高考考前物理专题系统整理实验专题Word文档格式.docx

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在右图所示的电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的。

为了查出断导线，某同学想先将万

用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：

A、直流10V档B、直流0.5A档

C、直流25V档D、欧姆档

[解析]：

分析思路是：

用直流电压档（A、C选项）时，若a、b间导线断，则电表接a、b和接a、c时读数均为6V；

若R1、R2间导线断，则电表接a、b和接a、c时读数分别为0和6V；

若R2和电源负极间导线断，则电表接a、b和接a、c时读数均为0。

所以A、C选项正确。

用直流电流档（B选项）时，若a、b间或R1、R2间导线断，则电表接a、c时通过的电流：

I=

A>

电流表量程0.5A，违背了安全性原则。

所以B选项错误。

用欧姆档（D选项）时，无论哪段导线断，电表接a、b和接a、c时均可出现欧姆表内部电路与外部电路构成多电源回路的情况，可能烧坏电表，即使不烧坏也难以进行确切判断，违背了科学性与简便直观性原则。

所以D选项错。

综上，正确选项是A和C

[说明]：

此题看似中学物理基础实验但有新设计。

解决这一类问题的要点是对基础实验掌握要到位。

[变式1]：

某同学用如图所示的装置通过半径相等的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR是水平槽。

实验使A球从斜槽上某一固定点G由静止释放，小球落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。

重复若干次确定落点位置。

再把B球放在水平槽上靠近槽未端的地方，让A球仍从位置G由静止滚下和B球碰撞后在记录纸上留下各自的痕迹。

图中O点是水平槽未端R在记录纸上的竖直投影点。

在以下选项中，本次实验必须进行的测量是：

A、水平槽上未放B球时，测量A球落点到O点的距离

B、A球与B球碰撞后，测量两球落点到O点的距离

C、测量A球和B球的直径

D、测量A球和B球的质量

E、测量G点相对于水平槽面的高度

[说明]：

本题出现较多的错误是多选了C选项，如果对“验证动量守恒”的实验原理能准确理解，并注意到本题的实验背景与课本实验的区别，则容易判断正确的选项是ABD。

[例2]日常生活中，常会遇到需用光控电路的情况，如路灯的光控开关，傍晚时光暗到一定程度，路灯会自动点亮；

清晨时光亮到一定程度，路灯又会自动熄灭。

下面是光敏电阻、两个电源、带放大器（放大器内有电源，图中没画出）的继电器和灯的示意图。

继电器的线圈A绕在软铁芯上并且跟放大器的输出端c、d相连，a、b是放大器的输入端。

放大器的作用是：

当输入端回路中的电流发生微小的变化时，输出端回路中的电流会发生较大的变化。

当线圈A产生的磁场足够强时，就会克服弹簧K的弹力将衔铁C吸下，使触头D断开、触头B接通；

当输入端的电流较小时，线圈A的磁场不足以吸住衔铁C，则触头B断开、触头D接通。

（1）试在下图中将电路连接完整，使得光强时灯灭、光弱时灯亮。

（2）简要说明灯泡亮灭的过程（此电路的工作原理）

（1）将灯泡接在D触头的两接线柱上如图所示。

（2）当光增强时，光敏电阻阻值降低，放大器输入端电流增大、输出端回路中通过A线圈的电流增大，当电流增到一定值，A线圈产生的磁场足够强时将衔铁C吸下，触头D断开、触头B接通，灯灭。

反之光线变弱时，光敏电阻阻值变大，放大器输入端电流变小，当光弱到一定程度，线圈A释放衔铁，触头B断开、触头D接通，灯亮。

这是在一定背景下的不完全设计，要对已有的背景有准确的把握。

此题较多的错误是把电路接成光强时灯亮了，这一错误的根源在没弄清传感器的关键器件热敏电阻和光敏电阻的工作原理，而只是死记一些结论，这时就很容易弄错。

[变式1]：

用如图所示的电路测量一个阻值较大的未知电阻Rx的阻值，电源内阻不计，S1为单刀双掷开关，a、b、c、d均为接线柱，其中一处接入一个已知电阻R0，另一处接入一个电表（理想电流表或理想电压表）

（1）在图上补上所需要的元件；

（2）实验时先合上S，将S1打到“1”，电表的读数为m；

再将S1打到“2”，电表的读数为n，则Rx=___________.

