二次释放小球的位置D点在何处？ 12在粗糙绝缘的水平面上的同一直线上有A、B、C三个质量都为m的物体（都可视为质点），其中物体C被固定，其带电量为+Q，它产生的电场在竖直面MN的左侧被屏蔽；物体B带电量为+q，恰好处在被屏蔽区边缘；物体A不带电。此时A、B均静止，它们相距，B与C相距。现对位于P点的物体A施加一水平向右的瞬时冲量，A在向右运动过程中与B碰撞后粘连（碰撞时间极短），并进入电场区前进了的距离时，由于物体C排斥作用而折回，再次进入被屏蔽区后恰好也前进了l距离时静止。已知物体A、B与整个水平面间的动摩擦因数都为，求：最初在P点时对物体A施加的瞬时冲量的大小。（竖直面MN不影响物体在两区域间穿行，忽略带电体在MN左侧被屏蔽区域受到的一切电场力。）10解：设对A的瞬时冲量为I，A的初速度为，由动量定理有： 设A与B碰前速度为，由动能定理有： 设A、B碰撞后的共同速度为，由动量守恒定律，有： A、B进入电场区再折回被屏蔽区，电场力做功为零研究A与B碰后到停止运动的整过程，由动能定理有： 由式得： 评分标准：式各3分，各2分.13如图所示，固定的竖直光滑金属导轨间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平、垂直导轨平面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与下端固定的竖直轻质弹簧相连且始终保持与导轨接触良好，导轨与导体棒的电阻均可忽略，弹簧的劲度系数为k。初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，使导体棒以初动能Ek沿导轨竖直向下运动，且导体棒在往复运动过程中，始终与导轨垂直。（1）求初始时刻导体棒所受安培力的大小F；（2）导体棒往复运动一段时间后，最终将静止。设静止时弹簧的弹性势能为Ep，则从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？解（1）设导体棒的初速度为v0，由动能的定义式 得 设初始时刻产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得： 设初始时刻回路中产生的电流为I，由闭合电路的欧姆定律得： 设初始时刻导体棒受到的安培力为F，由安培力公式得： （2）从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，导体棒减少的机械能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分通过克服安培力做功转化为电路中的电能，因在电路中只有电阻，电能最终全部转化为电阻上产生的焦耳热Q。 当导体棒静止时，棒受力平衡，此时导体棒的位置比初始时刻降低了h，则 由能的转化和守恒定律得： 【点评】本题通过弹簧模型和导轨模型结合起来，考查学生运用法拉第电磁感应定律、安培力、力的平衡、能量守恒定律等知识点处理相关问题。212007年10月24日，我国成功地发射了“嫦娥一号”探月卫星，其轨道示意图如图所示.卫星进入地球轨道后还需要对卫星进行10次点火控制。第一次点火，抬高近地点，将近地点抬高到约600km，第二、三、四次点火，让卫星不断变轨加速，经过三次累积，卫星速度达到v进入地月转移轨道向月球飞去。后6次点火的主要作用是修正飞行方向和被月球捕获时的紧急刹车,最终把卫星送入离月面高为h的工作轨道(可视为匀速圆周运动)。已知万有引力常量为G，卫星质量为m0，月球质量为m、半径为r，地球质量是月球质量的81倍、半径为R、表面重力加速度为g。（忽略地球自转及月球绕地球公转的影响）下列结论正确的是A卫星在24小时轨道近地点的加速度大于在48小时轨道近地点的加速度B卫星在127分钟轨道近月点的速度大于在3.5小时轨道近月点的速度C卫星从进入地月转移轨道最终稳定在离月球表面200km的工作轨道上合外力对它做的功为D卫星从进入地月转移轨道最终稳定在离月球表面200km的工作轨道上合外力对它做的功为实验1利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05（体积分数）的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1ml的量筒、盛有适量清水的4550cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。则：（3分）下面给出的实验步骤中，正确顺序为： 。A将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。B用滴管将浓度为0.05油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1ml油酸酒精溶液时的滴数NC将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方向为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S cm2D将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n（3分）该实验测得的单个油酸分子的直径约为 （单位：cm）。