NUMPAGES312010年高三物理第二輪總復(fù)習第7專題高考物理實驗知識網(wǎng)絡(luò)考點預(yù)測物理實驗是高考的主要內(nèi)容之一．《考試大綱》就高考物理實驗共列出19個考點，其中力學8個、熱學1個、電學8個、光學2個．要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧測力計、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等，并且對實驗誤差問題提出了更明確的要求．一、《考試大綱》中的實驗與探究能力要求能夠獨立完成“物理知識表”中所列的實驗，能明確實驗?zāi)康模芾斫鈱嶒炘砗头椒ǎ芸刂茖嶒灄l件．會使用儀器，會觀察、分析實驗現(xiàn)象，會記錄、處理實驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論．能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，能靈活地應(yīng)用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題．二、實驗題的主要特點物理實驗?zāi)昴昕迹昴暧凶兓畯慕甑膶嶒烆}來看，其顯著特點體現(xiàn)在如下兩個方面．(1)從簡單的背誦實驗轉(zhuǎn)向分析、理解實驗實驗原理是物理實驗的靈魂．近年來，高考物理實驗題既不是簡單地回答“是什么”，也不是背誦“該怎樣”，而是從物理實驗情境中理解“為什么”，通過分析推理判斷“確實是什么”，進而了解物理實驗的每一個環(huán)節(jié)．(2)從既定的課本學生實驗轉(zhuǎn)向變化的創(chuàng)新實驗只有創(chuàng)新，試題才有魅力；也只有變化，才能永葆實驗考核的活力．近年來，既定刻板的學生實驗已經(jīng)從高考物理實驗題中淡出，取而代之的是學生尚未接觸過的要通過解讀物理原理的新穎實驗(如應(yīng)用性、設(shè)計性、專題性實驗等)．創(chuàng)新的實驗題可以使能力考核真正落到實處．要點歸納一、實驗題的歸納與說明歸類實驗內(nèi)容說明應(yīng)用性實驗1．游標卡尺的使用測量原理、使用方法；10分度、20分度、50分度的游標卡尺的讀數(shù)等2．螺旋測微器的使用構(gòu)造、原理、使用方法、正確讀數(shù)等3．練習使用示波器面板上各個旋鈕或開關(guān)的作用；調(diào)試方法；觀察正弦波的波形等4．傳感器的簡單應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換和熱電轉(zhuǎn)換及其簡單應(yīng)用；光電計數(shù)的簡單了解等驗證性實驗5．驗證力的平行四邊形定則實驗的等效思想；作圖法等6．驗證動量守恒定律用平拋實驗器進行實驗；轉(zhuǎn)化要驗證的等效表達式；對暫態(tài)過程分階段測量等7．驗證機械能守恒定律用自由落體進行驗證；使用打點計時器和刻度尺等測量性實驗8．用單擺測定重力加速度使用刻度尺和秒表；實驗操作要求等9．用油膜法估測分子的大小溶液的配制；油膜面積的估算方法等10．測定金屬的電阻率使用刻度尺和螺旋測微器；電流表、電壓表量程的選擇；測量電路的選取與連接等11．把電流表改裝為電壓表“半偏法”的設(shè)計思想與誤差分析；計算分壓電阻；改裝表的校對與百分誤差等12．測定電源的電動勢和內(nèi)阻實驗電路的選取與連接；作圖法求解的方法等13．測定玻璃的折射率用插針法測定；畫光路圖等14．用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉儀進行實驗；實驗調(diào)節(jié)；分劃板的使用等研究性實驗15．研究勻變速直線運動明確實驗?zāi)康模皇褂么螯c計時器；用刻度尺測量、分析所打的紙帶來計算加速度等16．研究平拋物體的運動用平拋實驗器進行實驗；研究的目的和方法；描繪平拋軌跡；計算平拋物體的初速度等17．用描跡法畫出電場中平面上的等勢線用恒定電流場模擬靜電場；尋找等電勢點的方法；描跡的方法等18．描繪小電珠的伏安特性曲線使用電流表、電壓表、滑動變阻器；電路的選取與連接；描繪U－I圖象并分析曲線非線性的原因等探究性實驗19．探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實驗設(shè)計的原理和方法；實驗數(shù)據(jù)的記錄與分析；實驗結(jié)論的描述與表達形式等20．用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學元件多用電表的使用與讀數(shù)；探索的思路；測量過程中的分析與判斷等二、物理實驗的基本思想方法1．等效法等效法是科學研究中常用的一種思維方法．對一些復(fù)雜問題采用等效法，可將其變換成理想的、簡單的、已知規(guī)律的過程來處理，常使問題的解決得以簡化．因此，等效法也是物理實驗中常用的方法．如在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，要求用一個彈簧秤單獨拉橡皮條時，要與用兩個互成角度的彈簧秤同時拉橡皮條時產(chǎn)生的效果相同——使結(jié)點到達同一位置O，即要在合力與兩分力等效的條件下，才能找出它們之間合成與分解時所遵循的關(guān)系——平行四邊形定則．又如在“驗證動量守恒定律”的實驗中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，通過調(diào)節(jié)木板的傾斜度使重力的分力抵消摩擦力而等效于物體不受摩擦力作用．還有，電學實驗中電流表的改裝、用替換法測電阻等，都是等效法的應(yīng)用．2．轉(zhuǎn)換法將某些不易顯示、不易直接測量的物理量轉(zhuǎn)化為易于顯示、易于測量的物理量的方法稱為轉(zhuǎn)換法(間接測量法)．轉(zhuǎn)換法是物理實驗常用的方法．如：彈簧測力計是把力的大小轉(zhuǎn)換為彈簧的伸長量；打點計時器是把流逝的時間轉(zhuǎn)換成振針的周期性振動；電流表是利用電流在磁場中受力，把電流轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn)角；用單擺測定重力加速度g是通過公式T＝2πeq\r(\f(L,g))把g的測量轉(zhuǎn)換為T和L的測量，等等．3．留跡法留跡法是利用某些特殊的手段，把一些瞬間即逝的現(xiàn)象(如位置、軌跡等)記錄下來，以便于此后對其進行仔細研究的一種方法．留跡法也是物理實驗中常用的方法．如：用打點計時器打在紙帶上的點跡記錄小車的位移與時間之間的關(guān)系；用描跡法描繪平拋運動的軌跡；在“測定玻璃的折射率”的實驗中，用大頭針的插孔顯示入射光線和出射光線的方位；在描繪電場中等勢線的實驗中，用探針通過復(fù)寫紙在白紙上留下的痕跡記錄等勢點的位置等等，都是留跡法在實驗中的應(yīng)用．4．累積法累積法是把某些難以直接準確測量的微小量累積后測量，以提高測量的準確度的一種實驗方法．