上海市物理高考的21个实验1518Word文档格式.docx
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[实验目的]测量干电池的电动势和内阻
[实验器材]IDS.电学实验电路板.滑线变阻器.待测干电池.导线等.
[实验原理]改变电路的外电阻.通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流,输入计算机,自动生成U-I图线,由图线得出电动势和内阻.电路图和实物装置图见图10-17和图10-18.
[实验步骤]
1.把电压,电流传感器分别接入数据采集器第一,二输入口;
2.把实验电路板的开关S断开,电压,电流传感器的测量夹分别接入实验板的U3,I端;
3.连接滑动变阻器R’,并把阻值调到最大,开关S闭合;
4.打开计算表格,改变滑动变阻器的触点,使其阻值逐渐减小,同时点击手动按钮,记录几组不同的电压,电流值.
5.打开坐标绘图界面,设x轴为I2,y轴为U1.,点击直线拟合.得实验结果如图10-19所示;
6.根据图10-19显示,拟合直线方程为:
_______________________,侧得电动势为_______,内阻为______.
十七.DIS实验用伏安法测干电池的电动势和内阻
1.用伏安法测量电池的电动势和内阻的实验原理根据_________________定律.在方框内画出用DIS实验系统做该实验的电路图.
2.根据电路图,用笔线代替导线在实物图上连接.连接好实验电路,闭合开关S前,应把滑线变阻器R的滑动臂移到____（填a或b）端.
3.图为实验时所记录的数据在计算机屏上的显示表格,打开坐标绘图界面,设x轴为I,y轴为U,点击直线拟合,可在电脑显示屏上得到U-I图线.
1
2
3
4
5
6
7
U/V
1.37
1.32
1.25
1.24
1.18
1.10
1.05
I/A
0.12
0.20
0.25
0.31
0.32
0.50
0.57
（1）请在坐标纸上画出拟合图线,写出拟合直线方程____________________.根据图线,侧的干电池的电动势为____伏,电阻为_____欧.
（2）若一位同学画出图线,只选用其中两组I和U的数据,再根据公式E=U1+I1r和E=U2+I2r,算出E和r,这样做可能得到误差很大的结果,则他选用其中第______组和第______组数据时得出的实验误差最大.
4.现有DIS实验系统的电压传感器,数据采集器,电脑,一个电阻箱,电键和导线等,根据闭合电路欧姆定律,测出一节电池的电动势和内电阻.
（1）在方框内画出实验电路图
（2）实验过程中,将电阻箱拨到45欧时,计算机显示电压为0.90伏,若将电阻箱拨到如上图所示________欧时,计算机上电压显示为1.10伏.
（3）根据以上数据,算出该节干电池的电动势E=________伏.内电阻r=________欧..
答案:
十七1.闭合电路欧姆定律图略.2.图略.电阻最大处.3.
（1）图略e=-0.73I+1.46.1.460.73
（2）354.
（1）图略
（2）110（3）1.320
（七）测定电池的电动势和内电阻
1.若只需要粗测一节干电池的电动势
则可以用_________表直接测定.操作时应将表的正接线柱与干电池的_________相连接,将表的负接线柱与干电池的_________相连接,用这种方法测得的电动势的值总是比电动势的真实值要________.
2在测定干电池的电动势和内电阻的实验中,使用电压表（0~3V~15V）,电流表（0~0.6A~3A）,实验要进行的步骤有:
A.按照电路图连接好电路B.断开电键C.闭合电键D.改变变阻器滑片的位置,使电流表的示数足够大,记录一组电流表和电压表的示数E.把变阻器的滑片滑到一端使阻值最小.F.再改变变阻器滑片的位置,记录一组电流表和电压表的示数,用同样方法测量并记录多组I.U值.
以上实验步骤中有什么错误和疏漏?
____________________改正后,按实验的合理顺序排列为__________________________________.
3.用安培表和伏特表测电池电动势和内电阻的实验中（如图12-7-1）,由于电流表和电压表内阻的影响,使测量值和真实值之间存在一定的差异,则下说法正确的是
A.用图（a）所示电路时,E测<
E真.
