高三物理二轮专题复习1417讲

第14讲电学实验中常考的4个问题1．[2011·福建卷19(2)]某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中：(1)在小电珠接入电路前，使用多用电表直接测量小电珠的电阻，则应将选择开关旋至________挡进行测量．(填选项前的字母)A．直流电压10VB．直流电流5mAC．欧姆×100D．欧姆×1(2)该同学采用图6－14－1甲所示的电路进行测量．图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20Ω，额定电流1.0A)，L为待测小电珠，为电压表(量程6V，内阻20kΩ)，为电流表(量程0.6A，内阻1Ω)，E为电源(电动势8V，内阻不计)，S为开关．图6－14－1①在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端；(填“左”或“右”)②在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线没有连接好；(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中的数字，如“__2__点至__3__点”的导线)③该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而________．(填“不变”、“增大”或“减小”)解析(1)小电珠正常工作的电阻R＝eq\f(U2,P)＝12Ω，而用多用电表直接测量其阻值时其值小于12Ω，故用欧姆×1挡，D正确．(2)由电路可知，采用分压接法，当S闭合前应使有效阻值为零，即最左端；电压表、电流表的示数总是调不到零，说明P点在左端时，仍有电流流过小电珠，故为1点至5点导线没有连接好．I－U图线的斜率为其工作时的电阻值的倒数，故R＝eq\f(U,I)随工作电压的增大而增大．答案(1)D(2)①左②15(或51)③增大2．[2012·福建卷，19(2)]某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图6－14－2所示，其示数为________V.(3)然后，用电压表、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．图6－14－2①根据图6－14－3乙所示电路图，用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接成完整电路．甲乙图6－14－3②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的eq\f(1,R)与eq\f(1,U)的值．请用表中数据在图6－14－4中的坐标纸上描点，并作出eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图线.R(Ω)166.771.450.033.325.020.0U(V)8.35.94.84.23.22.9eq\f(1,R)(×10－2Ω－1)0.601.402.003.004.005.00eq\f(1,U)(V－1)0.120.170.210.240.310.34图6－14－4③从图线中可求得E＝________V.解析(1)读出示数为：9.4V.(2)①连接电路如图所示．②作图线如图所示③由闭合电路欧姆定律得E＝U＋eq\f(U,R)(r＋R0)变形得eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r＋R0,E)eq\f(1,R)，从上式看出在eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图像中，纵轴的截距即为eq\f(1,E)，由图像得出截距为0.1，所以E＝10.0V(9.5V～11.1V内均正确)．答案(1)9.4(2)①见解析图②见解析图③10.0(9.5～11.1内均正确)3．[2013·福建卷，19(2)]硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实验小组设计如图6－14－5甲所示电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电压表V1量程选用3V，内阻为6.0kΩ；电压表V2量程选用15V，内阻约为30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12V，内阻不计．(1)根据图6－14－5甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路．图6－14－5(2)用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2.①某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1＝______V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为________mA(保留两位小数)．②该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“－”表示反向)，并在如图6－14－6所示坐标纸上建立Ix－Ux坐标系，标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点．请你标出余下的4个坐标点，并绘出Ix－Ux图线．123456789U1/V0.000.000.060.120.240.420.721.141.74U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7Ux/V0.0－1.0－2.0－3.0－4.0－5.0－6.0－7.0－8.0Ix/mA0.000.00－0.01－0.02－0.04－0.07－0.12－0.19－0.29图6－14－6③由Ix－Ux图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，Ix与Ux成______(填“线性”或“非线性”)关系．解析①见答案．(2)①V1选用的是3V量程，则刻度盘的最小分度为0.1V，按“十分之一”估读法应估读到0.01V，故读得结果为1.40V．因V1与硅光电池串联，故通过硅光电池的反向电流与通过V1的电流相同：I＝eq\f(U1,RV1)＝eq\f(1.40V,6.0kΩ)＝0.23mA.②图见答案．③因Ix－Ux图线为一条曲线，故Ix与Ux成非线性关系．答案(1)连线如下图(2)①1.400.23②描点绘出Ix－Ux图线如图所示③非线性4．[2014·福建卷，19(2)]某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池的电动势和内阻，实验原理如图6－14－7甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表，为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0Ω的定值电阻．(1)已知灵敏电流计的满偏电流Ig＝100μA、内阻rg＝2.0kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200mA，应并联一只________Ω(保留一位小数)的定值电阻R1；(2)根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整的电路；图6－14－7(3)某次实验的数据如下表所示：测量次数12345678电压表读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改装表读数I/mA20406080100120140160该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法)，计算出电池组的内阻r＝________Ω(保留两位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是___________________________________．(4)该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实验阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大．