2023-2024学年湖北省某中学高三（下）第四次模拟考试物理试卷+答案解析

2023-2024学年湖北省黄冈中学高三（下）第四次模拟考试物理试卷

一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的

应用。图。是研究光电效应的实验电路，图6是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的/-U图线，51、

“2表示遏止电压，图c是遏止电压a与入射光的频率〃间的关系图像。下列说法中正确的是（）

光束2A窗口

甲

丙

Ucluc2O

图b

A.发生光电效应时，将滑动变阻器滑片从C端往。端移动时，电流表示数一定增加

B.图c中图线的斜率表示普朗克常量”

C.丙光比甲光更容易发生明显衍射

D.甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小

2.如图，火星与地球的轨道近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约

是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；

有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地

球两侧时，称为火星冲日，2022年火星冲日的时间为12月8号。已知地球轨道以外的行星绕太阳运动的轨

道半径如下表所示，忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（）

天王星海王星

轨道半径（4U）1.0

恒星背景

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A.在2025年内一定会出现火星冲日

B.在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行

C.图表中的地外行星中，火星相邻两次冲日间隔时间最短

D.火星的公转周期是地球的、住倍

V27

3.如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向恰好传播至力=06处，N为介质中的两个质点，从该时刻开

始计时，已知此时质点M的位移为再经过1s时间第一次到达波峰位置，下列说法正确的是（）

7T57r\

（—i+j

B.1=0时，N点的振动方向向上

C.0~2s时间内，M点的加速度先减小后增大

D.力=5s时，质点N的位移为lOx/^cm

4.如图所示，在平行板电容器中固定一个带负电质点P,电容器下极板接地，电源电动势和内阻分别为£

和r,电流表和电压表均视为理想电表，电压表和电流表示数为。和/。当滑动变阻器兄4的滑片向6端移动

时，下列说法正确的是（）

乩1£

一J.LPK

1I3

-

-

T-

-

』

A.电压表和电流表示数都变大B.P质点的电势能增加

C.兄3消耗的电功率变大D.电源的输出功率一定减小

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5.如图所示，用一根轻质细绳将一重力大小为10N的相框对称地悬挂在墙壁上，画框上两个挂钉间的距离

为0.56。已知绳能承受的最大张力为10N,为使绳不断裂，绳子的最短长度为（）

A.0.5mB.1.0mC.——D.-------

3m3m

6.如图所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个物体/、8cB物体与弹簧栓接），4的质量

为2kg,3的质量为1短，弹簧的劲度系数为卜=lOON/m，初始时系统处于静止状态。现用竖直向上的恒

定拉力F=90N作用在物体/上，使物体/开始向上运动，重力加速度的大小g取空气阻力忽

略不计，下列说法正确的是（）

1

2

S

.

A.尸作用瞬间，/和8的加速度均为306/S2B.8的最大位移为0.4m

C.B的速度最大时弹簧压缩量为0.2mD.4和3在弹簧原长处分离

7.如图所示，一定质量的理想气体从状态N变化到状态瓦再变化到状态C,最后回到状态/。已知气体在

状态/时的热力学温度为600K,下列说法正确的是（）

0123V/(x10-\«3)

