第28届全国中学生物理竞赛实验篇
直流电源特性的研究
一、 题目：
一直流待测电源E X ，开路电压小于2V 。
（1）利用所给仪器，自组电压表、并测量待测电源E X 的开路电压； （2）利用所给仪器，测量待测电源E X 的短电流。 二、仪器：
直流待测电源E X ，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
流电源电压源E 一台，准确度等级0.5级指针式100微安直流电流表A 1一台，准确度等级0.5级指针式多量程直流电流表A 2一台，准确度等级1.5级指针式检流计G 一台，开关、导线若干。 三、说明：
1. 待测电源E X 具有非线性内阻，不适用U-I 曲线外推法测量； 2. 测量中需要的电压表用100微安指针式直流电流表A 1和电阻箱自组； 3. 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；
4. 所画测量电路中的待测电源E X 、3V 直流电压源E 、电流表A 1、电流表A 2需用“+”和“—”标明其正负极性；
5. 检流计G 两接线端子上并联两个保护二极管，作为平衡指示器使用时，可以不适用串联保护电阻。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。 四、要求：
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、要求画出测量内粗的电路图，简述测量原理，给出测量结果；
2.1（5分）画出测量待测电源E X 的开路电源的电路图，简述测量待测电源E X 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E X 开路电压的测量值。 3.1（5分）画出测量待测电源E X 短路的电路图，并简述测量待测电源E X 短路电流的原理和步骤。
3.2（7分）连接电路、测量并记录必要的数据，写出待测电源E X 短路电流的测量值。
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速运动的粒子流，这些粒子就称为光子，频率为v 的光的每一个光子所具有的能量为hv ，它不能在分割，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的能量后，就获得能量hv ，如果hv 大于该金属的电子逸出功A ，这个电子就可以从金属中逸出，叫做光电子，且有：
12
hv =A +m υm
2
该式成为爱因斯坦光电效应方程。逸出功A 是指一个电子脱离金属表面时所需做的最小功，12
是光电子从金属表面逸出时所具有的最大初动能。h 是普克朗常数。由方程可知，能m υm
2
够使某种金属产生光电子的入射光，其最低频率v 0应由该金属的逸出功决定，v 0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将能光信号转化为电信号。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，加正电压时手机光电子。
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，克的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一定值U a 时，光电流才为零，|U a |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I H 随找射光强度变化的特性称为光电特性。
3. 光电管的截止电压U a 与光照频率v 有关，测出不同频率光照射下光电管的截止电压U a ，画出|U a |~v 的关系图，从而根据光电效应方程，可由图线求出普克朗常数h 、阴极材料的截止频率v 0和逸出功A 。
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λ分别为365nm 、405nm 、436nm 、546nm 、577nm ）；