若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是________．(填选项前的字母)A．电压表内阻的影响B．滑动变阻器的最大阻值偏小C．R1的实际阻值比计算值偏小D．R0的实际阻值比标称值偏大解析(1)根据并联电路的分流原理，可得改装后电表的量程I＝Ig＋IR＝Ig＋eq\f(Igrg,R1)，代入解得R1＝1.0Ω.(2)由于R1与并联后与滑动变阻器串联，然后将并联在电路中．实物图如答案图所示．(3)根据闭合电路的欧姆定律E＝U＋I(R0＋r)可得R0＋r＝eq\f(ΔU,ΔI)，代入数据解得r＝1.66Ω.利用逐差法处理数据可充分利用测得的数据，减少一次测量所带来的偶然误差．(4)由实验的测量原理可知，电动势内阻的测量值应为：r测＝eq\f(E－U,I)－R0，可知，若R1的实际阻值比计算值小，则会导致电流表的读数偏小，则使r测偏大，C对；若R0的实际阻值比标称值偏大，则使r测偏大，D对．而电压表的内阻和滑动变阻器的阻值不会导致r测偏大，A、B均错．答案(1)①1.0(2)如图所示(3)1.66充分利用测量的数据(4)CD图6－14－85．(2014·新课标全国卷Ⅰ，23)利用如图6－14－8(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9Ω)，电阻R0(阻值为3.0Ω)，电阻R1(阻值为3.0Ω)，电流表(量程为200mA，内阻为RA＝6.0Ω)，开关S.实验步骤如下：①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；③以eq\f(1,I)为纵坐标，R为横坐标，作eq\f(1,I)－R图线(用直线拟合)；④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.回答下列问题：(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则eq\f(1,I)与R的关系式为________．(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0Ω时电流表的示数如图6－14－8(b)所示，读出数据，完成下表．答：①_____________________________________________________________，②________________________________________________________________.R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077eq\f(1,I)/A－16.998.00②10.011.011.913.0图6－14－8(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝________A－1·Ω－1，截距b＝________A－1.(4)根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.解析(1)因为RA＝6.0Ω，R1＝3.0Ω，所以IR1＝2IA，由闭合电路欧姆定律得：E＝IRA＋3I(R＋R0＋r)，所以eq\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3（R0＋r）＋RA,E)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)(5.0＋r)(2)根据图(b)可知电流的读数为110mA＝0.110A所以eq\f(1,I)＝9.09A－1.(3)根据描点，画出如图所示的图像，则斜率k＝eq\f(12－6,6)＝1.0(A－1Ω－1)截距b＝6.0A－1(4)由(1)、(3)结合得：eq\f(3.0,E)＝1.0，eq\f(3（R0＋r）＋RA,E)＝6.0，代入数据得：E＝3.0V，r＝1.0Ω.答案(1)eq\f(1,I)＝eq\f(3,E)R＋eq\f(15＋3r,E)(2)0.1109.09(3)见解析1.0(或在0.96～1.04之间)6.0(或在5.9～6.1之间)(4)3.0(或在2.7～3.3之间)1.0(或在0.6～1.4之间)(1)分析近几年的高考，考查的方向基本不变，主要体现在基本仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计方面．(2)基本仪器的使用仍是今后高考中考查的热点，同时注重对实验操作过程的考查和创新设计实验的考查.常考问题一多用电表的使用及读数问题1．(2014·山东省实验中学二模)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，首先用游标为20分度的游标卡尺测量其长度如图6－14－9甲，由图甲可知其长度为________mm；用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图乙可知其直径为________mm；用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙，则该电阻的阻值约为________Ω.图6－14－9解析游标卡尺的读数为(50＋0.05×5)mm＝50.25mm，螺旋测微器的读数为(4.5＋0.01×20.0)mm＝4.700mm，多用电表的读数为19×10Ω＝190Ω.答案50.254.7001902．[2014·重庆卷，6(1)]某照明电路出现故障，其电路如图6－14－10甲所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线及其接触完好．维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障．他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点．图6－14－10(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是________．(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)解析(1)由于多用电表的挡位选为直流50V，所以读数时可选用0～50V的刻度，故读数应为11.5V，两表笔接a、c时，测量电池两端的电压，此读数略小于蓄电池的电动势，说明蓄电池是正常的．(2)若两表笔接b、c两点时，电压表读数仍为11.5V，说明a、b之间是通路，保险丝和开关正常，b、c之间是断路小灯发生断路故障．答案(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯3．(2014·泰州模拟)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6－14－11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．图6－14－11(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6－14－12(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.图6－14－12(3)将图6－14－11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)答案(1)黑(2)14.053.04.6(3)1064．为确定某电子元件的电气特征，做如下测量．(1)用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，因此需选择________倍率的电阻挡(选填“×10”或“×1k”)，并________再进行测量，多用表的示数如图6－14－13所示，测量结果为________Ω.图6－14－13图6－14－14(2)将待测元件(额定电压9V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、电键及若干导线连接成电路如图6－14－14所示．添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性．本实验中使用多用表测电压，多用表的选择开关应调到________挡(选填“直流电压10V”或“直流电压50V”)．