热点21 机械振动 热学和光学实验
1.(2024·江苏南京市、盐城市一模)某兴趣小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，将配制好的油酸酒精溶液滴入撒好痱子粉的水盘，下列说法正确的是( )
A．滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应远离水面
B．为清晰显示油膜的边界，应滴入油酸酒精溶液后再撒上痱子粉
C．滴入油酸酒精溶液后，出现如图所示的图样是因为痱子粉撒得太少太薄
D．配制好的油酸酒精溶液放置太久，会导致分子直径测量值偏小
2．(2024·江苏苏锡常镇四市二模)关于实验“用油膜法估测油酸分子的大小”，下列说法正确的是( )
A．水面痱子粉撒得越多，形成的油膜轮廓越清晰，实验误差越小
B．配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精，会使实验结果偏小
C．在数一定量油酸溶液的滴数时，如果少数滴数，会使实验结果偏小
D．计算油膜面积时将所有不完整的方格当作完整方格计入，会使实验结果偏小
3．(2024·广东省普通高中一模)某实验小组利用单摆周期公式T＝2π测量当地重力加速度的值。
(1)为了较精确地测量重力加速度的值，以下四种单摆组装方式，应选择________________。
(2)组装好单摆，先用刻度尺测量摆线长度，再用游标卡尺测量小球的直径，其示数如图甲，则小球直径为____________mm。
(3)周期公式中的L是单摆的摆长，其值等于摆线长与____________之和。
(4)某次实验时，改变摆长并测出对应的周期，得到如表所示的实验数据并描点在图乙的坐标系中，请在图乙中作出T2－L图像。
次数 1 2 3 4 5
L/m 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90
T/s 1.42 1.55 1.67 1.85 1.90
T2/s2 2.02 2.40 2.79 3.42 3.61
(5)根据T2－L图像算出重力加速度g＝______________m/s2(π取3.14，结果保留3位有效数字)。
4．(2024·江西九江市二模)用如图甲所示的双缝干涉实验装置来测量光的波长。
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的名称依次是________。
A．单缝、双缝、毛玻璃屏、目镜
B．双缝、单缝、毛玻璃屏、目镜
C．单缝、双缝、目镜、毛玻璃屏
D．双缝、单缝、目镜、毛玻璃屏
(2)在调节仪器时单缝和双缝应该相互________(选填“垂直”或“平行”)放置。
(3)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16 mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺如图乙所示，则读数为________mm。已知双缝间距d＝2.00×10－4 m，测得双缝到毛玻璃屏的距离L＝0.800 m，所测光的波长λ＝________m(保留3位有效数字)。
(4)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量多个条纹的间距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有________。
A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
B．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
C．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量
5．(2024·贵州贵阳市适应性一)某实验小组用插针法测定玻璃砖的折射率，请按要求完成以下问题。
(1)把玻璃砖放在坐标纸上，描出玻璃砖的两个边ab和cd。拿走玻璃砖后在ab的一侧画一直线作为入射光线，并画出对应的法线。
(2)把玻璃砖重新放在坐标纸上，使玻璃砖与ab、cd重合，在入射光线上竖直插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并竖直插上大头针P3，使其挡住P2和P1的像；接着竖直插上大头针P4，使其挡住__________。
(3)移去大头针和玻璃砖，用“·”表示大头针的位置，如图所示。请在图中补画出该次实验光线的径迹。