4. 光阑一组（直径φ=2mm ，4mm ，8mm ）； 5. 直流稳压电源E 1一个（30V 稳压恒流电源，已调至稳压状态，显示“CV ”）； 6. 电位器R 一个（3.3k Ω，3W ）； 7. 专用微电流计
G
一个及专用电缆线（它是试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，
G
就串联在电路中，电流量程为10-8、10-11
、10-9
、10-10、
10-12、10-13A 。实验仪还有一个测量普克朗常数h
时要用到的-2~+2V 电源E 2及电压调
节旋钮，仪器面板见使用说明）；
8. 直流电压表
V
一个（0.5级，0~15~30V ）；
9. 光具座一个（附有标尺）；
10. 单刀开关k 1一个； 11. 双刀双掷换向开关k
一个
2
12. 导线若干
三、实验题目及要求
1. 测定光电管的伏安特性（14分）
（1）画出实验电路图，注明所用仪器符号； （2）简述实验方案（或主要步骤）；
（3）连接电路，选择436nm 的滤光片使照射光波长436nm 的单色光，用φ=8nm 的光阑固定光强，光源与光电管间的距离s 调为40.0cm ，改变光电管极间的电压U AK （-3V~30V ），合理选择电压表和电流计量程（在10-9-10-11A 范围内选），测量若干组电压U AK 与电流I 的值；
（4）在直角坐标纸上同一坐标系中作出U AK ~I 图。 注：测量时不准用实验仪内的-2~+30V 电源，必须用所给的直流稳压电源等自组测量电路；实验仪中的电流测量部分作微分电流计使用。
2. 用“零电流”法则定普克朗常数h 及从图线上求出截止频率v 0，并计算阴极材料的逸出功
（16分） A 。 “零电流”法是直接将各谱线光照射下测得的电流为电流为零时对应的电压U Ak 的绝对值作为截止电压U a 。
（1）推导测量普克朗常数的实验公式，简述实验原理；
（2）光电管用实验仪的-2~+2V 电压输出端供电，用专用线连接电路，简述实验步骤； （3）固定s =30.0cm ，φ=4mm ，电流计量程用10-12档，用不同的滤光片以改变照射光的频率，在电流I =0及其两边各测两组共五组数据，以确定各自对应的截止电压U a 值； （4）作|U a |~v 图
（5）根据|U a |~v 图得出普克朗常数h 的值（要有计算过程）；
（6）根据|U a |~v 图得出截止频率v 0，并计算光电阴极材料的逸出功A 。 注：这部分测量时要求用实验仪内的-2~+2V 电源、电压表和电流计。
四、注意事项
（1）使用光电管和汞灯光源的挡光盖，不要使光电管暴露在强光下；不要用眼睛直视汞灯发出的光！换光阑和滤光片时，先将汞灯的遮光盖盖上！ （2）防止滤光片及光阑污染或打碎！
（3）指针式电压表如接错位置或正负极，指针反转会损坏仪表！ （4）调节到位后，读取数据宜迅速！
实验一参考答案及评分标准
本题共30分
1. （7分）利用100微安电流表和电阻箱改装成2.00V 量程的电压表，利用所给元件设计该电压表的效验电路。要求画出测量内阻的电路图、测量原理和结果；自组电压表的示意图和元件的数值。
E
内阻测量采用电流半偏转法，电路如图，R 1和R 2为电阻箱，先把R 1调30k 欧姆，闭合S 1，断开S 2，调节电阻箱R 1使得100微安电流表满偏，然后闭合S 2，调节R 2使得100微安电流表半偏转，此时R 2的阻值为电流表的内阻值RG 。
实测值电流表半偏时，R 2=2500欧姆。 严格的说，当S 2闭合后，回路总电阻会降低，当R 2=RG 时，回路总电阻减小了0.5RG ，应该回路总电阻加上补偿，即在R 1上增加0.5R 2。此方法称为：回路总电阻补偿的电流半偏法。 回路总电阻补偿的电流半偏法实测值，R 2=2700欧姆。 改装后电压表电路图为（电流表内阻以实际为准）：
17300Ω
2V -A -+100μA2700Ω
+V
1.62±0.06V ，5分 1.62±0.08V ，4分 1.62±0.1V ，3分
3. （12分）画出测量电源E X 短路电流的电路图，简述测量电源E X 短路电流的原理和步骤。
E 3V
评分：
电路图评分：
（1）电路图合理、正确，3分 使用误差大的方法如：
