2023届高考物理新教材新高考新增学生实验习题精选（选修部分）

2023届高考物理新教材新高考新增学生实验习题精选（选修部分）
一、探究影响感应电流方向的因素（选择性必修2）
1.在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道_____________________。
①为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡含有直流电源，他应选用多用电表的________挡(填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)对灵敏电流计进行测试。由实验可知，当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动。
②如图甲所示，实验中该同学将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中(线圈绕向如图乙所示)，电流计的指针向________(填“左”或“右”)偏转。
(2)已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转，将磁铁N极向下插入线圈，发现指针向左偏转，俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)。
2. (1)如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转(填“向左”“向右”或 “不”)；
②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；
A.插入铁芯 B.拔出A线圈
C.变阻器的滑片向左滑动 D.断开开关S瞬间
(2)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向________(填“上”“下”)；图(3)中电流表指针应________(填“向左”“向右”)偏转；图(4)中的条形磁铁下端为________极(填“N”“S”)。
二、 探究变压器电压与匝数关系（选择性必修2）
3.(1))为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是 ．
A．有闭合铁芯的原、副线圈 B．无铁芯的原、副线圈
C．交流电源 D．直流电源
E．多用电表(交流电压挡) F．多用电表(交流电流挡)
用匝数na＝60匝和nb＝120匝的变压器，实验测量数据如下表．
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是 ．(选填“na”或“nb”)
4.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“ × 100”的匝数。
（1）本实验中，实验室有下列器材：
A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B．条形磁铁
C．直流电源
D．多用电表
E．开关、导线若干
上述器材在本实验中不需要的有 填器材序号），本实验中还需要用到的器材有 。
（2）对于实验过程，下列说法正确的有 。
A．为便于探究，应该采用控制变量法
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（3）实验中，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为 。
A．18.0V B．10.0V C．5.0V D．2.5V
（4）组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V的学生电源，原、副线圈的匝数比为8：1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是 。
A．0V B．96.0V C．1.5V D．0.65V
（5）李辉同学正确组装变压器后，把12.0V的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱（相当于600匝），副线圈接线“0”“1”接线柱，如图所示。在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是_______。
A．0V B．5.8V C．2.0V D．1.5V
三、利用传感器制作简单的自动控制装置（选择性必修2）
5.为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。
（1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图像可求出照度为0.6lx时的电阻约为______kΩ。
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/kΩ 5.8 3.7 2.3 2.0 1.8
（2）如图乙，是街道路灯自动控制设计电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________（填“AB”或“BC”）之间。
（3）用多用电表“×10 Ω”档，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙，则线圈的电阻为________Ω；已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合，图乙中直流电源的电动势E＝6V，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择：
R1（0～200Ω，1A）、R2（0～2000Ω，0.1A）。要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择________（填“R1”、“R2”）。为使天色更暗时才点亮路灯，应适当将滑动阻变阻器的滑片向________（填“左”或“右”）端移动。
6.某同学根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视为理想电压表（量程为3V），滑动变阻器的最大阻值为R = 12Ω，该同学用刻度尺测得滑动变阻器有电阻丝缠绕的ab部分的长度为L = 20cm（电阻丝缠绕均匀）。
