上海市物理高考的21个实验11-14.doc
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实验目录
一、实验的分类：
1、测量性实验：
如：
测重力加速度2、测加速度3、测量，r4、练习使用多用表，
2、验证性实验：
1、共点力的合成2、验证机械能守恒3、验证牛顿第二定律4、验证玻意耳定律。
3、研究性实验：
1、研究平抛运动2、研究有固定转动轴物体的平衡3、研究电磁感应现象。
4、设计性实验:
二、实验名称：
实验一用DIS测定位移和速度
实验二用DIS测定加速度
实验三描绘平抛运动的轨迹
实验四研究共点力的合成
实验五固定转动轴
实验六用DIS研究加速度与力、加速度与质量的关系
实验七用单摆测定重力加速度
实验八观察水波的干涉现象
实验九用DIS研究机械能守恒定律
实验十用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系
实验十一用单分子油膜估测分子的大小
实验十二用DIS描绘电场的等势线
实验十三练习用多用表测电阻、电流和电压
实验十四设计、组装简单的模块式电路
实验十五用DIS测电源的电动势和内阻
实验十六用DIS研究通电螺线管的磁感应强度
实验十七测定在一定电压下工作的直流电动的效率
实验十六研究感应电流产生的条件
实验十九研究磁通量变化时感应电流的方向
实验二十用DIS研究回路中的感应电动势的大小与此通量变化快慢的关系
实验二十一观察光的干涉和衍射现象
实验十一用单分子油膜估测分子的大小
学生实验
用单分子油膜估测分子的大小
【实验目的】
估测油酸分子的直径。
【实验器材】
油酸、酒精、滴管、痱子粉、量筒、刻度尺、蒸发皿。
分子的直径有多大呢？
可用“油膜法”来粗略估测分子的大小。
将油滴到水面上，油会在水面上散开，几乎形成单分子油膜。
如果把分子看成是球形的，那么当分子油膜的厚度就可认为等于油分子的直径，如图6—5所示。
只要先测出油滴的体积，再测出油膜的面积，就可估算出油分子的直径。
【实验过程】
1.把已知浓度的油酸酒精融液滴入量筒，记下滴数，测量并计算出每滴溶液中的油酸体积。
2.在蒸发皿内盛放一定量的水，再把痱子粉均匀地撒在水面上，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开。
3.用透明方格纸（把方格复印在透明薄膜上），测量油膜的面积，如图6—6所示。
测定结果表明，分子直径的数量级是10—10m。
我们在化学课中学过，1mol纯物质所含的粒子数是恒定的，即6.02×1023个，这个数目叫做阿伏加德罗常数，通常用符号NA表示。
阿伏加德罗常数是物理学中的一个基本常量，它把一定宏观物质的量与微观分子数联系了起来。
因此，它就成了连接宏观与微观的一个重要桥梁。
一般物体中分子的数量大得惊人，如1cm3水中含有的分子数约为3.3×1022个。
假如全世界60亿人不分男女老少都来数这些分子，每人每秒数一个，也需要将近17亿年的时间才能数完!
【实验结论】
一滴油酸的体积V＝_________.
油膜面积S＝_________
测定结果表明，分子直径d＝V/S.
阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol
十一、用油膜法测分子的直径
1.利用油膜法要粗略测定分子的大小，其实验原理是油滴滴到水面上，会在水面上散开，形成_________油膜。
若已知n滴油的总体积为V，一滴油所形成的油膜面积为S，则一个油分子的直径d＝_________.分子直径的数量级是_________m.
