2024年高考物理电学实验试题归类解析。
1.【全国卷ⅰ22(1)】用示波器观察频率为900hz的正弦电压信号。把该信号接入示波器y输入。
当屏幕上出现如图1所示的波形时,应调节钮。如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围,应调节钮或___钮,或这两个钮配合使用,以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。
如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形,应将钮置于___位置,然后调节钮。
答】 竖直位移或↑↓、衰减或衰减调节、y增益;
扫描范围、1k挡位、扫描微调(降低扫描频率)。
注:教学中应使学生了解仪器、仪表的工作原理,掌握基本仪器、仪表的用途和使用方法,切实提高学生的实验能力特别是动手操作能力。
2.【全国卷ⅱ22(2)】有一电流表,量程为1ma,内阻约为100。要求测量其内阻。可选用的器材有:电阻箱,最大阻值为99999.9;
滑动变阻器甲,最大最值为10k;
滑动变阻器乙,最大最值为2k;
电源,电动势约为2v,内阻不计;
电源,电动势约为6v,内阻不计;
开关2个,导线若干。
采用的测量电路图如图所示,实验步骤如下:
a、断开和,将调到最大;
b、合上,调节使满偏;
c、合上,调节调节使半偏,此时可以认为的内阻。
试问:ⅰ)上述可供选择的器材中,可变电阻应该选择 ;为了使测量尽量精确,可变电阻应该选择电源应该选择 __
ⅱ)认为内阻,此结果与的真实值相比 。(填“偏大”、“偏小”或“相等”)
解析】用半偏法测电流表的内电阻,待测电表还兼作参考电表。用此法测电表内阻存在系统误差:
1)定性分析:s2闭合后,回路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律知:流过电源的电流增大即(a表满度电流值),致使表a半偏时流过的电流,再依据并联电路的特点知读数,即测量值小于真实值。
为减小接入时对电流影响,滑动变阻器应选用阻值大一些的。
2)定量分析:闭合,断开时, ①
闭合,闭合时, ②
又。解得 。
绝对误差,所以相对误差(式中满偏电压)。可见越大、越高误差越小。
答案】(ⅰ滑动变阻器甲、;(偏小。
注:(1)只能用电阻箱;用所选器材做实验因实验原理的不完善或缺陷所带来的系统误差约为,可满足一般测量要求。(2)引导学生进行定量分析是必要的。
3.【北京理综21(1)】图1是电子射线管的示意图。接通电源后,电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线。
要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是填选项代号)。
a、加一磁场,磁场方向沿z轴负方向。
b、加一磁场,磁场方向沿y轴正方向。
c、加一电场,电场方向沿z轴负方向。
d、加一电场,电场方向沿y轴正方向。
解析】洛伦兹力方向、磁场方向、电荷。
运动方向关系三者遵从左手定则,判断时“四指”应指向电子运动的反方向即由阳极指向阴极。电子所受电场力的方向与场强方向相反,与电荷是否运动以及如何运动无关。
注:(1)该题出自教材演示实验,用阴极射线管可直观演示磁场或电场对运动电荷的偏转作用,进而达到实验**或验证猜想的目的,有助于学生认识“场”的物质性及其基本性质。(2)分析时不必考虑电子所受重力及介质阻力(管内高度真空)。
答案】b。4.【山东理综23】检测一个标称值为5ω的滑动变阻器。可供使用的器材如下:
a.待测滑动变阻器rx,全电阻约5ω(电阻丝绕制紧密,匝数清晰可数)
b.电流表a1,量程0.6a,内阻约0.6ω c.电流表a2,量程3a,内阻约0.12ω
d.电压表v1,量程15v,内阻约15kω e.电压表v2,量程3v,内阻约3kω
f.滑动变阻器r,全电阻约20g.直流电源e,电动势3v,内阻不计。
h.游标卡尺 i.毫米刻度尺 j.电键s导线若干。
1)用伏安法测定rx的全电阻值,所选电流表填“a1”或“a2”),所选电压表为填“v1”或“v2”)。
2)画出测量电路的原理图,并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。
3)为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率,需要测量电阻丝的直径和总长度,在不破坏变阻器的前提下,请设计一个实验方案,写出所需器材及操作步骤,并给出直径和总长度的表达式。
解析】(1)不论滑动变阻器r采用分压式接法还是限流式接法,流过待测滑动变阻器的最大电流约为,所以应选电流表;因电压表量程过大,测量误差大,所以电压表应选用。
注:(1)求测量电路可能出现的最大电流的目的是要选出量程合适的电流表;(2)电压表的选取应考虑所用电源的电动势,在量程都大于电动势的情况下,应选择量程小的电压表,以保证指针有较大偏转角(一般要求有满度的及其以上的偏角),原因是实验用的电压表、电流表指针偏角愈大,电压、电流的测量(相对)误差愈小。
2)因滑动变阻器的全电阻大于待测滑动变阻器的全电阻,因此滑动变阻器宜采用分压式接法,这样可测得更多组(u,i)值,便于用图像法处理实验数据。就该题而言,滑动变阻器也可接成限流式,因为题目并没有要求尽可能得到更多组数据。至于电流表是采用内接法还是外接法,可用临界电阻法判断,也可这样断定:
,即比较接近;,即相差甚远,所以电流表应采用外接法。测量电路的原理图及对应。
的实物连接图如所示。