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A.该气体在状态B时的热力学温度为300K

B,该气体在状态。时的热力学温度为600K

C.该气体从状态A到状态B的过程中，温度在升高

D.该气体从状态/经过一个循环回到状态/的过程中吸收的热量为200J

二、多选题：本大题共3小题，共18分。

8.如图所示，在竖直面内有一方向未知的匀强电场，方向未知，质量为机、电荷量为+9的小球从/点以速

度。0竖直向上抛出，小球运动到8点时速度方向水平，大小为通的，已知重力加速度大小为g,不计空气

阻力，下列说法正确的是（）

B厂

:J

AL'----------------------

A.小球从4点运动到B点，先减速后加速

B.A点的电势一定低于5点的电势

C.小球从4点运动到B点的过程中，动能最小值为3巾*

O

「mg2。。

D.若电场强度大小后=」，则A到B的时间为」

qg

9.如图所示，两平行金属板MN,PQ之间电势差为U的加速度电场，在x轴的上方有方向向下的匀强偏转

电场，在x轴的下方有方向垂直于纸面向里的匀强磁场。不同的带正电粒子在入口处由静止释放。然后以

一定的速度平行于x轴进入偏转电场，之后进入磁场。若粒子第一次从进入磁场到离开磁场的位移为力在

磁场中运动的时间为人不计带电粒子重力，则以下说法正确的是（）

A.氢核;H和氮核进入磁场的位置不一样

B.对于同一粒子，加速电压越大，在磁场中的时间才越短

C.笊核出和氢核在磁场中的位移"相等

D.对于同一粒子，加速电压。越大，在磁场中的位移d越大

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10.如图所示，/、B、C三个物体静止叠放在光滑水平桌面上，/、C的质量均为1句，8的质量为2kg,A

和3之间的动摩擦因数为0.2,C和B之间的动摩擦因数为0.8,4和C之间的距离为4m，设最大静摩擦

力等于滑动摩擦力，现对3施加一水平向右的外力兄长木板足够长，下列说法正确的是()

c]{A_____

-8―f尸

7777777777777777777777777777

A.尸作用瞬间，N的加速度最大为26/§2

B.当F〉6N时，N与3发生相对滑动

C.当F=24N时，C和8之间的摩擦力为8N

D.当F=14N时，作用2s后撤去，，和C碰撞会粘连在一起,则整个过程因摩擦力做功而产生的内能为10J

三、实验题：本大题共2小题，共16分。

11.某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”，支架上有两根竖直杆，两竖直杆后放置

一竖直平板，平板上贴有坐标纸，左侧杆上固定一拉力传感器/,一根不可伸长的细绳一端连接拉力传感器,

另一端连接在右侧杆上的2点，细绳长度大于两杆间距，不计轻小滑轮质量及摩擦。实验步骤如下：

①用天平测出重物的质量〃?；

②将细绳绕过光滑的轻小滑轮，重物悬挂于滑轮下，使之处于静止状态；

③记下2点位置、滑轮与细绳接触点。的位置，读出并记录拉力传感器的示数为；

④改变8点在右侧杆的位置，使重物仍处于静止状态，记下滑轮与细绳接触点。的位置，读出并记录拉力

传感器的示数品；

⑤多次改变8点在右侧杆的位置，重复③④步骤。

回答下列问题：

(1)在实验过程中，步骤③④所记录拉力传感器的示数6凡。(填““〈”或“=”)

(2)某次实验中，在坐标纸上画出拉力传感器示数尸，再根据重物质量机画出重力，利用平行四边形定则作

出两个斤的合力，下列图像可能正确的是。

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（3）根据步骤⑤多次改变3点在右侧杆的位置，可以观察得出滑轮与细绳接触点。的轨迹是在•个（或一条

）（填“椭圆”“圆”或“直线”）上。

12.图1为陶瓷圆筒，外面镀有一层很薄的合金薄膜。为测定薄膜的厚度，某同学先用刻度尺测出陶瓷圆筒

长度为乙又用螺旋测微器测得筒外径d,最后用多用电表粗测其电阻R,。并在电工手册查得薄膜的电阻

图1

（1）该同学用螺旋测微器测得筒外径d如图2所示，测筒外径日=mm,用多用电表欧姆挡的

“x100”挡测薄膜电阻值时，表盘上指针如图3所示，则电阻为Qo

25

20

15

图3

（2）该同学利用所测得的及查表的数据，求得薄膜厚度表达式。=（均用字母表示），就可计

算出薄膜的厚度。

（3）为更精确地测量薄膜的电阻Rx,该同学从实验室中找到如下实验器材：

4电压表V（量程0〜3V,电阻凡/=3kQ）

8.电流表4（量程6加/,电阻心约为30。）

C滑动变阻器R（0~20。,额定电流14）

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D电源(12匕内阻约为10Q)

E定值电阻Ro=9fcQ

足开关一只，导线若干

①为更加准确地测量出薄膜电阻，根据上述器材在答题卷方框内画出测电阻的最佳方案的电路图.

