1、初中物理竞赛决赛试题初中物理竞赛决赛（实验）试题姓名 学校 准考证号 得分 考试时间60分钟试题一一束光入射三棱镜的一个光学面，经过折射后从另一个光学面射出，入射光和出射光之间的夹角称为偏向角，用表示，见附图， 根据理论推导，可以知道存在一个最小值，称为最小偏向角，用min表示。三棱镜的两个光学面之间的夹角称为三棱镜的顶角，用A表示，则棱镜材料的折射率n可以表示为 利用所提供的实验器材，测量三棱镜的顶角A和最小偏向角min，并由上式计算棱镜对红色激光的折射率。实验要求：1、简要地写出实验步骤及计算公式，2、在试卷相应位置上进行实验操作并画出实验操作示意图，3、实验结果要求有3位有效数字，实验误
2、差要求在一定范围内。可供器材：1、三棱镜一块。2、红色半导体激光器一个（连电源），3、大头针若干个，泡沫塑料板一块，白纸一张，量角器一把，直尺一把，光屏一个。警示：实验中不能用眼睛直接对着激光观察，防止激光灼伤眼睛！一、测量棱镜顶角A1）简要写出实验操作步骤2）实验操作示意图3）测量三棱镜顶角A二、测量棱镜对红色激光的最小偏向角min1）简要写出实验操作步骤2）实验操作示意图3）测量最小偏向角min三、计算棱镜对红色激光的折射率n参考答案测量三棱镜顶角A一、光学方法测量1、实验步骤1）白纸放在泡沫塑料板上，三棱镜置于白纸上，在实验中不能移动三棱镜。2）用激光束射向棱镜的一个光学平面，转动激光器
3、，改变激光束入射方向，使入射光束和光学平面垂直（光束按原路返回），用大头针确定入射光方向。3）用激光束射向棱镜的另一个光学平面，重复步骤2），确定另一光学面的法线方向4）测量棱镜顶角A。测量方法1：直接用量角器测量，利用公式A=180-求顶角A，或者直接测量棱镜顶角A。测量方法2：用几何方法作出直角三角形，利用公式计算顶角A。2、实验操作示意图改变入射方向3、测量计算棱镜顶角A方法1： = ， 方法2： a= ,， b= 。 。二、针插法测量1、实验步骤1）、白纸放在泡沫塑料板上，三棱镜置于白纸上，在实验中不能移动三棱镜。 2）、用大头针确定三棱镜两个光学面的位置。 3）、用铅笔画出两个光学面
4、的夹角并用量角器测量三棱镜顶角A。2、实验操作示意图3、用量角器测量三棱镜顶角A。A= 。方法二说明：用铅笔直接在纸上画出三棱镜顶角也可以，但不能用量角器直接测量，由于三棱镜较小，这样测量误差较大，不符合实验规范的要求。测量最小偏向角1、实验步骤1）白纸放在泡沫塑料板上，三棱镜置于白纸上。用半导体激光束射向棱镜的一个光学平面，在另一光学面外利用物屏观察出射光点。2）固定半导体激光器，使入射光束的方向不变，转动三棱镜，使出射光点向偏向角减少的方向移动，当光点移动到偏向角最小的位置时，用大头针确定入射光束和出射光束的方向。3）测量棱镜对激光的最小偏向角min。测量方法和测量顶角一样有两种。这里不再
5、重复。2、实验操作示意图 3、测量计算最小偏向角 测量结果min39.5三、计算棱镜对=6500的激光的折射率 。上海市第二十一届初中物理竞赛（大同中学杯）决赛（实验）试题 试 题 一 评 分 细 则姓名 准考证号 学校 监考教师 实 验 内 容应 得 分实得分测量三棱镜顶角A光学方法测量实验步骤1.器材放置，不指明“实验中三棱镜不能移动”不给分215152.一个光学面法线方向的确定（光束按原路返回）。13.另一光学面法线方向的确定（光束按原路返回）。14.测量棱镜顶角A（两种方法中任意一种）1实验示意图2实验操作操作方法不正确扣5分（固定激光器；转动三棱镜，光点向偏向角减小的方法移动。）6测
6、量1.量角器测量，直接测量顶角A（读数不正确扣1分）；2.测量，利用公式A=180-计算（读数不正确扣1分，公式1分）22.测量直角三角形直角边a、b，利用公式计算，（公式1分，读数不正确扣1分）针插法测量实验步骤1.器材放置，不指明“实验中三棱镜不能移动”不给分2152.用大头针确定三棱镜顶角边的位置23.用铅笔画出顶角A，用量角器测量1实验示意图2实验操作操作方法不正确扣5分（大头针间距尽量大）6测量读数不正确扣1分2测量最小偏向角实验步骤1.器材放置，不指明“实验中不能移动激光器”不给分4302.转动三棱镜，确定达到min时三棱镜的方位，用大头针确定最小偏向角min。（不指明“转动三棱镜
