1、 专题专题 9 9 电学实验电学实验 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 1): 电流表（量程为 0250mA内阻约 5); 电压表（量程为 03V内限约 3k): 电键一个、导线若干. 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 20, 额定电流 1A) B. 滑动变阻器（最大阻值 1750,额定电流 0.3A) 实验的电路图应选用下列的图（填字母代号）. 实脸得到小灯泡的伏安特性
2、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 50 的 电源两端，小灯泡消耗的功率是 W. 答案：A B 0.1 解析：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. 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. 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=1.00.1W=0.1W. 2.（20
3、13 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+0.01mm0.7=0.007mm; 测 量 时 螺 旋 测 微 器 读 数 ： 0.5mm+0.01mm14.7=0.647mm;合金丝的直径的 d=0.647mm
4、-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 5的电阻 Rx的阻值. （1）现有电源（4V，内阻可不计） ，滑动变阻器（050，额定电流 2A） ，开关和导线若干，以及下列电 表： A.电流表(03A，内阻约 0.025) B.电流表(00.6A，内阻约 0.125) C.电压表(03V，内阻约 3k) D.电压表(015V，内阻约 15k) 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
5、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= (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
6、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 03V 的电压表 C，量程 00.6A 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=5.2. 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
7、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= kxRRr E x ，U=IRX= kxRRr E x 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；
8、（2）用实线代表导线将实验器材正确连接. 答案： （1）导电 （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. (2)将待测元件(额定电压 9V)、蓄电池、滑动变
9、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”). S E P P B D C S E P A B D C 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 70. (2) 要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分
10、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. 卓越教育李咏华作图 图 17（b） AI / 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） 根据原理图连接图 17（b）的实物图. 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
11、电压 u=_V/cm.记录此时电流 表 A1的示数. 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 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=_ . 答案： 见下图 0.1 I Lu Rx 6.0 解析：3V 电压分布在长为 30cm 的电阻丝上，故有单位长度的电压 u= 30 3 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
12、 有： I30R=30u， 当合上 S1 、S2时，ILR=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= u Rx I，由 L-I 图线的斜率 k=60.016cm/A= u Rx ，可得 Rx=ku=60.0160.1=6.0016. 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 卓越教育李咏华作图 图 17（b） 0 0.10 0.20
13、 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） 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 d IB KUH，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. 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. 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
14、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UHI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）. 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
15、定值电阻应串联在相邻器件_和_(填器件代号)之间. 答案：M 如图所示. 1.5 b c S1 E 解析：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. 由 d IB KUH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=1.510 -3VA-1T-1. 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
16、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 6.0k；电压表 V2量程选用 15V， 内阻约为 30k；R0为保护电阻；直流电源电动势 E 约为 12V，内阻不计. 根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路. 用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关 S，调节变阻器 R，
17、读出电压表 V1、V2的示教 U1、U2. ()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）. （）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. （）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：连线如图
18、. （i）1.40 0.23（）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=6.0k，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
19、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 120的表头按照图（a） 所示
20、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= ，R2= .(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
21、 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=880； 开关 S 闭合时，由并联电路知识，Ig(R2+Rg)=（I- Ig）R1,解得 R1=1.00. 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
22、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
23、 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 10. （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 10、 20和 50的定值电阻， 电路中的电阻 R1 应选_ 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、U 2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 10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U 2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.