a ：利用滑线变阻器比例进行计算；b ：利用E =3V 标称值计算；1分 （2）两个电源极性均正确，2分 （3）短路电流测量结果 14.5±0.5m A ，7分 14.5±0.6m A ，6分 14.5±0.7m A ，4分 14.5±0.8m A ，2分
少于三位有效数字，扣1分 电源结构：
一、待测电源EX 为非线性内阻电源，结构如下：
100
100K
-+1.5V
1N4007
1N4007
二、标称3V 直流电压源E 结构如下：
-3V
+
15Ω
评分标准：
电表内阻测量可以采用其它方法：
（1）电路图及测量原理合理、正确，3分 使用误差大的方法如：
a ：用毫安表检测100毫安电流变化；b ：用30K 测量微安表内阻；c ：使用E=3V标称值计算内阻；d ：使用滑线变阻器比例阻值比例或阻值计算；各1分 （2）改装电压表图和参数正确，1分（有其中之一错误，0分） （3）内阻测量结构； 2700±100欧姆，3分 2700±200欧姆，2分 2700±300欧姆，1分
2（11分）画出测量待测电源E X 开路电压的电路图，简述测量待测电源E X 的开路电压的原
理和步骤。
E 3V
调节滑线变阻器W ，当开关S 1闭合、断开时，检流计G 指针不动时（检流计指示为0），电压表的示值即为测电源EX 的开路电压值。 （1）电路图合理、正确，3分 使用误差大的方法如：
a ：利用滑线变阻器比例进行计算；b ：利用E =3V 标称值计算；1分 （2）说明补偿原理，1分 （3）标明两个电源极性，1分 （4）开路电压表测量结果 1.62±0.04V ，6分
实验试题二参考答案及评分标准
本题共30分
1. 测定光电管的伏安特性（14分） 1.1实验电路图（3分）
E 电路图
1.2实验步骤（3分） ①将加挡光盖的汞灯及光电管安装在光具座上，使二者的输出、输入口正对，调s =40.0cm ，用专用电缆线将光电管与实验仪的“微电流输入”连接，接通汞灯及实验仪预热； ②按电路图接线。电压表选30V 档，在光电管入光孔上加φ=8mm 光阑及436nm 滤光片，选量程最大档，微电流计调零后开试测，确定用10-10A （或10-11A ）档测量； ③用K 2使光电管加反向电压，改变电位器R ，测量U AK 为3~0V 对应的光电流I ，然后用K 2加正向电压，测0~30V 对应的光电流； ④将光阑换为φ=4nm ，2mm ，重复③，测量U AK 、I 值。 1.3数据记录（5分） λ=436nm ，S =40.0cm
AK
2. 测定扑克常数、截止频率及逸出功（16分）
12
光电效应方程为：hv =m υm （1） +A
2
12
当光电管两极电压达到截止电压时，有：m υm （2） =eU a
2
截止频率的定义为：A =hv 0 （3）
实验原理：由式（4）可知，测出不同频率光照射光电管的截止电压U a 与照射光频率v 的关系直线，则由直线的斜率K 可以求出普克朗常数h =eK ，直线与横轴的截距为截止频率v 0，由式（3）可以求出逸出功A 。
2.2实验步骤（2分）
（1）用专用连接线将点光管电压输入端与实验仪电源输出端连接，使用-2~+2（-2~0）V 档；
（2）选定光阑φ=4mm，s =30.0cm 。将光电管与实验仪内的微电流计
G
用专用电缆线
连接。然后断开连接A 的导线，旋转“电流调零”妞，使电流指示为零。 （或将调零/测量开关切换为“调零”，旋转“电流调零”钮，使用电流指示为零。） （3）分别将λ=365nm ，405nm ，436nm ，546nm ，577nm 的滤光片装在光电管进光口上，从低到高调节电压，测量并记录光电流为零及两边的5组数据，确定使光电流为零的截止电压U a 。
（4）电流计用10-12（或10-13A ）档。 2.3数据记录（5分） S =30.0cm ，φ=4mm
2.4|U a |~v 图（3分）
2.5计算普克朗常数h （3分）
1.790-0.5201.270
==4.23⨯10-15V/Hz， 斜率：K =1414
(8.00-5.00) ⨯103.00⨯10h =eK =1.60⨯10-19⨯4.23⨯10-15=6.77⨯10-34J s
