第28届全国中生物理竞赛决赛 实验试题一试卷及答卷.doc

第28届全国中学生物理竞赛决赛 实验试题一试卷及答卷 直流电源特性的研究 题目： 一直流待测电源，开路电压小于2V。 利用所给仪器，自组电压表、并测量待测电源的开路电压； 利用所给仪器，测量待测电源的短路电流。 仪器： 直流待测电源，六位电阻箱二台，标称值350欧姆的滑线变阻器一台，标称值3V直流电压源E一台，准确度等级0.5级指针式100微安直流电流表一台，准确度等级0.5级指针式多量程直流电流表一台，准确度等级1.5级指针式检流计G一台，开关、导线若干。 说明： 待测电源具有非线性内阻，不适合用曲线外推法测量； 测量中需要的电压表用100微安指针式直流电流表和电阻箱自组； 标称值3V直流电压源E由两节1号干电池、15欧姆保护电阻串联构成； 所画测量电路中的待测电源、3V直流电压源E、电流表、电流表需用“”和“”标明其正负极性； 检流计G两接线端子上并联两个保护二级管，作为平衡指示器使用时，可以不使用串联保护电阻。如果测试中需要用检流计G判断电流是否为0时，应说明检流计G指示为0的判断方法或者判断过程。 要求： （7分）利用所给器材，测量100微安电流表内阻，并将100微安电流表改装成2.00V量程的电压表。要求画出测量内阻的电路图，简述测量原理，给出测量结果；画出自组电压表的示意图，并标明元件的数值。 2.1（5分）画出测量待测电源的开路电压的电路图，简述测量待测电源开路电压的原理和步骤。 2.2（6分）连接电路、测量并记录必要的数据，标明待测电源开路电压的测量值。 3.1（5分）画出测量待测电源短路电流的电路图，并简述测量待测电源短路电流的原理和步聚。 3.2（7分）连接电路、测量并记录必要的数据，写出待测电源短路电流的测量值。 实验试题一答题纸： 1（7分）利用所给器材，测量100微安电流表内阻，并将100微安电流表改装成2.00V量程的电压表。要求画出测量内阻的电路图，简述测量原理，给出测量结果；画出自组电压表的示意图，并标明元件的数值。 2.1（5分）画出测量待测电源的开路电压的电路图，简述测量待测电源的开路电压的原理和步聚。 2.2（6分）连接电路、测量并记录必要的数据，写出待测电源开路电压的测量值。 3.1（5分）画出测量电源短路电流的电路图，并简述测量电源短路电流的原理和步聚。 3.2（7分）连接电路、测量并记录必要的数据，写出待测电源短路电流的测量值。 第28届全国中学生物理竞赛决赛 实验试题二试卷及答卷 光电效应的实验研究 一、概述 金属及其化合物在光照射下发射电子的现象称为光电效应。爱因斯坦指出，一束光就是一束以光束运动的粒子流，这些粒子称为光子，频率为的光的每一个光子所具有的能量为 ，它不能再分割，而只能整个地被吸收或产生出来。根据能量守恒定律，当金属中的电子从入射光中吸收光子的能量后，就获得能量，如果大于该金属的电子逸出功，这个电子就可以从金属中逸出，叫做光电子，且有： 该式称为爱因斯坦光电效应方程。逸出功是指一个电子脱离金属表面时需做的最小功，是光电子从金属表面逸出时所具有的最大初动能。是普朗克常数。由方程可知，能够使某种金属产生光电子的入射光，其最低频率应由该金属的逸出功决定，称为截止频率。而照射光的光强是由单位时间到达单位垂直面积的光子数决定的，光强越大，逸出的光电子数越多。 利用光电效应原理制成的光电管能将光电信号转化为电信号。光电管的示意图为：，其中K为阴极，光照后可发射光电子；A为阳极，加正电压时收集光电子，负电压时阻止光电流。光电管的主要特性有： 1．伏安特性：当照射光的频率和光强一定时，光电流随两极间电压变化的特性称为伏安特性。用不同强度的光照射光电管时，可得到不同的伏安特性曲线。极间电压为零时，光电流并不为零。当光电管加反向电压至一定值时，光电流才为零，称为截止电压。 2．光电特性：当照射光的频率和两极间电压一定时，饱和光电流随照射光强度变化的特性称为光电特性。 3．光电管的截止电压与光照频率有关，测出不同频率光照射下光电管的截止电压，画出的关系图，从而根据光电效应方程，可由图线求出普朗克常数、阴极材料的截止频率和逸出功。 二、仪器用具 1．装在暗盒中的光电管(附有挡光盖)一只； 2．高压汞灯及其电源一套（附有挡光盖）； 3．滤光片一组（其透射光的中心波长分别为）； 4．光阑一组（直径）； 5．直流稳压电源一个（稳压恒流电源，已调至稳压状态，显示“”）； 6．电位器R一个（）； 7．专用微电流计一个及专用电缆线（它是实验仪中的微电流测量部分，用于测量光电管所产生的光电流，电缆线实际是两条线，当用电缆线将实验仪背面的“微电流输入”与光电管暗盒背面的“K”接通时