高考物理大二輪總復習與增分策略 題型研究6 加試實驗（一）

題型研究6 加試實驗（一）考綱解讀實驗名稱考試屬性必考加試探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系(同時練習使用螺旋測微器)探究電磁感應的產生條件探究感應電流方向的規(guī)律探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系(同時練習使用螺旋測微器)1實驗原理(如圖1)(1)根據電阻定律公式知道只要測出接入電路的金屬絲的有效長度l和它的直徑d，計算出橫截面積S，并用伏安法測出電阻Rx，即可計算出金屬絲的電阻率圖1(2)螺旋測微器的讀數：測量值(mm)固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動刻度數(估讀一位)0.01(mm)如圖2所示，固定刻度示數為2.0 mm，半毫米刻度線未露出，而從可動刻度上讀的示數為15.0，最后的讀數為：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.圖22實驗步驟(1)用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.(2)連接好用伏安法測電阻的實驗電路(3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量三次，求出其平均值l.(4)把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使接入電路中的電阻值處于最大的位置(5)閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，填入記錄表格內(6)將測得的Rx、l、d值，代入公式R和S中，計算出金屬絲的電阻率3數據處理電阻R的數值可用以下兩種方法確定：(1)計算法：利用每次測量的U、I值分別計算出電阻，再求出電阻的平均值作為測量結果(2)圖象法：可建立IU坐標系，將測量的U、I值描點作出圖象，利用圖象的斜率求出電阻值R.4實驗注意事項(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減小實驗的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表外接法(2)本實驗若用限流式接法，在接通電源之前應將滑動變阻器調到阻值最大狀態(tài)(3)測量l時應測接入電路的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度)；在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器測量直徑并求平均值d.(4)電流不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜太長，以免電阻率因溫度的升高而變化例1小明對2B鉛筆芯的導電性能感興趣，于是用伏安法測量其電阻值(1)圖3是部分連接好的實物電路圖，請用電流表外接法完成接線并在圖中畫出圖3圖4(2)小明用電流表內接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數據描到UI圖上，如圖4所示在圖中，由電流表外接法得到的數據點是用_(填“”或“”)表示的(3)請你選擇一組數據點，在圖上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻為_ .(結果保留兩位有效數字)答案(1)見解析圖甲(2)(3)見解析圖乙用“”表示的數據連線時，電阻為1.2 (1.1 1.3 均可)，用“”表示的數據連線時，電阻為1.6 (1.5 1.7 均可)解析(1)連線如圖甲所示甲乙(2)UI圖象如圖乙所示，UI圖象的斜率反映了電阻的大小，而用電流表內接法時測得的電阻偏大，外接法時測得的電阻偏小，所以外接法的數據點是用“”表示的(3)在UI圖象上，選用外接法所得的“”連線，則R1.2 ，選用內接法所得的“”連線，則R1.6 .變式題組1在“探究導體電阻與其影響因素的關系”的實驗中，有兩節(jié)新的干電池、開關、若干導線和待測金屬管(阻值約為5 )及下列器材：A電壓表03 V，內阻約10 kB電壓表015 V，內阻約50 kC電流表00.6 A，內阻約0.05 D電流表03 A，內阻約0.01 E滑動變阻器，010 (1)要求較準確地測出其阻值，電壓表應選_，電流表應選_(填序號)(2)實驗中的實物接線如圖5所示，請指出接線中的兩處明顯錯誤圖5錯誤1：_錯誤2：_答案(1)AC(2)導線連接在滑動變阻器的滑片上采用了電流表內接法解析(1)由于兩節(jié)新的干電池的電動勢為3 V，所以電壓表應選A；由于通過金屬管的最大電流約為Im A0.6 A，所以電流表應選C.