解析(1)用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“×10”倍率的电阻挡，并在欧姆调零后再进行测量，多用表的测量结果为70Ω.(2)要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路，如图．本实验中使用多用表测电压，多用表的选择开关应调到直流电压10V挡．答案(1)×10欧姆调零70(2)电路见解析图直流电压10V1．欧姆表刻度盘特点(1)左∞右0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零与电流、电压最大刻度重合．(2)刻度不均匀：左密右疏．(3)欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率．电流、电压挡是量程范围挡．在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处)．2．读数技巧(1)为了减小读数误差，指针应指在表盘eq\f(1,3)到eq\f(2,3)的部分，即中央刻度附近．(2)指针所在刻度盘处每个小格表示1Ω时，要估读到下一位，其余情况都不用估读到下一位．(3)电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积．3．欧姆表使用六注意(1)选挡接着调零；(2)换挡重新调零；(3)待测电阻与电路、电源要断开；(4)尽量使指针指在表盘中间位置附近；(5)读数之后要乘以倍率得阻值；(6)用完后，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压的最高挡．常考问题二以测量电阻为核心的电学实验近年来，以测电阻为核心的电学实验一直是高考考查的热点，涉及测量电阻的实验包括：万用电表测电阻、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测量金属的电阻率、伏安法测电阻，设计实验测量电流表或电压表的内阻等．此类实验考题灵活多变，既可以考查仪器的选择与使用又可以考查电路的连接，还可以考查数据处理与图像分析．5．(2014·南京一模)(1)用多用电表欧姆挡粗略测量某元件的电阻，选用×1挡，测量结果如图6－14－15所示，则测得的电阻为________Ω；图6－14－15(2)为描绘该元件的U－I图线．提供了如下器材：A．电流表A(量程0.6A，内阻约0.9Ω)B．电压表V(量程3V，内阻约3kΩ)C．滑动变阻器R1(10Ω，2A)D．滑动变阻器R2(1000Ω，1A)E．电源E(电动势6V，内阻约0.1Ω)F．开关S及导线若干①实验中滑动变阻器应该选择________(填写器材序号即可)，以保证实验过程中调节方便；②设计合适电路，在虚线框内画出实验电路图；eq\x(——待测元件)——图6－14－16③如图6－14－16中Ⅰ、Ⅱ图线，一条为元件真实的U－I图线，另一条是本次实验中测得的U－I图线，其中________是本次实验中测得的图线．解析(1)从多用电表指针位置可以读出示数为13.0(读成13也得分)，乘以倍率，即可测得该元件的电阻为13.0Ω(13Ω也得分)；(2)由于该元件电阻较小，所以电流表选用外接法，描绘该元件伏安特性曲线，电压从零开始，且要测量多组数据，故滑动变阻器选用小阻值R1且采用分压式接法，选用C；(3)由于电压表的分流，所以实验中测得的U－I图线，要比该元件真实的图线要低一些，应选图线Ⅱ.答案(1)13.0(2)①C(或滑动变阻器R1)②如图所示③Ⅱ6．(2014·江苏卷，10)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6－14－17甲所示的部件________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm.图6－14－17(2)如图乙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38mA，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，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议．解析(1)在使用螺旋测微器测量完毕、防止读数时测微螺杆发生转动，应旋紧B处的固定旋钮．其读数为：d＝0＋41.0×0.01mm＝0.410mm.(2)由图中两表读数可知，电流表示数几乎为零，说明电路中出现了断路，又由电压表示数几乎达到满偏可知，7到9之间发生断路．(3)由于eq\f(3000,58.7)<eq\f(58.7,0.3)，故eq\f(RV,R)<eq\f(R,RA)，所以电流表应改为内接，可减小实验误差，建议见答案．答案(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；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、用图像法求电阻值)7．某兴趣小组为了测量一待测电阻Rx的阻值，给定的器材如下：A．多用电表B．电压表V，量程15V，内阻约20kΩC．电流表A1，量程0.6A，内阻r1约1ΩD．电流表A2，量程1.2mA，内阻r2＝50ΩE．滑动变阻器R1，最大阻值为5ΩF．滑动变阻器R2，最大阻值为50ΩG．电阻箱R3，阻值为0～9999.9Ω另有电源E(电动势约6V)、导线、开关S图6－14－18(1)①在用多用电表粗测电阻时，该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡，其阻值如图6－14－18甲中指针所示，为了减小多用电表的读数误差，应换用________欧姆挡；②按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时，其阻值如图乙中指针所示，则Rx的阻值大约为________Ω.(2)在用某种测量方法精确测量该电阻的阻值时，要求待测电阻的电压可以从零开始连续调节，测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半．则在上述器材中，除了电源、导线、开关外还应选用的器材是________(填器材前面的字母序号)；(3)在虚线框内画出用此方法测量该电阻阻值时的实验电路图．解析(1)①甲图指针偏向右侧，读数误差大，故应换用“×1”欧姆挡，②欧姆表读数＝刻度盘读数×倍率，Rx阻值约为9Ω.(2)为提高电表的读数精度，电压表与电流表指针偏转角度都要尽量超过1/3，题中要求电表指针偏转超过其量程的一半．而电动势约6V，电压表量程为15V，不满足题目要求，所以可利用电流表和电阻箱R3改装成电压表，电流表A2内阻已知，所以改装电表时用电流表A2；在分压式电路中，为了使待测电阻Rx两端的电压有明显的变化，一般情况下选最大阻值比较小的滑动变阻器，所以选择R1.答案(1)①“×1”；②9或(9.0)(2)CDEG(3)如图所示．1．仪器的选择(1)电源的选择：一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．(2)电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右．2．伏安法测电阻的常规设计实验需要一个电流表和一个电压表，利用欧姆定律求其电阻．但有时题目中缺少电压表或缺少电流表，或电压表、电流表的量程不符，这时可以把已知内阻的电流表当作电压表来使用，把已知内阻的电压表当作电流表来使用，甚至可以把已知内阻的电流表(或电压表)和电阻箱改装成符合要求的电压表(或电流表)．3．定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用．但近几年考题当中，经常出现用阻值已知的定值电阻(或电阻箱)充当电压表，或用阻值已知的定值电阻(或电阻箱)充当电流表．常考问题三以测电源电动势为核心的电学实验测定电源的电动势和内阻的实验是高中物理实验中的重要实验之一．其基本方法是运用电流表和电压表等实验器材、利用图像法得出电源电动势和内阻．预测2015年高考本实验是考查热点，结合图像求解电源电动势和内阻应引起大家的重视．图6－14－198．根据闭合电路欧姆定律，用图6－14－19所示电路可以测定电池的电动势和内阻．图中R0是定值电阻，通过改变R的阻值，测出R0两端的对应电压U，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的．根据实验数据在eq\f(1,U)－(R＋r)坐标系中描出坐标点，如图乙所示，已知R0＝150Ω.