2021-2025年高考物理真题知识点分类汇编之其他实验（二）

第76页（共76页）2021-2025年高考物理真题知识点分类汇编之其他实验（二）一．选择题（共2小题）1．（2023•江苏）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（）A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞2．（2023•全国）利用如图所示的电路做光电效应实验，通过改变滑动变阻器的滑动头位置，可获得光电流强度与电压的关系图线。实验中使用了几种已知频率的入射光照射光电管，这些光入射后在电路中均出现了光电流。保持电路接法不变，通过实验可以测出（）A．普朗克常量 B．金属的逸出功 C．光电子脱离金属后的最大初动能 D．一定光强下的饱和光电流二．多选题（共1小题）（多选）3．（2023•浙江）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（）A．图1中的Hα对应的是Ⅰ B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量 D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大三．填空题（共2小题）4．（2023•北京）（1）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径d＝。（2）采用图1所示的电路图来测量金属丝Rx的电阻率。①实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在（填“M”或“N”）端。②按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为（填“a”“b”或“c”）。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有。5．（2023•浙江）以下实验中，说法正确的是（多选）A．“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐减小B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面积C．“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温度升高，金属热电阻阻值增大D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈接入10V的交流电时，副线圈输出电压不为零四．实验题（共9小题）6．（2024•浙江）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表。温度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4电阻/（102Ω）2201601006045302515某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3V（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有3kΩ、5kΩ、12kΩ三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20℃，现要求将室内温度控制在20℃～28℃范围，且1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是，定值电阻R的阻值应选kΩ，1、2两端的电压小于V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。7．（2023•广东）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率。实验过程如下：（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。②移走玻璃砖。在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QM连线的延长线与ef面的边界交于P点，如图（a）所示。③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2。PM的示数如图（b）所示，d1为cm。测得d2为3.40cm。（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n＝。由测得的数据可得折射率n为（结果保留3位有效数字）。（4）相对误差的计算式δ=测量值-真实值真实值×100%。为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中激光在M点入射时应尽量使入射角8．（2023•湖南）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器（内阻无穷大）。（1）先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是Ω；（2）适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示数为0，此时，RF的阻值为（用R1、R2、R3表示）；（3）依次将0.5g的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示：次数123456砝码质量m/g0.00.51.01.52.02.5电压U/mV057115168220280根据表中数据在图（c）上描点，绘制U﹣m关系图线；（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0，电压传感器示数为200mV，则F0大小是N（重力加速度取9.8m/s2，保留2位有效数字）；（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感微小压力F1，此时非理想毫伏表读数为200mV，则F1F0（填“＞”“＝”或“＜”）。9．（2023•山东）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和）。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。回答以下问题：（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体。A.p与V成正比B.p与1V（2）若气体被压缩到V＝10.0mL，由图乙可读出封闭气体压强为Pa（保留3位有效数字）。（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而（填“增大”或“减小”）。10．（2023•海南）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处。（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；（2）已经测出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，则折射率n＝（用l1、l2、l3表示）；（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会（填“变大”，“变小”或“不变”）。11．（2023•全国）一玻璃砖上下底面为相互平行的平面，两个侧面中一个为平面，另一个为圆柱面的一部分。现要用插针法测量该玻璃砖的折射率，可用的器材还有：木板，白纸，铅笔，四枚大头针和带刻度的三角板（一个角为直角，两个锐角均为45°）。完成下列实验步骤中的填空并完成光路示意图：（1）将铺有白纸的木板平放在桌面上，玻璃砖放在白纸上面（图中纸面为玻璃砖底面），用铅笔描下其轮廓线，如图所示。（2）将玻璃砖移开，过其轮廓直线段的中点O作垂线（图中点划线）与圆弧交于a点，在轮廓外过a点做一条与点划线夹角为45°的直线ab；然后将玻璃砖放回原处。（3）将第一、第二两枚大头针插在。（4）在玻璃砖的另一侧插上第三枚大头针和第四枚大头针，使得。（5）再次移开玻璃砖，过第三、第四枚大头针在纸上的插孔作直线，与轮廓线交于O′点，测量线段和的长度。（6）完成光路示意图。（7）可以求出玻璃砖的折射率的表达式为n＝。12．