高考物理探究性电学实验.docx

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高考物理探究性电学实验

高考物理探究性电学实验

探究性电学试验

 1、（常州中学）现有一种特殊的电池，它的电动势E约为9V，内阻r约为

50Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50mA，为了测定这个电池的电动

势和内阻，某同学利用如图（a）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，阻值范围0～9999Ω，R0是定值

电阻，起保护电路的作用．

（1）实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格：

 A.10Ω2.5WB.100Ω1.0W

 C.200Ω1.0WD.2000Ω5.0W

 本实验应选哪一种规格？

答。

（2）该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取

电压表的示数改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图（b）所示的图线

（已知该直线的截距为0.1V-1）．则根据该同学所作出的图线可求得该电池

的电动势E为V，内阻r为Ω.

 （命题思路：

课本实验原理的迁移与变式，器材选择、电路原理分析、数

形结合）

 答案：

．

（1）C

（2）1046±2.

 2．（泰州期初本题12分）影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料

的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率则随温度的升高而减

小，PTC元件由于材料的原因有特殊的导电特性。

（1）如图（甲）是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，

若用该电阻与电池（电动势E=1.5V，内阻不计）、电流表（量程为5mA、内

阻Rg=100Ω）、电阻箱R′串联起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电

阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简

单的”金属电阻温度计”。

 　　　　①电流刻度较大处对应的温度刻度______▲________；（填”较大”

或”较小”）

 　　　　②若电阻箱阻值R′=50Ω,在丙图中标出空格处对应的温度数值。

（2）一由PTC元件做成的加热器，实验测出各温度下它的阻值，数据如

下：

C010*********

664100196256R-1/kΩ-10.070.090.140.330.280.200.170.130.100.070.06

 　　已知它向四周散热的功率为PQ=0.1（t-t0）瓦，其中t（单位为0C）为加

热器的温度，t0为室温（本题取200C）。

当加热器产生的焦耳热功率PR和向

四周散热的功率PQ相等时加热器温度保持稳定。

加热器接到200V的电源

上，在方格纸上作出PR和PQ与温度t之间关系的图象

 ①加热器工作的稳定温度为___▲_____0C；（保留两位有效数字）

 ②加热器的恒温原理为：

 　　当温度稍高于稳定温度时________▲_________；

 　当温度稍低于稳定温度时_________▲_________，从而

保持温度稳定。

 命题思路：

金属电阻温度计的设计方法考查、PTC元件的电学性质的理

解、热平衡的知识

 答案：

（1）①较小..........................................2’

 ②500C.......................................2’

（2）①图象...2’（能定性反映变化规律即可）700C（680C～

720C）...2’

 　　　　　②加热器电阻增大，产生的焦耳热的功率小于散热的功率，温

度将下降...2’

 　　　　　　　加热器电阻减小，产生的焦耳热的功率大于散热的功率，

温度将上升。

...2’

