2022年高考物理精讲专题电学实验 .pdf
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1、学习好资料欢迎下载考题 1 测定金属丝 (液体 )的电阻率例 1 在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中:(1)某实验小组用如图1 所示电路对镍铬合金和康铜丝进行探究,a、b、c、d 是四种金属丝图 1 实验小组讨论时,某同学对此电路提出异议,他认为,电路中应该串联一个电流表,只有测出各段金属丝的电阻,才能分析电阻与其影响因素的定量关系你认为要不要串联电流表?并简单说明理由几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示:电路图中三种金属丝a、b、c 分别为下表中编号为 A、B、C 的金属丝,则d 应选下表中的_(用表中编号D、 E、F 表示 ). 编号材料长度 L/m横截面积S/mm2A 镍
2、铬合金0.300.50 B 镍铬合金0.500.50 C 镍铬合金0.301.00 D 镍铬合金0.501.00 E 康铜丝0.300.50 F 康铜丝0.501.00 (2)该实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后,想测定某金属丝的电阻率用毫米刻度尺测量金属丝长度为L80.00cm,用螺旋测微器测金属丝的直径如图2 甲所示,则金属丝的直径d 为_. 按如图乙所示连接好电路,测量金属丝的电阻R.改变滑动变阻器的阻值,获得六组I、U数据描在图丙中所示的坐标系上由图可求得金属丝电阻R_,该金属丝的电阻精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
3、第 1 页,共 19 页学习好资料欢迎下载率 _m (保留两位有效数字)图 2 解析 (1)串联电路电流处处相等,串联电阻两端电压与电阻成正比,不需要测出电流,根据电阻两端电压大小即可比较出电阻大小探究影响电阻的因素,应采用控制变量法,实验已选 A、B、C 的金属丝,根据控制变量法的要求,应控制材料的长度与横截面积相等而材料不同,因此d 应选表中的E. (2)由图示螺旋测微器可知,其示数为1.5mm10.00.01mm1.600mm;根据坐标系内的点作出图像如图所示由图像可知,电阻阻值为RUI0.30.60.5 ;由电阻定律RLSLd22可得,电阻率 Rd24L3.140.5 1.600 10
4、324 0.800m1.3106 m.答 案 (1) 不 需 要 , 串 联 电 路 电 流 处 处 相 等 , 电 压 与 电 阻 成 正 比 E(2)1.600mm0.51.3106精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 19 页学习好资料欢迎下载图 3 1(2014 江苏 10)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3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)图 4 所示是测量合金
5、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 4 (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2.23V 和38mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 .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)B0.410(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
6、和电压值,用图像法求电阻值) 解析(1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧,即旋紧B.螺旋测微器的示数为(041.00.01) mm0.410mm. (2)电压表的示数不为零,电流表的示数几乎为零,说明连接两电表的电路是导通的而滑动变阻器几乎不起作用,说明线路电阻很大,故可判断7、9 间断路(3)由题知RARx 0.005RxRV0.019,说明电流表的分压作用不显著,故可将电流表改为内接,并测出多组U、I 值,求出Rx后,再取平均值作为实验结果精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 19 页学习好资料欢迎下载连接实物图要根据电
7、路原理图,采用先串后并, 如果滑动变阻器是分压式接法,一般先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻连接,然后将滑动变阻器的分压部分、待测电阻、电流表串联,最后并联电压表同时注意电压表和电流表的正负接线柱以及电流表的内、外接法,还要注意量程选取是否合适考题 2 测定电源的电动势和内阻例 2 某同学用如图5 所示电路测量多用电表的内阻和内部电池的电动势图 5 (1)多用电表右侧表笔为_(填“红表笔”或“黑表笔”)将多用电表选择旋钮调至欧姆挡“ 1”,将红黑表笔短接,调节_,使指针指在右侧满刻度处(2)移动滑动变阻器R 的触头, 分别读出五组电压表(内阻较大, 可视为理想电压表)和欧姆表示数 U、R,并
8、将计算得出的1U、1R记录在表格中,其中第四次测量时欧姆表的示数如图6,其阻值为 _. 在如图 7 所示的坐标纸上作出1U1R图线图 6 1U2.501.701.251.000.80 1R0.180.100.060.02 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页学习好资料欢迎下载图 7 (3)若改用已使用较长时间的多用电表(电池电动势变小,内阻变大),但仍能调零后测电阻,其测得电阻R 值与原来相比 _(填“偏大”、“不变”或“偏小”) 答案(1)黑表笔调零旋钮(调 R0也可 ) (2)30 如图所示(3)偏大2某同学用如
9、图8 所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势(把欧姆表看成一个电源,且已选定倍率并进行了欧姆调零)实验器材的规格如下:图 8 电流表 A1(量程 200A,内阻 R1300) 电流表 A2(量程 30mA,内阻 R25) 定值电阻 R09700滑动变阻器R(阻值范围0500) (1)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置,读出电流表A1和 A2的示数分别为I1和 I2.多次改变滑动触头的位置,得到的数据见下表. I1(A )120125130135140145 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 19 页学习好资料欢