（2022•海南）（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：①a、b分别是：（）A.单缝和双缝B.双缝和单缝C.单缝和单缝D.双缝和双缝②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是：（用x、d、L表示）；（2）用如图所示的装置研究平抛物体的运动规律，击打弹片时，A做平抛运动，B做自由落体。经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是：。以A的抛出点作为坐标原点，建立直角坐标系，如图所示，设从O→A，从A→B，从B→C的时间分别是tOA、tAB、tBC，则这三个时间（选填“相等”或“不相等”）。13．（2021•山东）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：待测热敏电阻RT（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；电源E（电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω）；电阻箱R（阻值范围0～9999.99Ω）；滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）；微安表（量程100μA，内阻等于2500Ω）；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：①按图示连接电路；②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用（填“R1”或“R2”）。（2）请用笔画线代替导线，在图丙中将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6000.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为Ω（结果保留到个位），该测量值（填“大于”或“小于”）真实值。（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐（填“增大”或“减小”）。14．（2021•浙江）小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请在画出光路图，标出入射角i和折射角r，并写出折射率n的计算式。五．解答题（共4小题）15．（2024•上海）光的行为曾令物理学家感到困惑。双缝干涉、光电效应等具有里程碑意义的实验。逐渐揭开了光的神秘面纱。人类对光的认识不断深入，引发了具有深远意义的物理学革命。（1）在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为d，双缝到光强分布传感器距离为L。①实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为。A.DdB.DdC.DLD.DL②在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比。A.增加B.不变C.减小③移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有。（多选）A.减小缝宽B.使单缝靠近传感器C.增大缝宽D.使单缝远离传感器（2）某紫外激光波长为λ，其单个光子能量为。若用该激光做光电效应实验，所用光电材料的截止频率为ν0，则逸出光电子的最大初动能为。（普朗克常量为h，真空中光速为c）16．（2024•上海）实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。（1）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为。A.10﹣15mB.10﹣12mC.10﹣9mD.10﹣6m（2）验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。①不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是。②下列有助于减小实验误差的操作是。A.实验前测量并记录环境温度B.实验前测量并记录大气压强C.待温度读数完全稳定后才记录数据D.测量过程中保持水面高于活塞下端17．（2022•河北）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ＝30°，光在真空中的传播速度为c。求：（ⅰ）玻璃的折射率；（ⅱ）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。18．（2021•乙卷）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路，O和O′分别是入射点和出射点。如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为h＝15.0mm；A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0mm，M到玻璃砖的距离MO＝20.0mm，O′到OM的距离为s＝5.0mm。（ⅰ）求玻璃砖的折射率；（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。

2021-2025年高考物理真题知识点分类汇编之其他实验（二）参考答案与试题解析一．选择题（共2小题）题号12答案BD二．多选题（共1小题）题号3答案CD一．选择题（共2小题）1．（2023•江苏）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（）A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞【考点】理想气体的实验规律．【专题】定性思想；推理法；气体的状态参量和实验定律专题；推理论证能力．【答案】B【分析】为了尽可能保证气体的温度保持不变，则在移动活塞的时候要尽量慢些；根据实验原理可知，不需要在橡胶套处接另一活塞。【解答】解：AB、该实验过程中要保证气体的温度保持不变，所以实验中要缓慢的推动活塞，目的是尽可能保证气体在实验过程中温度保持不变，故A错误，B正确；CD、实验中为了方便读取封闭气体的体积，不需要再橡胶套处接另一注射器，故CD错误；故选：B。【点评】本题主要考查了理想气体的实验规律的探究实验，根据实验原理掌握正确的实验操作即可完成分析，难度不大。2．（2023•全国）利用如图所示的电路做光电效应实验，通过改变滑动变阻器的滑动头位置，可获得光电流强度与电压的关系图线。实验中使用了几种已知频率的入射光照射光电管，这些光入射后在电路中均出现了光电流。保持电路接法不变，通过实验可以测出（）A．普朗克常量 B．金属的逸出功 C．光电子脱离金属后的最大初动能 D．一定光强下的饱和光电流【考点】研究光电效应现象（实验）；爱因斯坦光电效应方程．【专题】定性思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．【答案】D【分析】当光电管接反向电压时，调节滑动变阻器，可测量遏止电压，接正向电压时，无法测量遏止电压，无法求解光电子脱离金属后的最大初动能；根据光电效应方程分析即可；当电流达到饱和光电流时，再增大光电管两端的电压，电流不变。【解答】解：C、将电源反接，调节滑动变阻器，当电流表的示数为0时，电压表的示数为遏止电压，由动能定理得，光电子获得的最大初动能Ekm＝eU，若保持电路接法不变，则无法测量光电子脱离金属后的最大初动能，故C错误；AB、根据光电效应方程得：Ekm＝hν﹣W0，入射光的频率ν已知，保持电路接法不变，无法测量光电子获得的最大初动能，则无法测量普朗克常量h和金属的逸出功W0，故AB错误；D、调节滑动变阻器，当电流表的示数不再增大时，电流表的示数为该光强下的饱和光电流，故D正确。故选：D。【点评】本题考查光电效应，解题关键是掌握遏止电压的测量方法，掌握光电效应方程，结合动能定理分析即可。二．多选题（共1小题）（多选）3．（2023•浙江）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（）A．图1中的Hα对应的是Ⅰ B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量 D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大【考点】用双缝干涉测量光的波长；爱因斯坦光电效应方程；光子的动量；分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）．