B.用图（a）所示电路时,R测<
R真
C.用图（b）所示电路时,E测<
E真
D.用图（b）所示电路时,R测<
4.用上题图（a）所示电路测量电池电动势和内电阻时,若有两只电流表A1,A2量程相同,内阻分别为RA1,RA2,且RA1>
RA2.两只电压表V1,V2量程相同,内阻分别为RV1,RV2,且RV1>
RV2.在该实验中,为了使e,r的测量值精确些,选择的电表可以是（）
A.V1与A1B.V1与A2.C.V2与A1.D.V2与A2
5.用图12-7-2所示电路（R1R2为标准定值电阻）测定电池的电动势和内电阻时,如果偶然误差可以忽略不计,则下列说法中正确的是（）
A.电动势的测量值等于真实值
B.内电阻的测量值小于真实值
C.测量误差的产生原因是电流表具有内电阻
D.测量误差的产生原因是测量次数少,不能用图像求电池的电动势和内电阻
6.在用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为2～20Ω，要求变阻器的滑动头在右端时，其所用阻值最大，线路连接如图12—7—3所示，其中连线有错误的导线编号_________，应改正的连接线端为（说明由哪个接线端改为哪个接线端）___________________________。
7.在做“测定电池电动势和内阻”的实验时，有位同学按图12—7—4电路进行连接，他共用6跟导线，即aa’、bb’、cc’、dd’、b’e及df，由于混进了一根内部断开的导线，所以当他按下开关K后，发现两个电表的指针都不偏转。
他用多用电表电压档测量ab’间电压，读数约为1.5V（已知电池电动势约为1.5V）。
为了确定哪一根导线的内部是断开的，可以再多用电压档测量_________两点间的电压，如果约为1.5V，的一定是_________导线断开；
如果是_________V，则一定是_________导线断开。
8．。
用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻，如图12—7—5所示给出了（A）（B）两个供选择的电路图，为了较精确的确定电动势和内电阻实验中应选用_________电路，正确选用电路后，是根据实验数据画出的U—I图线，得到电池的电动势ε＝_________V电阻r＝_________Ω。
9.现有一阻值为10.0Ω的定制电阻、一个开关、若干跟导线和一个电压表该电压表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内租的实验方案（一直电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧），要求：
（1）画出实验电路图；
（2）简要写出完成接线后的实验步骤；
（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式r＝_________。
10.利用电压表和电流表测一节干电池的电动势和内阻值，电路如图12—7—6所示，图中R1为粗调滑动变阻器，R2为微调滑动变阻器，实验得到4组数据如表所示。
（1）表中数据经处理后，可以确定电动势ε＝_________V,内阻r＝_________Ω。
（2）现有滑动变阻器：
A（10Ω，1A）,B（500Ω,0.5A）.那么在本次试验中，滑动变阻器R1应选用_________，R2应选用_________（填A、B或C）。
答案与提示
1.电压表，正极，负极，偏小2.错误：
E应把变阻器的滑动片滑到使电阻最大的一端。
疏漏：
A.接电路时应按实验要求选择电压表和电流表的量程，选电压表用0～3V档，电流表用0～0.6A档；
B、A、E、C、D、F、B3.A、B4.A、B5.A、C6.
，D改为B，3改0.6，＋改0.67.r＝（N1－N2）/N210.
（1）1.5,3,提示：
作U—I图像，第二组数据明显有偏差，故舍去。
（2）B,A
18．（08上海）（6分）某同学利用图（a）所示的电路研究灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W）的发光情况（假设灯泡电阻恒定），图（b）为实物图。
（1）他分别将L1、L2接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发现灯泡均能正常发光。
在图（b）中用笔线代替导线将电路连线补充完整。
（2）接着他将L1和L2串联后接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
现有如下器材：
电源E（6V，内阻不计），灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W），L3（6V，10W），单刀双掷开关S。
在图（c）中设计一个机动车转向灯的控制电路：
当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；
当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮。
18．
（1）如图b
（2）由于RL1比RL2小得多，灯泡L2分得的电压很小，虽然有电流渡过，但功率很小，不能发光。
（3）如图c
29．（6分）某同学利用DIS、定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图1所示。
实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得端电压U，并在计算机上显示出如图2所示的1/U-1/R关系图线a。
重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图2中的图线b。
（1）由图线a可知电池a的电动势Ea＝__________V，内阻ra＝__________。
