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实验题专项练(六)
(分值:16 分)
1.(7 分)如图甲所示,图中阴影部分ABC 为透明材料制成的柱形光学元件的横截面,AC 是
半径为R 的1
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圆弧,某实验小组为测量该光学元件的折射率,先通过作图确定了圆弧圆心
O 的位置。请回答下面问题:
(1)实验小组先在O 处插一枚大头针P1,然后在线段OB 和OC 之间某一位置插大头针P2,
在BC 边右侧任意位置观察,发现P2都无法挡住P1,原因是 ,
若要在BC 边右侧观察到P2挡住P1,应将P2向 (选填“OB”或“OC”)边方向移
动。
(2)该小组经过讨论,重新设计了实验方案,进行了如下操作:
①在O 处插大头针P1,在BC 边右侧合适位置插大头针P2,调整观察角度,再插上大头针
P3,使P3把P1和P2都挡住;
②画出元件边界,作出图乙所示光路图,以P2、P3连线与BC 边交点O'为圆心作圆,分别
过圆与直线OO'和P2P3的交点作BC 边的垂线,垂足分别为N1、N2;
③用刻度尺测出线段O'N1和O'N2的长度分别为d1、d2,则该元件的折射率n=
。
(3)若测得该元件的折射率n=2,在O 处固定一点光源,只考虑首次从圆弧AC 直接射向
AB、BC 的光线,从点光源射向圆弧AC 的光中,有一部分不能从AB、BC 面直接射出,则
这部分光照射到圆弧AC 上的弧长为 。
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2.(9 分)(2025 湖北襄阳模拟)为测量一节干电池的电动势E 和内阻r,某同学设计了如下
实验方案。
(1)如图甲所示的电路图中,定值电阻R1的阻值为1 Ω,对应的实物图如图乙所示,图乙中
仅连接了部分线路,请用笔画线代替导线在图乙中补充完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑动片应置于最 (选填“左”或“右”)端。
(3)实验中通过调节滑动变阻器测得7 组数据如下表所示。在图丙坐标轴上已标出6 组
数据点,请在图丙中补充剩余1 组数据点,并绘制U-I 图像。
I/A
0.13
0.17
0.20
0.23
0.27
0.30
0.33
U/V
1.30
1.25
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00
丙
(4)根据图丙中绘制的U-I 图像,计算出干电池的电动势为E= V(结果保留两位
有效数字),内阻为r= Ω(结果保留一位有效数字)。
(5)若实验中未考虑电压表内阻的影响,测得的干电池内阻r 会 (选填“偏大”
“偏小”或“不变”)。
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参考答案
1.答案 (1)光线发生了全反射 OC
(2)d2
d1
(3)1
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πR
解析 (1)发现P2都无法挡住P1,原因是光线发生了全反射,应减小入射角,即将P2向OC
边方向移动。
(2)根据折射定律可知n=sin(90°-∠P3O' N 2)
sin(90°-∠P1O' N 1) =
O' N 2
R
O' N 1
R
= d2
d1
。
(3)测得该元件的折射率n=2,则全反射的临界角为sin C=1
n = 1
2
,则C=30°,如图所示,
若沿OE 方向射到AB 面上的光线刚好发生全反射,则∠AOF=30°,同理,若沿OG 方向射
入的光线恰好在BC 面上发生全反射,可得∠COG=30°,因此∠FOH=30°,据几何关系可
得FH= 1
12
×2πR=1
6
πR。
2.答案 (1)见解析图(a)
(2)左
(3)见解析图(b)
(4)1.5 0.5
(5)偏小
解析 (1)测量一节干电池的电动势E 和内阻r,电压表量程选择0~3 V,电流表量程选择
0~0.6 A。根据电路图连接实物图如图(a)所示。
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(a)
(2)S 闭合前,为了防止电路中电流过大,滑动变阻器连入电路的阻值应调到最大,结合
题图甲可知滑动变阻器的滑动片应置于最左端。
(3)根据表格中数据,描点连线,且直线尽可能通过更多的点,连线如图(b)所示。
(b)
(4)根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(r+R1),可知U-I 图像的纵截距代表电动势,即
b=E,斜率绝对值代表电源的内阻,即|k|=r+R1,结合图(b)可知E=1.5 V,r=0.5 Ω。
(5)实验测量电源内阻采用的是伏安法测电阻中的外接法,由于电压表的分流作用,将
使得电源内阻的测量值偏小。
