高考第一轮复习——实验

1、年 级高三学 科物理版 本人教版内容标题实验编稿老师张旗帜【本讲教育信息】一. 教学内容：实验 二. 知识要点：部分实验重点1. 用描迹法画出电场中平面上等势线实验所用的电流表是零刻度在中央的电流表，在实验前应先测定电流方向与指针偏转方向的关系：将电流表、电池、电阻、导线按图1或图2 连接，其中R是阻值大的电阻，r是阻值小的电阻，用导线的a端试触电流表另一端，就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。 该实验是用恒定电流的电流场模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷，与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面，导电纸应放在最上面（涂有导电物质的一面必须向上），复写纸则放在中间。2

2、. 伏安法测电阻伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫（安培计）外接法，b叫（安培计）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表的变化，若电流表读数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即I/I和U/U）。（1）滑动变阻器的连接滑动变阻器在电路中

3、也有a、b两种常用的接法：a叫限流接法，b叫分压接法。分压接法被测电阻上电压的调节范围大。当要求电压从零开始调节，或要求电压调节范围尽量大时应该用分压接法。用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。（2）实物图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一

4、个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。（3）描绘小电珠的伏安特性曲线因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10左右）所以应该选用安培表外接法。小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的升高而增大，所以U-I曲线不是直线。为了反映这一变化过程，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。在上面实物图中应该选用右面的那个图，开始时滑动触头应该位于左端（使小灯泡两端的电压为零）。由实验数据作出的IU曲线如右，说明灯丝的电阻随温度升高而增大，也就说明金属电阻率随温度升高而增大。（若用UI曲线，则曲线的弯曲方向相

5、反。）若选用的是标有“3.8V， 0.3A”的小灯泡，电流表应选用00.6A量程；电压表开始时应选用03V量程，当电压调到接近3V时，再改用015V量程。3. 测定金属的电阻率被测电阻丝的电阻较小，所以选用电流表外接法；本实验不要求电压调节范围，可选用限流电路。因此选用上面左图的电路。开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。本实验通过的电流不宜太大，通电时间不能太长，以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。4. 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为

6、了减小这个系统误差， 电阻R的取值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用UI图象处理实验数据：将点描好后，用直尺画一条直线，使尽量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的UI关系的误差是很小的。它在U轴上的截距就是电动势E（对应的I=0），它的斜率的绝对值就是内阻r。（特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|U/I |）。为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用使用过一段时间的1号电池）5. 测定玻璃折射率实验原理：如图所示，入射光线AO由空气射入玻璃砖，经OO1后由O1B

7、方向射出。作出法线NN1，则折射率nSin/Sin注意事项：手拿玻璃砖时，不准触摸光洁的光学面，只能接触毛面或棱，严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面；实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变；大头针应垂直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些，以减小确定光路方向造成的误差；入射角应适当大一些，以减少测量角度的误差。【典型例题】例1 电场中等势线的描绘实验目的：学会用描迹法画出电场中平面上的等势线；验证电场中各点的电势是顺着电场线方向逐渐降低的；理解对等势线和电场线相互垂直，等势线不会相交等性质。实验器材： 白纸 复写纸 导电纸各一张 图钉4枚 平木板一块和圆柱电极一对 直流电源（电

8、压约为6伏）和电键一个、导线5根 灵敏电流计和探针两根 直尺（或三角板）点拨：导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体；导电涂层要均匀，纸上导电性能才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变。点拨：对圆柱电极应一样大，直径为1厘米。实验原理：用导电纸中的稳恒电流场模拟真空中的静电场。点拨：本实验是用两个带圆形电极模拟两等量异种点电荷在平面内的电场。实验步骤：定性描绘平面上的等势线（1）在平板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，导电膜向上，用图钉把白纸、复写纸和导电纸一起固定在板上。（2）用直尺在导电纸中央画一条长为10厘米的线段，在线段两端固定压紧直径为1厘米的圆形电极，将这两

9、电极分别接在6伏直流电源上，如图所示。点拨：两电极间为什么要相距10厘米远呢？由实验原理得知，实验时需两极间有一定的电阻，而导电纸的电阻率是有限定值，纸的面积一定，若两电极间距离太小，极间电阻趋于零，或小于灵敏电流计内阻，当灵敏电流计两个探针接触时就相当短接了有一定电阻的电流计，造成后果可能出现灵敏电流计指针不偏转（或偏转很小）而误认为等势，或者出现因等势线太密而看不出规律。（3）用等分线段法在两电极连线上选取间距相等的5个点作为基准点，并用探针把所选的点复印在底层的白纸上。点拨：选5个基准点主要是为了描绘对称的清晰等势线，就3、5、7个基准点而言，5个最适宜，既能发现规律又省时间，值得注意的