(4)利用所得光路图和坐标纸可测出该玻璃的折射率为__________。(结果保留2位有效数字)
6．(2024·河北唐山市期末)使用如图装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，压力表通过柱塞内的细管与空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
序号 V/mL p/(×105 Pa) pV/(×105 Pa·mL)
1 3.85 1.0 3.85
2 3.17 1.2 3.81
3 2.70 1.4 3.78
4 2.25 1.6 3.60
5 1.95 1.8 3.51
(1)使用控制变量法，实验中必须保持不变的参量是__________(选填“温度”“体积”或“压强”)。
(2)某同学在实验中，测得的实验数据如表中所示，仔细观察“pV ”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的主要原因是__________。
A．实验时外界大气压强降低
B．实验时环境温度升高了
C．实验时装置内的气体向外发生了泄漏
D．实验时装置内柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大
(3)实验过程中，下列操作正确的是________。
A．为方便推拉柱塞，应用手握住装置外壁再推拉柱塞
B．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与装置内壁间涂上油脂
C．装置旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注具体数值
D．连接压力表和装置内空气柱的细管中的气体体积对实验没有影响
(4)为更准确地测出气体的压强，某同学用压强传感器替代压力表，得到某次实验的p－V图如图所示，究其原因，是温度发生了怎样的变化________。
A．一直降低 B．一直升高
C．先降低后升高 D．先升高后降低
[特色专项训练]
热点21 机械振动 热学和光学实验
1．解析：选D。滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应靠近水面，故A错误；为清晰显示油膜的边界，应先撒上痱子粉再滴入油酸酒精溶液，故B错误；由题图可知，油膜没有充分展开，说明水面上痱子粉撒得太多太厚，故C错误；配制好的油酸酒精溶液放置太久，由于酒精挥发，则油酸酒精溶液的浓度会偏大，则在水面上散开时的面积会偏大，则根据d＝，可知分子直径的测量值偏小，故D正确。
2．解析：选D。水面痱子粉撒得过多，形成的油膜将不能完全散开形成单分子层，从而使油膜面积偏小，根据油酸分子直径的计算公式d＝可知，油酸分子直径的测量值将偏大，故A错误；首先，配制油酸酒精溶液本身就需要大量的酒精，其次，配置好的油酸酒精溶液滴入水面，油酸酒精溶液中的酒精将溶于水，而只有油酸浮于水面形成油膜，因此可知，配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精并不会影响实验结果，故B错误；在数一定量油酸溶液的滴数时，如果少数滴数，将会使每一滴油酸溶液的体积偏大，从而使一滴油酸溶液中所含油酸的体积偏大，最终将导致所测油酸分子直径偏大，故C错误；计算油膜面积时将所有不完整的方格当作完整方格计入，将会使油膜面积偏大，从而导致所测油酸分子直径偏小，故D正确。
3．解析：(1)为了较精确地测量重力加速度的值，减小空气阻力的影响，应选择小钢球，小球在摆动的过程中，要固定摆长不发生变化。
(2)该游标卡尺的分度值为0.1 mm，则小球的直径
d＝1.8 cm＋9×0.1 mm＝18.9 mm。
(3)周期公式中的L是单摆的摆长，其值等于摆线长与小球半径之和。
(4)将表中数据描点连线，如图所示。
(5)根据单摆的周期公式T＝2π
化简可得T2＝L
根据T2－L图像的斜率k＝＝ s2/m
解得当地的重力加速度大小
g＝π2≈9.86 m/s2。
答案：(1)D (2)18.9 (3)小球半径 (4)图见解析 (5)9.86
4．解析：(1)光源和凸透镜后面为滤光片，使光源发出的光变为单色光，之后为单缝，使单色光的相干性较好，之后为双缝，变为两束相干光，在遮光筒中传播，避免外界光线干扰，最后在毛玻璃上叠加形成干涉图样，我们再通过目镜进行观测，故选A。
(2)在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
(3)测量头精度为0.02 mm，故读数为1.5 cm＋1×0.02 mm＝15.02 mm；
