2013年全国高考物理试题分类解释：专题十六、电学实验

2013年全国高考物理试题分类解释：专题十六、电学实验

专题十六、电学实验 ‎1（2013高考天津理综物理第9题）（3）要测绘一个标有“3V，0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作。已选用的器材有：‎ 电池组（电动势为4.5V，内阻约1Ω):‎ 电流表（量程为0~250mA．内阻约5Ω);‎ 电压表（量程为0~3V．内限约3kΩ):‎ 电键一个、导线若干。‎ ① 实验中所用的滑动变阻器应选下列中的（填字母代号）。‎ A. 滑动变阻器（最大阻值20Ω, 额定电流‎1A)‎ B. 滑动变阻器（最大阻值1750Ω,额定电流‎0.3A)‎ ② 实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）。‎ ③ 实脸得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为50Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是 W。‎ 答案：①A ②B ③0.1‎ 解析：①实验中所用的滑动变阻器应该便于调节，选择最大阻值小的A。‎ ‎②根据题述灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作，实验电路应为分压电路，电流表外接，实验的电路图应选用图B。‎ ‎③由闭合电路欧姆定律，E=U+Ir，代入数据变化得：I=0.3-0.2U。在小灯泡的伏安特性曲线上画出电源的伏安特性曲线I=0.3-0.2U，如图。二线的交点为电路工作点，交点的纵坐标和横坐标的乘积等于小灯泡消耗的功率是P=UI=1.0×0.1W=0.1W。‎ ‎2．（2013高考浙江理综第22题）采用如图所示的电路“‎ 测定电池的电动势和内阻”。‎ ‎（1）除了选用照片中的部分器材外， （填选项）‎ A．还需要电压表 B．还需要电流表 C．还需要学生电源 D．不在需要任何器材 ‎（2）测量所得数据如下 测量次数 物理量 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ R/Ω ‎1.2‎ ‎1.0‎ ‎0.8‎ ‎0.6‎ ‎0.4‎ ‎0.2‎ I/A ‎0.60‎ ‎0.70‎ ‎0.80‎ ‎0.89‎ ‎1.00‎ ‎1.20‎ U/V ‎0.90‎ ‎0.78‎ ‎0.74‎ ‎0.67‎ ‎0.62‎ ‎0.43‎ 用作图法求得电池的内阻r= ；‎ ‎（3）根据第5组所测得的实验数据，求得电流表内阻RA= 。‎ 答案：（1）A（2）r=0.75Ω ‎（3）0.22Ω 解析：（1）采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”已有电流表，电键、电源、电阻箱，还需要电压表，选项A正确。‎ ‎（2）根据测量所得数据画出U——I图象，由图象斜率可得电池的内阻r=0.75Ω。‎ ‎（3）根据第5组所测得的实验数据，由欧姆定律，U=I(R+RA),，求得电流表内阻RA=0.22Ω.‎ ‎3．（7分）（2013高考安徽理综第21题III）根据闭合电路欧姆定律，用图Ⅰ所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。图中R0两端的对应电压U12,对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的。根据实验数据在-----R坐标系中描出坐标点，如图2所示。已知R0=150Ω ‎，请完成以下数据分析和处理。（1）图2中电阻为 Ω的数据点应剔除；‎ ‎（2）在坐标纸上画出-----R关系图线；‎ ‎（3）图线的斜率是 （V-1·Ω-1），由此可得电池电动势E= V。‎ ‎【答案】(1)R=80.0Ω点偏离太远，应为错误点，剔除 ‎(2) 画出-----R关系图线如图。(3) 1.41‎ ‎【 解析】在画出的直线上取两个点，求出斜率即可；根据闭合电路的，可得=（R+r）+R,。由=可求得E=1.41V。‎ ‎4.（6分）（2013高考安徽理综第21题II）（1）在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为_______mm。‎ ‎（2）为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图Ⅰ所示的实验电路图，按照该电路图完成图2中的实物电路连接。‎ ‎【答案】（1）‎0.007mm ‎0.640mm （2）实物电路连接如图。‎ ‎【 解析】校零时螺旋测微器读数：‎0mm+‎0.01mm×0.7=‎0.007mm;测量时螺旋测微器读数：‎0.5mm+‎0.01mm×14.7=‎0.647mm;合金丝的直径的d=‎0.647mm-0.007mm=‎‎0.640mm ‎5．（18分）.(2013高考北京理综第21题)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。‎ ‎（1）现有电源（4V，内阻可不计），滑动变阻器（0~50Ω，额定电流‎2A），开关和导线若干，以及下列电表：‎ A.电流表(0~‎3A，内阻约0.025Ω)‎ B.电流表(0~‎0.6A，内阻约0.125Ω)‎ C.电压表(0~3V，内阻约3kΩ)‎ D.电压表(0~15V，内阻约15kΩ)‎ 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用 ，电压表应选用 _(选填器材前的字母)；实验电路应采用图1中的 （选填“甲”或“乙”）‎ ‎（2）图2是测最Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线.请请根据在(1)问中所选 的电路图，补充完成图2中实物间的连线.