电学综合检测
时间90分钟满分100分
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共计40分。在每小题给出的四个选项中，至少有一项是正确的。）
1.关于物理学史，下列说法中正确的是（）
A.1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场的概念，并提出用电场线表示电场
B.17世纪，牛顿通过他的理想实验指出，力是改变物体运动状态的原因，首次推翻了亚里士多德的观点——力是维持物体运动的原因
C.英国物理学家汤姆孙发现了电子，并通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量
D.法国物理学家库仑发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律
2.如图所示，在两个等量异种点电荷形成的电场中,D、E、F是两点电荷连线上等间距的三个点，三点的电势关系是ΦD>ΦE>ΦF,K、M、L是过这三个点的等势线，其中等势线L与两点电荷的连线垂直。带电粒子从a点射入电场后的运动轨迹与三条等势线的交点是a、b、c，粒子在a、b、c三点的电势能E p a、E p b、E p c，以下判断正确的是（）
A．带电粒子带正电B．E p a C．E p c-E p b=E p b-E p a D．E p c-E p b 3.a、b、c三个相同的粒子由同一点以不同的速度同时垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场，由此可以确定（） A．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上 B．b和c同时飞离电场 C．进入电场时，c的速度最大，a的速度最小 D．在电场中运动的过程中，c的动能的增量最小，a和b的动能的增量一样大 4.如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，在其中一个线圈中通以如图乙所示的变化电流，t=0时电流方向为顺时针。下列说法中正确的是（） A.若电流通在A中，则在0~t1时间内，B内有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势 B.若电流通在A中，则在t1~t2时间内，B内有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势 C.若电流通在B中，则在0~t1时间内，A内有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势 D.若电流通在B 中，在t 1~t 2时间内，A 内有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势 5.调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示.线圈AB 绕在一个圆环形的铁芯上，C 、D 之间输入交变电压，转动滑动触头P 就可以调节输 出电压.图乙中两电表均为理想交流电表，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器。现在C 、D 两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么（ ） A. 由甲图可知C 、D 两端输入交流电压u 的表达式为u =362sin (100t) V B. 当动触头P 逆时针转动时，M 、N 之间输出交流电压的频率变大 C.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表示数变大，电压表示数也变大 D.当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R 2消耗的电功率变小 6.如图是一火警报警器的电路示意图。其中R 3为高分子材料制成的热敏电阻，其阻值随着温度的升高而增大。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。P 点接地。当R 3处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 和Q 点电势的变化情况是（ ） A ．I 变大，U 变小 B ．I 变大，U 变大 C ．Q 点电势升高 D ．Q 点电势降低 7.如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环与长直金属杆导通，图中a 、b 间距离为L ，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d 。右边虚线范围内存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于弯曲导线所在平面向里的匀强磁场，磁场区域的宽度为 34 L 。现在外力作用下，导线沿杆以恒定的速度v 向右运动， t =0时刻a 环刚从O 点进入磁场区域。下列说法正确的是（ ） A ．t = 2L v 时刻，回路中的感应电动势为Bdv B ．t = 34L v 时刻，回路中的感应电动势为2Bdv C ．t = 4L v 时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向 D ．t = 2L v 时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向 8.电荷量分别为q 1和q 2的两点电荷放在x 轴上的O 、M 两点，两电荷连线上各点电势φ随x 变化 的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的C点电势最高，则（） A．N点的电场强度为零 B．C点的电场强度为零 C．q1为正电荷，q2为负电荷，且q1>|q2| D．将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功 9.如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，高度为a的正三角 形导线框ABC从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是（） 10.如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图。此质谱仪由以下几部分 构成：粒子源N；P、Q间的加速电场；静电分析器，即中心线半径为R 的四分之一圆形通道，通道内有均匀辐射电场，方向沿径向指向圆心O，且与圆心O等距的各点电场强度大小相等；磁感应强度为B的有界匀强磁场，方向垂直纸面向外；胶片M。由粒子源发出的不同带电粒子，经加速电场加速后进入静电分析器，某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔S垂直磁场边界进入磁场，最终打到胶片上的某点。粒子从粒子源发出时的初速度不同，不计粒子所受重力。下列说法中正确的是（） A. 从小孔S进入磁场的粒子速度大小一定相等 B. 从小孔S进入磁场的粒子动能一定相等 C. 打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等 D. 打到胶片上位置距离O点越远的粒子，比荷越大 二、实验题（共2小题，满分16分） 11.（4分）实验室新进了一批电阻，课外活动小组 的同学用多用电表粗测电阻的阻值，操作过程分以下几个步骤： （1）将红、黑表笔分别插入多用电表的―+‖―-‖插孔；选择开关旋至电阻档―×10‖； （2）将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使欧姆表指针指零； （3）把红、黑表笔分别与电阻的两端相接，此时多用电表的示数如图所示； （4）； （5）； （6）把红、黑表笔分别与电阻的两端相接，读出多用电表示数为24 Ω； （7）将选择开关旋至OFF档，取出红、黑表笔。 12.（12分）在用图（a）所示的原理图测量电池的电动势E和内阻r的实验中，由于电压表的内阻不是无穷大、电流表的内阻不为零，测量电池的电动势E和内阻r会存在系统误差，为了消除这个原因引起的系统误差，可设计如图（b）所示的测量电路，其中R是一个限流定值电阻（阻值约为1 kΩ）；电压表的量程为3 V，内阻R V约为1 kΩ；毫安表的量程为3 mA;S1、S2是单刀单掷开关，S3是单刀双掷开关，它们都处于断开状态。 下面是用图（b）的电路测量该电池电动势和内阻的实验步骤： A．闭合S1，S3拨向1，读出电压表的示数为U0，电流表的示数为I0 B．S3拨向2，读出电压表的示数为U1 C．