由公式Δx＝λ可知λ＝＝ m＝6.93×10－7 m。
(4)“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用等效替代的方法，故A错误；“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，采用多次测量求平均值的方法，故B错误；“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量采用的放大测量取平均值的方法，故C正确。
答案：(1)A (2)平行 (3)15.02
6．93×10－7 (4)C
5．解析：(2)第四枚大头针P4要挡住P3和P2、P1的像。
(3)实验光线的径迹如图所示。
(4)根据光路图和坐标纸，入射角的正弦值sin θ1＝，折射角的正弦值sin θ2＝，该玻璃的折射率n＝≈1.6。
答案：(2)P3和P2、P1的像
(3)图见解析 (4)1.6
6．解析：(1)该实验为“探究气体压强与体积的关系”的实验，使用控制变量法，实验中必须保持不变的参量是温度。
(2)封闭气体的压强与外界大气压无关，故A错误；实验时若环境温度升高了，则根据一定质量的理想气体的状态方程＝C可知，pV乘积应该变大，故B错误；实验时装置内的气体向外发生了泄漏，根据一定质量的理想气体的状态方程＝C，式中常数C是一个与质量有关的常数，若实验时装置内的气体向外发生了泄漏，pV的乘积将减小，故C正确；实验时装置内柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大并不会影响气体的压强和体积，故D错误。
(3)若用手握住装置外壁再推拉柱塞，则会因人体与装置内气体发生热传递而改变气体的温度，因此不能用手握住装置外壁再推拉柱塞，故A错误；为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与装置内壁间涂上油脂，故B正确；由于注射器横截面积一定，初、末状态的体积比就等于空气柱的长度之比，因此装置旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注具体数值，对实验的可靠度不会产生影响，故C正确；设细管中气体的体积为ΔV，则随着压强的变化，细管中压强与体积的乘积pΔV将发生改变，而在温度一定的情况下，根据＝C可得pV＝CT，由此可知，当压强越大，细管中进入的气体的质量就越大，从而造成在实验中气体的质量发生改变，因此会对实验结果产生影响，故D错误。
(4)根据一定质量的理想气体的状态方程可得＝C，则有pV＝CT，可知压强与体积的乘积越大则气体的温度越高。由p－V图线可知气体的温度先升高后降低。
答案：(1)温度 (2)C (3)BC (4)D题型二 实验题补救练
热点19 力学实验
1.(2024·湖南娄底市期末)近年来手机更新换代，飞速发展，手机功能越来越强大。某同学在研究直线运动的实验中，先将手机拍摄的时间间隔设置为T，一小球靠近墙面竖直向上抛出，分别拍摄了上升和下降两个阶段的频闪照片，如图甲和乙所示，测出每块砖的厚度为d。已知小球所受阻力大小不变，不计砖和砖之间的缝隙宽度。
INCLUDEPICTURE "25YA305.TIF" INCLUDEPICTURE "25YA305.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)试判断O点是否为小球上升的最高点________(选填“是”或“否”)。
(2)小球上升过程的加速度大小为________。
(3)小球下落过程通过A的速度大小为________，上升过程通过A点的速度大小为________。
2．(2024·福建厦门市名校教学联盟期末) 某同学利用图甲所示装置探究弹簧弹力与形变量的关系。把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端在刻度尺的位置。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧的长度。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的长度x为横轴建立直角坐标系，绘制的F－x图像如图乙所示。由图像可知，该弹簧的劲度系数为__________N/m(计算结果保留3位有效数字)。
INCLUDEPICTURE "25YA306.tif" INCLUDEPICTURE "25YA306.tif" \* MERGEFORMAT