【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；光的波粒二象性和物质波专题；原子的能级结构专题；推理论证能力．【答案】CD【分析】根据玻尔理论判断两种光子的波长与频率，然后判断对应的光和干涉条纹；根据光子动量的表达式判断；根据光电效应方程与动能定理判断。【解答】解：A、根据玻尔理论可知，氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ的能量值大于氢原子从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ的能量值，根据E＝hν=hcλ，可知氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ的波长小于氢原子从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ的波长，所以图1中的Hα对应的B、由A的判断可知Ⅱ的波长大，根据Δx=Ldλ可知，图C、可见光Ⅱ的波长大，根据p=hλ可知可见光Ⅱ的对应的光子的动量小，故D、根据Ek＝hν﹣W0和Ek＝eUc，结合可见光Ⅱ的能量值小，可知光Ⅰ对应的遏止电压比Ⅱ的对应的遏止电压大，即P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。故选：CD。【点评】该题综合考查光电效应、玻尔理论以及光的波粒二象性，考查到的知识点较多，解答的关键是注意在平时的学习中多加积累。三．填空题（共2小题）4．（2023•北京）（1）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径d＝VS（2）采用图1所示的电路图来测量金属丝Rx的电阻率。①实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在M（填“M”或“N”）端。②按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为b（填“a”“b”或“c”）。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有没有电流流过金属丝。【考点】用油膜法估测油酸分子的大小；导体电阻率的测量．【专题】实验题；实验探究题；定量思想；推理法；恒定电流专题；实验探究能力．【答案】（1）VS；（2）①M；②b【分析】（1）油酸的体积与油膜面积的比值是油酸分子的直径。（2）滑动变阻器采用分压接法时，闭合开关前滑片应置于分压电路分压为零的位置；分析图示实物电路图，根据实物电路图分析答题。【解答】解：（1）纯油的体积为V，单分子油膜的面积为S，则油酸分子直径d=V（2）①由图1所示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，闭合开关前滑片P应处于M端。②由图2所示实物电路图可知，导线b连接错误，若闭合开关，分压电路被短路，分压电路没有电路流过，没有电流流过待测金属丝。故答案为：（1）VS；（2）①M；②b【点评】理解实验原理是解题的前提，掌握基础知识、分析清楚图示电路结构即可解题。5．（2023•浙江）以下实验中，说法正确的是CD（多选）A．“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐减小B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面积C．“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温度升高，金属热电阻阻值增大D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈接入10V的交流电时，副线圈输出电压不为零【考点】用油膜法估测油酸分子的大小；电容的概念、单位与物理意义；电阻率及其影响因素；变压器的构造与原理．【专题】实验题；定性思想；推理法；估算分子个数专题；推理论证能力．【答案】CD。【分析】“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时和放电时电流均逐渐减小；“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜；光敏电阻阻值随光照强度增加而减小，金属热电阻阻值随温度升高而增大；根据变压器的规律分析即可。【解答】解：A、“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时和放电时电流均逐渐减小，故A错误；B、“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，再描下油膜轮廓，测出油膜面积，故B错误；C、“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温度升高，金属热电阻阻值增大，故C正确；D、“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈接入10V的交流电时，副线圈中仍会发生电磁感应现象，副线圈输出电压不为零，故D正确。故答案为：CD。【点评】本题考查电容器、用油膜法估测油酸分子的大小、光敏电阻和金属热电阻、变压器，解题关键是掌握实验原理。四．实验题（共9小题）6．（2024•浙江）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表。温度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4电阻/（102Ω）2201601006045302515某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3V（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有3kΩ、5kΩ、12kΩ三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20℃，现要求将室内温度控制在20℃～28℃范围，且1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是C，定值电阻R的阻值应选3kΩ，1、2两端的电压小于1.8V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。【考点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性．【专题】实验题；实验探究题；定量思想；实验分析法；恒定电流专题；实验探究能力．【答案】C；3；1.8。【分析】本实验需要改变控制开关两端电压，且电压大于2V电路加热系统自动加热，电压小于一定值，电路加热系统自动关闭；根据闭合电路的欧姆定律、欧姆定律和串联电路的特点结合表格数据分析作答。【解答】解：A．电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，不能实现电路的控制，故A错误；B．定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，故B错误；C．定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，故C正确。故选：C。由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20.0℃的阻值为60×100Ω＝6kΩ根据闭合电路的欧姆定律，电流中的电流I根据欧姆定律，1、2两端电压U解得R＝3kΩ28℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5kΩ此时1、2两点间的电压为U因此1、2两端的电压小于1.8V时，自动关闭加热系统。故答案为：C；3；1.8。【点评】本题主要探究热敏电阻的特性及其应用的实验，明确实验的原理、掌握闭合电路的欧姆定律、欧姆定律和串联电路的特点是解题的关键。7．（2023•广东）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率。实验过程如下：（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。