内容正文:
专题6 实验专题
2大高频考点概览
考点01 光学实验
考点02 电学实验
地 城
考点01
光学实验
1、 单选题
1.(24-25高二上·山东日照校际联合考试·期末)如图所示,测量玻璃的折射率时,先在白纸上放一块两面平行的玻璃砖,描出玻璃砖的两条边MN和PQ,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,再插上大头针P3、P4,做出光路图,根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验,下列说法中正确的是( )
A.入射角i越小,折射率的测量越准确
B.若增大入射角i,经过P1、P2的光可在PQ面上发生全反射现象
C.如果误将玻璃砖的PQ边画到P'Q',折射率的测量值将偏小
D.若将平行玻璃砖更换为相同材质的梯形玻璃砖,测量值一定偏小
2.(24-25高二上·山东济宁·期末)在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验装置按如图甲所示安装在光具座上,单缝保持竖直方向,调节实验装置使光屏上出现清晰的干涉条纹,下列说法正确的是( )
A.单缝和双缝应相互垂直放置
B.图乙所示,测量头读数为
C.仅增大单缝和双缝之间的距离,光屏上条纹间距将增大
D.如图丙所示A、B两条亮条纹的中心间距为,则相邻两条亮条纹中心间距
二、实验题
3.(24-25高二上·山东潍坊·期末)某同学用“插针法”测定一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A和B、顶角大小为)的折射率。步骤如下:
①在白纸上画一条直线,并画出其垂线,交于O点;
②将玻璃砖侧面A沿放置,并确定侧面B在白纸上的位置,与相交于点;
③调节激光器发射角度,使激光沿方向从O点射入玻璃砖;
④通过观察光路上插入的大头针来确定出射光路。
(1)关于本实验操作,下列说法正确的是________;
A.确定位置时,可直接用铅笔沿侧面B画出一条直线
B.插好的大头针应与纸面垂直
C.确定出射光路时,只需在侧面B外插入一个大头针
(2)撤去玻璃砖和大头针,测得出射光线与直线的夹角为(锐角),则玻璃砖折射率 ;(用、表示)
(3)在另一次实验操作中,该同学换了另一块同种材料、顶角更大的等腰三角形玻璃砖,重复上述操作,发现在边一侧始终找不到出射光线,其可能的原因是 。(写出一条即可)
4.(24-25高二上·山东日照校际联合考试·期末)小明同学用双缝干涉装置测量某种单色光的波长。
(1)在光具座上放置的光学元件如图甲所示,其中滤光片应该装在单缝 (选填“前”或“后”)。
(2)从屏上观察到干涉条纹,转动测量头的手轮,当分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中心时,手轮的读数x1=1.002mm;继续转动手轮,当分划板中心刻线对准第4条亮条纹的中心时,手轮的读数如图乙所示,x2= mm。
(3)已知双缝间距d=0.2mm,双缝到屏的距离l=1.0m,则单色光的波长为 m(结果保留三位有效数字)。
(4)若仅增大双缝与屏的间距,则相邻两亮条纹间距 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
5.(24-25高二上·山东烟台·期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图所示。
(1)观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是 。
A.旋转测量头 B.调节拨杆使单缝与双缝平行 C.增大单缝与双缝间的距离
(2)若将装置浸入某种绝缘液体中,其他条件不变,则 。
A.干涉条纹消失 B.干涉条纹的间距变大
C.干涉条纹的间距变小 D.干涉条纹的间距不变
(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.200mm,测得屏与双缝间的距离为0.90m,第1 条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为 nm(结果保留3位有效数字)。
6.(24-25高二上·山东威海·期末)如图所示,某实验小组用插针法测量半圆柱体玻璃砖的折射率,实验步骤如下:
a.在白纸上画出玻璃砖的直径AB、圆心O及过圆心的入射光线;
b.放上玻璃砖,在入射光线上插入两个大头针、;
c.在另一侧透过玻璃砖看、,插入大头针,使挡住、的像,插入大头针,使挡住和、的像;
d.移走玻璃砖,做出折射光线和法线,测量入射角和折射角。
回答以下问题:
(1)下列说法正确的是______;
A.、的间距尽量小些 B.、的间距尽量大些
C.、应垂直纸面插入 D.以玻璃砖的界面作为尺子,画出直径AB
(2)玻璃砖的折射率为 (用和表示);
(3)实验小组改变入射角度进行多次实验,某次操作中透过玻璃砖观察看不到、的像,原因是 。
7.(24-25高二上·山东泰安·期末)在“用插针法测定玻璃砖折射率”的实验中:
(1)如图甲,下列说法正确的是______。(单选,选填正确选项前的字母)
A.为了减小作图误差,和的距离应尽可能取小些
B.如果光在界面的入射角大于临界角,光将不会进入玻璃砖
C.不论光以什么角度从射入,经一次折射后到达界面都能射出
(2)小张同学确认所有操作步骤都正确后,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出图线,如图乙所示,从图线可求得玻璃砖的折射率是 ;
(3)小杨同学在画界面时,不小心将界面画的比玻璃砖宽了一些,其余操作均正确,如图丙所示,他测得的折射率 真实值(选填“大于”、“小于”、“等于”)。
8.(24-25高二上·山东临沂·期末)如图甲所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置(选填“垂直”或“平行”)。
(2)在某次测量某种单色光的波长实验中,将测量头的分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐,手轮上的示数如图乙所示;然后同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,此时的示数为 mm。
(3)已知双缝间距为,屏离双缝距离为,则这种光的波长是 m(保留2位有效数字)。
9.(24-25高二上·山东东营·期末)图甲为“用双缝干涉测量光的波长”装置图,
(1)关于此实验,下列说法正确的是______;(填选项前的字母)
A.双缝安装在图甲中的C位置
B.调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互垂直
C.仅将红色滤光片换成蓝色滤光片,则干涉条纹间距变小
D.若仅挡住双缝中的一条缝,屏上的条纹就会全部消失
(2)已知该装置中双缝间距为,双缝到光屏的距离为,在光屏上得到的干涉图样如图乙所示,分划板中心在图中位置时游标卡尺的读数记为,在位置时游标卡尺的读数如图丙所示,该示数为 mm;
(3)由以上所测数据,可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为 。(用题中物理量符号表示,已知)
10.(24-25高二上·山东淄博·期末)图甲是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:
(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置(选填“垂直”或“平行”)。
(2)若要增加从目镜中观察到的条纹个数,可以_____。(多选)