（2）若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出功率Pa_______Pb（填“大于”、“等于”或“小于”）；
两电池的效率a_______b（填“大于”、“等于”或“小于”）。
29．
（1）2，0.5，
（2）小于，大于，
28．（7分）某同学利用图（a）所示的电路进行电路实验．电路中R1的阻值为20，滑动变阻器R上标有“502A”字样．闭合电键S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表的示数分别为2伏和0.2安．当不断向右移动滑片P，使得电压表与电流表指针偏离零刻度线的角度恰好均为指针满偏角度的1/4时（两表满偏角度相同），如图（b）、（c）所示．则此过程中，两表指针偏转的方向相________（填“同”、“反”）；
该电源的电动势为_____________V，内阻为_________．
28．相反（2分），9（2分），15（3分）
28．（8分）现有一种特殊的电池，它的电动势E恒定，内阻r较大。
为了测定这个电池的电动势和内电阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻很大，对电路的影响可不考虑，R为电阻箱，改变电阻箱的阻值，记录电压表示数，得到如图乙所示图线。
（1）图线中斜率的物理意义是_____________，截距的物理意义是_____________。
由斜率与截距可以求得E＝___________V，r＝__________。
（2）若实验中电压表内阻的影响不能忽略，则由上述图线求得的电动势将比真实值_____________（填“偏大”、“不变”或“偏小”）求得的内阻将比真实值_____________（填“偏大”、“不变”或“偏小”），并简要说明理由（写出必要的计算式）：
28．（8分）
（1）r/E，1/E，5.2-5.6V，155-175（各1分），
（2）偏小（1分），偏小（1分），
由式1/U＝r/ER＋1/E＋r/ERV知使截距偏大而斜率没变（2分）。
29．（8分）某同学设计了一个如图所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻．使用的实验器材为：
待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1
）、电阻箱（0～99.99
）、滑动变阻器（0～10
）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干．考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略．该同学按图连线并通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20
．
（1）简要写出利用图示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：
①______________________________________________________；
②______________________________________________________；
（2）如图是由实验数据绘出的
图象，由此求出待测干电池组的电动势E＝____________V、内阻r＝_____________
．（计算结果保留两位小数）
29．（8分）
（1）①调节电阻箱R，断开开关K，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数；
②断开开关D，再次调节电阻箱R，将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数。
（2）2.782.33
29．（8分）在测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：
（A）待测的干电池（B）电流传感器1
（C）电流传感器2（D）滑动变阻器R（0—20Ω，2A）
（E）定值电阻R0（2000Ω）（F）开关和导线若干
某同学发现上述器材中虽然没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验。
（1）在实验操作过程中，该同学将滑动变阻器的滑片P向右滑动，则电流传感器1的示数将________（选填“变大”或“变小”）。
（2）图乙为该同学利用测出的实验数据绘出的I1-I2图线（I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I2的数值远远大于I1的数值），则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
（3）若将图线的纵坐标改为________，则图线与纵坐标的交点的物理含义即为电动势的大小。
29．
（1）变小。
（2）2.96（士0.04）V；
1.68Ω（士0.03）Ω。
（3）I1R0。
29．在利用伏安法测量某传感器（可看成一个纯电阻）在不同电压下电阻变化情况的实验中，采用如图所示的电路可以方便地调节传感器两端的电压值。
图中两个变阻器的总电阻值分别为R1＝2000和R2＝200。
（1）如果传感器的电阻变化超过标准值1，则该传感器就失去作用。
某传感器上标有“6V，3.6W”的字样，实验中测得电压表示数为3.8V，电流表示数为0.44A，则这个传感器________（填“可以”或“不可以”）使用。
（2）在实验中，为了使被测传感器两端的电压在开始时有最小值，当单刀双向电键K2置于“1”位置时，则在闭合电键K1前变阻器R1和R2的滑臂P1和P2应分别放在各自的______端和______端。