2.6读取光电管极阴材料的v 0及计算逸出功A （2分）
从|U a |~v 图线的横轴截距得
v 0=3.76⨯1014Hz ，A =hv 0=2.55⨯10-19J =1.59e V 评分细则：
1.1电路图中不用k 2换向，其他均正确，给2.5分；电压表位置错或没有，扣1分；检流计位置错或没有，扣1分；分压错，扣1分；无分压，0分。
1.2步骤中涵盖两项内容，给2分；1项，给1分；满3项，2.5分。 1.3（1）根据每台仪器的实际电流值来判断数据的准确性，变化趋势正确，-3V ，0V ，2V 。 20V 和30V 的数据偏离在20%之内，5分；其余按照偏离程度，酌情给分；超出50%，0分；量程错，扣1分。
（2）有效数字记录有错，扣1分； 1.4U AK ~I 图中
（1）图名、λ，S 、φ出现一项，0.5分； （2）坐标轴标度、物理量及单位各0.5分；
（3）曲线光滑连续各0.5分；少1项，扣1分；自变量、因变量错，扣0.5分。
12h
2.1写出m υm =eU a ，A =hv 0，U a =(v -v 0) ，h =eK ，四个公式，1分；写出其中2或3
2v
个给0.5分。
2.2（1）
G
调零，1分
（2）步骤全对，1分；涵盖两项以上内容，0.5分
（3）U a 数值偏离实际值30%之内，有效数字正确，4分；大于30%，0分。
根据每台仪器的U a 数据来判断数据的准确性，10%之内，5分；其余按照偏离程度，酌情给分，超出30%，0分。 2.4|U a |~v 图中
（1）直线、光滑，1分； （2）特征点，1分； （3）坐标轴标度，1分。
2.5（1）K 竖直在(2.96~5.50) ⨯10-15，有过程（计算式），1分； （2）h 数值在(6.000~7.252) ⨯10-34J s ，1分；有效数字错，扣0.5分；无单位，扣0.5分； 2.6（1）v 0在(3.40~4.10) ⨯1014Hz ，单位正确，1分；
（2）A 在(2.25~2.71) ⨯10-19J 或(1.41~1.69) e V ，1分，（A 必须有算式，且单位正确）。
第28届全国中学生物理竞赛实验篇
直流电源特性的研究
一、 题目：
一直流待测电源E X ，开路电压小于2V 。
（1）利用所给仪器，自组电压表、并测量待测电源E X 的开路电压； （2）利用所给仪器，测量待测电源E X 的短电流。 二、仪器：
直流待测电源E X ，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
流电源电压源E 一台，准确度等级0.5级指针式100微安直流电流表A 1一台，准确度等级0.5级指针式多量程直流电流表A 2一台，准确度等级1.5级指针式检流计G 一台，开关、导线若干。 三、说明：
1. 待测电源E X 具有非线性内阻，不适用U-I 曲线外推法测量； 2. 测量中需要的电压表用100微安指针式直流电流表A 1和电阻箱自组； 3. 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；
4. 所画测量电路中的待测电源E X 、3V 直流电压源E 、电流表A 1、电流表A 2需用“+”和“—”标明其正负极性；
5. 检流计G 两接线端子上并联两个保护二极管，作为平衡指示器使用时，可以不适用串联保护电阻。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。 四、要求：
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、要求画出测量内粗的电路图，简述测量原理，给出测量结果；
2.1（5分）画出测量待测电源E X 的开路电源的电路图，简述测量待测电源E X 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E X 开路电压的测量值。 3.1（5分）画出测量待测电源E X 短路的电路图，并简述测量待测电源E X 短路电流的原理和步骤。
3.2（7分）连接电路、测量并记录必要的数据，写出待测电源E X 短路电流的测量值。