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.把红色滤光片换成绿色滤光片 D.使用间距更小的双缝
(3)观察到干涉条纹如图乙所示。已知测量头的读数方法与螺旋测微器相同。转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准时,手轮的读数,继续转动手轮,使分划板中心刻线对准时,手轮的读数如图丙所示, mm。
(4)若双缝间距,双缝到屏的距离,则所测单色光的波长为 nm。(结果保留三位有效数字)
地 城
考点02
电学实验
一、单选题
1.(24-25高二上·山东济南·期末)某实验小组采用多用电表的欧姆挡来测量某电压表的内阻,下列操作正确的是( )
A.测量前将两表笔短接进行机械调零
B.测量时将多用电表的红表笔与电压表的正接线柱相连,黑表笔与负接线柱相连
C.选择倍率“”挡时,发现指针偏转角度过小,应该更换倍率“”挡
D.换挡后无需欧姆调零直接将两表笔与电压表相连进行内阻的测量
二、多选题
2.(24-25高二上·山东菏泽·期末)如图为多用电表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为0.5mA,内阻,,调零电阻的最大值,电池电动势,内阻。虚线框中S为选择开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3接通,从而实现电表不同的测量功能。下列说法正确的是( )
A.当S接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位
B.若电压表的量程为0~3V,则的阻值为2900Ω
C.测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,则待测阻值为1500Ω
D.若电池用久了,电动势不变,内阻增大,即使操作正确,测量的电阻值也会偏小
三、实验题
3.(24-25高二上·山东东营·期末)实验小组先用多用电表测量定值电阻的阻值,然后再测量一电源的电动势和内阻,实验器材有:待测定值电阻,待测电源、多用表、电阻箱、开关、导线若干。
(1)图甲为多用电表的示意图,其中S、T、K为三个可调节的部件。关于使用多用表测电阻,下列说法正确的是______;(填选项前的字母)
A.首先将部件K拨至合适挡位,然后再将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,测量完毕后将部件K拨至“OFF”挡
B.每次更换欧姆挡后,必须先将红黑表笔短接,旋动部件S进行欧姆调零
C.欧姆调零时,将两表笔短接,旋动部件T,使指针对准电阻的“0刻线”
(2)将部件K旋到“”,正确操作后,若指针如图乙所示,则该定值电阻为 。
(3)测量电源电动势和内阻的电路如图丙所示,按照该电路图组装,将多用电表作为电压表接入电路中。调节电阻箱的阻值,读出多用电表对应的示数,测得多组和并记录。根据测得的多组数据,作出图线,如图丁所示,图线的纵轴截距为,横轴截距为,则电源的电动势 ,内阻 (结果均用题中字母表示)。
4.(24-25高二上·山东聊城·期末)物理兴趣小组在维修玩具小车电路时,想测量小车内部专用电池的电动势(约为9V)和内阻。实验室提供的器材有:电压表V(量程为0~15V,内阻未知),电流表A(量程为0~0.6A,内阻),滑动变阻器R、开关,导线若干。
(1)如图所示,某同学设计了甲、乙两种电路,为使测量更精确,实验电路应选择 (填“甲”或“乙”)
(2)根据选择的电路,正确连接并实验,根据实验测得的电压表示数U与电流表示数I的多组数据,作出图像如图丙所示。进一步分析可知该电池的电动势 V、内阻 。(结果均保留三位有效数字)
(3)如果不考虑偶然误差,实验测得的电动势 (填“大于”、“小于”或“等于”)其真实值。
5.(24-25高二上·山东济宁·期末)某实验兴趣小组将铜片和锌片插入水果中制成一个水果电池,并测量该电池的电动势和内阻。所提供的器材如下:
A.待测水果电池(E 约为1V,r约为500Ω)
B.电流表A(0~2mA,内阻为50Ω)
C.电压表V(0~1.5Ⅴ,内阻约为30kΩ)
D.滑动变阻器(阻值)
E.滑动变阻器(阻值)
F.开关一个,导线若干
(1)该兴趣小组利用上述器材设计了甲、乙两个电路,其中最合理的电路为 。
(2)为了尽可能准确地测量水果电池的电动势和内阻,滑动变阻器应选择 (选填序号“D”或“E”)。
(3)该兴趣小组选择正确的电路后进行实验,根据实验数据画出图线如图所示,可求得电源电动势 ,内阻 。(结果均保留三位有效数字)
(4)若不考虑实验偶然误差,实验测得的电动势与真实值相比, (选填“”、“”或“<”)。
6.(23-24高二上·山东济宁·期末)为提高学生的动手操作能力和对实验原理的理解能力,设计了如下实验:
(1) 用螺旋测微器测量金属导线的直径,如图甲是某次测量时仪器的示数情况,则金属丝的直径为 mm。
(2) 图乙为多用电表,用多用电表“×10”倍率的欧姆挡测量某金属导线的电阻,发现指针偏转角太大,为了测量结果比较准确,应换用 (选填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡;更换倍率后,两表笔短接,调节 (选填“S”、“T”或“K”)进行欧姆调零;继续测量该金属导线电阻,指针指示位置如图丙所示,则该导线的阻值为的阻值为 Ω。
(3) 发光二极管是电子线路中常用的元件,一般作为指示灯使用。当电流正向流经发光二极管时(从正极流入),其电阻较小,可以发光。现用欧姆表测量发光二极管电阻,发现二极管可以发光,则可知红表笔连接的是二极管的 (选填“正极”或“负极”)。
(4) 欧姆表使用一段时间后,电源内阻明显增大,电动势不变,但仍可进行欧姆调零。此时用欧姆表测电阻,将会导致测量值 (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
7.(24-25高二上·山东青岛·期末)某课外活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻,电压表和电流表内阻未知。
(1)按照图甲连接电路,将电阻箱R调到最大值,保持断开,将单刀双掷开关掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列电流表的读数I,作出图像如图乙所示,由图像的斜率和纵轴截距可求出电源电动势和内阻,由于电流表分压的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(2)将电阻箱R调到最大值后,闭合开关,将单刀双掷开关掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列电压表的读数U,作出图像如图丙所示,由于电压表分流的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)将乙、丙两个图像综合起来考虑,可以避免由于电表内阻带来的系统误差。测得图乙和图丙中图线斜率分别为,纵轴截距分别为,则电源的电动势 ,内阻 。
8.(24-25高二上·山东威海·期末)某兴趣小组做测量电源电动势和内阻的实验,设计的原理图如图所示,实验室提供的器材如下:
A.待测电源(电动势约4.8V,内阻约)
B.电压表(量程为0~15V,内阻约为)
C.电压表(量程为0~3V,内阻约为)
D.电阻箱R()
E.定值电阻
F.定值电阻
G.开关和导线若干
(1)要准确测量电源的电动势和内阻,电压表应选择 ,定值电阻应选择 (选填实验器材前的序号);
(2)为保证电压表的安全,电阻箱可调节的最大值约为( )