②若电压表的示数为U,电流表的示数为/,则所测薄膜电阻的表达式(用题中的字母表示

)。

四、计算题：本大题共3小题，共38分。

13.一个玻璃圆柱体的横截面如图所示，其半径为火，圆心为。。柱面内侧/处的单色点光源发出的一束光

48与直径的夹角为。，从3点射出，出射光线3C与平行。己知该玻璃的折射率律=仆，光在真

空中的传播速度为C,求：

(1)夹角。的值；

(2)若。=45°，从/发出的光线经多次全反射第一次回到/点的时间。

14.如图所示，一小物体(可看作质点)从斜面上的/点以比=8wi/s的初速度滑上斜面，上升到最高点B

后沿原路返回。若/到8的距离为4m,斜面倾角。=37°。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速

度大小9=10m/s?,求：

(1)物体沿斜面上滑时的加速度大小；

(2)物体返回A点时的速度大小；

(3)若以水平地面为零重力势能面，则物体返回过程中动能与重力势能相等的点C相对水平地面的高度展

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15.如图所示为电磁驱动和电磁阻尼实验的示意图。分界线尸0将水平面分成左右两部分，左侧平面粗糙,

右侧平面光滑。左侧的驱动磁场是方向垂直于水平面、等间隔交替分布的匀强磁场，磁感应强度大小均为

B=1.QT，每个磁场宽度均为£=2m，右侧较远处的阻尼磁场是宽度为八方向垂直于水平面的匀强磁

场,磁感应强度大小由漆包线制成的正方形金属线框abed(首尾相连构成回路)共计5匝，边长也为乙

质量为m=40何，总电阻为「=402，线框与尸。左侧粗糙水平面间的动摩擦因数〃=0.25。现使驱动磁

场以恒定速度%=13m/s向右运动，线框由静止开始运动，经过一段时间后，线框做匀速运动。当ab边

匀速运动到分界线时，立即撤去驱动磁场，线框继续运动越过分界线，然后继续向右运动进入阻尼磁场。

设整个过程中线框的仍边始终与分界线平行，重力加速度大小g取10m/s2,求

(1)线框刚开始运动时的加速度大小；

(2)线框在驱动磁场中匀速运动时的速度大小；

(3)要使线框整体不穿出阻尼磁场，的大小应满足的条件。

驱动磁场分界线阻尼磁场

l*

p

B

Xx・B.XXXX••

a

XX••XX••■XX••XX

XX••XX•・;XX••XX

Cb

XX••XX・・：XX••XX

-L->|<-L-4*-L-*|<-L—>|•••|<—L->|<-L—

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答案和解析

1.【答案】D

【解析】4发生光电效应时，将滑动变阻器滑片从C端往。端移动时，若电流己经到达饱和值，则电流表

示数保持不变，故/错误；

5.根据Ek=hu-WQ=eUc

可得”=—也

ee

可知图c中图线的斜率为&,故3错误；

e

C由于丙光对应的遏止电压大于甲光对应的遏止电压，则丙光的频率大于甲光的频率，丙光的波长小于甲

光的波长，所以甲光比丙光更容易发生明显衍射，故C错误；

D根据Ek=eUc

由于甲光对应的遏止电压小于丙光对应的遏止电压，所以甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初

动能小，故。正确。

故选Do

2.【答案】A

设经过时间f再次出现火星冲日，依题意有

解得t=2.20年

由于2022年12月8号发生火星冲日，故在2025年会再次发生火星冲日现象，故/正确，。错误；

8.由万有引力充当向心力有G学=加。

解得v=

地球轨道半径小于火星，故在冲日处地球速度大于火星速度，火星相对地球向后运动，地球上观测者观测

到火星由东向西运动，为逆行，故2错误;

