高考物理 实验精选百题解析 专题17 电学创新实验

2013年高考物理实验精选百题解析专题17 电学创新实验
1.(10分) （2013安徽省马鞍山市三模）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。

现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待
测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，导线若干。

实验时，将
多用电表调至×1 Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。

完成下列填
空：
图甲(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)。

若两电表均
正常工作，则表笔a为____(填“红”或“黑”)色；
(2)若适当调节电阻箱后，图乙中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图(a)、(b)、(c)所示，则多用电表的读数为____Ω，电流表的读数为____mA，电阻箱的读数为____Ω。

(3)计算得到多用电表内电池的电动势为________V。

(保留3位有效数字
) Array
2（2013年5月武汉市模拟）某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化。

这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。

现用如图所示的电路研究某长薄板电阻R x的压阻效应，已知R x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：
A．电源E（3V，内阻约为1Ω）
B．电流表A1（0~0.6A，内阻r1约为1Ω）
C．电流表A2（0~0.6A，内阻r2=5Ω）
D ．定值电阻R 0
D ．开关S ，导线若干
（1）为了比较准确测量电阻R x ，请完成虚线框内电路图的设计。

（2）在电阻R x 上加一个竖直向下的力F （设竖直向下为正方向），闭合开关S ，记下电表读数，A 1读数为I 1，A 2读数为I 2，得R x
= （用字母表示）。

（3）改变力的大小，得到不同的R x 值。

然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R x 值，最后绘成图像如图所示。

除观察到电阻R x 的阻值随压力F 增大而均匀减小外，还可得到的结论是 。

当F 竖直向下时可得R x 与所受压力F 的数值关系是R x = 。

答案：（1）如图所示（3分）
（2）2212
I r I I -（2分） （3）“压力等大反向时材料的电阻相等”等等（2分）
162x R F =- Ω （2分）
3（2013山东省德州市考前训练6）某兴趣小组用下面的方法测
量小球的带电量：图中小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球．用绝缘丝线悬挂于O 点，O 点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器，M 、N 是两块竖直放置的较大金属板，加上电压后其两板间电场可视为匀强电场。

另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、直流电源、开关、滑动变阻器及导线若干。

实验步骤如下：
①用天平测出小球的质量m ．并用刻度尺测出M 、N 板之间的距离d ，使小球带上一定的电量；
②连接电路：在虚线框内画出实验所需的完整的电路图； ③闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，读出多组相应的电压表的示数U 和丝线偏离竖直方向的角度 ；
④以电压U 为纵坐标，以_____为横坐标作出过原点的直线，求出直线的斜率为k ； ⑤计算小球的带电量
q=_________. 4．（10分）（2013年
5月江苏省淮安市调研）探究金属丝的电阻与长度关系的实验中，取一段
粗细均匀的金属丝拉直后连接在A 、B 接线柱上，金属丝上安装一个可滑动的金属夹P ．实验室提供了下列器材：电压表V （0-3V-15V ）、电流表A （0-0.6 A-3A ）、4V 直流电源、滑动变阻器（0-20Ω）、刻度尺、开关和导线若干．
（1）用刻度尺测量金属丝AP 段长度l ，用电压表和电流表测量AP 段的电阻R ，请你用笔划线代替导线，在图甲中用三根导线连接好电路．闭合开关前，应注意 ▲ ．
（2）实验过程中，某次测量电压表、电流表指针偏转如图乙所示，则电流表和电压表的读数分别为I = ▲ A ，U = ▲ V ．
0.6 – A 3
3 – V 15
（3）实验中测出AP 段长度l 以及对应的电阻值R 如下表：
l /c m 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00
R /Ω 2.1 2.9 3.5 4.2 5.0 5.7
请在图丙坐标中，描点作出R -l 图线；根据图线得到的结论是 ▲ ． （4）某实验小组在实验中，调节金属夹P 时，发现电压表有示数，电流表的示数为零，原因可能是 ▲ ． 4．（10分）（1）如图甲（3分） 将变阻器滑片移到最右端（1分）
（2）0.42（1分） 2.10（1分）
（3）如图丙（2分） R 与l 成正比（1分）
（4）A 、P 与电压表间出现断路（1分）
第11题图乙
第11题图丙
l /cm
R /Ω
0 20 40 60 80
1 2
3
4
5
6 第11题答图丙
l /cm
R /Ω
20 40 60 80 1
2
3
4
5
6
0.6 – A
3 3 – V
15 第11题答图甲 P A B
5．（8分）（2013上海市闸北区期末）如图所示，虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。