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速运动的粒子流，这些粒子就称为光子，频率为v 的光的每一个光子所具有的能量为hv ，它不能在分割，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的能量后，就获得能量hv ，如果hv 大于该金属的电子逸出功A ，这个电子就可以从金属中逸出，叫做光电子，且有：
12
hv =A +m υm
2
该式成为爱因斯坦光电效应方程。逸出功A 是指一个电子脱离金属表面时所需做的最小功，12
是光电子从金属表面逸出时所具有的最大初动能。h 是普克朗常数。由方程可知，能m υm
2
够使某种金属产生光电子的入射光，其最低频率v 0应由该金属的逸出功决定，v 0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将能光信号转化为电信号。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，加正电压时手机光电子。
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，克的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一定值U a 时，光电流才为零，|U a |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I H 随找射光强度变化的特性称为光电特性。
3. 光电管的截止电压U a 与光照频率v 有关，测出不同频率光照射下光电管的截止电压U a ，画出|U a |~v 的关系图，从而根据光电效应方程，可由图线求出普克朗常数h 、阴极材料的截止频率v 0和逸出功A 。
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λ分别为365nm 、405nm 、436nm 、546nm 、577nm ）；
4. 光阑一组（直径φ=2mm ，4mm ，8mm ）； 5. 直流稳压电源E 1一个（30V 稳压恒流电源，已调至稳压状态，显示“CV ”）； 6. 电位器R 一个（3.3k Ω，3W ）； 7. 专用微电流计
G
一个及专用电缆线（它是试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，
G
就串联在电路中，电流量程为10-8、10-11
、10-9
、10-10、
10-12、10-13A 。实验仪还有一个测量普克朗常数h
时要用到的-2~+2V 电源E 2及电压调
节旋钮，仪器面板见使用说明）；
8. 直流电压表
V
一个（0.5级，0~15~30V ）；
9. 光具座一个（附有标尺）；
10. 单刀开关k 1一个； 11. 双刀双掷换向开关k
一个
2
12. 导线若干
三、实验题目及要求
1. 测定光电管的伏安特性（14分）
（1）画出实验电路图，注明所用仪器符号； （2）简述实验方案（或主要步骤）；
（3）连接电路，选择436nm 的滤光片使照射光波长436nm 的单色光，用φ=8nm 的光阑固定光强，光源与光电管间的距离s 调为40.0cm ，改变光电管极间的电压U AK （-3V~30V ），合理选择电压表和电流计量程（在10-9-10-11A 范围内选），测量若干组电压U AK 与电流I 的值；
（4）在直角坐标纸上同一坐标系中作出U AK ~I 图。 注：测量时不准用实验仪内的-2~+30V 电源，必须用所给的直流稳压电源等自组测量电路；实验仪中的电流测量部分作微分电流计使用。
2. 用“零电流”法则定普克朗常数h 及从图线上求出截止频率v 0，并计算阴极材料的逸出功
（16分） A 。 “零电流”法是直接将各谱线光照射下测得的电流为电流为零时对应的电压U Ak 的绝对值作为截止电压U a 。
（1）推导测量普克朗常数的实验公式，简述实验原理；
（2）光电管用实验仪的-2~+2V 电压输出端供电，用专用线连接电路，简述实验步骤； （3）固定s =30.0cm ，φ=4mm ，电流计量程用10-12档，用不同的滤光片以改变照射光的频率，在电流I =0及其两边各测两组共五组数据，以确定各自对应的截止电压U a 值； （4）作|U a |~v 图