3．(2024·浙江金华市十校期末)用如图所示的实验方案来研究平抛运动的特点。在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B，用于释放小铁球，斜槽末端切线均水平，板上还装有三个电磁铁C、D、E，其中电磁铁C、D可分别沿轨道A、B移动。在轨道A出口处有一个碰撞开关S，用以控制电磁铁E的电源通断，电磁铁E可以沿水平杆MN移动，当它吸上小铁球时，该小铁球中心与从轨道A射出的小铁球中心在同一水平线上。
INCLUDEPICTURE "25YA309.tif" INCLUDEPICTURE "25YA309.tif" \* MERGEFORMAT
调节球3的位置多次实验，发现球1和球3总是在空中相碰，则说明球1________；调节电磁铁C、D到斜槽末端等高的不同位置，发现球1和球2总能相碰，则说明球1________。(均选填选项前的字母)
A．竖直方向做匀速直线运动
B．竖直方向做自由落体运动
C．水平方向做匀加速直线运动
D．水平方向做匀速直线运动
4．(2024·辽宁辽阳市期末)某同学用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。该同学在长木板的右端利用小木块微调木板的倾斜程度以平衡摩擦力，使小车在木板上做匀速直线运动。小车A前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器，接通打点计时器的电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，小车A与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动，得到的纸带如图乙所示。已知打点计时器所接电源的频率为50 Hz，小车A(包括橡皮泥)的质量为0.8 kg，回答下列问题：
INCLUDEPICTURE "25YA310.tif" INCLUDEPICTURE "25YA310.tif" \* MERGEFORMAT
(1)两小车碰撞过程处于____________(选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)段；
(2)结合图乙可知，碰前小车A的动量大小为____________kg·m·s－1；
(3)若碰撞过程中动量守恒，则小车B的质量为__________kg。
5．(2024·四川德阳市第一次诊断)一同学利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。一长木板被铁架台竖直固定，其上固定一张白纸。甲、乙两个力传感器分别固定在木板上的A、B两点，A、B两点可在木板上移动。
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(1)如图(a)所示，将质量未知的重物用细绳竖直悬挂在力传感器甲上，重物静止时，记录力传感器甲的示数F1；
(2)如图(b)所示，三根细绳通过结点O连接在一起，另一端分别与力传感器或重物相连，调节A、B两点的位置，重物静止时，记录结点O的位置、竖直细绳方向、甲、乙力传感器的示数F2、F3和连接甲、乙力传感器细绳的___________________________________________________________________；
(3)在O点根据F1、F2、F3的大小和方向作力的图示；
(4)改变A、B两点的位置重复步骤(2)、(3)，此过程________________(选填“需要”或“不需要”)保持结点O位置不变；
(5)初始时三根细绳互成120°，若保持结点O的位置和连接甲、乙力传感器的两细绳间的夹角∠AOB不变，当A、B绕O点逆时针缓慢转动60°的过程中，力传感器乙的示数会______________(选填“先变大后变小”或“先变小后变大”)。
6．(2024·四川南充市二诊)实验小组在“探究加速度与力、质量的关系”时，用图甲所示的装置来进行实验；由水平放置的气垫导轨侧面的刻度尺可以测出光电门A、B之间的距离L以及遮光片的宽度d，遮光片通过光电门A、B的时间tA、tB可通过计时器(图中未标出)分别读出，滑块质量为M，钩码的质量为m，打开气垫导轨的气源，让滑块在钩码的重力作用下做匀加速直线运动，重力加速度为g，回答下列问题：
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(1)滑块的加速度a＝______________________(用L、tA、tB、d来表示)。
