2017届高考物理一轮复习 专题十二 实验与探究

专题十二实验与探究
考点二力学实验
1.(2015江苏单科,11,10分)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律。

实验装置如图1所示,打点计时器的电源为50 Hz的交流电。

图1
(1)下列实验操作中,不正确
．．．的有。

A.将铜管竖直地固定在限位孔的正下方
B.纸带穿过限位孔,压在复写纸下面
C.用手捏紧磁铁保持静止,然后轻轻地松开让磁铁下落
D.在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源
(2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验①”),将磁铁从管口处释放,打出一条纸带,取开始下落的一段,确定一合适的点为O点,每隔一个计时点取一个计数点,标为1,2,…,8。

用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离,记录在纸带上,如图2所示。

图2
计算相邻计时点间的平均速度,粗略地表示各计数点的速度,抄入下表。

请将表中的数据补充完整。

位置 1 2 3 4 5 6 7 8
(cm/s) 24.5 33.8 37.8 39.5 39.8 39.8 39.8
(3)分析上表的实验数据可知:在这段纸带记录的时间内,磁铁运动速度的变化情况是;磁铁受到阻尼作用的变化情况是。

(4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作(记为“实验②”),结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同。

请问实验②是为了说明什么?对比实验①和②的结果可得到什么结论?
答案(1)CD
(2)39.0
(3)逐渐增大到39.8 cm/s 逐渐增大到等于重力
(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。

磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用
解析(1)本实验的目的是研究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律,故实验中必须保证小磁铁除受重力、磁力外不受其他力的作用,故铜管需竖直地固定在限位孔正下方以保证磁铁在下落过程中不与铜管摩擦与碰撞,A正确。

纸带穿过限位孔可以保证纸带的正确方位,置于复写纸下面可以保证打点清晰,B正确。

释放纸带前应手提纸带上端使纸带竖直,小磁铁静止,故C错误。

释放小磁铁前应先接通打点计时器的电源,待其工作稳定后方可放开纸带,D错误。

(2)由图2可得= cm/s=39.0 cm/s。

(3)由表中数据可以看出,磁铁运动的速度在相等时间内的增量逐渐减小,最终保持39.8 cm/s的速度不变,即磁铁运动中加速度逐渐减小,最终为零,则由mg-f=ma知阻尼作用逐渐增大直到等于重力。

(4)见答案。

2.(2014浙江理综,21,10分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究。

图1
(1)某次测量如图2所示,指针示数为cm。

图2
(2)在弹性限度内,将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端,得到指针A、B的示数L A和L B如表所示。

用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为N/m(重力加速度g=10 m/s2)。

由表中数据(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。

钩码数1 2 3 4
L A/cm 15.7
1
19.7
1
23.6
6
27.7
6
L B/cm 29.9
6
35.7
6
41.5
1
47.3
6
答案(1)15.95~16.05,有效数字位数正确
(2)12.2~12.8 能
解析(1)刻度尺的分度值为0.1 cm,读数时需估读到 0.01 cm。

(2)表中对L A的测量有四组数据,应采用逐差法计算增加一个钩码时弹簧Ⅰ增加的长度。

L 0==0.04 m
故k==12.5 N/m
通过计算L B-L A可得出A、B两指针间的长度,进而计算出增加一个钩码时弹簧Ⅱ增加的长度,从而计算出其劲度系数。

3.(2014江苏单科,11,10分)小明通过实验验证力的平行四边形定则。

(1)实验记录纸如图甲所示,O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置,两弹簧测力计共同作用时,拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力F3的方向过P3点。

三个力的大小分别为:F1=3.30 N、
F2=3.85 N和F3=4.25 N。

请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。

图甲
(2)仔细分析实验,小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化,影响实验结果。

他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度,发现读数不相同,于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。

实验装置如图乙所示,将一张白纸固定在竖直放置的木板上,橡皮筋的上端固定于O点,下端N挂一重物。

用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹。

重复上述过程,再次记录下N的轨迹。

图乙图丙
两次实验记录的轨迹如图丙所示。

过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F a、F b的大小关系为。

(3)根据(2)中的实验,可以得出的实验结果有哪些?( )(填写选项前的字母)
A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比
B.两次受到的拉力相同时,橡皮筋第2次的长度较长
C.两次被拉伸到相同长度时,橡皮筋第2次受到的拉力较大
D.两次受到的拉力相同时,拉力越大,橡皮筋两次的长度之差越大
(4)根据小明的上述实验探究,请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。