（5）根据|U a |~v 图得出普克朗常数h 的值（要有计算过程）；
（6）根据|U a |~v 图得出截止频率v 0，并计算光电阴极材料的逸出功A 。 注：这部分测量时要求用实验仪内的-2~+2V 电源、电压表和电流计。
四、注意事项
（1）使用光电管和汞灯光源的挡光盖，不要使光电管暴露在强光下；不要用眼睛直视汞灯发出的光！换光阑和滤光片时，先将汞灯的遮光盖盖上！ （2）防止滤光片及光阑污染或打碎！
（3）指针式电压表如接错位置或正负极，指针反转会损坏仪表！ （4）调节到位后，读取数据宜迅速！
实验一参考答案及评分标准
本题共30分
1. （7分）利用100微安电流表和电阻箱改装成2.00V 量程的电压表，利用所给元件设计该电压表的效验电路。要求画出测量内阻的电路图、测量原理和结果；自组电压表的示意图和元件的数值。
E
内阻测量采用电流半偏转法，电路如图，R 1和R 2为电阻箱，先把R 1调30k 欧姆，闭合S 1，断开S 2，调节电阻箱R 1使得100微安电流表满偏，然后闭合S 2，调节R 2使得100微安电流表半偏转，此时R 2的阻值为电流表的内阻值RG 。
实测值电流表半偏时，R 2=2500欧姆。 严格的说，当S 2闭合后，回路总电阻会降低，当R 2=RG 时，回路总电阻减小了0.5RG ，应该回路总电阻加上补偿，即在R 1上增加0.5R 2。此方法称为：回路总电阻补偿的电流半偏法。 回路总电阻补偿的电流半偏法实测值，R 2=2700欧姆。 改装后电压表电路图为（电流表内阻以实际为准）：
17300Ω
2V -A -+100μA2700Ω
+V
1.62±0.06V ，5分 1.62±0.08V ，4分 1.62±0.1V ，3分
3. （12分）画出测量电源E X 短路电流的电路图，简述测量电源E X 短路电流的原理和步骤。
E 3V
评分：
电路图评分：
（1）电路图合理、正确，3分 使用误差大的方法如：
a ：利用滑线变阻器比例进行计算；b ：利用E =3V 标称值计算；1分 （2）两个电源极性均正确，2分 （3）短路电流测量结果 14.5±0.5m A ，7分 14.5±0.6m A ，6分 14.5±0.7m A ，4分 14.5±0.8m A ，2分
少于三位有效数字，扣1分 电源结构：
一、待测电源EX 为非线性内阻电源，结构如下：
100
100K
-+1.5V
1N4007
1N4007
二、标称3V 直流电压源E 结构如下：
-3V
+
15Ω
评分标准：
电表内阻测量可以采用其它方法：
（1）电路图及测量原理合理、正确，3分 使用误差大的方法如：
a ：用毫安表检测100毫安电流变化；b ：用30K 测量微安表内阻；c ：使用E=3V标称值计算内阻；d ：使用滑线变阻器比例阻值比例或阻值计算；各1分 （2）改装电压表图和参数正确，1分（有其中之一错误，0分） （3）内阻测量结构； 2700±100欧姆，3分 2700±200欧姆，2分 2700±300欧姆，1分
2（11分）画出测量待测电源E X 开路电压的电路图，简述测量待测电源E X 的开路电压的原
理和步骤。
E 3V
调节滑线变阻器W ，当开关S 1闭合、断开时，检流计G 指针不动时（检流计指示为0），电压表的示值即为测电源EX 的开路电压值。 （1）电路图合理、正确，3分 使用误差大的方法如：
a ：利用滑线变阻器比例进行计算；b ：利用E =3V 标称值计算；1分 （2）说明补偿原理，1分 （3）标明两个电源极性，1分 （4）开路电压表测量结果 1.62±0.04V ，6分
实验试题二参考答案及评分标准
本题共30分
1. 测定光电管的伏安特性（14分） 1.1实验电路图（3分）
E 电路图