(2)保持钩码的质量m不变，改变滑块的质量M，且满足m远小于M，得出不同的M对应的加速度a，描绘出a－M函数关系图像如图乙，若图中标为阴影的两矩形的面积相等，则a与M成__________(选填“正比”或“反比”)。
(3)撤去光电门A，保持滑块的质量M不变，改变钩码的质量m，且满足m远小于M，滑块每次都从气垫导轨右边距光电门B为x的同一位置由静止释放，遮光片通过光电门B的时间为t，为了能更直观地看出滑块的加速度与所受合力的关系，应作出____________(选填“m－t”“m－”或“m－”)图像，若该图像的斜率为k，已知当地的重力加速度大小为g，则滑块的质量M＝______________(用k、d、g、x表示)。
7．(2024·河北石家庄市教学质检一)某同学用频闪摄影的方法验证机械能守恒定律，实验中将一钢球从与课桌表面等高处的位置O由静止释放，拍到整个下落过程的频闪照片如图所示，位置O到A、B、C各位置的距离分别为h1、h2、h3。已知频闪摄影的闪光频率为f，重力加速度为g。
INCLUDEPICTURE "25YA315.tif" INCLUDEPICTURE "25YA315.tif" \* MERGEFORMAT
(1)若在误差允许范围内，关系式______________(用题中给出的字母表示)成立，则证明钢球从位置O运动到位置B的过程中机械能守恒。
(2)关于该实验，下列说法正确的是________。
A．实验开始时，先释放钢球再进行频闪摄影
B．用v＝2gh2计算出位置B的速度，算出钢球在B位置的动能，并用来验证机械能守恒
C．多次实验测得小钢球的重力势能减少量总是略大于动能增加量，这是空气阻力造成的
(3)结合实际，可估算该频闪摄影的闪光频率f约为________________。
A．50 Hz B．20 Hz
C．10 Hz D．2 Hz
[特色专项训练]
题型二 实验题补救练
热点19 力学实验
1．解析：(1)两图中从上到下，第一段与第二段的相等时间的位移之比均为1∶3，可知O点是最高点。
(2)小球在上升过程中根据Δx＝aT2可得6d＝a1T2
解得a1＝。
(3)根据中间时刻的瞬时速度等于整段的平均速度，小球下落过程通过A的速度大小vA′＝＝
O点的速度为零，上升过程从A到O，有
2a1×4d＝v
解得vA＝。
答案：(1)是 (2) (3)
2．解析：设竖直悬挂时，弹簧的原长为x0，根据胡克定律
F＝k(x－x0)＝kx－kx0
可知F－x图像的斜率表示劲度系数，该弹簧的劲度系数
k＝＝ N/m≈43.8 N/m。
答案：43.8
3．解析：调节球3的位置多次实验，发现球1和球3总是在空中相碰，则说明两球在竖直方向的运动完全相同，则球1在竖直方向做自由落体运动，故选B；调节电磁铁C、D到斜槽末端等高的不同位置，发现球1和球2总能相碰，则说明两球在水平方向的运动相同，则球1水平方向做匀速直线运动，故选D。
答案：B D
4．解析：(1)推动小车A使其由静止开始运动，小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即BC段，碰撞过程是一个变速过程，即CD段，A和B碰撞后粘在一起继续做匀速直线运动，即DE段。
(2)在碰撞前做匀速直线运动，因此选取BC段计算小车A碰前的速度大小，即
v1＝＝ m/s＝1.425 m/s
碰前小车A的动量大小
p1＝m1v1＝0.8×1.425 kg·m·s－1＝1.140 kg·m·s－1。
(3)取DE段计算两车碰撞后的速度大小，即v2＝＝ m/s＝0.950 m/s
若碰撞过程中动量守恒
m1v1＝(m1＋m2)v2
联立解得小车B的质量m2＝0.4 kg。
答案：(1)CD (2)1.140 (3)0.4
5．解析：(2)该题目的是验证“力的平行四边形定则”所以不仅需要力的大小，还需要力的方向，所以需要记录连接甲、乙力传感器细绳的方向。
(4)改变A、B两点的位置重复步骤(2)、(3)的过程中可以改变O点的位置，不需要保持不变。
(5)由力的平行四边形定则分析可知，当A、B绕O点逆时针缓慢转动60°的过程中，F3先增大，后减小。
答案：(2)方向 (4)不需要 (5)先变大后变小
6．解析：(1)滑块做匀加速直线运动，则v－v＝2aL，vA＝，vB＝，所以a＝( eq \f(1,t) － eq \f(1,t) )。
(2)把a－M函数关系图像中两个矩形补充完整，如图所示。两个完整的矩形的面积相等，即滑块的质量M与加速度a的乘积不变，则a与M成反比。
INCLUDEPICTURE "25YA314.tif" INCLUDEPICTURE "25YA314.tif" \* MERGEFORMAT