现通过图示装置来测量该磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。

所用器材已在图中给出，其中D 为位于纸面内的U 形金属框，其底边水平，长度为L ，
两侧边竖直且等长；直流电源电动势为E ，内阻为r ；R 为电阻箱；S 为开关。

此外还有细沙、天平和若干轻质导线。

已知重力加速度为g 。

先将开关S 断开，在托盘内加放适量细沙，使D 处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量m 1。

闭合开关S ，将电阻箱阻值调节至R 1=r ，在托盘内重新加入细沙，使D 重新处于平衡状态，用天平称出此时细沙的质量为m 2且m 2＞m 1。

（1）磁感应强度B 大小为___________，方向垂直纸面____________（选填“向里”或“向外”）；
（2）将电阻箱阻值调节至R 2=2r ，则U 形金属框D_________（选填“向下”或“向上”）加速，加速度大小为___________。

答案：（1）212()r m m g EL
，向外； 6．(8分)（2013上海市徐汇区期末）“研究回路中感应电动势E 与磁通量
变化快慢的关系”实验，如图1所示：
光滑轻滑轮
R 绝缘细线 轻绳
S D 轻托盘
E 图1
E/v
△t/s
图2 0
E/v
图3
（1）某同学改变磁铁释放时的高度，作出E-△t图象寻求规律，得到如图2所示的图线。

由此他得出结论：磁通量变化的时间△t越短，感应电动势E越大，即E与△t成反比。

①实验过程是________的（填写“正确”“不正确”）；
②实验结论：__________________________________________（判断是否正确并说明理由）。

（2）对实验数据的处理可以采用不同的方法
①如果横坐标取_____________，就可获得如图3所示的图线；
②若在①基础上仅增加线圈的匝数，则实验图线的斜率将__________(填“不变”“增大”或“减小”)。

7.（2013年1月山西晋中市质检）市场上有一种在蚊帐内使用的小型直流电动机电风扇，某物理研究性学习小组想测量电风扇正常运行时的机械功率，于是找到了一台这样的电风扇并从铭牌上读出了额定电压U，但其他字迹不清楚。

该小组成员取出电池，并从电风扇连接
的电池的正、负两极各接出一条引线，提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器（阻值较小），备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒。

（1）测量时，选择的电路图比较合理的是图（填写“甲”或“乙”）
（2）该小组进行了如下实验步骤，请补写步骤③的实验操作过程。

①按事先设计的电路连接各元件，并将滑动变阻器的滑动片移动到最左端。

②合上开关，将滑动片从最左端开始缓慢向右移动，使电压表和电流表都有明显的示数，但电风扇并未转动，读出电压表和电流表的示数分别为U0、I0。

③。

④用测得的物理量表示电动机M正常运转时输出的机械功率P输出= 。

（3）该小组同学找了甲、乙两个不同规格的电风扇继续进行测量，用伏安法分别测出甲、乙两个电风扇的伏安特性曲线如图丙所示。

若他们将甲、乙两个电风扇串联接在6V的恒定电源两端，则甲的实际功率为 W，乙的实际功率为 W。

8．（12分）（2013山东省名校期末检测）课外活动小组的同学设计了一个实验方案，用来测算缠绕螺线管的金属丝长度。

已知缠绕螺线管的金属丝电阻较小，经查阅资料得知该金属丝的电阻率为ρ=1.7×10-8Ω·m。

他们选用了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等器材。

（1）他们使用多用电表粗测螺线管金属丝的电阻，操作分以下
三个步骤，请填写第②步
操作。

①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“—”插孔；
选择电阻档“×1”
②
③把红、黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用
电表的实数如图表示。