答案(1)如图,F合=4.6~4.9都算对
(2)F a=F b
(3)BD
(4)橡皮筋拉伸不宜过长;选用新橡皮筋。

(或:拉力不宜过大;选用弹性好的橡皮筋;换用弹性好的轻弹簧。

) 解析(1)略。

(2)分析端点N受力,设橡皮筋与竖直方向间的夹角为θ,由平衡条件易得橡皮筋的拉力
F=mg/cos θ,可见θ相同时橡皮筋拉力相同。

(3)题图丙中表示两次拉力相同时橡皮筋的长度之差,易知A错误、B正确。

由图中的两轨迹间的距离变化可知,θ越大时长度差越大,结合F=mg/cos θ知对应的拉力越大,故D正确。

因同样拉力下橡皮筋第2次长度较长,故同样长度下橡皮筋第2次所受拉力较小,C错误。

(4)从能在记录纸上完成实验的角度考虑有:橡皮筋不宜过长,O点位置应靠近木板边缘,所选标度不能过小或过大等;从能测出拉力及减小相对误差角度考虑有:拉力不宜过大或过小,两力之间夹角不宜过大或过小等;从能保证两次测量中力的作用效果相同的角度来考虑有:选用新的、弹性好的橡皮筋或换用弹性好的轻弹簧等。

4.[2014重庆理综,6(2)]为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律,同学们设计了如图甲所示的实验装置。

他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上,固定点分别为P和Q,P低于Q,绳长为L(L>)。

图甲
他们首先在绳上距离P点10 cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动),由测力计读出绳PC、QC的拉力大小T P和T Q。

随后,改变重物悬挂点C的位置,每次将P到C点的距离增加10 cm,并读出测力计的示数,最后得到T P、T Q与绳长的关系曲线如图乙所示。

由实验可知:
①曲线Ⅱ中拉力最大时,C与P点的距离为 cm,该曲线为(选填:T P或T Q)的曲线。

②在重物从P移到Q的整个过程中,受到最大拉力的是(选填:P或Q)点所在的立柱。

③在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力T0= N,它与L、D、m和重力加速度g的关系为
T0= 。

图乙
答案①60(56~64之间的值均可) T P②Q③4.30(4.25~4.35之间的值均可)
解析①由图乙可读出,Ⅱ中拉力最大时,C与P点的距离为60 cm。

此时以C点为研究对象,分析其受力情况,如图所示,竖直方向T P sin θ1+T Q sin θ2=mg,水平方向T P cos θ1=T Q cos θ2。

当T P=T Q时,cos θ1=cos θ2,即θ1=θ2,若C点左移即减小,则θ1增大,cos θ1减小,θ2减小,cos θ2增大,=>1,即T P>T Q,故Ⅱ为T P的曲线,Ⅰ为T Q的曲线。

②由图乙可知图线Ⅰ对应的极值最大,故受到最大拉力的是Q点所在的立柱。

③曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力T0为4.30 N。

此时满足关系:T P=T Q=T0
T P sin θ1+T Q sin θ2=mg
T P cos θ1=T Q cos θ2
sin θ2=
解得:θ1=θ2
T0=
5.(2013江苏单科,11,10分)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如图所示。

倾斜的球槽中放有若干个小铁球,闭合开关K,电磁铁吸住第1个小球。

手动敲击弹性金属片M,M与触头瞬间分开,第1个小球开始下落,M迅速恢复,电磁铁又吸住第2个小球。

当第1个小球撞击M时,M与触头分开,第2个小球开始下落……。

这样,就可测出多个小球下落的总时间。

(1)在实验中,下列做法正确的有。

A.电路中的电源只能选用交流电源
B.实验前应将M调整到电磁铁的正下方
C.用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度
D.手动敲击M的同时按下秒表开始计时
(2)实验测得小球下落的高度H=1.980 m,10个小球下落的总时间T=6.5 s。