试完成下列问题：(1)请根据原理图将图甲中的实物图连接好．(2)在图乙中画出eq\f(1,U)－(R＋r)关系图线．(3)图线的斜率是________V－1·Ω－1，由此可得电池电动势E＝________V.图6－14－20解析(1)所连实物图如图(a)所示．(2)所画的图像如图(b)所示．(3)根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋eq\f(U,R0)(r＋R)，即：eq\f(1,U)＝eq\f(1,R0E)(R＋r)＋eq\f(1,E)，由图(b)可知斜率k＝eq\f(1,R0E)＝0.0045，则E＝1.48V.答案(1)如图(a)所示(2)如图(b)所示(3)0.0045(0.0043～0.0047均对)1.48(1.46～1.50均对)9．(2014·北京卷，21)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6－14－21中的________(选填“甲”或“乙”)．图6－14－21(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(0～15V)B．电压表(0～3V)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6－14－22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123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480图6－14－22(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．下图各示意图中正确反映P－U关系的是________．解析(1)由于电源内阻较小，电流表相对电源应外接，故电路图应选甲．(2)由于测一节干电池的电动势(约1.5V)，电压表应选用B，由于电源内阻较小，滑动变阻器应选用C.(3)第2组数据描点及U－I图线如图所示．(4)由U－I图线可得：电动势E＝1.50V，内电阻r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(1.50－1.00,0.6)Ω＝0.83Ω(5)随着滑动变阻器滑片的移动，外电阻越来越大，电压表示数U逐渐增大，电源的输出功率先增大后减小，当外电阻等于电源内电阻时，输出功率最大，故D对，A、B、C均错．答案(1)甲(2)BC(3)见解析(4)1.50(1.49～1.51)0.83(0.81～0.85)(5)D10．(2014·河北邯郸质检)(1)如图6－14－23甲是“测电池的电动势和内阻”的实验电路，如果采用新电池进行实验，实验时会发现，当滑动变阻器在阻值较大的范围内调节时，电压表变化________(填“明显”或“不明显”)；(2)为了较精确地测量一节新电池的内阻，可用以下给定的器材和一些导线来完成实验，器材：量程3V的理想电压表V，量程0.6A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻R0(R0＝1.50Ω)，滑动变阻器R1(0～10Ω)，滑动变阻器R2(0～200Ω)，开并S.相比于图甲，图乙中的电阻R0有哪些作用？______________________________________________________________________________________________________________________________________(3)为方便实验调节且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(填R1或R2)；(4)用笔画线代替导线在图丙中完成实物连接图；(5)实验中，改变滑动变阻器的阻值，测出当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2，则新电池内阻的表达式r＝________(用I1、I2、U1、U2和R0表示)；图6－14－23(6)处理实验数据时，测出两组U、I值，便可计算出电池的电动势和内阻，这样做虽然简单，但误差可能较大．处理数据时如何减少实验误差，请你提出一种处理方法：__________________________________________________________________________________________________________________________.解析(1)新电池的内阻很小，内电路的电压降很小，虽然滑动变阻器在阻值较大的范围内调节，但电压表变化还是不明显；(2)方便实验操作和数据测量；防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏；(3)因为R1的总电阻较小，使电路中电流较大，电流表指针能在刻度盘中央附近，测量误差较小；(4)如下图所示，有一处画错不给分(5)可将定值电阻和内阻绑在一起，即R＝r＋R0，根据闭合电路欧姆定律可得E＝U1＋I1R，E＝U2＋I2R联立可得r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)－R0(6)尽可能多测几组U、I值，分别求出每组的E、r值，最后求平均值(或作U－I图像利用图线在坐标轴上截距求出E、r)．答案(1)不明显(2)方便实验操作和数据测量；防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏(3)R1(4)见解析(5)r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)－R0(6)尽可能多测几组U、I值，分别求出每组的E、r值，最后求平均值(或作U－I图像利用图线在坐标轴上截距求出E、r)1．测量电源的电动势和内阻的方法很多，如伏安法、安阻法、伏阻法等．任何一种实验方法．一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I，这也是命题专家命题时的入手点．2．在测量电源电动势和内阻的实验中，利用图像得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图像时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图像中的斜率与截距求解．当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量．常考问题四创新探究设计型创新探究实验通常是将课本上的实验做适当的变化、创新．试题的“创新”点主要体现在：改变实验探究的条件、改变实验探究的结论、改变实验探究的思路、改变实验考查的方法、体现实验探究结果的开放性、评估实验探究的过程与结果等方面．从命题趋势上看，实验考查向着拓展实验、创新实验方向发展，注重考查同学们的知识迁移能力和解决实际问题的能力．11．(2014·南昌市调研考试)某兴趣小组为了研制一台“电子秤”，找到一个力电转换传感器，该传感器的输出电压正比于受压面的正压力，实验操作时，先调节传感器输入端的电压(要求从零开始调节)，使力电转换传感器在空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压．(1)如图6－14－24所示：E为直流电源；S为开关；R为滑动变阻器；eq\a\vs4\al()为电压表，在图中用笔划线代替导线连接成实验电路图．图6－14－24(2)若将质量为m0的砝码放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U0；然后取下砝码，再将待测质量为m的物体放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U，则待测物体的质量m＝________．解析(1)要求传感器输入端的电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法．(2)因为测得的输出电压和所放物体的质量成正比，故eq\f(U,m)＝eq\f(U0,m0)，则待测物体的质量m＝eq\f(U,U0)m0.答案(1)如图所示(2)eq\f(U,U0)m012．(2014·山东潍坊市一模)某科研小组要用伏安法测量磁流体发电机的电动势和内阻，所用器材如图6－14－25甲所示，其中，长方体表示磁流体发电机的发电导管，其前后两个侧面是绝缘体，上下两表面是电阻不计的导体薄片，薄片上分别焊接一个接线柱．