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1、高中物理电磁学疑难实验及探究性研究高中物理电磁学疑难实验及探究性研究雅礼中学雅礼中学 程悦康程悦康Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（2013年高考题）年高考题）23.（8分）某学生实验小组利用图分）某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻表内电池的电动势和电阻“ lk”挡内部电路的总电阻。使用的器材有挡内部电路的总电阻。使用的器材有:多用电多用电表；电压
2、表表；电压表:量程量程5V，内阻十几千欧，内阻十几千欧;滑动变阻器：最大阻值滑动变阻器：最大阻值5k;导线若干。导线若干。回答下列问题回答下列问题:(1)将多用电表挡位调到电阻将多用电表挡位调到电阻“lk”挡，再将红表笔和黑表笔挡，再将红表笔和黑表笔 ，调零点，调零点(2)将图将图(a)中多用电表的红表笔和中多用电表的红表笔和 （填（填“1”或或“2）端相连，黑表笔连接）端相连，黑表笔连接另一端。另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时所示，这时电压表的示数如图电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电
3、压表的读数分别为所示。多用电表和电压表的读数分别为 15.0 k和和 3.60 V 。(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为的读数分别为12.0k和和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为。从测量数据可知，电压表的内阻为12.0 k。(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，此多所示。根据
4、前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为用电表内电池的电动势为 9.00 V，电阻，电阻“lk”挡内部电路的总电阻为挡内部电路的总电阻为 15.0 k。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（2011年大纲卷）年大纲卷）23（12分）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可分）使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源以等效为一个直流电源(一般为电池一般为电池)、一个电阻
5、和一表头相串联，两个表笔分别、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至表调至1 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：（1）仪器连线如图）仪器连线如图l所示所示(a和和b是多用电表的两个表笔是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，。若两电表均正常工作，则表笔则
6、表笔a为为_ (填填“红红”或或“黑黑”)色；色；（2）若适当调节电阻箱后，图）若适当调节电阻箱后，图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(a)，(b)，(c)所示，则多用电表的读数为所示，则多用电表的读数为_，电流表的读数为，电流表的读数为_mA，电阻箱的读数为，电阻箱的读数为_；（3）将图）将图l中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_mA；（保留（保留3位有效数字）位有效数字）（4）计算得到多用电表内电池的电动势为）计算得到多用电表内电池的电动势为_V。（保留。（保留3位有效数字）位
7、有效数字）176543289010017643289010176543289011764328900.1图2（c）55图2（b）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（201223）（）（10分）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁分）图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安
8、培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的为位于纸面内的U形金属框，形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；为直流电源；R为电阻箱；为电阻箱；A为电流表；为电流表；S为为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。（1）在图中画线连接成实验电路图。）在图中画线连接成实验电路图。（2）完成下列主要实验步骤中的填空）完成下列主要实验步骤中的填空按图接线。按图接线。保持开关保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，断开
9、，在托盘内加入适量细沙，使使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。闭合开关闭合开关S，调节，调节R的值使电流大小适当，在托的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使盘内重新加入适量细沙，使D_；然后读；然后读出出_，并用天平称出，并用天平称出_。用米尺测量用米尺测量_。（3）用测量的物理量和重力加速度）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出表示磁感应强度的大小，可以得出B=_。（4）判定磁感应强度方向的方法是：若）判定磁感应强度方向的方法是：若_，磁感应强度方向垂直纸，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向