（1）该同学先利用如图乙所示电路测定电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）的电动势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的U′—I图像如图丁所示，可知这两节纽扣电池串联后的电动势为E = ______V，内阻为r = ______Ω；
（2）该同学想得到电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系，设计了如下实验：
①调节图甲中滑动变阻器的滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零；
②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器的滑片P恰好滑到b端，然后调节电阻箱R0，直到电压表达到满偏，实验过程中弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为R0= ______Ω；
③已知所用的弹簧的劲度系数为k = 2.0 × 102N/m，重力加速度g = 10m/s2，则该电子秤所能称量的最大质量为m = ______kg（结果保留两位有效数字）；
（3）实验过程所称量物体的质量和电压表的示数U的关系为______（填“线性”或“非线性”）。
7.电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：
光强I/cd 1 2 3 4 5
电阻值/Ω 18 9 6 3.6
[“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为I，单位为坎德拉(cd)]
(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为__________ Ω。
(2)其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是__________(填序号)。
(3)现已知定值电阻R0为12 Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V，则此时光照强度为__________。
8.由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求热敏电阻温度升高至50 ℃时，系统开始自动报警。所用器材有：
直流电源E(36 V，内阻不计)； 电流表(量程250 mA，内阻约0.1 Ω)；
电压表(量程50 V，内阻约1 MΩ)； 热敏电阻RT；
报警器(内阻很小，流过的电流超过10 mA时就会报警，超过30 mA时就会损伤)；
滑动变阻器R1(最大阻值4 000 Ω)； 电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)；
单刀单掷开关S1； 单刀双掷开关S2；
导线若干。
(1)用图a所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27 ℃时，电压表读数为30.0 V，电流表读数为15.0 mA；当温度为50 ℃时，调节R1，使电压表读数仍为30.0 V，电流表指针位置如图b所示。
温度为50 ℃时，热敏电阻的阻值为________ Ω。从实验原理上看，该方法测得的阻值比真实值略微________(填“偏大”或“偏小”)。如果热敏电阻阻值随温度升高而变大，则其为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知，该热敏电阻RT为________(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。
c
(2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统，实物图连线如图c所示，其中有一个器件的导线连接有误，该器件为________(填器件名称)。正确连接后，先使用电阻箱R2进行调试，其阻值设置为________Ω，滑动变阻器R1阻值从最大逐渐减小，直至报警器开始报警，此时滑动变阻器R1连入电路的阻值为________ Ω。调试完毕后，再利用单刀双掷开关S2的选择性开关功能，把热敏电阻RT接入电路，可方便实现调试系统和工作系统的切换。
四、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
9.如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；
②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；
③重复上述步骤②，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
(1)关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是________(选填选项前的字母)。
A.移动活塞时应缓慢一些 B.封闭气体的注射器应密封良好
C.必须测出注射器内封闭气体的质量 D.气体的压强和体积必须用国际单位
(2)为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出__________(选填“p－ V”或“p－”)图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条__________________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
(3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1＞T2。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是__________(选填选项的字母)。
10.用图甲所示探究气体等温变化的规律。
（1）关于该实验下列说法正确的是___________。
A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B．应快速推拉柱塞
C．为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推拉柱塞
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