设计的精髓是探索，在准确把握设计背景的基础上，必要的试探可以迅速得到结果：

a、b之间接入电压表，c、d之间接入电阻R0；

（m/n-1）R。

[变式2]下图为一测量灯泡发光强度的装置。

AB是一个有刻度的底座，两端可装两个灯泡。

中间带一标记线的光度计可在底座上移动，通过观察可以确定两边灯泡在光度计上的照度是否相同。

已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度计到灯泡的距离的平方成反比。

现有一个发光强度为I0的灯泡a和一个等测灯泡b分别置于底座两端，如图。

（1）怎样测定待测灯泡的发光强度Ix？

（2）简单叙述一个可以减小实验误差的办法。

弄清题给的背景，得出“照度∝

”这一常见模型，则容易得出结果：

（1）接通电源；

移动光度计使两边的照度相同；

测出距离r1和r2。

据题意可知待测灯泡的发光强度：

Ix=

I0；

（2）可进行多次测量，将得到的结果取平均值。

由此题可见，在实验设计的过程中，同样有从题给的背景材料中挖掘隐含条件、弄清题给背景属什么样的物理模型等问题。

[例3]：

一种供仪器使用的小型电池标称电压为9V，允许电池输出的最大电流为50mA，为了测定这个电池的电动势和内电阻，可用如下器材：

电压表

内阻很大，R为电阻箱，阻值范围为0～9999Ω；

R0为保护电阻，有四个规格，即：

A.10Ω，5WB.190Ω，1/2W

C.200Ω，1/4WD.1.2kΩ，1W

（1）实验时，R0应选用_______（填字母代号）较好；

（2）画出电路图.

[解析]：

首先弄清保护电阻在电路中是怎么联接的。

根据题意，与学生实验相比，用电阻箱代替了滑动变阻器和电流表，要通过改变电阻箱阻值至少测出两组数据，才能算出电池的电动势和内电阻，故电器应作如图所示的联结，保护电阻串联在电路中。

根据题给条件算出不同规格的保护电阻的额定电流分别为：

RA=0.7A、RB=0.053A、RC=0.036A、RD=0.03A，可见只有A、B选项符合安全性原则，再根据科学性原则，保护电阻阻值要尽可能大些，所以正确选项是B；

虽然在题目中首先要求选取实验器材，然后才要画电路图，但器材的选取要以实验原理为基础。

明确了实验原理后，再根据实验设计的几个原则进行选择。

[变式1]从下列实验器材中选出适当的器材，设计测量电路来测量两个电流表的内阻。

要求方法简捷、有尽可能高的测量精度.

（A）待测电流表A1，量程50mA，内电阻约几十欧

（B）待测电流表A2，量程30mA，内电阻约几十欧

（C）电压表V，量程15V，内阻rV=15kΩ

（D）电阻箱R1，阻值范围0～9999.9Ω

（E）电阻箱R2，阻值范围0～99.9Ω

（F）滑动变阻器R3，阻值0～150Ω，额定电流1.5A

（G）滑动变阻器R4，阻值0～20Ω，额定电流1.5A

（H）电阻R0，阻值是40Ω，功率是0.5W（作保护电阻用）

（I）电池组，电动势为12V，内电阻约0.5Ω

此外还有单刀开关若干和导线若干供选用.

（1）请设计一个测量电路，画出电路图.

（2）选出必要的器材，用器材前的字母表示，有_______.

（3）说明实验需要测量的物理量，并列出计算两个电流表内电阻的计算式.

注意本题滑动变阻器的选择不是按“越大越好”或“越小越好”等选择的，而是在明确了滑动变阻器在电路中的作用的基础上，根据前述的实验设计原则进行选取的。

此题的电路图如图所示（注：

电路图基本正确但电路不规范，如缺开关、电阻箱符号错等要扣分）；

所选的器材为ABEGHI；

要进行的测量是：

开关K2闭合时，测得电流

表的示数I1和I2；

断开开关K2，调整电阻箱的阻值为R时，测得电流表的示数I1′和I2′；

由以上电流测量值和电阻箱阻值R可得表内阻的计算式是：

R1=

R2=

另外很多问题的实验设计不是唯一的，此题用其他方法测量，方法正确的同样给分.