A. B. C. D.
(3)在实验中多次改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的图像如图所示,则可得该电池的电动势 V、内阻 。
9.(24-25高二上·山东德州·期末)某学校实验小组的同学设计了测定金属丝的阻值和电源的电动势与内阻的实验,已知定值电阻的阻值为,电压表为理想电表。
(1)该实验小组同学首先用多用电表粗略测量了该金属丝的电阻,当多用电表的旋钮置于“×1”挡位时,指针位置如图甲所示,则金属丝的电阻值为 Ω;图乙中螺旋测微器测得金属丝的直径为 mm。
(2)该实验小组同学设计了如图丙所示的电路图,操作步骤如下:
①实验时,将单刀双掷开关扳到位置“1”,调节电阻箱的阻值为时,电压表的示数为;
②仅将单刀双掷开关扳到位置“2”,电压表的示数为;
③为了完成电源电动势和内阻的测量,将单刀双掷开关扳到位置“1”,多次调节电阻箱的阻值R,并读出相对应的电压表的示数U,利用数据描绘了如图丁所示的图像。
(ⅰ)由操作①、②可知电路图中电阻 (用题目中给的物理量符号表示);
(ⅱ)若测得定值电阻,图丁中、、,则该电源的电动势为 V,内阻为 Ω。(结果均保留两位有效数字)
10.(24-25高二上·山东菏泽·期末)充电宝作为手机伴侣,很多人外出都会随身携带。某兴趣小组测试充电宝在电量100%时的电动势,其电动势E约为5V,内阻较小。为精确测量该充电宝的电动势和内阻,实验室可供选择的实验器材如下:
A.电量为100%的充电宝
B.电流表A1(,)
C.电流表(,内阻未知)
D.滑动变阻器()
E.滑动变阻器()
F.定值电阻
G.定值电阻
H.开关S以及导线若干
请回答下列问题:
(1)图甲为本实验的设计电路,为了减小实验误差和操作方便,滑动变阻器应选 ,定值电阻应选 (填器材前的序号)。
(2)某实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据,以电流表的示数为纵坐标、电流表的的示数为横坐标建立坐标系,并将各组数据描绘在该坐标系中,得到的图线如图乙所示。则该充电宝的电动势 V,内阻 (结果均保留两位小数)。
11.(24-25高二上·山东烟台·期末)在课外探究活动中,某小组收集了手机的电池进行研究,该电池是手机中常用的锂电池(铭牌上标的电动势 E为3.4V)。该小组成员设计了如图甲所示的电路图测量锂电池的电动势 E和内阻r。
(1)小组成员在实验中多次改变电阻箱的阻值R,获取了多组数据,画出的图像为一条直线(见图乙)。则该图像的函数表达式为= ,由图乙可知该电池的电动势 E= V。内阻r= Ω。(结果均保留2位有效数字)
(2)由于电压表并非理想电表,根据实验测得电池电动势的测量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值,内阻测量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
12.(24-25高二上·山东滨州·期末)实验方案对实验测量的精度有直接影响。某学习小组对“测量电源电动势和内电阻”实验方案进行探究。实验室提供的器材有:
A.干电池一节(电动势约1.5V,内阻小于1Ω);
B.电压表(量程3V,内阻约为10kΩ);
C.电压表(量程15V,内阻约为20kΩ);
D.电流表(量程0.6A,内阻约为0.5Ω);
E.电流表(量程3A,内阻约为0.2Ω);
F.滑动变阻器(最大电阻10Ω,额定电流1.0A);
G.定值电阻R0=1.0Ω;
H.开关,电线若干。
(1)要使实验误差较小且操作方便,本实验可选择的电压表是 ,电流表是 。(填器材前字母代号)
(2)下列实验方案最合理的是( )
