物理高考题型电学实验文档格式.docx
《物理高考题型电学实验文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理高考题型电学实验文档格式.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
3．数据处理
电阻R的数值可用以下两种方法确定：
（1）计算法：
利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果．
（2）图象法：
可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的斜率求出电阻值R.
4．实验注意事项
（1）因一般金属丝电阻较小，为了减小实验的系统误差，必须选择电流表外接法．
（2）本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态．
（3）测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度（即两接线柱之间的长度）；
在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径并求平均值d.
（4）电流不宜过大（电流表用0～0.6A量程），通电时间不宜太长，以免电阻率因温度的升高而变化．
例1
小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值．
（1）图3是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出．
图3
图4
（2）小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图4所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________（填“○”或“×
”）表示的．
（3）请你选择一组数据点，在图上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________.（结果保留两位有效数字）
答案
（1）见解析图甲
（2）×
（3）见解析图乙 用“×
”表示的数据连线时，电阻为1.2Ω（1.1Ω～1.3Ω均可），用“○”表示的数据连线时，电阻为1.6Ω（1.5Ω～1.7Ω均可）
解析
（1）连线如图甲所示．
甲
乙
（2）U－I图象如图乙所示，U－I图象的斜率反映了电阻的大小，而用电流表内接法时测得的电阻偏大，外接法时测得的电阻偏小，所以外接法的数据点是用“×
”表示的．
（3）在U－I图象上，选用外接法所得的“×
”连线，则R＝
＝1.2Ω，选用内接法所得的“○”连线，则R＝
＝1.6Ω.
变式题组
1．在“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验中，有两节新的干电池、开关、若干导线和待测金属管（阻值约为5Ω）及下列器材：
A．电压表0～3V，内阻约10kΩ
B．电压表0～15V，内阻约50kΩ
C．电流表0～0.6A，内阻约0.05Ω
D．电流表0～3A，内阻约0.01Ω
E．滑动变阻器，0～10Ω
（1）要求较准确地测出其阻值，电压表应选__________，电流表应选__________．（填序号）
（2）实验中的实物接线如图5所示，请指出接线中的两处明显错误．
图5
错误1：
________________________________________________________________________
错误2：
答案
（1）A C
（2）导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法
解析
（1）由于两节新的干电池的电动势为3V，所以电压表应选A；
由于通过金属管的最大电流约为Im＝
＝
A＝0.6A，所以电流表应选C.
（2）由于待测金属管阻值远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，连线图中的两处明显错误分别是：
导线连接在滑动变阻器的滑片上；
采用了电流表内接法．
探究电磁感应的产生条件
1．实验现象
实验1 闭合导体回路中部分导体切割磁感线运动
如图6所示，导体AB做切割磁感线运动时，电流表的指针发生偏转，而导体AB平行于磁感线运动时，电流表的指针不发生偏转．
图6
实验2 条形磁铁在线圈中运动
如图7所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，电流表的指针发生偏转，但磁铁在线圈中静止不动时，电流表的指针不发生偏转．
图7
实验3 改变小螺线管中的电流
如图8所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表的指针发生偏转；
若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表的指针也发生偏转；
而开关一直闭合，滑动变阻器的滑片不动时，电流表的指针不发生偏转．
图8
2．归纳探究结论
实验1是通过导体运动改变穿过闭合导体回路的磁通量；
实验2是磁体运动即磁场变化，改变穿过闭合导体回路的磁通量；
实验3是通过改变原线圈中的电流从而改变磁场强弱，进而改变穿过闭合导体回路的磁通量．
3．注意事项
（1）实验中使用磁性较强的磁铁，电流表用灵敏电流计．
（2）实验1中，注意哪种运动是切割磁感线运动，为了增强实验效果，也可用多匝矩形线框的一边切割磁感线．
（3）实验2中，插入磁铁后要在线圈中停留一段时间，待电流计指针回到零位置后再拔出，改变插拔速度，进行观察．
（4）实验3中，滑动变阻器滑片移动速度不要太快，注意电路连接情况，要明确电源的电流并未流过大线圈．
（5）小线圈中放入铁芯，可使实验现象更明显．
（6）归纳结论时，注意从磁通量变化的角度进行．
例2
（2014·
浙江7月学考·
28）用如图9所示的装置做“探究产生感应电流的条件”实验，下列说法正确的是（ ）
图9