可求出重力加速度g= m/s2。

(结果保留两位有效数字)
(3)在不增加实验器材的情况下,请提出减小实验误差的两个办法。

(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失,因此,每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt,这导致实验误差。

为此,他分别取高度H1和H2,测量n个小球下落的总时间T1和T2。

他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响?请推导说明。

答案(1)BD (2)9.4
(3)增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值。

(其他答案只要合理也可)
(4)由H1=g和H2=g
可得g=,因此可以消去Δt的影响。

解析(1)M与触头接触期间,电磁铁应保持磁性存在,故电源用直流电源和交流电源均可,A项错误;实验中要通过小球撞击M断开电路来释放下一小球,故M必须在电磁铁正下方,B项正确;小球下落的高度应为电磁铁下端到M的竖直距离减去小球直径,C项错误;手敲击M瞬间,小球1即开始下落,故应同时开始计时,D项正确。

(2)H=gt2=g()2
所以g== m/s2
=9.4 m/s2
(3)由g=可知,误差主要来源于H和T的测量,故增加H,或者对H、T多次测量求平均值,均可有效减小误差,另外,作出H-T2图象,从图线斜率k=求得g,也可有效减小误差。

(4)见答案。

6.(2012浙江理综,22,10分)在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤。

(1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表:
弹力F(N) 0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
伸长量x(10-2 m) 0.7
4
1.8
2.8
3.7
2
4.6
5.5
8
6.4
2
用作图法求得该弹簧的劲度系数k= N/m;
(2)某次实验中,弹簧秤的指针位置如图所示,其读数为N;同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N,请在图中画出这两个共点力的合力F合;
(3)由图得到F合= N。

答案(1)如图所示
53(说明:±2内都可)
(2)2.10(说明:有效数字位数正确,±0.02内都可) 作图见解析
(3)3.3(说明:±0.2内都可)
解析(1)描点作图见答案。

图象的斜率为弹簧的劲度系数k=53 N/m。

(2)读数精确到0.1 N,读数时要估读到0.01 N,读为2.10 N。

(3)由平行四边形定则作平行四边形的对角线,两分力方向已知,已知一个力的大小,利用比例计算如图,F1=2.10 N,长2.1 cm,F2=2.5 N,长2.5 cm,F合长3.3 cm,则F合=3.3 N。

本题将探究弹力与弹簧伸长的关系实验与验证力的平行四边形定则实验结合在一起,考查了学生的动手能力。

难度中等,区分度非常好。

本题的难度是准确作图。

7.[2012广东理综,34(2)]某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

①将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧。

弹簧轴线和刻度尺都应在方向(填“水平”或“竖直”)。

②弹簧自然悬挂,待弹簧时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为L x;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1
代表符
号
L0L x L1L2L3L4L5L6
数值(cm) 25.3
5
27.3
5
29.3
5
31.
30
33.
4
35.3
5
37.4
39.3
表中有一个数值记录不规范,代表符号为。

由表可知所用刻度尺的最小分度为。

③图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与的差值(填“L0”或
“L x”)。

④由图可知弹簧的劲度系数为N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为g(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8 m/s2)。

答案①竖直②静止L3 1 mm ③L x④4.910
解析①当弹簧轴线与刻度尺竖直平行时,刻度尺读数才能准确反映弹簧的长度及长度的变化,故都应在竖直方向。

②当弹簧静止时,刻度尺读数才准确,题中L3保留小数点后一位,应保留两位,所以L3记录不规范,刻度尺的精确度为1 mm,所以最小分度为1 mm。

③由题图可知,在纵轴每增加0.01 kg时,横轴x的增加量为2×10-2 m,而且弹簧长度L1与L0的差值为4×10-2 m,所以横轴是弹簧长度与L x的差值。

④由题图可知,弹簧的劲度系数等于斜率与重力加速度的乘积,即k= N/m=4.9 N/m,砝码盘的质量m0==10 g。

本题考查胡克定律的应用,利用图象法探究弹力与弹簧伸长量有什么关系,考查用图象来处理实验数
据的能力,试题较易。

8.[2012四川理综,22(1),7分]某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动。

质量分别为m A和m B的
A、B小球处于同一高度,
M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影。