[变式2]：

用如图所示的电路（半偏法）测定电流表的内阻的实验中备有的器材有：

A、

待改装电流表（量程0～100μA）

B、标准电压表（量程0～5V）

C、电阻箱（阻值范围0～9999Ω）

D、可变电阻（阻值范围0～100kΩ）

E、干电池（电动势1.5V，内阻0.5Ω）

F、干电池组（电动势6V，内阻1.6Ω）

若要求测量有较高的精度，那么从以上备用器材中，可变电阻R应选用_______，可变电阻R1应选用_______，电源应选用_______.

电学实验在考查实验能力方面有其它实验没有的独特作用，所以在器材选取中的例题及变式我们设置的都是电学实验内容，其它实验器材选取的原则是相同的。

本题的正确答案是：

D；

C；

F。

[例4]:

在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L．为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值．现将测得的6组数据，标示在C为横坐标，T2为了纵坐标的坐标纸上，即如图所示，用“x”表示的点．

（1）T、L、C的关系为____________ 

（2）根据图中给出的数据点作出T2与C的关系数图线．

（3）求得的L值是____________

根据振荡电路的固有周期公式

导出T2=4π2LC，明确在电感L为恒量的前提下，T2是C的正比函数，即在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上画出的T2-C图线应为一条通过坐标原点的直线．

根据上述原理及坐标图中给出的6组数据点依据作图原则（图中各点应尽可能靠近这条直线并均匀分布在其两侧，如有个别点有过大偏离应将其删除）作出T2-C函数图线是如图所示的一条直线．在这条直线上任意取两个间隔尽可能大的点，读出相关数据，由T2=4π2LC，有△T2=4π2L△C，即可求得：

L=△T2/（4π2△C）的具体值，结果是在0.0351H～0.0389H之间均可．

在中学物理实验中典型的数据分析方法有：

⑴平均法：

旨在减小偶然误差；

⑵作图法：

如验证力的平行四边形法则；

⑶图象法：

旨在找出两个变量之间的关系；

⑷描迹法：

如平抛轨迹描绘等；

⑸直接比较法：

常用于研究定性关系或与标准值比较等。

本题考查的实验内容虽然不是高考考试说明中所列的实验，但实验原理是振荡电路的基本内容，运用函数图象作图处理实验数据也是学生在平时做实验时学习和使用过的基本方法。

在答卷中，出现较多的错误是将图线画得通过原点了，实际上因为图中给出的坐标起点均不是从0开始的，实际画出的图线并不过原点．还有的考生将图线画成折线，更多的是画直线时没有做到数据点应尽可能靠近且均匀分布在它的两侧．还有的在读取有效数字时不符合要求导致答案错误．

如图所示，是用高电阻放电法测电容的实验电路图。

其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。

该实验的操作步骤如下：

⑴按电路图接好实验电路；

⑵接通电键S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度．记下这时的电压表读数U0=6.2V和微安表读数I0=490μA；

⑶断开电键S并同时开始计时，每隔5s或10s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；

⑷根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点（右图中用“×

”表示）。

根据以上实验结果和图象，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为_________C，从而算出该电容器的电容约为________F。

数据处理的方式是多样的，具体如何选择要根据题目叙述的情境和实验原理进行判断。

本题的处理方法是：

按照图中的点，用光滑曲线把它们依次连接起来，得到i-t图线，图线和横轴所围的面积就是放电量，即原来电容器的带电量。

每小格相当于2.5×

10-4C，用四舍五入法数得小方格有32个，所以Q0=8×

10-3C。

再由C=Q0/U0，得C=1.3×

10-3F。

弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的。

为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关，右利用图示的装置：

一块厚木板上有AB两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度，将琴弦的未端固定在木板上的O点，另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力，轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动。

