资源简介 主题物理实验(2)学习目标学会“用单分子油膜法估测分子的大小”的实验。知道实验原理;知道建立物理模型在间接测量方法中的作用;能用实验数据计算分子直接学会“用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验学会“用DIS描绘电场的等势线”实验学会“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验设计“研究磁通量变化时感应电流方向”的实验教学内容互动探索这五个实验在高考中的要求都为B级,我们今天要复习这五个实验的原理、实验器材、实验步骤、实验注意事项,以及在历年模考中的应用。精讲提升【知识梳理—用油膜法测分子直径】油膜法测定分子的大小:分子直径数量级:10-10米(除一些有机物分子外)实验原理:将油酸滴在水面上,让油酸尽可能散开,可认为油酸在水面上形成单分子油膜层,如果把分子看作球形,单分子油膜层的厚度就可以看作油酸分子的直径,事先测出油酸滴的体积V和油膜的面积S,就可以算出分子的直径实验仪器:盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔.实验步骤:(1)在方盘中盛入适量的水(约2cm深),使水处于稳定状态.(2)用注射器(或胶头滴管)取事先配好的酒精油酸溶液,逐滴滴入量筒,记下量筒中滴入1mL溶液所需加入溶液的滴数;(3)将痱子粉均匀地撒在水面上.(4)用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴酒精油酸溶液滴在水面上.(5)待油酸膜的面积稳定后,把玻璃板放在方盘上,用笔描绘出油膜的形状.注意事项:(1)实验前应检查方盘是否干净,如果有油渍则导致实验无法完成.(2)方盘中的水应保持稳定状态,最好静置一段时间.痱子粉均匀撒在水面上.(3)向水面滴酒精油酸溶液时,针尖应竖直、靠近水面,如果离水面太高,可能无法形成油膜.最好在1cm左右.滴酒精油酸溶液时要注意控制好,只滴1滴.(4)计算油膜面积时,以坐标纸上方格的数目来计算(边长1cm).不足半个的舍去,多于半个的算1个.(5)在用油膜法测定分子的直径时,有哪些地方做了理想化处理?①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层.②把分子看成球形.(3)油分子一个紧挨一个整齐排列;【例题精讲—用油膜法测分子直径】例1(闵行二模)在“用油膜法估测分子的大小”实验中,用aml纯油酸配制成bml的油酸酒精溶液,现已测得一滴溶液cml,将一滴溶液滴入水中,油膜充分展开后面积为Scm2,估算油酸分子的直径大小为()(A)(B)(C)(D)例2(普陀二模)用单分子油膜估测油酸分子大小,实验器材除了油酸酒精溶液、盛有适量清水的浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸外,还需要__________________。实验中,影响测量准确性的最主要原因是__________________________________。若实验测得油酸分子直径为d,已知油酸的密度为ρ、摩尔质量为M,则可估算阿伏加德罗常数为__________。【巩固测试——用油膜法测分子直径】1.(崇明一模)用“油膜法”来粗略估测分子的大小,认为油滴在水面上后油分子的排列需要建立在一定模型基础上,下列哪项是不正确的()(A)分子都是球形的(B)所有分子都能形成单分子油膜(C)分子都是一个一个挨着一个排列的(D)滴入的油酸溶液是高纯度的溶液2.(金山一模)在“用单分子油膜估测分子的大小”的实验中:(1)(单选题)实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是()(A)对油酸溶液起到稀释作用(B)有助于测量一滴油酸的体积(C)有助于油酸的颜色更透明便于识别(D)可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓(2)将1cm3的油酸溶于酒精,制成300cm3的油酸酒精溶液;测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。3.(杨浦二模)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL,用注射器测得1mL上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形小格的边长为1cm。(1)该油酸薄膜的面积约为______cm2,每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_______mL,油酸分子直径约为_______m(结果保留小数点后两位)。(2)(单选)为了减少测量的误差,下列方法可行的是().(A)配置浓度较高的油酸酒精溶液(B)把浅盘水平放置,在浅盘里倒入一些水,使水面离盘口距离小一些(C)先在浅盘水中撒些痱子粉,再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上(D)用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形【知识梳理—验证波意尔定律】实验目的:用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系。实验器材:数据采集器、压强传感器、计算机、注射器实验原理:波意尔定律实验步骤:(1)打开DIS程序,等待传感器自动连接,连接成功后,单击“新课改实验”,双击实验条目“用DIS研究气体压强与体积的关系”,进入实验界面;(2)将压强传感器接入数据采集器;(3)点击“开始记录”,观察压强传感器实时测得的大气压强值;(4)在软件窗口下的表格中输入活塞初始位置对应的气体体积值,点击“记录数据”,记录下此刻压强值;(5)改变注射器活塞的位置使气体体积变化,将变化后的体积值输入表格中,当气压值稳定时,点击“记录数据”,记录下此刻的压强值;(6)重复步骤(5),得到多组数据,点击“停止记录”按钮;(7)点击“P-V绘图”,根据已有数据在P-V坐标系中描点,点击“图像拟合”,得到P、V有反比关系;(8)点击“P-1/V绘图”,绘出“压强体积倒数”关系图线,点击“图线拟合”,得到P、1/V有正比关系。