专题九 二 高中物理学生实验(2)

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（2）用刻度尺量出Δx、y1、y2的长度。 （3）将三个数据代入v0=

g·Δx，得出平抛物体运动的初速度

y2?y1设想斜槽末端O为原点的直角坐标系，则A、B、C三个坐标分别为xA、yA;xB、yB；xC、yC；根据平抛运动的特点：x=v0t和y=

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gt，消去t，得 2gx2y=2，可见 2v0yA=

2gxA22v0,yB=

2gxB22v0,yC=

2gxC22v0

g(x2B?x2A)g?x(xB?xA)?y1=yB-yA= 222v02v0g(x2C?x2B)g?x(xC?xB)?y2=yC-yB= 222v02v0g?x(xC?xA)g?x2?2, y2-y1=22v0v0整理后得出v0=

g·Δx。

y2?y1说明 虽然在末知平抛初始起抛点时也能求得初速度，但所需测量的物理量较多，也会带来较大的误差。所以常规定实验方法还是先测得起始点后再进行简单的运算。

例6 关于示波器的作用，下列说法中正确的是（ ） A.它能直接观察电信号随时间的变化情况

B.它能直接观察温度的高低、光的强弱等随时间变化的情况

C.要观察振动和温度、光等信号的变化情况，可先利用各种传感器把这些信号转化为电信号，再利用示波器间接地观察

D.物体的机械振动的情况是无法利用示波器这种电子仪器去研究的

解析 示波器能直接观察电信号随时间的变化情况，但通过各种传感器可把其他信号转变为电信号，再通过示波器显示。所以正确答案为A、C。

说明 示波器的最重要的电子仪器之一，它的广泛用途决定于能灵活地通过各种转换观察、监视、测量各种信号的变化情况。

例7 某同学用以下器材测量电阻：

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①安培计、②电阻箱、③单刀双掷电键（这种电键在掷刀a倒向b时ab接通，倒向c时ac接通）、④待测电阻、⑤电源、⑥限流电阻，如图9-17-6。实验方法是利用单刀双掷电键分别将电阻箱和待测电阻接入电路，用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值。

（1）在图中完成电路的连接（其中有两条导线已连接好）。

（2）本实验中电键应先接通的是含有 （填待测电阻或电阻箱的电路）。用电健变换电路，调节电阻箱时，应使两次测量的 大小相同，这时待测电阻的值可以从 上读出。

解析 （1）如图9-17-7。

（2）待测电阻，电流（或安培计读数），电阻箱。

说明 本题的难点是对单刀双掷开关进行连线操作，应先作出电原理图草稿，再对两支路进行分开连接（如先连干路和Rx组成回路，再连电阻箱支路）。

例8 普通白炽灯是由爱迪生发明的，主要构造是钨丝和灯泡，灯泡内充有惰性气体及混有极少氧气。电流通过钨丝时发热发光。

（1）白炽灯发射的光谱是 光谱。

（2）你发现“220V 100W”和“220V 25W”灯光的钨丝有什么不同？ 。这是因为 。若按图9-17-8连接在220V电路上，各灯功率为 ，哪盏更亮？ 。

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（3）白炽灯丝断了以后，有时将断了的灯丝接上，假若将这只灯泡再装在灯座上，与原来相比会变得 （亮、暗或不变），为什么 。

U2（4）由P=求得“220V 40W”灯电阻是1210Ω，用万能表欧姆档测得电阻只有90

RΩ，这是因为 。

（5）要将两盏“110V 40W”“110V 60W”的灯泡接到220V电路上，能使它们正常发光且最省电，请在图9-17-9框中设计出电路图。

图9-17-9

解析 （1）因为是炽热的固态金属丝发光，所以应为连续光谱。 （2）“220V 100W”灯丝粗短，另一灯丝较细。这是因为两灯电阻分别为484Ω和1936Ω，灯“220V 100W”电阻较小。

按图9-17-8接后功率分别为4W和16W，“220V 25W”更亮。

（3）应变得更亮。因为钨丝电阻遵守电阻定律R=ρ

l，断后重接l变短，s变粗，R变s小U恒，所以功率变大。

（4）欧姆表量出的是常温下的电阻，由于导体电阻率随温度升高而增大。 （5）电路图见图9-17-10。

说明 本题将白炽灯构造、光谱、稳恒电流、变流电知识综合在一起，具有学科内综合的特点，对培养综合思维能力有较大益处。

例9 图9-17-11为测量电阻的电路。Rx为待测电阻。R的阻值已知。R′为保护电阻，阻值未知。电源E的电动势未知。k1、k2均为单刀双掷开关。A为电流表，其内阻不计。

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（1）按图9-17-11所示的电路，在图9-17-12的实物图上连线。

（2）测量Rx的步骤为：将k2向d闭合，k1向 闭合，记下电流表读数I1。再将k2向c闭合，k1向 闭合，记电流表读数I2。

计算Rx的公式是Rx= 。

解析 当k1接a,k2接d时，电流表与Rx串联，其示数为I1；当k1接b，k2接c时，电流表与R串联，其示数为I2，因电流表的内阻不计，两次连接，对R和Rx都是并联，电流表的接法变换，不能改变R和Rx中的电流。所以有I1Rx=I2R ∴Rx=

（1）如图9-17-13所示。

I2R I1

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（2）a,b,

I2R I1说明 本题两个单刀双掷开关，增加了连线的难度，可将电原理图中k1k2上的a、b、c、d字母迁移到实物图上，再对实物图进行字母连接，可增强连图步骤的清晰度。

例10 现有一阻值为10.0欧姆的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大、电压表量程大于电源电动势，电源内阻约有几欧）。要求：

（1）在图9-17-14方框中画出实验电路图。 （2）简要写出完成接线后的实验步骤。

（3）写出测得的量计算电源内阻的表达式r= 。

解析 （1）如图9-17-15所示。

（2）①断开电键，记下电压表偏转格数N1。 ②合上电键，记下电压表偏转格数N2。 （3）r=R

N1?N2 N2说明 该题属于设计性实验，需清楚电压的偏转角度与通过电压表的电流成正比。 例11 某学生用安培计和伏特计测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围0～20Ω，连接电路的实物图如9-17-16所示：

（1）（多选题）该学生接线中错误的和不规范的做法是（ ） A.滑动变阻顺器不起变阻用途 B.安培计接线有错 C.伏特计量程选用不当 D.伏特计接线有错

（3）在9-17-17方框里画出这个实验的正确电路图。

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