用小锤打击弹性金属片,使A球沿水平方向飞出,同时松开B 球,B球自由下落。

A球落到地面N点处,B球落到地面P点处。

测得m A=0.04 kg,m B=0.05 kg,B球距地面的高度是1.225 m,M、N点间的距离为1.500 m,则B球落到P点的时间是s,A球落地时的动能是J。

(忽略空气阻力,g取9.8 m/s2)
答案0.5 0.66
解析B球在竖直方向有:h=gt2,解得t== s=0.5 s,A球做平抛运动则水平速度v x== m/s=3 m/s,由机械能守恒定律知落地时E k=m A gh+m A=0.66 J。

考点三电学实验
1.(2016江苏单科,10,8分)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系。

已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω,R随t的升高而增大。

实验电路如图所示,控温箱用以调节金属电阻的温度。

实验时闭合S,先将开关K与1端闭合,调节金属电阻的温度,分别记下温度t1,t2,…和电流表的相应示数
I1,I2,…。

然后将开关K与2端闭合,调节电阻箱使电流表的示数再次为I1,I2,…,分别记下电阻箱相应的示数
R1,R2,…。

(1)有以下两种电流表,实验电路中应选用。

A.量程0~100 mA,内阻约2 Ω
B.量程0~0.6 A,内阻可忽略
(2)实验过程中,要将电阻箱的阻值由9.9 Ω调节至10.0 Ω,需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”,正确的操作顺序是。

①将旋钮a由“0”旋转至“1”
②将旋钮b由“9”旋转至“0”
③将旋钮c由“9”旋转至“0”
(3)实验记录的t和R
温度t(℃) 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
阻值R(Ω) 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8
请根据表中数据,在方格纸上作出R-t图线。

由图线求得R随t的变化关系为R= Ω。

答案(1)A
(2)①②③(或①③②)
(3)见下图0.04t+8.8(0.04t+8.6~0.04t+9.0都算对)
解析此电源电动势为1.5 V,回路总电阻最小约10 Ω,所以最大电流约150 mA,若用量程为0~0.6 A的电流表测量,则电流表指针偏转不到满刻度的三分之一,测量误差偏大,且电路中还有滑动变阻器可用于调节,所以应选量程为0~100 mA的电流表。

调节电阻箱的阻值时应保证电路安全,所以必须先将旋钮a由“0”旋转至“1”。

作图时应选择适合的标度和始点,让图线尽可能展开,方便找出规律。

审题指导此题考查替代法测电阻、电路安全性问题和图象法处理数据三个问题,作图时要符合作图的常规要求:严谨精细。

2.(2015海南单科,12,9分)某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。

实验中使用的器材为:电池E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表(量程6 V)、秒表、导线若干。

图(a)
(1)按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线。

图(b)
图(c)
(2)先闭合开关S2,再断开开关S2;闭合开关S1,同时按下秒表开始计时。

若某时刻电压表的示数如图(c)所示,电压表的读数为V(保留2位小数)。

(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U,记录的数据如下表所示。

在坐标纸上绘出U-t图线。

已知只有一个数据点误差较大,该数据点对应的表中的时间是s。

时间
10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
t/s
电压
2.14
3.45
4.23 4.51
5.00 5.18
U/V
(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是。

答案(1)如图所示
(2)3.60
(3)图线如图所示40.0
(4)放电
解析(1)图见答案。

(2)由图(c)知电压表的分度值为0.1 V,读数时应估读到分度值的下一位即0.01 V,故测量结果为3.60 V。

(3)将表中各数据在坐标系中描点连线如答图所示,由图可知除t=40.0 s的数据外其他各点基本在同一平滑曲线上,故误差较大的数据点只能是t=40.0 s对应的点。

(4)因在S1闭合前进行了闭合S2再断开S2的操作,其目的是实验前使电容器两极板上的电荷充分中和,对电容器的残存电荷进行放电。

3.(2014江苏单科,10,8分)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。

(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。

为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧图甲所示的部件
(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。