（1）先保持拉力为150N，改变AB间的距离（即改变琴弦长度），测出不同长度时琴弦振动的频率，记录结果如下表所示：

弦长L/m

1.00

0.85

0.70

0.55

0.40

振动频率f/Hz

150

176

214

273

375

从此表数据可判断在拉力不变时，琴弦振动的频率f与弦长L的关系为_____________。

（2）保持琴弦长度为0.80m不变，改变拉力，测出不同拉力时琴弦振动的频率，记录结果如下表所示：

拉力大小F/N

360

300

240

180

120

290

265

237

205

168

从此表数据可判断在琴弦长度不变时，琴弦振动的频率f与拉力F的关系为__________。

（3）综合上述两项测试可知当这根琴弦的长度为0.75m，拉力为225N时，它的频率是____________Hz（精确到个们数）

探索性实验最要引起我们注意的是对通过对实验数据的分析，探索出本来未知的规律。

本题就是这样一个典型的例子，同学们联想科学家对光的折射定律的探索过程，有助于加深理解本题。

本题结果是：

反比、正比、245Hz。

[例5]：

为了测定和描绘“220V40W”白炽电灯灯丝伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电.调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈L绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220V交流电源的火线与零线间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置，就可以使输出电压在0～250V之间连续变化，图中画出的是调压变压器的电路图符号.实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验器材.

（1）在图中完成实验电路图.

2）说明按你的实验电路图进行测量，在电压较高段与电压较低段进行比较，哪段的误差更大？

为什么？

（1）实验电路图如右图所示.注意开关应放在火线一边；

火线与公共端相连也可以；

电流表外接与内接都可以.

（2）如果采用电流表外接，电压较高段误差较大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；

如果采用电流表内接，电压较低段误差较大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于电流表分压造成的误差越大.

测量值与真实值的差异叫做误差。

误差可分为系统误差和偶然误差两种。

系统误差是由实验方案、测量仪器等因素造成的，其特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小，是客观性的，一旦我们确定了实验方案和测量仪器，系统误差就确定了，不能改变。

偶然误差是由于实验者的主观因素造成的，是主观性的，其特点是总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。

我们可以采取不同的方法减小偶然误差，减小偶然误差的方法主要有：

（1）平均值法：

多进行几次测量，求出几次测量数值的平均值。

（2）图线法：

对验证性实验，若两变量的关系是线性的，在数据处理时采取在坐标系中描点连线的方法。

（3）其它方法：

如验证动量守恒的实验中通过重复实验，然后用最小圆圈住小球落点用圆心代表小球落点的方法。

在实验室中，往往利用半偏法测量电流表或电压表的内阻。

测量电路图如下所示。

E为电源，其电动势为E。

R1为总阻值较大的滑动变阻器。

R2为电阻箱。

A为被测电流表。

用此电路，经以下步骤可近似测得电流表的内阻RA：

①闭合K1，断开K2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；

②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于I0/2；

③读出R2的值，则RA=R2。

（1）在右边的实物图上按电路图正确连线；

（2）若电源的内阻忽略不计，试分析该实验的系统误差总是使电表内阻的测量值比其真实值偏大还是偏小？

：

系统误差的分析要对实验的原理有较为深入的认识。

本题的误差情况与原因是：

闭合K2后，回路的总电阻减小，总电流将增大。

因此当电流表读数等于I0/2时，通过电阻箱的电流将略大于I0/2，实际上电阻箱的电阻比表头电阻小一些，也就是说测量值比真实值偏小。

另外，在进行实物连线时，要注意避免交叉，线头要连在接线柱上。

[例6]：

有下列器材：

A、两根完全相同的电热丝（484Ω、2A）；

B、一个单刀开关S1；

C、一个单刀双掷开关S2；

D、导线若干和插头（可连接照明电路）。

用以上器材制作一个电热器，请完成上述器材的连接方式。

要求在电路中尽可能实现多档调节功能，并计算出每档的热功率为多大。

两根相同的电热丝，可实现单个电热丝工作、两个串联、两个并联等三档调节功能，为了达到这一目的，将单刀开关S1和单刀双掷开关S2与电热丝的连接进行试探，最后可得电路如图甲。

