高考物理实验专题[下学期]

实验专题一．基本仪器 学生实验
【热点展示】
1基本仪器的原理、读数和使用，如游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表等．
2．学生实验中体现的基本实验方法、思想及相应的操作步骤．
3．学生实验中实验原理的理解分析，实验操作的合理步骤，实验中的注意事项及误差分析等．
4．实验数据的处理方法及结论的总结归纳
一、掌握基本仪器的原理、使用方法
1．搞清仪器的结构、原理．
例如知道欧姆表的结构，才能了解其刻度为什么不均匀；电流应从红表笔入，测量时为什么要与其他电路断开，知道表头的原理，才能掌握电压表、电流表改装．
2．搞清仪器的量程和精确度．
实验中，仪器保护和误差是两个重要方面，超过量程要毁坏仪器，量程一般与最大刻度相联系，精确度很多与最小刻度相联系．
3．搞清不同仪器的特殊陛，如电流表要串联，电压表要并联使甩
4．搞清不同仪器使用时的注意事项．
二、基本仪器简介
1．长度测量类：刻度尺，游标卡尺，螺旋测微器
(1)游标卡尺
①构造和用途：如图所示
②原理：利用游标尺最小分度和主尺最小分度的微小差值，把微小长度积累起来进行测量．
③读数：如下表所示
游标尺(mm) 精度(mm) 测量结果(游标尺上第n个格与主尺上的某刻度线对正时) (mm)
刻度格数 刻度总长度 每小格与1毫米差
10 9 0.1 0.1 主尺上读的毫米数+0.1n
20 19 0.05 0.05 主尺上读的毫米数+0.05n
50 49 0.02 主尺上读的毫米数+0.02n
(2)螺旋测微器
①用途：螺旋测微器是测量长度的仪器之一．在实验中常用它测量小球的直径、金属丝的直径和薄板的厚度等．用它测量长度，可以精确到0.01 mnl，还可以估读到0.001 Inlrn(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺．
②构造原理：图14—2所示是常用的螺旋测微器．把横向的微小量转化为径向的较大量进行测量．它的测砧A和固定刻度B固定在框架C上，旋钮D、微调旋钮D’和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上．精密螺纹的螺距是0.5mm，即D每旋转一周，F前进或后退0.5mm．可动刻度分成50等份．每一等份表示0.01mm，即可动刻度每转过一等份，F前进或后退0.01 mm，因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个0.01mm．
③读数： 测量值一固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读)×0.01 mm．
【特别提醒】半毫米线露出时，半毫米数＝0.5mm，否则为零；答案的最后一位一定在毫米的千分位上．
2．时问测量类：秒表、打点计时器、频闪照相机
(1)打点计时器：打点计时器有两种，一种是电磁打点计时器，另一种是电火花打点计时器．它们都是使用交流电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是4 V～6 V；电火花打点计时器的工作电压是220 V，当电源频率是50 Hz时，它们每隔0.02 s打一次点．这是用来配合运动学公式间接测速度与加速度的一种计时仪器．
【特别提醒】 ①要先打点后拉动纸条； ②不能用直流电源； ③振针过长会使点迹出现拖痕，过短会使点迹不清； ④区分计时点和计数点，若每5个计时点取1个计数点，此时计数点的时间间隔为0.1 s．
(2)频闪照相机：其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间隔获取图象的信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来，使用时要明确频闪的时间间隔．
3．电学量测量类：电流表、电压表、多用电表
(1)电流表和电压表
分别用来测量电流和电压的仪器．电流表常用的有0.6 A和3 A两种量程，而电压表常用的有3 V和15 V两种量程．使用方法和注意事项如下：
①选择适当的量程．根据被测电流或电压值的大小选择量程，使指针偏转超过满偏的2/3，至少也要超过1/3．如果量程选择太大，指针偏转太小，会造成较大的测量误差．
②正确接入电路．电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路中．两种表都应使电流从“+”接线柱流入、“一”接线柱流出．
③正确读数．读数时应使视线垂直于刻度盘面．学生实验用电表的3 V和3 A量程要估读到最小分度的1/10，15 V量程估读到最小分度的l/5，0.6 A量程估读到最小分度的1/2．多量程电表读数时，务必看清每大格及每小格所表示的数值．