如：在缺乏高精密度的測量儀器的情況下測細金屬絲的直徑，常把細金屬絲繞在圓柱體上測若干匝的總長度，然后除以匝數(shù)就可求出細金屬絲的直徑；測一張薄紙的厚度時，常先測出若干頁紙的總厚度，再除以被測頁數(shù)即所求每頁紙的厚度；在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，單擺周期的測定就是通過測單擺完成多次全振動的總時間除以全振動的次數(shù)，以減小個人反應(yīng)時間造成的誤差影響等．5．模擬法模擬法是一種間接實驗方法，它是通過與原型相似的模型來說明原型的規(guī)律性的．模擬法在中學物理實驗中的典型應(yīng)用是“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線”這一實驗，由于直接描繪靜電場的等勢線很困難，而恒定電流的電場與靜電場相似，所以用恒定電流的電場來模擬靜電場，通過它來了解靜電場中等勢線的分布情況．6．控制變量法在多因素的實驗中，可以先控制一些量不變，依次研究某一個因素的影響．如在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，可以先保持質(zhì)量一定，研究加速度和力的關(guān)系；再保持力一定，研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系；最后綜合得出加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系．三、實驗數(shù)據(jù)的處理方法1．列表法在記錄和處理數(shù)據(jù)時，常常將數(shù)據(jù)列成表格．數(shù)據(jù)列表可以簡單而又明確地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，有助于找出物理量之間聯(lián)系的規(guī)律性．列表的要求：(1)寫明表的標題或加上必要的說明；(2)必須交代清楚表中各符號所表示的物理量的意義，并寫明單位；(3)表中數(shù)據(jù)應(yīng)是正確反映測量結(jié)果的有效數(shù)字．2．平均值法現(xiàn)行教材中只介紹了算術(shù)平均值，即把測定的數(shù)據(jù)相加求和，然后除以測量的次數(shù)．必須注意的是，求平均值時應(yīng)該按測量儀器的精確度決定應(yīng)保留的有效數(shù)字的位數(shù)．3．圖象法圖象法是物理實驗中廣泛應(yīng)用的處理實驗數(shù)據(jù)的方法．圖象法的最大優(yōu)點是直觀、簡便．在探索物理量之間的關(guān)系時，由圖象可以直觀地看出物理量之間的函數(shù)關(guān)系或變化趨勢，由此建立經(jīng)驗公式．作圖的規(guī)則：(1)作圖一定要用坐標紙，坐標紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來定；(2)要標明軸名、單位，在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標明數(shù)值；(3)圖上的連線不一定通過所有的數(shù)據(jù)點，而應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點合理地分布在線的兩側(cè)；(4)作圖時常通過選取適當?shù)淖鴺溯S使圖線線性化，即“變曲為直”．雖然圖象法有許多優(yōu)點，但在圖紙上連線時有較大的主觀任意性，另外連線的粗細、圖紙的大小、圖紙本身的均勻程度等，都對結(jié)果的準確性有影響．四、實驗誤差的分析及減小誤差的方法中學物理中只要求初步了解絕對誤差與相對誤差、偶然誤差與系統(tǒng)誤差的概念，以及能定性地分析一些實驗中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因．(1)絕對誤差與相對誤差設(shè)某物理量的真實值為A0，測量值為A，則絕對誤差為ΔA＝|A－A0|，相對誤差為eq\f(ΔA,A0)＝eq\f(|A－A0|,A0)．(2)偶然誤差與系統(tǒng)誤差偶然誤差是由于各種偶然因素對實驗的影響而產(chǎn)生的．偶然誤差具有隨機性，有時偏大，有時偏小，所以可以通過多次測量求平均值的方法減小偶然誤差．系統(tǒng)誤差是由于儀器本身不夠精確，或?qū)嶒灧椒ù致裕驅(qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的．它的特點是使測量值總是偏大或總是偏小．所以，采用多次測量求平均值的方法不能減小系統(tǒng)誤差．要減小系統(tǒng)誤差，必須校準儀器，或改進實驗方法，或設(shè)計在原理上更為完善的實驗方案．課本上的學生實驗中就有不少減小實驗系統(tǒng)誤差的方法和措施．譬如，在“研究勻變速直線運動”的實驗中，若使用電磁打點計時器測量，由于電磁打點計時器的振針與紙帶之間有較大的且不連續(xù)、不均勻的阻力作用，會給加速度的測定帶來較大的系統(tǒng)誤差；若改用電火花計時器，就可以使這一阻力大為減小，從而減小加速度測定的系統(tǒng)誤差．再如：在用伏安法測電阻時，為減小電阻測量的系統(tǒng)誤差，就要根據(jù)待測電阻阻值的大小考慮是采用電流表的外接法還是內(nèi)接法；在用半偏法測電流表的內(nèi)阻時(如圖7－1所示)，為減小測量的系統(tǒng)誤差，就要使電源的電動勢盡量大，使表滿偏時限流電阻R比半偏時并聯(lián)在電流表兩端的電阻箱R′的阻值大得多．圖7－1五、電學實驗電路的基本結(jié)構(gòu)及構(gòu)思的一般程序1．電學實驗電路的基本結(jié)構(gòu)一個完整的電學實驗電路往往包括測量電路與控制電路兩部分．測量電路：指體現(xiàn)實驗原理和測量方法的那部分電路，通常由電表、被測元件、電阻箱等構(gòu)成．控制電路：指提供電能、控制和調(diào)節(jié)電流(電壓)大小的那部分電路，通常由電源、開關(guān)、滑動變阻器等構(gòu)成．有些實驗電路的測量電路與控制電路渾然一體，不存在明顯的分界．如“測定電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗電路．2．實驗電路構(gòu)思的一般程序(1)審題①實驗?zāi)康模虎诮o定器材的性能參數(shù)．(2)電表的選擇根據(jù)被測電阻及給定電源的相關(guān)信息，如電源的電動勢、被測電阻的阻值范圍和額定電流等，估算出被測電阻的端電壓及通過它的電流的最大值，以此為依據(jù)，選定量程適當?shù)碾姳恚?3)測量電路的選擇根據(jù)所選定的電表以及被測電阻的情況，選擇測量電路(估算法、試觸法)．