高考探究性实验题汇编.docx
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高考探究性实验题汇编
二.电学篇
1、(常州中学)现有一种特殊的电池,它的电动势E约为9V,内阻r约为50Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50mA,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,阻值范围0~9999Ω,R0是定值电阻,起保护电路的作用.
(1)实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格:
A.10Ω2.5WB.100Ω1.0W
C.200Ω1.0WD.2000Ω5.0W
本实验应选哪一种规格?
答。
(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电压表的示数改变电阻箱阻值,取得多组数据,作出了如图(b)所示的图线(已知该直线的截距为0.1V-1).则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E为V,内阻r为Ω.
(命题思路:
课本实验原理的迁移与变式,器材选择、电路原理分析、数形结合)
答案:
.
(1)C
(2)1046±2.
2.(泰州期初本题12分)影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小,PTC元件由于材料的原因有特殊的导电特性。
(1)如图(甲)是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象,若用该电阻与电池(电动势E=1.5V,内阻不计)、电流表(量程为5mA、内阻Rg=100Ω)、电阻箱R′串联起来,连接成如图(乙)所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
①电流刻度较大处对应的温度刻度______▲________;(填“较大”或“较小”)
②若电阻箱阻值R′=50Ω,在丙图中标出空格处对应的温度数值。
(2)一由PTC元件做成的加热器,实验测出各温度下它的阻值,数据如下:
t/0C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
R/kΩ
14
11
7
3
4
5
6
8
10
14
16
R2/kΩ2
196
121
49
9
16
25
36
64
100
196
256
R-1/kΩ-1
0.07
0.09
0.14
0.33
0.28
0.20
0.17
0.13
0.10
0.07
0.06
已知它向四周散热的功率为PQ=0.1(t-t0)瓦,其中t(单位为0C)为加热器的温度,t0为室温(本题取200C)。
当加热器产生的焦耳热功率PR和向四周散热的功率PQ相等时加热器温度保持稳定。
加热器接到200V的电源上,在方格纸上作出PR和PQ与温度t之间关系的图象
①加热器工作的稳定温度为___▲_____0C;(保留两位有效数字)
②加热器的恒温原理为:
当温度稍高于稳定温度时________▲_________;
当温度稍低于稳定温度时_________▲_________,从而保持温度稳定。
命题思路:
金属电阻温度计的设计方法考查、PTC元件的电学性质的理解、热平衡的知识
答案:
(1)①较小……………………………………2’
②500C…………………………………2’
(2)①图象…2’(能定性反映变化规律即可)700C(680C~720C)…2’
②加热器电阻增大,产生的焦耳热的功率小于散热的功率,温度将下降…2’
加热器电阻减小,产生的焦耳热的功率大于散热的功率,温度将上升。
…2’
3.(苏北三市调研8分)某课题研究小组,收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池,及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈。
现从这些材料中选取两个待测元件,一是电阻R0(约为2kΩ),二是手机中常用的锂电池(电动势E标称值为3.7V,允许最大放电电流为100mA)。
在操作台上还准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程4V,电阻RV约为4.0kΩ)
B.电流表A1(量程100mA,电阻RA1约为5Ω)
C.电流表A2(量程2mA,电阻RA2约为50Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,额定电流1A)
E.电阻箱R2(0~999.9Ω,最小分度值0.1Ω)
F.开关S一只、导线若干
⑴为了测定电阻R0的阻值,小组的一位成员,设计了如图所示的电路原理图并选取了相应的器材(电源用待测的锂电池),其设计或器材选取中有不妥之处,你认为应该怎样调整?
▲。
⑵在实际操作过程中,发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏,请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r。
①请你在方框中画出实验电路图(标注所用器材符号)
②为了便于分析,一般采用线性图象处理数据,请写出与线性图象对应的相关物理量间的函数关系式▲。
▲▲▲
答案:
⑴用A2替换A1(2分)
⑵见右(3分)
(3)
(3分,其它合理也得分)
4.(淮安一调10分)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(a)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.
(1)请你帮他按电路图在实物图(b)上连线;
(2)写出被测电阻Rx=▲(用电表的读数表示);
(3)此实验中因电流表有内阻,电压表内阻不是无限大,使被测电阻的测量值真实值(选填“大于、小于或等于”).
答案.
(1)
(2)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;设电压表内阻为Rv
=
+
再保持RP不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数为I2、U2。
=
+
+
∴Rx=
(3)“等于”。
评分说明:
第
(1)实物连图正确,得4分;第
(2)表达式4分(不必写计算过程);第(3)2分。
5.(南通基础调研11分)某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图所示电路进行实验,测得的数据如下表所示.