C依图中数据，地外其它行星要发生冲日现象，需满足

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解得t=]—殛

与

因为「越大，周期越大，贝”越短，所以在这些地外行星中，火星相邻两次冲日时间最长，故C错误。

故选/。

3.【答案】D

【解析】4设M点的振动方程为沙=4sin（皿+9）,简谐横波沿x轴负方向传播，力=0时刻，M点的振

动方向向上，

已知此时质点”的位移为y0=10\/2cm

则有Uo=Asin8

其中A=20cm

7F

解得8=1

当力=Is时，y=^Ocm

代入y=Asin（a力+

得3=-^rad/s

故M点的振动方程为y=20sin^+!\m

故/错误；

2.简谐横波沿x轴负方向传播，根据同侧法可知，力=0时，N点的振动方向向下，故2错误；

27r27r

C该波的周期为丁=二=Ks=8s

4

则0〜2s时间内，即0~丁时间内，M点的位移先增大后减小，由a=—竺知M点的加速度先增大后减

小，故C错误；

DN点的振动方程为y=-Asinujt=-20sin

当力=5s时，代入得y—IOA/2cm

故。正确。

故选。。

4.【答案】B

【解析】【分析】

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将滑动变阻器兄4的滑动头向下移动，分析电路中电流的变化，判断内阻和R1上的电压变化，即可知道电容

器和尺3的电压变化，根据总电流和分电流关系分析电压表的示数变化，再分析电容器板间场强的变化，判

断带电质点受到的电场力变化，进而分析电质点的运动方向，判断电质点在运动过程中的电势能如何变化。

根据R3的电压变化判断功率变化；根据内外阻关系判断电源的输出功率如何变化。

本题主要考查含容电路的动态分析问题，根据串并联知识和闭合电路欧姆定律解答。

【解答】

解：AB、将滑动变阻器兄4的滑动头向下移动，其接入电路的电阻减小，流过内阻7•和A1的电流增大，则

内压和必的电压增大，电容器和尺3的电压减小，通过氏3的电流减小，兄2的电流增大，电流表示数变大，

星的电压增大，则通过电压表的示数减小，电容器板间场强减小，则电质点受到的电场力减小，电质点向

下运动，电场力做负功，电势能增加，故/错误，2正确；

C、兄3的电压减小，根据P=与可知氏3消耗的电功率变小，故C错误；

。、当内阻和外阻相等时，电源输出功率最大，由于内阻和外阻大小未知，电源的输出功率变化无法判断，

故。错误。

5.【答案】C

【解析】画框受力分析如图

受到重力mg和两个大小相等的细绳拉力/的作用而处于静止状态，当F=冗11ax=10N

对应于细绳不被拉断的最小长度L作细绳拉力的合力”,如上图，由平衡条件得F合=10N

Lo_0.5_^3

所以两绳拉力的夹角是120%绳子的最小长度=而而=73=

故选Co

6.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查了牛顿第二定律的应用，解题的关键是要根据题意分析/、2是否一起运动，确定施加拉力厂后两

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个物体的受力情况，由牛顿第二定律求解物体的加速度，判断两个物体的运动情况，注意8物体速度最大

时，其加速度为0。

【解答】

AD,施加外力前，系统处于静止，合力为0,外力施加的瞬间，若/与2一起运动，对2受力分析可知，B

弹—mm

的最大加速度amax=F9=3g—mg=20，§2,此时施加的外力为=(2m+m)amax=60N,由于

mm

F>Fi，故施48发生相对运动，不能视为一整体，对4=F~2mg=35m/s2,对B,

2m

2

aB=amdx=20m/s,此时4、B开始分离,故/。均错误；

B、初始时系统处于静止状态，此时有3mg=fcr(),解得力0=0.36，由于施加力产后，4、B分离,当B

向上运动到达最大位移过程，对8与弹簧系统机械能守恒，有：mgx+^xo-x)2=剑oz,解得：2=0.4m,

故B正确；

C、2的速度最大时，其所受弹簧弹力等于重力，此时有=解得的=0.1加，故C错误；

故选Bo

7.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查气体状态的图像问题，熟悉理想气体状态方程和热力学第一定律是解题的关键。