A、 B、 C、 D、答案：（1） BDAC（3分） B（3分）2实验室中准备了下列器材： 待测干电池(电动势约1.5V，内阻约1.0) 电流表G(满偏电流1.5mA，内阻10) 电流表A(量程00.60A，内阻约0.10) 滑动变阻器R1(020，2A) 滑动变阻器R2(0100，1A) 定值电阻R3=990、开关S和导线若干小明同学选用上述器材(滑动变阻器只选用了一个)测定一节干电池的电动势和内电阻。为了能较为准确地进行测量和操作方便，实验中选用的滑动变阻器，应是 。(填代号)请在方框中画出他的实验电路图。右下图为小明根据实验数据作出的I1-I2图线(Il为电流表G的示数，12为电流表A的示数)，由该图线可得：被测干电池的电动势E= V，内电阻r= 。I2/AI1/mA0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1.0.1.11.21.31.41.5 3从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量“金属丝的电阻率”。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能得到多组数据。金属丝（L）长度为L0直径为D电流表（A1）量程10mA内阻r1 = 40电流表（A2）量程500A内阻r2 = 750电压表（V）量程10V内阻10k电阻（R1）阻值为100起保护作用滑动变阻器（R2）总阻值约20电池（E）电动势1.5V内阻很小开关（S）导线若干（1）在下列方框中画出电路图，并标明所用器材的代号。 （2）若选测量数据中的一组数据计算电阻率，则所用的表达式=，式中各符号的意义是。【解析】（1）因为电源电动势E = 1.5V，而电压表量程为10V，读数不明显，所以不选电压表。已知内阻的电流表可测电压，所以选用A1或A2测电压，R2的电阻约为20，题中要求测多组数据，故采用分压接法，电路图如图所示。（2）因为S所以，得，式中：I1为A1的读数，I2为A2的读数，r1为A1的内阻，r2为A2的内阻，L0为金属丝的长度，D为金属丝的直径。【答案】（1）如图所示（2） I1为A1的读数，I2为A2的读数，r1为A1的内阻，r2为A2的内阻，L0为金属丝的长度，D为金属丝的直径【点评】对电学实验器材的选择一般分两步考虑，首先要根据实验的要求设计好测量电路，选择必要的相应的器材时要着重考虑准确性；然后设计供电电路，此时选择相应的器材时要着重考虑安全性。 4. 发光二极管（LED）近年来被人们誉为是本世纪的新型光源。有一些手灯就是用几个发光二极管并联后作为光源使用的，其发光效率很高。它在正常工作时，正向压降约3.2V，电流在15mA左右。现取这样一只发光二极管（电路符号用表示），要测量它的伏安特性，另提供有下列的实验器材：电源E（电动势为4V，内阻不计）；滑线变阻器R0（阻值020）；毫安表（量程20mA，有内阻）；数字万用表（电压挡有五个量程：分别为0.2V、2V、20V、200V、2000V，内阻很大）；开关一只；导线若干。要求：（）在方框内画出能测定其伏安特性的电路原理图，并在图上注明电压表挡所选量程。（）某实验员通过实验已得出了图甲所示的U-I特性曲线图。接着，他又用该二极管、电源E和另一只固定电阻R等组成图乙所示的电路，当闭合开关S时，发现二极管发出微弱白光，立即用万用表的电压挡测得电阻R两端的电压为1.0V，由此可以判定电阻R的阻值大约为 。该题基本模型取自于“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，由发光二极管取代小灯泡，使得题目焕然一新。发光二极管不但在课本中已经提到，而且在实际当中也越来越多的得到人们的应用，近几年所出产的手电筒和小台灯的光源，几乎完全由发光二极管所替代，因为它的发光效率和使用寿命是灯丝型灯泡无法比拟的。发光二极管与一般的整流二极管相比，其伏安特性曲线也更趋平缓，所以更便于测量和研究。该题对学生的能力要求较高，所考查的知识点也较多，如发光二极管的正向导通电压、正常工作时的电流、额定电功率、非线性特征、数字万用表的使用、电路的设计与计算、利用图线解决实际问题等。发光二极管在实际使用时为了保证其正常工作，常需要串联一个限流电阻，所以本题的第二问也自然而然的与实际问题有机的结合起来。指导：由于发光二极管的电阻为一动态值，题目又明显给出了伏特表内阻很大、毫安表有内阻等条件，所以测量电路中电流表应采用外接法，并且二极管必须加正向电压。对于控制电路，由于滑线变阻器的阻值相对很小，所以只能采用分压式。所设计的电路如图丙所示。当二极管与电阻R串联接在电源E上时，由串联电路的分压规律得知，二极管两端电压为3V，从图线上查出3V时的电流约为6.5mA，所以由欧姆定律得出电阻R = U/I = 1/0.0065154。得分锦囊：同学们作题时要会从题给条件中细心收集有用信息并进行综合分析，比如在发光二极管正常工作时，其等效电阻约200，在正向电压更小时，其阻值将迅速增加，这样，滑线变阻器的连接方式就会很清楚的显示出来。另外，通过该题的训练，同学们还要进一步了解其它二极管的相关特性，如一般整流二极管，硅材料导通电压为0.6伏至0.8伏；发单色光的发光二极管其导通电压各不相同，一般都在3.5伏以下，其工作电流一般小功