闭合S2，S3仍拨向2，读出电压表的示数为U2，电流表的示数为I2 D．整理器材，计算电池的电动势E和内阻r 请你完成下列问题： （1）按照图（b）所示电路，在图（c）中用笔画线代替导线完成电路的连接。 (c) （2）用所测得的物理量的符号表示电压表的内阻R V= 。 （3）用所测得的物理理的符号表示电池的内阻r= 。 三、计算论述题（共4小题，满分44分；解答中须写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，结果须注明单位。） 13.（8分）如图所示，在竖直平面内，AB为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为O，半径R=0.50 m ，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，场强的大小E =1.0×104 N/C ，现有质量m =0.20 kg ，电荷量q =8.0×10-4 C 的带电体（可视为质点），从A 点由静止开始运动，已知s AB =1.0 m ，带电体与轨道AB 、CD 间的动摩擦因数均为0.5。假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．求：（g =10 m/s 2） （1）带电体运动到圆弧形轨道C 点时的速度； （2）带电体最终停在何处。 14.（12分）如图所示，一个光滑的用绝缘细管弯成的半径为R 的34 圆弧轨道固定在竖直平面内，整个空间存在竖直向下的场强为E 的匀强电场（图中未画出）和垂直纸面向里的匀强磁场。现将一个质量为m 、直径略小于管内径的带电小球，从管口A 处以大小为v 的速度竖直向下射入圆管中，小球从管口C 处水平飞出后，改做半径为 2 R 匀速圆周运动，重力加速度为g 。求： （1）小球的电量； （2）匀强磁场的磁感应强度； （3）小球经过最低点时对轨道的压力。 15.（12分）如图所示， 在屏蔽装置底部中心位置O 点放一医用放射源，其 可通过细缝沿扇形区域向外辐射速率为v=3.2×106m/s的α粒子。已知屏蔽装置宽AB=9 cm、缝长AD=18 cm，α粒子的质量m=6.64×10-27 kg，电量q=3.2×10-19 C。在屏蔽装置右侧条形区域内加一匀强磁场来隔离辐射，磁场的磁感应强度B=0.332 T，方向垂直于纸面向里，整个装置放于真空环境中。 (1)若所有的α粒子均不能从条形磁场隔离区的右侧穿出，则磁场的宽度d至少是多少? (2)若条形磁场的宽度d=20 cm，则射出屏蔽装置的α粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间各是多少?(结果保留2位有效数字) 16.(12分)如图所示，空间存在垂直纸面向里的高度为a的有界匀强磁场，磁场边界水平，磁感应强度大小为B。有一个边长为2a、质量为m的正方形线框ABCD，AB边电阻为R1，CD边电阻为R2，其他两边电阻不计，线框从距离磁场上边界高度处由静止自由下落，AB边恰能匀速通过磁场，重力加速度为g。求： （1）AB边穿过磁场时的速度大小； （2）CD边穿过磁场过程中，AB边所产生的焦耳热； （3）定性画出线框从开始下落到AB边刚离开磁场过程中速度随时间变化的图象(v－t图象)。 电学综合检测 1.[解析]电场和磁场的概念及电场线、磁感线的应用都是法拉第的贡献；伽利略通过理想实验推翻了―力是维持物体运动的原因‖的观点，指出―力是改变物体运动状态的原因‖；密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e 的电荷量；英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律，只有选项A 正确。 [答案] A 2.[解析]由D 、E 、F 三点电势关系知，左侧场源电荷带正电，b 点电场强度方向向右偏下，根据曲线运动的轨迹应介于合力与速度（轨迹的切线）之间，可确定带电粒子在b 点受到的电场力与b 点的电场强度的方向相反，所以带电粒子带负电，其在a 、b 、c 三点的电势能大小关系是E p a 3.[解析]a 、b 、c 三个粒子的加速度相同，在相同时间内偏转距离y =12 at 2相同，故A 对B 错；据x =v 0t 知，进入电场时c 粒子速度最大，a 粒子的最小，C 选项正确；据动能定理得ΔE k =qEy ，可见D 选项正确，本题选ACD 。 [答案] ACD 4.[解析]若电流通在A 中，0~t 1时间内A 中磁场方向垂直纸面向里且减小，故B 中感应电流的磁场也向里，电流方向为顺时针，由楞次定律知，为阻碍磁通量减小，B 有扩张的趋势，A 错误。同理，B 正确。若电流通在B 中，0~t 1时间内，线圈B 内侧磁场方向向里，线圈B 外侧磁场方向向外，线圈A 的合磁通量向里且减小，由楞次定律得A 中电流方向为顺时针，且有收缩的趋势，C 正确。同理，D 错误。 [答案]BC 5.[解析]由图甲可知u =362sin100πt （V ），A 错误。M 、N 之间输出交流电压的频率由输入的交流电压的频率决定，B 错误。滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，R 3减小，由―串反并同‖可知电压表读数减小，电流表读数增大，R 2消耗的电功率P 2=φ减小，C 错误，D [答案] D 6.[解析]发生火情时，R 3增大，干路电流I 减小，路端电压U =E-Ir ，R 2两端电压U 2=E -I （r +R 1）增大，电流表的示数增大（I A = 2 2 U R ），故A 错B 对； ΦP -ΦQ =IR 1，Φp =0，ΦQ =-IR 1，可见随着I 减小，φQ 增大，C 对D 错。 [答案] BC 7.[解析]在t = 2L v 时刻，导线有一半进入磁场，切割磁感线的有效长度为零，故回路中的感应电动势为零，选项A 错误；根据右手定则可知，在0~ 2L v 时间内，回路中的感应电流沿杆从a 到b ，在t = 2L v 时刻改为从b 到a ，选项C 错误，选项D 正确。在t= 34v 时，导线有34 进入磁场，切割磁感线的有效长度为d ,故回路中的感应电动势为Bdv ，选项B 错误。 [答案]D 8.[解析]由图线的斜率表示电场强度可知，A 、N 两点的电势等于零，但电场强度均不为零，C 点处场强为零，选项A 错误，B 选项正确；在q 1到q 2间电势降低，电场线由q 1指向q 2，故q 1带正电荷，q 2为负电荷，又C 处场强为零，则k 12q OC =k || 22 q MC ,q 1>|q 2|,q 1为正电荷，q 2为负电荷，且q 1>|q 2|。 从N 到C ，电势升高，从C 到D ，电势降低，将一负点电荷从N 点移到C 点，电场力做正功，再从C 点移到D 点，电场力做负功，选项D 正确。 [答案]BCD 9.[解析]正三角形线ABC 刚进入向里的磁场时，利用右手定则知，感应电流沿逆时针方向为正，大小I 0= Bav R ，之后线框随进入磁场距离的增大，有效切割长度变小，则I = 2()tan30Bv a vt R -? 变小；当线框ABC 前进a 距离，在刚进入向外的磁场区域瞬间，此时ABC 线框中感应电流方向沿顺时针为负，大小为I ′=2Bav R =2I 0，则B 正确。 [答案]B 10.[解析]直线加速过程，根据动能定理，有qU ＝ 12mv 2－12m 2 0v ,在14 圆形通道内，电场力提供向心力，有qE = 2 mv R ,虽然粒子的轨道半径相同，但m 、q 关系不明确，所以各粒子的速度大小和动 能大小不能确定，A 、B 错误。粒子进入磁场后做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB =m 2 v r , 则r = mv qB = 2ER v , v B =ER vB ,由于E 、B 、R 相同，所以打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等，且 r 的大小与比荷无关，C 正确，D 错误。 [答案]C 11.[解析]表指指示值很小，表明档位太高，故应换用倍率较小的档位；换档后，必须重新调零。 [答案]（4）将选择开关旋至―×1‖档 （5）将红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使欧姆表指针指零。 12.[解析](1)如图所示： （2）由步骤A 得等效电路如图所示，得电压表的内阻R V =00 U I ① （3）由B 步骤得等效电路如图所示。 E =U 1+1V U R ② 由C 步骤得等效电路如图所示。 E 2=U 2+22V U I R ??+ ? ?? ? r ③ 由①②③式解得r = 12 21 20 U U U U I I U --+ [答案](1)见解析 （2）00 U I （3） 12 21 20 U U U U I I U --+ 13.