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- 2021-05-13 发布
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2020年高考物理试题分类汇编:电学实验
1.(2020全国新课标).(10分)
图中虚线框内存在一沿水平方向、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
①按图接线。
②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。
③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____________。
④用米尺测量_______________。
(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,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]
③重新处于平衡状态, 电流表的示数I, 此时细沙的质量m2
④D的底边长L
(3) (4)
2.(2020全国理综).(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1Ω,2、3接线柱之间的电阻为1.5Ω,1、3接线柱之间的电阻为2.5Ω。
(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______Ω。
【解析与答案】
(1)如下图
(2)两电阻并联为。
3(1)(2020广东卷)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图15(a)和图15(b)所示,长度为_____cm,直径为_____mm。
②按图15(c)链接电路后,实验操作如下:
(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最_____处(填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;
(b)将电阻箱R2的阻值调至最______(填“大”或“小”);将S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1280Ω;
③由此可知,圆柱体的电阻为_____Ω。
答案: (1)①5.01 5.315 ②(a)大 (b)大 ③1280
4.(2020北京高考卷).(18分)
在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为___________mm(该值接近多次测量的平均值)
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为:电池组(电动势为3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻
约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流2A)、开关、导线若干. 某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:
次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.10
0.30
0.70
1.00
1.50
1.70
2.30
I/A
0.020
0.060
0.160
0.220
0.340
0.460
0.520
由以上数据可知,他们测量Rx是采用图2中的_________图(选填“甲”或“乙”).
V
A
R
S
Rx
R
S
图2
乙
甲
V
A
Rx
(3)图3是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.
0
I/A
图4
U/V
0.5
1.5
2.5
2.0
1.0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
请根据图(2)所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表
不至于被烧坏.
P
Rx
图3
(4)
这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了测量数据对应的4个坐标点.请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点,并描绘出U─I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx=___________Ω(保留两位有效数字).
(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为___________(填选项前的符号).
A.1×10-2Ωm B.1×10-3Ωm C.1×10-6Ωm D.1×10-8Ωm
(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的选项是___________(有多个正确选项).
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.若将电流表和电压表内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
D.用U─I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
答案:
(1)(0.395~0.399) (2)甲 (3)如答图3
0
I/A
答图4
U/V
0.5
1.5
2.5
2.0
1.0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
P
Rx
答图3
(4)如答图3 (4.3~4.7) (5)C (6)CD
解析:(1)固定刻度读数为0,可动刻度读数为39.7,所测长度为0+39.7×0.01=0.397mm.(0.395~0.399)。
(2)由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约5Ω。
则有,比较Rx为小电阻应该采用外接法测量误差小。
由(3)知是用伏安特性曲线来测量电阻的,就要求电压电流从接近0开始调节,所以应该采用分压接法(甲)。