②移走玻璃砖。在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QM连线的延长线与ef面的边界交于P点，如图（a）所示。③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2。PM的示数如图（b）所示，d1为2.27cm。测得d2为3.40cm。（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n＝d2d1。由测得的数据可得折射率n为1.50（结果保留（4）相对误差的计算式δ=测量值-真实值真实值×100%。为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中激光在M【考点】测量玻璃的折射率．【专题】定量思想；几何法；光的折射专题；推理论证能力．【答案】（2）2.27；（3）d2d1；1.50【分析】（2）根据刻度尺的读数规则得出对应的读数；（3）根据几何关系和折射定律得出折射率的表达式，代入数据得出n的大小；（4）为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中要尽量使入射角小一些。【解答】解：（2）刻度尺的分度值为0.1cm，需要估读到分度值的下一位，则d1＝2.27cm；（3）根据题意标出光线对应的入射角和折射角，如图所示：结合几何关系和折射定律可得：n=代入数据解得：n=3.40（4）为了减小d1、d2测量的相对误差，应使d1、d2长度增大，故实验中激光在M点入射时应尽量使入射角小一些。故答案为：（2）2.27；（3）d2d1；1.50【点评】本题主要考查了折射定律的相关实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合几何关系和折射定律即可完成分析。8．（2023•湖南）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，R1、R2、R3为电阻箱，RF为半导体薄膜压力传感器，C、D间连接电压传感器（内阻无穷大）。（1）先用欧姆表“×100”挡粗测RF的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是1000Ω；（2）适当调节R1、R2、R3，使电压传感器示数为0，此时，RF的阻值为R1R3R2（用R1、R（3）依次将0.5g的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数U，所测数据如下表所示：次数123456砝码质量m/g0.00.51.01.52.02.5电压U/mV057115168220280根据表中数据在图（c）上描点，绘制U﹣m关系图线；（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力F0，电压传感器示数为200mV，则F0大小是1.8×10﹣2N（重力加速度取9.8m/s2，保留2位有效数字）；（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量C、D间电压，在半导体薄膜压力传感微小压力F1，此时非理想毫伏表读数为200mV，则F1＞F0（填“＞”“＝”或“＜”）。【考点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性；常见的传感器及分类；伏安法测电阻．【专题】定量思想；推理法；电学图象专题；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】故答案为：（1）1000；（2）R1R3R2；（3）见解析；（4）1.8×10【分析】（1）先读取最上面一排刻度的读数，再乘以倍率；（2）使电压传感器示数为0，就是让R1和R2两端的电压相等，根据先串联分压等可以求解RF的阻值；（3）根据表中数据在图（c）上描点，绘制U﹣m关系图线，注意用顺次平滑曲线连接各个点；（4）根据第（3）问绘制的图像，找电压传感器示数为200mV对应的质量，乘以重力加速度，则可以得出F0大小；（5）根据电路以及欧姆定律等分析判断则F1和F0的大小关系。【解答】解：（1）先读取最上面一排刻度的读数，再乘以倍率，即10.0×100Ω＝1000Ω；（2）使电压传感器示数为0，就是让R1和R2两端的电压相等，根据先串联分压得：R1RF=R（3）根据表中数据在图（c）上描点，绘制U﹣m关系图线，注意用顺次平滑曲线连接各个点，如下图所示：（4）根据第（3）问绘制的图像，找电压传感器示数为200mV对应的质量约为1.8g，则可以得出：F0＝1.8×10﹣3×9.8N＝1.8×10﹣2N；（5）令φB＝0，若在实验过程中φC＜φD，根据表格并结合电路可知，RF的阻值随压力变大而变小；对于理想电压传感器IAC＝ICB，IAD＝IDB；对于非理想电压传感器IAC＜ICB，IAD＞IDB；如果压力不变，维持原阻值，会使UCB，即φC增大，UDB减小，即φD减小，从而使UDC减小，所以要保证UDC不变，需要让RF减小，压力增大，则F1＞F0；若在实验过程中φC＞φD，根据表格并结合电路可知，RF的阻值随压力变大而变大；对于理想电压传感器IAC＝ICB，IAD＝IDB；对于非理想电压传感器IAC＞ICB，IAD＜IDB；如果压力不变，维持原阻值，会使UCB，即φC减小，UDB增大，即φD增大，从而使UCD减小，所以要保证UCD不变，需要让RF增大，压力增大，则F1＞F0。综上所述，F1一定大于F0。故答案为：（1）1000；（2）R1R3R2；（3）见解析；（4）1.8×10【点评】本题考查了基本电学实验的多用电表读数、电路的分压关系、描点绘制图像以及从图像得出信息等基本实验知识与技能，最后一问增加了难度，需要我们认真思考。9．（2023•山东）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和）。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。回答以下问题：（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体B。A.p与V成正比B.p与1V（2）若气体被压缩到V＝10.0mL，由图乙可读出封闭气体压强为2.04×105Pa（保留3位有效数字）。（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大（填“增大”或“减小”）。【考点】理想气体的实验规律．【专题】实验题；实验探究题；定量思想；推理法；气体的状态参量和实验定律专题；实验探究能力．【答案】（1）B；（2）2.04×105；（3）增大。【分析】（1）由图象进行分析，明确压强p和体积V之间的关系；（2）由题设条件先求出1V（3）明确误差情况，再根据玻意耳定律分析求解即可。【解答】解：（1）由图乙可知，压强p和体积的倒数1V成正比，和体积V成反比，故A错误，B故选：B；（2）气体被压缩到10.0mL时，体积的倒数1V=110.0mL﹣1＝100.0×10﹣3mL﹣1，由图乙可知，压强p＝2.04×（3）由于在测量中ΔV是保持不变的，设测量出的注射器示数为V，则准确的表达式应为p（V+ΔV），故他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值为pΔV，所以随着压强的增大，ΔV不变，故pΔV增大。故答案为：（1）B；（2）2.04×105；（3）增大。【点评】本题考查用气体压强传感器探究气体等温变化规律实验，要求掌握实验原理，关键明确图象的正确分析方法。10．（2023•海南）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处。（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；（2）已经测出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，则折射率n＝l1(l1-l3)2+l2（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会变小（填“变大”，“变小”或“不变”）。【考点】测量玻璃的折射率；光的折射定律．【专题】定量思想；实验分析法；光的折射专题；实验探究能力．【答案】（1）光路图见解析；（2）l1(l【分析】（1）根据传播路径画出光路图；（2）根据光的折射定律结合几何关系进行解答；（3）若玻璃砖宽度变小，相当于把ad边下移，根据光路图进行分析。