实验次数
1
2
3
4
5
R(Ω)
4.0
10.0
16.0
22.0
28.0
I(A)
1.00
0.50
0.34
0.25
0.20
1/I(A-1)
1.0
2.0
2.9
4.0
5.0
(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作(选填“R-I”或“R-1/I”)图象;
(2)利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象;
(3)由图象可知,该电池的电动势E=V,内阻r=Ω;
(4)利用该实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,理论上
E测E真,r测r真(选填“>”、“<”或“=”).
答案:
(11分)
(1)(2分)应该画出R-1/I图像
(2)如图所示(2分)
(3)6.0(5.8~6.2都给分)(1分),2.0(1.8~2.2都给分)(2分)
(4)=,>(4分)
6.(海安如皋期中联考)影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小.
(1)如图(甲)是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象,图中R0表示0℃时的电阻,k表示图线的斜率.若用该电阻与电池(E、r)、电流表Rg、滑动变阻器R′串联起来,连接成如图(乙)所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.使用“金属电阻温度计”前,先要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1<t2,则t1的刻度应在t2的________侧(填“左”、“右”);在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时,需要弄清所测温度和电流的对应关系.请用E、R0、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式t=__________。
(2)研究某种导电材料的用电器Z的导电规律时,利用如图(丙)所示的分压电路测得其电压与电流的关系如下表所示:
U(V)
0.40
0.60
1.00
1.20
1.50
1.60
I(A)
0.20
0.45
0.80
1.80
2.81
3.20
根据表中数据,可以判断用电器件Z可能由材料组成;根据表中的数据找出该用电器件Z的电流随电压变化的规律是,具体的表达式为.
解析:
右;
;半导体材料;
7.(南通市一调10分)要测量一电源的电动势E(小于3V)和内阻r(约1Ω),现有下列器材:
电压表V(3V和15V两个量程)、电阻箱(0~999.9Ω)、定值电阻R0=3Ω、开关和导线。
某同学根据所给器材设计如下的实验电路。
(1)电路中定值电阻R0的作用是.
(2)请根据图甲电路,在图乙中用笔画线代替导线连接电路。
(3)该同学调节电阻箱阻值R,读出对应的电压表读数U,得到二组数据:
R1=2.0Ω时U1=2.37V;R2=4.0Ω时U2=2.51V。
由这二组数可求得电源的电动势为E=V,内阻为r=Ω.
(4)为使最终测量结果更精确,在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下,请你对该同学提一条建议。
答案:
(1)保护电源,防止短路 (2分)
(2)如右图所示(有一处错就不给分) (2分)
(3)多测几组R、U,分别求出电动势E、内阻r,再求E、r的平均值,利用图象处理数据。
(2分)
8.(盐城六校)用高电阻放电法测电容的实验,是通过对高阻值电阻放电的方法,测出电容器充电电压为U时,所带的电量为Q,从而再求出待测电容器的电容C.某同学的实验情况如下:
(1)按图甲所示电路连接好实验电路;
(2)接通开关S,调节电阻箱R的阻值,使小量程电流表的指针偏转接近满刻度,记下这时电流表的示数I0=490μA及电压表的示数Uo=6.2V,I0和U0分别是电容器放电的初始电流和电压;
(3)断开开关S,同时开始计时,每隔5s或10s测一次电流I的值,将测得数据填入预先设计的表格中,根据表格中的数据(10组)表示在以时间t为横坐标、电流I为纵坐标的坐标纸上,如图乙中用“×”表示的点.
试根据上述实验结果,在图乙中作出电容器放电的I-t图象,并估算出该电容器两端的电压为U0时所带的电量Q0约为___________C;该电容器的电容C约为____________F
答案:
用平滑曲线连接(2分)
该电容器两端的电压为U0时所带的电量Q0约为(8.0---9.0)×10-3C(3分);该电容器的电容C约为(1.29----1.45)×10-3F(3分)
9.电梯启动过程和停止过程的加速度大小是一个电梯性能的重要参数。
如果让你粗略地测定电梯启动时的加速度(假设电梯启动过程中做匀变速直线运动),你如何用最简单、可行的仪器或物品来进行?