A. B.
C. D.
(3)该小组选择好实验电路后,通过调节滑动变阻器,记录下电压表读数U及电流表读数I,并作出U-I图像。根据图像可得干电池的电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留两位有效数字)
13.(24-25高二上·山东临沂·期末)某同学通过测量小灯泡的图线来研究小灯泡的电阻随电压的变化规律。所用器材如下:
A.干电池两节;
B.待测小灯泡一只:额定电压为,电阻约为几欧;
C.电压表一只:量程为,内阻约为;
D.电流表一只:量程为,内阻约为;
E.滑动变阻器(允许通过的最大电流为;
F.滑动变阻器(允许通过的最大电流为;
G.开关一个,导线若干。
(1)请在图甲中补全实验电路 。
(2)滑动变阻器应选用 (填器材前的字母标号)。
(3)该同学通过实验作出小灯泡的图像如图乙所示,则小灯泡正常工作时的电阻约为 (保留1位有效数字)。
(4)如果将该小灯泡直接与电动势为3V,内阻为的电池连接,此时小灯泡的功率约为 (保留2位有效数字)。
试卷第1页,共3页
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专题6 实验
2大高频考点概览
考点01 光学实验
考点02 电学实验
地 城
考点01
光学实验
1、 单选题
1.(24-25高二上·山东日照校际联合考试·期末)如图所示,测量玻璃的折射率时,先在白纸上放一块两面平行的玻璃砖,描出玻璃砖的两条边MN和PQ,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,再插上大头针P3、P4,做出光路图,根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验,下列说法中正确的是( )
A.入射角i越小,折射率的测量越准确
B.若增大入射角i,经过P1、P2的光可在PQ面上发生全反射现象
C.如果误将玻璃砖的PQ边画到P'Q',折射率的测量值将偏小
D.若将平行玻璃砖更换为相同材质的梯形玻璃砖,测量值一定偏小
【答案】C
【解析】A.入射角i大小要适当,i太小,测量时相对误差较大,则折射率的测量越不准确,选项A错误;
B.光线在MN面的折射角等于在PQ面的入射角,可知增大入射角i,经过P1、P2的光不可能在PQ面上发生全反射现象,选项B错误;
C.如果误将玻璃砖的PQ边画到P'Q',折射角偏大,根据可知折射率的测量值将偏小,选项C正确;
D.折射率只有材料决定,则若将平行玻璃砖更换为相同材质的梯形玻璃砖,测量值不变,选项D错误。
故选C。
2.(24-25高二上·山东济宁·期末)在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验装置按如图甲所示安装在光具座上,单缝保持竖直方向,调节实验装置使光屏上出现清晰的干涉条纹,下列说法正确的是( )
A.单缝和双缝应相互垂直放置
B.图乙所示,测量头读数为
C.仅增大单缝和双缝之间的距离,光屏上条纹间距将增大
D.如图丙所示A、B两条亮条纹的中心间距为,则相邻两条亮条纹中心间距
【答案】D
【解析】A.单缝和双缝应相互平行放置,故A错误;
B.图乙所示,测量头读数为,故B错误;
C.据双缝干涉条纹间距的公式,光屏上条纹间距与单缝和双缝之间的距离无关,故C错误;
D.如图丙所示A、B间连续7个亮条纹的中心间距为,则相邻两条亮条纹中心间距,故D正确。
故选D 。
二、实验题
3.(24-25高二上·山东潍坊·期末)某同学用“插针法”测定一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A和B、顶角大小为)的折射率。步骤如下:
①在白纸上画一条直线,并画出其垂线,交于O点;
②将玻璃砖侧面A沿放置,并确定侧面B在白纸上的位置,与相交于点;
③调节激光器发射角度,使激光沿方向从O点射入玻璃砖;
④通过观察光路上插入的大头针来确定出射光路。
(1)关于本实验操作,下列说法正确的是________;
A.确定位置时,可直接用铅笔沿侧面B画出一条直线
B.插好的大头针应与纸面垂直
C.确定出射光路时,只需在侧面B外插入一个大头针
(2)撤去玻璃砖和大头针,测得出射光线与直线的夹角为(锐角),则玻璃砖折射率 ;(用、表示)
(3)在另一次实验操作中,该同学换了另一块同种材料、顶角更大的等腰三角形玻璃砖,重复上述操作,发现在边一侧始终找不到出射光线,其可能的原因是 。(写出一条即可)
【答案】(1)B
(2)
(3)在ef边发生全反射
【解析】(1)A.直接用铅笔沿侧面画线可能会损坏光学面,故A错误;
B.大头针应与纸面垂直,才能准确标记光路方向,故B正确;
C.确定出射光路需要至少两个大头针,才能准确反映光路方向,故C错误。
故选B。
(2)根据几何关系可知入射角为,折射角为,如图所示
根据折射率公式,有
(3)换了另一块同种材料、顶角更大的等腰三角形玻璃,因为顶角越大,在ef边界的入射角越大,当入射角达到或超过临界角时发生全反射,所以在边一侧始终找不到出射光线。
4.(24-25高二上·山东日照校际联合考试·期末)小明同学用双缝干涉装置测量某种单色光的波长。
(1)在光具座上放置的光学元件如图甲所示,其中滤光片应该装在单缝 (选填“前”或“后”)。
(2)从屏上观察到干涉条纹,转动测量头的手轮,当分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中心时,手轮的读数x1=1.002mm;继续转动手轮,当分划板中心刻线对准第4条亮条纹的中心时,手轮的读数如图乙所示,x2= mm。
(3)已知双缝间距d=0.2mm,双缝到屏的距离l=1.0m,则单色光的波长为 m(结果保留三位有效数字)。
(4)若仅增大双缝与屏的间距,则相邻两亮条纹间距 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)前
(2)9.811/9.812/9.813
(3)
(4)变大
【解析】(1)光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃、放大镜;则滤光片应该装在单缝前;
(2)螺旋测微器的精度为0.01mm,第4条亮条纹的中心位置为
(3)条纹间距为
根据,可得波长为
(4)若仅增大双缝与屏的间距,由可知相邻两亮条纹间距变大。
5.(24-25高二上·山东烟台·期末)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图所示。
(1)观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是 。
A.旋转测量头 B.调节拨杆使单缝与双缝平行 C.增大单缝与双缝间的距离
(2)若将装置浸入某种绝缘液体中,其他条件不变,则 。
A.干涉条纹消失 B.干涉条纹的间距变大
C.干涉条纹的间距变小 D.干涉条纹的间距不变