5.注意事项(1)实验时要求气体的质量保持不变,要注意注射器与压强传感器连接时的密闭性,实验过程中不能拔出针筒,实验前,先把针筒拉倒一定体积在接上压强传感器(2)为保持气体的温度不变,不能用手握住注射器,同时拉动活塞时应缓慢【例题精讲—验证波意尔定律】例1(青浦一模)如图所示为“研究一定质量的气体在温度不变的情况下,压强与体积的关系”实验装置,实验步骤如下:①把注射器活塞移至注射器满刻度处,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p;③用V-1/p图像处理实验数据,得出如图2所示图线。(1)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是______________________和___________________________。(2)如果实验操作规范正确,但如图所示的V-1/p图线不过原点,则V0代表_______________。(3)小明同学实验时缓慢推动活塞,并记录下每次测量的压强p与注射器刻度值V。在实验中出现压强传感器软管脱落,他重新接上后继续实验,其余操作无误。V-1/p关系图像应是()(VVV1/p1/p1/p1/pV(A)(B)(C)(D))例2(奉贤二模)做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验时,缓慢推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小,多次测量得到如图所示的p-V图线(其中实线是实验所得图线,虚线为一条双曲线,实验过程中环境温度保持不变)。(1)在此实验操作过程中注射器内的气体分子平均动能如何变化?______________,因为___________________________________________________(请简述理由)。(2)仔细观察不难发现,该图线与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是________________________________________________________。(3)(单选题)把图像改为p-1/V图像,则p-1/V图像应是()【巩固测试—验证波意尔定律】1.(松江一模)在“用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验中,某同学将注射器活塞置于中间刻度20ml处,然后将注射器连接压强传感器并开始实验,气体体积V每减小2ml测一次压强p,实验数据记录在下表中最后得到p和V的乘积逐渐减小。序号V(ml)P(×105Pa)PV(×105Pa·ml)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621(1)(单选题)造成上述实验结果的可能原因是在实验过程中()(A)注射器中有异物(B)实验时环境温度增大了。(C)实验时外界大气压强发生了变化。(D)实验时注射器内的空气向外发生了泄漏。(2)由此可推断,该同学的实验结果可能为上图_________(选填“a”或“b”)。(3)若另一同学用较大的注射器在同一实验室里(温度不变)做同一个实验,实验仪器完好,操作规范,也从中间刻度开始实验,则得出的P-1/V图像的斜率比上一同学直线部分的斜率相比______________(选填“增大”、“减小”或“相同”)。2.(浦东二模)“用DIS研究在温度不变时,一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。(1)保持温度不变,封闭气体的压强用______传感器测量,记作p,其体积由______读出,记作V。(2)(单选)某次实验中,数据表格内第2次~第8次压强没有点击记录,但其它操作规范。根据表格中第1次和第9次数据,推测出第7次的压强p7,其最接近的值是()C(A)128.5kPa(B)138.4kPa(C)149.9kPa(D)163.7kPa次数123456789压强p/kPa100.1p7179.9体积V/cm3181716151413121110(ABp1/VOp1/VOCp1/VODp1/VO)(3)(单选)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略,则封闭气体的真实体积为。从理论上讲p-1/V图像可能正确的是()3.(松江二模)为了测量某不规则小物体的体积,一位同学进行了如下实验:(1)将不规则物体装入注射器内;(2)将注射器和压强传感器相连,然后推动活塞至某一位置,记录活塞所在位置的刻度V,压强传感器自动记录此时气体的压强p;(3)重复上述步骤,分别记录活塞在其它位置的刻度V和记录相应的气体的压强p;(4)根据记录的数据,作出(l/p)-V图线,推测出不规则物体体积。①根据图线,可求得不规则物体的体积约为_________ml(即cm3)。②如果在上述实验过程中,由于注射器内气体的温度升高,那么,所测不规则物体体积值_________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。③为提高实验的准确性,操作过程中要注意的事项有。【知识梳理—探究电场等势面】实验目的:用描迹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的电压传感器探测等势点,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10cm,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,然后在两个电极的连接线上,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,在每个基准点两侧,各探测出五个等势点,每个等势点大约相距1cm。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,它们就是等势线如图所示。5.