(4)控制電路的選擇通常優(yōu)先考慮限流式電路，但在下列三種情形下，應(yīng)選擇分壓式電路：①“限不住”電流，即給定的滑動變阻器阻值偏小，即使把阻值調(diào)至最大，電路中的電流也會超過最大允許值；②給定的滑動變阻器的阻值R太小，即R?Rx，調(diào)節(jié)滑動變阻器時，對電流、電壓的調(diào)節(jié)范圍太小；③實驗要求電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，甚至表明要求使電壓從零開始變化．如描繪小電珠的伏安特性曲線、電壓表的校對等實驗，通常情況下都采用分壓式電路．(5)滑動變阻器的選擇根據(jù)所確定的控制電路可選定滑動變阻器．①限流式電路對滑動變阻器的要求：a．能“限住”電流，且保證不被燒壞；b．阻值不宜太大或太小，有一定的調(diào)節(jié)空間，一般選擇阻值與負載阻值相近的變阻器．②分壓式電路對滑動變阻器的要求：電阻較小而額定電流較大，I額＞eq\f(E,R)(R為變阻器的總電阻)．3．電表的反常規(guī)用法其實，電流表、電壓表如果知道其內(nèi)阻，它們的功能就不僅僅是測電流或電壓．因此，如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測電流，也可以測電壓，還可以作為定值電阻來用，即“一表三用”．熱點、重點、難點一、應(yīng)用性實驗1．所謂應(yīng)用性實驗，就是以熟悉和掌握實驗儀器的具體使用及其在實驗中的應(yīng)用為目的的一類實驗；或者用實驗方法取得第一手資料，然后用物理概念、規(guī)律分析實驗，并以解決實際問題為主要目的的實驗．主要有：①儀器的正確操作與使用，如打點計時器、電流表、電壓表、多用電表、示波器等，在實驗中能正確地使用它們是十分重要的(考核操作、觀察能力)；②物理知識的實際應(yīng)用，如科技、交通、生產(chǎn)、生活、體育等諸多方面都有物理實驗的具體應(yīng)用問題．2．應(yīng)用性實驗題一般分為上面兩大類，解答時可從以下兩方面入手．(1)熟悉儀器并正確使用實驗儀器名目繁多，具體應(yīng)用因題而異，所以，熟悉使用儀器是最基本的應(yīng)用．如打點計時器的正確安裝和使用，滑動變阻器在電路中起限流和分壓作用的不同接法，多用電表測不同物理量的調(diào)試等，只有熟悉它們，才能正確使用它們．熟悉儀器，主要是了解儀器的結(jié)構(gòu)、性能、量程、工作原理、使用方法、注意事項，如何排除故障、正確讀數(shù)和調(diào)試，使用后如何保管等．(2)理解實驗原理面對應(yīng)用性實驗題，我們一定要通過審題，迅速地理解其實驗原理，這樣才能將實際問題模型化，運用有關(guān)規(guī)律去研究它．具體地說，應(yīng)用性實驗題的依托仍然是物理知識、實驗的能力要求等．解答時不外乎抓住以下幾點：①明確實驗應(yīng)該解決什么實際問題(分清力學、電學、光學等不同實際問題)；②明確實驗原理與實際問題之間的關(guān)系(直接還是間接)；③明確是否僅用本實驗?zāi)苓_到解決問題的目的，即是否還要聯(lián)系其他物理知識，包括數(shù)學知識；④明確是否需要設(shè)計實驗方案；⑤明確實際問題的最終結(jié)果．●例1新式游標卡尺的刻度線看起來很“稀疏”，使讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)．通常游標卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三種規(guī)格；新式游標卡尺也有相應(yīng)的三種，但刻度卻是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份．圖7－2就是一個“39mm等分成20份”的新式游標卡尺．圖7－2(1)它的準確度是__________mm．(2)用它測量某物體的厚度，示數(shù)如圖6－1所示，正確的讀數(shù)是__________cm．【解析】(1)游標上20格對應(yīng)的長度為39mm，即每格長為1.95mm，游標上每格比主尺上每兩格小Δx＝0.05mm，故準確度為0.05mm．(2)這種游標卡尺的讀數(shù)方法為：主尺讀數(shù)＋游標對準刻度×Δx＝3cm＋6×0.005cm＝3.030cm．[答案](1)0.05(2)3.030【點評】游標卡尺、螺旋測微器的使用在高考題中頻繁出現(xiàn)．對游標卡尺的使用要特別注意以下兩點：①深刻理解它的原理：通過游標更準確地量出“0”刻度與左側(cè)刻度之間的間距——游標對準刻度×Δx；②讀準有效數(shù)據(jù)．●例2圖7－3為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig＝300μA，內(nèi)阻Rg＝100Ω，可變電阻R的最大值為10kΩ，電池的電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是________色．按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx＝________kΩ．若該歐姆表使用一段時間后，電池的電動勢變小、內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結(jié)果與原結(jié)果相比將__________(填“變大”、“變小”或“不變”)．[2009年高考·天津理綜卷]圖7－3[答案]紅5變大【點評】歐姆表的原理就是閉合電路的歐姆定律，可以作為結(jié)論的是：歐姆表正中央的刻度值等于歐姆表的內(nèi)阻．二、測量性實驗Ⅰ所謂測量性實驗，就是以測量一些物理量的具體、準確數(shù)據(jù)為主要目的的一類實驗，可用儀器、儀表直接讀取數(shù)據(jù)，或者根據(jù)實驗步驟按物理原理測定實驗結(jié)果的具體數(shù)值．測量性實驗又稱測定性實驗，如“用單擺測定重力加速度”、“用油膜法估測分子的大小”、“測定金屬的電阻率”、“測定玻璃的折射率”等．●例3如圖7－3所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度．圖7－4(1)所需器材有打點計時器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需________(填字母代號)中的器材．A．直流電源、天平及砝碼B．直流電流、毫米刻度尺C．交流電源、天平及砝碼D．交流電源、毫米刻度尺(2)通過作圖的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實驗的準確程度．為使圖線的斜率等于重力加速度，除作v－t圖象外，還可作__________圖象，其縱軸表示的是__________，橫軸表示的是__________．[2009年高考·天津理綜卷][答案](1)D(2)eq\f(v2,2)－h(huán)速度平方的二分之一重物下落的高度【點評】①高中物理中講述了許多種測量重力加速度的方法，如單擺法、自由落體法、滴水法、阿特伍德機法等．②圖象法是常用的處理數(shù)據(jù)的方法，其優(yōu)點是直觀、準確，還能容易地剔除錯誤的測量數(shù)據(jù)．