[解析]（1）设带电体到达C 点时的速度为v ,由动能定理得 qE (s AB +R) –μmgs AB -mgR =12 mv 2 解得v =10 m/s (2)设带电体沿竖直轨道CD 上升的最大高度为h ，由动能定理得 -mgh -μqEh =0-12 mv 2 解得h =53 m 在最高点，带电体受到的最大静摩擦力F max = μqE =4 N 重力G =mg =2 N 因为G 所以，带电体最终静止在CD 轨道上与C 点的竖直距离为53 m 处。 [答案]（1）10 m/s （2）与C 点的竖直距离为53 m 处 14.[解析]（1）据小球从C 口处飞出后做匀速圆周运动得：小球带负电，且mg =qE ,解得q = mg E (2)由mg =qE 知，小球在圆管内也做匀速圆周运动，即小球从管口C 处飞出时速度大小仍为v 0 据牛顿第二定律得 Bqv 0=m 20 12 v R 解得B = 20 Ev gR (3)小球经过最低点时受力如图所示，据牛顿第二定律得 F N +qE-mg -Bqv 0=m 20 v R 解得F N =230 mv R 据牛顿第三定律知，小球对轨道的压力大小为230mv R ,方向竖直向下。 [答案]（1）带负电，大小为mg E （2）20 Ev gR （3） 20 Ev gR ,方向竖直向下 15.[解析]（1）由题意：AB =9 cm ，AD =18 cm ，可得∠BAO =∠ODC =45° 所有α粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径相同，设为R ，根据牛顿第二定律有Bqv =2 mv R 解得R =0.2 m=20 cm 由题意及几何关系可知若条形磁场区域的右边界与沿OD 方向进入磁场的α粒子的圆周轨迹相切，则所有α粒子均不能从条形磁场隔离区右侧穿出，如图甲所示。 设此时磁场宽度为d 0,由几何关系得 d 0=R +R cos45°=(20+102) cm=0.34 m 。 （2）设速度方向垂直于AD 进入磁场区域的α粒子的入射点为E ，如图乙所示。因磁场宽度d =20 cm =π 8×10-6 s α粒子在磁场中运动的最长时间为t max = 2T =π 16 ×10-6 s=2.0×10-7 s 当α粒子在磁场中做匀速圆周运动对应的圆弧轨迹的弦最短时，α粒子穿过磁场的时间最短，其运动的轨迹如图乙所示，因R =d ，故圆弧对应的圆心角为60°, α粒子在磁场中运动的最短时间为t min = 6T =π48 ×10-6 s=6.5×10-8 s [答案](1) 0.34 m (2) 2.0×10-7 s 6.5×10-8 s 16.[解析](1)据平衡条件得： mg =2BIa I = 212 Bav R R + 解得v = () 12224mg R R B a + (2)从开始下落到AB 边刚要进入磁场过程，据能量守恒定律得 mg (2a +h )=12 mv 2+Q 1+Q 2 其中12 Q Q =12 R R 解得Q 1= (2)1 12mg h a R R R ++－ 32()11244 32m g R R R B a + （3）C D 边离开磁场后，线框再匀加速下落a 距离，AB 边才进入磁场，所以AB 边进入磁场时的速度一定在于CD 边刚离开磁场下边界时的速度，进而AB 边刚进入磁场时线框所受安培力一定大于CD 边刚离开磁场边界时线框所受安培力，亦即，CD 边是加速着穿过磁场区域的。 从开始下落到AB 边刚到达磁场下边界全过程，线框的速度随时间变化的图象如下图所示。 [答案]（1）() 12224mg R R B a + （2） (2)112mg h a R R R ++－32()11244 32m g R R R B a + （3）见解析 。 专题四 电学实验 电学实验是高考实验考查的重点、热点内容。试题注重联系实 验操作的考查，如测量仪器的读数问题、实验线路的连线问题、电 表和其他用电器的选择问题都是实验操作的仿真模拟，需要考生具 备良好的动手实践经验。试题还注重实验数据的处理分析，如根据 实验数据画出图线，根据图线分析得出结论。“设计和完成实验的能 力”在理科综合《考试说明》中指出的五个考试目标之一。是近几年 高考物理实验题的命题趋向。 完整的设计一个实验，要经历多个环节，在实际考查中，一般 不会考查全部环节，而是只考查其中的几个环节，有的题目给出条 件和实验器材，要求阐述实验原理；有的给出实验电路图，要求领 会实验原理，确定需测物理量及计算公式；有的则要求考生根据操 作步骤及测定的物理量判断出实验原理……虽然考查方式不尽相 同，但目前高考中几乎所有的设计型实验题都有一个共同点，都以 不同方式或多或少的对实验原理作一定的提示，在给出实验器材的 前提下进行考查。 由于考查环节和要求的不同，题型也不尽相同，但较多的是选择、 填空、作图题。 在复习过程中，应对所学电学实验逐个理解实验原理、实验方 法，比较不同实验的异同（如电路图、滑动变阻器和电表的连接） 不断充实自己的经验和方法，逐步达到能灵活运用已学知识解答新 的问题。对于设计型实验题目要明确实验设计的关键在于实验原理 的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需） 哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤。而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件。 （一）电学实验中所用到的基本知识 在近年的电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用 到的原理公式为：R=U,E=U+Ir。由此可见，对于电路中电压U I 及电流I的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 ⑴正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 ⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 ⑶方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 ⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2．电学实验仪器的选择： ⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流 高考物理电学实验 第一讲 电学实验基础知识 近几年高考物理电学实验的考查不断推陈出新,但仍然是基于两个基本的实验原理,即R ＝U/Ｉ，和E ＝Ｕ外＋U 内．从考查的形式上看,主要表现在以下三方面:一是命题由知识立意向能力立意转变,从机械记忆向分析理解与迁移应用转变;二是在试题情景设置上多与生产、生活实际相结合,更注重综合应用能力的考查；三是注重实验中科学探究能力的考查,为学生进入高校的继续学习打下基础。 高考电学实验题是“源于教材，但又高于教材”，侧重考查实验思想和方法，考查动手操作、观察记录和数据分析处理的能力和简单的实验设计能力。电学实验虽然常考常新，但万变不离其宗,”题在书外,理在其中”，不变的实验的基本原理、基础知识、基本方法和基本技能。 理论讲解 一、明确电路结构 除“测电源电动势和内阻”外,其他实验的电路结构都可以分为测量电路和控制电路两部分,如图１。 二、电流表、电压表的选取 1.顺序问题 一般情况下电源是唯一性器材，首先由电源的电动势Ｅ出发, 由E 或所测元件的额定电压来估算所测元件的最大电压U m ,以此来 确定○Ｖ表量程；再计算电流表的最大电流I m 或者由所测元件的额定电流来确定错误!表量程。 2.可获取的实验数据宽度问题 基于实验测量精确度的 ，实验可获取的数据宽度下限是电表量程的1/3，上限是电表量程和Ｕm (I ｍ）二者中的最小值。选择电表时,能获取实验数据宽度越大的电表,就是应选择的电表。 3．选择电流表、电压表时不考虑U m (Im)超过量程的问题,因为有控制电路可以控制。 三、两种控制电路的比较 2.两种控制电路的选择 （1）根据关键词选择 凡题目中要求“测量数据从0开始”、“数据变化范围大（图象、特征曲线、多测数据）”, 电路图 负载R 上电压Ｕ调节范围 负载Ｒ上电流调节范围 闭合电键前触头处位置 相同条件下电路消耗的总功率 分压接法 R R+Ｒ0 U ０≤U ≤ Ｕ0 Ｕ0 R+Ｒ0 ≤I R ≤U 0R a Ｕ0I R 限流接法 ０≤U ≤Ｕ0 0≤I R ≤U ０ R a U 0(ＩR ＋I aP ) 比较 分压路调节范围大 分压电调节范围大 保护电路 限流电能耗较小 测量电路 控制电路 图1 高考物理电学大题简单 修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】 高三期末计算题复习题 1．