匀强磁场垂直于前后两个侧面，含有正、负离子的高速流体在发电导管内向右匀速流动，两个接线柱间形成稳定的电势差．(1)发电导管的________接线柱电势高．(选填“上”或“下”)(2)在图甲中用笔画线代替导线，把电路元件连接起来以达到实验目的．图6－14－25(3)连接好电路后，调节滑动变阻器，记录多组电流表示数I和对应的电压表示数U的数据，在U－I坐标系中描点如图乙所示．根据描出的点作出U－I图线，并由图线求出磁流体发电机的电动势E＝________V；内阻r＝________Ω.(4)该小组利用求出的内阻r来研究流体的导电特性，首先测量了长方体发电导管的各边长度分别为d1、d2、d3，如图甲所示，然后根据电阻定律r＝eq\f(ρl,S)求流体的电阻率ρ，则公式中的电阻长度l＝________，S＝________．(用d1、d2、d3表示)答案(1)下(2)如图甲(3)如图乙3.52.5(4)d1d2d3解决这类题主要抓住两点：一是选择好合适的实验原理，求解电学设计性实验考题的关键是在弄清原理的基础上将基本方法灵活迁移，从方法迁移中寻找问题的突破口．二是设计合理的电路．应先依据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器，然后确定电流表的接法，再选择控制电路并画出实验电路图.1．为了测量电流表A1的内阻，某同学采用如实物图6－14－26所示的实验电路．其中：图6－14－26A1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，阻值范围是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．(1)①实验中滑动变阻器采用________接法(填“分压”或“限流”)②根据如图6－14－26所示电路的实物图，请在虚线框中画出实验电路图．(2)请将该同学的操作补充完整：①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”)；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.②将开关S2扳到接点b处，________，使电流表A2的读数仍是150μA.图6－14－27③若此时电阻箱各旋钮的位置如图6－14－27所示，则待测电流表A1的内阻Rg＝________Ω.图6－14－27(3)上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑片位置，都要保证两只电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用________．(填写阻值前相应的字母)A．200kΩ B．20kΩC．15kΩ D．150kΩ解析(1)①该电路滑动变阻器为限流接法．②电路图如图所示．(2)①闭合开关之前，应使滑动变阻器的阻值最大，滑片在最左端；②本实验使用替代法测量电流表的内阻，因此开关S2接a和接b时电流表A2的读数应该相同，开关接b时，需调节电阻箱R1.③电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻，读数为86.3Ω.(3)当滑动变阻器R2的阻值为零时，电路中的电流不能超过两个电流表的量程，即I＝eq\f(E,R3)≤200×10－6A，解得R3≥20kΩ.答案(1)①限流②见解析图(2)①左②调节电阻箱R1③86.3Ω(3)ABD2．(2014·福州高三质检)要描绘一个标有“3V0.8W”小灯泡的伏安特性曲线，已选用的器材有：电源(电动势为4.5V，内阻约1Ω)；电流表(量程为0～300mA，内阻约5Ω)；电压表(量程为0～3V，内阻约3kΩ)；滑动变阻器(最大阻值10Ω，额定电流1A)；开关一个和导线若干．(1)为便于实验操作，并确保实验有尽可能高的精度，则实验的电路图应选用下图中的________(填字母代号)．(2)图6－14－28甲是实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在(1)问中所选的电路图补充完成图甲中实物间的连线(用笔画线代替导线)．图6－14－28(3)测量结束后，先把滑动变阻器滑动片移到________(填“左端”或“右端”)，然后断开开关，接着拆除导线，整理好器材．(4)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．由图像可知小灯泡的电阻值随工作电压的增大而________(填“不变”、“增大”或“减小”)．解析(1)小灯泡电阻约RL＝eq\f(U2,P)＝11.25Ω，由于Req\o\al(2,L)＜RARV，所以电流表采用外接法，又数据要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法，故选项C正确．(2)实物连线见答案．(3)开始时灯的电压为零，滑动变阻器的滑动片应移到最左端．(4)I－U图像向下弯可知小灯泡的电阻值随工作电压的增大而增大．答案(1)C(2)如图所示(3)左端(4)增大3．(2014·德州二模)如图6－14－29甲所示，是某同学设计的一个测电源电动势和内阻的原理图，待测电源电动势E、内阻r，电压表V的量程为3V，内阻非常大(可视为理想电压表)，电阻箱R，一段电阻未知的电阻丝R0，单刀单掷开关K1，单刀双掷开关K2，实验步骤如下图6－14－29(1)调节电阻箱的阻值为20Ω，K2接到a，闭合K1，记下电压表的读数为2.00V，断开K1；(2)保持电阻箱的阻值不变，K2切换到b，闭合K1，记下图乙所示电压表的读数为________V，断开K1.由此可以算出电阻丝的电阻R0为________Ω；(3)将K2再切换到a，闭合K1，多次调节电阻箱，读出多组电组箱的示数和对应的电压表的示数，断开K1.由测得的数据，绘出如图丙所示的eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图像．根据图像可以求得电源电动势E＝________V，电源内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)图6－14－29(4)根据原理图连接实物图丁图6－14－29答案(2)2.404.00(或4)(3)2.50.69(4)如图所示4．小明同学为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内阻，设计了图6－14－30甲所示的电路，在一定光照条件下进行实验：图6－14－30(1)请根据图甲完成图乙中实物的连线．(2)将测量出来的数据记录在下表中，其中第4组数据的电压如图丙所示，则电压为________V.12345678U/V1.771.751.701.541.271.000.50I/μA1230486068768086(3)将这些数据在图丁中描点，第4组数据还未描出．图6－14－30①请在图丁中描出第4组数据的点，作出该硅光电池组的U－I图线；②由此U－I图线可知，该硅光电池组的电动势E＝________V，电池组的内阻随其输出电流的变化而改变，在电流为86μA时，该电池组的内阻r＝________Ω(保留三位有效数字)．解析(1)所连的实物图如图a所示．(2)电压表的读数为U＝1.65V.(3)①该硅光电池组的U－I图线如图b所示．②由U－I图像可知电源的电动势E＝1.80V.由U－I图线可以看出在电流为86μA时，外电压为U＝0.50V，此时的内电压为U′＝E－U＝1.30V，所以该电池组的内阻为r＝eq\f(U′,I)＝eq\f(1.30,86×10－6)Ω＝1.51×104Ω.答案(1)如图a所示(2)1.65(3)①如图b所示②1.801.51×1045．(2014·山东卷，22)实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度．该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图6－14－31甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度．图6－14－31可供使用的器材有：电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω；电压表：量程3V，内阻约9kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值5Ω；滑动变阻器R2：最大阻值20Ω；定值电阻：R0＝3Ω；电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干．