●例4現(xiàn)要測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r(E約為4.5V，r約為1.5Ω)，已有下列器材：量程為3V的理想電壓表，量程為0.5A的電流表(具有一定內(nèi)阻)，固定電阻R＝40Ω，滑動變阻器R′，開關(guān)S，導(dǎo)線若干．(1)畫出實驗電路原理圖．圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出．(2)實驗中，當電流表的示數(shù)為I1時，電壓表的示數(shù)為U1；當電流表的示數(shù)為I2時，電壓表的示數(shù)為U2．由此可求出，E＝__________，r＝__________．(用I1、I2、U1、U2及R表示)【解析】本題是常規(guī)伏安法測電源的電動勢和內(nèi)阻實驗的情境變式題，本題與課本上實驗的區(qū)別是電源的電動勢大于理想電壓表的量程，但題目中提供的器材中有一個阻值不大的固定電阻，這就很容易把該情境變式題“遷移”到學過的實驗上．把固定電阻接在電源的旁邊，將其等效成電源的內(nèi)阻即可(如圖甲所示)，再把電壓表跨接在它們的兩側(cè)．顯然，“內(nèi)阻增大，內(nèi)電壓便增大”，電壓表所測量的外電壓相應(yīng)的減小，通過定量計算，符合實驗測量的要求．這樣，一個新的設(shè)計性實驗又回歸到課本實驗上了．甲(1)實驗電路原理圖如圖乙所示．乙(2)根據(jù)E＝U＋Ir，給定的電源B的電動勢E及內(nèi)阻r是一定的，I和U都隨滑動變阻器R′的阻值的改變而改變，只要改變R′的阻值，即可測出兩組I、U數(shù)據(jù)，列方程組得：E＝U1＋I1(R＋r)E＝U2＋I2(R＋r)解得：E＝eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)－R．[答案](1)如圖乙所示(2)eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)eq\f(U2－U1,I1－I2)－R【點評】本題所提供的理想電壓表的量程小于被測電源的電動勢，需要學生打破課本實驗的思維定式，從方法上進行創(chuàng)新，運用所提供的器材創(chuàng)造性地進行實驗設(shè)計．三、測量性實驗Ⅱ：“伏安法測電阻”規(guī)律匯總縱觀近幾年的實驗題，題目年年翻新，沒有一個照搬課本中的實驗，全是對原有實驗的改造、改進，甚至創(chuàng)新，但題目涉及的基本知識和基本技能仍然立足于課本實驗．實驗題作為考查實驗?zāi)芰Φ挠行緩胶椭匾侄危诟呖荚囶}中一直占有相當大的比重，而電學實驗因其實驗理論、步驟的完整性及與大學物理實驗結(jié)合的緊密性，成了高考實驗考查的重中之重，測量電阻成為高考考查的焦點．伏安法測電阻是測量電阻最基本的方法，常涉及電流表內(nèi)外接法的選擇與滑動變阻器限流、分壓式的選擇，前者是考慮減小系統(tǒng)誤差，后者是考慮電路的安全及保證可讀取的數(shù)據(jù)．另外，考題還常設(shè)置障礙讓考生去克服，如沒有電壓表或沒有電流表等，這就要求考生根據(jù)實驗要求及提供的儀器，發(fā)揮思維遷移，將已學過的電學知識和實驗方法靈活地運用到新情境中去．這樣，就有效地考查了考生設(shè)計和完成實驗的能力．一、伏安法測電阻的基本原理1．基本原理伏安法測電阻的基本原理是歐姆定律R＝eq\f(U,I)，只要測出元件兩端的電壓和通過的電流，即可由歐姆定律計算出該元件的阻值．2．測量電路的系統(tǒng)誤差(1)當Rx遠大于RA或臨界阻值eq\r(RARV)<Rx時，采用電流表內(nèi)接(如圖7－5所示)．采用電流表內(nèi)接時，系統(tǒng)誤差使得電阻的測量值大于真實值，即R測>R真．圖7－5(2)當Rx遠小于RV或臨界阻值eq\r(RARV)>Rx時，采用電流表外接(如圖7－6所示)．采用電流表外接時，系統(tǒng)誤差使得電阻的測量值小于真實值，即R測<R真．圖7－63．控制電路的安全及偶然誤差根據(jù)電路中各元件的安全要求及電壓調(diào)節(jié)的范圍不同，滑動變阻器有限流接法與分壓接法兩種選擇．(1)滑動變阻器限流接法(如圖7－7所示)．一般情況或沒有特別說明的情況下，由于限流電路能耗較小，結(jié)構(gòu)連接簡單，應(yīng)優(yōu)先考慮限流連接方式．限流接法適合測量小電阻和與變阻器總電阻相比差不多或還小的電阻．圖7－7(2)滑動變阻器分壓接法(如圖7－8所示)．當采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式；當用電器的電阻遠大于滑動變阻器的總電阻值，且實驗要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組實驗數(shù)據(jù))時，必須選用滑動變阻器的分壓接法；要求某部分電路的電壓從零開始可連續(xù)變化時，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式．圖7－84．常見的測量電阻的方法●例5從下表中選出適當?shù)膶嶒炂鞑模O(shè)計一電路來測量電流表的內(nèi)阻r1．要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)．(1)畫出電路圖，標明所用器材的代號．(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算r1，則所用的表達式r1＝______________________，式中各符號的意義是：________________________________________________．【解析】根據(jù)所列儀器的特點，電流表的內(nèi)阻已知，由此可采用兩電流表并聯(lián)．因為兩電流表兩端的電壓相等，即可省去電壓的測量，從而減小實驗誤差，由I2r2＝I1r1，得r1＝eq\f(I2r2,I1)．[答案](1)電路圖如圖所示(2)eq\f(I2r2,I1)I1、I2分別為、的示數(shù)【點評】①分析題意可知需測量電流表的內(nèi)阻，按常規(guī)方法應(yīng)用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測電流表兩端，但經(jīng)分析可知即使該電流表滿偏，其兩端的電壓也僅為0.4V，遠小于量程10V．這恰恰就是本題設(shè)計考核學生應(yīng)變能力的“陷阱”．②此題也可理解為“將已知內(nèi)阻的電流表當成電壓表使用”，這實際也是伏安法的一種推廣形式．●例6有一根圓臺狀勻質(zhì)合金棒如圖7－9甲所示，某同學猜測其電阻的大小與該合金棒的電阻率ρ、長度L和兩底面直徑d、D有關(guān)．他進行了如下實驗：圖7－9(1)用游標卡尺測量合金棒的兩底面直徑d、D和長度L．圖6－8乙中的游標卡尺(游標尺上有20個等分刻度)的讀數(shù)L＝________cm．