两根平行光滑金属导轨MN 和PQ 水平放置，其间距为0.60m ，磁感应强度为0.50T 的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R ＝ 5.0Ω。在导轨上有一电阻为1.0Ω的金属棒ab ，金属棒与导轨垂直，如图13所示。在ab 棒上施加水平拉力F 使其以10m/s 的水平速度匀速向右运动。设金属导轨足 够长。求： （1）金属棒ab 两端的电压。 （2）拉力F 的大小。 （3）电阻R 上消耗的电功率。 1．（7分）解：（1）金属棒ab 上产生的感应电动势为 BLv E ==3.0V ， （1分） 根据闭合电路欧姆定律，通过R 的电流 I = R r E += 0.50A 。 （1分） 电阻R 两端的电压 U ＝IR ＝2.5V 。 （1分） （2）由于ab 杆做匀速运动，拉力和磁场对电流的安培力大小相等，即 F = BIL = 0.15 N （2分） （3）根据焦耳定律，电阻R 上消耗的电功率 R I P 2=＝1.25W （2分） 2．如图10所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L 的单匝正方形线框abcd ，在外力的作用下以恒定的速率v 向右运动进入磁感应强度为B 的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab 边始终平行于磁场的边界。已知线框的四个边的电阻值相等，均为R 。求： ⑴在ab 边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小。 ⑵在ab 边刚进入磁场区域时，ab 边两端的电压。 ⑶在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量。 2．（7分）（1）ab 边切割磁感线产生的电动势为E=BLv …………………（1分） 所以通过线框的电流为 I= R BLv R E 44= ……………………（1分） （2）ab 边两端电压为路端电压 U ab =I ·3R ……………………（1分） 所以U ab = 3BLv/4……………………（1分） （3）线框被拉入磁场的整个过程所用时间t=L/v ……………………（1分） 线框中电流产生的热量Q=I 2 ·4R ·t R v L B 432= ……………………（2分） 3．如图16所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l ＝0.50m ，导轨上端接有电阻R ＝0.80Ω，导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区有虚线所示的水平上边界，磁感应强度B =0.40T ，方向垂直于金属导轨平面向外。电 阻r ＝0.20Ω的金属杆MN ，从静止开始沿着金属导轨下落，下落一定高度后以v =2.5m/s 的速度进入匀强磁场中，金属 杆下落 电学实验 测定金属的电阻率 1.在“测定金属的电阻率”的实验中，所测金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出该金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。用米尺测出该金属丝的长度L，用螺旋测微器测量该金属丝直径时的刻度位置如图所示。 (1)从图中读出金属丝的直径为______________mm。 (2)实验时，取来两节新的干电池、开关、若干导线和下列器材： A．电压表0～3 V，内阻10 k B．电压表0～15 V，内阻50 k C．电流表0～0.6A，内阻0.05 D．电流表0～3 A，内阻0.01 E．滑动变阻器，0～10 F．滑动变阻器，0～100 ①要较准确地测出该金属丝的电阻值，电压表应选_______________，电流表应选______________，滑动变阻器选_____________(填序号)。 ②实验中，某同学的实物接线如图所示，请指出该实物接线中的两处明显错误。 错误l：_____________________________； 错误2：_____________________________。 2.为了测量某根金属丝的电阻率，根据电阻定律需要测量长为L的金属丝的直径D.电阻R。某同学进行如下几步进行测量： （1）直径测量：该同学把金属丝放于螺旋测微器两测量杆间，测量结果如图，由图可知，该金属丝的直径d= 。 （2）欧姆表粗测电阻，他先选择欧姆×10档，测量结果如图所示，为了使读数更精确些，还需进行的步骤是。 A.换为×1档，重新测量 B.换为×100档，重新测量 C.换为×1档，先欧姆调零再测量 D.换为×100档，先欧姆调零再测量 （3）伏安法测电阻，实验室提供的滑变阻值为0～20Ω，电流表0～0.6A（内阻约0.5Ω），电压表0～3V（内阻约5kΩ），为了测量电阻误差较小，且电路便于调节，下列备选电路中，应该选择。 3.在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图（a）所示．闭合开关后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）： 高三期末计算题复习题 1．两根平行光滑金属导轨MN 和PQ 水平放置，其间距为0.60m ，磁感应强度为0.50T 的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R ＝5.0Ω。在导轨上有一电阻为1.0Ω的金属棒ab ，金属棒与导轨垂直，如图13所示。在ab 棒上施加水平拉力F 使其以10m/s 的水平速度匀速向右运动。设金属导轨足够长。求： （1）金属棒ab 两端的电压。 （2）拉力F 的大小。 （3）电阻R 上消耗的电功率。 1．（7分）解：（1）金属棒ab 上产生的感应电动势为 BLv E ==3.0V ， （1分） 根据闭合电路欧姆定律，通过R 的电流 I = R r E += 0.50A 。 （1分） 电阻R 两端的电压 U ＝IR ＝2.5V 。 （1分） （2）由于ab 杆做匀速运动，拉力和磁场对电流的安培力大小相等，即 F = BIL = 0.15 N （2 N Q 图13 分） （3）根据焦耳定律，电阻R 上消耗的电功率 R I P 2=＝1.25W （2分） 2．如图10所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L 的单匝正方形线框abcd ，在外力的作用下以恒定的速率v 向右运动进入磁感应强度为B 的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab 边始终平行于磁场的边界。已知线框的四个边的电阻值相等，均为R 。求： ⑴在ab 边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小。 ⑵在ab 边刚进入磁场区域时，ab 边两端的电压。 ⑶在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量。 2．（7分）（1）ab 边切割磁感线产生的电动势为E=BLv …………………（1分） 所以通过线框的电流为 I= R BLv R E 44= ……………………（1分） （2）ab 边两端电压为路端电压 U ab =I ·3R ……………………（1分） 所以U ab = 3BLv/4……………………（1分） （3）线框被拉入磁场的整个过程所用时间t=L/v ……………………（1分） 线框中电流产生的热量Q=I 2·4R ·t R v L B 432= ……………………（2分） 图 10 B 电学实验(经典) 实验设计的基本思路 （一）电学实验中所用到的基本知识 电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为： Ir U E I U R +== ,。 可见，对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。 1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 （1）正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 （2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注 意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 （3）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 （4）精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2．