(3)根据速度位移关系可得2＝2ax，a＝，所以m＝·，所以为了能更直观地看出滑块的加速度与所受合力的关系，应作出m－图像。根据题意有k＝解得M＝。
答案：(1) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t)－\f(1,t))) (2)反比
(3) m－
7．解析：(1)已知频闪摄影的闪光频率为f，则闪光周期T＝，由匀变速直线运动在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得钢球下落到B点时的速度vB＝＝，若在误差允许范围内，关系式mgh2＝mv即gh2＝成立，则证明钢球从位置O运动到位置B的过程中机械能守恒。
(2)为完整记录钢球的运动情况，实验开始时，应先进行频闪摄影再释放钢球，A错误；应用匀变速直线运动的推论计算钢球在B位置的速度，不能用v＝2gh2计算出钢球在位置B的速度，否则实验无意义，B错误；多次实验测得小钢球的重力势能减少量总是略大于动能增加量，这是由于空气阻力作用，使钢球在下落过程中克服阻力做功减少了动能，C正确。
(3)由题图可知，钢球从O点到C点经过8次闪光，可知钢球下落时间t＝8T，一般课桌的高度约为h＝0.8 m，钢球做自由落体运动，下落的高度h＝gt2＝g(8T)2，代入数据解得T＝0.05 s，该频闪摄影的闪光频率f约为f＝＝ Hz＝20 Hz。
答案：(1)gh2＝ (2)C
(3)B热点20 电学实验
1．(2024·天津十二区重点校一模)(1)关于多用电表的使用，下列说法正确的是________。
A．用多用电表的欧姆挡测导体的电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，则测量值偏小
B．测量阻值不同的电阻时，都必须重新进行欧姆调零
C．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果
D．用多用电表的欧姆挡测电阻时，若指针偏转角度很小，则应换倍率更小的挡位进行测量
(2)在正确测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔__________(选填“高”或“低”)。
(3)若欧姆表使用一段时间后，电池电动势不变，内阻变大，但此表仍能调零，则用欧姆表测量电阻时，测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
2．(2024·河北省部分高中一模)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。
INCLUDEPICTURE "25YA318+.tif" INCLUDEPICTURE "25YA318+.tif" \* MERGEFORMAT
图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表所示：
实验序号 原线圈匝数n1＝400原线圈两端电压U1(V) 副线圈匝数n2＝200副线圈两端电压U2(V) 副线圈匝数n2＝1 400副线圈两端电压U2(V)
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.1
3 12.6 6.2 44.0
请回答下列问题：
(1)在图乙中，应将A、B分别与__________(选填“a、b”或“c、d”)连接。
(2)根据表中数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于____________。
(3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可移动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压__________(填正确答案标号)。
A．一定小于4.0 V
B．一定等于4.0 V
C．一定大于4.0 V
(4)图丁为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当＝____________时，R获得的功率最大。
3．(2024·陕西汉中市校际联考期末)为研究某种热敏电阻Rx(36 ℃时阻值约为3.1 kΩ)的特性并将其制成体温报警器，某同学将该热敏电阻Rx置于保温箱中，按照图甲所示的电路利用以下器材进行实验：
A．电源E(电动势为9 V，内阻可忽略不计)
B．电流表A1(0～0.6 A，内阻可忽略不计)
C．电流表A2(0～3 mA，内阻可忽略不计)