注意事项:(1)导电纸有导电物质的一面应向上;(2)在探测与某一基准点电势相等的其它各点时,与该基准点相接触的探针要固定不动;(3)绝不允许将两个探针同时接触电极,以防烧坏电压传感器;(4)为迅速判断测试点电势的高低,实验前最好判断电流向与电压表指针的偏转关系。【例题精讲—探究电场等势面】例1(崇明一模)在“用DIS描绘电场的等势线”实验如图所示,A、B是两个圆柱形电极,a、b、c、d、e是实验中选取的间距相等的5个基准点,c是AB的中点.(+aABbcdePQ-)(a)(多选)关于该实验有下列叙述正确的是()(A)本实验是用电流场来模拟静电场进行操作的(B)在木板上依次铺放白纸、导电纸和复写纸(C)实验中圆柱形电极与导电纸应有良好的接触(D)放置导电纸时有导电物质的一面向下(b)对传感器进行调零后进行测量,如果传感器的红色探针跟导电纸上基准点C接触,黑色探针跟导电纸上Q点接触(已知Qc和Pb垂直于AB),则传感器读数为 (选填“正”、“负”、“零”).如果传感器的红色探针跟导电纸上基准点b接触,黑色探针跟导电纸上P点接触,则传感器读数为 (选填“正”、“负”、“零”).例2.(虹口一模)在“用DIS描绘电场的等势线”实验中,按图示连接电路。在电极A、B的连线上等距离地取a、b、c、d、e共5个基准点。已知电压传感器红色探针的电势高于黑色探针的电势时,读数为正。(1)若电压传感器的红色探针接触a点,黑色探针接触b点时,读数为负,则电极A接在电源的_______________极上(选填“正”或“负”)。(2)若传感器的两个探针分别接触a点和b点时的示数为U1;分别接触b点和c点时的示数为U2,则|U1|_______________|U2|(选填“>”、“<”或“=”)。【巩固测试—探究电场等势面】1.(奉贤一模)在“用DIS描绘电场的等势线”的实验中,通过电源接上接线柱在导电物质上产生的稳定电流分布模拟________点电荷产生的静电场(选填“一个正”、“一个负”、“两个等量同种”或“两个等量异种”)。①给出的器材中,探测等势点的仪器应选用___________(选填“电压传感器”或“电流传感器”)。②如图在A、B连线上取某点a,将一与传感器正极相连的的探针固定于a点,另一探针在纸上移动,当移动到某点时传感器的读数为负,则这点电势___________(选填“高”、“低”或“等”)于a点。2.(普陀一模)在“DIS描绘电场等势线”的实验中,(1)给出下列器材,ab处的电源应选用____________,传感器应选用___________。(用字母表示)。(A)6V的交流电源(B)6V的直流电源(C)100V的直流电源(D)电压传感器(E)电流传感器(F)力传感器(2)(单选题)该实验装置如图所示,如果以c、d两个电极的连线为x轴,以c、d连线的中垂线为y轴,并将一个探针固定置于y轴上的某一点,合上开关S,而将另一探针由O点左侧沿x轴正方向移到O点右侧的过程中,则传感器示数的绝对值变化情况是()(A)逐渐增大(B)逐渐减小(C)先变大后变小(D)先变小后变大3.(松江一模)用描迹法画出电场中一个平面上等势线的原理是:利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的等量异种电荷的静电场。所用器材为一个低压直流电源、开关、圆柱形金属电极两个、一块平板、一张导电纸、一张复写纸、一张白纸、图钉两个、一个DIS电压传感器及配套器材。(1)实验装置如图所示,如果以A、B两个电极的连线为x轴,以A、B连线的中垂线为y轴,每相隔相等的电压就画一条等势线,那么这些等势线在空间的分布情况是()(多选)(A)关于x轴对称(B)关于y轴对称(C)等势线之间的距离相等,间隔均匀 (D)距电极越近等势线越密(2)若把电源电压提高到原来的2倍,则描绘得到的等势线形状与原来 (填“相同”或“不同”)(3)若将电压传感器的两个探针放在P、Q两点测得的电压为U,再将两个探针放在P、M两点时测得的电压为U′,则U U′(填“>”、“<”、或“=”)。(A BQMP)【知识梳理—测电动势、内阻】1.实验原理改变电路的外电阻,通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流,输入计算机,自动生成U-I图线,由图线得出电动势和内阻。电路图如图所示。2实验步骤(1)把电压、电流传感器分别接入数据采集器第一、二输入口;(2)将实验电路板的开关S断开,电压、电流传感器的测量夹分别接入实验板的Us、I端;(3)连接滑动变阻器R′,并把阻值调到最大,开关S闭合;(4)打开“计算表格”,改变滑动变阻器的触点,使其阻值逐渐减小,同时点击“手动”按钮,记录几组不同的电压、电流值;(5)打开“坐标绘图”界面,设x轴为“I2”,y轴为“U1”,点击“直线拟合”,得实验结果如图所示;(6)根据上图所示,拟合直线方程为U=ε-Ir,测得电动势,内阻。3.数据处理(1)用公式法计算ε,r。将第1、2次测得的U、I值代入公式ε=U1+I1rε=U2+I2r求出ε=,r==-同理,由第3、4次,第5、6次的测量结果可求出相应的ε和r,然后求出干电池的电动势和内电阻的平均值。(2)用图象法求ε,r在坐标纸上,用横轴表示电流I,纵轴表示路端电压U,选取适当比例,描出所记录的各组数据I和U值的对应点.将这些点连成一条直线。从图线与U坐标轴的交点确定出电池的电动势,由图线斜率可求内电阻。如图所示,连线应使尽可能多的点在直线上,并使直线两边的点尽可能对称。在线上任意再取另两点P、Q,找出对应坐标(UP,IP)(UQ,IQ),求出斜率r=。【注意事项和分析】1.用图象法求ε和r的好处是尽可能的规避掉一些坏点,能够较好的反应电源的特性,能够直观的通过斜率和截距求得物理量的值。U-I图象的数学表达式是U=ε-Ir。2.使用作图法寻找规律,测定数据不能太少,如实验中有一个数据点偏离较大(坏点),作图时要舍去。3.坐标系原点的纵轴坐标常常不取零值,电压变化的范围较小,斜率不大,如果纵坐标从零开始,整个图的利用空间很小,不利于观察图像的斜率等。【例题精讲—测电动势、内阻】例1(嘉定长宁一模)根据“测定电源的电动势和内电阻”这个实验:(1)R1为定值电阻且阻值未知,判断下列图中能测出电源电动势的是____________,能测出电源内电阻的是____________;(选填图的编号)(图(2)图(1))(2)实验电路图如图(3)所示,已知R1=2Ω,以U2为纵坐标,U1为横坐标,作出相应图线,见图(4),则:电源电动势E=_____V,内阻r=_____Ω。