回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至________端(填“a”或“b”)．(2)在实物图6－14－32中，已正确连接了部分导线，请根据图6－14－31甲电路完成剩余部分的连接．图6－14－32(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为________V.(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字)．解析(1)由(3)中电流表的读数为0.50A时，电压表的读数为2.30V可知，Rx和R0的总阻值约为4.60欧姆，若选用滑动变阻器R1，电源电压为6V，电流表的量程只有0.6A，会把电流表烧坏，故滑动变阻器应该选R2.闭合开关前应将滑片移至a端保证连入电阻最大．(2)见答案图(3)由于电压表量程0～3V，分度值为0.1V，故读数为2.30V(4)Rx的阻值为1.60欧姆，由R＝ρeq\f(l,S)可知，l＝eq\f(RS,ρ)＝eq\f(1.60×1.0×10－6,1.7×10－8)m≈94m.答案(1)R2a(2)如图所示(3)2.30(2.29、2.31均正确)(4)94(93、95均正确)6．[2014·安徽卷，21(Ⅱ)]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6－14－33甲所示，得到电压表的内阻为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1.5V，则电压表的示数应为________V(结果保留两位有效数字)．图6－14－33(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：图6－14－33A．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2000Ωc．滑动变阻器：最大阻值10Ωd．电阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ωe．电阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ωf．电池组：电动势约6V，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________(填“b”或“c”)，电阻箱中选用________(填“d”或“e”)．②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真(填“＞”或“＜”)；若RV越大，则eq\f(|R测－R真|,R真)越________(填“大”或“小”)．解析(1)电压表的示数即为等效电路的路端电压，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＝eq\f(E,RV＋r)RV＝1.0V(2)①滑动变阻器选择分压式接法，故选择阻值较小的，c可用；电压表半偏时，所串联变阻箱电阻约为3000Ω，故变阻箱选择d.②由闭合电路欧姆定律可知，随着电阻箱的阻值变大，电源两端的路端电压随之变大，当电阻箱调至使电压表半偏时，此时电压表与变阻箱两端的总电压比变阻箱阻值为0时要大，故此时变阻箱的实际分压是大于电压表的，故有R阻>RV，因此电压表电阻的测量值大于真实值，即R测＞R真，当RV越大，R测越接近真实值，故eq\f(|R测－R真|,R真)越小．答案(1)1.0(2)①cd②>小

第15讲光学实验中常考的2个问题1．[2012·福建卷，19(1)]在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图6－15－1所示)：图6－15－1(1)下列说法哪一个是错误的________．(填选项前的字母)A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝a/(n－1)图6－15－2(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图6－15－2所示，其示数为________mm.解析(1)在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是否沿遮光筒的轴线传播，故A错误；因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离，故B正确；微小量累积法可有效减小测量中的偶然误差，故C正确．答案为A.(2)手轮上固定刻度读数为1.5mm，可动刻度读数为47.0×0.01mm，故测量结果为1.5mm＋47.0×0.01mm＝1.970mm.答案(1)A(2)1.9702．(2012·浙江卷，21)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图6－15－3甲所示．图6－15－3(1)在图6－15－4中画出完整的光路图；图6－15－4(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留三位有效数字)．(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图6－15－3乙所示．图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)．解析(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向．光路如图所示．(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为i，折射角为r，则sini＝eq\f(5.3,\r(5.32＋42))＝0.798，sinr＝eq\f(2.2,\r(2.22＋3.62))＝0.521.所以玻璃的折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(0.798,0.521)＝1.53.(3)由题图乙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.答案(1)见解析图所示(2)1.53(说明：±0.03范围内都可)(3)A3．[2012·重庆卷，22(1)]如图6－15－5所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触．图6－15－5在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图6－15－6所示．计算折射率时，用__________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用__________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小．图6－15－6解析实验用的光学玻璃砖的光学面不能用手接触，以防止损坏其光学面．如图所示，连接cd、ce并延长分别交玻璃砖于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角∠O′OO2<∠O′OO1，由n＝eq\f(sini,sinr)得，折射角越大的，求得的折射率越小．由图可得，用d点得到的值较小．而ce与ab近似平行，故用e点得到的值误差较小．答案光学de(1)从近几年高考试题看，测玻璃的折射率不断出现，主要考查测量原理、误差分析、读数问题和数据处理．(2)“用双缝干涉测光的波长”实验是高考的热点，考查的重点是仪器的放置顺序、仪器读数和数据处理等.常考问题一测定玻璃的折射率1.图6－15－7用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图6－15－7所示．(1)在本题的图上画出所需的光路．(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________，在图上标出它们．(3)用(2)中所测物理量计算折射率的公式是n＝________．解析(1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线．(2)在所画的图上注明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)．