高考物理试题分类汇编089其它电学实验.docx
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高考物理试题分类汇编089其它电学实验
2011-2018年高考物理试题分类汇编
第89节其它电学实验
1.2015年上海卷26.(3分)在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中
(1)在对螺线管通电________(选填“前”或“后”)必须对磁传感器进行调零。
(2)(单选题)实验时,将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时,磁传感器读数为5mT。
减小通电螺线管的电流后,将探管从螺线管的另一端插入,当探管前端再次到达螺线管轴线中点时,磁传感器的读数可能为
(A)5mT(B)-5mT(C)3mT(D)-3mT
答案:
(1)前
(2)D
解析:
(1)在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零,否则就会有测量误差。
(2)减小通电螺线管的电流后,螺线管内的磁感应强度变小,由于从另一端插入,磁传感器的读数可能为-3mT。
2.2015年理综山东卷22.(8分)如图甲所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流I0,R为定值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表。
某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。
改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图乙所示的U—I关系图线。
回答下列问题:
(1)滑动触头向下移动时,电压表示数 (填“增大”或“减小”)。
(2)I0= A。
(3)RL消耗的最大功率为 W(保留一位有效数字)
【答案】
(1)减小;
(2)1(3)5
【解析】
(1)滑动头向下移动时,RL阻值减小,则总电阻减小,电压变小,则电压表读数变小;
(2)由电路图可知:
,即:
U=I0R-IR,由U-I图线可知,I0R=20;
,则I0=1A;(3)RL消耗的功率为P=IU=20I-20I2,则当I=0.5时,功率的最大值为Pm=5W。
3.2013年四川卷
8.
(1)
在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中,一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。
他选用带正电的小球A和B,A球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图所示。
实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的偏角越大;再保持两球距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大。
实验表明:
两电荷之间的相互作用力,随其距离的________而增大,随其所带电荷量的____________而增大。
此同学在探究中应用的科学方法是__________(选填:
“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”或“演绎法”)。
【答案】:
减小增大控制变量法
4.2012年理综全国卷22.(6分)
在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路,黑箱面板上有三个接线柱1、2、3。
用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1Ω,2、3接线柱之间的电
阻为1.5Ω,1、3接线柱之间的电阻为2.5Ω。
(1)在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式;
(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来,1、2接线柱之间的电阻为______Ω。
【解析与答案】
(1)如下图
(2)根据题述的测量,4个电阻阻值均为1Ω。
如果将1、3接线柱用导线连接起来,1、2接线柱之间的电阻根据电阻的串联并联计算公式,为R=0.6Ω。
5.2013年江苏卷
10.(8分)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用
P=UI得到电功率.实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1.8W”,电源为12V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10Ω.
(1)准备使用的实物电路如题10-1图所示.请将滑动变阻器接入电路的正确位置.(用笔画线代替导线)
(2)现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻,电路中的电阻R1应选Ω的定值电阻。
(3)测量结束后,应先断开开关,拆除两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。
(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如题10-2图所示。
请指出图象中不恰当的地方。
答案:
(1)(见右图)
(2)10
(3)电池
(4)图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当.
解析:
(1)探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,测量小灯泡的电压U和电流I应从零开始,采用分压电路。
(2)根据热功率
得小灯泡的电阻为5Ω,与10Ω的滑动变阻器并联后最大阻值为3.33Ω,只有串联10Ω的定值电阻,才能满足小灯泡电压3伏的要求。
(3)先拆电池两端的导线,再拆除其他导线,这样最安全。
(4)小灯泡的电阻随电压的升高而增大,图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当.
6.2018年全国卷I、23.(10分)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在
范围内某热敏电阻的温度特性。
所用器材有:
置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25°C时的阻值)为
;电源E(
,内阻可忽略);电压表
(量程
);定值电阻R0(阻值
),滑动变阻器R1(最大阻值为
);电阻箱R2(阻值范围
);单刀开关S1,单刀双掷开关S2。
实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0°C。
将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数。
逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0°C。
实验得到的R2-t数据见下表。
t/
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题:
(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到(填“a”或“b”)端;
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线;
(3)由图(b)可得到
在
范围内的温度特性。
当
时,可得
;
(4)将
握于手心,手心温度下
的相应读数如图(c)所示,该读数为
,则手心温度为°C。
答案:
(1)b
(2)如图(3)450(4)620.033.0
解析:
图
(1)(a)的电路中滑动变阻器采用限流法,在闭合S1前,R1应该调节到接入电路部分的电阻最大,使电路中的电流最小,即图(a)中R1的滑片应移动到b端。
(2)将t=60℃和t=70℃对应的两组数据画在坐标图上,然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t图像。
(3)根据题述实验过程可知,测量的R2数据等于对应的热敏电阻RT的阻值。
由画出的R2-t图像可知,当t=44.0℃时,对应的RT=450Ω
(4)由画出的图像可知,当RT=620.0Ω,则手心温度t=33.0℃.
