2011-2020年高考物理试卷分类汇编之089a.其它电学实验(上)（含答案及解析）

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第89a节 其它电学实验（上）
1.2015年上海卷26．（3分）在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中
（1）在对螺线管通电________（选填“前”或“后”）必须对磁传感器进行调零。
（2）（单选题）实验时，将磁传感器探管前端插至通电螺线管轴线中点时，磁传感器读数为5mT。减小通电螺线管的电流后，将探管从螺线管的另一端插入，当探管前端再次到达螺线管轴线中点时，磁传感器的读数可能为
（A）5mT （B）-5mT （C）3mT （D）-3mT
答案：（1）前 （2）D
解析： （1）在对螺线管通电前必须对磁传感器进行调零，否则就会有测量误差。
（2）减小通电螺线管的电流后，螺线管内的磁感应强度变小，由于从另一端插入，磁传感器的读数可能为-3mT。
2.2015年理综山东卷22．（8分）如图甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的U—I关系图线。
?回答下列问题：
（1）滑动触头向下移动时，电压表示数???? ? （填“增大”或“减小”）。
（2）I0= ???? ? A。
（3）RL消耗的最大功率为? ???? W（保留一位有效数字）
【答案】（1）减小；（2）1（3）5
【解析】（1）滑动头向下移动时，RL阻值减小，则总电阻减小，电压变小，则电压表读数变小；（2）由电路图可知：，即：U=I0R-IR，由U-I图线可知，I0R=20；，则I0=1A；（3）RL消耗的功率为P=IU=20I-20I2，则当I=0.5时，功率的最大值为Pm=5W。
3. 2013年四川卷
8．（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球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。
实验时，先保持两球电荷量不变，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，随其所带电荷量的____________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】： 减小 增大 控制变量法
4. 2012年理综全国卷22.（6分）
在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串并联电路，黑箱面板上有三个接线柱1、2、3。用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1Ω，2、3接线柱之间的电阻为1.5Ω，1、3接线柱之间的电阻为2.5Ω。
（1）在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式；
（2）如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻为______Ω。
【解析与答案】
（1）如下图
（2）根据题述的测量，4个电阻阻值均为1Ω。如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻根据电阻的串联并联计算公式，为R=0.6Ω。
5.2014年理综广东卷34.
（1）(8分)某同学设计的可调电源电路如图22(a)所示，R0为保护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S.
①用电压表测量A、B两端的电压;将电压表调零,选择0-3V档,示数如图22(b),电压值为 V.
②在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于 端.
③要使输出电压U变大，滑片P应向 端.
④若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在 的风险(填“断路”或“短路”).
【答案】①1.30 ②A ③B ④短路
【解析】②接通外电路之前，应该使滑片P先置于A端，这时用电器上的电压为0，这样才能起到外电路的安全保证；③要使输出电压U变大，滑片P应向B端滑；④如果电路中不接入保护电阻R0，滑动变阻器的滑片不小心滑到A端，将可能出现短路风险。
6. 2013年江苏卷
10. ( 8 分)为探究小灯泡的电功率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“3.0 V 1.8 W”,电源为12 V 的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω.
(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10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1 应选Ω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：(1) 探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，测量小灯泡的电压U和电流I应从零开始，采用分压电路。
(2)根据热功率得小灯泡的电阻为5Ω，与10Ω的滑动变阻器并联后最大阻值为3.33Ω，只有串联10Ω的定值电阻，才能满足小灯泡电压3伏的要求。
(3)先拆电池两端的导线，再拆除其他导线，这样最安全。
(4)小灯泡的电阻随电压的升高而增大，图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当.
7.2018年全国卷I、 23．（10分）某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻RT，其标称值（25°C时的阻值）为；电源E（，内阻可忽略）；电压表（量程）；定值电阻R0（阻值），滑动变阻器R1（最大阻值为）；电阻箱R2（阻值范围）；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。
实验时，先按图（a）连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0°C。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0°C。实验得到的R2-t数据见下表。
t/ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/ 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
回答下列问题：
（1）在闭合S1前，图（a）中R1的滑片应移动到 （填“a”或“b”）端；
（2）在图（b）的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线；
（3）由图（b）可得到在范围内的温度特性。当时，可得 ；
（4）将握于手心，手心温度下的相应读数如图（c）所示，该读数为 ，则手心温度为 °C。
答案：（1）b （2）如图 （3）450
（4）620.0 33.0
解析：图（1）（a）的电路中滑动变阻器采用限流法，在闭合S1前，R1应该调节到接入电路部分的电阻最大，使电路中的电流最小，即图（a）中R1的滑片应移动到b端。
（2）将t=60℃和t=70℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2-t图像。
（3）根据题述实验过程可知，测量的R2数据等于对应的热敏电阻RT的阻值。由画出的R2-t图像可知，当t=44.0℃时，对应的RT=450Ω
（4）由画出的图像可知，当RT=620.0Ω，则手心温度t=33.0℃.
8. 2013年山东卷21.（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，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这种现象称为霍尔效应，UH为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验测定该半导体薄片的霍尔系数。
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”）端通过导线连接。
②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值，记录数据如下表所示，
I（×10-3A） 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
UH（×10-3V） 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根据表中数据在给定坐标纸上（见答题卡）画出UH－I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为________________（保留2位有效数字）。
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，取两个方向的测量的平均值，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）。为使电流自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，该定值电阻串接在相邻器件____与_____（填器件代号）之间。
答案：①M；②如图所示，1.5（1.4或1.6）。
③b，c； S1，E（或S2，E）
解析： ①由于可视为带正电粒子导电，正电荷向M点聚集，M点的电势高，故电压表的“+”接线柱与M端通过导线连接。
②UH－I图线如图所示，
即
解得：k=1.5×10-3V·m·A-1·T-1
③电流自Q端流入，P端流出，即Q端电势高，应将S1掷向b，S2掷向c；定值电阻应和电池串联保证测量安全，所以应串接在S1与E或串接在S2与E之间。
9. 2013年广东卷
34.（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