注:(1)用伏安测电阻的原理简单,操作方便,测量精度较高。(2)要保证有足够高的实。
验精确度,其关键是确定电流表的正确接法。(3)至于滑动变阻器的接法可据题目要求及一般的接入原则去确定。(4)接入原则:
滑动变阻器的全值电阻比待测电阻大很多时,要接成限流形式;去确定,滑动变阻器的全值电阻比待测电阻小很多时,要接成分压形式;当滑动变阻器的全值电阻与待测电阻相差不大时两种接法均可。(5)滑动变阻器的不同接法不会直接影响测量精度,但若采用不合适的接法,将会给实验操作带来不便。(6)设计好原理图后,再依图进行实物连线,引线要到“柱“,中途辟免交叉,并注意电表正负极性(量程),不要接错。
3)此类问题常常具有开放性放性,其答案往往不唯一,主要考查学生解决新问题以及灵活变通应用能力。以下测量均不必考虑电阻丝漆膜或氧化层的厚度。
案一:需要的器材:游标卡尺、毫米刻度尺。
主要操作步骤:
1 数出变阻器线圈缠绕匝数。
2 用毫米刻度尺(也可以用游标卡尺)测量所有线圈的排列长度,可得电阻丝的直径为;
3 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径d,可得电阻丝总长度或用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径d,得电阻丝总长度。
4 重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平均值。
注:(1)电阻丝直径的测量须用累积法;(2)电阻丝长度的测量应注意电阻丝圈半径的确定。
方案二:需要的器材:游标卡尺。
主要的操作步走骤:
1 数出变阻器线圈缠绕匝数。
2 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径d1 和瓷管部分的外经d2,可得电阻丝的直径为。
电阻丝总长度。
3 重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平均值。
注:为减小偶然误差,提高测量精度,应对直接测量量在不同部位进行多次测量(一般为3到5次),然后取其算术平均值。平时就应养成“精益求精”的科学态度。
5.【四川理综22(2)】甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势e及电阻r1和r2的阻值。实验器材有:
待测电源e(不计内阻),待测电阻r1,待测电阻r2,电压表v(量程为1.5v,内阻很大),电阻箱r(0-99.99ω),单刀单掷开关s1,单刀双掷开关s2,导线若干。
先测电阻r1的阻值。请将甲同学的操作补充完整:闭合s1,将s2切换到a,调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数u1,保持电阻箱示数不变读出电压表的示数u2。
则电阻r1的表达式为r1
甲同学已经测得电阻,继续测电源电动势。
e和电阻r2的阻值。该同学的做法是:闭合s1,将s2切换到。
a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数r和对应的电压。
表示数u,由测得的数据,绘出了如图所示的图线,则电源电动势e=__v,电阻r2=__
利用甲同学设计的电路和测得的电阻r1,乙同学测电源电动势e和电阻r2的阻值的做法是:闭合s1,将s2切换到b,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数r和对应的电压表示数u,由测得的数据,绘出了相应的图线,根据图线得到电源电动势e和电阻r2。这种做法与甲同学的做法比较,由于电压表测得的数据范围___选填“较大”、“较小”或“相同”),所以___同学的做法更恰当些。
解析】①由第一步的操作及后面测得知省缺操作应为“将s2切换到b”;因电压表内阻“很大”(意即“无穷大”),不必考虑它对电路的影响,所以切换后流过的电流不变,由及得。
注:测电阻的原理是部分电路欧姆定律。
由欧姆定律得, ,解得。
由图知;,代入后解得。
所以;.注:此类问题应先依据相关物理规律得到因变量与自变量间的函数关系式,然后再依据图像特征或斜率、截距的物理意义建立方程作答。
“s2切换到b”时有,只要绘出图线同样可求出、,由于的分压作用,致使电压表的读数范围缩小,不利于得到多组数据,也就影响了图线的准确性,使误差增大。(答案):较小;甲。
注:用图像法处理实验数据时常需要多组测量数据,以取得较好的“平均”效果,提高实验精度。
6.【上海物理15】为了测量一个阻值较大的末知电阻,某同学使用了干电池(1.5v),毫安表(1ma),电阻箱(0-9999),电键,导线等器材。
该同学设计的实验电路如图(a)所示,实验时,将电阻箱阻值置于最大,断开k2,闭合k1,减小电阻箱的阻值,使电流表的示数为。
记录电流强度值;然后保持电阻箱阻值不变,断开k1,闭合k2,此时电流示数为,记录电流强度值。由此可得被测电阻的阻值为___
经分析,该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致,因此会造成误差。为避免电源对实验结果的影响,又设计了如图(b)所示的实验电路,实验过程如下:
断开k1,闭合k2,此时电流表指针处于某一位置,记录相应的电流值,其大小为i;断开k2,闭合k1,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数为___记录此时电阻箱的阻值,其大小为r0。由此可测出rx=__
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