7.2013年山东卷21.
(2)
霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。
如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这种现象称为霍尔效应,UH为霍尔电压,且满足
,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。
某同学通过实验测定该半导体薄片的霍尔系数。
①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与________(填“M”或“N”)端通过导线连接。
②已知薄片厚度d=0.40mm。
该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示,
I(×10-3A)
3.0
6.0
9.0
12.0
15.0
18.0
UH(×10-3V)
1.1
1.9
3.4
4.5
6.2
6.8
根据表中数据在给定坐标纸上(见答题卡)画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为________________
(保留2位有效数字)。
③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向的测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路。
S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。
为使电流自Q端流入,P端流出,应将S1掷向____(填“a”或“b”),S2掷向____(填“c”或“d”)。
为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。
在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻串接在相邻器件____与_____(填器件代号)之间。
答案:
①M;②如图所示,1.5(1.4或1.6)。
③b,c;S1,E(或S2,E)
解析:
①由于可视为带正电粒子导电,正电荷向M点聚集,M点的电势高,故电压表的“+”接线柱与M端通过导线连接。
②UH-I图线如图所示,
即
解得:
k=1.5×10-3V·m·A-1·T-1
③电流自Q端流入,P端流出,即Q端电势高,应将S1掷向b,S2掷向c;定值电阻应和电池串联保证测量安全,所以应串接在S1与E或串接在S2与E之间。
8.2013年广东卷
34.
(2)图17(a)是测量电阻RX的原理图。
学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm
①根据原理图连接图17(b)的实物图
②断开S2,合上S1;调节电源输出电压为3.0V时,单位长度电阻丝的电压u=V/cm,记录此时电流表A1的示数。
③保持S1闭合,合上S2;滑动c点改变ac的长度L,同时调节电源输出电压,使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同,记录长度L和A2的示数I。
测量6组L和I值,测量数据已在图17(c)中标出,写出RX与L、I、u的关系式RX=;根据图17(c)用作图法算出RX=Ω
答:
①如图所示,
②0.10,
③
,
6.0
解析:
②3V分布在长为30cm上面,故有单位长度的电压
③设电阻丝每cm长的电阻为R,当合上S1断开S2时,设此时电阻丝电流为
有:
,当合上S1、S2时,
由上两公式得:
作图求出:
L-I的斜率k=60.0cm/A,
9.2012年理综新课标卷23.(10分)
图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。
现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。
所用部分器材已在图中给出,其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,两侧边竖直且等长;E为直流电源;R为电阻箱;
为电流表;S为开关。
此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
(1)在图中画线连接成实验电路图。
(2)完成下列主要实验步骤中的填空
①按图接线。
②保持开关S断开,在托盘内加入适量细沙,使D处于平衡状态;然后用天平称出细沙质量m1。
③闭合开关S,调节R的值使电流大小适当,在托盘内重新加入适量细沙,使D________;然后读出___________________,并用天平称出____________。
④用米尺测量_______________。
(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,可以得出B=_________。
(4)判定磁感应强度方向的方法是:
若____________,磁感应强度方向垂直纸面向外;反之,磁感应强度方向垂直纸面向里。
答案:
(1)连线如图示
(2)③重新处于平衡状态,电流表的示数I,此时细沙的质量m2
④D的底边长L
(3)
(4)
解析:
将电源、开关、电流表、电阻箱和U形金属框串联成闭合电路.设U形金属框质量为m,当开关S断开时,有mg=m1g,当开关S闭合时,有mg+BIL=m2g,联立解得:
若m2>m1,U形金属框所受的安培力向下,磁感应强度方向垂直纸面向外;反之,磁感应强度方向垂直纸面向里.
10.2011年理综山东卷23.