从图中的示数可读出合金丝的直径为mm。

(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。

合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。

由此可以推断:电路中
(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了(选填“短路”或“断路”)。

图甲图乙
(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω。

为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进?请写出两条建议。

答案(1)B 0.410 (2)7、9 断路(3)电流表改为内接;测量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值。

(或测量多组电流和电压值,用图象法求电阻值)
解析(1)读数前应先旋紧B防止读数时测微螺杆发生转动。

螺旋测微器读数=0+41.0×0.01 mm=0.410 mm。

(2)7、9之间发生断路,则内阻较大的电压表和内阻较小的电流表一起串联于电路中,此时改变阻值较小的滑动变阻器阻值时,对电压表和电流表的示数影响很小,符合题述现象,同时满足两表读数。

(3)因为R x=58.7 Ω>=30 Ω,所以应选用电流表内接法。

为了减小偶然误差可测量多组电流和电压值,计算电阻的平均值。

或测量多组电流和电压值,用图象法求电阻值。

4.(2014浙江理综,22,10分)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1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1中画出。

图1
(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2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。

图2
(3)请你选择一组数据点,在图2上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为Ω。

答案(1)如图所示
(2)×(3)见解析
解析(1)由图知电源采用了两节干电池,则电压表应选用3 V量程,见答案图。

(2)在内接法中由U=I(R+R A)知其U-I图线的斜率k内=R+R A>R;在外接法中由U=(I-)R即U=I知其U-I图线的斜率k外=<R,可见对应于外接法的图线斜率较小。

(3)由U=IR知U-I图线的斜率对应于R的测量值。

选择其中一组“×”或“○”连线,求出图线的斜率即可。

用“×”连线时R=(1.1~1.3) Ω,用“○”连线时R=(1.5~1.7) Ω。

5.(2013北京理综,21,18分)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻R X的阻值。

(1)现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50 Ω,额定电流2 A)、开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3 A,内阻约0.025 Ω)
B.电流表(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω)
C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)
D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ)
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”)。

图1
(2)图2是测量R X的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。

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。

图2
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片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R X== Ω(保留两位有效数字)。

图3
(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,产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R X的电流值
B.电流表测量值大于流经R X的电流值
C.电压表测量值小于R X两端的电压值
D.电压表测量值大于R X两端的电压值
(5)在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R X 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。

图4
答案(1)B C 甲
(2)如图所示
(3)5.2
(4)B D
(5)A
解析(1)电源电动势E=4 V,被测电阻R X≈5 Ω,则I max== A=0.8 A,电流表若选A读数时误差较大,因此电流表应选B;考虑电压表测量电压时的指针转动范围,电压表应选C。

由于>R X,故电流表应选择外接法(甲图)。

(2)见答案。

(3)题图3中的电流表示数I=0.50 A,电压表示数U=2.60 V,故R X==5.2 Ω。

(4)甲电路中产生误差的原因是由于电压表的分流作用,使电流表的示数大于流过R X的电流,选项B正确;乙电路的误差来源于电流表的分压作用,电压表示数为R X和电流表的电压之和,选项D正确。

(5)x增加,U随之增加,说明变阻器接入电路的电阻R随x的增加而减小。

设变阻器的总阻值为R0,滑片P从一端滑向另一端移动的距离为L。

忽略电压表、电流表的内阻对电路的影响,则被测电阻R X两端电压U=E=,由这一关系式分析可知,选项A正确。

6.[2013福建理综,19(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V 1量程选用3 V,内阻为6.0 kΩ;电压表V2量程选用15 V,内阻约为30 kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12 V,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的示数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U x和通过的反向电流I x(表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立I x-U x坐标系,标出了与表中前5组U x、I x数据对应的5个坐标点。

请你标出余下的4
1 2 3 4 5 6 7 8 9
U 1/V 0.00 0.00 0.06 0.12 0.24 0.42 0.72 1.14 1.74 U 2/V 0.0 1.0 2.1 3.1 4.2 5.4 6.7 8.1 9.7 U x /V 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 -7.0 -8.0
I x /mA 0.00 0.00
-0.01 -0.02 -0.04 -0.07 -0.12 -0.19 -0.29
(ⅲ)由I x -U x 图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,I x 与U x 成 (填“线性”或“非线性”)关系。