(2)由于待測金屬管阻值遠小于電壓表內阻，所以電流表應用外接法，連線圖中的兩處明顯錯誤分別是：錯誤1：導線連接在滑動變阻器的滑片上；錯誤2：采用了電流表內接法探究電磁感應的產生條件1實驗現象實驗1閉合導體回路中部分導體切割磁感線運動如圖6所示，導體AB做切割磁感線運動時，電流表的指針發(fā)生偏轉，而導體AB平行于磁感線運動時，電流表的指針不發(fā)生偏轉圖6實驗2條形磁鐵在線圈中運動如圖7所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時，電流表的指針發(fā)生偏轉，但磁鐵在線圈中靜止不動時，電流表的指針不發(fā)生偏轉圖7實驗3改變小螺線管中的電流如圖8所示，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，當開關S接通或斷開時，電流表的指針發(fā)生偏轉；若開關S一直閉合，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表的指針也發(fā)生偏轉；而開關一直閉合，滑動變阻器的滑片不動時，電流表的指針不發(fā)生偏轉圖82歸納探究結論實驗1是通過導體運動改變穿過閉合導體回路的磁通量；實驗2是磁體運動即磁場變化，改變穿過閉合導體回路的磁通量；實驗3是通過改變原線圈中的電流從而改變磁場強弱，進而改變穿過閉合導體回路的磁通量3注意事項(1)實驗中使用磁性較強的磁鐵，電流表用靈敏電流計(2)實驗1中，注意哪種運動是切割磁感線運動，為了增強實驗效果，也可用多匝矩形線框的一邊切割磁感線(3)實驗2中，插入磁鐵后要在線圈中停留一段時間，待電流計指針回到零位置后再拔出，改變插拔速度，進行觀察(4)實驗3中，滑動變阻器滑片移動速度不要太快，注意電路連接情況，要明確電源的電流并未流過大線圈(5)小線圈中放入鐵芯，可使實驗現象更明顯(6)歸納結論時，注意從磁通量變化的角度進行例2(2014浙江7月學考28)用如圖9所示的裝置做“探究產生感應電流的條件”實驗，下列說法正確的是()圖9A甲圖中當磁鐵靜止在線圈中時，電流表的指針偏向右側B甲圖中N極或S極插入線圈時，電流表的指針均偏向右側C乙圖中開關處于閉合狀態(tài)，移動變阻器的滑片時電流表指針發(fā)生偏轉D乙圖中開關處于斷開狀態(tài)，拔出線圈A時電流表的指針偏向右側答案C解析甲圖中當磁鐵靜止在線圈中時，磁通量沒有變化，沒有感應電流，電流表的指針不動，故A錯誤；甲圖中N極或S極插入線圈時，與線圈相連的回路磁通量發(fā)生變化，產生感應電流，指針發(fā)生偏轉但N極或S極插入線圈時，磁通量增大的方向相反，根據楞次定律可知，兩次感應電流的方向一定相反，故B錯誤；乙圖中開關處于閉合狀態(tài)，移動變阻器的滑片時，穿過B線圈的磁通量發(fā)生變化，產生感應電流，電流表指針發(fā)生偏轉，故C正確；乙圖中開關處于斷開狀態(tài)，不是閉合電路，線圈B中不產生感應電流，電流表指針不偏轉，故D錯誤變式題組2某同學做觀察電磁感應現象的實驗，將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關用導線連接成如圖10所示的實驗電路，當他接通或斷開開關時，電流表的指針都沒有偏轉，其原因是()圖10A開關位置接錯B電流表的正、負接線柱接反C線圈B的接頭3、4接反D蓄電池的正、負極接反答案A解析電流表的指針發(fā)生偏轉的條件是接通或斷開開關瞬間線圈B中的磁通量發(fā)生變化，開關的正確接法是接在線圈A所在的回路中，接在線圈B所在的電路中，不會產生感應電流而B、C、D三項中的操作不會影響感應電流的產生3如圖11所示是研究電磁感應現象實驗所需的器材，用實線將帶有鐵芯的小螺線管A、電源、滑動變阻器和開關連接成回路，將小量程電流表和大螺線管B連接成回路.并列舉出實驗中改變回路的磁通量，使回路產生感應電流的三種方式：圖11(1)_；(2)_；(3)_答案實物連接見解析圖(1)開關閉合(或斷開)瞬間(2)將小螺線管A插入大螺線管B瞬間(或從大螺線管B中取出瞬間)(3)保持開關閉合，將小螺線管A插入大螺線管B中不動，然后移動滑動變阻器的滑片解析小螺線管A、滑動變阻器、電源、開關組成一個回路；大螺線管B與電流表組成一個閉合回路，如圖所示小螺線管A放入大螺線管B內，當小螺線管A中的電流發(fā)生變化時，大螺線管B處的磁場也發(fā)生變化，進而使穿過大螺線管B的磁通量發(fā)生變化，大螺線管B與電流表組成的閉合回路中就產生了感應電流，所以采取的方式只要能夠改變A中的電流就可以了探究感應電流方向的規(guī)律1實驗設計如圖12所示，條形磁鐵插入或拔出線圈來改變穿過螺線管的磁通量，利用電流表指針的偏轉方向判斷感應電流的方向圖122實驗器材電流表、條形磁鐵、螺線管、電源、開關、導線3實驗現象相對運動情況原磁場方向向下向下向上向上的變化情況增加減少減少增加感應電流在線圈中的方向自下而上自上而下自下而上自上而下感應電流的磁場方向(線圈中)向上向下向上向下感應電流的磁場方向與原磁場方向的關系相反相同相同相反4.