高考冲刺物理重难点放大法附答案解析.docx
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高考冲刺物理重难点放大法附答案解析
热点03放大法
【热点解读】
在测量中有时由于被测量很小,甚至无法被实验者或仪器直接感觉和反应,如果直接用给定的某种仪器进行测量会造成很大的误差,此时可以借助一些方法将待测量进行放大后在进行测量。
我们把提高测量精度、使物理量的数值变大、作用时间延长、作用空间扩展的方法叫做放大法。
根据实验的性质和放大对象的不同,放大所使用的物理方法也各异,按物理学内容,放大法分类如下:
1.机械放大
机械放大是使物理量在测量过程中得到放大的一种最直观的放大方法,它是一种空间放大法。
具体表现在下列实验中:
(1)游标放大和螺旋放大,如图所示
测量长度时,普通的刻度尺又是已经不能满足实验对精度的要求,这时需要用到游标卡尺和螺旋测微器。
两者对精度的放大原理虽有所不同,但都是利用了长度量之间的几何关系来进行放大的。
(2)累积放大
在物理实验中,受测量仪器的精度或人的反应时间限制,单次测量的误差很大或者无法测量出待测量的有用信息,此时,在被测物理量能够简单重叠的条件下,可将这些物理量累积放大若干倍后再进行测量,以减小测量误差、提高测量精度,称为累积放大法。
在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,测量单摆的周期时就用到了累积放大法。
2.电磁方面
电信号的放大是物理实验中最常用的技术之一,包括电压放大、电流放大、功率放大等,例如普通使用的三极管就是对微小电流进行放大,示波器中也包含了电压放大电路。
对于理想变压器有
成立,因此,适当选择N1、N2,即可达到放大电压或电流的目的。
3.光学方面
(1)光学装置放大
被测物通过光学装置放大视角形成放大像,便于观察判别,从而提高测量精度的方法称为光学装置放大法,例如放大镜、显微镜、望远镜等,投影器放大也属于光学装置放大法。
(2)光杠杆放大
光杠杆放大法是测量微小长度和微小角度变化时,使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大的方法。
【限时检测】(建议用时:
25分钟)
1.如图所示,游标卡尺读数为_____mm;螺旋测微器读数为_____mm。
2.某兴趣小组对铜导线的电阻率进行小课题研究.
(1)用游标卡尺采用绕线法测得10匝铜导线(已去除绝缘层)总直径如图甲所示,则单匝铜导线直径为________mm;
(2)现取长度为L=100m的上述一捆铜导线,欲测其电阻率;
①在实验前,事先了解到铜的电阻率很小,在用伏安法测量其电阻时,设计如图乙所示的电路,则电压表的另一端应接________(选填“a”或“b”);
②测量得电压表示数为4.80V,电流表的示数为2.50A,由此可得铜的电阻率为________Ω•m(计算结果保留两位有效数字).
③该兴趣小组从课本上查阅到铜的电阻率为1.7×10-8Ω•m,发现计算得到的电阻率有一些偏差,但是实验的操作已经十分规范,测量使用的电表也已尽可能校验准确,你觉得造成这种偏差最有可能的原因是:
________________________________.
3.某班物理实验课上,同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。
可拆变压器如图甲、乙所示.
(1)下列说法正确的是_______。
A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流电,测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.测量副线圈电压时,先用最大量程试测,大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后,若不计各种损耗,在原线圈上将电能转化成磁场能,在副线圈上将磁场能转化成电能,铁芯起到“传递”磁场能的作用
(2)如图丙所示,某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。
原线圈接学生电源的交流输出端,副线圈接小灯泡。
下列说法正确的是___________。
A.与变压器未通电时相比较,此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数,小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数,学生电源的过载指示灯可能会亮起
(3)理想变压器是一种理想化模型。
请分析说明该模型应忽略哪些次要因素________;并证明:
理想变压器原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的匝数之比,即
.
4.某同学利用单摆测定当地的重力加速度。
(1)为了减小测量周期的误差,实验时需要在适当的位置做一标记,当摆球通过该标记时开始计时,该标记应该放置在摆球摆动的________。
A.最高点
B.最低点
C.任意位置
(2)用秒表测量单摆的周期.当单摆摆动稳定且到达计时标记时开始计时并记为n=1,单摆每经过标记记一次数,当数到n=60时秒表的示数如图甲所示,示数为_______________s,则该单摆的周期是T=________s(结果保留三位有效数字).