D．电压表V(0～9 V，内阻约为9 kΩ)
E．滑动变阻器R(0～20 Ω，允许通过的最大电流为1 A)
INCLUDEPICTURE "25YA319.tif" INCLUDEPICTURE "25YA319.tif" \* MERGEFORMAT
(1)图甲中A应选择的电流表是______________。(填器材前的字母)
(2)调节保温箱中的温度，记录电压表和电流表的示数，计算出热敏电阻的阻值。当温度为37.5 ℃时，电压表和电流表的示数分别为7.65 V和2.58 mA，则此时热敏电阻的阻值为____________kΩ(计算结果保留3位有效数字)。多次测量的数据如表所示：
电阻R(kΩ) 3.22 3.12 3.02 2.92 2.82
温度t(℃) 35 36 37 38 39
(3)利用该热敏电阻制作的体温报警器，其电路的一部分如图乙所示。图中E为直流电源(电动势为9 V，内阻可忽略不计)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警，则图乙中________(选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻；若要求开始报警时的温度为37.2 ℃，则另一定值电阻的阻值应为____________kΩ。
4．(2024·贵州毕节市第二次诊断)某实验小组欲把电流表改装为电压表，因电流表内阻未知，根据以下提供的实验仪器，测其内阻并完成电压表改装。
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A．电源(E＝12 V，内阻忽略不计)
B．待测电流表(Ig＝300 μA，内阻约1 000 Ω)
C．电阻箱(0～9 999 Ω)
D．滑动变阻器(0～100 Ω)
E．滑动变阻器(0～5 kΩ)
F．滑动变阻器(0～50 kΩ)
G．导线、开关若干
(1)根据提供的实验仪器，设计测量电路如图，R1应选______________，R2应选________________(填写器材前面的字母序号)。
(2)根据实验设计完成以下各步骤中的相关问题。
①闭合开关S1之前，滑动变阻器R1的滑片应调至________(选填“a”或“b”)端；
②闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R1使电流表满偏；
③保持②步骤中滑动变阻器R1滑片的位置不变，闭合开关S1和S2，调节电阻箱R2使电流表半偏，读出电阻箱R2的阻值为990 Ω，则电流表内阻的测量值Rg＝__________Ω；
④该实验测得电流表内阻的测量值____________(选填“大于”或“小于”)真实值；
⑤现将该电流表改装成量程为3 V的电压表，应串联一个阻值为________________Ω的电阻。
5．(2024·湖南张家界市二模)某同学家里安装了一套太阳能庭院灯，科技小组的同学拆下了其中的光伏电池，欲测量其电动势和内阻。通过查阅铭牌，他们了解到电池规格为“12 V 2 Ω 6 Ah”，高亮度LED照明灯的规格为“3 W 10 V”。
(1)实验室可提供的器材如下：
①电流表A(量程0～0.6 A，内阻约为 2 Ω)
②电压表V(量程0～15 V，内阻约为 10 kΩ)
③滑动变阻器R1(0～20 Ω)
④电阻箱R2(最大阻值 99 Ω，最小分度 0.1 Ω)
⑤电阻箱R3(最大阻值 999 Ω，最小分度1 Ω)
⑥单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2及导线若干
(2)为测量该电池的电动势和内阻，该小组设计了如图甲所示的电路，并按以下步骤进行操作：
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①闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R1使电流表指针满偏；
②保持滑片P不动，把开关S2与1接通，调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值r0，则可得电流表的内阻 RA＝______________，该测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值，其中电阻箱应选择________(选填“R2”或“R3”)；
③闭合开关S1，把开关S2与2 接通，调节滑动变阻器阻值，记下多组电流表的示数I 和相应电压表的示数U；
