高考物理二輪復(fù)習(xí) 第11講 電學(xué)實(shí)驗(yàn)活頁(yè)規(guī)范訓(xùn)練

第11講電學(xué)實(shí)驗(yàn)1．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)汽車(chē)電熱器的電功率，此電熱器額定電壓為12V．實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：A．輸出電壓為16V的學(xué)生電源B．量程為0～3A的電流表，內(nèi)阻約0.1ΩC．量程為0～0.6A的電流表，內(nèi)阻約0.5ΩD．量程為0～3V的電壓表，內(nèi)阻約3kΩE．量程為0～15V的電壓表，內(nèi)阻約15kΩF．0～10Ω，0.5A的滑動(dòng)變阻器G．0～10Ω，2A的滑動(dòng)變阻器H．導(dǎo)線，開(kāi)關(guān)該同學(xué)測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄如下：U/V2.43.05.08.010.012.0I/A0.150.200.300.400.450.50(1)該電熱器的阻值是否恒定不變？答：________(填“是”或“不是”)．(2)合理選擇實(shí)驗(yàn)器材：電流表選________，電壓表選________，滑動(dòng)變阻器選________．(3)請(qǐng)畫(huà)出電路圖．(4)電熱器的額定功率為_(kāi)_______．解析(2)因?qū)嶒?yàn)中電熱器最大電壓為12V，最大電流為0.5A，故選擇量程為0～15V的電壓表，量程為0～0.6A的電流表；如果采用滑動(dòng)變阻器的限流接法，當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，電熱器上的電壓仍然會(huì)大于2.4V，所以采用分壓式，由于電熱器的最大電流為0.5A，采用分壓式時(shí)，滑動(dòng)變阻器的一部分處在干路，故滑動(dòng)變阻器承受的最大電流必須大于0.5A，故采用G.(3)由于電熱器的電阻在20Ω左右，eq\f(20,0.5)<eq\f(15×103,20)，故采用電流表外接法，電路圖如圖所示．(4)P＝UI＝12×0.5W＝6W.答案(1)不是(2)CEG(3)如圖所示(4)6W2．在“測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)的效率”的實(shí)驗(yàn)中，用圖5－11－21甲所示的電路測(cè)定一個(gè)額定電壓為6V，額定功率為3W的直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率．①根據(jù)電路圖在圖乙中完成實(shí)物圖的連線；圖5－11－21②實(shí)驗(yàn)中保持電動(dòng)機(jī)兩端電壓U恒為6V，重物每次勻速上升的高度h均為1.5m，所測(cè)物理量及測(cè)量結(jié)果如下表所示：實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345電動(dòng)機(jī)的電流I/A0.20.40.60.82.5所提重物的重力mg/N0.82.04.06.06.5重物上升時(shí)間t/s1.41.652.12.7重物不運(yùn)動(dòng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)效率η的表達(dá)式為_(kāi)_______(用符號(hào)表示)，前4次實(shí)驗(yàn)中電動(dòng)機(jī)工作效率的平均值為_(kāi)_______．③在第5次實(shí)驗(yàn)中，電動(dòng)機(jī)的輸出功率是________，可估算出電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為_(kāi)_______Ω.解析由題意可知效率η＝eq\f(mgh,UIt)×100%.在第五次實(shí)驗(yàn)中，重物不運(yùn)動(dòng)，因此電動(dòng)機(jī)對(duì)外做功為0，電動(dòng)機(jī)輸出功率為0，此時(shí)電壓全部加在了內(nèi)阻上，可得內(nèi)阻為2.4Ω.答案①如圖②eq\f(mgh,UIt)×100%74%③02.43．一實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備探究某種元件Q的伏安特性曲線，他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖5－11－22甲所示的電路圖．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：圖5－11－22(1)請(qǐng)將圖乙中的實(shí)物連線按電路圖補(bǔ)充完整．(2)考慮電表內(nèi)阻的影響，該元件電阻的測(cè)量值________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實(shí)值．(3)閉合開(kāi)關(guān)S，電流表、電壓表均有示數(shù)，但無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器滑片，總不能將電壓表的示數(shù)調(diào)為零．原因可能是圖乙中的________(填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”或“f”)處接觸不良．(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)得表格中的7組數(shù)據(jù)．請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出該元件的I－U圖線.序號(hào)電壓/V電流/A10020.400.0230.800.0541.200.1251.600.2062.000.3172.400.44(5)為了求元件Q在I－U圖線上某點(diǎn)的電阻，甲同學(xué)利用該點(diǎn)的坐標(biāo)I、U，由R＝eq\f(U,I)求得．乙同學(xué)作出該點(diǎn)的切線，求出切線的斜率k，由R＝eq\f(1,k)求得．其中________(填“甲”或“乙”)同學(xué)的方法正確．解析(1)由電路圖可知，電流表為外接法，滑動(dòng)變阻器為分壓式接法．(2)由電流表外接的特點(diǎn)可知，該元件的測(cè)量值小于其真實(shí)值．(3)當(dāng)圖中的f處接觸不良時(shí)，控制電路由分壓式變?yōu)橄蘖魇剑薀o(wú)法將電壓表的示數(shù)調(diào)為零．(4)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，先描點(diǎn)，再利用平滑的曲線連接起來(lái)．(5)I－U圖線上切線(即斜率)可反映電阻的大小，但不能用來(lái)計(jì)算電阻的大小，而R＝eq\f(U,I)則可以用來(lái)計(jì)算電阻的大?。鸢?1)如圖所示(2)小于(3)f(4)如圖所示(5)甲4．某實(shí)驗(yàn)小組想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材如下：A．待測(cè)干電池(電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻約為4Ω)B．直流電流表A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω)C．直流電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻約0.1Ω)D．電壓表V1(量程0～2V，內(nèi)阻約為2000Ω)E．電壓表V2(量程0～6V，內(nèi)阻約為6000Ω)F．滑動(dòng)變阻器R1(最大電阻20Ω，額定電流2A)G．滑動(dòng)變阻器R2(最大電阻200Ω，額定電流1A)H．電阻箱R3(最大電阻99.9Ω，額定電流1A)I．