(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.200mm,测得屏与双缝间的距离为0.90m,第1 条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为 nm(结果保留3位有效数字)。
【答案】(1)B
(2)C
(3)420
【解析】(1)实验时,若观察到较模糊的干涉条纹,说明经过双缝的透光量较少或入射光强度较弱,可以调节拨杆使单缝和双缝平行,从而使条纹变得清晰。故选B。
(2)若将装置浸入某种绝缘液体中,其他条件不变,由可知,波速变小,又因为,可知波长变短,由可知条纹间距变小。故选C。
(3)相邻暗条纹中央的距离为
由可得,
6.(24-25高二上·山东威海·期末)如图所示,某实验小组用插针法测量半圆柱体玻璃砖的折射率,实验步骤如下:
a.在白纸上画出玻璃砖的直径AB、圆心O及过圆心的入射光线;
b.放上玻璃砖,在入射光线上插入两个大头针、;
c.在另一侧透过玻璃砖看、,插入大头针,使挡住、的像,插入大头针,使挡住和、的像;
d.移走玻璃砖,做出折射光线和法线,测量入射角和折射角。
回答以下问题:
(1)下列说法正确的是______;
A.、的间距尽量小些 B.、的间距尽量大些
C.、应垂直纸面插入 D.以玻璃砖的界面作为尺子,画出直径AB
(2)玻璃砖的折射率为 (用和表示);
(3)实验小组改变入射角度进行多次实验,某次操作中透过玻璃砖观察看不到、的像,原因是 。
【答案】(1)BC
(2)
(3)由于入射角大于全反射临界角,发生了全反射。
【解析】(1)AB.、及、的间距应尽量大些,可以更加精确地确定入射光线和折射光线,A错误;B正确;
C.、、、均应垂直纸面插入,便于观察,C正确;
D.不可以用玻璃砖的界面作为尺子,以免损坏玻璃砖的光学平面,D错误。
故选BC。
(2)根据光的折射定律可知,玻璃砖的折射率为
(3)观察不到、的像,是由于入射角大于全反射临界角,发生了全反射。
7.(24-25高二上·山东泰安·期末)在“用插针法测定玻璃砖折射率”的实验中:
(1)如图甲,下列说法正确的是______。(单选,选填正确选项前的字母)
A.为了减小作图误差,和的距离应尽可能取小些
B.如果光在界面的入射角大于临界角,光将不会进入玻璃砖
C.不论光以什么角度从射入,经一次折射后到达界面都能射出
(2)小张同学确认所有操作步骤都正确后,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出图线,如图乙所示,从图线可求得玻璃砖的折射率是 ;
(3)小杨同学在画界面时,不小心将界面画的比玻璃砖宽了一些,其余操作均正确,如图丙所示,他测得的折射率 真实值(选填“大于”、“小于”、“等于”)。
【答案】(1)C
(2)1.5
(3)偏小
【解析】(1)A.和的距离应适当取大些,这样做出的折射光线的方向更加准确,故A错误;
B.发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质,因此,即使光在界面aa′的入射角大于临界角,光也不会发生全反射,而一定会折射进入玻璃,故B错误;
C.光在aa′的入射角为,根据折射定律有
由几何关系可得,界面bb′的入射角等于。因此,无论光以什么角度从aa′射入,经以此折射后到达界面bb′时的入射角都会小于全反射的临界角,所以光都能从界面bb′射出,故C正确。
故选C。
(2)玻璃砖的折射率
则
可知图线斜率的倒数表示折射率,代入数据解得
(3)小杨同学测定折射率时,实验所得的折射光线为2,而实际的折射光线为1,如图所示。
可知实验所得的折射角偏大,则由折射率
可知,小杨同学测得的折射率与真实值相比偏小。
8.(24-25高二上·山东临沂·期末)如图甲所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置(选填“垂直”或“平行”)。
(2)在某次测量某种单色光的波长实验中,将测量头的分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐,手轮上的示数如图乙所示;然后同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,此时的示数为 mm。
(3)已知双缝间距为,屏离双缝距离为,则这种光的波长是 m(保留2位有效数字)。
【答案】(1)平行
(2)15.375/15.373/15.374/15.376#15.377
(3)
【解析】(1)该实验中单缝的作用获得线光源,而双缝的作用获得相干光源,二者应相互平行。
(2)螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以第6条亮条纹中心所在刻度为
(3)螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,所以第1条亮条纹中心所在刻度为
所以相邻亮条纹的间距为
根据
代入数据解得
9.(24-25高二上·山东东营·期末)图甲为“用双缝干涉测量光的波长”装置图,
(1)关于此实验,下列说法正确的是______;(填选项前的字母)
A.双缝安装在图甲中的C位置
B.调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互垂直
C.仅将红色滤光片换成蓝色滤光片,则干涉条纹间距变小
D.若仅挡住双缝中的一条缝,屏上的条纹就会全部消失
(2)已知该装置中双缝间距为,双缝到光屏的距离为,在光屏上得到的干涉图样如图乙所示,分划板中心在图中位置时游标卡尺的读数记为,在位置时游标卡尺的读数如图丙所示,该示数为 mm;
(3)由以上所测数据,可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为 。(用题中物理量符号表示,已知)
【答案】(1)AC
(2)31.10
(3)
【解析】(1)A.双缝安装在图甲中的C位置,选项A正确;
B.调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互平行,选项B错误;
C.仅将红色滤光片换成蓝色滤光片,因蓝光波长小于红光,根据,则干涉条纹间距变小,选项C正确;
D.若仅挡住双缝中的一条缝,屏上将出现衍射条纹,即条纹不会全部消失,选项D错误。
故选AC。
(2)示数为31mm+0.05mm×2=31.10mm;
(3)条纹间距
根据
可得
10.(24-25高二上·山东淄博·期末)图甲是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:
(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置(选填“垂直”或“平行”)。
(2)若要增加从目镜中观察到的条纹个数,可以_____。(多选)