(1)写出你要选用的仪器或物品的名称:
_________________________。
(2)写出要测量的物理量(说明符号及其物理意义)________
____________________________________________________。
(3)用测量量对应的符号及已知常量表示所测量结果________。
答案:
(1)测力计;物体。
(2)G=mg;F(3)a=g(F-G)/G。
10.(盐城市一调10分)王红同学到实验室做“测定电源电动势和内阻”的实验时,发现实验桌上还有一个定值电阻R0。
他设计了如图所示的电路来测量R0的阻值,实验时用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数,并将滑动变阻器的滑片P移动到不同位置时,记录了U1、U2、I的一系列值。
(1)他在同一坐标纸上分别作出U1-I、U2-I图线,则所作的直线斜率较大的是
(2)定值电阻R0的计算表达式是:
R0=(用测得的物理量表示),若实验中的所有操作和数据处理无错误,实验中测得R0值(填“大于”、“等于”或“小于”)实际值。
(3)张超同学说:
“在王红同学所用的实验器材中,如果知道电流表的内阻rA,就能少用一个电压表测出电动势、内阻以及R0的值。
请你在虚线框中画出张超同学设想的电路图,并写出简单实验步骤和E、r、R0三个物理量的计算式。
答案:
⑴U2-I的图线。
⑵R0=
,大于;
⑶电路图:
实验步骤:
①按电路图连接好电路;
②闭合开关S,移动滑片P使滑动变阻器短路,测得两电表读数为U1、I1;
③移动滑片P使滑动变阻器不短路,测得两电表读数为U2、I2;
④整理器材,数据处理。
计算公式:
①E=
②rA=
③R0=
评分标准:
⑴⑵各2分,⑶6分(图2分;实验步骤2分;计算公式2分,不全得1分)。
注:
其它方案,只要是正确的同样给分。
11.(镇江中学期中10分)用如图所示的电路(R1、R2为标准定值电阻,阻值已知)测量电源的电动势E和内电阻r时,则:
(1)需要读取的数据是、.
(2)电动势表达式E=,
内电阻表达式r=.
(3)如果考虑电流表的内阻,电动势的测量值真实值(填“大于”、“小于”或“等于”),电源内电阻的测量值
真实值(填“大于”、“小于”或“等于”).
答案:
(10分)
(1)开关S2与1接触时的电流强度I1,开关S2与2接触时的电流强度I2.(4分)
(2)
(2分)
(2分)
(3)等于(1分)大于(1分)
12.(上海长宁期末6分)某同学按图示电路进行实验,实验时该同学将滑动变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如表中所示,将电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零.
序号
A1示数(A)
A2示数(A)
V1示数(V)
V2示数(V)
1
0.60
0.30
2.40
1.20
2
0.44
0.32
2.56
0.48
(1)电路中ε、r分别为电源的电动势和内阻,R1、R2、R3为定值电阻,在这五个物理量中,可根据表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算)_______.
(2)滑动变阻器的触片P移动时其阻值变化了__________Ω.
(3)由于电路发生故障,发现两电流表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是
.
答案:
(6分)
(1)、R2、R3
(2)13.3(3)可能滑动变阻器断路、R2断路或R3短路
13.(上海奉贤期末6分)现要测电阻R0阻值和干电池组的电动势E及内阻r。
给定的器材有:
两个理想电压表
(量程均为3V),理想电流表
(量程为0.6A),滑动变阻器R,待测的电阻R0,两节串联的电池,电键S及导线若干。
某同学设计一个如图(a)所示的电路同时测电阻R0阻值和电池组的电动势及内阻,调节变阻器,两电压表和电流表分别测得多组U1、U2、I的读数,并作出U1—I图(图线1)和U2—I图(图线2),见图(b)。
(1)由图可知得出电阻R0阻值为______Ω
(2)电池组E的电动势为_________V,内阻为__________Ω。
答案:
.(6分)
(1)4.0Ω
(2)3.0V2.0Ω————————每空2分
14.(上海嘉定期末)有一只家用电熨斗,其电路结构如图(a)所示,图中1、2、3、4是内部4个接线柱,改变内部接线方式可使电熨斗获得低、中、高三个不同的温度档。
图(b)是它的四种不同的接线方式,其中能获得低档温度的连接方式是图(b)中的B,能获得高档温度的连接方式是图(b)中的D。
14、(上海青浦期末)在“研究电磁感应现象”的实验中:
(1)(4分)备有器材:
A.零刻度在中央的灵敏电流计;B.带软铁棒的原、副线圈;C.蓄电池;D.滑动变阻器;E.电键:
