2019年高考物理真题分类汇编专题15：电学实验

更新时间：2019-06-14 浏览次数：312 类型：二轮复习

一、实验探究题

1. (2019·江苏) 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：
1. （1）螺旋测微器如图1所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏．
  图1
2. （2）选择电阻丝的（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径．
3. （3）图甲2中R_x ，为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图2乙图实物电路中的正确位置．
4. （4）为测量R，利用图2甲图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U₁和电流I₁的值，作出的U₁–I₁关系图象如图3所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U₂和电流I₂的值，数据见下表：
  
  U₂/V
  
  0.50
  
  1.02
  
  1.54
  
  2.05
  
  2.55
  
  I₂/mA
  
  20.0
  
  40.0
  
  60.0
  
  80.0
  
  100.0
  
  请根据表中的数据，在方格纸上作出U₂–I₂图象．
5. （5）由此，可求得电阻丝的R_x=Ω．根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率．
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2. (2019·天津)
1. （1）第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量 $\text{[math]}$ 定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役” $\text{[math]}$ 的数值为 $\text{[math]}$ ，根据能量子定义， $\text{[math]}$ 的单位是，该单位用国际单位制中的力学基本单位表示，则为。
2. （2）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
  ①下列哪些措施能够提高实验准确程度。
  A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
  B.选用两光学表面平行的玻璃砖
  C.选用粗的大头针完成实验
  D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
  ②该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是。
  ③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 $\text{[math]}$ 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 点，再过 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 点作法线 $\text{[math]}$ 的垂线，垂足分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 点，如图所示，则玻璃的折射率 $\text{[math]}$ 。（用图中线段的字母表示）
3. （3）现测定长金属丝的电阻率。
  ①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是 $\text{[math]}$ 。
  ②利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻 $\text{[math]}$ ，约为 $\text{[math]}$ ，画出实验电路图，并标明器材代号。
  电源 $\text{[math]}$           （电动势 $\text{[math]}$ ，内阻约为 $\text{[math]}$ ）
  电流表 $\text{[math]}$        （量程 $\text{[math]}$ ，内阻 $\text{[math]}$ ）
  电流表 $\text{[math]}$        （量程 $\text{[math]}$ ，内阻约为 $\text{[math]}$ ）
  滑动变阻器 $\text{[math]}$     （最大阻值 $\text{[math]}$ ，额定电流 $\text{[math]}$ ）
  开关 $\text{[math]}$ 及导线若干
  ③某同学设计方案正确，测量得到电流表 $\text{[math]}$ 的读数为 $\text{[math]}$ ，电流表 $\text{[math]}$ 的读数为 $\text{[math]}$ ，则这段金属丝电阻的计算式 $\text{[math]}$ 。从设计原理看，其测量值与真实值相比（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
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3. (2019·全国Ⅲ卷) 某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100uA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50uA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R₀（阻值14kΩ），滑动变阻器R₁（最大阻值1500Ω），滑动变阻器R₂（最大阻值500Ω），电阻箱（0~99999.9Ω），干电池（E=1.5 V，r=1.5 Ω），红、黑表笔和导线若干。
1. （1）欧姆表设计
  将图（a）中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为Ω：滑动变阻器选（填“R₁”或“R₂”）。
2. （2）刻度欧姆表表盘
  通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为、。
3. （3）校准
  红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为Ω。
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4. (2019·全国Ⅱ卷) 某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V₁和V₂为理想电压表；R为滑动变阻器，R₀为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为50.0μA时得到的某硅二极管U-I关系曲线。回答下列问题：
1. （1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0μA，应调节滑动变阻器R ，使电压表V₁的示数为U₁=mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻（填“变大”或“变小”），电压表V₁示数（填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向（填“A”或“B”）端移动，以使V₁示数仍为U₁。
2. （2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为 $\text{[math]}$ =×10^-3V/℃（保留2位有效数字）。
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5. (2019·全国Ⅰ卷) 某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。
1. （1）根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。
2. （2）当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是       。（填正确答案标号）
  
  
  A . 18 mA          B . 21 mA C . 25mA D . 28 mA
3. （3）产生上述问题的原因可能是。（填正确答案标号）
  
  A . 微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω B . 微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω C . R值计算错误，接入的电阻偏小 D . R值计算错误，接入的电阻偏大
4. （4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k=。
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二、综合题

6. (2019·北京) 电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。
1. （1）请在图1中画出上述u-q图像。类比直线运动中由v-t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能E_p。
2. （2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q-t曲线如图3中①②所示。
  
  a.①②两条曲线不同是（选填E或R）的改变造成的；
  
  b.电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径。
3. （3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
  
  “恒流源”
  
  ⑵中电源
  
  电源两端电压
  
  通过电源的电流
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