(3)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)eq\b\lc\((\a\vs4\al\co1(或因为sinθ1＝\f(EF,OE)，sinθ2＝\f(GH,OG)，则))eq\b\lc\\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＝\f(EF/OE,GH/OG)＝\f(EF·OG,OE·GH))).答案见解析2．学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图6－15－8所示．在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图6－15－8(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P3、P4两位置，________处所对应的折射率值大．(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________．解析(1)根据折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，题中i＝60°，r＝∠AOF＝30°，所以n＝eq\f(sin60°,sin30°)≈eq\r(3).(2)图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大．(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1.答案(1)eq\r(3)(2)P4(3)1用插针法找出出射光线，再确定出射点画好光路图是关键，此方法可测不同形状的玻璃的折射率，也可测液体的折射率．常考问题二用双缝干涉测光的波长3．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图6－15－9甲)，并选用缝间距d＝0.20mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700mm.然后，接通电源使光源正常工作．甲乙丙图6－15－9(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数y1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数y2＝________mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮纹(或暗纹)间的距离Δy＝______mm；这种色光的波长λ＝______nm.解析(1)主尺读数为15mm，游标尺读数为1×0.02mm＝0.02mm，二者相加可得读数为15.02mm.(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图乙(a)中的中央刻线所对亮条纹记为第1条，则图丙(a)中，中央刻线所对亮纹为n＝7，则Δy＝eq\f(y2－y1,n－1)＝2.31mm，光的波长λ＝eq\f(Δy·d,l)＝6.6×102nm.答案(1)15.02(2)2.316.6×1024．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图6－15－10所示．图6－15－10(1)令单缝宽度为h，双缝距离为d，双缝与屏距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹()A．h＝10mm，d＝0.1mm，l＝100cmB．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝100cmC．h＝1mm，d＝10mm，l＝10cmD．h＝10mm，d＝10mm，l＝100cm(2)用某种单色光照射双缝得到如图6－15－11甲所示的干涉条纹，则分划板在图中A、B位置时，游标卡尺读数分别为yA＝________mm，yB＝________mm，相邻两条纹间距Δy＝________mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示．则在这种情况下波长的测量值________实际值．(填“大于”、“小于”或“等于”)图6－15－11答案(1)B(2)11.115.60.75(3)大于1．调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮．2．放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上．3．调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离．4．不要直接测Δy，要测几个条纹的间距计算得Δy，这样可以减小误差．5．白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层.图6－15－121．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa′和bb′，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在图6－15－12所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将 ()图6－15－12A．偏大 B．偏小C．不变 D．无法确定解析经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与真实的折射角相同．答案C图6－15－132.某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1－sinθ2的图像如图6－15－13所示，下列判断不正确的是 ()图6－15－13A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B．玻璃的折射率为0.67C．玻璃的折射率为1.5D．玻璃临界角的正弦值为0.67解析由sinθ1－sinθ2图像可知，eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(1,0.67)＝1.5＞1，故光是从空气射入玻璃的，入射角为θ1，A正确；由折射率的定义知n＝1.5，C正确，B错误；由临界角定义知临界角的正弦值sinC＝eq\f(1,n)＝0.67，D正确．答案B图6－15－143．某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图6－15－14中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置上，上述现象恰好消失，此时只须测量出________．即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n＝________．图6－15－14解析“P2挡住P1的像的现象恰好消失”意味着刚好发生全反射现象，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C，玻璃砖转过θ，入射光路的法线也转过同样的角度，入射角θ＝C，根据n＝eq\f(1,sinC)得n＝eq\f(1,sinθ).答案玻璃砖直径边绕O点转过的角度θeq\f(1,sinθ)4．在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按图6－15－15所示的方法，让激光束通过自制的双缝．(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)；(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)；图6－15－15(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(选填“大”或“小”)．图6－15－15解析(1)由Δy＝eq\f(L,d)λ可知d越小，Δy越大．(2)由Δy＝eq\f(L,d)λ可知，L越大，Δy越大．(3)由Δy＝eq\f(L,d)λ可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小，故用蓝色光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小．