2019年高考物理真题分类汇编专题15：电学实验

试卷更新日期：2019-06-14 类型：二轮复习

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一、实验探究题

1. 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)、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)、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)、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)、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)、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.

(1)、第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量 $h$ 定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役” $h$ 的数值为 $6.63 \times 10^{- 34}$ ，根据能量子定义， $h$ 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)、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 $O$ 为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于 $A$ 、 $B$ 点，再过 $A$ 、 $B$ 点作法线 $N N^{'}$ 的垂线，垂足分别为 $C$ 、 $D$ 点，如图所示，则玻璃的折射率 $n =$ 。（用图中线段的字母表示）

(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 $mm$ 。
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 $R_{x}$ ，约为 $100 Ω$ ，画出实验电路图，并标明器材代号。
电源 $E$           （电动势 $10 V$ ，内阻约为 $10 Ω$ ）
电流表 $A_{1}$        （量程 $0 ~ 250 mA$ ，内阻 $R_{1} = 5 Ω$ ）
电流表 $A_{2}$        （量程 $0 ~ 300 mA$ ，内阻约为 $5 Ω$ ）
滑动变阻器 $R$     （最大阻值 $10 Ω$ ，额定电流 $2 A$ ）
开关 $S$ 及导线若干
③某同学设计方案正确，测量得到电流表 $A_{1}$ 的读数为 $I_{1}$ ，电流表 $A_{2}$ 的读数为 $I_{2}$ ，则这段金属丝电阻的计算式 $R_{x} =$ 。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. 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)、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)、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)、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. 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)、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)、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 $| \frac{Δ U}{Δ t} |$ =×10^-3V/℃（保留2位有效数字）。

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5. 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)、根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。

(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)、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)、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. 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)、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)、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)、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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	“恒流源”	⑵中电源
电源两端电压
通过电源的电流

U₂/V	0.50	1.02	1.54	2.05	2.55
I₂/mA	20.0	40.0	60.0	80.0	100.0