根据题给的数据可求得各档热功率分别为50W、100W、200W。

开放性较强的实验设计对思维能力的要求更高，它以整个中学物理知识为基础。

在实验设计的过程中依据的仍然是本专题开始所述的一些原则。

此题有的同学设计成如图乙所示的电路，分析可发现：

当S1接通时，S2若打到右边则电源短路，违背了安全性原则。

有三盏灯L1、L2、L3规格分别是“110V100W”、“110V40W”、“110V25W”。

要求接到电压是220V的电源上，使每盏灯都能正常发光，可以使用一只适当规格的电阻，应如何连接电路最合适？

这只电阻的阻值多大？

试探是设计的一个重要手段，但试探不是盲目的，在本题的解答过程中好好体会这点。

本题正确的设计是：

L2、L3、R三者并联后与L1串联；

使用的电阻阻值是346欧。

在野外施工中，需要使质量m=4.0kg的铝合金构件升温。

除了保温瓶中尚存有温度t=90.0℃的1.200kg的热水外无其它热源。

试提出一个操作方案，能利用这些热水使构件从温度t0=10.0℃升温到66.0℃以上（含66.0℃），并通过计算验证你的方案。

已知铝合金的比热容c=0.880×

103J.（kg.℃）-1，水的比势容c0=4.20×

103J.（kg.℃）-1，不计向周围环境散失的热量。

开放性的实验设计，往往是实验原理和实验方案的设计。

本题的一种设计方案是：

设将热水等分成n份，列出：

4×

0.88（t1-t0）=1.2/n×

4.2×

（90-t1）4×

0.88（t2-t1）=1.2/n×

（90-t2）………

0.88（tn-tn-1）=1.2/n×

（90-tn）

然后解出：

t1=（63×

90+44nt0）/（44n+63）t2=（63×

90+44nt1）/（44n+63）………

tn=（63×

90+44ntn-1）/（44n+63）

再将n取不同的值进行运算得：

将热水分成六份，最终温度67.84°

C实验检测试卷一答案

1．[AB]2．[ACD]3．[BC]4．[A]5．[ABC]6．[ABD]7．[1.20、5.40、12.00，0.21、0.33，0.60]8．20N9．v0=S

10．反时针旋转到底，中间位置，最高档，外x档。

11．[电压表的量程应接班3V的量程、流过电流表的电流方向应调过来、滑动变阻器应将滑片滑到使开始时接入电路电阻最大的位置；

b]

12．

（1）m/M，

（2）能增大压力，从而增大摩擦力，便于测量，（3）将A与弹簧秤相连后系于一固定物上，水平拉动B，弹簧秤读数就等于摩擦力。

（其余办法略）13．A14．BDFCEA，＞，＞，＞，=15．6.6×

10-7

16．

（1）0.590mm，

（2）电流表，电压表，5，（3）偏小17．4/3

18．电压表：

闭合S，电压表与L并联，如有示数表明L断路，无示数说明L短路；

电流表：

闭合S，电流表与L并联，如有示数，表明L断路，无示数表明L短路；

欧姆表：

断开S，欧姆表与L并联，如示数无穷大，表明L断路，如示数为零，表明L短路19．随着I增大，温度升高，电阻率变大，斜率变小，如图所示，1020．DCFAEHGI，连图略

21.

（1）BECDAGF

（2）小（3）能。

步骤为：

①用图钉将白纸和橡皮条固定于方木板上，方木板平放于桌面上。

②分别用弹簧秤和手，互成角度地拉两条细绳，使橡皮条结点伸长到某点O，记下O点位置和两细绳方向及弹簧秤示数F1。

③将弹簧秤与另一条细绳连接，用上述步骤拉橡皮条至O点位置，并使二细绳位于已记录下的方向上，记下弹簧秤示数F2。

④用弹簧秤拉一条细绳，使橡皮条结点至O点，记下此时弹簧秤示数F3及其方向。

⑤按同一标度作出F1、F2图示，并按平行四边形定则作出合力F0。

⑥按选定的标度作出F3图示，并比较F3和F的大小和方向是按否相同。

⑦改变两拉力间的夹角，重复以上实验两次。



实验检测试卷B答案

1．[ACD]2．A