答案(1)越大(2)越大(3)小5．利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d＝0.4mm，双缝到光屏的距离l＝0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图6－15－16所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所示，则图6－15－16(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为yA＝________mm，yB＝________mm，相邻两条纹间距Δy＝________mm；(2)波长的表达式λ＝________(用Δy、l、d表示)，该单色光的波长λ＝________m；(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”)．解析(1)yA＝11mm＋1×0.1mm＝11.1mmyB＝15mm＋6×0.1m＝15.6mmΔy＝eq\f(yB－yA,6)＝eq\f(15.6－11.1,6)mm＝0.75mm(2)由Δy＝eq\f(l,d)λ得λ＝eq\f(d,l)Δy代入数据，得λ＝eq\f(0.4×10－2,0.5)×0.75×10－3m＝6.0×10－2m(3)由v＝λf知频率高的单色光波长小，所以根据Δy＝eq\f(l,d)λ判断出干涉条纹间距将变小．答案(1)11.115.60.75(2)eq\f(d,l)Δy6.0×10－2(3)变小6．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图6－15－17所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．图6－15－17(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A.(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；②按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用刻度尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意________________和________________．(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图6－15－18甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距Δy为________mm.图6－15－18(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m.测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算公式λ＝________，求得所测红光波长为________nm.解析(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃A上．所以排列顺序为：C、E、D、B、A.(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上．(3)测量头的读数应该先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为13.870mm，图甲读数为2.320mm，所以相邻亮条纹间距Δy＝eq\f(13.870－2.320,5)mm＝2.310mm.(4)由条纹间距离公式Δy＝eq\f(l,d)λ得：λ＝eq\f(dΔy,l)，代入数值得：λ＝6.6×10－7m＝660nm.答案(1)E、D、B(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行单缝、双缝间距离要适当(3)13.8702.310(4)eq\f(dΔy,l)660第16讲分子动理论气体及热力学定律1．(2012·福建卷，28)(本题共有两小题，每小题6分，共12分．每小题只有一个选项符合题意)(1)关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是________．(填选项前的字母)A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大B．不可能使热量由低温物体传递到高温物体C．若两分子间距离增大，分子势能一定增大D．若两分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大(2)空气压缩机的储气罐中储有1.0atm的空气6.0L，现再充入1.0atm的空气9.0L．设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，则充气后储气罐中气体压强为________．(填选项前的字母)A．2.5atmB．2.0atmC．1.5atmD．1.0atm解析(1)由热力学第一定律知内能的变化取决于做功和热传递两个方面，故A错误．由热力学第二定律知引起其他影响的情况下热量也可由低温物体传递到高温物体，B错误．当r＞r0时分子力表现为引力，分子距离增大时分子势能增大，而r＜r0时则相反，故C错误．分子间引力和斥力都是随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，故D正确．(2)取全部气体为研究对象，由p1V1＋p2V2＝pV1得p＝2.5atm，故A正确．答案(1)D(2)A2．(2013·福建卷，29)(本题共有两小题，每小题6分，共12分．每小题只有一个选项符合题意)(1)下列四幅图中，能正确反映分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是________．(填选图下方的字母)(2)某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看作理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0、体积为________的空气．(填选项前的字母)A.eq\f(p0,p)VB.eq\f(p,p0)VC．(eq\f(p,p0)－1)VD．(eq\f(p,p0)＋1)V解析(1)分子间作用力f的特点是：r＜r0时f为斥力，r＝r0时f＝0，r＞r0时f为引力；分子势能Ep的特点是r＝r0时Ep最小，因此只有B项正确．(2)以充气完成后轮胎内压强为p的气体为研究对象，设它在压强为p0时的体积为V0，根据玻意耳定律pV＝p0V0，V0＝eq\f(p,p0)·V，因此充入轮胎内压强为p0的气体体积ΔV＝V0－V＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(p,p0)－1))V，因此C正确．答案(1)B(2)C3．(2014·福建卷，29)(本题共有两小题，每小题6分，共12分．每小题只有一个选项符合题意)(1)如图7－16－1，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比．图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是________．(填选项前的字母)图7－16－1A．曲线①B．曲线②C．曲线③D．曲线④图7－16－2(2)图7－16－2为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图像，它由状态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是________．(填选项前的字母)A．TA<TB，TB<TCB．TA>TB，TB＝TCC．TA>TB，TB<TCD．TA＝TB，TB>TC解析(1)根据大量气体分子的运动特点“中间多，两头少”可知曲线④正确，其他曲线均不正确，故选D.(2)根据理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C可知：从A到B，体积不变，压强减小，故温度降低；从B到C，压强不变，体积增大，故温度升高，所以A、B、D均错，C正确．答案(1)D(2)C主要题型：近三年福建省的高考试题都是由两个选择题