10、里。面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.演示演示做一做做一做科学漫步（足迹）科学漫步（足迹）静静电感感应验电器器静静电复印复印探究影响探究影响电荷荷间相互作相互作用力的因素用力的因素用用传感器感器观察察电容器的放容器的放电过程程法拉第和法拉第和场的概念的概念模模拟电场线雷火雷火炼殿殿研究空腔研究空腔导体内表面的体内表面的电荷荷密立根密立根实验电子子电荷量的荷量的测
11、定定静静电屏蔽屏蔽范德格拉夫静范德格拉夫静电加速加速器器研究影响平行板研究影响平行板电容器容器电容大小的因素容大小的因素静电场静电场Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.演示演示实验做一做（做一做（说一一说）科学漫步科学漫步测量量导体体电流和流和电压测绘小灯泡的伏小灯泡的伏安特性曲安特性曲线调查常用可充常用可充电电池池生活中的生活中的电池池研究路端研究路端电压探究探究导体体电阻与阻与其影响因素的定其影响因素
12、的定量关系量关系电线电缆抽抽查中体中体现的物理原理的物理原理“与与”门电路的作路的作用用探究探究导体体电阻与阻与材料的关系材料的关系解解释：用：用电多多时灯暗，用灯暗，用电少少时灯亮灯亮“或或”门电路的作路的作用用练习使用多用使用多用电表表多量程多用多量程多用电表表测定定电池的池的电动势和内阻和内阻恒定电流恒定电流 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.演示演示做一做做一做科学漫步科学漫步探究影响通探究影响
13、通电导线受受力的因素力的因素验证环形形电流的磁流的磁场方向方向有趣的右螺旋有趣的右螺旋平行通平行通电直直导线之之间的相互作用的相互作用用磁用磁传感器研究磁感器研究磁场旋旋转的液体的液体观察阴极射察阴极射线在磁在磁场中的偏中的偏转电子束的径迹子束的径迹磁场磁场 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.演示演示实验做一做做一做科学足迹科学足迹探究感探究感应电流的流的产生条件生条件研究感研究感应电流方流方向向摇绳能
14、能发电吗法拉第介法拉第介绍通通电自感演示自感演示观察察电动机启机启动过程中程中电流的流的变化化断断电自感演示自感演示用用电流流传感器演感器演示自感示自感对电路中路中电流的影响流的影响铝框在蹄形磁框在蹄形磁铁中的运中的运动观察微安表表察微安表表针相相对表表盘摆动情情况况电磁感应电磁感应 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.演示演示实验做一做（做一做（说一一说）科学漫步科学漫步交交变电压随随时间变化的化的图象
15、象探究探究变压器器线圈两端的圈两端的电压与匝数的关系与匝数的关系手手摇发电机机产生交生交变电流流交流交流发电机机电感器感器对交交变电流的阻流的阻碍作用碍作用如何利用如何利用电感器和感器和电容器来减少容器来减少输出出电流的交流成分流的交流成分互感器互感器电容器容器对交交变电流的阻流的阻碍作用碍作用输电新技新技术交变电流交变电流 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.演示演示实验做一做（做一做（说一一说）科学漫
16、科学漫步步盒子里的装置盒子里的装置观察光敏察光敏电阻的特性阻的特性电容式位移容式位移传感器的原理感器的原理半半导体体的的导电机理机理热敏敏电阻的特性阻的特性日光灯启日光灯启动器器检测霍霍尔尔元件元件机器人机器人感温感温铁氧体氧体应用用测量光照量光照强强度度传感器的感器的应用用传感器传感器 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.(一一)内接外接问题内接外接问题1122外接法：外接法：内接法：内接法：考考虑到到
17、，则：当当时，内接法和外接法，内接法和外接法测电阻的相阻的相对误差相等；差相等；当当时，采用内接法，采用内接法测电阻阻产生的生的误差差较小；小；当当时，采用外接法，采用外接法测电阻阻产生的生的误差差较小；小；Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Cop
18、yright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.两种情况：两种情况：得得得得所以在电压一定时，比较变化的绝对值与内接时测量值的比所以在电压一定时，比较变化的绝对值与内接时测量值的比值的相对大小来加以确定是内接还是外接要准确些。值的相对大小来加以确定是内接还是外接要准确些。 若若则可准确判断可准确判断电流表外接流表外接较好；好；则可准确判断可准确判断电流表内接流表内接较好。好。若若Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 As
19、pose Pty Ltd.RLR0RXUE分压电路分压电路对分压控制电路，输出电压对分压控制电路，输出电压其中其中k=, x=，显然然（二）分压与限流问题（二）分压与限流问题Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 可见，可见，U随随x的变化是一个复杂的函数，为直观地显示的变化是一个复杂的函数，为直观地显示U随随x变化的规律，用描点法作出不同的变化的规律，用描点法作出不同的k值时值时U（x）的函数图像，）的函
20、数图像，如图如图1所示。所示。Ux0k=10k=0.5k=0.1k=0.01E图11.输出电压的调节范围为输出电压的调节范围为0-E；2.输出电压随输出电压随RX的增大而非线性单调增大；的增大而非线性单调增大；3.k值越大，即越大，即负载电阻阻RL比比R0大得越多，大得越多，则即在即在条件下，条件下，U与与x近似近似为线性关系。性关系。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.RLR0RXUE限流电路对限流控制
21、电路，输出电压对限流控制电路，输出电压 其中其中 k、x的意义同上。可见的意义同上。可见U随随 x的的增大而增大，它所对应的函数图像是双曲增大而增大，它所对应的函数图像是双曲线的一部分，输出电压线的一部分，输出电压U（x）随）随x的变化的变化规律可用描点法作出，图示为规律可用描点法作出，图示为x随不同的随不同的k值的函数图像，如图值的函数图像，如图2所示：所示：k=0.01Ux0EE/2k=10k=1k=0.5k=0.1图21输出电压的调节范围输出电压的调节范围2输出电压随输出电压随 RX的增大而非线性单调减小；的增大而非线性单调减小；3k值越大，即负载电阻值越大，即负载电阻RL比比R0大得越