7、”不给分）63.测量棱镜对激光的最小偏向角（两种方法中任意一种）2实验示意图6实验操作操作方法不正确扣5分（固定激光器；转动三棱镜，光点向偏向角减小的方法移动。）10测量量角器测量，直接测量最小偏向角min。（读数不正确扣1分）22.测量直角三角形直角边a、b，利用公式计算（公式1分，读数不正确一个扣1分，扣完为止）计算折射率计算结果正确2分，有效位数正确3分5说明：1、三棱镜顶角列出两种方法，如果用量角器直接测量三棱镜的顶角，由于棱镜较小，测量误差较大，因此不符合实验规范要求，用这种方法测量，总分 只能得5分。2、根据对实验测量的基本要求，测量角度时，两条角边要符合量角器的要求，要尽量画得长
8、些，否则扣去5分。3、要求提示，扣除“实验步骤”部分得分12分。提示最小偏向角min的测量方法固定半导体激光器，转动三棱镜，使出射光点向偏向角减小的方向移动。试题二（考试时间60分钟）实验装置说明：通电长线圈内具有相对均匀的磁场，当线圈内的电流方向确定后，线圈两端的极性可通过右手螺旋法则判断得到S和N极，现将通电长线圈竖直放置，并与游标卡尺上的游标固定在一起能上下移动。另外，有一块小磁铁挂在一根弹簧的下垂端，当下垂的磁铁靠近长线圈上端时，磁铁与通电线圈产生的磁场间会有相吸或相斥的现象。（桌上放置有实验装置图和游标卡尺的使用说明图）题意：用以上的实验装置，测出弹簧下小磁铁与通电线圈间相吸或相斥时
9、的变化参数，即测出线圈内的电流I与弹簧伸缩变化L间的关系图（LI图），并用此实验原理和方法再测量某一未知的电流值IX（IX由监考教师提供），将作图得到的IX与通过取样电阻测出的相应未知电流IY作比较，根据下式，得到电流的相对误差E。 实验器材：取样固定电阻一个、数字式电压表、直流电源（连续可调）、实验装置（内含弹簧、悬挂托盘、小磁铁、长线圈、游标卡尺等）、开关、导线若干根。提示与注意：1对弹簧下小磁铁与通电线圈间相吸或相斥参数的测定，应尽可能在小范围的匀强区域内进行。2直流电源的输出电压不要超过20伏。3取样电阻在较大电流下工作时会有发热现象，请同学们不要用手去摸。-实验要求：一按给出的实验装
10、置图进行组合，设计一个符合测量要求的方案，包括画出实验线路图，写出实验方法或步骤。二测出I与L间的关系，作出LI图。三由作图得到未知电流IX；并由取样电阻上测出电流IY，计算其相对误差E。 上海市第二十一届初中物理竞赛（大同中学杯）决赛 试题二评分细则 2007年4月学校 准考证号 姓名 成绩 监考教师 实验要求评分细则得分一、画出实验线路图，并写出实验方法。（15分）1.正确画出 实验线路图。（5分）（1）正确画出实验线路图，得5分。（2）线路回路中未画出取样电阻，扣5分。（3）线路回路中未画出取样电阻两端的电压表，扣2分。分2.写出正确的实验方法或步骤。（10分） （1）写出正确的定标方法
11、，即测出I与L间的关系，得5分。（2）写出正确的测量未知电流Ix方法，得3分。 （3）写出正确的测量未知电流Iy的方法，得2分。分二、测出I与L间的数据，通过作图法得到斜率（25分）1正确测量 I与L间的数据。（15分）（1）根据设计的方案，能正确接线，得5分。（2）能正确调节和测量线圈内的电流值，得5分。（3）能正确测出L值，得5分。分2正确作图， 并正确计算出斜率。（10分）（1）能正确绘出LI的关系图，得5分。（2）能正确计算出斜率，得5分。分三、测出未知的电流值Ix和Iy。（10分）1.能正确测量未知电流Ix和Iy。（10分）（1）能正确从作出图上得到未知电流值Ix，得5分（2）能正确
12、测出未知电流值Iy，得5分允许的相对误差在15以内，分 合计总分分参考答案：一、设计一个符合测量要求的方案，包括画出实验线路图，写出实验方法或步骤；实验线路图：实验方法或步骤：1按上图线路部分接线；2接通开关后调节电源输出电压；3测出取样电阻两端的电压，并以其电压除以电阻后得到线圈内的电流值Iy；4调节游标卡尺上的游标，将线圈内竹尖的上端刚好碰到磁铁； 5每次改变线圈内的电流I后，线圈上端产生的磁场力会作用于磁铁，并引起弹簧的伸长或收缩L。6作出LI关系图，并求出斜率。7将通电线圈接到另一未知的电源上，根据得到的斜率和伸缩量L，由图上得到未知电流Ix值。 8由给出的计算式，得到电流的相对误差。二、测出I与L间的关系数据，通过作图法得到斜率。（1）参考数据：I（A）000007015026039047055060068L（mm）672690720766814848884908932I（A）073080092L（mm）9509921038（2）作出L与I关系图：I（A）L(mm)（3）得到弹簧的斜率为4.33mm/A三、测出未知的电流值Ix和Iy。由计算得到线圈内的电流为075A，而由弹簧的伸长测出的电流值为079A，计算出电流的相对误差为53%。