A．甲图中当磁铁静止在线圈中时，电流表的指针偏向右侧
B．甲图中N极或S极插入线圈时，电流表的指针均偏向右侧
C．乙图中开关处于闭合状态，移动变阻器的滑片时电流表指针发生偏转
D．乙图中开关处于断开状态，拔出线圈A时电流表的指针偏向右侧
答案 C
解析 甲图中当磁铁静止在线圈中时，磁通量没有变化，没有感应电流，电流表的指针不动，故A错误；
甲图中N极或S极插入线圈时，与线圈相连的回路磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转．但N极或S极插入线圈时，磁通量增大的方向相反，根据楞次定律可知，两次感应电流的方向一定相反，故B错误；
乙图中开关处于闭合状态，移动变阻器的滑片时，穿过B线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转，故C正确；
乙图中开关处于断开状态，不是闭合电路，线圈B中不产生感应电流，电流表指针不偏转，故D错误．
2．某同学做观察电磁感应现象的实验，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图10所示的实验电路，当他接通或断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其原因是（ ）
图10
A．开关位置接错
B．电流表的正、负接线柱接反
C．线圈B的接头3、4接反
D．蓄电池的正、负极接反
答案 A
解析 电流表的指针发生偏转的条件是接通或断开开关瞬间线圈B中的磁通量发生变化，开关的正确接法是接在线圈A所在的回路中，接在线圈B所在的电路中，不会产生感应电流．而B、C、D三项中的操作不会影响感应电流的产生．
3．如图11所示是研究电磁感应现象实验所需的器材，用实线将带有铁芯的小螺线管A、电源、滑动变阻器和开关连接成回路Ⅰ，将小量程电流表和大螺线管B连接成回路Ⅱ.并列举出实验中改变回路Ⅱ的磁通量，使回路Ⅱ产生感应电流的三种方式：
图11
（1）________________________________________________________________________；
（2）________________________________________________________________________；
（3）________________________________________________________________________．
答案 实物连接见解析图
（1）开关闭合（或断开）瞬间
（2）将小螺线管A插入大螺线管B瞬间（或从大螺线管B中取出瞬间）
（3）保持开关闭合，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，然后移动滑动变阻器的滑片
解析 小螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；
大螺线管B与电流表组成一个闭合回路，如图所示．小螺线管A放入大螺线管B内，当小螺线管A中的电流发生变化时，大螺线管B处的磁场也发生变化，进而使穿过大螺线管B的磁通量发生变化，大螺线管B与电流表组成的闭合回路中就产生了感应电流，所以采取的方式只要能够改变A中的电流就可以了．
探究感应电流方向的规律
1．实验设计
如图12所示，条形磁铁插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，利用电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向．
图12
2．实验器材
电流表、条形磁铁、螺线管、电源、开关、导线．
3．实验现象
相对运动情况
原磁场方向
向下
向上
Φ的变化情况
增加
减少
感应电流在线圈中的方向
自下而上
自上而下
感应电流的磁场方向（线圈中）
感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系
相反
相同
4.实验结论
当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；
当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同．
5．注意事项
实验前应首先查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系，判断的方法是：
采用如图13所示的电路，用一节干电池与电流表及线圈串联，由于电流表量程较小，所以在电路中应接入限流变阻器R，电池采用旧电池，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向．
图13
例3
如图14所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置．
图14
（1）将实物电路中所缺的导线补充完整．
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将线圈L1迅速插入线圈L2中，灵敏电流计的指针将________偏转．（选填“向左”“向右”或“不”）
（3）线圈L1插入线圈L2后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，灵敏电流计的指针将________偏转．（选填“向左”“向右”或“不”）
答案
（1）见解析图
（2）向右 （3）向左
解析
（1）补充的实物电路如图所示．
（2）已知闭合开关瞬间，线圈L2中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转．当开关闭合后，将线圈L1迅速插入线圈L2中时，线圈L2中的磁通量增加，由已知条件可知产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转．
（3）滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，线圈L1中的电流变小，线圈L2中的磁通量减少，则灵敏电流计的指针向左偏转．