④注意内阻影响，电流表和电压表接入电路后一方面作为仪器使用，同时又是接入被测电路中的一个电阻．实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但在有些测量中，不能忽视，如伏安法测电阻等．
【特别提醒】 对内阻已知的电压表或电流表，可将电压表串联在电路中测量小电流；也可将电流表并联在电路中测量小电压U=IRA．
(2)多用电表
可测交、直流电压、直流电流和电阻大小的仪器(图14—3)．测量前，应先检查表针是否停在左端的“0”位置．否则，要用小螺丝刀轻轻地转动表盘下边中间的调整定位螺丝，使指针指零．万用表有两根测试笔，将红表笔和黑表笔分别插入正(+)、负(一)测试笔插孔．测量交、直流电压和直流电流时，只要把选择旋钮置于相应的挡位和量程即可，连接电路的方式跟上面的电压表与电流表使用方法一样．
测电阻时：对应的多用电表的表头最上端刻度是不均匀的，“0”位置在最右端；测电压和电流时：对应下面的刻度是均匀的．多用电表欧姆挡的使用方法如下：
①测量前应根据估计阻值选用适当的量程．由于指针处在表盘中间一段刻度内读数较准确，而指在两端则误差很大，因此要选择恰当的量程，尽量使指针处在中间附近，未知元件电阻情况下，可先转到x100挡．若指针偏转太大(电阻太小了)，则换一个小一些的量程．
②测电阻前要调零，就是要把红、黑两表笔相碰，旋转表笔插空上方的调零旋钮，使指针指到右边的零位置处．
③测电阻时，待测电阻要跟别的元件和电源断开，不然就得不到正确的测量结果，甚至还可能烧坏电表；两手也不能同时握两表的金属部分；读数时不要忘了乘上相应的倍率．
④换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新进行“调零”，才能进行下一次测量．
⑤用后要把选择开关旋离欧姆挡，并处于0FF或交流电压最高挡．长期不用要将电池取出．
4．电路调节类：滑动变阻器、电阻箱
滑动变阻器是一个可以连续改变阻值的可变电阻，常用于调节电路中的电流大小及两点间的电压；电阻箱不能连续改变阻值，但可读取阻值，在用半偏法、替代法测电阻时有所体现．
(1)滑动变阻器调节电路的两种方式见下表：
内容 方式 限流接法 分压接法 对比说明
两种接法电路图 串、并联关系不同
负载R上电压调节范围 分压电路调节范围大
负载R上电流调节范围 分压电路调节范围大
闭合S前触头位置 b端 a端 都是为了保护负载
额定条件下电路总功率 EI E(I+IP) 分压电路耗能较多
注：忽略电源的内阻．R0为滑动变阻器的最大值
(2)连接方式的选择原则
通常滑动变阻器以限流接法为主，但在下列三种情况下，必须选择分压连接方式：
①若采用限流时，变阻器无论怎样调节，电流还是超过电表或用电器允许的电流值．
②变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻阻值，使电压电流变化很小，不利于取值．
③要求回路中某部分电路的电压从零开始连续变化．
三、仪器选择的三个原则
1．可行性原则：要根据实验要求和实际条件选用合适的仪器使实验切实可行，以达到目的．比如手头有两个电压表，一个量程是3 V，另一个是15 V，要测量的元件的电压可达到10 V，从可行性原则上分析，当然只能选用15 V量程的电压表了．
2．准确性原则：根据实验的需要，选取精度合适的仪器，具体到某个实验仪器时，不是越精越好，只要精度够用就行．比如测金属丝长度用毫米刻度尺即可，而测其直径，由于太细，要用螺旋测微器．
3．可操作性原则：实验时要调节方便，易于操作．比如对滑动变阻器，如果是用分压法连入电路的．则应选用小阻值的滑动变阻器，只有这样，在移动滑动触头时，相应的用电器上的电压变化才会明显，电压变化与滑动距离几乎成线性关系．如果选用大阻值的滑动变阻器，就会出现在移动滑动触头时，刚开始时用电器上的电压几乎不变，过了某位置后又突然增大的现象，不易操作．
四、验证型学生实验
在考纲规定的学生实验中，有三个验证型实验，分别是：验证力的平行四边形定则，验证动量守恒定律，验证机械能守恒定律．
1．验证力的平行四边形定则的实验原理：
结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1与F2的合力必与橡皮条拉力平衡，改用一个拉力F'使结点仍到O点，则F'必与F1和F2的合力等效．以F1和F2为邻边作平行四边形求出合力F，比较F'与F的大小和方向，验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则．
2．验证动量守恒定律的实验原理
小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同．若用飞行时间作时间单位，小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离．