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.把红色滤光片换成绿色滤光片 D.使用间距更小的双缝
(3)观察到干涉条纹如图乙所示。已知测量头的读数方法与螺旋测微器相同。转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准时,手轮的读数,继续转动手轮,使分划板中心刻线对准时,手轮的读数如图丙所示, mm。
(4)若双缝间距,双缝到屏的距离,则所测单色光的波长为 nm。(结果保留三位有效数字)
【答案】(1)平行
(2)BC
(3)10.300
(4)542
【解析】(1)只有保证单缝和双缝互相平行,这样才能在屏上出现明暗相间的条纹。
(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,应该减小条纹的间距,根据双缝干涉条纹间距公式可知将单缝向双缝靠近,不会改变条纹间距,则目镜中观察到的条纹个数不变;将屏向靠近双缝的方向移动,相当于减小了L,可减小条纹的间距,增加从目镜中观察到的条纹个数;把红色滤光片换成绿色滤光片,红光的波长比绿光的波长长,减小了,可减小条纹的间距,增加从目镜中观察到的条纹个数;使用间距更小的双缝,相当于减小了d,会使条纹间距增大,则目镜中观察到的条纹个数变少;故BC正确,AD错误。
故选BC。
(3)螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和,则由图可知x2=10mm+30.0×0.01mm=10.300mm
(4)图乙中a、b间的条纹间距数为4,则有
根据双缝干涉条纹间距公式可知:
联立可得
地 城
考点02
电学实验
一、单选题
1.(24-25高二上·山东济南·期末)某实验小组采用多用电表的欧姆挡来测量某电压表的内阻,下列操作正确的是( )
A.测量前将两表笔短接进行机械调零
B.测量时将多用电表的红表笔与电压表的正接线柱相连,黑表笔与负接线柱相连
C.选择倍率“”挡时,发现指针偏转角度过小,应该更换倍率“”挡
D.换挡后无需欧姆调零直接将两表笔与电压表相连进行内阻的测量
【答案】C
【解析】A.测量前将两表笔短接进行欧姆调零,故A错误;
B.测量时将多用电表的红表笔与电压表的负接线柱相连,黑表笔与正接线柱相连,故B错误;
C.选择倍率“”挡时,发现指针偏转角度过小,读数过大,所以更换倍率“”挡,故C正确;
D.换挡后需要欧姆调零,再继续测量,故D错误。
故选C。
二、多选题
2.(24-25高二上·山东菏泽·期末)如图为多用电表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为0.5mA,内阻,,调零电阻的最大值,电池电动势,内阻。虚线框中S为选择开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3接通,从而实现电表不同的测量功能。下列说法正确的是( )
A.当S接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位
B.若电压表的量程为0~3V,则的阻值为2900Ω
C.测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,则待测阻值为1500Ω
D.若电池用久了,电动势不变,内阻增大,即使操作正确,测量的电阻值也会偏小
【答案】ABC
【解析】A.当S接触点1时,R1与G并联,则多用电表处于测量电流的挡位,选项A正确;
B.若电压表的量程为0~3V,则S接3位置,则
解得
选项B正确;
C.测某电阻阻值时S接2,电流表的量程变为2Ig,此时指针满偏时
指针指在正中央时
解得Rx=1500Ω
选项C正确;
D.该多用电表内部的电源电动势不变,内阻增大,可以通过欧姆调零改变欧姆表的内部电阻,所以中值电阻不变,测量结果不变,选项D错误。
故选ABC。
三、实验题
3.(24-25高二上·山东东营·期末)实验小组先用多用电表测量定值电阻的阻值,然后再测量一电源的电动势和内阻,实验器材有:待测定值电阻,待测电源、多用表、电阻箱、开关、导线若干。
(1)图甲为多用电表的示意图,其中S、T、K为三个可调节的部件。关于使用多用表测电阻,下列说法正确的是______;(填选项前的字母)
A.首先将部件K拨至合适挡位,然后再将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,测量完毕后将部件K拨至“OFF”挡
B.每次更换欧姆挡后,必须先将红黑表笔短接,旋动部件S进行欧姆调零
C.欧姆调零时,将两表笔短接,旋动部件T,使指针对准电阻的“0刻线”
(2)将部件K旋到“”,正确操作后,若指针如图乙所示,则该定值电阻为 。
(3)测量电源电动势和内阻的电路如图丙所示,按照该电路图组装,将多用电表作为电压表接入电路中。调节电阻箱的阻值,读出多用电表对应的示数,测得多组和并记录。根据测得的多组数据,作出图线,如图丁所示,图线的纵轴截距为,横轴截距为,则电源的电动势 ,内阻 (结果均用题中字母表示)。
【答案】(1)C
(2)6.0或6
(3) a
【解析】(1)A.测量前应先旋动部件S进行机械调零,选项没有提,故A错误;
BC.进行欧姆调零时旋动的是T,故B错误,C正确。
故选C。
(2)如图乙,读数为6.0或6。
(3)[1][2]由闭合电路的欧姆定律,有
整理可得
对照图丁,可知电动势
且
则内阻
4.(24-25高二上·山东聊城·期末)物理兴趣小组在维修玩具小车电路时,想测量小车内部专用电池的电动势(约为9V)和内阻。实验室提供的器材有:电压表V(量程为0~15V,内阻未知),电流表A(量程为0~0.6A,内阻),滑动变阻器R、开关,导线若干。
(1)如图所示,某同学设计了甲、乙两种电路,为使测量更精确,实验电路应选择 (填“甲”或“乙”)
(2)根据选择的电路,正确连接并实验,根据实验测得的电压表示数U与电流表示数I的多组数据,作出图像如图丙所示。进一步分析可知该电池的电动势 V、内阻 。(结果均保留三位有效数字)
(3)如果不考虑偶然误差,实验测得的电动势 (填“大于”、“小于”或“等于”)其真实值。
【答案】(1)甲
(2) 9.30 8.90
(3)等于
【解析】(1)电流表的内阻已知,选择甲电路图的测量更精确。
(2)[1][2]由闭合电路欧姆定律有
结合图丙的斜率与截距可知V,
解得
(3)本实验中因考虑到了电流表内阻影响,电流为0时,电压表示数即为电动势,所以测得的电动势等于真实值。
5.(24-25高二上·山东济宁·期末)某实验兴趣小组将铜片和锌片插入水果中制成一个水果电池,并测量该电池的电动势和内阻。所提供的器材如下:
A.待测水果电池(E 约为1V,r约为500Ω)
B.电流表A(0~2mA,内阻为50Ω)
C.电压表V(0~1.5Ⅴ,内阻约为30kΩ)
D.滑动变阻器(阻值)
E.滑动变阻器(阻值)
F.开关一个,导线若干
(1)该兴趣小组利用上述器材设计了甲、乙两个电路,其中最合理的电路为 。