2.将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴。
现取1滴油酸酒精溶液滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2cm3，由此可估测油酸分子的直径为_________m。
注意：
1）油酸究竟溶液的浓度以小于1℅为宜
2）油酸酒精溶液的液滴要适当多一些
3）每次实验室要让蒸发皿中的水稳定后再做
4）痱子粉不宜撒过厚，器具用后要清洗好
5）计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个
6）蒸发皿（或浅口盘面积不小于300cm2）
答案
十一.1.单分子v／ns10—102.5×10—10
28．用油膜法测量分子大小实验是通过________（填“直接”或“间接”）测量油膜的厚度得到分子大小的，甲同学利用实验室提供的方形浅盘和注射器做实验，已知油酸与酒精体积比为1:
300，0.1ml油酸有17滴，甲同学将一滴油酸酒精滴入浅盘的水面上，稳定后获得如图所示的油膜。
（1）若油膜的面积为12.5dm2，则分子直径D＝________m（保留两位有效数字）；
（2）乙同学认为：
使用甲同学的器材做实验，如果用油酸与酒精体积比为1:
100的溶液进行操作，要比用1:
300的油酸酒精溶液得到的测量结果的精度更高，你认为乙同学的观点________（填“正确”或“不正确”）
28．间接，1.6×10－10，不正确，
实验十二用DIS描绘电场的等势线
三、【学生实验】用DIS描绘电场的等势线
〔实验目的〕
用描述法画出电场中一个平面上的等势线。
〔实验器材〕
DIS（数字信息系统）、木板、白纸、复写纸、导电纸、图钉若干、电池、电键、圆柱形电极两个。
〔实验原理〕
用DIS的电压转感器探测等势点，用描迹法把等势点连接成等势线。
〔实验步骤〕
1、安装实验装置
如图9-19所示，在一块平整的木板上，依次铺放白纸、复写纸、导电纸，导电纸有导电物质的一面向上，用图钉将它们固定好。
在导电纸上方两个与它接触良好的圆柱形电极，电极A与电源的正极相连作为“正电荷”，电极B与电源的负极相连作为“负电荷”。
两个电极之间的距离约为10㎝，电压为4～6V。
将两探针通过电压传感器连接到数据采集器的输入口，点击“实验单”中的“电压测量”，开始实验。
2、实验测量
（1）选择基准点
先将两个电极的位置压印在白纸上，然后在两电极的连线上，选取间距大致相等的5个点作为基准点，并用探针把它们的位置压印在白纸上。
（2）探测等势点
将两个探针分别拿在左、右手，用左手中的探针跟导电纸上的某一基准点接触，然后用右手中的探针在导电纸平面上找若干个与基准点的电势差为零的点，（）用探针把这些点—压印在白纸上。
照这样的方法，在每个基准点的两侧，各探测出五个等势点，每个等势点大约相距1㎝。
（3）画等势线
取出白纸，根据五组等势点画出五条平滑的曲线，它们就是等势线（图9-20）
※自主活动：
想一想，能不能根据这些等势线在白纸上画出两个异种电荷的电场线？
画画看。
※自主活动：
根据图9-15，画出地球表面附近电场的电场线，判断地球表面带电的电性。
十三、DIS实验描绘电场的等势线
1、本实验的目的，是用法画出电场中一个平面上的线。
2、本实验的原理是用在导电纸上形成的场模拟场来做实验的。
3、图为实验装置及在导电纸上画出的等势线图。
（1）实验中，将甲探针跟导电纸上某一基准点接触，判断乙徒针接触的点与基准点的电势差为零的依据是计算机显示屏上电压数值为。
（2）若电极A与电源正极相连，电极B与电源负极相连，C、g两点的电势分别为Uc、Ug，则UcUg。
（填大于、等于或小于）
（3）在图上画出表示两个异种电荷间的电场线。
答案：
十二1.描迹等势线2.电流3.
（1）零
（2）大于（3）图略
十一、电场中等势线的描绘
题1某同学为完成“电场中等势线的描绘”实验，准备使用如图所示的实验器材，请回答下列各问：
（1）如图所示实验器材中，A、B是，D是，E1、E2是。
（2）如图所示中C是铺在木板上的导电纸、白纸和复写纸，这三种纸自下而上铺叠的顺序是。
（3）本实验的原理是利用纸上形成的场来模拟静电场。
因此对所模拟的静电场来说，图中的A相当于，B相当于。
解：
（1）两个圆形电极，灵敏电流表，两个探针。
（2）白纸、复写纸、导电纸（涂导电物质的一面向上）。
（3）导电、稳恒电流的电流、正电荷、负电荷。
本实验的原理是利用稳恒电流的电流场模拟静电场，A、B电极间加电压后，电流从A经导电纸流向B，导电纸上的电流分布与等量异种电荷产生的静电场是相似的，因而通过测导电纸上的电势相等的点可以描绘出电场中一个平面上的等势线的分布图。