【解答】解：（1）根据题意结合光的传播情况作出光路图如图所示：（2）根据光的折射定律可得：n=根据几何关系可得：sini=sinr=联立解得：n=（3）若玻璃砖宽度变小，相当于把ad边下移，与两条光线的交点距离变小，即BC就小，那S1S2也会变小。故答案为：（1）光路图见解析；（2）l1(l【点评】本题主要是考查了光的折射，解答此类题目的关键是弄清楚光的传播情况，画出光路图，根据图中的几何关系求出折射角或入射角，然后根据光的折射定律和全反射的条件列方程求解。11．（2023•全国）一玻璃砖上下底面为相互平行的平面，两个侧面中一个为平面，另一个为圆柱面的一部分。现要用插针法测量该玻璃砖的折射率，可用的器材还有：木板，白纸，铅笔，四枚大头针和带刻度的三角板（一个角为直角，两个锐角均为45°）。完成下列实验步骤中的填空并完成光路示意图：（1）将铺有白纸的木板平放在桌面上，玻璃砖放在白纸上面（图中纸面为玻璃砖底面），用铅笔描下其轮廓线，如图所示。（2）将玻璃砖移开，过其轮廓直线段的中点O作垂线（图中点划线）与圆弧交于a点，在轮廓外过a点做一条与点划线夹角为45°的直线ab；然后将玻璃砖放回原处。（3）将第一、第二两枚大头针插在线段ab上。（4）在玻璃砖的另一侧插上第三枚大头针和第四枚大头针，使得第三枚大头针挡住第一枚和第二枚大头针的像，使第四枚大头针挡住第三枚大头针和第一枚和第二枚大头针的像。（5）再次移开玻璃砖，过第三、第四枚大头针在纸上的插孔作直线，与轮廓线交于O′点，测量线段OO′和aO′的长度。（6）完成光路示意图。（7）可以求出玻璃砖的折射率的表达式为n＝2aO'2【考点】测量玻璃的折射率．【专题】实验题；定性思想；推理法；光的折射专题；推理论证能力．【答案】（3）线段ab上；（4）第三枚大头针挡住第一枚和第二枚大头针的像，使第四枚大头针挡住第三枚大头针和第一枚和第二枚大头针的像；（5）OO′，aO′；（6）见解析；（7）2aO【分析】（3）（4）（6）第三枚大头针挡住第一枚和第二枚大头针的像，第四枚大头针挡住第三枚大头针和第一枚和第二枚大头针的像，故通过第一、二枚大头针的光线折射后通过第三、四枚大头针，由此作出光路图；（5）（7）根据折射定律分析即可。【解答】解：（3）将第一、第二两枚大头针插在线段ab上；（4）在玻璃砖的另一侧插上第三枚大头针和第四枚大头针，使得第三枚大头针挡住第一枚和第二枚大头针的像，使第四枚大头针挡住第三枚大头针和第一枚和第二枚大头针的像；（5）设aO′与Oa的夹角为θ，则折射率n=为测量折射率，则应测量线段OO′和aO′的长度；（6）光路图如图（7）玻璃砖的折射率n=故答案为：（3）线段ab上；（4）第三枚大头针挡住第一枚和第二枚大头针的像，使第四枚大头针挡住第三枚大头针和第一枚和第二枚大头针的像；（5）OO′，aO′；（6）见解析；（7）2aO【点评】本题考查用插针法测定玻璃砖折射率，解题关键是掌握折射定律，掌握实验原理，分析即可。12．（2022•海南）（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：①a、b分别是：（A）A.单缝和双缝B.双缝和单缝C.单缝和单缝D.双缝和双缝②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是：dx5L（用x、d、（2）用如图所示的装置研究平抛物体的运动规律，击打弹片时，A做平抛运动，B做自由落体。经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是：平抛运动在竖直方向上的运动为自由落体运动。以A的抛出点作为坐标原点，建立直角坐标系，如图所示，设从O→A，从A→B，从B→C的时间分别是tOA、tAB、tBC，则这三个时间相等（选填“相等”或“不相等”）。【考点】用双缝干涉测量光的波长；探究平抛运动的特点．【专题】定性思想；推理法；光的干涉专题；理解能力．【答案】（1）①A；②dx5（2）平抛运动在竖直方向上的运动为自由落体运动；相等。【分析】（1）根据实验原理掌握正确的实验操作，结合波长的计算公式完成分析；（2）根据平抛运动在竖直方向上的运动特点得出对应的运动类型。（3）结合平抛运动在水平方向匀速直线运动以及三段时间内水平位移相等可求解。【解答】解：（1）①根据实验装置的摆放特点可知，a、b分别是单缝和双缝，故A正确，BCD错误，故选：A。②根据题意可得：Δx=根据波长的计算公式Δx=λ=（2）经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是平抛运动在竖直方向上的运动为自由落体运动。平抛运动在水平方向匀速直线运动，tOA、tAB、tBC这三段时间内水平位移均相等，所以时间相同。故答案为：（1）①A；②dx5（2）平抛运动在竖直方向上的运动为自由落体运动；相等。【点评】本题主要考查了双缝干涉测量光的波长的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合波长的计算公式即可完成分析。还考查了平抛运动的特点.13．（2021•山东）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：待测热敏电阻RT（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；电源E（电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω）；电阻箱R（阻值范围0～9999.99Ω）；滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）；微安表（量程100μA，内阻等于2500Ω）；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：①按图示连接电路；②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用R1（填“R1”或“R2”）。（2）请用笔画线代替导线，在图丙中将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6000.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为3500Ω（结果保留到个位），该测量值大于（填“大于”或“小于”）真实值。（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐减小（填“增大”或“减小”）。【考点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性．【专题】实验题；定性思想；定量思想；推理法；恒定电流专题；分析综合能力．【答案】见试题解答内容【分析】（1）用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器前半部分并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后该部分电阻变化越小，从而电压的值变化越小，所以选择阻值小的滑动变阻器；（2）按照电路图实物连图即可；（3）在误差允许的范围内，微安表半偏时，说明热敏电阻和微安表的电阻之和与电阻箱阻值相等，列式求解即可；微安表半偏时，由于该支路电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，再进一步分析测量值与真实值之间的关系；（4）直接从图像中分析RT随T的变化即可。【解答】解：（1）用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器前半部分并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后该部分电阻变化越小，从而电压的值变化越小，故滑动变阻器应选R1；（2）电路连接图如图所示：（3）微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即热敏电阻和微安表的电阻之和与电阻箱阻值相等，有RT+RμA＝6000Ω，可得：RT＝3500Ω；当断开S2，微安表半偏时，由于该支路电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而认为电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大；（4）由于是lnRT-1T图像，当温度T升高时，1T减小，从图中可以看出lnRT减小，从而故答案为：（1）R1；（2）如图所示：（3）3500，大于；（4）减小。