4．（多选）如图15甲所示，开关S闭合后电流表指针由中央向左偏，当把一个线圈A和这个电流表串联起来（图乙）后，将一个条形磁铁B插入或拔出线圈时，线圈中会产生感应电流，经观察发现，电流表指针由中央位置向右偏，这说明（ ）
图15
A．如果磁铁的下端是N极，则磁铁正在远离线圈
B．如果磁铁的下端是S极，则磁铁正在远离线圈
C．如果磁铁的下端是N极，则磁铁正在靠近线圈
D．如果磁铁的下端是S极，则磁铁正在靠近线圈
答案 AD
探究变压器线圈两端的电压与匝数的
关系
1．实验目的
探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系．
2．实验原理
原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压．本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系．
3．实验器材：
两只多用电表（或两只交直流数字电压表）、学生电源（低压交流电源）、开关、可拆变压器、导线若干．
4．实验步骤
（1）按如图16所示连接好电路图，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数．
图16
（2）打开学生电源，读出电压值，并记录在表格中．
（3）保持匝数不变多次改变输入电压，记录下每次的两个电压值．
（4）保持电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值．
5．数据记录与处理
次序
n1（匝）
n2（匝）
n1∶n2
U1（V）
U2（V）
U1∶U2
1
2
3
4
6.结论
原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比相等．
7．误差分析
（1）实际变压器存在各种损耗．
（2）交流电表的读数存在误差．
8．注意事项
（1）在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．
（2）为了人身安全，学生电源的电压不能超过12V，不能用手接触裸露的导线和接线柱．
（3）为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量．
例4
（2015·
浙江10月选考）如图17所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，电源输出端与变压器线圈连接方式正确的是________（选填“甲”或“乙”）．变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的电压分别为8.2V和3.6V，据此可知电压比与匝数比不相等，主要原因是________________．
图17
答案 乙 漏磁、铁芯发热、导线发热
解析 变压器是靠电磁感应原理工作的，必须接交流电，故正确的是图乙；
理想变压器电压与匝数成正比，实际变压器不成正比的原因是由于漏磁、铁芯发热、导线发热等电能损失造成的．
5．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材：
A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B．条形磁铁
C．直流电源
D．多用电表
E．开关、导线若干
上述器材在本实验中不必用到的是________（填器材前的序号），本实验中还需用到的器材有______________．
答案 BC 低压交流电源
6．做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是（ ）
A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
答案 D
1．（多选）已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联，接成如图1所示电路，当条形磁铁按图示情况运动时，以下判断正确的是（ ）
A．甲图中电流计指针偏转方向向右
B．乙图中磁铁下端是N极
C．丙图中磁铁的运动方向向下
D．丁图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向
答案 ABD
2．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图2所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（ ）
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
3．（2015·
浙江7月学考）如图3所示是“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验装置示意图，为完成实验，学生电源输出电压可为（ ）
A．直流2VB．直流4V
C．直流6VD．交流8V
4．如图4所示是“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验装置，下列说法正确的是（ ）
A．与灯泡连接的线圈叫原线圈
B．测量变压器输出电压要用直流电压表
C．若只增加副线圈的匝数，变压器的输出电压变大
D．若只增加副线圈的匝数，变压器的输出电压变小
5．（2015·
杭州模拟）在“研究电磁感应现象”的实验中：
（1）首先要确定电流表指针偏转方向和电流方向间的关系．实验中所用电流表量程为100μA，电源电动势为1.5V．待选的保护电阻有：
R1＝100kΩ，R2＝1kΩ，R3＝10Ω，应选用________作为保护电阻．
（2）实验中已得出电流表指针向右偏转时，电流是从“＋”接线柱流入的，那么在如图5所示的装置中，若将条形磁铁S极朝下插入线圈中，则电流表的指针应向________偏转．
答案
（1）R1
（2）右
解析
（1）为保护电流表安全，保护电阻最小值R＝
＝1.5×
104Ω，因此保护电阻应选R1.