(2)为了尽可能准确地测量水果电池的电动势和内阻,滑动变阻器应选择 (选填序号“D”或“E”)。
(3)该兴趣小组选择正确的电路后进行实验,根据实验数据画出图线如图所示,可求得电源电动势 ,内阻 。(结果均保留三位有效数字)
(4)若不考虑实验偶然误差,实验测得的电动势与真实值相比, (选填“”、“”或“<”)。
【答案】(1)乙
(2)E
(3) 1.00 450
(4)=
【解析】(1)水果电池的内阻较大,为了减小误差,需要把电流表与电源先串联起来,用电压表测量滑动变阻器两端的电压。
故选乙。
(2)由乙可知滑动变阻器选择限流式接法,且水果电池的内阻较大,则滑动变阻器选用最大值较大的。
故选E。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
由图可知,纵轴截距为
斜率的绝对值为
解得
(4)由测量电路可知,所测电动势为真实值,即
6.(23-24高二上·山东济宁·期末)为提高学生的动手操作能力和对实验原理的理解能力,设计了如下实验:
(1) 用螺旋测微器测量金属导线的直径,如图甲是某次测量时仪器的示数情况,则金属丝的直径为 mm。
(2) 图乙为多用电表,用多用电表“×10”倍率的欧姆挡测量某金属导线的电阻,发现指针偏转角太大,为了测量结果比较准确,应换用 (选填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡;更换倍率后,两表笔短接,调节 (选填“S”、“T”或“K”)进行欧姆调零;继续测量该金属导线电阻,指针指示位置如图丙所示,则该导线的阻值为的阻值为 Ω。
(3) 发光二极管是电子线路中常用的元件,一般作为指示灯使用。当电流正向流经发光二极管时(从正极流入),其电阻较小,可以发光。现用欧姆表测量发光二极管电阻,发现二极管可以发光,则可知红表笔连接的是二极管的 (选填“正极”或“负极”)。
(4) 欧姆表使用一段时间后,电源内阻明显增大,电动势不变,但仍可进行欧姆调零。此时用欧姆表测电阻,将会导致测量值 (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】 0.900 T 13/13.0 负极 无影响
【解析】(1)[1] 金属丝的直径
(2)[2] 用多用电表“×10”倍率的欧姆挡测量某金属导线的电阻,发现指针偏转角太大,说明电阻较小,为了测量结果比较准确,应换用“×1” 倍率的欧姆挡。
[3] 因为T为欧姆调零旋钮,更换倍率后,两表笔短接,调节T进行欧姆调零。
[4] 该导线的阻值为的阻值为
(3)[5]因为使用欧姆挡时,黑表笔连接内部电源的正极,红表笔连接内部电源的负极,现用欧姆表测量发光二极管电阻,发现二极管可以发光,可知此时电流正向流经发光二极管,则可知红表笔连接的是二极管的负极。
(4)[6] 此欧姆表使用一段时间后,电源内阻明显增大,电动势不变,但仍可进行欧姆调零。由于欧姆调零后,电动势不变,欧姆表内阻也不变,所以此时用欧姆表测电阻,将对测量值无影响。
7.(24-25高二上·山东青岛·期末)某课外活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻,电压表和电流表内阻未知。
(1)按照图甲连接电路,将电阻箱R调到最大值,保持断开,将单刀双掷开关掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列电流表的读数I,作出图像如图乙所示,由图像的斜率和纵轴截距可求出电源电动势和内阻,由于电流表分压的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(2)将电阻箱R调到最大值后,闭合开关,将单刀双掷开关掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列电压表的读数U,作出图像如图丙所示,由于电压表分流的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)将乙、丙两个图像综合起来考虑,可以避免由于电表内阻带来的系统误差。测得图乙和图丙中图线斜率分别为,纵轴截距分别为,则电源的电动势 ,内阻 。
【答案】(1) 相等 偏大
(2) 偏小 偏小
(3)
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)
变形得到与R的关系式
根据数学知识得知,图像斜率的倒数等于电源的电动势E,则可知,电动势的测量值与真实值相比相等;没有考虑电流表的内阻,即实际内阻
所以内电阻的测量值与真实值相比偏大。
(2)根据闭合电路欧姆定律得
变形得
因此图像的纵轴截距,电源的电动势
图像的斜率,电源内阻
由图示电路图可知,由于电压表的分流作用,通过电源的电流大于,这是造成系统误差的原因;若考虑电源电压表内阻,则表达式为
变形得
则由数学规律可知,电动势E偏小;内阻偏小。
(3)(3)由以上分析可知,小题(1)中电动势是准确的,所以
而小题(2)的丙图像的斜率
联立解得。
8.(24-25高二上·山东威海·期末)某兴趣小组做测量电源电动势和内阻的实验,设计的原理图如图所示,实验室提供的器材如下:
A.待测电源(电动势约4.8V,内阻约)
B.电压表(量程为0~15V,内阻约为)
C.电压表(量程为0~3V,内阻约为)
D.电阻箱R()
E.定值电阻
F.定值电阻
G.开关和导线若干
(1)要准确测量电源的电动势和内阻,电压表应选择 ,定值电阻应选择 (选填实验器材前的序号);
(2)为保证电压表的安全,电阻箱可调节的最大值约为( )
A. B. C. D.
(3)在实验中多次改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的图像如图所示,则可得该电池的电动势 V、内阻 。
【答案】(1) C E
(2)B
(3) 5.0/5 1.2
【解析】(1)[1][2]要准确测量电源的电动势和内阻,电压表应选择量程为3V的C;定值电阻应选择E;
(2)电路中的最小电流
电阻箱可调节的最大值约为
故选B。
(3)[1][2]根据
可得
可知,
解得E=5V,r=1.2Ω
9.(24-25高二上·山东德州·期末)某学校实验小组的同学设计了测定金属丝的阻值和电源的电动势与内阻的实验,已知定值电阻的阻值为,电压表为理想电表。
(1)该实验小组同学首先用多用电表粗略测量了该金属丝的电阻,当多用电表的旋钮置于“×1”挡位时,指针位置如图甲所示,则金属丝的电阻值为 Ω;图乙中螺旋测微器测得金属丝的直径为 mm。
(2)该实验小组同学设计了如图丙所示的电路图,操作步骤如下:
①实验时,将单刀双掷开关扳到位置“1”,调节电阻箱的阻值为时,电压表的示数为;
②仅将单刀双掷开关扳到位置“2”,电压表的示数为;
③为了完成电源电动势和内阻的测量,将单刀双掷开关扳到位置“1”,多次调节电阻箱的阻值R,并读出相对应的电压表的示数U,利用数据描绘了如图丁所示的图像。