(2)測量該合金棒電阻的實物電路如圖6－8丙所示(相關(guān)器材的參數(shù)已在圖中標出)．該合金棒的電阻約為幾個歐姆．圖中有一處連接不當?shù)膶?dǎo)線是________．(用標注在導(dǎo)線旁的數(shù)字表示)圖7－9丙(3)改正電路后，通過實驗測得合金棒的電阻R＝6.72Ω．根據(jù)電阻定律計算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓臺狀合金棒的電阻分別為Rd＝13.3Ω、RD＝3.38Ω．他發(fā)現(xiàn)：在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R滿足R2＝Rd·RD，由此推斷該圓臺狀合金棒的電阻R＝________．(用ρ、L、d、D表述)[2009年高考·江蘇物理卷]【解析】(1)游標卡尺的讀數(shù)，按步驟進行則不會出錯．首先，確定游標卡尺的精度為20分度，即為0.05mm；然后以毫米為單位從主尺上讀出整毫米數(shù)99.00mm，注意小數(shù)點后的有效數(shù)字要與精度一樣；再從游標尺上找出對的最齊一根刻線，精度×格數(shù)＝0.05×8mm＝0.40mm；最后兩者相加，根據(jù)題目單位要求換算為需要的數(shù)據(jù)，99.00mm＋0.40mm＝99.40mm＝9.940cm．(2)本實驗為測定一個幾歐姆的電阻，在用伏安法測量其兩端的電壓和通過電阻的電流時，因為安培表的內(nèi)阻較小，為了減小誤差，應(yīng)用安培表外接法，⑥線的連接使用的是安培表內(nèi)接法．(3)審題是關(guān)鍵，弄清題意也就能夠找到解題的方法．根據(jù)電阻定律計算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為：Rd＝13.3Ω，RD＝3.38Ω即Rd＝ρeq\f(L,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)，RD＝ρeq\f(L,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,2)))2)而電阻R滿足R2＝Rd·RD將Rd、RD代入得：R＝eq\f(4ρL,πdD)．[答案](1)9.940(2)⑥(3)eq\f(4ρL,πdD)三、設(shè)計性實驗1．所謂設(shè)計性實驗，就是根據(jù)實驗?zāi)康模灾鞯剡\用掌握的物理知識、實驗方法和技能，完成實驗的各環(huán)節(jié)(實驗?zāi)康摹ο蟆⒃怼x器選擇、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等)，擬定實驗方案，分析實驗現(xiàn)象，并在此基礎(chǔ)上作出適當評價．2．設(shè)計性實驗的顯著特點：相同的實驗內(nèi)容可設(shè)計不同的過程和方法，實驗思維可另辟蹊徑，如設(shè)計出與常見實驗(書本曾經(jīng)介紹過的實驗)有所變化的實驗．以控制實驗條件達到實驗?zāi)康亩O(shè)計的實驗問題，不受固有實驗思維束縛，完全是一種源于書本、活于書本，且新穎的設(shè)計性實驗．●例7請完成以下兩小題．(1)某同學在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子，設(shè)計了如下實驗：如圖7－10甲所示，將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物．圖7－10甲①為完成本實驗，下述操作中必需的是________．a(chǎn)．測量細繩的長度b．測量橡皮筋的原長c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度d．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置②釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是__________________．(2)為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻(kΩ)754028232018①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標系中(如圖7－10乙所示)描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點．圖7－10乙②如圖7－10丙所示，當1、2兩端所加電壓上升至2V時，控制開關(guān)自動啟動照明系統(tǒng)．請利用下列器材設(shè)計一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度降低至1.0(lx)時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖．(不考慮控制開關(guān)對所設(shè)計電路的影響)圖7－10丙提供的器材如下：光敏電阻RP(符號阻值見上表)；直流電源E(電動勢3V，內(nèi)阻不計)；定值電阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限選其中之一并在圖中標出)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干．[2009年高考·山東理綜卷][答案](1)①bcd②更換不同的小重物(2)①光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖7－10丁所示．特點：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小．②如圖6－9戊所示丁戊圖7－10四、探究性實驗所謂探究性實驗題，就是運用實驗手段探索未知領(lǐng)域，嘗試多種可能因素及其出現(xiàn)的結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，通過觀察、探究、分析實驗對象、事件的主要特征，認識研究對象的變化過程和變化條件，獲取必要的可靠數(shù)據(jù)，依據(jù)實驗結(jié)果客觀地揭示事物的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)規(guī)律，從而得出結(jié)論．中學實驗中比較典型的探究性實驗是電學中的黑箱問題．●例8佛山市九江大橋撞船事故發(fā)生后，佛山交通部門加強了對佛山市內(nèi)各種大橋的檢測與維修，其中對西樵大橋?qū)嵤┝藶槠诮荒甑姆忾]施工，置換了大橋上所有的斜拉懸索．某校研究性學習小組的同學們很想知道每根長50m、橫截面積為400cm2的新懸索能承受的最大拉力．由于懸索很長，抗斷拉力又很大，直接測量很困難，于是同學們?nèi)砹送N材料制成的樣品進行實驗探究．