专题九 二 高中物理学生实验(3)

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解析 滑动变阻器要起到变阻作用必须一端接下端，一端接金属连杆的接头上。安培表的正、负极接反，易损坏安培表。伏特表的正接头应接在电键右端，图中接法是电键接在支路中，而不是干路上。

要正确连好实物图，首先应确定电流表的内外接法，变阻器的连接方式以及各电表的量程。其次应注意以下事项：①各电表的正、负极性；②开关是否在干路上；③各导线两端都应接在接线柱上，而不能在导线中间出现分叉；④开关闭合前变阻器滑动触头应处于恰当位置；⑤各条连线均应连成一般曲线，而不能连成折线，不能相交且要尽量节省导线；⑥先画电路原理图，后连接实物图，可避免出错。

（1）错误和不规范的做法是：A、B、D （2）正确电路图见图9-17-18。

说明 略

例12 用如图9-17-21甲所示安培表内接法电路测定电池电动势和内电阻的实验中，造成误 差的主要原因是什么？测量值比真实以值大还是小？为什么？

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解析 造成实验误差的主要原因是由于伏特表的分流作用引起的，使得电流表上读出的数值比实际的总电流（即流过电源的电流）要小一些，即减小了IV，由于流过伏特表的电流IV=

U（RV为伏特表的内阻），当路端电压U越大时，伏特表分流得到的电流IV也越大，因RV而电流的测量值与真实值之间的偏差会越大，短路时，路端电压等于零，可以认为测量值与真实值相等，如图9-17-21乙图中两图线所示。可见，电动势和内阻的真实值ε0、r0、ε0＞ε、r0=

?0Im＞r。

即测量值均小于真实值。

说明 用同样的方法也可分析若采用安培表外接法对测ε和r带来的系统误差,ε真=ε测

量，r真＜r测量。

例13 如图9-17-22中E为电源，其电动势为ε，R1为滑线变阻器，R2为电阻箱，A为电流表。用此电路，经以下步骤可近似测量A的内阻RA：①闭合k1,断开k2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；②保持R1不变，闭合k2，调节R2，使电流表读数等于

I0，然后读2出R2的值，取RA=R2。

（1）按图9-17-22所示电路在图9-17-23所给出的实物图中画出连接导线。

（2）真实值与测量值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差，即

RA?R2，试导出RA它与电源电动势ε，电流表量程I0及电流表内阻RA的关系式。

（3）若I0=10mA，真实值RA约为30Ω，要想使测量结果的相通对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏？

解析 （1）连线如图9-17-24所示。

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（2）由步骤①得

?R1?RA?=I0

①

由步骤②得

R?R2R1?ARA?R2?IR2?0

RA?R22 ②

解得

RA?R2I0?R1

RA?

③

（3）6V

说明 本高考题源于教材而又高于教材。电表内阻测量由伏安法提高到半偏法。数据处理由一般的分析提高到系统误差的处理和计算。这给我们的第二轮复习有不小的启示。

例14 实验室中现有器材如实验物图9-17-25所示，有电池E，电动势约10V，内阻约1Ω；电流表A1，量程10A，内阻r1约为0.2Ω；电流表A2，最程300mA，内阻r2约为5Ω；电流表A3，量程250mA，内阻r3约为5Ω；

电阻箱R1，最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω;

滑动变阻器R2，最大阻值100Ω；开关S，导线若干，要求用图9-17-26所示的电路测定图中电流表A的内阻。

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（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？答： 。 （2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。

（3）你要读出物理量是 ，用这些物理量表示待测内阻的计算公式是 。

解析 （1）A2、A3。

（2）若测A3的内阻r3，实物图见图9-17-27所示。

（3）A2、A3两电流表的读数I2、I3和电阻箱R1的阻值Rx；r3=

I2?I3Rx I3A内阻是原半偏法测电表内阻思想的延伸，它的基本思想是，○A○A′表读说明 本题测○

A内阻与R1的取值也同一数量级，数在同一数量级，且○显然A2A3间组成的电路符合上述要求。

这是解答本题的关键。近年来，在电学实验上考查面不断拓展。复习应以课本实验的思想为基础，灵活应用于具体实际例子中。实验方法的拓展势在必行。

例15 用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住。接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图9-17-28所示。

（1）在本题的图上画出所需的光路。

（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是 ，在图上标出它们。 （3）计算折射率的公式是n= 。

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解析 （1）如图9-17-29所示，画出通过P1、P2的入射光线交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′，则光线OO′就为入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线。

（2）在所画的图上，标明入射角i和折射角γ，并画出虚线部分。用量角器测量出i和γ或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度。

（3）n=

sini sin?或：因为sini=

EFGHEFGHEFOG,sinγ=,则n=/=· OEOEOGOEGHOG说明 用扦针法测玻璃的折射率不受玻璃砖两折射面是否平行的限制，只要通过扦针能

作了光线的入、出射方向和有关界面，最后作出内部的折射线，即可通过折射定律求出玻璃折射率。

【综合能力训练】

一、选择题（至少有一个选项符号题意）

1.如图9-17-30所示，平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度，若A、B板保持带电量不变，在B板向A板靠近的同时，插入一块电介质在两极板间，则（ ）

A.极板上带电量保持不变，静电计指针偏角变大 B.极板上带电量几乎不变，静电计指针偏角变小

C.静电计指针稳定后，A板与静电计指针等势，B板与静电计外壳等势 D.静电计指针偏角的变化说明静电计指针上带电量发生变化

2.透明薄膜包着空气所做成的光学器材，放在大水槽中，如图9-17-31所示，则光路图正确的是（ ）

3.如图9-17-32所示是“原子核人工转变”实验装置示意图，其中A是放射性物质，F是铝箔，S为荧光屏，在容器中充入氮气后，屏上出现闪光，该闪光是（ ）

A.α粒子射到屏上产生的

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