设入射球，被碰球的质量分别为m1、m2，则入射球碰前动量为(被碰球静止) p1=m1v1
设碰撞后加m1、m2的速度分别为v1'、v2'，则碰撞后系统总动量为 p2= m1 v1'+ m2 v2'
只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入上述两式就可研究动量守恒．
3．验证机械能守恒定律的实验原理
只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒．利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度^并计算出瞬时速度”，从而验证物体在自由下落过程中，重力势能的减少量△EP=mgh与物体动能的增加量△Ek=mv2/2相等．
测定某点的瞬时速度的方法是：物体做匀变速直线运动，在某时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度．
五、几种重要的实验方法
实验方法 方法介绍 举例
等效法 当某一个物理量不能或不易直接测量时，如果可以用另一个物理量代替它而又不影响问题的实质时，我们就可以接受这种方案，这种方法叫等效法． “验证动量守恒定律”中，用水平位移代替速度
累积法(放大法) 把某些难以直接测量的微小物理量累积后测量，可大大提高测量的精度，这种方法叫累积法． (1)一个大头针的质量=(1千个大头针的总质量)/1000(2)“用单摆测定重力加速度”中周期T=50次全振动的总时间/50
控制变量法 在三个以上因素可以变化的实验中，为了找出它们之间的关系，排除干扰，可以先保持一些量不变，而观察其中一个量的变化对另一个物理量的影响，这种方法叫控制变量法． (1)“验证牛顿第二定律”实验中，先m不变，分析a∝F再F不变，分析a∝1/m(2)当电阻一定时，通过它的电流强度与电压成正比，电压一定时，与电阻成反比
留迹法 把瞬息即逝的现象(位置、轨迹)通过留下某种痕迹的方法记录下来叫留迹法． (1)“研究平抛物体的运动” 中用铅笔留迹(2)“验证动量守恒”中用复写纸留迹．
转换法 许多物理量是不能直接测量的，但可以通过物理公式与其他物理量建立关系，此时测量其他物理量就可以求出待测量了，这叫转换法． 测金属电阻率中，通过测d、U、I、l的测量，由公式计算获得
模拟法 不能直接对某一物理现象进行实验时，可以对与之相类似的易测量的其他物理现象进行模拟．
六、实验数据的处理方法
1．列表法
在记录和处理数据时，为了简单而明确地表示出有关物理量之间的对应关系，将数据填写在适当的表格内，称为列表法．列成表格不但可以减少或避免错误，便于发现问题和分析问题，而且有助于找出各物理量之间的变化规律．分析表格中的记录数据时一般找出相同量，分析其他量的数据关系．
表格要求简单明了，用符号标明各物理量并写明单位，所列数据要符合有效数字的有关规定．
2．平均值法
现行教材中只介绍了算术平均值，即把测定的若干组数相加求和，然后除以测量次数．必须注意：a．求取平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数．b．在什么情形下取平均，例如在“测定玻璃折射率”的实验中，应分别求出各入射角对应的折射率再求平均值，而不是将各入射角及折射角取平均值后再求折射率．
3．作图法
用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一．用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平均的效果．由图线的斜率、截距、包围面积等可以研究物理量之间的变化关系，找出规律．
作图的规则：
(1)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定相等的间距按有效数字位数标明数值．
(2)图上连线要用直尺(直线、折线)或曲线尺(光滑曲线)，连线时不一定通过所有的数据点，而要使数据点在线的两侧合理地分布．
(3)在图上求直线的斜率时，要选取线上相距较远的两点，而不是取原来测的数据点．
(4)作图时常设法使图线线性化，即“变曲为直”．例如：在验证牛顿第二定律的实验中，将a—m图象改画成a—1/m图象后，就可将不易看出二者关系的曲线改画成了关系明朗的直线．
七、误差及注意事项
1．误差
(1)定义：测量值与真实值的差异．
(2)分类：根据误差产生的原因可分为系统误差和偶然误差两种．
①系统误差是由于仪器本身不精密、实验方法粗略或实验原理不完善而产生的误差．其特点是多次做同一实验时，误差总是同样的偏大或偏小，不会出现这几次偏大，另几次偏小的现象．系统误差不能用多次测量求平均值的方法消除或减小，只能通过校准仪器、对读数作修正、改进实验方法和设计出在原理上更完善的实验等来减小．
②偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差．其特点是多次重复做同一实验时，误差总是时大时小，且偏大偏小的机会相同．减小这种误差的办法是多进行几次测量，取其平均值．
③对实验中误差的分析要依据实验原理、分析误差产生的原因，比较测量值和理论值的大小，确定误差情况．
2．注意事项
实验中的注意事项是实验成败、误差大小的关键，现以“研究物体的平抛运动”为例看一下注意事项通常需考虑的几个方面．
(1)针对实验原理：平抛的起点O应在斜槽末端上方小球球心位置．
(2)针对实验器材：要保证斜槽的末端线水平；木板须竖直．
(3)针对实验操作：每次必须从同一位置无初速度释放．
(4)针对实验误差：计算小球的初速度时要在轨迹上选距O较远的点．
【例题解析】
热点考向一：实验器材的选择、使用和读数
【例1】游标为20分度(测量值可准确到0.05 mm)的卡尺示数如图所示，两测脚间狭缝的宽度为 mm．用激光照 射该狭缝，在屏上出现衍射条纹．如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变 ．
『变式训练』通常用的游标卡尺，在游标卡尺上有20个等分刻度，它们的总长度为19mm，它的每一分度与主尺的最小分度1mm相差1/20mm．如图用20分度的游标卡尺测量一金属钢笔杆的直径，由图可知钢笔杆的直径为 mm，利用上述原理请你设计一个游标尺上有40个等分刻度的游标卡尺，这40个等分刻度的总长度应为 mm，它的每一分度与主尺的最小分度1mm相差 mm．
【方法总结】(1)游标卡尺和螺旋测微器原理不同，使用和读数也不尽相同，可加强对比记忆．(2)游标卡尺读数时不要以游标的左边缘为基准读取主尺上的示数；而螺旋测微器读数时要注意：固定刻度上半毫米线是否露出．(3)游标卡尺读数时不需向后估读一位，而螺旋测微器读数时要准确到0.01mm，估读到0.001mm，即测量结果若以mm为单位，小数点后必须保留三位．
【例2】一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100．用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到 挡．如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是 ，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是 Ω．
●误区警示：对多用电表这种读数比较复杂的仪器，要加强实际操作练习，特别注意以下易错之处：
1．欧姆挡不需估读，要切记换挡需重新调零，并且指针要在“中值”附近以减小读数误差．
2．“倍率”与“量程”加以区别，不要混为一谈．
3．要使电流从红表笔流进．黑表笔流出
【例3】根据实验数据，计算并描绘出R－U的图象如图所示．
由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为 Ω；
当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为 Ω，
灯泡实际消耗的电功率为 W．
●技巧点拨 电学实验器材的选择和使用方法：
(1)根据概念、规律，找出各器材参量间的依存关系和制约关系，通过估算从而选择合理的实验器材．
(2)从安全性、可行性、精确性等角度出发选择器材，如本例中电压表和电流表的确定．
(3)在伏安法测电阻时应注意，滑动变阻器的限流和分压接法的区别，各自的特点及大小阻值的选择．
『变式训练』有一阻值为500Ω的电阻Rx，需要进一步测量其阻值，手边有如下器材：(1)电池组(电动势9 V，内阻约5Ω)；(2)电压表(量程0～9 V，内阻18 kΩ；量程0～15 V，内阻30 kΩ)；(3)毫安表(量程0～10 mA，内阻l0Ω；量程0～15 mA，内阻5Ω)；(4)滑动变阻器(0～50Ω，额定电流0.2 A)；(5)滑动变阻器(0～10Ω，额定电流1 A)；(6)电键1个，导线若干．
为了实验能正常进行并减小测量误差，而且要求滑动变阻器便于调节，在实验中电压表应选 量程；毫安表应选 量程，变阻器应选阻值范围为 ．根据要求在方框中画出电路图．
热点考向二 验证型学生实验的综合应用
【例4】在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73crn．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于 J，动能的增加量等于 J． (取三位有效数字)