(2)
某同学利用图甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率。
①
所得实验数据如下表,请在给出的直角坐标系上画出U-I图像。
U/V
1.96
1.86
1.80
1.84
1.64
1.56
I/A
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
②根据所画U-I图像,可求得电流I=0.20A时电源的输出功率为______W。
(保留两位有效数)
③实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计。
在图乙所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是。
(Rx阻值未知)
答案:
①如右图所示;②0.37(或0.36);③bc
解析:
①如右图所示
②由U-I图象可知,当I=0.2A时,U=1.84V。
由P=UI得:
P=1.84×0.2W=0.368W
③按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患是:
滑动变阻器的滑片移动到最右端时,相当于把电流表直接接在电源两极,会烧坏电流表。
而图乙中的a仍然出现图甲的问题;b中的Rx在滑动变阻器的滑片移动时起分流作用保护电流表;c中的Rx在滑动变阻器的滑片移动到最右端时起限流作用保护电流表;d中的Rx在滑动变阻器的滑片移动到最右端时,Rx与r串联相当于电源内阻,等于直接把电流表接在电源两极。
b、c正确。
11.2011年物理江苏卷
11.(10分)某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值。
⑴将电阻箱接入a、b之间,闭合开关。
适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变。
改变电阻箱的阻值R,得到一组电压表的示数U与R的数据如下表:
电阻R/Ω
5.0
10.0
15.0
25.0
35.0
45.0
电压U/V
1.00
1.50
1.80
2.14
2.32
2.45
请根据实验数据作出U-R关系图象。
⑵用待测电阻Rx替换电阻箱,读得电压表示数为2.00V。
利用⑴中测绘的U-R图象可得Rx=_____Ω。
⑶使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大。
若仍用本实验装置和⑴中测绘的U-R图象测定某一电阻,则测定结果将_________(选填“偏大”或“偏小”)。
现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间,你应如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置和⑴中测绘的U-R图象实现对待测电阻的准确测定?
答:
(1)见右下图;
(2)20(19~21都算对);(3)偏小;改变滑动变阻器阻值,使电压表示数为1.50V。
【解析】
(1)根据实验数据描点作出U-R关系图象,见右下图。
(2)根据U-R关系图象,电压表示数为2.00V时,Rx的阻值为20Ω,读取19~21Ω可以。
(3)因为电压表示数
,当电池的内阻r增大时,同一个R,则电压表读数将变小,按原来的U-R图象,则电阻的测量值小于真实值,即偏小。
要使电压表读数为1.50V,因为电池内阻r增大,应该把滑动变阻器阻值R’调小,以至于使R′+r不变。
12.2014年理综广东卷34.
(1)(8分)某同学设计的可调电源电路如图22(a)所示,R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合电键S.
①用电压表测量A、B两端的电压;将电压表调零,选择0-3V档,示数如图22(b),电压值为V.
②在接通外电路之前,为了保证外电路的安全,滑片P应先置于端.
③要使输出电压U变大,滑片P应向端.
④若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在的风险(填“断路”或“短路”).
【答案】①1.30②A③B④短路
【解析】②接通外电路之前,应该使滑片P先置于A端,这时用电器上的电压为0,这样才能起到外电路的安全保证;③要使输出电压U变大,滑片P应向B端滑;④如果电路中不接入保护电阻R0,滑动变阻器的滑片不小心滑到A端,将可能出现短路风险。
13.2015年理综重庆卷6.
(2)同学们测量某电阻丝的电阻Rx,所用电流表的内阻与Rx相当,电压表可视为理想电压表.
①若使用题6图2所示电路图进行实验,要使得Rx的测量值更接近真实值,电压表的a端应连接到电路的点(选填“b”或“c”).
②测得电阻丝的U-I图如题6图3所示,则Rx为Ω(保留两位有效数字)。
③实验中,随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态。
某同学发现对炽热电阻丝吹气,其阻值会变化。
他们对此现象进行探究,在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下,得到电阻丝的电阻Rx随风速
(用风速计测)的变化关系如题6图4所示。
由图可知当风速增加时,Rx会(选填“增大”或“减小”)。
当风速增加过程中,为保持电阻丝两端电压为10V,需要将滑动变阻器RW的滑片向端调节(选填“M”或“N”).
④为了通过电压表的示数来显示风速,同学们设计了如题6图5所示的电路。
其中R为两只阻值相同的电阻,Rx为两根相同的电阻丝,一根置于气流中,另一根不受气流影响,V为待接入的理想电压表。
如果要求在测量中,风速从零开始增加,电压表的示数也从零开始增加,则电压表的“+”端和“-”端应分别连接到电路中的点和点(在“a”“b”“c”“d”中选填).