‎ ‎（3）接通开关，改变滑动变阻器画片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图3所示，可得该电阻的测量值RX=U/I= Ω(保留两位有效数字)。‎ ‎（4）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是 ;若在（1）问中选用乙电路残生误差的主要原因是 。（选填选项前的字母）‎ A. 电流表测量值小于流经RX的电流值 B. 电流表测量值大于流经RX的电流值 C. 电压表测量值小于RX两端的电压值 D. 电压表测量值大于RX两端的电压值 ‎（5）再不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻RX两端的电压U也随之增加，下列反映U-x关系的示意图中正确的是 ‎ ‎ 。‎ 答案：（1）C B 甲 ‎（2）补充完成的实物间的连线如图。（3）5.2 （4）B D（5）C 解析：选择量程0~3V的电压表C，量程0~‎0.6A的电流表B，由于待测电阻Rx的阻值较小，采用电流表外接的图甲。电流表示数I=‎0.50A，电压表示数U=2.60V，电阻的测量值RX=U/I=5.2Ω. 若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是电压表分流，电流表测量值大于流经Rx的电流值;若在（1）问中选用乙电路残生误差的主要原因是电流表分压，电压表测量值大于Rx两端的电压值。设滑动变阻器单位长度电阻为k，由闭合电路欧姆定律，I=，U=IRX=RX。由此可知，当x增大时，U非线性增大，当x达到最大值时，U等于一个定值，所以反映U-x关系的示意图中正确的是C。6．（6分）（2013全国高考大纲版理综第22题）如图所示，E为直流电源，G为灵敏电流计，A、B为两个圆柱形电极，P是木板，C、D为两个探针，S为开关。现用上述实验器材进行“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验。‎ ‎ （1）木板P上有白纸、导电纸和复写纸，最上面的应该是________纸；‎ S E P P B D C ‎ （2）用实线代表导线将实验器材正确连接。‎ 答案：（6分）‎ ‎（1）导电（2分） ‎ ‎（2）如图所示。（4分）‎ ‎（探针和灵敏电流计部分2分，有 S E P A B D C 任何错误不给这2分；其余部分2分，‎ 有任何错误也不给这2分）‎ 解析：（1）木板P上有白纸、导电纸和复写纸，最上面的应该是导电纸纸；‎ ‎ （2）将电源开关串联后与A、B接线柱连接。用实线代表导线将实验器材正确连接如图所示。‎ ‎7．（2013高考上海物理第27题）(6分)为确定某电子元件的电气特性，做如下测量。‎ ‎(1)用多用表测量该元件的电阻，选用“×‎100”‎倍率的电阻档测量，发现多用表指针偏转过大，因此需选择＿＿＿＿倍率的电阻档(填：“×‎10”‎或“×1k”)，并＿＿＿＿再进行测量，多用表的示数如图(a)所示，测量结果为＿＿＿＿Ω。‎ ‎(2)将待测元件(额定电压9V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、电键及若干导线连接成电路如图(b)所示。添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性。‎ 本实验中使用多用表测电压，多用表的选择开关应调到＿＿＿＿档(填：“直流电压10V”或“直流电压50V”)。‎ 答案：（1）×10 欧姆调零 70‎ ‎（2）电路如图。‎ 解析：（1）用多用表测量该元件的电阻，选用“×‎100”‎倍率的电阻档测量，发现多用表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择×10倍率的电阻档，并欧姆调零后再进行测量，多用表的示数如图(a)所示，测量结果为70Ω。‎ ‎(2) 要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路。本实验中使用多用表测电压，多用表的选择开关应调到直流电压10V档。‎ ‎8.（2013高考广东理综第34题）（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。‎ 图17（b）‎ ‎0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60‎ ‎5.0‎ ‎10.0‎ ‎15.0‎ ‎20.0‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎35.0‎ 图17（c）‎ ‎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.‎ 答案：① 见下图 ② 0.1③ 6.0‎ 考点：电流表法测电阻，用图像法处理数据、欧姆定律、并联电路基本规律应用 解析：②3V电压分布在长为‎30cm的电阻丝上，故有单位长度的电压u=V/cm=0.1V/cm。‎ ① 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I‘ 有：‎ I‘·30R=30u，‎ ‎ 当合上S1 、S2时，I‘·LR=IRx， ‎ 由上两式得：Rx与L、I、u的关系式Rx=Lu/I。在图17（c）中过尽可能多的点作直线，对照图17（c）可得L=I，由L-I图线的斜率k=‎60.016cm/A= ，可得Rx=ku=60.016×0.1Ω=6.0016Ω.‎ 图17（b）‎ ‎0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60‎ ‎5.0‎ ‎10.0‎ ‎15.0‎ ‎20.0‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎35.0‎ 图17（c）‎