（3）在实验中，为了测量传感器在某一确定电压下的电阻，闭合电键K1，当单刀双向电键K2置于“1”位置时，变阻器______可以作为精细调节使用，在单刀双向电键K2置于“2”位置时，变阻器______可以作为精细调节使用。
29．
（1）可以，
（2）a，c，（3）R2，R1。
实验十六用DIS研究通电螺线管的磁感应强度
研究通电螺线管的磁感应强度
[实验目的]
研究通电螺线管的磁感应强度。
[实验器材]
DIS（磁传感器、数据采集器、计算机等）、长螺线管、滑动变阻器、稳压电源、导线等。
应用DIS的磁传感器可以测定磁场的磁感应强度。
1.将图10—29中的磁传感器接入数据采集器。
2.螺线管接入电源后放置在水平桌面上，调节传感器的高度，使它的探管正好在螺线管的轴线上。
点击实验菜单上“研究通电螺线管的磁感应强度”，显示屏上将出现B-d坐标及数据表格等（图10-30）。
其中B为通电螺线管产生的磁场的磁感应强度，d为次传感器插入线圈的长度。
（4）改变d值，点击“记录数据”，可得到多组不同的d，B
值：
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
距离d/cm
磁感应强度B/mT
（5）启动“绘图”功能，在显示屏上可观察到B-d图线。
（6）实验结果：
-------------------------------------------------。
点击某些磁场的磁感应强度的数量级（单位：
T）
十八、DIS实验测定通电线圈周围的磁感应强度
用磁传感器测定通电线圈内部中心轴线上的各点磁感应强度的DIS实验中，某同学测得一组实验数据如下，（B为线圈通电后产生的磁感应强度，x为磁传感器端部与线圈中心的距离）
距离x（cm）
磁感应强度B（mT）
磁感应强度B（m
1.00
0.00
6.50
4.52
1.50
0.36
13
7.00
4.41
2.00
0.87
14
7.50
4.17
2.50
1.58
15
8.00
3.86
3.00
2.24
16
8.50
3.39
3.50
2.99
17
9.00
2.73
4.00
3.45
18
9.50
4.5
4.04
19
10.0
1.44
5.00
4.25
20
10.50
0.71
5.50
4.48
21
11.0
0.19
6.00
4.55
请你按照上述实验数据在下列坐标中画出图像。
实验结果表明通电线圈内部中间部分磁感应强度基本不变为一近似匀强磁场（答案。
十八图略）
实验十七测定在一定电压下工作的直流电动的效率
（高二上教材P96）
2.电动机的效率
电动机输入电功率为P入，输出功率为P出，电动机的效率n=P出/P入
学生实验测定直流电动机的效率
测定在一定电压下工作的直流电
动机的效率。
[实验器材]
直流电动机（带长轴，额定电压4.5V）、电源、电压表、滑动变阻器、开关、盛砝码小盘（质量已知）、停表、刻度尺、砝码若干、细绳一根、导线等。
？
电动机的效率怎样测定？
电动机是吧电能转变为机械能的装置。
在能量转换过程中有能量损失，这就涉及到电动机效率问题了。
直流电动机的输入电功率P入=IU（I是通过线圈的电流，U是输入电压），输出机械功率P出=W/t，或P出=Fv（W是电动机对外做的机械功，t是做功的时间，F是电动机产生的牵引力，v是牵引物体的速度）。
由于能量总有损耗，直流电动机的效率，即输出功率与输入功率之比，总是小于100%。
下面请同学们自己设计一个测定直流电动机效率的实验，看看该电动机的效率有多大？
1.本实验给出的主要器材，如图10-36所示。
2.讨论：
本实验中应如何测定电动机的输出功率和输入功率？
3.写出计算电动机效率n的表达式。
4.本实验要测定的物理量有哪些？
5.在下面框中画出实验装置示意图，设计实验步骤。
（注意：
至少测量三次）
十九、测定在一定电压下工作的直流电动机的效率
在用直流电动机提升砝码来测其效率的实验中，要测定的物理量有H、G、U、I、t（用如下选项中的物理量符号表示）：
计算电动机效率的表达式为（用每个量的字母表示）
。
选项：
1砝码上升的高度H；
2细线的长度L;
3砝码的重力G；
4电动机的绕线电阻R；
5电动机两端的电压U；
6通过电动机的电流强度I；
7拖升砝码所用的时间t；
8电动机的转速n；
9电动机的质量m。
1.本实验的器材有电动机、电源、电压表、滑动变阻器、开关、盛砝码的小盘、秒表、砝码、细线等，请在方框内画出实验电路图。
2.图为该实验的实物，用笔代替导线在实物图上连接。
3.
（1）图为直流电动机的示意图。
当它接通不计内阻的直流电源后，从上而下看去，转子作顺时针方向转动。
1电源的机性为（A）
（A）A正B负
（B）B正A负
（C）无法判断。
（2）如果在电动机转动是，转子突然被卡住而停止
转动，则电动机的输入电功率将（B）
A保持不变；
（B）增大；
（C）减小；
（D）等于零。
5.提出减小实验误差的方案或做法：
在保持G、H不变的情况下，多做几次实验测U、I、t，然后取平均值计算。
28．（6分）某学生小组使用DIS做“测定电动机效率”实验，实验装置如左图。
（1）用电流传感器和电压传感器（图中电流表和电压表）测量的是电动机______________电流电压值（填“输入”或“输出”）
（2）右图是用位移传感器测定重物匀速上升时的位移——时间图线，同时电流传感器和电压传感器的读数基本不变，约为0.14A和3.3V，已知重物质量
则在2.4～2.8s时间段，重物克服重力做功的功率为_____________W；
该电动机的工作效率约为______________。
28．（共6分）
（1）输入；
（2）0.213（0.210——0.225）；
46%（45.5%——48.7%）（每个空2分）
实验十八研究感应电流产生的条件
[实验目的]：
探索研究研究感应电流产生的条件
条形磁铁、灵敏电流计、线圈A和B、滑动变阻器、电源、开关、导线等。
[探索研究]通过法拉第实验的启发，现在让我们利用现有实验器材
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