从图中可知金属丝的电阻R= Ω。

（2）根据多用电表实数，为了减少电阻测量的实验误差，某同学将实验器材连接成下图所示的电路，要求实验中电压表的实数能够从零开始变化，闭合开关前，请你检查实
验电路，在错误的连线上画“×”，并改正至正确位置。

根据你改正的电路，在方框中画出电路的原理图。

（3）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数
如右图所示，金属丝的直径为 mm
（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕
制这个螺丝管所用金属丝的长度约为 m
（结果保留两位有效数字）
9.（6分）（2013上海市虹口区期末）如图（a）所示，为某磁敏电阻在室温下的电阻－磁感应强度特性曲线，测试时，磁敏电阻的轴向方向与磁场方向相同。

（1）试结合图（a）简要回答，磁感应强度B在0～0.2T和0.4～1.0T范围内磁敏电阻的阻值随磁场变化的特点：___________________________
_______________________________________________________________________________ _________。

（2）某同学想利用磁敏电阻图（a）所示特性曲线测试某长直导线产生的磁场，设计电路如图（b）所示，磁敏电阻与电键、电源和灵敏电流表连接，长直导线与图示电路共面并通以图示电流，请指出本实验装置的错误之处_______________________________________。

若装置调整正确后再进行测量，电路中所用干电池的电动势为1.5V，不计电池、电流表的内阻，试写出磁敏电阻所在磁场的磁感应强度B从0.4T至1.2T的变化过程中，通过磁敏电阻的电流强度I A随磁感应强度B变化的关系式：______________________。

解析：磁敏电阻所在磁场的磁感应强度B从0.4T至1.2T的变化过程中，由图（a）可得磁敏电阻的阻值R B=22500B-3000Ω.由闭合电路欧姆定律，通过磁敏电阻的电流强度I A随磁感
应强度B变化的关系式： I A=E/R B=
1.5 (22500-3000)
B。

10．（6分）（2013上海市静安区期末）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R 0表示该电阻在0℃时的电阻值，已知图线
的斜率为k。

若用该电阻与电池（电动势为E、内阻为r）、
理想电流表A、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A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）根据图甲，温度为t（t>0℃）时电阻R的大小为___________________。

（2）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、R′（滑动变阻器接入电路的阻值）、k等物理量表示待测温度t与电流I的关系式t＝____________________________。

（3）如果某次测量时，指针正好指在温度刻度的10℃到20℃的正中央，则测量值________15℃（填“大于”、“小于”或“等于”）。

11．（2013上海市黄浦区期末如图（a）所示为某同学
设计的电子秤原理图，其中E是电动势为3V的电源（内
阻不计），A是电流表（在设计中计划被改成电子秤的
示数表盘），R0是阻值为5Ω定值电阻，R是一根长为
6cm、阻值为15Ω的均匀电阻丝。

c是一根金属弹簧（电
阻不计），其压缩量ΔL与所受压力F之间的关系如图（b）所示，c顶端连接有一个塑料盘。

制作时调整弹簧的位置，使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端。

（计算中g取10m/s2）（1）当电流表示数为0.3A时，所称重物的质量为____________；
（2）该设计中使用的电流表的量程最小为__________，该电子秤的称量范围为
____________；
（3）将电流表的表盘改制成的电子秤示数盘有哪些特点？（请至少写出两个）
12.（2013浙江省杭州市一模）某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化。

这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。

现用如图所示的电路研究某长薄板电阻R x的压阻效应，已知R x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：
A．电源E（3V，内阻约为1Ω）
B．电流表A1（0.6A，内阻r1=5Ω）
C．电流表A2（0.6A，内阻r2约为1Ω）
D．开关S，定值电阻R0
（1）为了比较准确测量电阻R x，请完成虚线框内电路图的设计。

（2）在电阻R x上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭合开关S，记下电表读数，A1读数为I1，A2读数为I2，得R x= （用字母表示）。

（3）改变力的大小，得到不同的R x值。

然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R x值。

最后绘成图像如图所示。

除观察到电阻R x的阻值随压力F增大而均匀减小外，还可得到的结论是。

当F竖直向下时可得R x与所受压力F的数值关系是R x= 。