电学实验仪器的选择： （1）选择电表：首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。 （2）选择滑动变阻器：注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。 （3）应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。 高中物理电学试题及答案 一、选择题（25×4＝100分） 1、如图，A、B是两个带电量为＋Q和－Q的固定的点电荷，现将另一个点电荷＋q从A附 近的A附近的a沿直线移到b，则下列说法中正确的是： A、电场力一直做正功 B、电场力一直做负功 C、电场力先做正功再做负功 D、电场力先做负功再做正功 2、在第1题的问题中，关于电势和电势能下列说法中正确的是： A、a点比b点的电势高，电荷＋q在该点具有的电势能大 B、a点比b点的电势高，电荷＋q在该点具有的电势能小 C、a点和b点的电势一样高，电荷＋q在两点具有的电势能相等 D、a点和b点电势高低的情况与电荷＋q的存在与否无关 3、如图所示，两个完全相同的金属小球用绝缘丝线悬挂在同一 位置，当给两个小球带有不同电量的同种电荷，静止时，两 小球悬线与竖直线的夹角情况是： A、两夹角相等 B、电量大的夹角大 C、电量小的夹角大 D、无法判断 4、在第3题的问题中若将两小球互相接触一下再静止时应是： A、夹角都增大，但不一定再相等 B、夹角仍为原值 C、夹角有增大和减小，但两夹角的和不变 D、夹角都增大了相同的值 5、如图所示，这是一个电容器的电路符号，则对于该电容器的正确说法是： A、是一个可变电容器 B、有极性区别，使用时正负极不能接错 C、电容值会随着电压、电量的变化而变化 D、由于极性固定而叫固定电容 6、如图所示的电路，滑动变阻器的电阻为R，其两个固定接线 柱在电压恒为U的电路中，其滑片c位于变阻器的中点，M、 N间接负载电阻R f＝R/2，，关于R f的电压说法正确的是： A、R f的电压等于U/2 B、R f的电压小于U/2 C、R f的电压大于U/2 D、R f的电压总小于U 7、在第6题的问题中，如果将滑动变阻器b端断开，则关于 R f的电压变化范围说法正确的是： A、U/2－U B、0－U C、U/3－U D、0－U/2 8、如图所示的电路中，当变阻器R的阻值增加时，关于通过电源的电流和路端电压说法正 确的是： A、通过电源的电流I将增大 B、通过电源的电流I将减小 C、路端电压将增大 D、路端电压将减小 9、在第7题的问题中，关于通过R的电流和R两端的电压说法正确的是： A、R两端的电压将增大 B、R两端的电压将减小 C、通过R的电流不变 D、通过R的电流减少 10、关于电源的总功率和效率说法正确的是： 物理电学实验专题 一、伏安法测电阻及拓展 1.下表中选出适当的器材，试设计一个测量阻值约为15k Ω的电阻的电路。要求方法简捷，R X 两端电压能从0开始变化，要求有尽可能高的精确度。 电流表A 1：量程1mA 内阻约50Ω； 电流表A 2：量程300A μ 内阻约300Ω 电流表A 3：量程100A μ 内阻约500Ω；电压表V 1：量程10V 内阻约15K Ω 固定电阻：R 0=9990Ω； 电流表G ：I g =300A μ、R g =10Ω。 滑动变阻器R 1： 阻值约50Ω；额定电流为1A 滑动变阻器R 2： 阻值约100K Ω 额定电流为0.001A 电池组：E=3V ；内阻小但不可忽略； 开关，导线若干 2. 两块电压表测电阻 用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）： 电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0V ； 电压表V 1，量程为1.5V ，内阻r 1＝750Ω； 电压表V 2，量程为5V ，内阻r 2＝2500Ω； 滑线变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K ，导线若干。 （1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的3 1 ，试画出测量电阻R x 的 一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。 （2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 （3）若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表V 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x ＝_________________。 3. 两块电流表测电阻 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，器材代号 规格 电流表（A 1） 量程100mA ，内阻r 1待测（约40Ω） 电流表（A 2） 量程500uA ，内阻r 2＝750Ω 电压表（V ） 量程10V ，内阻r 3=10k Ω 电阻（R 1） 阻值约100Ω，作保护电阻用 滑动变阻器（R 2） 总阻值约50Ω 电池（E ） 电动势1.5V ，内阻很小 开关（K ） 导线若干 （2）若选测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式r 1＝________________，式中各符号的意义是____________________________________。 4.现有实验器材如下： 电池E ，电动势约10V ，内阻约1Ω 电流表A 1，量程300mA ，内阻r 1约为5Ω 电流表A 2，量程10A ，内阻r 2约为0.2Ω 电流表A 3，量程250mA ，内阻r 3约为5Ω 电阻箱R 0，最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω 滑动变阻器R 1，最大阻值100Ω，开关及导线若干 要求用图1所示电路测定图中电流表A 的内阻 （1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测定其电阻？ （2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，简要写出按电路图的主要连接方法． A A ′ R 1 R 0 方法02镜像法 在讨论一个点电荷受到面电荷(如导体表面的感应电荷)的作用时，根据“镜像法”可以设想一个“像电荷”,并使它的电场可以代替面电荷的电场，从而把问题大大简化． 【调研1】如图所示，有一块无限大的原来不带电的金属平板MN ，现将一个带电量为+Q 的点电荷放置于板右侧的A 点，并使金属板接地．已知A 点离金属板MN 的距离为d ，C 点在A 点和板MN 之间，AC ⊥MN ，且AC 长恰为 2 d ．金属平板与电量为+Q 的点电荷之间的空间电场分布可类比 （选填“等量同种电荷”、“等量异种电荷”）之间的电场分布；在C 点处的电场强度E C = . 解析：金属平板上感应出的电荷理解为在A 点与板对称的另一点B 点存在一个电荷-Q ，所以金属板与电量为+Q 的点电荷之间的空间电场分布可类比等量异种电荷之间的电场分布． 根据场强的叠加，E =E 1+E 2=2 2 2 4039()() 2 2 Q Q kQ k k d d d += 【调研2】无限大接地金属板和板前一点电荷形成的电场区域，和两个等量异号的点电荷形成的电场等效．如图所示P 为一无限大金属板，Q 为板前距板为r 的一带正电的点电荷，MN 为过Q 点和金属板垂直的直线，直线上A 、B 是和Q 点的距离相等的两点．下面关于A. B 两点的电场强度E A 和E B 、电势φA 和φB 判断正确的是( ) A. E A >E B φA >φB B. E A >E B φA <φB C. E A >E B φA =φB D. E A =E B φA >φB 解析：大金属板接地屏蔽，就是说，金属板上感应电荷分布后对于右边电场的影响，相当于在+Q 关于板对称的地方放上一个镜像电荷-Q ．具体原因可以分析左边，左边电场为0．那么接地金属板电荷分布对于左边电场的影响相当于在+Q 原处放上一个-Q ．而明显金属板对左右电场影响是对称的．这就是镜像法的原理．可以推得A 的电场为正负点电荷在此处方向相同，从而相加；而在B 处，方向相反，从而相减．则E A > E B ，由于A 的电场强度大于B 处，则正电荷从O 点移到A 处的电场力做功大于移到B 处，则U OA > U OB ，则?A 高考电学实验题精炼 1. 