（2）将条形磁铁S极朝下插入线圈中，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量增加；
由楞次定律可知，感应电流从“＋”接线柱流入电流表，电流表的指针应向右偏转．
6．（2015·
浙江10月选考）在“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验中，某同学测量金属丝直径时，螺旋测微器示数如图6所示，读数是________mm；
若要测量该金属丝的电阻率，还需要用到的测量仪器有________．
答案 0.638±
0.002 电压表、电流表、刻度尺
解析 由图可知，螺旋测微器读数为0.5mm＋13.8×
0.01mm＝0.638mm.由R＝
＝ρ
得ρ＝
，测电压U用电压表，测电流I用电流表，测金属丝长度l用刻度尺，故若要测金属丝的电阻率，还需用到的测量仪器有电压表、电流表和刻度尺．
7．在研究电磁感应现象的实验中．
（1）请在图7甲所示的器材中，用实线代替导线连接实物电路．
（2）已知电流从左侧流入灵敏电流计则指针向左偏．若原线圈中磁感应强度方向向下，将原线圈放入副线圈后闭合开关，发现灵敏电流计指针向左偏，则副线圈应选________（填“乙”或“丙”）线圈．
（3）某次实验中，正确连接电路后将原线圈放入副线圈．闭合开关时发现灵敏电流计指针无偏转，然后移动变阻器滑片发现指针有偏转，则可能的故障是________________．
（4）正确连接电路后，通过特殊的方法使滑动变阻器电阻随时间均匀减小．在电阻均匀减小的过程中，灵敏电流计的指针偏转幅度的变化情况是________．
A．稳定不变
B．逐渐增大
C．逐渐减小
D．先减小后增大
答案
（1）见解析图
（2）乙 （3）滑动变阻器电阻丝有断路 （4）B
解析
（1）将电源、开关、变阻器、原线圈串联成一个回路，再将电流计与副线圈串联成另一个回路，电路图如图所示．
（2）发现灵敏电流计指针向左偏，则可知，电流从正极流进，由于磁场向下，且增大，根据楞次定律可知，副线圈应选乙．
（3）闭合开关时发现灵敏电流计指针无偏转，说明电路中没有电流，或与电流计相连的电路不闭合，而当移动变阻器滑片时发现指针有偏转，说明与小螺线管相连的回路中，滑动变阻器电阻丝有断路现象．
（4）滑动变阻器电阻随时间均匀减小，根据数学知识可知，电流非均匀增大，则磁场的变化率会逐渐增大；
故B正确，A、C、D错误．
8．有一个教学用的可拆变压器，如图8甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B（内部导线电阻率、横截面积相同），线圈外部还可以绕线．
（1）某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________线圈的匝数较多（选填“A”或“B”）．
（2）如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：
一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成实验步骤的填空：
①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；
②将________（选填“A”或“B”）线圈与低压交流电源相连接；
③用多用电表的________挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U.
④则A线圈的匝数为________．
答案
（1）24 A
（2）②A ③交流电压 ④n
解析
（1）多用电表欧姆挡读数＝指针指示值×
倍率．A的读数为24，倍率为×
1，所以电阻为24Ω，根据电阻定律，电阻率和横截面积相同时，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A线圈匝数较多．
（2）因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接．变压器输入、输出电压都是交流电，所以要用交流电压挡测输入和输出电压．根据变压器电压比等于匝数比，有：
.
所以：
nA＝n
9．利用螺旋测微器、刻度尺和如图9所示的器材（其中电流表的内阻为1Ω，电压表的内阻为5kΩ）测量一根粗细均匀的阻值约为5Ω的金属丝的电阻率．
（1）用笔画线代替导线，将图中的器材连接成实物电路，要求尽量避免交叉，电流表、电压表应当选择合适的量程（已知电源的电动势为6V，滑动变阻器的阻值为0～20Ω）．
（2）实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用刻度尺测量金属丝的长度示数如图10所示，电流表、电压表的读数如图11所示．由图可以读出金属丝两端的电压U＝________，流过金属丝的电流I＝________，金属丝的长度L＝________，金属丝的直径d＝________.
（3）该金属丝的电阻率是________．（保留两位有效数字）
答案
（1）见解析图
（2）2.20V 0.44A 30.50cm 1.850×
10－3m （3）4.4×
10－5Ω·
m
解析
（1）由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多，因此采用电流表外接法；
由于金属丝的电阻比滑动变阻器的总电阻要小，因此采用限流式接法；
由题图可以看出电流表应该连接“－”接线柱和“0.6”接线柱，电压表应该连接“－”接线柱和“3”接线柱，具体连线如图所示．
（2）由题图可以看出：
电压表的量程是3V，所以读
升级会员 