高考物理-实验精选百题解析-专题17-电学创新实验

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11.(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60mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至×1Ω挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:(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)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Rx的压阻效应,已知Rx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R0图甲2D.开关S,导线若干(1)为了比较准确测量电阻Rx,请完成虚线框内电路图的设计。(2)在电阻Rx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Rx=(用字母表示)。(3)改变力的大小,得到不同的Rx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Rx值,最后绘成图像如图所示。除观察到电阻Rx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Rx与所受压力F的数值关系是Rx=。答案:(1)如图所示(3分)(2)2212IrII(2分)(3)“压力等大反向时材料的电阻相等”等等(2分)162xRF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;3②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(0-0.6A-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.(3)实验中测出AP段长度l以及对应的电阻值R如下表:l/cm30.0040.0050.0060.0070.0080.00R/Ω2.12.93.54.25.05.7第11题图乙0.6–A33–V15第11题图甲PAB4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)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m1。闭合开关S,将电阻箱阻值调节至R1=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m2且m2>m1。(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R2=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()rmmgEL,向外;第11题图丙l/cmR/Ω020406080123456第11题答图丙l/cmR/Ω0204060801234560.6–A33–V15第11题答图甲PAB光滑轻滑轮R绝缘细线轻绳SD轻托盘E50E/v△t/s图20E/v图36.(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:(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”)。图167.(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。78.(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”②③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8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9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IA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RB=22500B-3000Ω.由闭合电路欧姆定律,通过磁敏电阻的电流强度IA随磁感应强度B变化的关系式:IA=E/RB=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10的图象,图中R0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(t0℃)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____________;(
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