【点评】本题考查半偏法测电阻的实验原理及器材的选择，半偏法是一种近似方法，即近似认为干路中的电流不变，但实际是变化了。要能根据原理去分析误差来源并能分析实际值与测量值之间的关系，对于实验题，掌握实验原理是解题的重中之重。14．（2021•浙江）小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请在画出光路图，标出入射角i和折射角r，并写出折射率n的计算式。【考点】测量玻璃的折射率．【专题】定性思想；实验分析法；光的折射专题；分析综合能力．【答案】光路图及入射角i和折射角r的标注如上图所示；折射率n的计算式为n=sini【分析】根据已知条件做出光路图，再根据入射角与折射角的概念标注入射角i和折射角r，依据光的折射定律写出折射率n的计算式。【解答】解：光路图如图所示：根据折射定律可知：n=答：光路图及入射角i和折射角r的标注如上图所示；折射率n的计算式为n=sini【点评】解答本题的关键是能理解光的折射定律。五．解答题（共4小题）15．（2024•上海）光的行为曾令物理学家感到困惑。双缝干涉、光电效应等具有里程碑意义的实验。逐渐揭开了光的神秘面纱。人类对光的认识不断深入，引发了具有深远意义的物理学革命。（1）在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为d，双缝到光强分布传感器距离为L。①实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为B。A.DdB.DdC.DLD.DL②在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片时相比B。A.增加B.不变C.减小③移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有AD。（多选）A.减小缝宽B.使单缝靠近传感器C.增大缝宽D.使单缝远离传感器（2）某紫外激光波长为λ，其单个光子能量为hcλ。若用该激光做光电效应实验，所用光电材料的截止频率为ν0，则逸出光电子的最大初动能为hcλ-hν0。（普朗克常量为【考点】用双缝干涉测量光的波长；光电效应现象及其物理意义．【专题】定量思想；推理法；光的干涉专题；推理论证能力．【答案】（1）①B；②B；③AD；（2）hcλ，hcλ【分析】（1）①根据干涉条纹间距公式和计算干涉条纹的距离联立求解波长表达式；②根据干涉条纹间距公式涉及的物理量进行分析求解；③根据单缝衍射和双缝干涉的区别以及相关的因素进行分析求解；（2）根据激光的波长和频率关系列式求解光子能量以及由最大初动能的方程列式求解。【解答】解：（1）①N条暗条纹间距为D，说明条纹间距Δx=DN-1，又Δx=Ldλ②加偏振片不会改变光的波长，根据公式Δx=Ldλ可知，条纹间距不变，故B正确，③移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度、增加单缝到光强分布传感器的距离可以增大中央亮纹宽度。故AD正确，BC错误，故选：AD。（2）单个光子频率为ν=cλ，根据公式有单个光子能量E=hν=hcλEk＝hν﹣W0=hcλ-故答案为：（1）①B；②B；③AD；（2）hcλ，hcλ【点评】考查双缝干涉和单缝衍射以及光电效应中光电子的最大初动能问题，会根据题意进行准确分析和解答。16．（2024•上海）实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。（1）通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为C。A.10﹣15mB.10﹣12mC.10﹣9mD.10﹣6m（2）验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。①不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是A。②下列有助于减小实验误差的操作是D。A.实验前测量并记录环境温度B.实验前测量并记录大气压强C.待温度读数完全稳定后才记录数据D.测量过程中保持水面高于活塞下端【考点】理想气体的实验规律；用油膜法估测油酸分子的大小．【专题】实验题；实验探究题；定量思想；实验分析法；估算分子个数专题；实验探究能力．【答案】（1）C；（2）①A；②D。【分析】（1）根据油膜法测定分子直径的实验原理和分子间平衡位置的距离分析作答；（2）①注射器内的气体作等压变化，根据盖﹣吕萨克定律，结合图像分析作答；②根据实验原理逐项分析作答。【解答】解：（1）分子间平衡距离指分子间引力与斥力分子间平衡位置的距离r0=10-10m，在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，把油酸分子看作紧密排列的球形模型，油膜的厚度等于分子的直径，分子之间表现为引力，分子间距离略大于平衡位置的距离，因此油酸分子直径的数量级为10﹣9故选：C。（2）①注射器内的气体作等压变化，根据盖﹣吕萨克定律V即V＝CT因此V﹣T图像是过原点的倾斜直线，故A正确，BCD错误。故选：A。②AD.根据实验原理，本实验探究的是气体的体积随温度变化的关系，为了减小误差，测量过程中保持水面高于活塞下端，使整个气体均匀受热；实验过程温度的记录，无需从实验前开始，只需要记录实验中的多组数据即可，故A错误，D正确；B.气体始终作等压变化，无需记录大气压，故B错误；C.实验过程中，气体的温度是不断变化的，不能待温度读数完全稳定后才记录数据，故C错误。故选：D。故答案为：（1）C；（2）①A；②D。【点评】本题主要考查了“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验和验证气体体积随温度变化关系的实验，明确实验原理是解题的关键；知道验证气体体积随温度变化关系的实验中采用了控制变量法。17．（2022•河北）如图，一个半径为R的玻璃球，O点为球心。球面内侧单色点光源S发出的一束光在A点射出，出射光线AB与球直径SC平行，θ＝30°，光在真空中的传播速度为c。求：（ⅰ）玻璃的折射率；（ⅱ）从S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。【考点】测量玻璃的折射率；光的折射与全反射的综合问题．【专题】定量思想；方程法；光的折射专题；分析综合能力．【答案】（i）玻璃的折射率为3；（ii）从S发出的光线经3次全反射回到S点的最短时间为46【分析】（i）根据几何关系求解入射角和折射角，根据折射定律求解折射率；（ii）光线沿SA方向射出时，经过两次反射回到S点，但不是全反射，求出临界角，分析至少发生全反射的次数。【解答】解：（i）设光线SA对应的折射角为α，如图1所示；根据几何关系可得，入射角等于θ＝30°，折射角：α＝2θ＝2×30°＝60°根据折射定律可得：n=sinα（ii）光线沿SA方向射出时，经过两次反射可回到S点，但不是全反射；要发生全反射，设临界角为C，则有：sinC=所以C＜45°所以至少经过3次全反射才能够回到S，如图2所示，这样回到S的时间最短。根据运动学公式可得：t=答：（i）玻璃的折射率为3；（ii）从S发出的光线经3次全反射回到S点的最短时间为46【点评】本题主要是考查了光的折射和全反射；解答此类题目的关键是弄清楚光的传播情况，画出光路图，根据图中的几何关系求出折射角或入射角，然后根据光的折射定律或全反射的条件列方程求解。18．（2021•乙卷）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路，O和O′分别是入射点和出射点。如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为h＝15.0mm；A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0mm，M到玻璃砖的距离MO＝20.0mm，O′到OM的距离为s＝5.0mm。（ⅰ）求玻璃砖的折射率；（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。【考点】测量玻璃的折射率；光的折射定律．【专题】定量思想；推理法；光的折射专题；分析综合能力．【答案】答：（ⅰ）玻璃砖的折射率为2；（ⅱ）玻璃砖上下表面的夹角15°.【分析】（ⅰ）根据光路图，根据几何关系求出入射角和折射角的正弦值，再根据折射定律求折射率。（ⅱ）完成光路图，根据几何关系求出折射角β和临界角C，由几何知识求解玻璃砖上下表面的夹角。【解答】解：（i）如图（a）所示，由几何知识可得：入射角的正切值tani=AMMO=折射角的正切值tanr=sh=玻璃砖的折射率n=（ii）如图（b）所示，由折射率公式可得：n=sinαsinβ，其中入射角α解得折射角的正弦值sinβ=sinαn=2由题意可知：折射光线出玻璃砖下表面时，折射光线与法线的夹角为临界角C，据sinC=1n=12由几何知识可得玻璃砖上下表面的夹角θ＝180°﹣90°﹣[β+（90°﹣C）]＝90°﹣（30°+45°）＝15°答：（ⅰ）玻璃砖的折射率为2；（ⅱ）玻璃砖上下表面的夹角15°.【点评】解决几何光学问题的关键是画出光路图，根据几何知识求入射角和折射角。同时要掌握折射定律，并能熟练运用。