●误区警示：在本实验中，由于空气阻力和纸带与打点计时器间阻力的存在，重力势能的减小量应略大于动能的增加量，不应在算完第一个空后第二个空直接填相同的数值．
【例5】用半径相同的两个小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O点的距离：OM=2.68 cm，OP=8.62 cm，ON=11.50 cm，并知A、B两球的质量比为2：1，则未放B球时A球落地点是记录纸上的 点，系统碰撞前总动量P与碰撞后总动量P'的百分误差= %(结果保留一位有效数字)．
●方法总结．根据题目给出的百分误差的定义这一信息，结合平抛运动中水平方向上的位移与速度成正比(时间相同)这一条件，用小球的质量和水平位移的乘积代替动量代入百分误差的定义使迅速解出结果．
『变式训练』某同学用右图装置做“验证动量守恒定律”的实验．选用小球a为入射小球，b为被碰小球．
(1)设小球a、b的质量分别为ma、mb，则它们的大小关系应为ma mb．(填“大于”“等于”或“小于”)
(2)放上被碰小球后，两小球a、b碰后的落点分别是图中水平面上的 点和 点．
【例6】如图所示的纸带是某同学在一次实验中得到的，纸带上的O点为打点计时器打的第一点，1、2、3、…则是此后每隔0.02 s打下的点，相邻两点的间隔在纸带上已标出．
(1)该纸带表示的物体的加速度大小为 ，在标号5点时物体的速度大小是 ．
(2)某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于重锤的势能，则出现这一问题的原因可能是 (填序号)．
A．重锤的质量测量错误
B．该同学自编了实验数据
C．交流电源的频率不等于50 Hz
D．重锤下落时受到的阻力过大
(3)在验证“机械能守恒定律”时，要用到算式gh=v2/2，式中。v和h分别是利用纸带测出的瞬时速度和下落的高度，试问：g是应该用当地重力加速度的精确值，还是用根据纸带测出的加速度值 为什么 ．
『互动探究』(1)若该纸带是在验证机械能守恒定律的实验中得到的，实验时电源、打点计时器的安装和使用均正常，而纸带上0到1的间隔为1.4 mm，这一数值是由什么主要原因造成的
(2)若0到1的间隔为2.5mm，又是什么原因造成的．
『变式训练』利用右图装置打出的纸带如下图所示．
(1)用它测量重锤下落的加速度，根据打出的纸带，选择纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，交流电的周期为T，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a= ．
(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锺下落过程中存在着阻力的作用，我们可以通过该纸带测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度为g，还需要测量的物理量是 (写出名称和符号)，重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小F= ．
热点考向三 实验原理：方法的确定及实施步骤
【例7)】在测量金属丝的电阻牢的实验中，已知电阻丝的电阻约为10Ω，现备有下列器材供选用：
A．量程是0～0.6 A内阻是0.5Ω的电流表；
B．量程是0～3 A内阻是0.1Ω的电流表；
C．量程是0～3 V，内阻是6 kΩ的电压表；
D_量程是0～15 V，内阻是30 kΩ的电压表；
E．阻值为0～1 kΩ，额定电流为0.5 A的滑动变阻器；
F．阻值为0～10 Ω，额定电流为2 A的滑动变阻器；
G．蓄电池(6 V)；
H．开关一个，导线若干．
(1)为使测量结果尽量准确，电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 ．(只填字母代号)
(2)若如图所示的实验仪器就是我们选定的，请片用铅笔画线连接实验电路．
●技巧点拨：本题先用伏安法测电阻，然后根据电阻定律转换间接求出电阻．
『变式训练』金属的电阻牢会随着温度的升高而增大．某同学通过做实验研究一个小灯泡灯丝的伏安特性．下表是他在实验时获得的通过灯泡的电流I和灯泡曲端电压U的一系列数据．
这位同学在实验过程中选用的是下列器材中的 (填字母)
A．直流电源 B．0～30Ω的滑动变阻器
C．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ) D．电压表(0～3 V，内阻约为3 kΩ)
E．电流丧(0～0.6 A，内阻约0.1Ω ) F．电流表(0～3 A，内阻约0.01Ω)
G．开关 H．导线
实验时他应选用的是下图所示电路中的图 。
