（新课标）高考物理二轮复习 专题十 物理实验的创新和设计 第二讲 电学实验的创新和设计素能演练提升（含解析）.doc

素能演练提升十(2)电学实验的创新和设计(时间:60分钟满分:100分)说明:本卷共5题,请把答案填在题中横线上或按要求作答.1.(15分)某实验探究小组在测量某个电阻rx的阻值时:(1)首先实验小组利用多用电表进行粗测,当转换开关转到“10”挡,指针指在图中位置,则待测的电阻rx为 .(2)为了更准确测量出rx的阻值,实验小组又利用量程相同的两个电压表、电阻箱、电池、开关、变阻器等设计了如图所示的测量电路.实验步骤如下:a.根据实验电路图连接好实验电路,将滑动变阻器的滑片调到最右端b.合上开关s,将滑动变阻器的滑片向左端滑动,使两个电压表指针都有较大角度的偏转c.调节电阻箱r0的阻值,使两个电压表的读数相等d.记下电阻箱r0的阻值,即为待测电阻的阻值回答下面问题:()根据实验电路图,用笔画线代替导线将实物图补充完整;()若两电压表的内阻不等,且r1r2,则测量结果比真实值(选填“偏大”“偏小”或“不变”);()若两电压表的内阻分别为r1、r2(r1r2,且均没有远大于rx),两电压表的读数均为u;电阻箱的阻值为r0,则rx=.解析:(2)()根据题意可知,本实验是根据“串联电路电压与电阻成正比”来测电阻rx,即r1与r0的并联总电阻等于r2与rx的并联总电阻,若r1r2,则r0rx.()根据可得rx=.答案:(1)170(4分)(2)()电路图如图所示(4分)()偏小(3分)()(4分)2.(15分)(2015江苏南京模拟)某实验小组要测量电阻rx的阻值.(1)首先,选用欧姆表“10”挡进行粗测电阻的测量值约为140 .(2)接着,用伏安法测量该电阻的阻值,可选用的实验器材有电压表v(3 v,内阻约3 k);电流表a(20 ma,内阻约2 );待测电阻rx;滑动变阻器r1(02 k);滑动变阻器r2(0200 );干电池2节;开关、导线若干.在图乙、图丙电路中,应选用图(选填“乙”或“丙”)作为测量电路,滑动变阻器应选用(选填“r1”或“r2”).(3)根据选择的电路和器材,在图丁中用笔画线代替导线完成测量电路的连接.(4)为更准确测量该电阻的阻值,可采用图戊所示的电路,g为灵敏电流计(量程很小),r0为定值电阻,r、r1、r2为滑动变阻器.操作过程如下:闭合开关s,调节r2,减小r1的阻值,多次操作使得g表的示数为零,读出此时电压表v和电流表a的示数u1、i1;改变滑动变阻器r滑片的位置,重复过程,分别记下u2、i2、un、in;描点作出u-i图象,根据图线斜率求出rx的值.下列说法中正确的有.a.闭合s前,为保护g表,r1的滑片应移至最右端b.调节g表的示数为零时,r1的滑片应位于最左端c.g表示数为零时,a、b两点间电势差为零d.该实验方法避免了电压表的分流对测量结果的影响解析:(2)由于待测电阻的电阻值比较大,比电流表的内阻大得多,所以电流表使用内接法;由于两个滑动变阻器的电阻值都比较大,所以要选择限流电路,实验电路选择丙,滑动变阻器选择容易调节的变阻器,所以选择r2.(3)根据实验的原理图,依次连接电路如图.(4)闭合s前,为保护g表,开始时r1的电阻值要最大,所以滑片应移至最左端,故a错误;调节g表的示数为零时,与r1的滑片的位置无关,故b错误;该图实验的原理是利用惠斯通电桥法,g表示数为零时,a、b两点间电势差为零,故c正确;该实验方法避免了电压表的分流对测量结果的影响,故d正确.答案:(2)丙r2(4分)(3)见解析图(6分)(4)cd(5分)3.(20分)(2015上海十三校二模)某同学利用dis、定值电阻r0、电阻箱r1等实验器材测量电池a的电动势和内阻,实验装置如图甲所示,实验时多次改变电阻箱的阻值,记录外电路的总电阻阻值r,用电流传感器测得端电流i,并在计算机上显示出如图乙所示的-r关系图线a,重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻,得到图乙中的图线b.(1)由图线a可知电池a的电动势ea= v,内阻ra= .(2)若用同一个电阻先后与电池a及电池b连接,两电池的效率分别为a和b,则.a.a一定小于bb.a一定大于bc.a可能等于bd.a可能大于b(3)若用同一个电阻先后与电池a及电池b连接,两电池的输出功率分别为pa和pb,则.a.pa一定小于pbb.pa一定大于pbc.pa可能等于pbd.pa一定等于pb解析:(1)根据e=u+r,得题图线a,截距b=0.5=,斜率k=0.5=故电动势ea=2 v内电阻ra=be=1 .(2)(3)在图乙中,图象的斜率为电源电动势的倒数,从图象可知a的斜率大于b的斜率,故eaeb;图象的截距表示,而a的截距大于b的截距,而r=ek,由图中标度,可近似得出b的截距约为0.4,斜率约为,则电动势约为3.1 v,内阻约为1.25 ,故eaeb,rapb、pa=pb、papb均有可能.由于rab.