题2在电场中等势线的描绘实验中所用灵敏电流表的指针偏转的方向与电流的关系是：
当电流从正接线柱流入电表D时，指针偏向正接线住柱一侧，某同学用这个电表探测基准点2两侧的等势点时，把接电表正接线柱的E1触在基准点2上，把接负接线柱的E2接触在纸上某一点，如图所示，若发现电表的指针发生了偏转，该同学移动E2的方向正确的是（）。
A.若电表的指针偏向正接线柱一侧，E2向右移动
B.若电表的指针偏向正接线柱一侧，E2向左移动
C..若电表的指针偏向负接线柱一侧，E2向右移动
D.若电表的指针偏向负接线柱一侧，E2向左移动
解：
选B、C。
由题设知：
当电流从正接线柱流入电表时，指针偏向正接线柱一侧，所以A、B选项中电流是从正接线柱流入电流表的，即电流从2基准点流进探针E1，流经电流表，从E2探针流出，故2基准点的电势高。
又因为A电极柱接电源正极，所以探针E2应向高电势处移动才可能找到2基准点的等势点。
即向左移动。
C、D选项中电流是从负接线柱流入电流表的，即电流从探针E2流入电流表从E1探针经基准点2流出，故基准点2的电势低，所以探针E2应向低电势处移动才可能找到2基准点的等势点，即向右移动。
题3在“描绘电场中等势线”的实验中，有如下一些操作步骤：
A.在导电纸上画出电极间连线；
B.将灵敏电流表的一个探针接一个电极，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动，可找出一系列等电势点；
C.在平板上先铺上白纸，在铺上复写纸，然后在铺上导电纸；
D.安好电极，接好电路；
E.在两电极a、b的连线上，等距离地取五个基准点c、d、e、f、g，并复印在白纸上如图所示；
F.电流表的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地移动到电流表不偏转时，复印一点，即可找出许多等电势点；
G.闭合电键。
上述步骤合理操作顺序为。
解：
C、D、A、E、G、F。
不能进行B步骤的操作，因为在导电纸上移动的探针与另一个探针所接的电极很远时电流较大，容易损坏电流计。
题4描绘电场中等势线的实验装置如图所示，如果以A、B两个电极连线为x轴，以A、B连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定在y轴上的某一点，合上电键S，而将另一探针由x轴的B电极处沿轴向右移动到A电极的过程中，灵敏电流表G的指针偏角是
。
（填大小变化情况）
解：
先由大到小，然后由小到大。
由题意知，B电极相当于负电荷，A电极相当于正电荷，x轴即为等量异号电荷连线，y轴即为等量异号电荷连线的中垂线，灵敏电流表指针偏角表征的是两探针所在位置处两点间的电势差。
当另一探针沿x轴从B电极处向右移动到A电极处的过程中，因y点电势为零（等势线延伸至无限远）。
x轴的负半轴上各点的电势低于零，且距坐标原点越远的点电势越低，和y轴的电势差越大，离坐标原点越近的点电势越高，越接近于零。
因此在x轴上的探针在由B移至坐标系原点的过程中表的指针偏角由大变小，直至为零。
在x轴的正半轴上的各点的电势都高于零，且距坐标系原点越远的点电势越高，和y轴上各点的电势差越大，反之电势越低。
和y轴的电势差越接近于零。
因此在x轴上移动的探针过坐标系原点之后，继续向A点移动的过程中，两探针间的电势差逐渐增大，表的指针的偏角也会从零开始逐渐增大。
注电流表指针偏角的大小取决于两探针间的电势差；在电流表指针偏角由大到小和由小到大两过程中，指针的偏转方向是相反的。
题5在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中，
（1）应该选用的是（用器材前的字母表示）
A、6V的交流电源
B、6V的直流电源
C、100V的直流电源
D、量程0~0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表
E、量程0~300uA，零刻度在刻度盘中央的电流表
（2）在实验过程中，两电极间的距离约为cm,在两电极间应等间距的取个基准点。
（3）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的两侧找到了实验所需要的两点a、b。
如图所示，则当此探针与a点接触时，电表的指针应（左偏，指零，右偏）；当此探针与b点接触时，电表的指针应（左偏，指零，右偏）
解
（1）B、E
（2）10、5
（3）指零、指零
本实验利用灵敏电流表指针的偏转情况可以判断电场中两点的电势高低，根据两等势点间不会产生电流的规律可知，当电流表的指针不偏转时，跟电流表相连的两个探针相接触的两点电势相等。
题6“电场中等势线的描绘”实验中有关注意事项的下列说法，正确是（）
A、注意各种纸的铺放的顺序，只要把导电纸在最上面就行了