10、是，基准点的间距相等，相邻两条等势线的电势差不等，匀强电场例外。（4）从灵敏电流计的两个接柱引起两个探针分别与导电纸上任意两个相邻的基准点接触，观察指针偏转情况，比较各点的电势高低，找出电势的变化规律。（5）用探针I与某基准点E接触，如上图所示，另一探针II在距基准点E约1厘米处选一点，将探针II左右移动，可发现与这一点接触时电流计的指针不偏转，即此点与基点等势，用同样的方法探测出关于基点对称的另外3个等势点，即每个基准点的等势点共5 7个。点拨：探测点不要靠近导电纸边缘，否则等势线畸变。（6）取出白纸，根据5组等势点画出5条平滑曲线即为等势线，如图所示。点拨：根据实验中所描绘的图所示，问C点

11、的电势是正还是负？不少同学认为需要定量计算才能确定，其实不然，只要抓住两等量异号电荷连线的中垂线PQ这条等势线上各点电势为零的特点，得知Ua=Ub=0，UcUd，所以Uc0，故C处电势为负。定量描绘平面上的等势线 按图（甲）所示电路用50欧姆变阻器分压，以电极B的电势为零，则滑动片P1置于某一位置时的电势U1可由伏特表读出，当灵敏电流计指示0时，探针P2接触点的电势也为U1，调节P1的位置，每隔1伏测一条等势线，最后看出等势线越密的地方电场线也越密，按图（乙）所示。甲 乙实验中易混淆的是：操作过程中所取基准点的间距相等易带来“相邻两等势线的电势差相等”的负迁移；操作中每隔1厘米探测一个等势点易

12、引出“等势点的间距相等”的负迁移，其实这样操作是为迅速、方便、准确地揭示规律，等距离取基准点探测是为了上下对称、左右对称，描图直观。易错的是：铺白纸、复写纸、导电纸的顺序错乱，或者将电膜向下。易忘的是：找出电流流向与灵敏电流计指针的偏转关系，因有时电源装在等势线描绘仪盒内，操作时若不找出上述关系则不能迅速判断电位哪边高哪边低而延误实验时间。实验结论：根据电场方向的规定，由实验得知，电场线始于正电荷止于负电荷；电场线越密，等势线也越密；电场线与等势线垂直。例2 利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻。画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路

13、。用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式。解：与学生实验相比，用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。电路图如右。实验方法有两种：（1）改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，。解这个方程组可得E和r：。（2）改变电阻箱阻值，读出电压表对应的示数，多测几组数据，利用UI图象求电动势和内电阻。这样偶然误差会更小一些。该实验的系统误差是由于电压表的分流引起的。所以选取电阻箱阻值时不宜太大，电压表则应该选用内阻较大的。如果只给出电阻箱和电流表，同样可以测量电源的电动势和内电阻。例3 测定玻璃的折射率

14、实验目的：测定玻璃的折射率实验器材： 平木板1块 白纸3张 玻璃砖1块 大头针4枚 图钉4个 量角器 直尺 铅笔点拨：玻璃砖要选用宽度较大的，宜在5厘米以上，若宽度过小，则测量折射角度值的相对误差增大。实验原理：根据折射定律和折射率的定义实验步骤：如图所示，在用4个图钉钉好的白纸上画一条直线aa作为界面。过aa上的一点O画出。 过O点画一条射线AO界面的法线MN作入射光线。 点拨：入射角i应在1575范围内取值，若入射角i过大。则由大头针P1、P2射入玻璃中的光线量减少，即反射光增强，折射光减弱，且色散较严重，由玻璃砖对面看大头针的虚像将暗淡，模糊并且变粗，不利于瞄准插大头针P3、P4。若入射

15、角i过小，折射角将更小，测量误差更大，因此画入射光线AO时要使入射角i适中。在射线AO上插上两枚大头针P1、P2。 （5）把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一条长边跟aabb两条线准确地落在玻璃砖的两个平行的折射画里，这样，由作图画出的入射光线AO、出射光线EF与aa、bb的交点O、E才能与光线的实际入射点相符，否则将使画出的玻璃中折射光线的光路与实际偏离，因此作图时要用细芯铅笔。（6）在观察的这一侧即光线的出射面bb一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2、P3的像，记下P3、P4的位置。点拨：上面所说大头针挡住大头针的像是指“沉浸”在玻璃砖里的那一截，不是看超