考点卡片1．电容的概念、单位与物理意义【知识点的认识】（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。（2）定义式：C=QU，Q是电容器的电荷量，U是两极板间的电压。电容的大小与Q和（3）物理意义：表示电容器储存电荷的本领大小的物理量。（4）单位：法拉（F）1F＝106μF＝1012pF。（5）说明：电容是反映了电容器储存电荷能力的物理量，其数值由电容器的构造决定，而与电容器带不带电或带多少电无关。就像水容器一样，它的容量大小与水的深度无关。【命题方向】由电容器电容的定义式C=QA、若电容器不带电，则电容C为零B、电容C与所带的电荷量Q成正比，与电压U成反比C、电容C与所带的电荷量Q多少无关D、电容在数值上等于使两极板间的电压增加1V时所需增加的电荷量分析：电容的大小由本身因素所决定，与所带的电量及两端间的电压无关．解答：电容的大小由本身因素所决定，与所带的电量及两端间的电压无关。电容器不带电，电容没变。故A、B错误，C正确。由C=QU=ΔQΔU故选：CD。点评：解决本题的关键理解电容的大小与所带的电量及两端间的电压无关【解题思路点拨】1.电容表示电容器储存电荷的本领大小的物理量。2.电容是电容器本身的性质与所带电荷量的多少以及两极板间的电压大小无关。3.电容的两个计算公式：①定义式：C=②决定式：C=2．电阻率及其影响因素【知识点的认识】1.定义①物理意义：表征导体材料的导电特性。②影响因素：与导体的材料和导体的温度有关。③超导现象：一些金属在温度特别低时电阻可以降到0的现象。2.计算公式ρ=RSl，单位欧姆•米，符号是Ω3.电阻率随温度的变化关系①金属导体：导电性能好，电阻率随温度的升高而变大，随温度的降低而减少．②半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等③超导体：有些物质当温度降低到绝对零度附近时它们的电阻率会突然变为零．④标准电阻：锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小，利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻．【命题方向】关于材料的电阻率，下列说法中不正确的是（）A、把一根长导线截成等长的三段，每段的电阻率是原来的1B、金属的电阻率随温度的升高而增大C、纯金属的电阻率较合金的电阻率小D、电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量分析：纯金属的电阻率小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大．纯金属的电阻率随温度的升高而增大，绝缘体的电阻率随温度的升高而增大．电阻是反映导体对电流阻碍作用的大小．电阻率的大小随温度的变化而变化，与材料本身有关．解答：A、电阻率由材料决定，与长度无关，故A错误；B、纯金属的电阻率随温度的升高而增大，故B正确；C、纯金属的电阻率小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大，故C正确；D、电阻率反映材料导电性能好坏，在数值上等于单位长度、单位截面积的导体的电阻，故D正确；本题选错误的，故选：A。点评：本题考查对电阻率与温度、材料关系的了解程度，基础题．【解题思路点拨】1.电阻与电阻率是两个不同的物理量：电阻是反映导体对电流阻碍作用的物理量，而电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻半大的导体对电流的阻碍作用不一定大，相同长度、相同横截面积的前提下电阻率大的电阻才大。2.导体的电阻率是导体自身的性质，此外很多导体的电阻率会受到温度的影响。3．变压器的构造与原理【知识点的认识】1.变压器的构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的（如图）。一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。2.各部分的功能原线圈：接在交流电源上的线圈，在铁芯内产生交变磁场。副线圈：连接负载的线圈，产生感应电动势，为负载提供电能。铁芯：硅钢叠合成的闭合框架，能增强磁场和集中磁感线，提高变压器效率。3.工作原理：互感现象是变压器工作的基础。当原线圈两端加上交变电压U1时，原线圈中就有交变电流I1通过，并在铁芯中产生交变的磁场，铁芯中的磁通量就发生变化。由于副线圈也绕在同一铁芯上，铁芯中磁通量的变化便会在副线圈上产生感应电动势。4.理想变压器（1）闭合铁芯的“漏磁”忽略不计。（2）变压器线圈的电阻忽略不计。（3）闭合铁芯中产生的涡流忽略不计。即没有能量损失的变压器叫作理想变压器。【命题方向】关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（）A、通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B、穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C、穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D、原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈分析：变压器的工作原理是互感现象，理想变压器是无漏磁、无铜损、无铁损．解答：A、通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化的，故A错误；B、由于是理想变压器，穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等，故B错误；C、穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势，符合法拉第电磁感应定律，故C正确；D、变压器的工作原理是互感现象，原、副线圈并没有直接相连，故D错误；故选：C。点评：本题关键是明确变压器的工作原理，知道理想变压器是指无能量损失的变压器，基础题．【解题思路点拨】变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的，因为器工作原理是互感现象，可以改变交变电流的大小，对直流电流无效。4．常见的传感器及分类【知识点的认识】1．力传感器的应用﹣﹣电子秤（1）作用：称量物体重量（2）敏感元件：应变片．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．2．声传感器的应用﹣﹣话筒（1）话筒的作用：把声信号转换为电信号．（2）话筒分类：①电容式话筒；②驻极体话筒；③动圈式话筒．3．温度传感器：①敏感元件：热敏电阻和金属热电阻；②应用：电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器．4．光传感器：①敏感元件：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等；②应用：鼠标、火灾报警器、光控开关．【命题方向】常考题型：为了更加安全、快捷地测量体温，医疗机构大量采用了非接触式体温计，这种体温计采用了（）A．压力传感器B．声音传感器C．红外传感器D．生物传感器分析：在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量，辐射红外能量的多少与物体表面的温度有密切关系．因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础．解答：一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多，红外线温度计是通过接收身体表面辐射出来的红外线来测温的，属于红外传感器．