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干(1)若用伏安法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求測(cè)量有盡可能高的精確度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的電流表是________，電壓表是________，滑動(dòng)變阻器是________(填代號(hào))．(2)請(qǐng)將圖5－11－23甲中實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路．圖5－11－23(3)若用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，電流表出了故障，實(shí)驗(yàn)小組如想方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，需將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，只需去掉電流表，將上述器材中的________換成________即可(填寫(xiě)器材前面的字母)．(4)請(qǐng)畫(huà)出改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)電路圖．(5)實(shí)驗(yàn)小組在改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)中得到了多組路端電壓和外電阻的數(shù)據(jù)，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，在坐標(biāo)紙上作出了如圖乙所示圖線．由圖線得出：干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)干電池通過(guò)的電流不超過(guò)0.5A，因此電流表選用B；由于電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，因此電壓表選用量程為2V的D；由于滑動(dòng)變阻器起限流作用，要起到明顯的調(diào)節(jié)作用，只要選用最大阻值與電池內(nèi)阻差不多的滑動(dòng)變阻器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)，根據(jù)截距和斜率可求得r＝3.3Ω，電動(dòng)勢(shì)E＝1.4V.答案(1)BDF(2)如圖所示(3)FH(4)如圖所示(5)1.43.35．[·重慶卷，6(2)]某同學(xué)對(duì)有故障的電熱毯進(jìn)行探究．圖5－11－24甲是電熱毯的電路示意圖，其中電熱線和導(dǎo)線通過(guò)金屬接線片連接．圖乙為測(cè)試電路實(shí)物圖，A、B為測(cè)試表筆，電壓表內(nèi)阻很大，可視為理想電表．甲乙丙圖5－11－24①請(qǐng)?jiān)谙旅嫣摼€框內(nèi)畫(huà)出與圖乙對(duì)應(yīng)的電路圖．②斷開(kāi)K1，用上述測(cè)試電路在1和1′之間檢測(cè)得知電熱線無(wú)故障，然后測(cè)得電熱線的U－I曲線如圖丙所示，已知電熱線材料的電阻率為2.8×10－7Ω·m，電熱線的直徑為0.200mm.可求得此電熱線的電阻為_(kāi)_______kΩ，總長(zhǎng)度為_(kāi)_______m．(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)③為了進(jìn)一步檢查故障，該同學(xué)閉合開(kāi)關(guān)K1和K2，用表筆A和B分別對(duì)圖甲中所示的各點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，部分測(cè)試結(jié)果如下表所示．由此測(cè)試結(jié)果可判斷出電路有斷路，位置在________之間(在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中選填一項(xiàng)).測(cè)試點(diǎn)3和3′1和1′1和31和2′2′和3′電表指針有無(wú)偏轉(zhuǎn)電壓表有有無(wú)有無(wú)電流表無(wú)有有無(wú)有解析①電路圖如圖：②由題圖可求R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)，由圖線斜率可求得R＝0.58kΩ(0.57～0.59均可)，由R＝ρeq\f(l,S)，可得l＝65m(64～66均可)．③由題表可知，1′和2′之間，電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)為零，說(shuō)明其間有斷路．答案①見(jiàn)解析圖②0.58(0.57～0.59之間)65(64～66均可)③1′和2′6．[·山東卷，21(2)]霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性進(jìn)展．如圖5－11－25所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，UH為霍爾電壓，且滿(mǎn)足UH＝keq\f(IB,d)，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)．某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)．圖5－11－25①若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電，電流與磁場(chǎng)方向如圖5－11－25所示，該同學(xué)用電壓表測(cè)量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“＋”接線柱與________(填“M”或“N”)端通過(guò)導(dǎo)線連接．②已知薄片厚度d＝0.40mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.10T不變，改變電流I的大小，測(cè)量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示.I(×10－3A3.06.09.012.015.018.0UH(×10－3V)1.11.93.44.56.26.8根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上畫(huà)出UH－I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_(kāi)_______×10－3V·m·A－1·T－1(保留2位有效數(shù)字)．③該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測(cè)量，取兩個(gè)方向測(cè)量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測(cè)量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖5－11－26所示的測(cè)量電路．S1、S2均為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片(未畫(huà)出)．為使電流自Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向________(填“a”或“b”)，S2擲向________(填“c”或“d”)．為了保證測(cè)量安全，該同學(xué)改進(jìn)了測(cè)量電路，將一合適的定值電阻串接在電路中．在保持其它連接不變的情況下，該定值電阻應(yīng)串接在相鄰器件________和________(填器件代號(hào))之間．圖5－11－26解析①當(dāng)帶正電的粒子通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，正粒子受到向左的洛倫茲力，正粒子向M側(cè)匯聚，M電勢(shì)高，電壓表的“＋”接線柱