F.废干电池:
G:
阻值几十千欧的限流电阻;H.导线若干。
实验时,为查明电流表指针偏向和通入电流方向的关系,应选用上述备有器材中的_____________组成电路(填器材前的字母),并在下面的方框中画出电路图。
(2)(3分)若选用部分器材组成如下图(a)所示实物连接图,合上电键S时发现电流表指针向右偏,填写下表空格:
实验操作
指针偏向
滑片P右移时
在原线圈中插入软铁棒时
拔出原线圈时
(3)(5分)如图(b)所示,A、B为原、副线圈的俯视图,已知副线圈中产生顺时针方向的感应电流,根据图(a)可判知可能的情况是:
()
A.原线圈中电流为顺时针方向,变阻器滑动片P在右移;
B.原线圈中电流为顺时针方向,正从副线圈中拔出铁芯;
C.原线圈中电流为逆时针方向,正把铁芯插入原线圈中;
D.原线圈中电流为逆时针方向,电键S正断开时。
答案:
(12分)
(1)ACEGH(或AEFGH)
(2)向右偏,向右偏,向左偏(3)BC
15、(上海青浦期末5分)在测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势ε和内阻r(约几欧)的实验中,实验室提供了下列器材:
电压表V1(量程3V,内阻1kΩ)、电压表V2(量程15V,内阻2kΩ)、电阻箱(0-9999Ω)、电键、导线若干。
某同学用量程15V的电压表连接成如图所示的电路,实验步骤如下:
(1)闭合电键S,将电阻箱R阻值调到R1=10Ω,读得电压表的示数为U1。
(2)电阻箱R阻调到R2=20Ω,读得电压数的示数为U2。
由方程组U1=ε-U1/R1r,U2=ε-U2/R2r,解出ε、r。
为了减少实验误差,上述实验在选择材和实验步骤中,应作哪些改进?
答案:
(本题5分)
(1)选用15V量程的电压表明显量程偏火,造成电压表示数读数误差较大
(2)用代数法,仅取两组数据解出ε、r造成误差
改进:
应选用电压表量程3V,测量的数据至少五个左右,
然后用图像的方法处理实验数据
16.(上海松江期末9分)用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,
所给的器材有:
(A)电压表
:
0—3—15V;(B)电流表
:
0—0.6—3A;(C)变阻器R1(总电阻20Ω);(D)变阻
器R2(总电阻100Ω);以及电键S和导线若干。
(1)电压表量程选用_______,电流表量程选用_______,
变阻器选用________。
(2)在右边的方框中画出实验电路图。
(3)如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数
据标出的点,请你完成图线,并由图线求出
E=________V,r=________Ω.
(4)若只选用两组数据,用欧姆定律算出E、r,
有可能误差较大;若选用第________组和第
________组数据误差最大。
答案:
(1)0—3V,0—0.6A,R12分
(2)右图所示2分
(3)图线右图所示,1.5,0.53分
(4)5,62分
17.(上海徐汇期末)一辆电动自行车铭牌上的技术参数如表中所示:
质量为M=70kg的人骑此电动车沿平直公路行驶,所受阻力为车和人总重的0.03倍,不计自行车自身的机械损耗。
(1)仅在电动机提供动力的情况下,此车行驶的最大速度为________m/s;
(2)仅在电动机提供动力的情况下,以额定输出功率行驶,速度为3m/s时,加速度大小为_____m/s2。
规格
后轮驱动直流
永磁电动机
车型
26″电动自行车
额定输
出功率
180W
整车质量
30kg
额定电压
40V
最大载重
120kg
额定电流
6A
答案:
6m/s,0.3m/s2,
18.(上海十一校联考8分)1920年科学家斯特恩测定气体分子速率的装置如图所示,A、B为一双层共轴圆筒形容器,外筒半径为R,内筒半径为r,可同时绕其几何轴经同一角速度高速旋转,其内部抽成真空。
沿几何轴装有一根镀银的铂丝K,在铂丝上通电使其加热,银分子(即原子)蒸发成气体,其中一部分分子穿过A筒的狭缝a射出到达B筒的内表面。
由于分子由内筒到达外筒需要一定时间。
若容器不动,这些分子将到达外筒内壁上的b点,若容器转动,从a穿过的这些分子仍将沿原来的运动方向到达外筒内壁,但容器静止时的b点已转过弧长s到达b’点。
(1)这个实验运用了______________________________规律来测定;
(2)测定该气体分子的最大速度大小表达式为________________。
(3)采用的科学方法是下列四个选项中的________________。
(A)理想实验法,(B)建立物理模型法
(C)类比法(D)等效替代法。
答案:
(1)运动的等时性,
(2)
,(3)B,
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