(图(3))(图(4))例2.(静安一模)某同学用如图(甲)所示电路测量电源的电动势和内阻。实验用的电压表和电流表都是理想表,保护电阻R1=10Ω,R2=5Ω,还知道待测电源的电动势约3V,内阻约2Ω。该同学合理选择仪器、连接电路后,正确操作,得到多组电压表的示数U和相应电流表的示数I,并画出了如图(乙)所示的U—I图线(U、I都用国际单位),求出U—I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距I0,则待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=______,r=______,(用k、I0、R1、R2表示)。若实验室有电流表I(0-200mA)和电流表II(0-30mA),该同学选择的是___________。【巩固测试—测电动势和内阻】1.(崇明二模)用如图甲所示的电路测定一电池组的电动势与内电阻。(1)用笔画线代替导线在图乙中完成实物连接图;(2)由图丙可知:该电池组的电动势 V,内阻 Ω,当滑动变阻器R接入电路的电阻为4Ω时,该电源的输出功率为 W。(-+A-+V-乙I/AU/V1.12.24.4丙0甲E,rAVR)((第18题图))(RPABO丁)(3)该同学又利用上述实验方案测定了同规格新旧两种电池组的电动势与内电阻。通过实验发现旧电池组与新电池组相比,电动势几乎没有变化,但它们的输出功率P随外电阻R变化的关系图线有较大差异,如图丁所示。可知新电池组对应的是图线 (选填“A”或“B”).2.(虹口二模)某同学测量一节干电池的电动势和内阻,可供选择的器材有:电流表A(0~0.6A)、电压表V1(0~3V)、电压表V2(0~15V)、滑动变阻器R1(10Ω,2A)、滑动变阻器R2(500Ω,2A)、2.5Ω的定值电阻R0、电键S及导线若干。(1)实验中,电压表应选择_____________(选填“V1”或“V2”),滑动变阻器选用_____________(选填“R1”或“R2”)。(2)实验时,实物连接线路如图所示,其中有一条导线未连接,请补画该导线。(3)(单选题)连好电路后,该同学移动滑动变阻器,测量5组数据记录在表中。由表中数据可以看出,电流表示数变化明显,但电压表示数变化不明显,最有可能的原因是()次数12345I/A0.100.200.300.400.50U/V1.461.441.431.421.41(A)电压表有故障(B)电池内阻太小(C)电流表量程太小(D)定值电阻R0太小(4)为使电压表的示数变化更明显,请在方框中画出合适的电路原理图。3.(普陀二模)在“用DIS测定电源的电动势和内阻”的实验中,(1)通过___________,使用电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流,输入计算机,自动生成U-I图线,由图线得出电动势和内阻。(2)某同学将两节干电池、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及若干导线连接成电路如图甲所示,并将未接导线的A端接C点,实验得到的U-I关系如图乙所示。则每节电池电动势E=_________V,内阻r=________Ω。(3)接着,该同学将甲图中的A端连到D点,已知定值电阻R=2Ω,请在乙图中作出实验得到的U-I关系图线。(乙甲)【知识梳理—研究磁通量变化时感应电流方向】实验目的:探究感应电流的方向和磁通量的变化关系实验原理:将条形磁体的N、S极分别插入感应线圈,或从感应线圈中拉出,观察检流计指针的偏转情况,然后归纳出判断感应电流方向的规律。实验器材:条形磁体,灵敏电流计、磁感应线圈(即副线圈)、电池、保护电阻实验步骤:(1)将灵敏电流计、电池、保护电阻串联,检测灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系(2)将感应线圈与灵敏电流计接成闭合电路(3)将条形磁铁的N极或S极插入或拔出感应线圈,记录灵敏电流计指针偏转方向1)如图(a)将条形磁铁的N极插入感应线圈,观察记录灵敏电流计指针偏转方向2)如图(b)将条形磁铁的N极拔出感应线圈,观察记录灵敏电流计指针偏转方向;3)如图(c)将条形磁铁的S极插入感应线圈,观察记录灵敏电流计指针偏转方向;4)如图(d)将条形磁铁的S极拔出感应线圈,观察记录灵敏电流计指针偏转方向。5.实验结论:(1)不论条形磁铁哪一极插入螺线管,磁通量都是增加的,在这一过程中,感应电流的磁场方向跟条形磁铁的磁场方向相反,阻碍磁通量的增加(2)不论条形磁铁哪一极从螺线管中拔出时,磁通量都是减少的,在这一过程中,感应电流的磁场方向跟条形磁铁的磁场方向相同,阻碍磁通量的减少。【例题精讲—研究磁通量变化时感应电流方向】例1.(虹口一模)在“研究回路中感应电动势的大小与磁通量变化快慢关系”的实验中(见图(甲),得到E-图线如图(乙)所示。(1)(多选题)在实验中需保持不变的是()(A)挡光片的宽度(B)小车的释放位置(C)导轨倾斜的角度(D)光电门的位置(2)将螺线管的匝数减少一半后重做该实验,在图(乙)中画出相应的实验图线。例2.(青浦一模)如图所示的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向,其中L1为原线圈,L2为副线圈。(1)在给出的实物图中,将实验仪器连成完整的实验电路。(RSPL2L1F)(2)在实验过程中,除了查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清_______的绕制方向(选填“L1”、“L2”或“L1和L2”)。(3)闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑动头P处于_______端(选填“左”或“右”)。【巩固测试—研究磁通量变化时感应电流方向】1.(普陀一模)1825年,科拉顿做了这样一个实验,他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的闭合线圈,观察在线圈中是否有电流产生。