10、迎下载I2(mA)20.016.713.210.06.73.3 依据表中数据,作出I1I2图线如图9 所示;据图可得,欧姆表内电源的电动势为E_V ,欧姆表内阻为r _ .(结果保留3 位有效数字 ) 图 9 (2)若某次电流表A1的示数是114A, 则此时欧姆表示数约为_. (结果保留 3 位有效数字 ) 答案 (1)1.50(1.48 1.51)15.0(14.016.0) (2)47.5(47.048.0) 解析 (1)根据闭合电路欧姆定律,由图像与纵坐标的交点可求得:欧姆表内电源的电动势E150A (3009700) 1.50V;由图像的斜率绝对值可求得欧姆表内阻,内阻约为r U I2
11、 I1R1R0 I2150120 3009700 1060.020015.0 .(2)由闭合电路欧姆定律知EI1(R0R1)Ir,则 IEI1R0 R1r0.024A,故欧姆表的示数 RI1R0R1I 47.5.测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律,数据处理的主要思想方法是“化曲为直”,常用的方法有三种:1伏安法 利用电压表和电流表,闭合电路方程为EUIr ,利用两组数据,联立方程求解 E 和 r;也可作出UI 图像,图线的纵截距表示电源的电动势,斜率的绝对值表示电源的内阻2伏阻法 利用电压表和电阻箱闭合电路方程为EU(1rR)利用两组数据联立方程求解或将原方程线性化,处理为1U
12、rE1R1E或 U rURE,作1U1R图像或 UUR图像,利用图线的截距和斜率求E 和 r. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页学习好资料欢迎下载3安阻法 利用电流表和电阻箱闭合电路方程为E I(Rr),利用两组数据联立方程求解或将方程线性化,处理为1I1E RrE,作1I R 图像,利用图线的截距和斜率求E 和 r . 考题 3 从原理迁移中突破电学实验例 3 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10 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
13、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UHkIBd,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图 10 (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11 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B0.10T 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图11 中画出UHI 图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为_103V m A1 T1(保留
14、 2 位有效数字 ). I( 103A)3.06.09.012.015.018.0 UH(103V)1.11.93.44.56.26.8 图 11 (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,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页学习好资料欢迎下载可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图12 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
15、“ 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 )之间图 12 解析 (1)根据左手定则,正电荷受力向左,因此“ ”接线柱应接M 点; (2)画出图像,图像的斜率为kBd,将 B 和 d 代入就可以求出k 值为 1.5;(3)将 S1掷向 b,S2掷向 c,电流恰好反向;应将该电阻接入公共部分,即在S1与 S2之间,因此可以在S1与 E 之间也可以在E 与S2之间答案 (1)M(1 分)(2)如图所示 (3 分) 15(1.4 1.6)(1 分)(3)b(1 分 )c(1 分) S1(或
16、S2)(1 分)E(1 分 ) (2014 福建 19(2)(9 分)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理图如图13 甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表,为标准电压表, E 为待测电池组,S 为开关, R 为滑动变阻器,R0是标称值为4.0 的定值电阻精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 19 页学习好资料欢迎下载图 13 已知灵敏电流计的满偏电流Ig100A 、 内阻 rg2.0k ,若要改装后的电流表满偏电流为 200mA,应并联一只_(保留一位小数)的定值电阻R1;根据如图14
17、甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整的电路;某次实验的数据如下表所示:测量次数12345678 电压表读数 U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46 改装表读数 I/mA20406080100120140160 该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法 ),计算出电池组的内阻 r_(保留两位小数);为减小偶然误差, 逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 _ 该小组在前面实验的基础上,为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同, 但内阻的测量
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