热点考向四 实验数据的处理、误差及注意事项
【例8】在用电流表和电压表“测电池的电动势和内阻”实验中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ．图示为实验所需的器件图：
(1)试在实物图中画出连线，将器件连接成实验电路．
(2)一位同学记录的几组数据见表，试根据这些数据在图中画出U—I图线，根据图线读出电池的电动势E= V，
根据图线求出电池的内阻r= Ω．
●方法总结：(1)采用描点法做图时，对误差较大的点要舍弃，如本实验中点(0.32，1.18)．作直线时要使尽可能多的点分布在直线上，不在上面的点需平均分配在直线两侧，以减小实验误差．
(2)要深刻理解图线斜率、截距、面积等的物理意义．由于本题中电源的U-I图线的纵坐标不是从零开始的，所以横坐标的截距不是短路电流，不能由I=E/r确定内阻．由U=E-Ir知，在任何情况下，直线的斜率绝对值︱k︱=r都是成立的．
(3)图象法处理数据可推广到很多实验中去，如“测定金属的电阻率”的实验中用I-U图线中直线斜率的倒数来表示电阻的大小．
『变式训练』在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，备有下列器材：
A．小灯泡(3.8 V，0.3 A) B．直流电源(电动势4 V，内电阻约0.5Ω)
C．电流表A1(量程0～500 mA，内电阻0.5Ω) D．电流表A2(量程0～5 mA，内电阻50Ω)
E．滑动变阻器Rl(0～10Ω，额定电流为2 A) F．滑动变阻器R2(0～100Ω，额定电流为0.2 A)
G．定值电阻R0(950Ω，额定电流为2 A) H．开关一个、导线若干
①某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲中三种实物连接方式，其中最合理的是(a)、(b)、(c)中的 (填代号)；在该电路中，为了操作方便且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选 (填器材前的字母代号)．
②该同学根据①中选出的合理电路，在实验中正确操作，测出了多组电流数据并记录在预先设计的表格中(见下表)．请
你将对应的电压值算出，填入该表格中．
1 2 3 4 5 6 7
表A1的示数I1/mA 70 140 190 230 250 270 290
表A1的示数I1/mA 0.40 1.00 1.60 2.20 2.80 3.40 3.80
灯泡两端的电压U/V
③请你在图中作出小灯泡的伏安特性曲线．
【例9】表格中所列数据是测量小灯泡U—I关系的实验数据
(1)分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图 (填“甲”或“乙”)；
(2)在方格纸内画出小灯泡的U—I曲线．分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 (填“变大”、“变小”或“不变”)；
(3)如图丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3 V的电源上．已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍，则流过灯泡b的电流约为 A．
《实验专题一》综合检测
班级 学号 姓名
1．关于电磁打点计时器和电火花计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是 ( )
A．两计时器都是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压相同
B．当电源的频率为50 Hz时，打点的时间的间隔都是0.02 s
C．两计时器都是在线圈和永久磁铁的作用下使振片振动起来
D．电火花计时器应使用两条白纸带，中间夹有墨粉纸盘
E．电磁打点计时器工作时，纸带运动受到的阻力要比电火花计时器工作时纸带运动受到的阻力大
2．在做“验证平行四边形定则”的实验中时，下面措施中，哪些是有利于减小误差，提高实验精度的 ( )
A．橡皮条弹性要好，拉力要适当大些
B．两个分力F-和R的夹角要尽量大一些
C．拉橡皮条时，橡皮条细绳和弹簧秤贴近且平行于木板
D．拉橡皮条的细绳要细且长，描出细绳拉力方向时，要在细绳正下方稍远的距离上描出两个或者三个点
3．在“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验中，通过实验作出了弹簧弹力F(N)与弹簧的伸长量z(m)的关系曲线，下图中正确的是 ( )
4．“验证动量守恒定律”实验装置如图所示，让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞，则：