由胡克定律可知，在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力F與形變量x成正比，其比例系數(shù)與彈簧的長度、橫截面積及材料有關(guān)．因而同學們猜想，懸索可能也遵循類似的規(guī)律．(1)同學們準備像做“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”實驗一樣，先將樣品豎直懸掛，再在其下端掛上不同重量的重物來完成本實驗．但有同學說懸索的重力是不可忽略的，為了避免懸索所受重力對實驗的影響，你認為可行的措施是：___________________________________．(2)同學們通過游標卡尺測量樣品的直徑來測定其橫截面積，某次測量的結(jié)果如圖7－11所示，則該樣品的直徑為__________cm．圖7－11(3)同學們經(jīng)過充分的討論，不斷完善實驗方案，最后測得實驗數(shù)據(jù)如下．①分析樣品C的數(shù)據(jù)可知，其所受拉力F(單位：N)與伸長量x(單位：m)所遵循的函數(shù)關(guān)系式是________________．②對比各樣品的實驗數(shù)據(jù)可知，懸索受到的拉力與懸索的伸長量成正比，其比例系數(shù)與懸索長度的________________成正比、與懸索的橫截面積的________________成正比．[答案](1)將懸索樣品一端固定并水平放置在光滑水平面上，另一端連接輕繩繞過滑輪懸掛鉤碼(2)0.830(3)①F＝2×106x②平方的倒數(shù)大小【點評】本題考查學生對“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”實驗的遷移能力、對游標卡尺的讀數(shù)原理的掌握和從圖表歸納所需信息的能力，還考查了學生的邏輯推理能力、運用數(shù)學知識解決物理問題的能力和實驗探究能力．經(jīng)典考題縱觀近三年的高考實驗題，會發(fā)現(xiàn)以下特點．1．對力學實驗的考查基本上以創(chuàng)新題出現(xiàn)，試題源于教材，又高于教材，總體來說其變化在于：同一實驗可用于不同裝置，同一裝置可完成不同實驗．2．高考對電學實驗的考查一般書本實驗稍加變化來出題，以“電阻的測量”最為常見，包括測電阻率、測伏安特性等，當然也可能會有其他電學實驗出現(xiàn)，如測電動勢與內(nèi)阻、電路故障等．1．Ⅰ．在如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點的標號．在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮．現(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點．(1)為了檢測小燈泡以及3根導(dǎo)線，在連接點1、2已接好的情況下，應(yīng)當選用多用電表的________擋．在連接點1、2同時斷開的情況下，應(yīng)當選用多用電表的________擋．(2)在開關(guān)閉合情況下，若測得5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢，則表明____________________________________可能有故障．(3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟：____________________________________________________________________．Ⅱ．某同學為了探究物體在斜面上運動時摩擦力與斜面傾角的關(guān)系，設(shè)計實驗裝置如圖甲所示．長直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物塊上．在平板上標出A、B兩點，B點處放置一光電門，用光電計時器記錄滑塊通過光電門時擋光的時間．實驗步驟如下：①用游標卡尺測量滑塊的擋光長度d，用天平測量滑塊的質(zhì)量m；②用直尺測量A、B之間的距離s，A點到水平桌面的垂直距離h1，B點到水平桌面的垂直距離h2；③將滑塊從A點靜止釋放，由光電計時器讀出滑塊的擋光時間t；④重復(fù)步驟③數(shù)次，并求擋光時間的平均值eq\o(t,\s\up6(－))；⑤利用所測數(shù)據(jù)求出摩擦力f和斜面傾角的余弦值cosα；⑥多次改變斜面的傾角，重復(fù)實驗步驟②③④⑤，作出f－cosα關(guān)系曲線．(1)用測量的物理量完成下列各式(重力加速度為g)：①斜面傾角的余弦cosα＝__________；②滑塊通過光電門時的速度v＝________________；③滑塊運動時的加速度a＝____________________；④滑塊運動時所受到的摩擦阻力f＝____________．(2)測量滑塊擋光長度的游標卡尺讀數(shù)如圖乙所示，讀得d＝__________．[2009年高考·全國理綜卷Ⅰ]【解析】Ⅰ．在1、2兩點接好的情況下，應(yīng)當選用多用電表的電壓擋，在1、2同時斷開的情況下，應(yīng)選用歐姆擋．(2)表明5、6兩點可能有故障．(3)①調(diào)到歐姆擋；②將紅黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；③測量小燈泡的電阻，如電阻無窮大，表明小燈泡有故障．Ⅱ．物塊在斜面上做初速度為零的勻加速直線運動，受重力、支持力和滑動摩擦力的作用．根據(jù)三角形關(guān)系可得到cosα＝eq\f(s2－(h1－h(huán)2)2,s)又v＝eq\f(x,t)＝eq\f(d,t)，根據(jù)運動學公式x＝eq\f(v2,2a)，有s＝eq\f(v2,2a)，即有a＝eq\f(d2,2s\o(t,\s\up6(－))2)根據(jù)牛頓第二定律得：mgsinθ－f＝ma則有：f＝mgeq\f(h1－h(huán)2,s)－meq\f(d2,2s\o(t,\s\up6(－))2)．(2)在游標卡尺中，主尺上是3.6cm，在游標尺上恰好是第1條刻度線與主尺對齊，再考慮到卡尺是10分度，所以讀數(shù)為3.6cm＋0.1×1mm＝3.61cm或者3.62cm也對．[答案]Ⅰ．(1)電壓歐姆(2)開關(guān)或連接點5、6(3)①調(diào)到歐姆擋；②將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；③測量小燈泡的電阻．如電阻無窮大，則表明小燈泡有故障．Ⅱ．(1)①eq\f(1,s)eq\r(s2－(h1－h(huán)2)2)②eq\f(d,\o(t,\s\up6(－)))③eq\f(d2,2s\o(t,\s\up6(－))2)④mgeq\f(h1－h(huán)2,s)－meq\f(d2,2s\o(t,\s\up6(－))2)(2)3.62cm【點評】在本實驗中，r＝eq\f(d,\o(t,\s\up6(－)))解出的為滑塊畫過去由門的平均速度，只是當滑塊才較小時r趨近于瞬時速度，故滑塊長度小點測量越準確．2．Ⅰ．