高考物理大二轮总复习与增分策略题型研究6加试实验一.docx
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高考物理大二轮总复习与增分策略题型研究6加试实验一
题型研究6加试实验
（一）
考纲解读
实验名称
考试属性
必考
加试
探究导体电阻与其影响因素（包括材料）的关系（同时练习使用螺旋测微器）
√
探究电磁感应的产生条件
√
探究感应电流方向的规律
√
探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
√
探究导体电阻与其影响因素（包括材料）的
关系（同时练习使用螺旋测微器）
1．实验原理（如图1）
（1）根据电阻定律公式知道只要测出接入电路的金属丝的有效长度l和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率．
图1
（2）螺旋测微器的读数：
测量值（mm）＝固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度数（估读一位）×0.01（mm）．
如图2所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：
2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.
图2
2．实验步骤
（1）用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.
（2）连接好用伏安法测电阻的实验电路．
（3）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.
（4）把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值处于最大的位置．
（5）闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内．
（6）将测得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率．
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：
错误1：
导线连接在滑动变阻器的滑片上；
错误2：
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．
变式题组
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
向下
向上
向上
Φ的变化情况
增加
减少
减少
增加
感应电流在线圈中的方向
自下而上
自上而下
自下而上
自上而下
感应电流的磁场方向（线圈中）
向上
向下
向上
向下
感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系
相反
相同
相同
相反
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
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