（2）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的___________（选填“①”或“②”）。
（3）为更准确地测出气体的压强，小华用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的图如图丙所示，究其原因，是温度发生了怎样的变化___________
A．一直下降 B．先上升后下降 C．先下降后上升 D．一直上升
（4）某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时，接上软管和压强传感器，通过DIS系统记录下此时的体积与压强，然后记录5组数据，作图。在软管内气体体积不可忽略时，图像为双曲线，试用玻意耳定律分析，该双曲线的渐近线（图中的虚线）方程是___________。 （用、、表示）
（5）实验中若使用传感器采集数据，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值的影响是___________（选填“偏大”、“偏小”、“无影响”）。
11.某同学设计了如图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，……，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为，刻度全长为L，大气压为，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。
（1）关于本实验的操作，下列说法正确的是( )
A．为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积。
B．挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器。
C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次。
D．实验时必须测出封闭气体的温度。
（2）若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为__________（用题目中已知量表示）
（3）该同学根据测得气体的体积和对应的压强，做出了图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b代表__________；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度__________（填“升高”或“降低”）；也可能是由于装置气密性导致气体质量__________（填“增大”或“减小”）。
参考答案
1.答案：(1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系及线圈的绕向　①欧姆　②右　(2)顺时针
解析：(1)电流表没有电流通过时，指针指向中央，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正(负)接线柱流入时，指针的偏转方向以及线圈的绕向；
①多用电表作为欧姆表使用时，内部有电源，故应该选择欧姆挡；
②将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中，线圈中磁场方向向下，且磁通量增加，根据楞次定律判断出电流为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针向右摆动；
(2)将磁铁N极向下插入线圈，线圈中磁场方向向下，且磁通量增加，想要指针向左偏转，根据楞次定律可知，俯视线圈，其绕向为顺时针。
2. 答案：(1)①向右　②BD　(2)下　向右　S
解析：(1)①已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。
②要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，故A错误；拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确；
变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误；断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。
(2)图(2)中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针(俯视)，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入；图(3)中条形磁铁N极向下运动，线圈中为向下磁通量增大，感应电流方向应为逆时针方向，电流表指针向右偏转；图(4)中可知指针向右偏，则感应电流的方向逆时针(俯视)，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。
3.答案：ACE　nb
解析：为了完成实验探究，需要使用交流电源、变压器、多用电表(交流电压挡)．为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原、副线圈，因此选用A、C、E.由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端．
4.答案：（1） BC 低压交流电源 （2） AC （3） B （4） D （5）D
解析：（1）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，使用的是交流电，所以不需要直流电，磁场是利用了电流的磁效应，所以也不需要条形磁铁，B、C正确；本实验中还需要用到的器材是低压交流电源。
（2）为便于探究，应该采用控制变量法，所以A正确；变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，所以B错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，所以C正确；虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，所以D错误。故选AC。
（3）根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比规律可知，副线圈所接电表的示数为5.0V，原线圈的电压应为10V。故选B。