(3)用最小刻度为1mm的刻度尺测摆线长,测量情况如图乙所示.O为悬挂点,从图乙中可读出单摆的摆线长度为________m;用游标卡尺测量摆球的直径如图丙所示,则球的直径为________cm;单摆的摆长为________m(计算结果保留三位有效数字)。
(4)若用L表示摆长,T表示周期,那么重力加速度的表达式为g=________.
热点02转换法
【热点解读】
在测量中有时由于被测量很小,甚至无法被实验者或仪器直接感觉和反应,如果直接用给定的某种仪器进行测量会造成很大的误差,此时可以借助一些方法将待测量进行放大后在进行测量。
我们把提高测量精度、使物理量的数值变大、作用时间延长、作用空间扩展的方法叫做放大法。
根据实验的性质和放大对象的不同,放大所使用的物理方法也各异,按物理学内容,放大法分类如下:
1.机械放大
机械放大是使物理量在测量过程中得到放大的一种最直观的放大方法,它是一种空间放大法。
具体表现在下列实验中:
(1)游标放大和螺旋放大,如图所示
测量长度时,普通的刻度尺又是已经不能满足实验对精度的要求,这时需要用到游标卡尺和螺旋测微器。
两者对精度的放大原理虽有所不同,但都是利用了长度量之间的几何关系来进行放大的。
(2)累积放大
在物理实验中,受测量仪器的精度或人的反应时间限制,单次测量的误差很大或者无法测量出待测量的有用信息,此时,在被测物理量能够简单重叠的条件下,可将这些物理量累积放大若干倍后再进行测量,以减小测量误差、提高测量精度,称为累积放大法。
在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,测量单摆的周期时就用到了累积放大法。
2.电磁方面
电信号的放大是物理实验中最常用的技术之一,包括电压放大、电流放大、功率放大等,例如普通使用的三极管就是对微小电流进行放大,示波器中也包含了电压放大电路。
对于理想变压器有
成立,因此,适当选择N1、N2,即可达到放大电压或电流的目的。
3.光学方面
(1)光学装置放大
被测物通过光学装置放大视角形成放大像,便于观察判别,从而提高测量精度的方法称为光学装置放大法,例如放大镜、显微镜、望远镜等,投影器放大也属于光学装置放大法。
(2)光杠杆放大
光杠杆放大法是测量微小长度和微小角度变化时,使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大的方法。
【限时检测】(建议用时:
25分钟)
1.如图所示,游标卡尺读数为_____mm;螺旋测微器读数为_____mm。
【答案】21.60.920(0.919或0.921均可)
【解析】游标卡尺的主尺读数为21mm,游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为6×0.1mm=0.6mm,所以最终读数为:
21mm+0.6mm=21.6mm;螺旋测微器的固定刻度为0.5mm,可动刻度为42.0×0.01mm=0.420mm,所以最终读数为0.5mm+0.420mm=0.920mm,由于读数误差,所以0.919mm或0.921mm均可。
2.某兴趣小组对铜导线的电阻率进行小课题研究.
(1)用游标卡尺采用绕线法测得10匝铜导线(已去除绝缘层)总直径如图甲所示,则单匝铜导线直径为________mm;
(2)现取长度为L=100m的上述一捆铜导线,欲测其电阻率;
①在实验前,事先了解到铜的电阻率很小,在用伏安法测量其电阻时,设计如图乙所示的电路,则电压表的另一端应接________(选填“a”或“b”);
②测量得电压表示数为4.80V,电流表的示数为2.50A,由此可得铜的电阻率为________Ω•m(计算结果保留两位有效数字).
③该兴趣小组从课本上查阅到铜的电阻率为1.7×10-8Ω•m,发现计算得到的电阻率有一些偏差,但是实验的操作已经十分规范,测量使用的电表也已尽可能校验准确,你觉得造成这种偏差最有可能的原因是:
________________________________.
【答案】
(1)1.235
(2)a2.3×10-8电流过大电线发热,导致电阻率变大
【解析】
(1)先读出10圈金属的总长度,即
,所以d=1.235mm;
(2)①由于金属丝的电阻很小,所以采用外接法测其电阻,故电压表的另一端应接在a端;②根据欧姆定律和电阻定律有:
,所以电阻率
,③外接法测得的电阻是偏小的,显然只有是温度对金属丝电阻的影响了,即电流过大电线发热,导致电阻率变大。
3.某班物理实验课上,同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。
可拆变压器如图甲、乙所示.
