高考物理探究性实验题汇编之电学篇

高考物理探究性实验题汇编之电学篇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50，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA，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09 999，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. 10 2.5 W B. 100 1. 0 WC. 200 1. 0 W D. 2 000 5.0 W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0.1 V-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 .（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)10 462. 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=100）、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”。 电流刻度较大处对应的温度刻度_ _；(填“较大”或“较小”)若电阻箱阻值R=50,在丙图中标出空格处对应的温度数值。ARgRE乙R丙（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/0C0102030405060708090100R/k1411734568101416R2/k219612149916253664100196256R-1/k-10.070.090.140.330.280.200.170.130.100.070.06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之间关系的图象加热器工作的稳定温度为_ _0C；(保留两位有效数字) 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）较小2 500C 2 （2）图象2 （能定性反映变化规律即可） 700C(680C720C) 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 。23（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2k），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4.0k）B电流表A1（量程100mA，电阻RA1 约为5）C电流表A2（量程2mA，电阻RA2 约为50）D滑动变阻器R1（020，额定电流1A）E电阻箱R2（0999.9，最小分度值0.1）F开关S一只、导线若干为了测定电阻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？ 。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。请你在方框中画出实验电路图（标注所用器材符号）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 。R0ESVA1R1VSR2E答案：用A2替换A1 （2分） 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）；176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890110010100001000001000（b）（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”） VARPS2S1RxR（a）176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890110010100001000001000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。O5(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REr实验次数12345R（）4.010.016.022.028.0I（A）1.000.500.340.250.201/I（A-1）1.02.02.94.05.0（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= ；（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“”、“（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t1t2，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 1.60I (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 丙RtORARR0B甲ARRgRr乙甲R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1），现有下列器材：电压表V（3V和15V两个量程）、电阻箱（0999.9）、定值电阻R0=3、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。R0甲3V 15乙R0（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=2.0时U1=2.37V；R2=4.0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= （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I0490A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I/A VSRA甲O 20 30 40 50 60 70 80 90 1000 100 400 200 300 500 600 t/s 乙10 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 )10-3 C（3分）；该电容器的电容C约为 ( 1.29-1.45 )10-3 F（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U1I、U2I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。V1RRSAV20E rP答案： U2I的图线。R0=，大于；电路图： 实验步骤：按电路图连接好电路；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；移动滑片P使滑动变阻器不短路，测得两电表读数为U2、I2；整理器材，数据处理。计算公式：E= rA= R0=评分标准：各2分，6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）12A1A2R1R2PR312（上海长宁期末分）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）10.600.302.401.2020.440.322.560.48（1）电路中、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_（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）e、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U1I图（图线1）和U2I图（图线2），见图（b）。（1）由图可知得出电阻R0阻值为_（2）电池组E的电动势为_V，内阻为_。答案：.(6分) (1)4.0 (2) 3.0V 2.0 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）BC15、（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1k）、电压表V2（量程15V，内阻2k）、电阻箱（0-9999）、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=10，读得电压表的示数为U1。（2）电阻箱R阻调到R2=20，读得电压数的示数为U2。由方程组U1=-U1/R1r，U2=-U2/R2r，解出、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、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：0315V；(B)电流表：00.63A；(C)变阻器R1(总电阻20)；(D)变阻器R2(总电阻100)；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=_.（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）03V， 00.6A，R1 2分 （2）右图所示 2分（3）图线右图所示，1.5 ，0.5 3分（4）5，6 2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M70 kg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：6 m/s，0.3 m/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w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.本卷第12页（共12页）