2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题9 电学实验

2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题9 电学实验

专题9 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 ‎3．(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.‎ ‎4．（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；‎ ‎ （2）用实线代表导线将实验器材正确连接.‎ S E P P B D C 答案：‎ ‎（1）导电 ‎ S E P A B D C ‎（2）如图所示.‎ 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.‎ ‎5．（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.‎ ‎6.（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 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.‎ 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）‎ ‎7.（2013高考山东理综第21（2）题）（2）霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.‎ 如图丙所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.‎ ‎①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连.‎ ‎②已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示.‎ 根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出UH—I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________×10-3VA-1T-1（保留2位有效数字）.‎ ‎③该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丁所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）.为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向_______（填“a”或“b”）, S2掷向_______（填“c”或“d”）.‎ 为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中.在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间.‎ 答案：①M ②如图所示. 1.5 ③b c S1 E 解析：①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，由左手定则，空穴所受洛伦兹力方向指向M，M侧电势高，用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与M端通过导线相连.‎ ‎②由可知UH---I图线的斜率等于KB/d，由UH---I图线可求得图线的斜率等于0.38，由KB/d=0.38可得：霍尔系数K=1.5×10-3VA-1T-1.‎ ‎③为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向“b”, S2掷向 “c”. 为了保证测量安全，可以将一合适的定值电阻与电源串联连接在电路中.在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件S1 和E之间.‎ ‎8.（2013高考福建理综第19（2）题） (2)（12分）硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件.某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压（硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点），探究其在无光照时的反向伏安特性.图中电压表的V1量程选用3V，内阻为6.0kΩ；电压表V2量程选用15V，内阻约为30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12V，内阻不计.‎ ‎①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路.‎ ‎②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示教U1、U2.‎ ‎ (ⅰ)某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1= V．可算出通过硅光电池的反向电流大小为 mA（保留两位小数）.‎ ‎（ⅱ）该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压UX 和通过反向电流IX（表中“-”表示反向），并在坐标纸上建立IX-UX坐标系，标出了与表中前5组UX、IX数据对应的5个坐标点.请你标出余下的4个坐标点，并绘出IX-UX图线.‎ ‎（ⅲ）由IX-UX图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，IX与UX成____（填“线性”或“非线性”）关系.‎ 答案：①连线如图.‎ ‎②（i）1.40 0.23（ⅱ）绘出IX-UX图线如图所示.（iii）非线性 解析：电压表V1示数U1=1.4V，内阻为RV=6.0kΩ，由欧姆定律可知通过的电流为I=U1/RV=0.23A.根据表中数据标出余下的4个坐标点，用描点法平滑曲线绘出IX-UX图线如图所示.由IX-UX图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，IX与UX成非线性关系.‎ ‎9. （2013高考四川理综第8题）（1）在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关.他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示.‎ ‎　　实验时，先保持两电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大.‎ ‎　　实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的____________而增大，随其所带电荷量___________而增大.‎ ‎　　此同学在探究中应用的科学方法是_________________(选填：“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”、“或演绎法”)‎ 答案：(1)减小 增大 控制变量法.‎ ‎10. （2013全国新课标理综II第23题）（7分）某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按照图（a）所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表.图中R1和R2为定值电阻，S为开关.回答下列问题：‎ ‎（1）根据图（a）所示的电路，在图（b）所示的实物图上连线.‎ ‎（2）开关S闭合时，多用电表用于测量 （填“电流”、“ 电压” 或“电阻”）； 开关S断开时，多用电表用于测量 （填“电流”、“ 电压” 或“电阻”）.‎ ‎（3）表笔A应为 色（填“红”或“黑”）.‎ ‎（4）定值电阻的阻值R1= Ω，R2= Ω.(结果取3位有效数字)‎ 答案：（1）连线如图所示 （2）电流 电压 （3）黑（4）1.00880‎ 解析:（1）根据图a的电路图连 线.‎ ‎（2）开关S闭合时，电阻R1与电流表并联，多用电表用于测量电流.开关S断开时，电阻R2与电流表串联，多用电表用于测量电压.‎ ‎（3）根据电流表、电压表电流从电表正接线柱进，从电表负接线柱出，表笔A出，表笔A应为黑色，表笔B应为红色.‎ ‎（4）开关S断开时，由串联电路知识，Ig(R2+Rg)=U，解得R2‎ ‎=880Ω；开关S闭合时，由并联电路知识，Ig(R2+Rg)=（I- Ig）R1,解得R1=1.00Ω.‎ ‎11．（2013高考上海物理第26题）(3分)演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成)如图所示.首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针＿＿＿＿(填：“有”或“无”)偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针＿＿＿＿(填：“有”或“无”)偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针＿＿＿＿(填：“有”或“无”)偏转.‎ 答案：有 无 无 解析：首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，线圈中磁通量变化，屏幕上的电流指针有偏转.然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，线圈中磁通量不变化，电流指针无偏转.最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，线圈中磁通量不变化，电流指针无偏转.‎ ‎12.(2013高考江苏物理第10题)（8分）为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P=UI得到电功率. 实验所使用的小灯泡规格为“3.0V，8W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω.‎ ‎（1）准备使用的实物电路如题10-1图所示. 请将滑动变阻器接入电路的正确位置. （用笔画线代替导线）‎ ‎（2）现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1 应选_______Ω的定值电阻.‎ ‎（3）测量结束后，应先断开开关，拆除_______两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材. ‎ ‎（4）小明处理数据后将P、U2‎ 描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如题10-2图所示. 请指出图象中不恰当的地方.‎ 答案：(1)(见右图) ‎ ‎(2)10‎ ‎(3)电池 ‎(4)图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当.‎ 解析：探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小灯泡的电压从零开始逐渐增大，应该设计成分压电路.电路中的电阻R1为保护电阻，应选10Ω的定值电阻.测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材.由于小灯泡的电阻随温度的升高而增大，小灯泡的电阻随电压的增大而增大，P随U2变化关系不是直线，应该把横坐标的标度取的大一些，图线为向下弯曲的，图线不应画为直线.‎