(ⅰ)由操作①、②可知电路图中电阻 (用题目中给的物理量符号表示);
(ⅱ)若测得定值电阻,图丁中、、,则该电源的电动势为 V,内阻为 Ω。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1) 6/6.0 2.095/2.094/2.096
(2) 4.0 2.5
【解析】(1)[1]多用电表的旋钮置于“”挡位时,指针位置如图所示,则金属丝的电阻值为
[2]螺旋测微器的精确值为,由图可知金属丝的直径为
(2)(ⅰ)[1]根据闭合电路欧姆定律,单刀双掷开关接1时,有
单刀双掷开关接2时,有
联立解得
(ⅱ)[2][3]由闭合电路欧姆定律得
整理得
结合图乙得,
联立解得,
10.(24-25高二上·山东菏泽·期末)充电宝作为手机伴侣,很多人外出都会随身携带。某兴趣小组测试充电宝在电量100%时的电动势,其电动势E约为5V,内阻较小。为精确测量该充电宝的电动势和内阻,实验室可供选择的实验器材如下:
A.电量为100%的充电宝
B.电流表A1(,)
C.电流表(,内阻未知)
D.滑动变阻器()
E.滑动变阻器()
F.定值电阻
G.定值电阻
H.开关S以及导线若干
请回答下列问题:
(1)图甲为本实验的设计电路,为了减小实验误差和操作方便,滑动变阻器应选 ,定值电阻应选 (填器材前的序号)。
(2)某实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据,以电流表的示数为纵坐标、电流表的的示数为横坐标建立坐标系,并将各组数据描绘在该坐标系中,得到的图线如图乙所示。则该充电宝的电动势 V,内阻 (结果均保留两位小数)。
【答案】(1) D F
(2) 5.00(5.00~5.03) 0.22(0.22~0.24)
【解析】(1)[1]滑动变阻器采用限流式,电源内阻较小,为了减小误差便于操作,使测量数据连续性强一些,滑动变阻器应选择总阻值与电源内阻相差不太大的,可知,滑动变阻器选择D;
[2]电路中将电流表A1与定值电阻串联改装成电压表,由于电源电动势约为5V,若改装的电压表量程为5V,则串联电阻为
可知定值电阻选择
此时改装电压表的量程
即定值电阻选择F。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
变形有
结合图乙有,
解得,,
11.(24-25高二上·山东烟台·期末)在课外探究活动中,某小组收集了手机的电池进行研究,该电池是手机中常用的锂电池(铭牌上标的电动势 E为3.4V)。该小组成员设计了如图甲所示的电路图测量锂电池的电动势 E和内阻r。
(1)小组成员在实验中多次改变电阻箱的阻值R,获取了多组数据,画出的图像为一条直线(见图乙)。则该图像的函数表达式为= ,由图乙可知该电池的电动势 E= V。内阻r= Ω。(结果均保留2位有效数字)
(2)由于电压表并非理想电表,根据实验测得电池电动势的测量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值,内阻测量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1) 3.3 0.33
(2) 小于 小于
【解析】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律有
变形可得
[2][3]根据图像的斜率与截距可知V-1,
解得V,
(2)[1][2]考虑电压表内阻时,用图中的纵截距作为电动势的测量值,实际上相当于测的是电压表两端的电压,所以E测<E真;测量的内阻为电压表电阻与电源内阻并联的等效内阻,则r测<r真。
12.(24-25高二上·山东滨州·期末)实验方案对实验测量的精度有直接影响。某学习小组对“测量电源电动势和内电阻”实验方案进行探究。实验室提供的器材有:
A.干电池一节(电动势约1.5V,内阻小于1Ω);
B.电压表(量程3V,内阻约为10kΩ);
C.电压表(量程15V,内阻约为20kΩ);
D.电流表(量程0.6A,内阻约为0.5Ω);
E.电流表(量程3A,内阻约为0.2Ω);
F.滑动变阻器(最大电阻10Ω,额定电流1.0A);
G.定值电阻R0=1.0Ω;
H.开关,电线若干。
(1)要使实验误差较小且操作方便,本实验可选择的电压表是 ,电流表是 。(填器材前字母代号)
(2)下列实验方案最合理的是( )
A. B.
C. D.
(3)该小组选择好实验电路后,通过调节滑动变阻器,记录下电压表读数U及电流表读数I,并作出U-I图像。根据图像可得干电池的电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1) B D
(2)A
(3) 1.5 0.72
【解析】(1)[1]由于电源的电动势为1.5V,电压表选择的即可,故电压表选B;
[2]电路中的最大电流
综合其它因素,电流表选择,即电流表选择D。
(2)因干电池的内电阻相当小,电压表的读数变化很小,将定值电阻与电源串联以增大等效内阻;由于电流表的内阻未知,为减小误差,故应采用相对电源的外接法。
故选A。
(3)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
故在图像中,其纵截距为电源的电动势,即
其斜率的绝对值为
代入数据可得
解得
13.(24-25高二上·山东临沂·期末)某同学通过测量小灯泡的图线来研究小灯泡的电阻随电压的变化规律。所用器材如下:
A.干电池两节;
B.待测小灯泡一只:额定电压为,电阻约为几欧;
C.电压表一只:量程为,内阻约为;
D.电流表一只:量程为,内阻约为;
E.滑动变阻器(允许通过的最大电流为;
F.滑动变阻器(允许通过的最大电流为;
G.开关一个,导线若干。
(1)请在图甲中补全实验电路 。
(2)滑动变阻器应选用 (填器材前的字母标号)。
(3)该同学通过实验作出小灯泡的图像如图乙所示,则小灯泡正常工作时的电阻约为 (保留1位有效数字)。
(4)如果将该小灯泡直接与电动势为3V,内阻为的电池连接,此时小灯泡的功率约为 (保留2位有效数字)。
【答案】(1)
(2)F
(3)6
(4)
【解析】(1)待测小灯泡电阻约为几欧,则应采用电流表外接法,补全实验的电路图如图
(2)由甲图可知,滑动变阻器采用分压式接法,应选用最大值较小的滑动变阻器,在进行实验时更灵敏,实验误差更小。
故选F。
(3)由题知,额定电压为,故在乙图中找到对应的电流约为0.41A,则小灯泡正常工作时的电阻约为
(4)如果将该小灯泡直接与电动势为内阻为的电池连接,形成一个闭合电路,且两节干电流的电动势为E=3V,设小灯泡两端的电压为U,流过的电流为I,根据闭合电欧姆定律有
变形得
代入数据可得
故在图乙中作出此时电源的,如图所示
可知此时两图像的交点对应的横、纵坐标,即为小灯泡两端的电压和流过和电流,即U=1.4V,I=0.32A
则此时小灯泡的功率约为
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