 3．（苏北三市调研8分）某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧

了的各种类型的电池，及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈。

现

从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R0（约为2kΩ），二是手机中常

用的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）。

在操

作台上还准备了如下实验器材：

 A．电压表V（量程4V，电阻RV约为4.0kΩ）

 B．电流表A1（量程100mA，电阻RA1约为5Ω）

 C．电流表A2（量程2mA，电阻RA2约为50Ω）

 D．滑动变阻器R1（0～20Ω，额定电流1A）

 E．电阻箱R2（0～999.9Ω，最小分度值0.1Ω）

 F．开关S一只、导线若干

 ⑴为了测定电阻R0的阻值，小组的一位成员，设计了如图所示的电路原

理图并选取了相应的器材（电源用待测的锂电池），其设计或器材选取中有不

妥之处，你认为应该怎样调整？

▲。

 ⑵在实际操作过程中，发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏，请用余下

的器材测量锂电池的电动势E和内阻r。

 ①请你在方框中画出实验电路图（标注所用器材符号）

 ②为了便于分析，一般采用线性图象处理数据，请写出与线性图象对应的

相关物理量间的函数关系式▲。

 答案：

⑴用A2替换A1（2分）

 ⑵见右（3分）

 （3）（3分，其它合理也得分）

 4．（淮安一调10分）某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx：

电源

E，适当量程的电流表电压表各一只，滑线变阻器R，电阻箱RP，开关S1、

S2，导线若干。

他设计的电路图如图（a）所示，具体做法：

先闭合S1，断

开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1，

U1；再保持RP阻值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2．

（1）请你帮他按电路图在实物图（b）上连线；

（2）写出被测电阻Rx=▲（用电表的读数表

示）；

 （3）此实验中因电流表有内阻，电压表内阻不是无限大，使被测电阻的测

量值真实值（选填”大于、小于或等于”）．

 答案．

（1）

（2）先闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，

记下两表示数为I1，U1；设电压表内阻为Rv

 　　　　　=+

 　　　　再保持RP不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数为I2、U2。

 　　　　=++

 　　　　　∴Rx=

 　（3）”等于”。

 评分说明：

第

（1）实物连图正确，得4分；第

（2）表达式4分（不必写

计算过程）；第（3）2分。

 5．（南通基础调研11分）某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻，实验

器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图所

示电路进行实验，测得的数据如下表所示．

 实验次数12345R（Ω）4.010.016.022.028.0I（A）1.000.500.340.250.201/I

（A-1）1.02.02.94.05.0

（1）若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作

（选填”R-I”或”R-1/I”）图象；

（2）利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象；

 （3）由图象可知，该电池的电动势E=V，内阻r=Ω；

 （4）利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相

比，理论上

 　E测E真，r测r真（选填”>“、”（4分）

 6．（海安如皋期中联考）影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料

的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率则随温度的升高而减

小．

（1）如图（甲）是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，图

中R0表示0℃时的电阻，k表示图线的斜率．若用该电阻与电池（E、r）、

电流表Rg、滑动变阻器R′串联起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该

电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个

简单的”金属电阻温度计”．使用”金属电阻温度计”前，先要把电流表的刻度

值改为相应的温度刻度值，若温度t1＜t2，则t1的刻度应在t2的________侧

（填”左”、”右”）；在标识”金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温

度和电流的对应关系．请用E、R0、k等物理量表示所测温度t与电流I的关

系式t＝__________。

（2）研究某种导电材料的用电器Z的导电规律时，利用如图（丙）所示

的分压电路测得其电压与电流的关系如下表所示：

U

（V）0.400.601.001.201.501.60I（A）0.200.450.801.802.813.20

 根据表中数据，可以判断用电器件Z可能由材

料组成；根据表中的数据找出该用电器件Z的电流随电压变化的规律

是，具体的表达式为．　　　　

 解析：

右；；半导体材料；

 7．（南通市一调10分）要测量一电源的电动势E（小于3V）和内阻r（约

1Ω），现有下列器材：

电压表V（3V和15V两个量程）、电阻箱

（0~999.9Ω）、定值电阻R0=3Ω、开关和导线。

某同学根据所给器材设计如

下的实验电路。

（1）电路中定值电阻R0的作用是．

（2）请根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线连接电路。

 （3）该同学调节电阻箱阻值R，读出对应的电压表读数U，得到二组数

据：

R1=2.0Ω时U1=2.37V；R2=4.0Ω时U2=2.51V。

由这二组数可求得电源

的电动势为E=V，内阻为r=Ω．

 （4）为使最终测量结果更精确，在不改变实验方法、不更换实验器材的前

提下，请你对该同学提一条建

议。

 答案：

（1）保护电源，防止短路　（2分）

（2）如右图所示（有一处错就不给分）　（2分）

 　（3）多测几组R、U，分别求出电动势E、内阻r，再求E、r的平均

值，利用图象处理数据。

　（2分）

 8．（盐城六校）用高电阻放电法测电容的实验，是通过对高阻值电阻放电

的方法，测出电容器充电电压为U时，所带的电量为Q，从而再求出待测电

容器的电容C．某同学的实验情况如下：

（1）按图甲所示电路连接好实验电路；

（2）接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近

满刻度，记下这时电流表的示数I0＝490μA及电压表的示数Uo＝6.2V，I0

和U0分别是电容器放电的初始电流和电压；

 （3）断开开关S，同时开始计时，每隔5s或10s测一次电流I的值，将测

得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据（10组）表示在以时间t

为横坐标、电流I为纵坐标的坐标纸上，如图乙中用”×”表示的点．

 试根据上述实验结果，在图乙中作出电容器放电的I-t图象,并估算出该电

容器两端的电压为U0时所带的电量Q0约为___________C；该电容器的电

容C约为____________F

 答案：

用平滑曲线连接（2分）

 该电容器两端的电压为U0时所带的电量Q0约为（8.0---9.0）×10-3C（3

分）；该电容器的电容C约为（1.29----1.45）×10-3F（3分）

 9．电梯启动过程和停止过程的加速度大小是一个电梯性能的重要参数。

如

果让你粗略地测定电梯启动时的加速度（假设电梯启动过程中做匀变速直线

运动），你如何用最简单、可行的仪器或物品来进行？

（1）写出你要选用的仪器或物品的名称：

_____________________

____。

（2）写出要测量的物理量（说明符号及其物理意义）____

____

 ___