江苏2012年物理(8 分)如题10-1 图所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测. (1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0冶刻度线处,应先调整题10-2 图中多用电表的 _________(选填“A"、“B"或“C"). (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b 接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应 _________(选填“短暂冶或“持续冶)接b,同时观察指针偏转情况. (3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“伊1冶挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值. 测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表. 两表笔分别接a、b 时,多用电表的示数如题10-2 图所示. 请将记录表补充完整,并在答题卡的黑箱图中画出一种可能的电路. 2.江苏2013年物理（8分）为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的 =得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1. 8W”，电压U和电流I，利用P UI 电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω。 （1）准备使用的实物电路如题10-1图所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。（用笔画线代替导线） （2）现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻应选_______ 的定值电阻。 （3）测量结束后，应先断开开关，拆除_______两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。 （4）小明处理数据后将、描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如 题10-2图所示。请指出图象中不恰当的地方。 3．江苏2014年物理（8分）某同学通过实验测量一种合金的电阻率。 (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧 题10-1图所示的部件(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为mm。 (2)题10-2图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关， 将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了(选填“短路”或“断路”)。 (题10-1图) (题10-2图) (3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2. 23V和 38mA，由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58. 7Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进? 请写出两条建议。 八、电学实验题集粹（33个） 1．给你一只内阻不计的恒压电源，但电压未知，一只已知电阻Ｒ，一只未知电阻Ｒｘ，一只内阻不计的电流表但量程符合要求，以及开关、导线等，用来测Ｒｘ接在该恒压电源上时的消耗功率Ｐｘ，画出测量线路图并写出简要测量步骤，以及Ｐｘ的表达式． 2．如图3－94所示是研究闭合电路的内电压、外电压和电源电动势间关系的电路．（1）电压表Ｖ的（填“正”或“负”）接线柱应接在电源正极Ａ上，电压表Ｖ′的（填“正”或“负”）接线柱应接在探针Ｄ上．（2）当滑片Ｐ向右移动时，Ｖ′的示数将（填“变大”、“变小”或“不变”）． 图3－94 图3－95 3．有一只电压表，量程已知，内阻为ＲＶ，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）．请用这只电压表和电池，再用一个开关和一些连接导线，设计测量某一高值电阻Ｒｘ的实验方法．（已知Ｒｘ的阻值和ＲＶ相差不大） （1）在如图3－95线框内画出实验电路． （2）简要写出测量步骤和需记录的数据，导出高值电阻Ｒｘ的计算式． 4．在“测定金属的电阻率”的实验中，用电压表测得金属丝两端的电压Ｕ，用电流表测得通过金属丝中的电流I，用螺旋测微器测得金属的直径ｄ，测得数据如图3－96（1）、（2）、（3）所示．请从图中读出Ｕ＝Ｖ，Ｉ＝Ａ，ｄ＝ｍｍ． 图3－96 5．如图3－97所示，是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管，管长Ｌ约40ｃｍ，直径Ｄ约8ｃｍ．已知镀膜材料的电阻率为ρ，管的两端有导电箍Ｍ、Ｎ，现有实验器材：米尺、游标卡尺、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关、导线若干根，请你设计一个测定电阻膜膜层厚度ｄ的实验，实验中应该测定的物理量是，计算镀膜膜层厚度的公式是． 图3－97 6．用万用表的欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是．（填字母代号） Ａ．万用电表的指针达满偏时，被测电阻值最大 Ｂ．万用电表的指针指示零时，说明通过被测电阻的电流最大 2010高考物理二轮专题复习精讲精练――电学实验 一、常见电路 1．测电阻电路（或描绘伏安特性曲线电路，或测量功率电路，或测量电阻率电路） （1）图1为分压式，外接法 （2）图2为限流式，外接法 （3）将图1改为分压式，内接法 （4）将图2改为限流式，内接法 测电阻电路，共有四种电路 2．测电动势和内阻电路 （1）测量电路如图 （2）测量方法 第一、计算方法 测两组端电压U和电流I值，然后通过以下式子求解。 E＝U1＋I1r E＝U2＋I2r 第二、作U——I图象方法 通过调节滑动变阻器，取得多组（U，I）值，然后在坐标中描点，连成直线 用图象处理问题，须注意以下几点： ①连直线的方法：让尽可能多的点在直线上，直线两则分布的点的 个数大致均匀偏离直线较远的点舍去。 ②纵轴截距的含义：电动势E ③横轴截距的含义：短路电流I0 ④斜率的含义：电阻。求解方法：r= I E 或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。 注意：在利用图象法进行数据处理的过程中，如两个物理量不成线性关系，必须化解成线性关系后 再作图。 3．电流表、电压表改装电路 （1）把电流表改装电压表电路 ①用半偏法测电流表的内阻r g。 先将R调到最左端，闭合S1，断开S2，调节R使电流表满偏，然后使R不变， 闭合S２调节R’使电流表指到满刻度的一半，此时电阻箱R’的读数即为电流表 的内阻r g。 注：此处R’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流表 的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较大，以减小因闭合S2而引起总电流的 变化，从而减小误差。 ②改装电路 R x＝U/I g－r g其中U为改装后的满偏电压 ③核对电路 调节R，改变电压，比较改装表和标准表V的读数，并计算百分误差 U U U- ×100% 其中U是改装表的读数，U０是标准表的读数 注：改装电压表和标准电压表并联进行核对 ④表流表内阻误差分析 在半偏法测内阻电路中，当闭合S２时，引起总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流， 而此时电流表半偏，所以流经R’的电流比电流表电流多，R’的电阻比电流表的电阻小，但我们就把R’ 的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。 （2）电压表改装电流表电路 ①用半偏法测电压表的内阻 先将R调到最左端，闭合S1和S2，调节R使电压表满偏，然后使 R不变，断开S２调节R’使电压表指到满刻度的一半，此时电阻箱R’ 的读数即为电流表的内阻r g。 注：此处R’只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电 压表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较 小，以减小因闭合S2而引起总电压的变化，从而减小误差。 ②改装电路 若改装电压表量程为U，内阻为Rv，改装后的电流表的量程为I， 则并联电阻Rx＝____________ ③核对电路 要求标准表A和改装表串联才能进行核对，其百分误差的计 算方法为 I I I- ×100% 注意：将改装电流表和标准电流表串联进行核对 ④电压表内阻误差分析 在半偏法测电压表内阻电路中，在断开S２时，引起总电阻增大，滑动变阻器两端分得电压将超过 原电压表的满偏电压，调节R’使电压表半偏时，R’上的电压将比电压表半偏电压大，故R’的电阻比电压 表的内阻大，所以测得电压表内阻偏大。 二、器材选取原则 1．准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针 接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的１/3，读数误差较大。 2．安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。 3．便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于 操作。 三、电路选取 1．电流表内外接法选取 （１）基本电路 专题17 电学实验 1.（2017全国卷Ⅰ）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压V，额定电流 A）；电压表V V（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表A（量程 A，内阻Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~ Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干. （1）实验要求能够实现在0~ V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图. （2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示. 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）. （3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率.闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W.（结果均保留2位小数） 答案：（1） （2）增大增大（3） 解析：本题主要考查研究小灯泡的伏安特性实验，利用伏安特性曲线计算实际功率及其相关的知识点. (1)要实现在0~V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V.由于小灯泡正常发光时电阻约 为12 Ω，所以需将电流表外接.(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大.根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大.（3）当滑动变阻器的阻值为9 Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时E=U+I（r+R）得U=–10I+4，在图中作出该直线如左 图所示，交点坐标约为U= V，I=225 mA，P1=UI= W；整理得： 1E I U R r R r =-+ ++ ，当直 线的斜率最大时，与灯泡的I–U曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大.当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U= V，I= A，如右图所示，最大的功率为P2=UI= W. 2.（2017全国卷Ⅱ）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω）的内阻.可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω）；电阻箱R z（最大阻值为99 Ω）；电源E（电动势约为 V）；单刀开关S1和、D分别为两个滑动变阻器的滑片. （1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线. 高中物理电学公式总结大全 一.电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷： 2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中） 3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式) 4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r2 5.匀强电场的场强E＝U AB/d 6.电场力：F＝qE 7.电势与电势差：U AB＝φA-φB，U AB＝W AB/q＝-ΔE AB/q 8.电场力做功：W AB＝qU AB＝Eqd 9.电势能：E A＝qφA 10.电势能的变化ΔE AB＝E B-E A 11.电场力做功与电势能变化ΔE AB＝-W AB＝-qU AB (电势能的增量等于电场力做功的负值)0 12.电容C＝Q/U(定义式,计算式) 13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd 14.带电粒子在电场中的加速 (V o＝0)：W＝ΔE K或qU＝mV t2/2，V t＝(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L＝V o t(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m 二、恒定电流 1.电流强度：I＝q/t 2.欧姆定律：I＝U/R 3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S 4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r+R)或E＝Ir+IR 5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI 6.焦耳定律：Q＝I2Rt 7.纯电阻电路中:由于I＝U/R,W＝Q，因此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R 8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P出＝IU，η＝P出/P总 高三物理电学实验专题 1.请读出以下测量仪器的示数,其中游标卡尺读数为cm, 螺旋测微器读数为mm,多用电表挡位为直流电压挡50 V时读数为V,若用欧姆表“×100”挡时的读数为Ω。 2.某学习小组设计了一个测定金属丝电阻率的实验电路如图所示。ab是一段粗细均匀的金属电阻丝,R0是阻值为6 Ω的保护电阻,学生电源的输出电压为10 V,电流表可视为理想电表。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图所示,其直径为mm。 (2)先接通电源,后闭合开关,发现电流表的示数为零,利用多用电表检查故障(电路中故障只有一处),先将选择开关旋至直流电压挡,测得各点间的电压如下表格。 由此可以判断电路发生的故障是。 (3)排除故障后进行实验,闭合开关K,调节线夹的位置,记录金属电阻丝ab接入电路的长度L和对应的电流表的示数I,根据得到的实验数据,作出了-L图像。由图像和测得的数据可估算出该金属丝的电阻率为Ω·m。(π取3,保留1位有效数字) (4)若电流表不能视为理想电表,考虑电流表的电阻,则电阻率的测量值真实值。(选填“大于”“等于”或“小于”) 3.[2017北京海淀二模,21(2)]指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。 ①如图所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3接通,从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能。关于此多用电表,下列说法中正确的是。(选填选项前面的字母) A.当S接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔 B.当S接触点2时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔 C.当S接触点2时,多用电表处于测量电阻的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔 D.