在实验时,科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响,他通过很长的导线把接在闭合线圈上的灵敏电流计放到隔壁房间。科拉顿在两个房间之间来回跑,始终没看到电流计指针动一下。科拉顿没能看到电流计指针发生偏转的原因是。若要使科拉顿能看到电流计指针发生偏转,请你提出一种改进的方法。2.(奉贤一模)如图为“研究电磁感应现象”的实验装置,部分导线已连接。(1)请用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好。(2)闭合电键时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下。将原线圈A迅速拔出副线圈B,发现电流计的指针向_____偏;原线圈插入副线圈不动,将滑动变阻器滑片迅速向右移动,发现电流计的指针向_____偏。3.(嘉定一模)在研究电磁感应现象的实验中(G副线圈乙甲图一图二)(1)请在图一所示的器材中,用实线代替导线连接实物电路。(2)已知电流从左侧流入灵敏电流计则指针向左偏。若原线圈中磁感应强度方向向下,将原线圈放入副线圈后闭合电键,发现灵敏电流计指针向左偏,则副线圈应选图二中的(选填“甲”或“乙”)线圈。(3)某次实验中,正确连接电路后将原线圈放入副线圈。闭合电键时发现灵敏电流计指针无偏转,然后移动变阻器滑片发现指针有偏转,则可能的故障是。(4)正确连接电路后,通过特殊的方法使滑动变阻器电阻随时间均匀减小。在电阻均匀减小的过程中,灵敏电流计的指针偏转幅度的变化情况是达标检测1.(长宁一模)在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为1∶400。用注射器和量筒测得1mL上述溶液为40滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开。(1)本实验中做了三点理想化假设,①将油酸分子视为球形;②______________________;③_______________________。(2)测得油膜的面积约为150cm2,则油酸分子的直径是m。(结果保留两位有效数字)2.(青浦一模)用DIS研究一定质量气体在温度不变时,压强与体积关系的实验装置如图1所示,实验步骤如下:①把注射器活塞移至注射器中间位置,将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接;②移动活塞,记录注射器的刻度值V,同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p;③用V-1/p图象处理实验数据,如图2所示.在实验中:(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是_________________________________;(2)为了保持封闭气体的温度不变,实验中采取的主要措施是___________________和____________________;(3)如果实验操作规范正确,但如图所示的V-1/p图线不过原点,则纵坐标截距表示的是________________________。3.(奉贤一模)“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。(1)实验中不能用手握住注射器的气体部分,这是为了______________________________。(2)(多选)实验中获得了多组(pV)值,然后以V为纵坐标,1/p为横坐标,画出了V-1/p图线是近似一条直线,将之延长,其延长线不通过坐标原点,而交于横轴上,如图所示,则不可能的原因是()(A)注射器漏气(B)各组(V,1/P)取值范围太小(C)实验时用手握住注射器而未能保持温度不变(D)注射器和压强传感器的连接部分的管中的气体体积未计入气体体积(1.51.00.5012)4.(崇明一模)寒假前,某同学利用DIS系统对封闭在注射器内的一定质量的气体作了两次等温过程的研究.第一次是在室温下通过推、拉活塞改变气体体积,并记录体积和相应的压强;第二次在较高温度环境下重复这一过程.结束操作后,该同学绘制了这两个等温过程的p-1/V关系图线,如图.则反映气体在第二次实验中的p-1/V关系图线的是 (选填“1”或“2”);该同学是通过开启室内暖风空调实现环境温度升高的.在这一过程中,注射器水平地放置在桌面上,活塞可以自由伸缩,管内的气体经历了一个 (选填“等压”“等温”或“等容”)的变化过程.5.(静安一模(A))右图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下,压强与温度变化关系”的实验装置。在烧瓶A中封有一定质量的气体,并与气压计相连,初始时气压计两侧液面平齐。(1)气体温度升高后,为使封闭气体的体积不变,应将气压计右侧管(填“向上”或“向下”)移动。(2)(单选)实验中多次改变气体温度,用表示气体升高的温度,用表示气压计两侧管内液面高度差的变化量,则根据测量数据作出的图线应是:_______6.(长宁一模)图(a)为“用DIS描绘电场的等势线”的实验装置图,实验过程有如下操作步骤:①将其中一个探针与导电纸上某一基准点接触,然后在导电纸上移动另一个探针,寻找若干个与此基准点的电势差为零的点,并将这些点压印在白纸上。②在一块平整的木板上,自下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸,用图钉固定。③取出白纸画出各条等势线。④合上电键。⑤在导电纸上放两个与它接触良好的圆柱形电极(图中A、B),并将两个电极分别与电源的正负极相连。⑥重复步骤,找出其它4个基准点的等势点。⑦用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上。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,用探针把它们的位置压印在白纸上。(1)本实验的原理是利用导电纸上形成的_________场来模拟静电场;(2)将每一步骤前的序号按正确的操作顺序填写:__________________;(电源电压传感器(a)AB)(3)实验中,在两个电极的连线上选取间距相等的a、b、c、d、e五个点作基准点,如图(b)所示,测得a、b两点间的电压为U1,b、c两点间的电压为U2,则U1______U2(选填“大于”、“小于”或“等于”)。