(1)下列说法正确的是_______。
A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流电,测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.测量副线圈电压时,先用最大量程试测,大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后,若不计各种损耗,在原线圈上将电能转化成磁场能,在副线圈上将磁场能转化成电能,铁芯起到“传递”磁场能的作用
(2)如图丙所示,某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。
原线圈接学生电源的交流输出端,副线圈接小灯泡。
下列说法正确的是___________。
A.与变压器未通电时相比较,此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数,小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数,学生电源的过载指示灯可能会亮起
(3)理想变压器是一种理想化模型。
请分析说明该模型应忽略哪些次要因素________;并证明:
理想变压器原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的匝数之比,即
.
【答案】
(1)CDF
(2)AC(3)见解析
【解析】
(1)A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数,使得次级电压较小,选项A错误;B.变压器的原线圈接低压交流电,测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”,选项B错误;C.可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响,选项C正确;D.测量副线圈电压时,先用最大量程试测,大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量,防止烧坏电表,选项D正确;E.变压器开始正常工作后,通过电磁感应,把电能由原线圈输送到副线圈,选项E错误;
F.变压器开始正常工作后,若不计各种损耗,在原线圈上将电能转化成磁场能,在副线圈上将磁场能转化成电能,铁芯起到“传递”磁场能的作用,选项F正确;
故选CDF.
(2)A.变压器线圈通电后会产生磁场,从而对变压器上端的横条铁芯有吸引作用,则与变压器未通电时相比较,此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力,选项A正确;B.若仅增加原线圈绕制的圈数,则次级电压减小,小灯泡的亮度将变暗,选项B错误;C.若仅增加副线圈绕制的圈数,则次级电压变大,学生电源的过载指示灯可能会亮起,选项C正确;故选AC.
(3)理想变压器模型应忽略的次要因素如下:
①不计漏磁,即通过原副线圈每匝线圈的磁通量都相等,因而不计磁场能损失;
②不计原副线圈的电阻,因而不计线圈的热能损失;
③不计铁芯中产生的涡流,因而不计铁芯的热能损失。
综上,理想变压器在传输能量时没有能量损失。
根据法拉第电磁感应定律,原、副线圈产生的感应电动势分别为
,
,因理想变压器不计原、副线圈的电阻,则线圈两端的电压等于它产生的感应电动势,即
,
,联立以上各式可得
。
4.某同学利用单摆测定当地的重力加速度。
(1)为了减小测量周期的误差,实验时需要在适当的位置做一标记,当摆球通过该标记时开始计时,该标记应该放置在摆球摆动的________。
A.最高点
B.最低点
C.任意位置
(2)用秒表测量单摆的周期.当单摆摆动稳定且到达计时标记时开始计时并记为n=1,单摆每经过标记记一次数,当数到n=60时秒表的示数如图甲所示,示数为_______________s,则该单摆的周期是T=________s(结果保留三位有效数字).
(3)用最小刻度为1mm的刻度尺测摆线长,测量情况如图乙所示.O为悬挂点,从图乙中可读出单摆的摆线长度为________m;用游标卡尺测量摆球的直径如图丙所示,则球的直径为________cm;单摆的摆长为________m(计算结果保留三位有效数字)。
(4)若用L表示摆长,T表示周期,那么重力加速度的表达式为g=________.
【答案】
(1)B
(2)67.42.25(3)0.99152.0751.00(4)
【解析】
(1)最低点位置明确,速度最大,在小球经过最低点一瞬间开始计时可以减小测量周期误差;
(2)由图中示数可知秒表读数:
单摆的周期为:
(3)毫米刻度尺需要估读,图示的刻度尺示数为99.15cm=0.9915m,游标卡尺读数:
20mm+15×0.05mm=20.75mm=2.075cm,摆长等于摆线长度与小球半径之和:
;
(4)单摆的周期公式:
,变形得重力加速度表达式:
。
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