④以U为纵坐标，I为横坐标，作出U－I图线如图乙所示，图线斜率为k，纵截距为b，根据图线求得电动势E＝__________，内阻r＝____________。
(3)在不计电流表内阻测量误差的情况下，测量电动势和内阻时电流表和电压表__________(选填“会”或“不会”)引起系统误差。
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热点20 电学实验
1．解析：(1)用多用电表的欧姆挡测导体的电阻时，如果两手同时分别接触两表笔的金属杆，测量结果为导体电阻与人体电阻的并联值，所以测量值偏小，A正确；每换一次倍率挡，均需重新欧姆调零，同一挡位下测量阻值不同的电阻时，不需要重新进行欧姆调零，B错误；测量电阻时，红黑表笔是插入正负插孔还是插入负正插孔对测量结果没有任何影响，C正确；用多用电表的欧姆挡测电阻时，若指针偏转角度很小，则应换倍率更大的挡位进行测量，D错误。
(2)在正确测量小灯泡的电阻时，由于黑表笔接电源的正极，所以红表笔接触点的电势比黑表笔低。
(3)欧姆表测电阻的原理为闭合电路欧姆定律，若欧姆表使用一段时间后，电池电动势不变，内阻变大，但此表仍能调零，则Ig＝
I＝
解得I＝
所以用欧姆表测量电阻时，测量值不变。
答案：(1)AC (2)低 (3)不变
2．解析：(1)在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接。
(2)根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。
(3)若把题图乙中的可移动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0 V，故选A。
(4)将题图丁实线框中的部分视为负载，则R副＝R，则当R副＝R0时，R副的功率最大，对应R的功率最大，即R＝R0，可得此时＝ eq \f(n,n) 。
答案：(1)c、d (2)匝数之比 (3)A (4) eq \f(n,n)
3．解析：(1)通过热敏电阻的电流约为I0＝≈0.003 A＝3 mA，故应选C。
(2)此时热敏电阻的阻值Rx＝＝ Ω≈2.97×103 Ω＝2.97 kΩ。
(3)根据串联分压可知，电阻越大分压越多，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，即温度越高热敏电阻两端电压越小，由题意可知，题图中的输出电压达到或超过6.0 V时，才会报警，所以R1是热敏电阻；由表格中数据可知温度升高一摄氏度，热敏电阻减少0.1 kΩ，所以温度为37.2 ℃时，则有3.02－R1＝(37.2 ℃－37 ℃)×0.1 kΩ/℃
可得R1＝3 kΩ，由E＝I1R1＋U
U＝I1R2可得R2＝6 kΩ。
答案：(1)C (2)2.97 (3)R1 6
4．解析：(1)当电流表的示数达到满偏值，可得此时对应的电路中最小总电阻
R总min＝ Ω＝40 kΩ
所以滑动变阻器应选择阻值较大的，故选F；而本实验想利用半偏法测量电流表的内阻，此时电阻箱的阻值约等于电流表的内阻，故电阻箱选择C。
(2)①闭合开关S1之前，滑动变阻器R1的滑片应调至b端；闭合开关时，总电阻最大，电路的电流最小，防止烧坏电流表。
③根据实验原理可知，当电流表G半偏时，总电流不变，由于待测电流表与电阻箱并联，电压相等，所以待测电流表的内阻等于电阻箱的阻值即990 Ω。
④由于待测电流表并联电阻箱后的电阻变小，总电流变大，所以流过电阻箱的电流大于满偏电流的一半，电压相同的情况下电阻则偏小。
⑤根据欧姆定律可得串联的电阻的阻值
R＝－Rg＝ Ω－990 Ω＝9 010 Ω。
答案：(1)F C (2)①b ③990
④小于 ⑤9 010
5．解析：(2)②调节电阻箱使电流表指针半偏，读出电阻箱的阻值r0，则电流表的内阻约等于电阻箱的阻值r0，即RA＝r0；
开关S2与1接通，电路中的总电阻减小，根据闭合回路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，通过R1的电流大于满偏电流，通过电阻箱的电流大于电流表的电流，电阻箱的电阻小于电流表的电阻，则测得的电流表内阻小于真实值；由于电流表内阻较小，应选择分度值较小的R2。
④根据闭合回路欧姆定律
E＝U＋I(r＋r0)
可得U＝E－I(r＋r0)
纵截距为b，则E＝b
图线斜率为k，则－(r＋r0)＝k可得r＝－k－r0。
(3)在不计电流表内阻测量误差的情况下，由上述分析可知测量电动势和内阻时电流表和电压表不会引起系统误差。
答案：(2)②r0 小于 R2 ④b －k－r0 (3)不会