((b)abcedAB)7.(2015闸北一模)如图,E为直流电源,G为灵敏电流计,A、B为两个圆柱形电极,P为木板,C、D为两个探针,S为开关。现用上述实验器材进行“描绘等量异种电荷产生的电场的等势线”的实验。(1)木板P上有白纸、导电纸和复写纸,最上面的应该是___________纸;(2)用实线代表导线将实验器材正确连接(连线不得交叉);(3)(多选题)如果以A、B两个电极的连线为x轴,以A、B连线的中垂线为y轴,并在两个电极的连线上选取间距相等的a、b、c、d、e五个点作基准点,绘制等势线,如右图。那么这些等势线在空间的分布情况是( )(A)关于x轴、y轴对称(B)a、b两点间的电压为U1,b、c两点间的电压为U2,则U1<U2(C)如果将一根探针接触c点,另一探针从电极A沿连线逐渐移动到另一电极B,灵敏电流计的读数是先变小后变大(D)若把电源电压提高到原来的2倍,则描绘得到的等势线形状与原来相比发生改变(abcedAB)(崇明一模)如图为“描绘电场等势线”的实验装置,在平整的木板上平放两个圆柱形电极A和B,分别与直流电源的正、负极接好。(ABa电压传感器)(1)(多选)下列说法中正确的是()A.本实验中A电极作为正电荷,B电极作为负电荷B.在木板上依次铺放白纸、导电纸和复写纸C.实验中圆柱形电极与导电纸应有良好的接触D.放置导电纸时有导电物质的一面向下(2)在A、B连线上取某点a,将与电压传感器正极相连的的探针固定于a点,另一探针在纸上移动,当移动到某点时电脑上显示电压为负,则这点电势 (选填“高”、“低”或“等”)于a点.9.(徐汇区一模)在“用DIS描绘电场的等势线”的实验中,电源通过正负电极在导电物质上产生的稳定电流分布模拟了由二个等量导种点电荷产生的静电场。(1)给出下列器材,电源应选用___________(选填“6V的交流电源”或“6V的直流电源”),探测等势点的仪器应选用___________(选填“电压传感器”或“电流传感器”)。(2)如图在寻找基准点1的等势点时,应该移动探针___________(选填“a”或“b”),若图示位置传感器的读数为正,为了尽快探测到基准点1的等势点,则逐渐将该探针向___________(选填“右”或“左”)移动。10.(黄埔一模)在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中,图(a)为实验电路图,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。(1)请根据电路图,用笔画线代替导线连接图(b)中的实物;(数据采集器电压传感器电流传感器(b)R0R接计算机)(SRR0(a)电压传感器电流传感器)(2)某同学利用图(a)所示的电路,测得一组U-I实验数据,在直角坐标系上描绘的点如图(c)所示,请在图(c)上绘出U-I的图像。((c)00.10.21.51.61.72.11.81.92.0U/VI/A0.30.50.60.4)(3)根据所画的图像,可求得电源电动势E=___________V,当电流A时电源的输出功率为__________W。11.(浦东一模)在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中,某次实验得到的电源的U-I图线如图(a)所示。(图(a))(1)由图(a)实验图线的拟合方程可得,该电源的电动势E=_______V,内阻r=_______Ω。(2)根据实验测得的该电源的U、I数据,若令y=UI,x=U/I,则由计算机拟合得出的y-x图线如图(b)所示,则图线最高点A点的坐标x=__________Ω,y=_________W(结果保留2位小数)。(图(b)Ax/Ω0y/W)(3)若该电池组电池用旧了,重复该实验,请在图(b)中定性画出旧电池组的y-x图线;并经推理分析对所画图线做出合理的解释。12.(徐汇二模)在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中,实验器材有:待测干电池、电键、滑线变阻器R、定值电阻R0、电压传感器、电流传感器。(1)图(a)的电路图中,虚线框1应接__________________;(2)实验时,应先将滑线变阻器的阻值调到__________,再闭合开关S;(3)用实验得到的数据拟合成直线,如图(b)所示,该直线对应的方程为:_____________,斜率的物理含义为____________;(R0实验器材有:待测干电池、电键、滑线变阻器R、定值电阻R0、电压传感器、电流传感器。SEr12RU(V)I(A)00.20.40.61.21.82.43.00.6(a)(b))(4)实验中,若增大滑线变阻器的阻值,则电池消耗的总功率将_______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。(U(V)0.90.60.3I(A)00.20.40.61.51.2图(3)图(1)RSEr电流传感器电压传感器图(2)U(V)0.90.60.3I(A)01.51.20.75)13.(长宁、金山二模)小王同学用如图(1)所示电路测干电池的电动势和内电阻。多次改变电路中的外电阻R,得到如图(2)所示U?I图线。(1)由图(2)可得干电池的电动势为_________V,干电池的内电阻为_________Ω;(2)现有一小灯泡,其U-I特性曲线如图(3)所示,当通过小灯泡的电流为0.2A时,小灯泡的电阻为_________Ω;若将此小灯泡接在上述干电池两端,小灯泡的实际功率是_________W。(3)做完以上实验后,小王同学图(4)电路进行实验,通过电流传感器测量不同阻值下的电流,画出R?1/I图线也可以求得电源的电动势和内电阻。请写出小王同学所作图象的函数关系式__________________。(S电阻箱图(4)Er电流传感器)14.(静安一模)某同学用如图所示装置做“研究电磁感应现象”实验。正确连接后,他先将变阻器的滑动片P置于ab的中点,在闭合电键瞬间,电流计的指针向右摆,说明__________(选填“大线圈”或“小线圈”)有电流流过。闭合电键后,为使电流计的指针再向右摆,应将变阻器的滑动片P向_______端滑(选填“a”或“b”)。