22、多，输出电压的线性程度越好。但大得越多，输出电压的线性程度越好。但调节范围变小。输出电压的线性程度的好坏，影响到实验操作的方便性，调节范围变小。输出电压的线性程度的好坏，影响到实验操作的方便性，输出电压的线性程度越好，实验中调节电压越方便。输出电压的线性程度越好，实验中调节电压越方便。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.例为了测定一个例为了测定一个“6.3V、1W”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值，的小
23、电珠在额定电压下较准确的电阻值，可供选择的器材有：可供选择的器材有：A电流表（电流表（03A，内阻约，内阻约0.04）B毫安表（毫安表（0300mA，内阻约，内阻约4）C电压表（电压表（010V，内阻，内阻10k）D电压表（电压表（03V，内阻，内阻10k）E电源（额定电压电源（额定电压6V，最大允许电流，最大允许电流2A）F电源（额定电压电源（额定电压9V，最大允许电流，最大允许电流1A）G可变电阻（阻值范围可变电阻（阻值范围010，额定电流，额定电流1A）H可变电阻（阻值范围可变电阻（阻值范围050，额定功率，额定功率0.5W）I导线若干根，电键一个。导线若干根，电键一个。为使测量安全和尽
24、可能准确，应选用的器材是为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是 。（用字母代号填写）。（用字母代号填写）在右边虚线框内画出电路图，并把图在右边虚线框内画出电路图，并把图6所示实物图用线连接起来。所示实物图用线连接起来。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.例例2在在“测定金属导体电阻率测定金属导体电阻率”的实验中，测量金属丝直径时，螺旋的实验中，测量金属丝直径时，螺旋测微器的示数如图所示，用米尺测量金属丝
25、的长度，用欧姆表粗略测测微器的示数如图所示，用米尺测量金属丝的长度，用欧姆表粗略测量金属丝的电阻约为量金属丝的电阻约为5先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率阻定律计算出该金属材料的电阻率（1）从图中读出金属丝的直径为）从图中读出金属丝的直径为 0.640mm；（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材；供选择的实验器材；直流电源：电动势约直流电源：电动势约4.5V，内阻很小；，内阻很小；电流表电流表A1：量程：量程00.6A，内阻约
26、为，内阻约为0.1；电流表电流表A2：量程：量程03.0A，内阻约为，内阻约为0.05；电压表电压表V1：量程：量程03V，内阻约为，内阻约为3k；电压表电压表V2：量程：量程015V，内约为，内约为6k；滑线变阻器滑线变阻器R1：最大阻值：最大阻值5；滑线变阻器滑线变阻器R2：最大阻值：最大阻值100；开关、导线等开关、导线等在可选择的器材中，电流表应该选用在可选择的器材中，电流表应该选用 A1；电压表应该选用电压表应该选用 V1；滑线变阻器应该选用滑线变阻器应该选用 R1（3）根据所选的器材，画出精确测量该电阻的实验电路图）根据所选的器材，画出精确测量该电阻的实验电路图Evaluation
27、 only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.图1 UIRA，在，在I很小时，很小时，U趋于零，趋于零，I增大，增大，U也增大也增大 等效电源是电池与电流表串联：等效电源是电池与电流表串联： （1）（三）测电源的系统误差问题三）测电源的系统误差问题Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2
28、011 Aspose Pty Ltd.图2U越大，越大，IV越大，越大，U趋于零时，趋于零时，IV也趋于零也趋于零 等效电源是电池与电压表并联：等效电源是电池与电压表并联： （2）Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.（四）多用电表问题（四）多用电表问题Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0
29、.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.绝对误差：差：相相对误差：差：例如例如对于于2.5级的的电表，示数的相表，示数的相对误差差为则在中在中间刻度刻度处，当当或或时，或或当当或或时，或或可可见，当，当时，得得Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Pr
30、ofile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created
31、 with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.例例5(2011年浙江理综）年浙江理综）22.（10分）在分）在“探究导体电阻与其影响因素的定探究导体电阻与其影响因素的定量关系量关系”试验中，为了探究试验中，为了探究3根材料未知，横截面积
32、均为根材料未知，横截面积均为S=0.20mm2的金属的金属丝丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路，的电阻率，采用如图所示的实验电路，M为金属丝为金属丝c的左端点，的左端点，O为金属丝为金属丝a的右端点，的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中，电是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中，电流表读数始终。电压表读数随流表读数始终。电压表读数随OP间距离间距离x 的变化如下表：的变化如下表：（1）绘出电压表读数）绘出电压表读数U随随OP间距离间距离x变化的图线；变化的图线；（2）求出金属丝的电阻率，并进行比较。）求出金属丝的电阻率，并进行比较。x/mm600700 80090010
33、00120014001600180020002100220023002400U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.选择区间ABEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