答案:(1)2(5分)1(5分)(2)b(5分)(3)c(5分)4.(25分)物体带的电荷量是一个不易测得的物理量,某同学设计了如下实验来测量带电物体所带的电荷量.如图甲所示,他将一由绝缘材料制成的小物块a放在足够长的木板上,打点计时器固定在长木板末端,物块靠近打点计时器,一纸带穿过打点计时器与物块相连,操作步骤如下,请结合操作步骤完成以下问题:(1)为消除摩擦力的影响,他将长木板一端垫起一定倾角,接通打点计时器,轻轻推一下小物块,使其沿着长木板向下运动.多次调整倾角,直至打出的纸带上点迹,测出此时木板与水平面间的倾角,记为0.(2)如图乙所示,在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场,用细绳通过一轻小定滑轮将物块a与物块b相连,绳与滑轮摩擦不计.给物块a带上一定量的正电荷,保持倾角不变,接通打点计时器,由静止释放小物块a,该过程可近似认为物块a带的电荷量不变,下列关于纸带上点迹的分析正确的是.a.纸带上的点迹间距先增加后减小至零b.纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值c.纸带上的点迹间距逐渐增加,且相邻两点间的距离之差不变d.纸带上的点迹间距逐渐增加,且相邻两点间的距离之差逐渐减少,直至间距不变(3)为了测定物体所带电荷量q,除0、磁感应强度b外,本实验还必须测量的物理量有.a.物块a的质量mb.物块b的质量mc.物块a与木板间的动摩擦因数d.两物块最终的速度v(4)用重力加速度g、磁感应强度b、0和所测得的物理量可得出q的表达式为.解析:(1)此实验平衡摩擦力后,确定滑块做匀速直线运动的依据是,看打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是等间距的.(2)设a的质量为m,b的质量为m,没有磁场时,对a受力分析,a受到重力mg、支持力、摩擦力.根据平衡条件可知ff=mgsin 0,fn=mgcos 0又因为ff=fn,所以=tan 0.当存在磁场时,以ab整体为研究对象,由牛顿第二定律可得(mg+mgsin 0)-(bqv+mgcos 0)=(m+m)a由此式可知,v和a是变量,其他都是不变的量,所以ab一起做加速度减小的加速运动,直到加速度减为零后做匀速运动,即速度在增大,加速度在减小,最后速度不变,所以纸带上的点迹间距逐渐增加,说明速度增大;根据逐差相等公式x=at2,可知加速度减小,则相邻两点间的距离之差逐渐减小;匀速运动时,间距不变,故d正确,a、b、c错误.(3)(4)根据(mg+mgsin 0)-(bqv+mgcos 0)=(m+m)a,可得当加速度减为零时,速度最大,设最大速度为v,则(mg+mgsin 0)-(bqv+mgcos 0)=0化简得q=,把=tan 0代入,得q=由此可知为了测定物体所带电荷量q,除0、磁感应强度b外,本实验还必须测量的物理量有物块b的质量m和两物块最终的速度v.答案:(1)间距均匀(5分)(2)d(6分)(3)bd(6分)(4)q=(8分)5.(25分)(2015四川德阳模拟)某班举行了一次物理实验操作技能比赛,其中一项比赛为用规定的器材设计合理电路,并能较准确地测量某电源的电动势及内阻.给定的器材如下:a.电流表g(满偏电流10 ma,内阻10 )b.电流表a(量程0.6 a、3 a,内阻未知)c.滑动变阻器r0(0100 ,1 a)d.定值电阻r(阻值990 )e.开关与导线若干甲乙丙(1)请你用以上实验器材设计测量该电源电动势和内阻的电路图,并画在图丙的虚线框中.(要求:为了保证器材的安全,在闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于最右端,即最大电阻处)(2)图甲为小刘同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的i1-i2图线(i1为电流表g的示数,i2为电流表a的示数),则由图线可以得到被测电源的电动势为 v,内阻为 .(结果保留两位有效数字)(3)小张同学对另一电源也用上面的实验电路进行测量,初始时滑片p在最右端,但由于滑动变阻器某处发生断路,合上开关后发现滑片p向左滑过一段距离x后电流表a才有读数,于是他根据测出的数据作出了两个电流表读数i与x的关系图,如图乙所示,则根据图象可知,此电池组的电动势为v,内阻为 .(结果保留两位有效数字)解析:(1)测量电动势和内电阻需要有电压表和电流表,题目中只给出两个电流表,因其中一个电流表g的内阻已知,可以把内阻已知的电流表和定值电阻串联改装成一个电压表,设计实验原理图如图所示.(2)将小电流表改装成电压表后,电压表的量程为u,则得u=ug=igrg=(990+10)1010-3 v=10 v所以电流表g上的1 ma就表示1 v.当外电阻为无穷大时,路端电压等于电源的电动势,所以在图线上,斜线与纵坐标的交点就是电源的电动势,延长图线可得e=7.5 v根据闭