15.(杨浦一模)如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置,部分导线已连接。(1)用笔线代替导线将图中未完成的电路连接好;(2)(多选题)将线圈A插入线圈B中,合上开关S,能使线圈B中感应电流的磁场方向与线圈A中原磁场方向相反的实验操作是()(A)插入铁芯F(B)拔出线圈A(C)使变阻器阻值R变小(D)断开开关S(3)某同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的左端快速滑到右端,第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的左端慢慢滑到右端,发现电流计的指针摆动的幅度大小不同,第一次比第二次的幅度______(填写“大”或“小”),原因是线圈中的____________(填写“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”)第一次比第二次的大。课后巩固1.(徐汇二模)(1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤,将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)(2)用“油膜法”来粗略估测分子的大小,是通过一些科学的近似处理,这些处理有:_______________________________________________________________________________。(3)(单选)某同学通过测量出的数据计算分子直径时,发现计算结果比实际值偏大,可能是由于()(A)油酸未完全散开(B)油酸溶液浓度低于实际值(C)计算油膜面积时,将所有不足一格的方格计为一格(D)求每滴溶液体积时,1mL的溶液的滴数多记了10滴(abcd)2.(普陀二模)在用单分子油膜估测分子大小的实验中,(1)(多选)某同学计算出的结果明显偏大,可能是由于()(A)油酸未完全散开(B)油酸中含有大量酒精(C)计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格(D)求每滴溶液中纯油酸的体积时,1mL溶液的滴数多记了10滴(2)在做实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL,用注射器测得1mL上述溶液有200滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油膜的近似轮廓如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm,根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________nm。3.(闵行二模)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用笔描绘在玻璃板上。完成下列填空:(1)上述步骤中,正确的顺序是_________________。(填写步骤前面的数字)(2)将1.0cm3的油酸溶于酒精,制成300cm3的油酸酒精溶液;测得1.0cm3的油酸酒精溶液有28滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.10m2。由此估算出油酸分子的直径为________m。(结果保留2位有效数字)4.(金山一模)在“用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验中,某同学最后得到如图所示的V-1/p图线。(VO1/p)(1)为了保持封闭气体的质量不变,实验中采取的主要措施是_________________。(2)若大气压强为P0,注射器内气体初始体积为10cm3,实验过程中,注射器内气体体积在4cm3到20cm3范围内变化,则注射器内部与外界压强差的最大值为________p0。(3)图线弯曲的可能原因是在V增大过程中()(A)注射器中有异物(B)连接软管中存在气体(C)注射器内气体温度升高(D)注射器内气体温度降低5.(上海高考)在“用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体压强与体积的关系”实验中,某同学将注射器活塞置于刻度为10mL处,然后将注射器连接压强传感器并开始实验,气体体积V每增加1mL测一次压强p,最后得到p与V的乘积逐渐增大.(1)由此可推断,该同学的实验结果可能为图.(2)(单选题)图线弯曲的可能原因是在实验过程中.(A)注射器中有异物(B)连接软管中存在气体(C)注射器内气体温度升高(D)注射器内气体温度降低6.(静安二模)在冬季,某同学利用DIS系统对封闭在注射器内的一定质量的气体作了两次等温过程的研究。第一次是在室温下通过推、拉活塞改变气体体积,并记录体积和相应的压强;第二次在较高温度环境下重复这一过程。(1)结束操作后,该同学绘制了这两个等温过程的p-1/V关系图线,如右图。则反映气体在第二次实验中的p-1/V关系图线的是(选填“1”或“2”);(2)该同学是通过开启室内暖风空调实现环境温度升高的。在等待温度升高的过程中,注射器水平地放置在桌面上,活塞可以自由伸缩。则在这一过程中,管内的气体经历了一个(选填“等压”“等温”或“等容”)的变化过程,请将这一变化过程在右图中绘出。(外界大气压为1.0×105pa)7.(闵行二模)如图,E为直流电源,G为灵敏电流计,A、B为两个圆柱形电极,P是木板,C、D为两个探针,S为开关,现用上述实验器材进行“用描迹法画出等量异号点电荷电场中平面上的等势线”的实验。(1)木板P上有白纸、导电纸和复写纸,最上面的应该是___________纸;(2)用实线代表导线将实验器材正确连接。(3)如想描绘孤立点电荷电场中平面上的等势线,应如何改变电极?如何放置?_______________________________________________________________。8.