2019-2020年高三物理二轮（通用版）：电学创新实验含解析高中物理试题试卷分析.doc

2019-2020年高三物理二轮（通用版）：电学创新实验含解析高中物理试题试卷分析考点一实验原理的拓展与创新1.考查安培力相关因素探究(xx全国丙卷)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。(1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A适当增加两导轨间的距离B换一根更长的金属棒C适当增大金属棒中的电流其中正确的是_(填入正确选项前的标号)。解析：(1)实验电路连线如图所示。(2)为使金属棒获得更大的速度，则金属棒运动时需要更大的加速度，根据牛顿第二定律有a，所以增加磁感应强度、增大电流、增加两导轨间的距离都可以使加速度增大。故选项A、C正确，选项B错误。答案：(1)见解析(2)AC2考查自动控制电路设计与调整(xx全国乙卷)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。将开关向_(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。解析：(1)电路图连接如图。(2)报警器开始报警时，对整个回路有UIc(R滑R热)代入数据可得R滑1 150.0 ，因此滑动变阻器应选择R2。(3)在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I A27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。答案：(1)连线见解析图(2)R2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警3考查用半偏法测电表内阻(xx全国卷)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关两个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV_RV(填“”“”或“”)，主要理由是_。解析：(1)因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法。实验电路如图所示。(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。(3)断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RVRV(其他合理说法同样给分)。答案：见解析考点二实验器材的等效与替换4.考查测量导电液体的电阻率某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值200 m)。如图甲所示为该同学所用盛水容器，其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小)，其余四面由绝缘材料制成，左、右两侧带有接线柱，容器内表面长a40 cm，宽b20 cm，高c10 cm，将水样注满容器后，用多用电表粗测水样电阻约为2 750 。(1)为精确地测量所取水样的电阻，该小组从实验室中找到如下实验器材：A电流表(量程5 mA，电阻RA为50 )B电压表(量程15 V，电阻RV约为10 k)C滑动变阻器(020 ，额定电流1 A)D电源(12 V，内阻约10 )E开关一只、导线若干请在图乙实物图中完成电路连接。(2)正确连接电路后，闭合开关，测得一组U、I数据；再调节滑动变阻器，测出一系列数据如下表所示，请在如图丙所示的坐标纸中作出UI关系图线。U/V2.03.86.88.010.211.6I/mA0.731.362.202.893.664.15(3)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率约为_ m。据此可知，所得水样_(填“达标”或“不达标”)。解析：(1)因为要精确测量电阻值，需要电路中电压有较大的变化范围，而滑动变阻器阻值比待测电阻小得多，所以连线时滑动变阻器要用分压式接法；又电流表内阻已知，则采用电流表内接法，电路连接如图1所示。(3)由图线斜率可知，总电阻为2 791 ，又RR总RA2 741 ，根据电阻定律R，代入数据得137 m200 m，故不达标。答案：(1)如图1所示(2)如图2所示(3)137(134140均可)不达标5考查电子元件的伏安特性及测量电池的电动势和内阻(xx广东高考)某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等。(1)使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“1”欧姆挡测量，示数如图(a)所示，读数为_，据此应选择图中的_(填“b”或“c”)电路进行实验。(2)连接所选电路，闭合S，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐_(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。(3)图(d)是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件_(填“X”或“Y”)是非线性元件。(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R21 的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图(e)所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V。利用图(d)可算得E_V，r_(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。解析：(1)用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值示数倍率，故X的读数为10 110 ，由于，或RXRV，故用伏安法测元件X的电阻时，电流表应外接，故选b电路进行实验。(2)滑片P从左向右滑动过程中，元件X两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。(3)由UI图线可知Y是非线性元件。(4)由(3)中的UI图线，可知线性元件的电阻RX10 ，当S1、S2都闭合时，回路中的电流I10.3 A，当S1闭合，S2断开时，回路中的电流I20.1 A，根据闭合电路欧姆定律，得EI1(RXr)，EI2(RXRr)，联立两式并代入数据解得E3.2 V，r0.50 。答案：(1)10b(2)增大(3)Y(4)3.20.506考查描绘二极管的伏安特性曲线(xx合肥联考)某同学发现很多教辅用书中提到的二极管正接电阻均是某一定值，而他又注意到人教版高中物理教材中写到“二极管是非线性元件，它的电阻与通过的电流大小有关”。他为了探求真知，找来一个LED蓝光二极管：(1)他首先利用多用电表对它的正接时电阻进行粗略测量，如图甲所示，下面说法中正确的是()A欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端B双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大C若采用“100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“10”倍率，且要重新进行欧姆调零D若采用“10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175 (2)为了正确描绘出该二极管正接时的伏安特性曲线，可供选择的器材如下：直流电源E：(电动势为3 V，内阻不计)电流传感器：(量程10 mA10 mA，相当于理想电流表，能较为精确测出通过二极管的电流)电压表：(量程1 V，内阻为1 k)定值电阻R0：阻值为2 k滑动变阻器R1：(010 )滑动变阻器R2：(01000 k)开关、导线若干实验中滑动变阻器应选_(选填“R1”或“R2”)；请在图乙方框中画出实验电路原理图；实验记录的8组数据如下表所示，其中7组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出IU图像；LED蓝光二极管正向伏安特性曲线测试数据表I(mA)00.100.310.610.781.203.105.00U(V)00.610.961.522.032.352.642.75由所绘制图像可知，他选用的LED蓝光二极管是_(选填“线性”或“非线性”)电学元件。解析：(1)由于欧姆表的A表笔内部接电源的正极，故欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端，选项A正确；由于人体是导体，双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏小，故B错误；若采用“100”倍率测量时，发现指针偏角过大，故为使指针指中央刻度附近，则应换“10”倍率，且要重新进行欧姆调零，选项C正确；欧姆表刻度是左密右疏，选择“10”倍率测量时发现指针位于15与20正中间，即测量值小于175 ，选项D错误。(2)实验中滑动变阻器应选阻值较小的R1；电路图如图所示；图线用平滑曲线连接各点；由所绘制图像可知，他选用的LED蓝光二极管是非线性电学元件。答案：(1)AC(2)R1见解析图非线性