B、在实验过程中，电极与导电纸的相对位置不能改变
C、两个电极应与导电纸接触良好
D、为了保护灵敏电流表，在探针探测等势点时，两探针间距不能太大
解选B、C、D
本实验是利用在电极间加上恒定电压后，电流在导电纸上分布产生的恒定电流场来模拟静电场，这就要求除注意各种纸的铺放顺序外，还要注意让导电纸有导电物质的一面向上放置，并使电极与导电纸接触良好，故A错、C正确
实验中为描绘一个平面上等势线的分布图，要求电极和导电纸的相应位置不能改变。
因为电场中各场点的电势是由场源和场点的位置决定的，故选B
在探测等势点时，若两探针间距太大，回造成有较大电流通过灵敏电流表而损坏电流表，D也正确。
题7在电场中等势线的描绘的实验中，如改用电压表代替灵敏电流表，该如何找出势点？
解因电压表测量的是两点间的电势差，故可把电压表的一端的探针接在电极上，另一端的探针在各基准点及其周围各点测量，电压表度数相等的点为等势点。
由于电压表的内阻一般都很大，因此内阻对原来恒定点流场的分布情况的影响可忽略不计。
题8在电场中等势线的描绘实验中，在测定所有需要的等势点后，要连接这些等势点描出等势线，然后还要根据这些等势线描出电场线，在描线的过程中应注意：
A.笔尖要细
B.曲线要圆滑，不能描成折线
C.要用虚线和实线把等势线和电场线分开
D.描绘应根据实验的实际检测所作曲线是否合理，如过两电极中点的等势线是否是过两电极连线中点的中垂线，该等势线两侧的等势线是否对称，以检查实验中误差的大小，除上述各点之外，在描绘电场线时尤其应注意的是。
解要保证电场线和等势线垂直。
题9在电场中等势线的描绘的实验中，先在导电纸上画出电极a.b（模拟点电荷）的连线，在连线上选取间距大致相等的5个点c.d.e.f.g.如图所示，G为灵敏电流表，甲、乙为两探针，则实验中（）
A．探针甲不动，移动乙
B．探针乙不动，移动甲
C．电流计示数为零时说明电流表断路
D．图中虚线表示电力线
解选A
本实验是根据当灵敏电流表指针不偏转时，与灵敏电流表相连的探针接触的两点电势相等的原理来找等势点的。
具体操作时，应使一探针接触某个基准点不动，另一探针在基准点上、下两侧缓慢地移动，电流计不偏转时，复印下一点，就可找出许多等电势点，故A正确而B错误。
C选项电流计示数为零，说明两探针接触的两点间电势差为零而非断路，故C错。
D选项中虚线所示为等势线而非电力线，故D错。
题10电场中等势线描绘中，根据不同的实验原理应相应选取不同的测量电表，下列选择正确的是（）
A.若用“等电势差”描绘等势线，用电压表
B.若用“等电势差”描绘等势线，用电流表
C.若用“等电势”描绘等势线，用灵敏电流表
D.若用“等电势”描绘等势线，用电压表
解选A.C
A,选项中利用电压表描绘等势线时，注意要将电压表的一端接在电极上，另一端接探针，使探针在各基准点及其周围各点测量，电压表示数相等的点位等势点。
C选项中利用灵敏电流表描绘等势线时，注意要将灵敏电流表两端连接两探针，使其中一探针接触某个基准点不动，另一探针在基准点两侧缓慢地移动，直至电流表指针不偏转，这样的各点与基准点为等势点。
（2010年）26．（6分）在DIS描绘电场等势线的实验中
（1）电源通过正负电极a、b在导电物质上产生的稳定电流分布模拟了由二个_______________产生的_________，用____________探测等势点。
（2）（单选题）在安装实验装置时，正确的做法是（ ）
（A）在一块平整木板上依次铺放复写纸、白纸、导电纸
（B）导电纸有导电物质的一面应该向上
（C）连接电源正负极的电极a、b必须与导电物质保持绝缘
（D）连接电极a、b的电源电压为交流4-6V
26．
（1）等量导种点电荷，静电场，电压传感器，
（2）B，
实验十三练习用多用表测电阻、电流和电压
实验目的：
练习使用多用表（万用表）测电阻
实验原理：
多用表由表头、选择开关和测量线路三部分组成（如图所示），表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满度电流约几十到几百，转换开关和测量线路相配合，可测量交流和直流电流、交流和直流电压及直流电阻等，测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的，原理如图所示，当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有：
（1）
当电笔间接入待测电阻时，有：
（2）
联立
（1）
（2）式解得
（3）
由（3）式知当时，，指针指在表盘刻度中心，故称为欧姆表的中值电阻，由
（2）式或（3）式可知每一个都有一个对应的电流值I，如果在刻度盘上直接标出与I对应的的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，，就可以从表盘上直接读出它的阻值。