一水平放置的圓盤繞過其圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動．盤邊緣上固定一豎直的擋光片．盤轉(zhuǎn)動時擋光片從一光電數(shù)字計時器的光電門的狹縫中經(jīng)過，如圖甲所示．圖乙為光電數(shù)字計時器的示意圖．光源A中射出的光可照到B中的接收器上．若A、B間的光路被遮斷，顯示器C上可顯示出光線被遮住的時間．擋光片的寬度用螺旋測微器測得，結(jié)果如圖丙所示．圓盤直徑用游標卡尺測得，結(jié)果如圖丁所示．由圖可知：(1)擋光片的寬度為_________mm；(2)圓盤的直徑為___________cm；(3)若光電數(shù)字計時器所顯示的時間為50.0ms，則圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為________弧度/秒．(保留3位有效數(shù)字)Ⅱ．圖示為用伏安法測量電阻的原理圖．圖中，為電壓表，內(nèi)阻為4000Ω；為電流表，內(nèi)阻為50Ω；E為電源，R為電阻箱，Rx為待測電阻，S為開關(guān)．(1)當開關(guān)閉合后電壓表讀數(shù)U＝1.6V，電流表讀數(shù)I＝2.0mA．若將Rx＝eq\f(U,I)作為測量值，所得結(jié)果的百分誤差是__________．(2)若將電流表改為內(nèi)接，開關(guān)閉合后，重新測得電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)，仍將電壓表讀數(shù)與電流表讀數(shù)之比作為測量值，這時結(jié)果的百分誤差是________．(百分誤差＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(實際值－測量值,實際值)))×100%)[2008年高考·四川理綜卷]【解析】Ⅰ．由螺旋測微器與游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則可得兩者的讀數(shù)．d＝10mm＋24.2×0.01mm＝10.242mmD＝242mm＋4×0.05mm＝242.20mm＝24.220cm．圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為ω＝eq\f(θ,t)，而θ＝eq\f(d,πD)×2π，綜合兩式并代入數(shù)據(jù)可得：ω＝1.69rad/s．(1)測量值為R＝eq\f(U,I)＝800Ω，因電流表外接，所以：R＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)故真實值為Rx＝1000Ω，對應(yīng)的百分誤差為：A＝eq\f(1000－800,1000)＝20%．(2)電流表內(nèi)接時，百分誤差A(yù)′＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1050－1000,1000)))＝5%．[答案]Ⅰ．(1)10.243(2)24.220(3)1.69Ⅱ．(1)20%(2)5%【點評】①無論是否顯示單位，螺旋測微器和游標尺主尺最小刻度一定都為mm；②內(nèi)接法的測量值R測＝Rx＋RA，外接法的測量值R測＝Rx∥RV能力演練1．(16分)Ⅰ．在“利用自由落體運動驗證機械能守恒定律”的實驗中，若打點計時器所接交變電流的頻率為50Hz，得到的甲、乙兩條實驗紙帶(如圖所示)中應(yīng)選________紙帶更好．若已測得點2到點4間的距離為s1，點0到點3間的距離為s2，打點周期為T，要驗證重物從開始下落到打點計時器打下點3這段時間內(nèi)機械能守恒，則s1、s2和T應(yīng)滿足的關(guān)系為：T＝________________．Ⅱ．要測量一只量程已知的電壓表的內(nèi)阻，所備器材如下：甲A．待測電壓表(量程為3V，內(nèi)阻未知)；B．電流表(量程為3A，內(nèi)阻為0.01Ω)；C．定值電阻R(阻值為2kΩ，額定電流為50mA)；D．蓄電池E(電動勢略小于3V，內(nèi)阻不計)；E．多用電表；F．開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干．有一同學利用上面所給器材，進行如下實驗操作．(1)首先用多用電表進行粗測，選用“×100Ω”倍率，操作方法正確．若這時刻度盤上的指針位置如圖甲所示，則測量的結(jié)果是________Ω．(2)為了更精確地測出此電壓表的內(nèi)阻，該同學設(shè)計了如圖乙、丙所示的實驗電路，你認為其中較合理的電路圖是________，理由是________________________．乙丙(3)用你選擇的電路進行實驗時，用所測物理量的符號表示電壓表的內(nèi)阻，即RV＝________．[答案]Ⅰ．甲eq\f(s1\r(2gs2),4gs2)或eq\f(s1,2\r(2gs2))(每空3分)Ⅱ．(1)3000(3分)(2)丙圖乙中電流表測量時的示數(shù)太小，誤差太大；圖丙中R的阻值與電壓表內(nèi)阻接近，誤差小(每空2分)(3)eq\f(U2,U1－U2)R(3分)2．(17分)Ⅰ．某同學在做測定木塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗過程中，測滑動摩擦力時，他設(shè)計了兩種實驗方案．方案一：木板固定在水平面上，用彈簧測力計水平拉動木塊，如圖甲所示．方案二：用彈簧測力計水平地鉤住木塊，用力使木板在水平面上運動，如圖乙所示．甲乙除了實驗必需的彈簧測力計、木塊、木板、細線外，該同學還準備了若干重均為2.00N的砝碼．(1)上述兩種方案中，你認為更合理的方案是________(填“甲”或“乙”)，理由是：(回答兩個理由)①____________________________________________；②____________________________________________．(2)該同學在木塊上加砝碼，改變木塊對木板的壓力，記錄了5組實驗數(shù)據(jù)，如下表所示．實驗次序12345砝碼個數(shù)01234砝碼對木塊的壓力/N02.004.006.008.00測力計示數(shù)/N1.502.002.502.953.50木塊受到的摩擦力/N1.502.002.502.953.50請根據(jù)上述數(shù)據(jù)，在坐標紙上作出木塊受到的摩擦力f和砝碼對木塊的壓力F的關(guān)系圖象(以F為橫坐標)．由圖象可知，木塊重為________N；木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為________．Ⅱ．