2010年高三物理高考预测系列试题（11）实验题

20102010 年高考物理预测系列试题年高考物理预测系列试题 11 11 实验题实验题 高中物理实验是高考的必考内容 而考查的重点仍是设计性实验 力学设计性实验在 07 年 08 年和 09 年高考中多次出现 引起了师生们的足够重视 电学设计性实验是学生 的难点 也是 2010 年高考的重点 电学学生实验共有 8 个 可归纳为四三二 即知道四种 测量电路 描绘小灯泡的伏安特性曲线及分压电路 伏安法测电阻电路 半偏法测电表内 阻和电表的校对电路 测定电源电动势和内阻电路 会画三种曲线 电场中平面上的等势 线 电阻 小灯泡 的伏安特性曲线 电源的伏安特性曲线 掌握两种仪器 多用电表 示波器 的使用 下面对 2010 年电学设计性实验题作出如下猜想 供参考 1 1 用方程的思想测量电阻 用方程的思想测量电阻 例 1 某同学利用如图 1 所示的电路测量电流表G的内阻 其中R1 R2是电阻箱 电源 的内阻很小忽略不计 其操作步骤如下 A 实验时先将电阻箱R1调到最大位置 闭合开关 S1 调节电阻 箱R1的阻值 电流表 G 指针指到近满偏电流的某一刻度值I 或满偏 电流 Ig 记下电阻箱 R1的阻值R1 B 将电阻箱 阻值调到最小值位置 为了保护电流表 必须 先闭合开关 后调节电阻箱R1阻值为刚才实验时的一半 1 2 1 R 以 免电路中的电流通过电流表 太大而烧坏电流表 再调节电阻箱 阻值 使电流表 指针仍指到原来的刻度值 I 或满偏电流 g 这时电阻箱 阻值读数为 则电流表的内阻Rg 分析与解 本题电路与课本 半偏法 的电路相同 但却不是 半偏法 依题意根据欧姆定律可得 1 RR E I g g g g RR R RR RR R E I 2 2 2 2 1 2 解方程组得 2 RRg 热身练习 1 一块电流表的内阻大约是几百欧 某同学用如图电路测量其内阻和满偏电流 部分实 验步骤如下 选择器材 两个电阻箱 2 节干电池 每节电动势为 1 5V 内阻不计 2 个单刀 单掷开关和若干导线 按如图 1 所示的电路图连接好器材 断开开关 S1 S2 将电阻箱 1 的电阻调至最大 闭合开关 S1 调节电阻箱R1 并同时观察电流表指针 当指针处于满偏刻度时 读取电阻箱R1的阻值为 500 保持电阻箱R1的电阻不变 再闭合开关 S2 只调节电阻箱R2 并同时观测电流表 G R1 R2 S1 S2 E r 图 1 指针 当指针处于半偏刻度时 读取电阻箱R2的阻值为 250 通过分析与计算可知 电流表内阻的测量值 RA 电流表的满偏电流值 Ig 参考答案 500 3mA 2 2 某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx 电源E 适当量程的 电流表电压表各一只 滑线变阻器R 电阻箱RP 开关 S1 S2 导线若 干 他设计的电路图如图 2 所示 具体做法 先闭合 S1 断开 S2 调节 R 和 RP 使电流表和电压表示数合理 记下两表示数为I1 U1 再保持 RP阻值不变 闭合 S2 记下电流表和电压表示数为I2 U2 如果电流表 有内阻 电压表内阻不是无限大 请写出被测电阻Rx 用电表的读数表示 参考答案 2112 21 UIUI UU Rx 3 从下列实验器材中选出适当的器材 设计实验电路来测量两个电压表的内阻 要求方 法简捷 操作方便 可进行多次测量并有尽可能高的测量精度 A 待测电压表 V1 量程 0 3V 内电阻约 20k 40k B 待测电压表 V2 量程 0 3V 内电阻约 20k 40k C 电阻箱R1 阻值范围 0 99999 9 D 电阻箱R2 阻值范围 0 99 99 E 滑动变阻器R3 阻值范围 0 250 额定电流 2 5A F 滑动变阻器R4 阻值 0 20 额定电流 2A G 电池组 电动势为 6V 内电阻为 0 5 H 单刀开关若干和导线若干 