答案 ①连线如图
②(ⅰ)1.40 0.23
(ⅱ)描点绘出I x -U x 图线如图
(ⅲ)非线性
解析 ①见答案。

②(ⅰ)V 1选用的是3 V 量程,则刻度盘的分度值为0.1 V,按“十分之一”估读法应估读到0.01 V,故读得结果为1.40 V 。

因V 1与硅光电池串联,故通过硅光电池的反向电流与通过V 1的电流相同:I===0.23 mA 。

(ⅱ)图见答案。

(ⅲ)因I x -U x 图线为一条曲线,故I x 与U x 成非线性关系。

7.[2013重庆理综,6(2),13分]某同学对有故障的电热毯进行探究。

图1是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接。

图2为测试电路实物图,A 、B 为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表。

①请在虚线框内画出与题图2对应的电路图。

②断开K 1,用上述测试电路在1和1'之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的U-I 曲线如图3所示。

已
知电热线材料的电阻率为2.8×10-7
Ω·m,电热线的直径为0.200 mm,可求得此电热线的电阻为 k Ω,总长度为 m 。

(结果均保留两位有效数字)
图1
图2
图3
③为了进一步检查故障,该同学闭合开关K 1和K 2,用表笔A 和B 分别对图1中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示。

由此测试结果可判断出电路有断路,位置在 之间(在“1和2”、“1'和2'”、“2和3”、“2'和测试点 3 和3' 1和1' 1和3 1和2' 2'和3' 电表指针 有无偏转 电压表 有 有 无 有 无 电流表 无 有 有 无 有
答案 ①电路图如图(5分)
②0.58(0.57到0.59均可) 65(64到66均可)(每空2分) ③1'和2'(4分)
解析①依照实物图,先画出一个最小的回路:电源正极→开关K2→滑动变阻器下侧两接线柱→电源负极。

再画出与此回路并联的部分电路:滑动变阻器左上接线柱→毫安表→电压表→滑动变阻器左下接线柱。

最后再处理剩余部分:测试表笔A接于电压表与电源负极之间,测试表笔B接于电压表与毫安表之间。

②由U-I图线的斜率可求得电热线的阻值:R=。

再由电阻定律R=ρ,面积公式S=πd2可得电热线的总长度l=。

③因电压表是理想电表,由电路图可以看出:当A、B间断路时电压表有示数、电流表无示数;当A、B间被短路时电压表无示数、电流表有示数;当A、B间接有阻值不为零的导体即A、B为通路时两电表才同时有示数。

结合测试结果可知:第一组数据表明3和3'间有断路;第二组数据表明1与1'间完好;第三组数据表明1与3间连接良好;第四组数据表明1和2'间有断路,第五组数据表明2'和3'间连接也是良好的,则断点只能在1'和2'之间。

8.[2013四川理综,8(1),6分]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球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于
玻璃棒C点,如图所示。

实验时,先保持两球电荷量不变,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,随其所带电荷量的而增大。

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”)。

答案减小增大控制变量法
解析由B球的受力及平衡条件可知A、B间相互作用力F越大时悬线偏角越大,故距离越小时B球悬线偏角越大表明相互作用力在距离越小时数值越大,改变电荷量时道理相同;因本实验中探究的是相互作用力与距离及电荷量之间的关系,且是先保持电荷量不变探究作用力与距离的关系,又保持距离不变探究作用力与电荷量的关系,这正是控制变量法的典型特征。

9.(2013浙江理综,22,10分)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.不再需要其他器材
(2)测量所得数据如下:
测量次数
1 2 3 4 5 6
物理量
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次所测得的实验数据,求得电流表内阻R A= 。

答案(1)A (2)见解析(3)0.22 Ω
解析(1)由电路图可知为伏安法测电池电动势和内阻的实验,因此还需要电压表,应选A。

(2)作图如下,由U=E-Ir可知图线的斜率为内阻,即r=(0.75±0.10) Ω
(3)由第5次所测数据R+R A== Ω=0.62 Ω得R A=(0.62-0.4) Ω=0.22 Ω。