16、过玻璃砖上方的大头针针头部分，即顺P3、P4的方向看眼前的直线P3、P4和玻璃砖后的直线P1、P2的虚像是否成一直线，若看不出歪斜或侧移光路即可确定。大头针P2、P3的位置应靠近玻璃砖，而P1和P2、P3和P4应尽可能远些，针要垂直纸面，这样可以使确定的光路准确，减小入射角和折射角的测量误差。（7）移去玻璃砖连接P3、P4并延长交bb于E，连接OE即为折射光线，入射角i=AOM，折射角=EON。（8）改变入射角i，重复实验步骤，列表记录相关的测量数据，计算每次的折射率n求出平均值。实验记录：点拨（1）：测入射角和对应的折射角，有人将入射角i用三角板画出特殊角度30、45、60，因取值范围在15

17、75之间是可以的，但折射角的数值还是需要量角器来测量。点拨（2）：实验步骤不变，只有处理数据的方法改变，在图中，入射光线AO和折射光线OE的延长线上截取等长的线段GO和OC，为了减小误差，这线段应尽量大于10厘米，过G、C分别作法线MN的垂线GD和BC，用毫米刻度尺量出GD和BC的长度，则折射率n=GD/BC。点拨（3）：如图中图甲所示的OP线是一种理想状态，出现图线则是因入射角i测量值偏大，折射角的测量值反而偏小；出现图线则可能是因入射角的测量值偏小或折射角的测量值偏大。从图象直观看出，光由真空（或空气）射入玻璃（或水）中，入射角、折射角以及它们的正弦值是可以改变的，且正弦值之比是个常数，这

18、个常数对不同介质是不同的。点拨（4）：实验对测量结果影响最大的是测量光在玻璃中折射角的误差，其误差主要来源是： 玻璃砖的宽度太窄。 入射角i过大或入射角i过小。 玻璃砖的两个平行的折射面未与两条平行轮廓线完全重合好。或因玻璃砖移动，或因画线太粗。 大头针离玻璃砖偏远，而大头针之间间距偏小。实验中易混淆的是：入射角与法线的夹角（入射角）和入射线与界面的夹角。易错的是：入射线与折射角的界面取错，因而代入公式n=sini/sinr的值算错。易忘的是：大头针P3、P4的位置漏记。实验结论：对玻璃的入射光线取不同的入射角得到的玻璃的折射率是很接近的，在误差范围内，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。【模拟

19、试题】（答题时间：60分钟）1. 在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验时，在下列所给出的器材中，应该选用的是 （用器材前的字母表示）。A. 6 V的交流电源B. 6 V的直流电源C. 100 V的直流电源D. 量程05.0 V，零刻度在刻度盘中央的电压表E. 量程0300A，零刻度在刻度盘中央的电流表在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序(自上而下)是 ， ， 在实验中，按下电键，接通电路，若一个探针与基准点O接触，另一探针已分别在基准点O的两侧找到实验所需要的两点a、b（如图），则当此探针与a点接触时，电表的指针应 （“左偏”“指零”或“右偏”）；当此探针与b点接

20、触时，电表的指针应 （“左偏”“指零”或“右偏”）。2. 在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，所需的器材如图1所示，根据图2所示的电路图，以笔画线代替导线，将实物连接好。 图1 图23. 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：（1）在下框中画出实验电路图可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器（变化范围010）、电源、小灯泡、开关、导线若干。（2）在图中画出小灯泡的UI曲线；（3）如果一电池的电动势是1.5 V，内阻是2.0 ，将本题中的小灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少?（简要写出求解过程；若需作图

21、，可直接画在第（2）小题的方格图中）4. 下图甲中为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的IU关系曲线图。（1）为了通过测量得到图甲所示IU关系的完整曲线，在图乙和图丙两个电路中应选择的是图 。简要说明理由： 。（电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0100）。（2）图丁电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1250，由热敏电阻的IU关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 V；电阻R2的阻值为 。（3）举出一个可以应用热敏电阻的例子： 。5. 用螺旋测微器测量一矩形小零件的长和宽时，螺旋测微器上的示数如下图（a）和图（b）所示。图（a）的读数

22、是 mm，图（b）的读数是 mm。6. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，用电压表测得金属丝两端的电压U，用电流表测得通过金属丝中的电流I，用螺旋测微器测得金属丝的直径d，测得数据如图所示，请从图中读出U V，I A，d m。7. 如图所示是测量待测电阻Rx的电路图，由于电压表、电流表有内阻对实验产生影响，使测量值出现误差，为使测量值更准确，分别测有两组数据：S接a时，电压表、电流表示数分别为U1、I1；S接b时，电压表、电流表示数分别为U2、I2。（1）在如图所示实物图上用导线连接好电路；（2）如果电压表示数几乎不变，电流表示数变化较大，待测电阻Rx ；（3）如果电流表示数几乎不变，电压表示