1 请设计一个测量电路 并在下面的方框中画出电路图 2 实验器材选择除 A B G H 外 电阻箱应选用 滑动变阻器应选用 用器材前的字母表示 3 需要测量哪些物理量 写出R 1 V 和R 2 V 的表达式 并写出推导过程 参考答案 参考答案 1 实验电路如图 3 所示 2 C 或 R1 F 或 R4 3 断开开关 S2 读出两只电压表的示数 1 u 2 u 由欧姆定律得 21 21 VV R U R U 闭合开关 S2后 测出两只电压表的示数为 1 u 2 u 电阻箱的示数为 R 由欧姆 定律 得 RR RR U R U V V V 2 2 1 21 由上述两式解得 R UU UUUU RR UU UUUU R VV 21 2121 22 2121 21 V A RP S2 S1 Rx R 图 2 图 3 说明 若 R1与电压表 V1并联 电路图正确 推导出 1 V R和 2 V R的另一正确 表达式同样得正确 2 2 研究变内阻的特殊电源的电动势和内阻 研究变内阻的特殊电源的电动势和内阻 例 2 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件 某同学用图 4 所示电 路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系 图中R0为已知定值电阻 电 压表视为理想电压表 1 请根据题图 4 用笔画线代替导线将题图 5 中的实验器材连 接成实验电路 2 若电压表 2 V的读数为 0 U 则I mA 3 实验一 用一定强度的光照射硅光电池 调节滑动变阻器 通过测量得到该电池的U I曲线a 见题图 6 由此可知电池内阻 填 是 或 不是 常数 短路电流为 mA 电动势为 V 4 实验二 减小实验一中光的强度 重复实验 测得U I 曲线b 见题图 6 当滑动变阻器的电阻为某值时 若实验一中的 路端电压为 1 5V 则实验二中外电路消耗的电功率为 mW 计 算结果保留两位有效数字 分析与解 1 见右图 2 根据欧姆 定律可知 I 0 0 U R 3 路端电压 U E Ir 若r为常数 则U I图为一条不过原点的直 线 由曲线a可知电池内阻不是常数 当U 0 时的电流 为短路电流 约为 295 A 0 295mA 当电流I 0 时路 端电压等于电源电动势E 约为 2 67V 实验一中的路端电压为U1 1 5V 时电路中电流为 I1 0 21mA 连接a中点 0 21mA 1 5V 和坐标原点 此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻 定值 电阻 的U I图 和图线b的交点为实验二中的路端电 压和电路电流 如右图 电流和电压分别为I 97 A U 0 7V 则外电路消耗功率为 P UI 0 068 mW 热身练习 1 某同学设计了一种 自动限重器 如图 甲 所示 该装置由控制电路和工作 电路组成 其主要元件有电磁继电器 货物装载机 实质是电动机 压敏电阻 R1和滑动 变阻器 R2等 压敏电阻 R1的阻值随压力 F 变化的关系如图 乙 所示 当货架承受的压力 图 4 图 5 图 6 达到限定值 电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品 已知控制电路的 电源电动势 E 6V r 2 电磁继电器线圈的阻值忽略不计 请你解答下列问题 1 用笔画线代替导线将图 甲 的电路连接完整 2 当电磁继电器线圈中的电流大小为 15mA 时 衔铁被吸下 若货架能承受的最大 压力为 800N 则所选滑动变阻器 R2的最大阻值至少为 3 硅光电 池是一种可将光 能转换为电能的 器件 现将控制 电路中的电源 换成硅光电源 用一定强度的光 照射硅光电池 调节滑动变阻器 通过测量得到该电池的U I曲线 如图丙 不改变滑片的位置 当货架能承受的