(1)两小球质量的关系应满足( )
A．m1=m2 B．m1>m2
C．m1(2)实验必须满足的条件是
A．轨道末端的切线必须是水平的 B．斜槽轨道必须光滑
C．入射球m1每次必须从同一高度滚下 D．入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
(3)实验中必须测量的量是 ( )
A．小球的质量m1和m2 B．小球半径r1和r2
C．桌面离地的高度H D．小球起始高度
E．从两球相碰到两球落地的时间 F．小球m·单独滚下的水平距离
G．两小球m-和聊z相碰后飞出的水平距离
5．物理学家托马斯·杨最先验证了光的干涉现象，实验装置如图所示，M为竖直(水平)的线光源a(b)，N和O均为有狭缝的遮光屏、P为像屏，下列说法正确的是 ( )
A．若M选a(竖直线光源)，N应选3，O应选4，干涉图样为5
B．若M选a(竖直线光源)，N应选1，O应选2，干涉图样为6
C．若M选6(水平线光源)，N应选l，O应选2，干涉图样为6
D．若M选6(水平线光源)，N应选3，O应选4，干涉图样为5
6．如图，中游标卡尺的读数为 cm；螺旋测微器的读数为 mm
7．如图所示是一小球做平抛运动时所拍摄的闪光照片的一部分，图中方格的实际边长为5.0 cm，横线为水平方向，竖线为竖直方向。根据此图可知拍摄照片时闪光灯闪光频率为 Hz，小球做平抛运动的初速度的大小为 m/s．(g=10 m/s2)
8．小球做直线运动时的频闪照片如图所示．已知频闪周期T=0.1s，小球相邻位置间距(由照片中的刻度尺量得)分别为OA=6.51cm，AB=5.59 cm，BC=4.70cm，CD=3.80cm，DE=2.89 cm，EF=2.00cm．
小球在位置A时的速度大小vA= m/s
小球运动的加速度大小a= m/s2．
9．如图所示，某同学在做“用单摆测定重力加速度”实验时。先测得摆线长为79.50cm，摆球直径为2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动40次所用的时间．则：
(1)该摆摆长为 cm；秒表所示读数为 s，单摆的周期为 s。
(2)在实验中，若测得g值偏小，可能是下列原因中的( )
A．计算摆长时，只考虑悬线长度，而未加小球半径
B．测量周期时，将n次全振动误记为n+1次全振动
C．计算摆长时，将悬线长加小球直径
D．单摆振动时，振幅偏小
10．某同学在进行“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”课题实验时，利用如图甲所示装置进行了如下的实验：
让弹簧振子穿过一光滑的水平横杆，在弹簧振子的小球上安装一枝笔．下面放一条纸带．当小球振动时，垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带，加速度大小为n，这时笔在纸带上画出如图乙所示的一条曲线．请根据图乙中所测得 的长度s1、s2，写出计算弹簧振子振动周期的表达式：T=
换用不同质量的小球实验，分别得到弹簧振子小球的质量m与振动周期T及对应的T2数据，如右表：
根据上表数据，为直观反映T与m间的关系，请在下面右边坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线．从图线可以得到该实验中弹簧振子振动的周期与小球质量之间的关系式是 。
11．用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值，根据图所示的表盘，被测电阻阻值为 Ω．若将该表选择旋钮置于1 mA挡测电流，表盘仍如图所示，则被测电流为 mA．
12．有一个电阻Rx其阻值大约在40～50Ω之间．现要进一步测量其电阻，手边现有器材如下：
电源E(电动势12 V，内阻为0.5Ω)
电压表(0～3～15 V，内阻为10 kΩ)
电流表(O～0.6～3 A，内阻约1Ω)
滑动变阻器R1(阻值0～10Ω，额定电流2 A)
滑动变阻器R2(阻值0～1700Ω，额定电流0.1 A)
电键K和导线若干．
(1)电压表的量程应选 ；电流表的量程应选 ； 滑动变阻器应选用 ．
(2)请画出实验电路图．
13．如图甲为示波器面板，图乙为一信号源．
(1)若要观测信号源发出的正弦交流信号的波形，应将信号源的a端与示波器面板上的 接线柱相连，b端与 接线柱相连．
(2)若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的 旋钮；要使此波形横向展宽，应调节 旋钮；要使屏上能够显示3个完整的波形，应调节 旋钮．
(3)若将变压器输出的交流信号按图丁所示与示波器连接，对示波器调节后，在荧光屏上出现的波形应为下列四种波形中的 ．