1.2实验步骤（3分） ①将加挡光盖的汞灯及光电管安装在光具座上，使二者的输出、输入口正对，调s =40.0cm ，用专用电缆线将光电管与实验仪的“微电流输入”连接，接通汞灯及实验仪预热； ②按电路图接线。电压表选30V 档，在光电管入光孔上加φ=8mm 光阑及436nm 滤光片，选量程最大档，微电流计调零后开试测，确定用10-10A （或10-11A ）档测量； ③用K 2使光电管加反向电压，改变电位器R ，测量U AK 为3~0V 对应的光电流I ，然后用K 2加正向电压，测0~30V 对应的光电流； ④将光阑换为φ=4nm ，2mm ，重复③，测量U AK 、I 值。 1.3数据记录（5分） λ=436nm ，S =40.0cm
AK
2. 测定扑克常数、截止频率及逸出功（16分）
12
光电效应方程为：hv =m υm （1） +A
2
12
当光电管两极电压达到截止电压时，有：m υm （2） =eU a
2
截止频率的定义为：A =hv 0 （3）
实验原理：由式（4）可知，测出不同频率光照射光电管的截止电压U a 与照射光频率v 的关系直线，则由直线的斜率K 可以求出普克朗常数h =eK ，直线与横轴的截距为截止频率v 0，由式（3）可以求出逸出功A 。
2.2实验步骤（2分）
（1）用专用连接线将点光管电压输入端与实验仪电源输出端连接，使用-2~+2（-2~0）V 档；
（2）选定光阑φ=4mm，s =30.0cm 。将光电管与实验仪内的微电流计
G
用专用电缆线
连接。然后断开连接A 的导线，旋转“电流调零”妞，使电流指示为零。 （或将调零/测量开关切换为“调零”，旋转“电流调零”钮，使用电流指示为零。） （3）分别将λ=365nm ，405nm ，436nm ，546nm ，577nm 的滤光片装在光电管进光口上，从低到高调节电压，测量并记录光电流为零及两边的5组数据，确定使光电流为零的截止电压U a 。
（4）电流计用10-12（或10-13A ）档。 2.3数据记录（5分） S =30.0cm ，φ=4mm
2.4|U a |~v 图（3分）
2.5计算普克朗常数h （3分）
1.790-0.5201.270
==4.23⨯10-15V/Hz， 斜率：K =1414
(8.00-5.00) ⨯103.00⨯10h =eK =1.60⨯10-19⨯4.23⨯10-15=6.77⨯10-34J s
2.6读取光电管极阴材料的v 0及计算逸出功A （2分）
从|U a |~v 图线的横轴截距得
v 0=3.76⨯1014Hz ，A =hv 0=2.55⨯10-19J =1.59e V 评分细则：
1.1电路图中不用k 2换向，其他均正确，给2.5分；电压表位置错或没有，扣1分；检流计位置错或没有，扣1分；分压错，扣1分；无分压，0分。
1.2步骤中涵盖两项内容，给2分；1项，给1分；满3项，2.5分。 1.3（1）根据每台仪器的实际电流值来判断数据的准确性，变化趋势正确，-3V ，0V ，2V 。 20V 和30V 的数据偏离在20%之内，5分；其余按照偏离程度，酌情给分；超出50%，0分；量程错，扣1分。
（2）有效数字记录有错，扣1分； 1.4U AK ~I 图中
（1）图名、λ，S 、φ出现一项，0.5分； （2）坐标轴标度、物理量及单位各0.5分；
（3）曲线光滑连续各0.5分；少1项，扣1分；自变量、因变量错，扣0.5分。
12h
2.1写出m υm =eU a ，A =hv 0，U a =(v -v 0) ，h =eK ，四个公式，1分；写出其中2或3
2v
个给0.5分。
2.2（1）
G
调零，1分
（2）步骤全对，1分；涵盖两项以上内容，0.5分
（3）U a 数值偏离实际值30%之内，有效数字正确，4分；大于30%，0分。
根据每台仪器的U a 数据来判断数据的准确性，10%之内，5分；其余按照偏离程度，酌情给分，超出30%，0分。 2.4|U a |~v 图中
（1）直线、光滑，1分； （2）特征点，1分； （3）坐标轴标度，1分。
2.5（1）K 竖直在(2.96~5.50) ⨯10-15，有过程（计算式），1分； （2）h 数值在(6.000~7.252) ⨯10-34J s ，1分；有效数字错，扣0.5分；无单位，扣0.5分； 2.6（1）v 0在(3.40~4.10) ⨯1014Hz ，单位正确，1分；
（2）A 在(2.25~2.71) ⨯10-19J 或(1.41~1.69) e V ，1分，（A 必须有算式，且单位正确）。