23、数变化较大，待测电阻RX 。8. 在测量电阻的实验中，提供的器材有：3 V稳压电源、滑线变阻器R、电压表V、电流表A、待测电阻Rx，以及开关S、导线等。要求： 电流表内接； 调节滑线变阻器可使电压表的示数在03 V间变化。在实验中，有的同学连成下图1、下图2所示的电路，其中a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k是表示接线柱的字母。请将图1、图2中接线错误（用导线两端接线柱的字母表示）、引起的后果、改正的方法（改接、撤销或增添），分别填在图下面相应的表格中图1 图29. 在测定电流表内阻的实验中，备用的器材有：A. 电流表（量程0lA）B. 标准电压表（量程05 V）C. 电阻箱（阻值范围0

24、9 999 ）D. 电阻箱（阻值范围099 999 ）E. 电源（电动势2 V，有内阻）F. 电源（电动势6 V，有内阻）G. 滑动变阻器（阻值范围050 ，额定电流1.5 A）还有若干电键和导线。（1）如果采用下图所示的电路测定电流表G的内阻，并且要想得到较高的精确度，那么从以上备用的器材中，可变电阻R1应选用 ，可变电阻R2应选用 ，电源正应选用 。（用字母代号填写）。（2）如果实验时要进行的步骤有：A. 合上Kl；B. 合上K2；C. 观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调至最大；D. 调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；E. 调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一

25、半；F. 记下R2的阻值。把以上步骤的字母代号，按实验的合理顺序填写在下面横线上的空白处： 。（3）如果在上述步骤F中，所得R2的阻值为600 ，则电流表内阻Rg的测量值为 。（4）如果要将电流表改装为量程05 V的电压表，则改装的方法是跟电流表 联一个阻值为 的电阻。（5）在下图所示的器材中，一部分是将电流表改装为电压表所需的，其余是为了把改装的电压表跟标准表进行核对所需的。首先画出改装和核对都包括在内的电路图（要求对05 V的所有刻度都能在实验中进行核对）；然后，将器材按以上要求连接成实验电路。10. 如下图所示在用伏安法测电池电动势和内电阻的实验中，若线路器材接触良好，某同学按下图连接好

26、电路合上开关以后，发现电流表示数很大，电压表示数为零，移动滑动变阻器的触头，两电表的示数均无变化，产生这样的故障的的的原因是 ；又若在实验中出现两电表的示数正常，但移动变阻器触头时，两电表的示数不变化，产生这样的故障的原因是 。11. 测量电源的电动势及内阻的实验电路如图1所示，图2中给出的器材有：待测的电源（电动势约为4 V，内阻约为2 ），电压表（内阻很大，有5 V、15 V两个量程），电流表（内阻不计，有01 A、1 A两个量程），滑线变阻器（阻值范围0一10 ），开关另有导线若干。试按照图1中的电路在图2中画出连线，将器材连接成实验电路（要求正确选择电表量程，以保证仪器的安全并使测量有

27、尽可能高的精确度）。图1图212. 下图中图a为示波器面板，图b为一信号源。（1）若要观测此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c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。13. 用多用电表的欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是 。（填字母代号）A. 多用电表的指针右侧达满偏时，被测电阻值最大B. 多用电表的指针指示零欧时，说明通过被测电阻的电流最大C. 测电阻前，把面板上的选择开关置于相关的欧姆挡上，将两表笔的金属杆直接

28、短路，调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在电流的最大刻度处D. 用欧姆表的Rl0挡时，指针指在刻度2040的正中央，则被测电阻的阻值为300E. 测量前，待测电阻跟别的元件和电源断开F. 用欧姆表的Rl00挡测电阻时，若指针指在0处附近，则应换用及1 k挡14. 如下图1所示黑盒中有一个单向导电元件，当其中电流沿箭头方向时，单向导通，其电阻为零；反之，则截止，反向电阻无穷大。还有两个阻值均为1 k，的电阻，它们与黑盒的接线1、2、3接成电路，用多用表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如表格所示，那么黑盒中的线路是图2中的哪一个（ ） 图1 图215. 用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（ ）A. 红外报警装置B. 走廊照明灯的声控开关 C. 自动洗衣机中的压力传感装置D. 电饭煲中控制加热和保温的温控器16. 某同学要测定如下图所示的楔形厚玻璃的折射率，大头针P1、P2已插在图中直线AO上，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调