14．在“测定金属的电阻率”的实验中
(1)已知电阻丝电阻约为10Ω，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用．应选用的器材有 (只填代号)．
A．量程是O～0.6 A，内阻是0.5Ω的电流表；
B．量程是0～3 A，内阻是0.1Ω的电流表；
C．量程是0～3 V，内阻是6 kΩ的电压表；
D．量程是0～15 V，内阻是30 kΩ的电压表；
E．阻值为0～1 kΩ，额定电流为0.5 A的滑动变阻器；
F．阻值为0～20 kΩ，额定电流为2 A的滑动变阻器；
G．蓄电池(6 V)；
H．开关一个，导线若干．
(2)画出用伏安法测上述电阻丝电阻值的电路图．
15．现要测定一额定电压4 V、额定功率1.6W的小灯泡的伏安特性曲线．要求所测电压范围0.1 V～4 V．
现有器材：
直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)，
电压表V (量程4．5 V，内阻约为4×l04Ω)，
电流表Al(量程250 mA，内阻约为2Ω)，
电流表A2(量程500 mA，内阻约为1Ω)，
滑动变阻器R(最大阻值约为30Ω)，
电键S，导线若干．
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 ，上面两个电路应该选用的是 ．
16．用游标卡尺两脚间的狭缝观察光的衍射现象，光源是较远处的细长日光灯管．当狭缝平行于灯管，眼睛贴近狭缝进行观察时，可看到平行于狭缝及灯管的衍射条纹．
(1)一人做两次观察，第一次看到条纹较密，第二次看到的条纹较为稀疏，这是因为 ．
(2)其中某次观察时游标卡尺的读数如图所示(主尺的最小刻度为mm)．可知这时卡尺两脚问的狭缝宽度为 mm．
17．如图所示，黑箱上有A、B、C、D四个接点，黑箱内的元件已知只有两个定值电阻和一个二极管．各元件连于接点之间，用多用电表对黑箱进行测量的结果是：
①用欧姆挡测量，在A、B间正、反接表笔时阻值不变，C、D间情况与A、B间相同．
②用欧姆挡测量，黑表笔接B点，红表笔接D点，有阻值；反接时阻值很大．
③用欧姆挡测量，黑表笔接A点，红表笔接C点，有阻值，且比第②步测得的大；反接时阻值很大．
根据以上测量画出黑箱内元件的连接图．
18．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃转．他们的其他操作均正确，且均以aa'、bb'为界面画光路图．则
甲同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)
乙同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)
丙同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)
《专题一》参考答案
例题1: 0.15mm，变宽
变式训练： 10.55 39 0.025
例题2：×100档，重新电阻调零，2200Ω
例题3：1.5 11.5 0.78 变式训练：9V 15mA 0~50Ω 电路图略（分压式，安培表内接）
例题4：7.62 7.56
例题5：P点 2% 变式训练：(1)大于 (2)A C
例题6：(1)9.6m/s2 (2)0.96m/s BC (3)用当地重力加速度，这样才能表示真实值
互动探究：(1)说明阻力过大 (2)先放物体，后通电源
变式训练：(1) (2)质量m
例题7：(1)A C F (2)实物连线图略
变式训练：ABCEGH 图B
例题8：(1)实物线图略(2)E=1.46V，r=0.72Ω
变式训练：①图正确， 变阻器选E ②0.40 1.00 1.60 2.20 2.80 3.40 3.80 ③略
例题9：(1)图甲 (2)变大 (3)0.07
专题检测：
1．BDE 2．ACD 3．B 4．(1)B (2)ACD (3)AFG 5．BD
6．0.36cm 2.654mm
7．10 1.5
8．0.605 0.9
9．(1)80.50 1.82 (2)A
10．， T2=km（k取4.9~5.1之间都正确）
11．220Ω，0.40mA
12．(1) 0~15V 0~0.6A R1 (2)略
13．(1)Y输入 地 (2)竖直位移 X增益 扫描范围和扫描微风调 (3)C
14．(1)ACFGH (2)图略，分压式，安培表外接
15．A2 甲
16．(1)第一次狭缝比第二次的宽 (2)0.5
17．AB间有一电阻，B到C间有一二极管，CD间有一电阻
18．偏小，不变，丙同学偏小、偏大、不变都可能
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高三物理实验专题一 第11页