11-19年高考物理真题分专题汇编之专题089.其它电学实验
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1、 第89节 其它电学实验【2019年物理全国卷2】某小组利用图(a)所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中V1和V2为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100 );S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0A时得到的某硅二极管U-I关系曲线。回答下列问题:(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0A,应调节滑动变阻器R,使电压表V1的示数为U1=_mV;根据图(b)可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻_(填“变大”或“变小”),电压表V1示数_(填
2、“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向_(填“A”或“B”)端移动,以使V1示数仍为U1。(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系,硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏度为=_10-3V/(保留2位有效数字)。【答案】 (1). 5.00 (2). 变小 (3). 增大 (4). B (5). 2.8【解析】【详解】(1)U1=IR0=1005010-6A=510-3V=5mV由 ,I不变,温度升高,U减小,故R减小;由于R变小,总电阻减小,电流增大;R0两端电压增大,即V1表示数变大,只有增大电阻才能使电流减小,故华东变阻器向右调节,即向B短调节。(2)由图可知, =2.810
3、-3V/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-
4、3mT。I/AU/V0.20.40.60.81.01.205101520图乙AV连接恒流源RI0RL图甲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UI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,
5、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)CBA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
6、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1,2、3接线柱之间的电123阻为1.5,1、3接线柱之间的电阻为2.5。(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_。【解析与答案】12311
7、11(1)如下图(2)根据题述的测量,4个电阻阻值均为1。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=0.6。5. 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10.R1V题10-1 图51015200.51.01.52.00题10-2 图P/WU2/V2(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
8、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。R1V(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5,与10的滑动变阻器并联后最大阻值为3.33,只有串联10的定值电阻,才能满足小灯泡电压3
9、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.6.2018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(25C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。ER1R2S1S221RTR0图(a)abV实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0C。将S2与
10、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25.0C。实验得到的R2-t数据见下表。t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/W900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0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;20.040.060.080.0100.0R2/Wt/02004006008001
11、000图(b)78 9 0 12 3 4 56图(c) 100 10 1 0.1 0 12 3 4 56 7 89 5 6 7 8 90 1 2 34 5 6 7 8 90 1 2 34(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 33.020.040.060.080.0100.0R2/Wt/ 02004006008001000解析:图(1)(a)的电路中滑动变阻器采用限流
12、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=450(4)由画出的图像可知,当RT=620.0,则手心温度t=33.0.7. 2013年山东卷21.(2) UH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
13、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。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。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,I(10-3A)3.06.09.012.015.018.0UH(10-3V)1.11.93.44.56.26.8RmA根据表中数据在给定坐标纸上(见答
14、题卡)画出UHI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)。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”)。I/10-3AU/10-3V1.02.03.04.05.06.07.08.03.06.09.012.015.018.021.00 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
15、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:M;如图所示,1.5(1.4或1.6)。 b,c; S1,E(或S2,E)解析: 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。UHI图线如图所示,即解得:k=1.510-3VmA-1T-1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。8. 2013年广东卷电阻丝RXabc学生电源S2IA2A1图17(a)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
16、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电阻丝RX图17(b)线夹abc学生电源S1S2RX图17(c)0.200.100.400.300.500.605.0010.015.025.030.020.035.0L/cmI/A 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
17、RX与L、I、u的关系式RX= ;根据图17(c)用作图法算出RX= 电阻丝RX线夹abc学生电源S1S2RX0.200.100.400.300.500.605.0010.015.025.030.020.035.0L/cmI/A答:如图所示, 0.10, 6.0解析:3V分布在长为30cm上面,故有单位长度的电压设电阻丝每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 ,9.2012年理综新课标卷23.(10分)D轻质托盘支架轻绳光滑轻滑轮绝缘细线ESRA电流表图中虚线框内存在一沿水平方向
18、、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按图接线。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。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_。用米尺测量_。(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感
19、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ADESR(2)重新处于平衡状态, 电流表的示数I, 此时细沙的质量m2D的底边长L(3)(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mgm1g,当开关S闭合时,有mgBILm2g,联立解得:若m2m1,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 10. 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
20、出功率。AVVSE,r图甲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/V1.961.861.801.841.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55U/VI/A00.10.20.30.40.50.60.72.12.01.91.81.71.61.5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)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)U/VI/A00
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