由于电流和电阻的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处。
实验器材：
多用表，标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个，小螺丝刀等。
实验步骤：
1、机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别接入“+”“-”插孔。
2、选档：
选择开关置于欧姆表“×1”档。
3、短接调零：
在表笔短接时调整欧姆档的调零旋钮使针指在右端电阻零刻度处，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。
4、测量读数：
将表笔搭接在待测电阻两端，读出指示的电阻值并与标定值比较，随即断开表笔。
5、换一个待测电阻，重复以上2、3、4过程，选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定，可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1K”档。
6、多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”或交变电压的最高档，拔出表笔。
实验结论：
注意事项：
1、多用电表在使用前，应先观察指针是否指在电流表的零刻度，若有偏差，应进行机械调零。
2、测量时手不要接触表笔的金属部分。
3、合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度附近（可参考指针偏转在的范围），若指针偏角太大，应改换低档位；若指针偏角太小，应改换高档位，每次换档后均要重新调零，读数时应将指针示数乘以档位倍率。
4、测量完毕后，应拔出表笔，选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档，电表长期不用时应取出电池，以防电池漏电。
练习题：
1、把多用表作为欧姆表时，欧姆表的表内部分应包括、。
欧姆表刻度的特点是：
（1）零刻度在表盘的；
（2）刻度的分度；
（3）量程为。
2、用万用电表测直流电压U和测电阻R时，若红表笔插入万用表的（+）插孔，则（）
A、测U时电流从红表笔流入万用表，测R时电流从红表笔流出万用表。
B、测U、测R电流均从红表笔流入万用表
C、测U、测R电流均从红表笔流出万用表
D、测U时电流从红表笔流出万用表，测R时电流从红表笔流入万用表
3、用多用电表欧姆档测电阻，有许多注意事项，下列说法中哪些是错误的？
A、测量前必须调零，而且每测一次电阻都要重新调零
B、每次换档后必须电阻调零
C、待测电阻如果是连接在某电路中，应把它先与其他元件断开，再进行测量
D、两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确，为此，应当用两只手分别将两个表笔与电阻两端紧紧捏在一起
E、使用完毕应当拔出表笔，并把选择开关旋到交流电压最高档
4、用多用表测一个电阻的阻值，多用表的Ω档有“×1”、“×10”、“×100”三档，先选用“×10”档，调零后测量结果如图12-8-1所示，这说明被测电阻很（选择大或小），应换用档，并重新调零后测量。
5、如图12-8-2为多用表表头读数刻度盘及指针所指位置，当选择开关拨在I（500mA）时，此读数为；当选择开关拨在V（100V）时，此读数为；当选择开关拨在R×10档时，此读数为。
6、如图12-8-3为一个量程为1mA的毫安表，改装成欧姆表，所用电源的电动势是1.5V，经改装后欧姆表盘刻度值正确的是（）（盘面刻度被均匀分成三等分）。
7、现有以下器材
灵敏电流表：
满偏值为6mA，内阻为100Ω；
电池：
电动势为3V，内阻为10Ω；
另有可变电阻分别为R1:
0~10Ω的滑动变阻器；
R2:
0~9999Ω的电阻箱；R3:
0~1KΩ滑动变阻器；
要求用上述器材组装一个欧姆表，电路如图12-8-4所示，回答下列问题：
（1）需要的可变电阻是（填代号）
（2）该欧姆表正中间的刻度值是；
（3）若某次测量中发现指针在1500Ω处，则表明此时流过灵敏电流表的电流值是；
8、使用中值电阻为25Ω（×1档）的多用电表测量两个定值电阻（阻值约为R1=20Ω和R2=30kΩ）。
在下列一系列操作中，选出尽可能准确地测定各阻值，并符合多用电表使用规则的各项操作，按合理的顺序写在横线空白处：
A、转动选择开关置于“×1k”
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