结合图像和理想气体状态方程得出气体在状态8和C的温度即可判断；根据图像结合理想气体状态方程得

出气体温度的变化情况即可判断；根据图像所围面积的含义结合热力学第一定律分析即可判断。

【解答】

AB,由理想气体状态结合图可得：

3x105Pax1x10^3m31x105Pax1x10-3m31x105Pax3x10-3m3„号日,

--------------------=---------------------=----------------------其中方=600A,解得该

J-AJ-BJ-C

气体在状态8时的热力学温度为&=200K,该气体在状态C时的热力学温度7b=600K,故/错误，B

正确；

C、由图知，该气体从状态N到状态8的过程中，气体体积不变，压强减小，由pU=nRT知，气体温度降

低，故C错误；

。、P-V图像中图线与/轴所围的面积表示气体对外做功或外界对气体做功的绝对值，由图知，该气体从

状态/经过一个循环回到状态/的过程气体的体积先不变，再增加，最后减小，则气体先对外不做功，再

对外做功，最后外界对气体做功，整个过程气体温度不变，内能不变，可见整个过程外界对气体做功，为

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(3—1)x10-3*1—1)x%=2由热力学第一定律知，整个过程气体向外释放200J的热量,

2

故。错误。

8.【答案】ACD

【解析】【分析】

本题考查带电粒子在复合场中的运动，解题的关键是要根据题意，确定速度变化量，分析合力的方向，确

定物体运动过程中速度方向与合力方向的夹角关系，分析物体加速或减速情况，当物体速度与合力方向垂

直时有最小速度及最小动能，注意根据选项中的电场大小判断电场方向，确定物体在竖直方向上的合力及

加速度，求解运动时间。

【解析】

4分析可知，速度变化量的方向与竖直向下方向成60°斜向右下方，加速度方向与速度变化量的方向相同，

合力方向与加速度方向相同。

因此，合力方向如图所示

由于小球速度v与尸夹角先是钝角，后是锐角，所以速度先减小后增大，/正确；

8.从N到比速度增大，动能增加，电势能减小，/点的电势一定高于3点的电势，8错误;

C速度与速度变化量方向垂直时，速度最小。如图

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小球在该过程中的最小速度Umin=—?；o,最小动能为上碗配==:小裙，故。正确；

2/X

「mq

D、若电场强度大小后=彳，则电场力大小与重力相等，根据分析可知，合力要与竖直方向夹角成60°斜

向右下方，故电场力的方向与竖直向上方向夹角成60°斜向右上方，将小球运动分解到水平方向和竖直方向

上，小球在竖直方向上的加速度”1ng—勺『即二|,做减速运动，小球在水平方向上的加速度

qEsin60

qx=°=^.g,做加速运动，竖直方向速度减为0的时间力=为=纯，故。正确。

m2ay9

故选/CD。

9.【答案】BC

【解析】4设粒子进入加速电场，获得初速度为00,入口距x轴的距离为y,即qU=^mvl

'2qU

解得VQ

进入匀强电场做类平抛运动，有y=[a/=半冕2

22m

进入磁场的位置为x=vQt

联立解得/=2\限

VE

可知进入磁场的位置与粒子无关，故/错误;

区根据题意知，加速电压越大，进入磁场时，速度与x轴的夹角。越小,

在磁场中的运动时间t^—T

360°

而T=

得速度与x轴的夹角。越小，时间越短，故2正确;

CD根据几何知识可知d=2rsm6

洛伦兹力提供向心力Bqv=m—

r

2mvsin6

联立解得d=

BqBq

REqy

而为=y/2ay

联立解得d=42-2Emy

q

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因为笊核\H和氯核^He的比荷相等，所以在磁场中的位移"相等，对于同一粒子，加速电压U越大，进

入磁场时，在磁场中的仍然位移d相等，与加速电压无关，故C正确，。错误；

故选BC.