①根据原理图连接图17（b）的实物图
②断开S2，合上S1；调节电源输出电压为3.0V时，单位长度电阻丝的电压u= V/cm，记录此时电流表A1的示数。
③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②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= Ω
答：①如图所示，
②0.10，
③，
6.0
解析：②3V分布在长为30cm上面，故有单位长度的电压
③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有： ， 当合上S1 、S2时，
由上两公式得：
作图求出：L-I的斜率k=60.0cm/A ，
10.2012年理综新课标卷23.（10分）
图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
（1）在图中画线连接成实验电路图。
（2）完成下列主要实验步骤中的填空
①按图接线。
②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出___________________，并用天平称出____________。
④用米尺测量_______________。
（3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=_________。
（4）判定磁感应强度方向的方法是：若____________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
答案：（1）连线如图示
（2）③重新处于平衡状态, 电流表的示数I, 此时细沙的质量m2
④D的底边长L
（4）
解析：将电源、开关、电流表、电阻箱和U形金属框串联成闭合电路．设U形金属框质量为m，当开关S断开时，有mg＝m1g，当开关S闭合时，有mg＋BIL＝m2g，联立解得：
若m2＞m1，U形金属框所受的安培力向下，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．
11. 2011年理综山东卷23.（2）
某同学利用图甲所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率。
①所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系上画出U-I图像。
U/V 1.96 1.86 1.80 1.84 1.64 1.56
I/A 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55
②根据所画U-I图像，可求得电流I=0.20A时电源的输出功率为______W。（保留两位有效数）

③实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并对电路重新设计。在图乙所示的电路中，你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率，又能消除安全隐患的是 。（Rx阻值未知）
答案：①如右图所示； ②0.37（或0.36）； ③bc
解析：①如右图所示
②由U－I图象可知，当I＝0.2A时，U＝1.84V。由P＝UI得：P＝1.84×0.2W＝0.368W
③按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患是：滑动变阻器的滑片移动到最右端时，相当于把电流表直接接在电源两极，会烧坏电流表。而图乙中的a仍然出现图甲的问题；b中的Rx在滑动变阻器的滑片移动时起分流作用保护电流表；c中的Rx在滑动变阻器的滑片移动到最右端时起限流作用保护电流表；d中的Rx在滑动变阻器的滑片移动到最右端时，Rx与r串联相当于电源内阻，等于直接把电流表接在电源两极。b、c正确。
12. 2011年物理江苏卷
11．(10分) 某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值。
⑴将电阻箱接入a、b之间，闭合开关。适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变。改变电阻箱的阻值R，得到一组电压表的示数U与R的数据如下表：
电阻R/Ω 5.0 10.0 15.0 25.0 35.0 45.0
电压U/V 1.00 1.50 1.80 2.14 2.32 2.45
请根据实验数据作出U-R关系图象。
⑵用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V。利用⑴中测绘的U-R图象可得Rx=_____Ω。
⑶使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大。若仍用本实验装置和⑴中测绘的U-R图象测定某一电阻，则测定结果将_________（选填“偏大”或“偏小”）。现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和⑴中测绘的U-R图象实现对待测电阻的准确测定？
答：（1）见右下图；（2）20（19~21都算对）；（3）偏小；改变滑动变阻器阻值，使电压表示数为1.50V。
【解析】（1）根据实验数据描点作出U-R关系图象，见右下图。
（2）根据U－R关系图象，电压表示数为2.00V时，Rx的阻值为20Ω，读取19~21Ω可以。
（3）因为电压表示数，当电池的内阻r增大时，同一个R，则电压表读数将变小，按原来的U－R图象，则电阻的测量值小于真实值，即偏小。要使电压表读数为1.50V，因为电池内阻r增大，应该把滑动变阻器阻值R’调小，以至于使R′+r不变。
13.2015年理综重庆卷6．(2)同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表.
①若使用题6图2所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的 点（选填“b”或“c”）.
②测得电阻丝的U-I图如题6图3所示，则Rx为 Ω（保留两位有效数字）。
③实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态。某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化。他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速（用风速计测）的变化关系如题6图4所示。由图可知当风速增加时，Rx会 （选填“增大”或“减小”）。当风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10V，需要将滑动变阻器RW的滑片向 端调节（选填“M”或“N”）.
④为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如题6图5所示的电路。其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，V为待接入的理想电压表。如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“＋”端和“－”端应分别连接到电路中的 点和 点（在“a”“b”“c”“d”中选填）.
【答案】① c；② 4.1 （4.0～4.2）； ③减小，M； ④ b，d
解析：①电流表有较大内阻，选择电流表内接法会使电阻的测量值偏大，而电压表是理想电压表，故选择电流表外接法可以减小电阻的测量误差，故电压表的a端应连接到电路的c点。
②由部分电路欧姆定律知U-I图像的斜率代表电阻，求得电阻
③由图4知，风速增大后，代表电阻的纵坐标数值在减小，Rx减小，导致总电阻减小，总电流增大，使得并联部分的电压减小，向M端滑动可使并联部分的电压重新增大为10V。
④当风速为零时，电压表的示数也为零，满足Ucd=Ucb；而下端的Rx减小后，dc间的电压减小，即d点电势减小，有φd<φb，故电压表的正接线柱接在b点，负接线柱接在d点。
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