【答案】①c;②4.1(4.0~4.2);③减小,M;④b,d
解析:
①电流表有较大内阻,选择电流表内接法会使电阻的测量值偏大,而电压表是理想电压表,故选择电流表外接法可以减小电阻的测量误差,故电压表的a端应连接到电路的c点。
②由部分电路欧姆定律
知U-I图像的斜率代表电阻,求得电阻
③由图4知,风速增大后,代表电阻的纵坐标数值在减小,Rx减小,导致总电阻减小,总电流增大,使得并联部分的电压减小,向M端滑动可使并联部分的电压重新增大为10V。
④当风速为零时,电压表的示数也为零,满足Ucd=Ucb;而下端的Rx减小后,dc间的电压减小,即d点电势减小,有φd<φb,故电压表的正接线柱接在b点,负接线柱接在d点。
14.2015年海南卷12.某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。
实验中使用的器材为:
电池E(内阻很小)、开关
和
、电容器C(约100μF)、电阻R1(约200kΩ)、电阻R2(1kΩ)、电压表V(量程6V)、秒表、导线若干。
(1)按
图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线。
(2)先闭合开关
,再断开开关
;闭合开关
,同时按下秒表开始计时。
若某时刻电压表示数如
图(c)所示,电压表的读数为________V(保留2位小数)。
(3)该同学每隔10s记录一次电压表的读数U,记录的数据如下表所示,在答题卡给出的坐标纸上绘出U-I图线。
已知只有一个数据点误差较大,该数据点对应的表中的时间是______s。
时间t/s
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
电压U/V
2.14
3.45
4.23
4.51
5.00
5.18
(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是
___________。
答案:
(1)如答图示
(2)3.6V(3)40s(4)使实验前电容器两极板上的电荷相中和
解析:
(1)实物图连线如答图示
(2)电压表的量程为6V,分度值为0.1V,所以读数为3.6V
(3)从数据中可以得出,电压表示数变化得越来越慢,而从30s到40s之间数据变化又突然快了,所以该数据对应表中的时间为40s
(4)电路中C、R2和S2构成的回路,先闭合开关,再断开开关,使电容器上所带的电荷量释放干净,不影响实验。
15.2016年新课标I卷23.(10分)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过
时,系统报警。
提供的器材有:
热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过
时就会报警),电阻箱(最大阻值为
),直流电源(输出电压为
,内阻不计),滑动变阻器
(最大阻值为
),滑动变阻器
(最大阻值为
),单刀双掷开关一个,导线若干。
在室温下对系统进行调节。
已知
约为18V,
约为10mA;流过报警器的电流超过
时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60°C时阻值为650.0Ω。
(1)在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器_____________(填“
”或“
”)。
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为______Ω;滑动变阻器的滑片应置于_______(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是________________________________。
②将开关向_______(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至________________________________。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
答案:
(1)如下图
(2)R2
(3)①650.0,b,接通电源后,流过报警器的电流会超过20mA,报警器可能损坏坏
②c,报警器开始报警
解析:
(1)热敏电阻工作温度达到60°C时,报警器报警。
故需通过调节电阻箱使其电阻为60°C时的热敏电阻的阻值,即调节到阻值650.0Ω,光使报警器能正常报警,电路图如上图
(2)U=18V,当通过报警器的电流10mA≤IC≤20mA,故电路中总电阻
,
980Ω≤R≤1800Ω,故滑动变阻器选R2。
(3)热敏电阻为650.0Ω时,报警器开始报警,模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为650.0Ω,为防止通过报警器电流过大,造成报警器烧坏,应使滑动变阻器的滑片置于b端。
16.2016年新课标Ⅲ卷22.(5分)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。
两根金属导轨ab和
固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。
(1)在图中画出连线,完成实验电路。
要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:
A.适当增加两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒
C.适当增大金属棒中的电流
其中正确的是_______(填入正确选项前的标号)
【答案】
(1)如图所示
(2)AC
【解析】
(1)如图所示,注意滑动变阻器的接法是限流接法
(2)根据公式F=BIL可得,适当增加导轨间的距离或者增大电流,可增大金属棒受到的安培力,根据动能定理
可知,金属棒离开导轨时的动能变大,即离开时的速度变大,A、C正确;若换用一根更长的金属棒,但金属棒切割磁感线的有效长度及导轨间的宽度不变,所以对最最后的速度没有影响,B错误。
17.2016年江苏卷
10.小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系。
已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω,R随t的升高而增大。
实验电路如图所示,控温箱用以调节金属电阻的温度。
实验时闭合S,先将开关K与1端闭合,调节金属电阻的温度,分别记下温度t1,t2,…和电流表的相应示数I1,I2,….然后将开关K与2端闭合,调节电阻箱使电流表的示数再次为I1,I2,…,分别记下电阻箱相