10.【答案】AD

【解析】4隔离A物体，4与B间的最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小为fABm=

所以/的最大加速度为aAm=ABm=Mg=0.2X10m/s2=2m/s2

m

故/正确；

B.A与B间的最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小为fABm=mmg

C与B间的最大静摩擦力的大小为fcBm=网mg

要使/、B、C都始终相对静止，三者一起向右加速，则对整体有F=(2m+m+ni)a=4niai

假设/恰好与B相对不滑动,贝IJ对A有=max

联立解得ai=2m/s2,F=8N

所以只有当F28N时，/与2之间相对滑动，故3错误；

C.F=24N〉8N时，/与。之间已经相对滑动，此时N与8间的摩擦力为

fABm==0.2x1xION=2N

假设C与8能相对静止，一起加速，根据牛顿第二定律对C有

F—fABm=3?71a3

292

代入数据得a3=^m/s

o

22

m

而。与8之产的最大摩擦力为fcBm=N2g=0.8x1xION>ma3=1x--N

o

所以假设是成立的，C与N之间的摩擦力为fcB=ma,=lx^22N=2^2N

oo

故c错误；

D由以上选项结论可知，当F=14N时，/与2之间相对滑动C与2一起加速，加速度为

包=2m+m=TTfm/s2=46/§2%=2s时，

B、C的速度为”2=a4t=4义2m/s=8m/s

A的速度为vi=amt=2x2m/s=4：m/s

两者之间的相对位移为力2—力1=—^Amt2=Jx4x22m—1x2x22m=4m=△四钻

由于8、。的速度大于/的速度，撤去外力后，B、Z碰撞后合为一体。以向右为正方向，

对4、C系统有mvi+mv2=(m+rn)VAC

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对/8C整体有mui+3mv2=4nw共

解得VAC=2mls,。共=7m/s

整个过程根据功能关系有F^2=jx4的共2++E4c

而其中AB因完全非弹性碰撞损失的机械能EAC=+-1(m+vn^VAC1=4J

代入后得Qf=10J

故。正确。

故选AD.,

11.【答案】=。直线

【解析】(1)国由于。点为活结，同一根绳，绳的拉力等于30的拉力，根据对称性，/。与竖直方向

的夹角和8。与竖直方向的夹角相等，设为。，两竖直杆间距为力

由几何关系可知sin。=y

又弹力的大小F=m9

2cos8

可知3点上下移动不影响。角及弹力的大小，即为=也

(2升2］以。点为研究对象，重力实际作用效果在竖直线上，因为误差的存在，两绳合力的理论值要与实际值

有一定偏差，故2图和。图不符合实际，由于两绳拉力总是相等，/图也不符合实际，故选C。

(3升3］由(1)中分析可知，与竖直方向的夹角不变，所以可以观察到。点的轨迹是直线。

12.【答案】⑴6.725(6.724〜6.726)；1900；(2)/^；

TVC1Kx

【解析】【分析】该题主要考查螺旋测微器、伏安法测电阻相关知识。熟知实验原理、实验操作方法和步

骤、实验注意事项是解决本题的关键。

(1)根据螺旋测微器读数方法读取数据；根据欧姆表使用和读数方法读数；

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(2)根据H=求解薄膜厚度表达式D；

(3)根据伏安法和分压式接法画出电路图，应用串并联电路特点和欧姆定律求解电阻的表达式o

Rx

【解答】

(1)螺旋测微器的读数为d=6.5mm+22.5x0.01mm=6.725mm；

多用电表