(3)注意连图时连线起点和终点在接线柱上并且不能交叉,结合(2)可知应该连接成外接分压接法(甲)那么在连线时断开开关且使Rx两端的电压为0。先连外接法(线1)再连分压法(线2和3),此时滑片P必须置于变阻器的左端。
(4)描绘出第2、4、6三个点后可见第6次测量数据的坐标点误差太大舍去,然后作出U-I图线。其中第4次测量数据的坐标点在描绘出的U-I图线上,有Ω(4.3~4.7)。
(5)根据电阻定律有Ω·m,估算出的金属丝电阻率是C。
(6)用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于偶然误差;由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差。答案C D。
5.(2020山东卷)(2)在测量金属丝电阻率的试验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:(阻值约,额定电流约);
电压表:(量程,内阻约);
电流表:(量程,内阻约);
(量程,内阻约);
电源:(电动势3V,内阻不计)
(电动势12V,内阻不计)
滑动变阻器:(最大阻值约)
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。
用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为 mm。
若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选 、电源应选 (均填器材代号),在虚线框中(间答题卡)完成电路原理图。
答案:(2)1.773【1.771-1.775均正确】
A1;E1;电路图如右。
解析:①1.773【1.771~1.775均正确】
②电压表量程3V,所以电源应选E1,通过待测金属丝的最大电流约为A,所以电流表应选A1。电路图如右。
6.(2020四川卷) (2)某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:
小灯泡L,规格“4.0V.0.7A”;
电流表A1,量程3A,内阻约为0.1Ω;
电流表A2,量程0.6A,内阻r2=0.2Ω;
电压表V,量程3V,内阻rV=9kΩ;
标准电阻R1,阻值1Ω;
标准电阻R2,阻值3 kΩ;
滑动变阻器R,阻值范围O~ 10Ω,;
学生电源E,电动势6V,内阻不计;
开关S及导线若干。
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量,当通过L的电流为0.46A时,电压表的示数如图2所示,此时L的电阻为____Ω。
②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在L上的电压值是____V。
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线,需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材,在图4所示的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号。
22(2)①5(3分); ②4(3分);
③
说明:画出答图1给4分,只画出答图2给2分。
【分析点拨】先分析图1、图3的弊端,在扩充量程的同时,还要尽可能做到排除电流表的分压以及电压表的分流。
【解析】:①电压表示数2.3V,。②V。③准确地描绘出L完整的伏安特性曲线,需要将电流电压调节达到小灯泡的额定值。测量准确3A电流表不能使用,3V电压表和0.6A电流表量程不够必须改装;将电压表和串联,刚好满足4 V量程(小灯泡额定);电流的与并联即可将电流量程扩至0.72 A(额定为0.7 A
)。两表改装完毕之后,再考虑内、外接的问题。由于改装后的电压表量程刚好等于小灯泡额定电压,也就不适于将改装后的安培表内接了,否则电压表会超量程的。这里最好采用外接法,即答图1。
7.(2020天津卷)某同学在进行扩大电流表量程的实验时,需要知道电流表的满偏电流和内阻,他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路,如图所示,已知G1的量程略大于G2的量程,图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱,该同学顺利完成了这个实验。
①实验过程包含以下步骤,其合理的顺序依次为 (填步骤的字母代号)
A.合上开关S2
B.分别将R1和R2的阻值调至最大
C.记下R2的最终读数
D.反复调节R1和R2的阻值,使G1的示数仍为I1,使G2的指针偏转到满刻度的一半,此时R2的最终读数为r
E.合上开关S1
F.调节R1使G2的指针偏转到满刻度,此时G1的示数仍为I1,记下此时G1的示数
②仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相
比 (填“偏大”、“偏小”或“相等”)
③若要将G2的量程扩大为I,并结合前述实验过程中测量的结果,写出须在G2上并联的分流电阻Rs的表达式,Rs=
9(3)①解析:在组装实验时正确操作是将所有开关断开,将滑动变阻器和电阻箱的电阻调到最大,然后闭合电源控制开关S1,就可以校对待测表G2,由于标准表和待测表串联流过的电流相等,这时就可以调节R1由小到大改变电流对待测表的刻度逐个校对,直到待测表满偏。校对完成后闭合开关S2构成半偏法测量表头G2内阻的电路,在没有G1的情况下只调节R2使待测表半偏,则表头内阻等于R2
此时的读数,这种做法会造成G1的示数增大(原理上是不变),误差大。由于有G1可以方便观察干路电流的变化,所以操作为闭合开关S2反复调节R1和R2使标准表达到待测表满偏时的电流值,同时使待测表半偏,则表头内阻等于R2此时的读数。正确顺序为B、E、F、A、D、C。
②
解析:由于G1测量了干路电流,G2测量了支路电流,另一直流电流是两表示数之差,然后根据并联电路电流电阻成反比准确计算。答案”相等”。
③
解析:扩大电流表的量程需要并联一个电阻
根据并联关系有,则
8.(2020上海卷).(4分)为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈L连接,如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端;当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转。
