高考物理习题　电学实验3

高考物理习题精选 电学实验 3 3 1．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I c 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为 999.9 Ω)，直流电源(输出电压为 U，内阻不计)，滑动变阻器 R 1(最大阻值为 1 000 Ω)，滑动变阻器 R 2(最大阻值为 2 000 Ω)，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，I c 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 Ω。

(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“R 1 ”或“R 2 ”)。

(3)按照下列步骤调节此报警系统：

①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________Ω；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____________________________________________________。

② 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。

2．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 a 1 b 1 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)。

3．用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：待测电源(电动势约 3 V，内阻约2 Ω)，保护电阻 R 1(阻值 10 Ω)和 R 2(阻值 5 Ω)，滑动变阻器 R，电流表 A，电压表 V，开关S，导线若干。

实验主要步骤：

(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；

(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 U 和相应电流表的示数 I；(ⅲ)以 U 为纵坐标，I 为横坐标，作 U－I 图线(U、I 都用国际单位)；(ⅳ)求出 U－I 图线斜率的绝对值 k 和在横轴上的截距 a。

回答下列问题：

(1)电压表最好选用________；电流表最好选用________。

A．电压表(0～3 V，内阻约 15 kΩ)B．电压表(0～3 V，内阻约 3 kΩ)C．电流表(0～200 mA，内阻约 2 Ω)D．电流表(0～30 mA，内阻约 2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________。

A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱 B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱 C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱 D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用 k、a、R 1 和 R 2 表示待测电源的电动势 E 和内阻 r 的表达式 E＝________，r＝________，代入数值可得 E 和 r 的测量值。

4．某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池 E(内阻很小)、开关 S 1 和 S 2，电容器C(约 100 μF)、电阻 R 1(约 200 kΩ)、电阻 R 2(1 kΩ)、电压表(量程 6 V)、秒表、导线若干。

(1)按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线。

(2)先闭合开关 S 2，再断开开关 S 2 ；闭合开关 S 1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表的示数如图(c)所示，电压表的读数为________V(保留 2 位小数)。

(3)该同学每隔 10 s 记录一次电压表的读数 U，记录的数据如下表所示。在给出的坐标纸上绘出 U－t 图线。已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是________s。

时间 t/s 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0

电压 U/V 2.14 3.45 4.23 4.51 5.00 5.18(4)电路中 C、R 2 和 S 2 构成的回路的作用是______________________________ ____________________________________________________________________。

5．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 kΩ)、电流表(内阻约为 1 Ω)、定值电阻等。

图 1 ①使用多用电表粗测元件 X 的电阻。选择“×1”欧姆档测量，示数如图 1(a)所示，读数为________Ω。据此应选择图 1 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。

图 2 ③图 2(a)是根据实验数据作出的 U－I 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 R＝21 Ω 的定值电阻，测量待测电池的电动势E 和内阻r，电路如图 2(b)所示。闭合 S 1 和 S 2，电压表读数为 3.00 V；断开 S 2，读数为1.00 V，利用图 2(a)可算得 E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。

参考答案 1．解析(1)热敏电阻工作温度达到 60 ℃时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为 60 ℃时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值 650.0 Ω，使报警器能正常报警，电路图如答案图。

(2)U＝18 V，当通过报警器的电流 10 mA≤I c ≤20 mA，故电路中总电阻 R＝ UI c，即 900 Ω≤R≤1 800 Ω，故滑动变阻器选 R 2。

(3)热敏电阻为 650.0 Ω 时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为 650.0 Ω，实验调试时，将开关置于 c 端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警。为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于 b 端。

答案(1)如图所示(2)R 2(3)①650.0 b 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 ②c 报警器开始报警 2．解析(1)实物连线如图所示。

(2)根据公式 F＝BIL 可得，适当增加导轨间的距离或者增大电流，可增大金属棒受到的安培力，根据动能定理得，Fs－μmgs＝ 12 mv2，则金属棒离开导轨时的动能变大，即离开导轨时的速度变大，A、C 正确；若换用一根更长的金属棒，但金属棒切割磁感线的有效长度即导轨间的宽度不变，安培力F不变，棒的质量变大，速度 v＝ 2Fsm－μgs 变小，B 错误。

答案(1)见解析图(2)AC 3．解析(1)电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，所以选内阻较大的电压表 A；当滑动变阻器接入电阻最小时通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为 I＝ER 1 ＋R 2 ＋r ≈176 mA，所以选量程为 200 mA 的电流表 C。

(2)由电路分析可知，若滑动变阻器的滑片右移电压表示数变大，则滑动变阻器接入电路部分阻值增大，选项 C 符合题意。

(3)由 E＝U＋I(r＋R 2)，得 U＝－I(r＋R 2)＋E，对比伏安特性曲线可知，图象斜率的绝对值 k＝r＋R 2，所以电源内阻 r＝k－R 2 ；令 U＝0，得 I＝Er＋R 2 ＝Ek，由题意知与横轴截距为 a，所以 a＝I＝Ek，则 E＝ka。

答案(1)A、C(2)C(3)ka k－R 2

4．解析(1)实物连线如图甲所示(2)电压表的量程为 6 V，分度值为 0.1 V，所以读数为 3.60 V(3)从数据中可得出，电压表示数变化得越来越慢，而从 40 s 到 50 s 之间数据变化又突然快了，所以该数据对应表中的时间为 40 s(4)电路中 C、R 2 和 S 1 构成的回路，先闭合开关 S 2，再断开开关 S 2，使电容器上所带电荷量释放干净，不影响实验 答案(1)见解析图(2)3.60 V(3)40 s(4)使实验前电容器两极板上的电荷中和 5．解析 ①欧姆表的读数 R＝示数×倍率，得 R＝10 Ω；根据实验电路产生误差的原因知应选用电流表外接，故选择“b”电路进行实验。

②滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动，R 左 增大，待测电阻两端的电压增大，所以电流表的示数增大。

③根据伏安特性曲线知，X 为线性元件，Y 为非线性元件，且 R X ＝10 Ω。

④由闭合电路欧姆定律：

S 1、S 2 均闭合，有 U 1 ＝ER X ＋r R X S 1 闭合，S 2 断开，有 U 2 ＝ER X ＋R＋r R X 解以上两式得 r＝0.50 Ω，E＝3.2 V 答案 ①10 b ②增大 ③Y ④3.2 0.50

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