高考物理二轮复习 第11讲 电学实验活页规范训练

第11讲电学实验1．某同学在实验室测汽车电热器的电功率，此电热器额定电压为12V．实验室备有下列器材：A．输出电压为16V的学生电源B．量程为0～3A的电流表，内阻约0.1ΩC．量程为0～0.6A的电流表，内阻约0.5ΩD．量程为0～3V的电压表，内阻约3kΩE．量程为0～15V的电压表，内阻约15kΩF．0～10Ω，0.5A的滑动变阻器G．0～10Ω，2A的滑动变阻器H．导线，开关该同学测量的数据记录如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(1)该电热器的阻值是否恒定不变？答：________(填“是”或“不是”)．(2)合理选择实验器材：电流表选________，电压表选________，滑动变阻器选________．(3)请画出电路图．(4)电热器的额定功率为________．解析(2)因实验中电热器最大电压为12V，最大电流为0.5A，故选择量程为0～15V的电压表，量程为0～0.6A的电流表；如果采用滑动变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调到最大时，电热器上的电压仍然会大于2.4V，所以采用分压式，由于电热器的最大电流为0.5A，采用分压式时，滑动变阻器的一部分处在干路，故滑动变阻器承受的最大电流必须大于0.5A，故采用G.(3)由于电热器的电阻在20Ω左右，eq\f(20,0.5)<eq\f(15×103,20)，故采用电流表外接法，电路图如图所示．(4)P＝UI＝12×0.5W＝6W.答案(1)不是(2)CEG(3)如图所示(4)6W2．在“测定直流电动机的效率”的实验中，用图5－11－21甲所示的电路测定一个额定电压为6V，额定功率为3W的直流电动机的机械效率．①根据电路图在图乙中完成实物图的连线；图5－11－21②实验中保持电动机两端电压U恒为6V，重物每次匀速上升的高度h均为1.5m，所测物理量及测量结果如下表所示：实验次数12345电动机的电流I/A0.20.40.60.82.5所提重物的重力mg/N0.82.04.06.06.5重物上升时间t/s1.41.652.12.7重物不运动计算电动机效率η的表达式为________(用符号表示)，前4次实验中电动机工作效率的平均值为________．③在第5次实验中，电动机的输出功率是________，可估算出电动机线圈的电阻为________Ω.解析由题意可知效率η＝eq\f(mgh,UIt)×100%.在第五次实验中，重物不运动，因此电动机对外做功为0，电动机输出功率为0，此时电压全部加在了内阻上，可得内阻为2.4Ω.答案①如图②eq\f(mgh,UIt)×100%74%③02.43．一实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图5－11－22甲所示的电路图．请回答下列问题：图5－11－22(1)请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．(2)考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值．(3)闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑片，总不能将电压表的示数调为零．原因可能是图乙中的________(填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”)处接触不良．(4)实验测得表格中的7组数据．请在坐标纸上作出该元件的I－U图线.序号电压/V电流/A10020.400.0230.800.0541.200.1251.600.2062.000.3172.400.44(5)为了求元件Q在I－U图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标I、U，由R＝eq\f(U,I)求得．乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率k，由R＝eq\f(1,k)求得．其中________(填“甲”或“乙”)同学的方法正确．解析(1)由电路图可知，电流表为外接法，滑动变阻器为分压式接法．(2)由电流表外接的特点可知，该元件的测量值小于其真实值．(3)当图中的f处接触不良时，控制电路由分压式变为限流式，故无法将电压表的示数调为零．(4)根据表中的数据，先描点，再利用平滑的曲线连接起来．(5)I－U图线上切线(即斜率)可反映电阻的大小，但不能用来计算电阻的大小，而R＝eq\f(U,I)则可以用来计算电阻的大小．答案(1)如图所示(2)小于(3)f(4)如图所示(5)甲4．某实验小组想通过实验测定一节干电池的电动势和内阻，实验室提供的实验器材如下：A．待测干电池(电动势约为1.5V，内阻约为4Ω)B．直流电流表A1(量程0～0.6A，内阻约0.5Ω)C．直流电流表A2(量程0～3A，内阻约0.1Ω)D．电压表V1(量程0～2V，内阻约为2000Ω)E．电压表V2(量程0～6V，内阻约为6000Ω)F．滑动变阻器R1(最大电阻20Ω，额定电流2A)G．滑动变阻器R2(最大电阻200Ω，额定电流1A)H．电阻箱R3(最大电阻99.9Ω，额定电流1A)I．开关、导线若干(1)若用伏安法测电源的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精确度且便于调节，应选择的电流表是________，电压表是________，滑动变阻器是________(填代号)．(2)请将图5－11－23甲中实物连接成实验电路．图5－11－23(3)若用伏安法测电源电动势和内阻时，电流表出了故障，实验小组如想方便且能较准确地进行测量，需将实验进行改进，只需去掉电流表，将上述器材中的________换成________即可(填写器材前面的字母)．(4)请画出改进后的实验电路图．(5)实验小组在改进后的实验中得到了多组路端电压和外电阻的数据，对所得数据进行处理后，在坐标纸上作出了如图乙所示图线．由图线得出：干电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)解析(1)干电池通过的电流不超过0.5A，因此电流表选用B；由于电池的电动势约为1.5V，因此电压表选用量程为2V的D；由于滑动变阻器起限流作用，要起到明显的调节作用，只要选用最大阻值与电池内阻差不多的滑动变阻器F即可．(5)由E＝U＋eq\f(U,R)r得eq\f(1,R)＝eq\f(E,r)·eq\f(1,U)－eq\f(1,r)，根据截距和斜率可求得r＝3.3Ω，电动势E＝1.4V.答案(1)BDF(2)如图所示(3)FH(4)如图所示(5)1.43.35．[·重庆卷，6(2)]某同学对有故障的电热毯进行探究．图5－11－24甲是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接．图乙为测试电路实物图，A、B为测试表笔，电压表内阻很大，可视为理想电表．甲乙丙图5－11－24①请在下面虚线框内画出与图乙对应的电路图．②断开K1，用上述测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的U－I曲线如图丙所示，已知电热线材料的电阻率为2.8×10－7Ω·m，电热线的直径为0.200mm.可求得此电热线的电阻为________kΩ，总长度为________m．(结果均保留两位有效数字)③为了进一步检查故障，该同学闭合开关K1和K2，用表笔A和B分别对图甲中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示．由此测试结果可判断出电路有断路，位置在________之间(在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项).测试点3和3′1和1′1和31和2′2′和3′电表指针有无偏转电压表有有无有无电流表无有有无有解析①电路图如图：②由题图可求R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)，由图线斜率可求得R＝0.58kΩ(0.57～0.59均可)，由R＝ρeq\f(l,S)，可得l＝65m(64～66均可)．③由题表可知，1′和2′之间，电压表有示数，电流表示数为零，说明其间有断路．答案①见解析图②0.58(0.57～0.59之间)65(64～66均可)③1′和2′6．[·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5－11－25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，这个现象称为霍尔效应，UH为霍尔电压，且满足UH＝keq\f(IB,d)，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5－11－25①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5－11－25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(×10－3A3.06.09.012.015.018.0UH(×10－3V)1.11.93.44.56.26.8根据表中数据在给定坐标纸上画出UH－I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为________×10－3V·m·A－1·T－1(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5－11－26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，该定值电阻应串接在相邻器件________和________(填器件代号)之间．图5－11－26解析①当带正电的粒子通过磁场时，根据左手定则可知，正粒子受到向左的洛伦兹力，正粒子向M侧汇聚，M电势高，电压表的“＋”接线柱