(1)将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时,发现指针向左偏转。俯视线圈,其绕向为_______________(填“顺时针”或“逆时针”)。
(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时,指针向右偏转。俯视线圈,其绕向为_______________(填“顺时针”或“逆时针”)。
答案: (1)顺时针,(2)逆时针,
9.(2020上海卷).(6分)在练习使用多用表的实验中
(1)某同学连接的电路如图所示
①若旋转选择开关,使尖端对准直流电流挡,此时测得的是通过________的电流;
②若断开电路中的电键,旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡,此时测得的是________的电阻;
③若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时测得的是________两端的电压。
(2)(单选)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时,若( )
(A)双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
(B)测量时发现指针偏离中央刻度过大,则必需减小倍率,重新调零后再进行测量
(C)选择“´10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值小于25W
(D)欧姆表内的电池使用时间太长,虽然完成调零,但测量值将略偏大
答案:
(1)①R1 ,②R1和R2串联,③R2(或电源),(2)D,
10.Ⅱ(2020安徽卷).(8分)图为“测绘小灯伏安特性曲线”实验的实物电路图,已知小灯泡额定电压为2.5V。
□
□
(1)完成下列实验步骤:
①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,
②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片, ;
③断开开关,…… 。根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
V
A
×
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
21Ⅱ答案:(1)使滑片移到变阻器最左端;逐渐增大电压直到灯泡额定电压,分别读出多组相应电流表和电压表的值并记入表格。(2)电路图如图
11.(2020江苏卷).(10分)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如图所示的装置进行实验,实验中,当木块A位于水平桌面上的O点时,重物B刚好接触地面,将A拉到P点,待B稳定后静止释放,A最终滑到Q点,分别测量OP、OQ的长度h和s,重复上述实验,分别记录几组实验数据
(1)实验开始时,发现A释放后会撞到滑轮,请提出两个解决方案;
(2)请根据下表的实验数据作出s-h关系图像
h(cm)
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
s(cm)
19.5
28.5
39.0
48.0
56.5
(3)实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg,根据s-h图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数μ=__________(结果保留一位有效数字)
(4)实验中,滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果_________(选填“偏大”、或“偏小”
【答案】(1)A (2)短暂 (3)5.0(如图)
12.(2020重庆卷)(2)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响。实验器材如题目22图3所示。
①
测量E和r的实验方案为:调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式___________,利用测量数据作出U-I图像,得出E和r。
②将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在题22图3中用笔画线代替导线连接电路。
③实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图像如题22图4(见下页)中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知:
在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势___________(填“增大”“减小”或“不变”),电源内阻________(填“增大”“减小”或“不变”)。
曲线(c)对应的电源电动势E=_____________V,内阻r=____________Ω,当外电路总电阻为2500Ω时,该电源的输出功率P=_____________mW.(均保留三位有效数字)
22⑵答案:①U=E-Ir
②见答22图
③不变 增大
0.975 478 0.268
13.(2020福建卷)(12分)某研究性学习组欲测定一块电池的电动势E。
①先直接用多用电表测定该电池电动势。在操作无误的情况下,多用电表表盘示数如图,其示数为____V。
②然后,用电压表、电阻箱R、定值电阻、开关S、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势。
(ⅰ)根据电路图,用笔画线代替导线,将实物图连接成完整电路。
(ⅱ)闭合开关S,调整电阻箱阻值R,读出电压表相应示数U。该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的R、U数据,并计算出相应的1/R与1/U的值。请用表中数据在坐标纸上描点,并作出1/U-1/R图线。
答案:
14.(2020海南卷).图1是改装并校准电流表的电路图,已知表头a的量程为Ig=600内阻为Rg,A是标准电流表,要求改装后的电流表量程为I=60mA。完成下列填空。
(1) 图1中分流电阻Rp的阻值为_______。
(2)在电表改装成后的某次校准测量中,a表的示数如图所是,由此读出流过a电流表的电流为___mA。此时流过分流电阻R跑的电流为_______mA(保留一位小数)
答案(1) (2)49.5、 49.0