当S接触点3时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是红表笔 ②用实验室的多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图所示。 A.若所选挡位为直流50 mA挡,则示数为mA。 B.若所选挡位为电阻×10 Ω挡,则示数为Ω。 ③用表盘为图所示的多用电表正确测量了一个约15 Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2 kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选择以下必须的步骤,并按操作顺序逐一写出步骤的序号: 。 电学实验 1．一同学测量某干电池的电动势和内阻． （1）如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处__________；____________． （2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的1 I 数据见下表: 根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出 1 R I 关系图像___________．由图像可计算出该干电池的电动势 为_________V；内阻为__________Ω． R/Ω8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 1 I /A–1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 （3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为_______V；内阻应为_____Ω． 【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷） 【答案】（1）①开关未断开②电阻箱阻值为零（2）图像如图所示： 1.4（1.30~1.44都算对） 1.2（1.0~1.4都算对）（3）1.4（结果与（2）问第一个空格一致） 1.0（结果比（2）问第二个空格小0.2） 【解析】本题考查测量电源电动势和内电阻实验，意在考查考生的实验数据处理能力和误差分析能力。3．【2017·新课标Ⅱ卷】（9分）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω）；电阻箱R z（最大阻值为99 999.9 Ω）；电源E（电动势约为1.5 V）；单刀开关S1和S2。 C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。 （1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。 （2）完成下列填空： ①R1的阻值为Ω（填“20”或“2 000”）。 ②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的端（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。 高三物理电学实验专题 一、伏安法测电阻及拓展 1.下表中选出适当的器材，试设计一个测量阻值约为15k Ω的电阻的电路。要求方法简捷，R X 两端电压能从0开始变化，要求有尽可能高的精确度。 电流表A 1：量程1mA 内阻约50Ω； 电流表A 2：量程300A μ 内阻约300Ω 电流表A 3：量程100A μ 内阻约500Ω；电压表V 1：量程10V 内阻约15K Ω 固定电阻：R 0=9990Ω； 电流表G ：I g =300A μ、R g =10Ω。 滑动变阻器R 1： 阻值约50Ω；额定电流为1A 滑动变阻器R 2： 阻值约100K Ω 额定电流为0.001A 电池组：E=3V ；内阻小但不可忽略； 开关，导线若干 2. 两块电压表测电阻 用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）： 电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0V ； 电压表V 1，量程为1.5V ，内阻r 1＝750Ω； 电压表V 2，量程为5V ，内阻r 2＝2500Ω； 滑线变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K ，导线若干。 （1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的3 1 ，试 画出测量电阻R x 的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。 （2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 （3）若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表V 2的读 数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x ＝_________________。 3. 两块电流表测电阻 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1。要求方法简捷， （2）若选测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式r 1＝________________，式中各符号的意义是____________________________________。 4.现有实验器材如下： 电池E ，电动势约10V ，内阻约1Ω 电流表A 1，量程300mA ，内阻r 1约为5Ω 电流表A 2，量程10A ，内阻r 2约为0.2Ω 电流表A 3，量程250mA ，内阻r 3约为5Ω 电阻箱R 0，最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω 滑动变阻器R 1，最大阻值100Ω，开关及导线若干 要求用图1所示电路测定图中电流表A 的内阻 高中物理复习---电学知识归纳 一、静电场： 静电场：概念、规律特别多，注意理解及各规律的适用条件；电荷守恒定律，库仑定律 1.电荷守恒定律：元电荷 2.库仑定律：条件：真空中、点电荷；静电力常量k=9×109Nm 2/C 2 三个自由点电荷的平衡问题：“三点共线，两同夹异，两大夹小” 中间电荷量较小且靠近两边中电量较小的； 常见电场的电场线分布熟记，特别是孤立正、负电荷,等量同种、异种电荷连线上及中垂线上的场强分布,电场线的特点及作用. 3.力的特性(E)：只要有电荷存在周围就存在电场，电场中某位置场强： （定义式）（真空点电荷）（匀强电场E 、d 共线） 4.两点间的电势差：U 、U AB ：(有无下标的区别) 静电力做功U 是(电能其它形式的能)电动势E 是(其它形式的能电能) 191.610e C -=?2 Qq F K r =3 13221q q q q q q =+q F E = 2 KQ E r =d U E =?? ＝－U BA ＝－（U B －U A ）与零势点选取无关) 电场力功W=qu=qEd=F 电S E (与路径无关) 5.某点电势描述电场能的特性：(相对零势点而言) 理解电场线概念、特点；常见电场的电场线分布要求熟记， 特别是等量同种、异种电荷连线上及中垂线上的场强特点和规律 6.等势面(线)的特点，处于静电平衡导体是个等势体,其表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面(距导体远近不同的等势面的特点?)，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面；表面曲率大的地方等势面越密,E 越大,称为尖端放电。应用：静电感应，静电屏蔽 7.电场概念题思路：电场力的方向电场力做功电势能的变化(这些问题是电学基础) 8.电容器的两种情况分析 始终与电源相连U 不变；当d 增C 减Q=CU 减E=U/d 减仅变s 时，E 不变。 充电后断电源q 不变:当d 增c 减u=q/c 增E=u/d= 不变,仅变d 时,E 不变； 9带电粒子在电场中的运动qU=mv 2 ；侧移 y=，偏角tg Ed -q W U B A B A A B === →???q W 0 A →= ?????????s kq 4d q/c επ=2 1 2 2 mdv 2L 'qU2020高考物理电学实验专题讲解和练习
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