現(xiàn)有一塊靈敏電流表，量程為200μA，內(nèi)阻約為1000Ω，要精確測出其內(nèi)阻R1，提供的器材有：電流表(量程為1mA，內(nèi)阻R2＝50Ω)；電壓表(量程為3V，內(nèi)阻RV約為3kΩ)；滑動變阻器R(阻值范圍為0～20Ω)；定值電阻R0(阻值R0＝100Ω)；電源E(電動勢約為4.5V，內(nèi)阻很小)；單刀單擲開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干．(1)請將上述器材全部用上，設(shè)計出合理的、便于多次測量的實驗電路圖，并保證各電表的示數(shù)超過其量程的eq\f(1,3)．將電路圖畫在下面的虛框中．(2)在所測量的數(shù)據(jù)中選一組，用測量量和已知量來計算表的內(nèi)阻，表達式為R1＝________，表達式中各符號表示的意義是________________________．[答案]Ⅰ．(1)乙①乙方案測力計靜止，讀數(shù)誤差小②乙方案木板可的不做勻速運動，便于控制(每空1分)(2)如圖甲所示(1分)6.00(2分)0.25(2分)Ⅱ．(1)如圖乙所示(5分)(供電部分用分壓電路給1分；測量部分知道把表改裝且正確給2分；知道將表當保護電阻使用給2分)(2)eq\f(I2(R0＋R2),I1)(3分)I2表示表的示數(shù)，I1表示表的示數(shù)，R2表示表內(nèi)阻，R0表示定值電阻(1分)3．(16分)Ⅰ．一量程為100μA的電流表的刻度盤如圖所示．今在此電流表兩端并聯(lián)一電阻，其阻值等于該電流表內(nèi)阻的eq\f(1,49)，使之成為一新的電流表，則圖示的刻度盤上每一小格表示______________mA．Ⅱ．已知彈簧振子做簡諧運動的周期T＝2πeq\r(\f(m,k))，其中m是振子的質(zhì)量，k是彈簧的勁度系數(shù)(回復(fù)力系數(shù))．某同學設(shè)計了一個在太空站中利用彈簧振子測量物體質(zhì)量的裝置，如圖所示，兩輕彈簧分別與擋板P、Q相連，A是質(zhì)量為M的帶夾子的金屬塊，且與兩彈簧固定相連，B是待測物體(可以被A上的夾子固定)．(1)為了達到實驗?zāi)康模€需要提供的實驗器材是：__________________．(2)簡要寫出測量方法及所需測量的物理量(用字母表示)①________________________________________；②________________________________________．(3)用所測物理量和已知物理量表示待測物體的質(zhì)量的計算式為：mB＝______________________________．【解析】Ⅰ．改裝后的量程為：I′＝I＋eq\f(IRA,R0)＝100×(1＋49)μA＝5mA故每小格ΔI＝eq\f(I′,10)＝0.5mA．[答案]Ⅰ．0.5(6分)Ⅱ．(1)秒表(2分)(2)①不放B時用秒表測出振子振動30次的時間t1(或者測出振子的周期T1)(2分)②將B固定在A上，用秒表測出振子振動30次的時間t2(或者測出振子的周期T2)(2分)(3)eq\f(t\o\al(2,2)－t\o\al(2,1),t\o\al(2,1))M或eq\f(T\o\al(2,2)－T\o\al(2,1),T\o\al(2,1))M(4分)4．(16分)Ⅰ．小汽車正在走進我們的家庭，你對汽車了解嗎？油耗標準是評價一輛汽車性能優(yōu)劣的重要因素，而影響汽車油耗的一個重要原因是其在行進中所受到的空氣阻力．人們發(fā)現(xiàn)，汽車在高速行駛過程中受到的空氣阻力f(也稱風阻)主要與兩個因素有關(guān)：①汽車正面的投影面積S；②汽車行駛的速度v．某研究人員在汽車風洞實驗室中通過模擬實驗得到下表所列數(shù)據(jù)：(1)由上述數(shù)據(jù)可得，汽車所受的風阻f與汽車正面的投影面積S及汽車行駛的速度v之間的關(guān)系式為：f＝________．(要求用k表示比例系數(shù))(2)由上述數(shù)據(jù)可求得k＝________________．(3)據(jù)推理或猜測，k的大小與________、________等因素有關(guān)．Ⅱ．現(xiàn)有下列可供選用的器材及導(dǎo)線若干，要求盡可能精確地測量出待測電流表的滿偏電流．A．待測電流表(滿偏電流約為700μA～800μA，內(nèi)阻約為100Ω，已知表盤刻度均勻、總格數(shù)為N)；B．電流表(量程為0.6A，內(nèi)阻為0.1Ω)；C．電壓表(量程為3V，內(nèi)阻為3kΩ)；D．滑動變阻器R(最大阻值為200Ω)；E．電源E(電動勢為3V，內(nèi)阻約為1.5Ω)；F．開關(guān)S一個．(1)根據(jù)你的測量需要，“B．電流表”與“C．電壓表”中應(yīng)選擇____________．(只需填寫序號即可)(2)在虛線框內(nèi)畫出你設(shè)計的實驗電路圖．(3)測量過程中測出了多組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)中待測電流表的指針偏轉(zhuǎn)了n格，可算出滿偏電流IAmax＝__________________，式中除N、n外，其他字母符號代表的物理量分別是__________________________．[答案]Ⅰ．(1)kSv2(2分)(2)0.26kg/m3(2分)(3)空氣密度車的外形車的表面情況(4分)Ⅱ．(1)C(2分)(2)電路圖如圖所示(2分)(3)eq\f(N,n)·eq\f(U,RV)U為電壓表的示數(shù)，RV為電壓表的內(nèi)阻(每空2分)5．(17分)Ⅰ．在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中(1)已知雙縫到光屏之間的距離為600mm，雙縫之間的距離為0.20mm，單縫到雙縫之間的距離是100mm．某同學在用測量頭測量時，先將從測量頭目鏡中看到的分劃板中心刻線對準某條亮紋(記作第1條)的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖甲所示．然后他轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準第7條亮紋的中心，這時手輪上的示數(shù)如圖乙所示．這兩次的示數(shù)依次為________mm和________mm，由此可以計算出這次實驗中所測得的單色光的波長為________nm．(2)下列操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離的是________．A．增大單縫和雙縫之間的距離B．增大雙縫和光屏之間的距離C．將紅色濾光片改為綠色濾光片D．增大雙縫之間的距離Ⅱ．現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表(表頭)，滿偏電流為50μA，內(nèi)阻約為800～850Ω，要把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表，可供選擇的器材有：A．滑動變阻器R1(最大阻值為20Ω)；B．滑動變阻器R2(最大阻值為100kΩ)；C．電阻箱R′(最大阻值為9999Ω)；D．定