(静安二模)某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻,实验器材有一个电流表、一个电阻箱R、一个1Ω的定值电阻R0,一个开关和导线若干,该同学按如图所示电路进行实验,测得的数据如下表所示:实验次数12345R(Ω)4.010.016.022.028.0I(A)1.000.500.340.250.20(1)该同学为了用作图法来确定电池的电动势和内电阻,若将R作为直角坐标系的纵坐标,则应取____________作为横坐标。(2)利用实验数据在给出的直角坐标系上画出正确的图象。(3)由图象可知,该电池的电动势E=V,内电阻r=Ω。9.(黄埔一模)测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:(A)待测的干电池(B)电流传感器1(C)电流传感器2(D)定值电阻R0(2000Ω)(E)滑动变阻器R(0-20Ω,2A)(F)开关和导线若干某同学发现上述器材中虽然没有电压传感器,但给出了两个电流传感器,于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验。(I1/mAI2/A01.21.11.31.40.20.40.60.81.01.01.5乙甲RR0电流传感器2电流传感器1数据采集器计算机)(1)在实验操作过程中,该同学将滑动变阻器的滑片P向左滑动,则电流传感器1的示数将________(选填“变大”或“变小”)。(2)该同学利用测出的实验数据绘出的I1-I2图线(I1为电流传感器1的示数,I2为电流传感器2的示数,且I2的数值远远大于I1的数值),如图乙所示。则由图线可得被测电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω。(3)若将图线的纵坐标改为________,则图线与纵坐标的交点的物理含义即为电动势的大小。10.(虹口一模)在“使用DIS系统测量一节干电池的电动势和内阻”的实验中。(电压传感器电流传感器数据采集器图(甲))(1.00U/VI/A00.100.200.300.400.500.601.501.101.201.301.40图(乙))(1)滑动变阻器有两个可供选择:变阻器A(20Ω,3A),变阻器B(500Ω,0.2A)。实验中,变阻器选择__________________较为合适(选填“A”或“B”)。(2)图中已经连接部分电路,请将电路补画完整。(3)根据测量的数据作出U—I图像如图(乙)所示,由图像可以得出电池的电动势E=__________________V,内电阻r=__________________Ω。11.(黄埔一模)在用DIS描绘电场等势线的实验中,实验装置如图甲所示。(1)(多选)关于实验与操作,下列说法中正确的是()(A)连接电极a、b的电源电压为交流4~6V(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)距电极越近等势线越密(电源电压传感器甲AB)(2)在该实验中,在两个电极的连线上选取间距相等的a、b、c、d、e五个点作基准点,如图乙所示,实验中测得a、b两点间的电压为U1,b、c两点间的电压为U2,则U1______U2(选填“大于”、“小于”或“等于”)。(abced乙AB)12.(静安二模)某同学用如图所示电路做“研究电磁感应现象”实验。他将铁芯插入小线圈约一半的位置,变阻器的滑动片P置于ab的中点,在闭合电键瞬间,电流计的指针向左摆。闭合电键后,为使电流计的指针向右摆,应将铁芯______(选填“插入”或“拔出”)或将变阻器的滑动片P向_______端滑(选填“a”或“b”)。13.(崇明二模)在测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中,教师提供了下列器材:(A)待测的干电池(B)电流传感器1(C)电流传感器2(D)滑动变阻器R(0~20Ω,2A)(E)定值电阻R0(2000Ω)(F)开关和导线若干某同学发现上述器材中没有电压传感器,但给出了两个电流传感器,于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验。(甲RR0电流传感器2电流传感器1数据采集器计算机)(IB/mA1.00.20.10.30.41.11.21.31.41.500.5乙IA/A)(1)在实验操作过程中,如将滑动变阻器的滑片P向右滑动,则电流传感器1的示数将______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。(2)图乙为该同学利用测出的实验数据绘出的两个电流变化图线,其中IA、IB,分别代表两传感器的示数,但不清楚分别代表哪个电流传感器的示数.请你根据分析,由图线计算被测电池的电动势E=______V,内阻r=_____Ω。(3)(单选题)用上述方法测出的电池电动势和内电阻与真实值相比_____。(A)E偏大,r偏小(B)E偏小,r偏大(C)E偏大,r偏大(D)E偏小,r偏小14.(虹口一模)图(甲)所示为“用DIS研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验装置,采集数据得到E-Δt(1)图线如图(乙)所示。(1)本次实验中,需要控制____________________________________不变。(2)实验时若其它条件不变,仅增大导轨的倾角,则E-Δt(1)图线的斜率_________________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。15.(上海高考)在“用DIS测电源电动势和内阻”的实验中(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及若干导线连接成电路如图(a)所示.图中未接导线的A端应接在点(选填:“B”、“C”、“D”或“E”).(2)实验得到的U-I的关系如图(b)中的直线Ⅰ所示,则电池组的电动势为V,内电阻阻值为Ω.(3)为了测量定值电阻的阻值,应在图(a)中将“A”端重新连接到点(选填:“B”、“C”、“D”或“E”),所得到的U-I关系如图(b)中的直线Ⅱ所示,则定值电阻的阻值为Ω.图(a)第28题图图(b)136/37 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