故选：C点评：本题考查了红外温度计的原理，是物理知识在生活中的实际应用，属于基础知识，要记住．【解题思路点拨】1．传感器的核心元件（1）敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等。（2）转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。（3）转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。2.常见传感器的原理（1）光敏电阻①特点：光敏电阻一般由金属硫化物等半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。②特性：光敏电阻的电阻随光照的增强面减小。光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。（2）热敏电阻①特点：热敏电阻由半导体材料制成，有温度系数大、灵敏度极高、反应迅速、体积小、寿命长等优点。②分类：a、正温度系数热敏电阻（PTC热敏电阻）这种热敏电阻的电阻率随温度升高而增大，其特性与金属热电阻相似，其电阻随温度的变化图像如图甲所示；b、负温度系数热敏电阻（NTC热敏电阻）这种热敏电阻的电阻率随温度升高而明显减小，其电阻随温度的变化图像如图乙所示。③用途：热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中反应非常快。电子体温计及家用电器（电脑、空调、冰箱等）的温度传感器，主要使用热敏电阻。（3）霍尔元件①特点：霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡。②应用：霍尔效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中。例如用霍尔效应可以确定一种半导体材料是电子型还是空穴型。半导体内载流子的浓度受温度、杂质以及其他因素的影响很大，因此霍尔效应为研究半导体载流子浓度的变化提供了重要的方法。5．光的折射定律【知识点的认识】一、光的折射1．光的折射现象：光射到两种介质的分界面上时，一部分光进入到另一种介质中去，光的传播方向发生改变的现象叫做光的折射。2．光的折射定律：折射光线与入射光线、法线处于同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。3．在折射现象中，光路是可逆的。4．折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比，叫做介质的绝对折射率，简称折射率。表示为n=sin实验证明，介质的折射率等于光在真空中与在该介质中的传播速度之比，即n=c大于1，．两种介质相比较，折射率较大的介质叫做光密介质，折射率较小的介质叫做光疏介质。5．相对折射率光从介质Ⅰ（折射率为n1、光在此介质中速率为v1）斜射入介质Ⅱ（折射率为n2、光在此介质中的速率为v2）发生折射时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，叫做Ⅱ介质相对Ⅰ介质的相对折射率。用n21表示。n21=Ⅱ介质相对Ⅰ介质的相对折射率又等于Ⅱ介质的折射率n2跟Ⅰ介质的折射率n1之比，即n21=n由以上两式，可得到光的折射定律的一般表达式是：n1sin∠1＝n2sin∠2或n1v1＝n2v2。【命题方向】如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝β．从点光源S发出的细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上，适当调整入射光SO的方向，当SO与AC成α角时，其折射光与镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为（）分析：由题意可知从AC面出射的光线与入射光线SO恰好重合，因此根据光路可逆可知SO的折射光线是垂直于BC的，然后根据折射定律即可求解折射率。解答：作出光路图，依题意可知光垂直BC反射才能从AC面射出后恰好与SO重合，则光在AC面的入射角为90°﹣α，由几何关系可知折射角为：r＝90°﹣β。根据折射定律：n=sin(90°-α)sin故选：A。点评：解决几何光学问题的关键是根据题意正确画出光路图，然后根据几何关系以及相关物理知识求解。【解题方法点拨】光的折射问题，解题的关键在于正确画出光路图、找出几何关系。解题的一般步骤如下：（1）根据题意正确画出光路图；（2）根据几何知识正确找出角度关系；（3）依光的折射定律列式求解。6．光的折射与全反射的综合问题【知识点的认识】1.对全反射的理解光投射到两种介质的界面上会发生反射和折射，入射角和反射角、入射角和折射角的关系分别遵守反射定律和折射定律，当光从光密介质射向光疏介质中时，若入射角等于或者大于临界角会发生全反射现象。2.对临界角的理解光线从介质进入真空或空气，折射角θ2＝90°时，发生全反射，此时的入射角θ1叫临界角C。由1n=sinθ1(介3.综合类问题的解题思路（1）确定光是由光密介质进入光疏介质，还是由光疏介质进入光密介质，并根据sinC=1（2）画出光线发生折射、反射的光路图（全反射问题中关键要画出入射角等于临界角的“临界光路图”）。（3）结合光的反射定律、折射定律及临界角C、几何关系进行分析与计算。【命题方向】用折射率n＝3/2的光学材料制成如图棱镜，用于某种光学仪器中，现有束光线沿MN方向从空气射到棱镜的AB面上，入射角的大小满足关系sini=34，该束光经AB面折射后射到BC面的①求光在棱镜中传播的速率（光在空气中的速度近似为在真空中的速度）②通过计算判断该光束射到P点后能否发生全反射并画出光束在棱镜中的光路图。①根据v=c②根据折射定律求出光线进入棱镜后的折射角，由几何知识求出光线射到BC面上P点的入射角，与临界角大小进行比较，分析能否发生全反射，再作出光路图。解：①光在棱镜中传播的速率为：v=cn=3×10②由折射定律得：n=解得光线在AB面上的折射角为：r＝30°由几何知识得光线在BC面的入射角为：θ＝45°由sinC=1n=23则θ＞C，故光线在BC面上发生全反射，之后垂直AC面射出棱镜画出光路图如图所示。答：①光在棱镜中传播的速率v是2×108m/s。②该光束射到P点后能发生全反射，光束在棱镜中的光路图如图所示。本题要根据折射定律和几何知识，通过计算来研究光路，要注意当光从光密进入光疏介质时要考虑能否发生全反射。【解题思路点拨】（1）解决几何光学问题应先准确画好光路图。（2）用光的全反射条件来判断在某界面是否发生全反射；用折射定律找入射角和折射角的关系。（3）在处理几何光学问题时应充分利用光的可逆性、对称性、相似性等几何关系。7．光电效应现象及其物理意义【知识点的认识】1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．特别提醒：（1）光电效应的实质是光现象转化为电现象．（2）定义中的光包括可见光和不可见光．2．几个名词解释（1）遏止电压：使光电流减小到零时的最小反向电压UC．（2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的截止频率．（3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．3．光电效应规律（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于极限频率才能产生光电效应．（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．（3）只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10﹣9s，与光的强度无关．（4）当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．【命题方向】题型一：光电效应规律的理解关于光电效应的规律，下面说法中正确的是（）A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同分析：光电效应具有瞬时性，根据光电效应方程判断光电子的最大初动能与什么因素有关．解答：A、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大．故A正确．B、光电效应具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间