（4）组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，则变压器漏磁比较厉害，连接副线圈的交流电压表的实际读数小于理想变压器的副线圈的读数，若为理想变压器，则U2 = U1 = × 12V = 1.5V实际电压小于1.5V。故选D。
（5）李辉同学正确组装变压器后，变压器还是存在漏磁现象，还有铜损、铁损等损耗，则连接副线圈的交流电压表的实际读数总是小于理想变压器的副线圈的读数，若为理想变压器，
则U2 = U1 = × 12V = 2.0V实际电压小于2.0V。故选D。
5.答案：（1） 2.7kΩ（2.6kΩ~2.8kΩ ） （2）AB （3） 140Ω R2 左
解析：（1）从图像上可以看出当照度为0.6lx时的电阻约为（2.6kΩ~2.8kΩ ）；
（2）当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB上。
（3）根据欧姆表的读数规则，所以电阻值为回路中的电流为2mA时回路中的需要中电阻所以选择滑动变组器比较合理。若要求天色渐暗照度降低至1.01x时点亮路灯，则天色更暗时光明电阻更大，要先保证回路中的电流2mA不变，则应减小滑动变阻器的阻值，即向左滑动滑动变阻器。
6.答案：（1）4.0 0.5 （2）②3.5 ③4.0 （3）线性
解析：（1）对图乙所示电路，根据闭合电路欧姆定律可得E = U′ + Ir即U′ = E - Ir
U′—I图像与纵轴交点的纵坐标等于两节纽扣电池串联后的电动势，图线斜率的绝对值等于电池的内阻，由题图丁可知电动势为E = 4.0V内阻为
（2）电压表达到满偏时滑动变阻器接入电路的阻值为R = 12Ω，根据欧姆定律可得解得R0 = 3.5Ω 滑动变阻器的滑片P滑到b端，弹簧的形变量增加了20cm，由平衡条件有kΔx = mg则该电子秤所能称量的最大质量为m = 4.0kg
（3）所称量物体的质量电压表的示数为联立可得
可知所称量物体的质量m和电压表的示数U的关系为线性关系。
7.答案：(1)4.5　(2)C　(3)3 cd
解析：(1)由表格中数据可知，光强和电阻值的乘积为18 cd·Ω，则光强为4 cd时，电阻值为4.5 Ω。
(2)由题意知，玻璃的透明程度影响光强，光强变化导致电阻值变化，玻璃两端电压随之变化，分析可知C图符合要求。
(3)电源电动势为9 V，当光敏电阻两端电压为3 V时，定值电阻R0两端电压为6 V，由欧姆定律得，I＝＝ A＝0.5 A，光敏电阻阻值为Rx＝＝ Ω＝6 Ω，对应的光强为3 cd。
8.答案：(1)600　偏大　负　(2)R1　600　3 000
解析：(1)温度为50 ℃时，由图b可知，电流表示数为50 mA，根据欧姆定律可得，热敏电阻的阻值RT＝＝ Ω＝600 Ω；由于电流表内接，导致测量值比真实值略微偏大；根据欧姆定律可知，在温度为27 ℃时，热敏电阻的阻值为2 000Ω，说明该热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
(2)由图c可知，滑动变阻器R1接入电路用了上边两个接线柱，无法起到变阻器的作用；为了保证在50 ℃时报警器刚好能够报警，设置电阻箱R3的阻值为600 Ω；报警时的总电阻为R总＝＝ Ω＝3 600 Ω，此时滑动变阻器连入电路的阻值为R1＝3 600 Ω－600 Ω＝3 000 Ω。
9.答案：(1)AB　(2)p－　过原点的倾斜直线(或正比例函数直线)　(3)AC
解析：(1)移动活塞时应缓慢一些，以保证气体的温度不变，选项A正确；封闭气体的注射器应密封良好，要保证气体的质量不变，选项B正确；必须测出注射器内封闭气体的体积，选项C错误；气体的压强和体积使用同一单位制的单位即可，不必须用国际单位，选项D错误。
(2)根据pV＝C可知p＝，则为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出p－图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线(或正比例函数直线)，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
(3)在p－V图像中，若画出一条平行p轴的等容线，可看出p1＞p2，由＝C可知T1＞T2，则选项A正确，B错误；由＝C可知，p＝CT，则p－图像的斜率越大，温度越高，因T1＞T2，则选项C正确，D错误。
10.答案：（1）AD （2）② （3） B （4） （5） 无影响
解析：（1）为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，故A正确；为减少摩擦产生的热量带来的影响，应缓慢推拉柱塞，故B错误；用手握注射器，会造成气体温度变化，故C错误；只需关注图像斜率的变化即可探究压强跟体积的关系，注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，故D正确。故选AD。
（2）理论上，应是一条过原点的倾斜直线，然而压缩气体时漏气，则大于理论值，即应为图乙中的②。
（3）根据理想气体状态方程有则压强与体积的乘积越大，温度越大，由图可以发现，温度先上升后下降。故选B。
（4）被封闭气体的初始体积为，压强为，末状态的体积为，压强为p ，根据玻意耳定律解得该双曲线的渐近线方程是。
（5）气体压强由传感器测得，体积由注射器刻度测得，均与活塞与针筒之间的摩擦无关，则柱塞与针筒间的摩擦对实验结果pV乘积值无影响。
11.答案：（1） AC （2） （3）橡皮帽内气体体积 升高 增大
解析：（1）每挂上一个钩码后，平衡后，待封闭气体的体积不再发生变化，再读出体积，可以减小误差，故A正确；挂钩码时，不能用手紧紧握住注射器，因为手的温度会改变封闭气体的温度，使测量结果不准确，故B错误；实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次，可以增加密封性，也可以减小摩擦带来的误差，故C正确；注射器不隔热，所以实验时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温度，故D错误。故选AC。
（2）由平衡关系可得可得
（3）实验操作规范，图线不过原点，则b代表注射器橡皮帽内气体的体积；由可知体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，向上偏离，斜率变大，说明可能是温度升高；公式中的C与气体质量有关，斜率变大，也可能是由于装置气密性导致气体质量增大。