實驗結論當穿過線圈的磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場的方向相反；當穿過線圈的磁通量減少時，感應電流的磁場與原磁場的方向相同5注意事項實驗前應首先查明線圈中電流的流向與電流表指針偏轉方向之間的關系，判斷的方法是：采用如圖13所示的電路，用一節(jié)干電池與電流表及線圈串聯，由于電流表量程較小，所以在電路中應接入限流變阻器R，電池采用舊電池，開關S采用瞬間接觸，記錄指針偏轉方向圖13例3如圖14所示，是“研究電磁感應現象”的實驗裝置圖14(1)將實物電路中所缺的導線補充完整(2)如果在閉合開關時發(fā)現靈敏電流計的指針向右偏了一下，那么合上開關后，將線圈L1迅速插入線圈L2中，靈敏電流計的指針將_偏轉(選填“向左”“向右”或“不”)(3)線圈L1插入線圈L2后，將滑動變阻器的滑片迅速向右移動時，靈敏電流計的指針將_偏轉(選填“向左”“向右”或“不”)答案(1)見解析圖(2)向右(3)向左解析(1)補充的實物電路如圖所示(2)已知閉合開關瞬間，線圈L2中的磁通量增加，產生的感應電流使靈敏電流計的指針向右偏轉當開關閉合后，將線圈L1迅速插入線圈L2中時，線圈L2中的磁通量增加，由已知條件可知產生的感應電流也應使靈敏電流計的指針向右偏轉(3)滑動變阻器的滑片迅速向右移動時，線圈L1中的電流變小，線圈L2中的磁通量減少，則靈敏電流計的指針向左偏轉變式題組4(多選)如圖15甲所示，開關S閉合后電流表指針由中央向左偏，當把一個線圈A和這個電流表串聯起來(圖乙)后，將一個條形磁鐵B插入或拔出線圈時，線圈中會產生感應電流，經觀察發(fā)現，電流表指針由中央位置向右偏，這說明()圖15A如果磁鐵的下端是N極，則磁鐵正在遠離線圈B如果磁鐵的下端是S極，則磁鐵正在遠離線圈C如果磁鐵的下端是N極，則磁鐵正在靠近線圈D如果磁鐵的下端是S極，則磁鐵正在靠近線圈答案AD探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系1實驗目的探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系2實驗原理原線圈通過電流時，鐵芯中產生磁場，由于交變電流的大小和方向都在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷的變化，變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢，副線圈中就存在輸出電壓本實驗通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓與匝數的關系3實驗器材：兩只多用電表(或兩只交直流數字電壓表)、學生電源(低壓交流電源)、開關、可拆變壓器、導線若干4實驗步驟(1)按如圖16所示連接好電路圖，將兩個多用電表調到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數圖16(2)打開學生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中(3)保持匝數不變多次改變輸入電壓，記錄下每次的兩個電壓值(4)保持電壓、原線圈的匝數不變，多次改變副線圈的匝數，記錄下每次的副線圈匝數和對應的電壓值5數據記錄與處理次序n1(匝)n2(匝)n1n2U1(V)U2(V)U1U212346.結論原、副線圈的電壓比與原、副線圈的匝數比相等7誤差分析(1)實際變壓器存在各種損耗(2)交流電表的讀數存在誤差8注意事項(1)在改變學生電源電壓、線圈匝數前均要先斷開開關，再進行操作(2)為了人身安全，學生電源的電壓不能超過12 V，不能用手接觸裸露的導線和接線柱(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測量例4(2015浙江10月選考)如圖17所示，在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗中，電源輸出端與變壓器線圈連接方式正確的是_(選填“甲”或“乙”)變壓器原、副線圈的匝數分別為120匝和60匝，測得的電壓分別為8.2 V和3.6 V，據此可知電壓比與匝數比不相等，主要原因是_圖17答案乙漏磁、鐵芯發(fā)熱、導線發(fā)熱解析變壓器是靠電磁感應原理工作的，必須接交流電，故正確的是圖乙；理想變壓器電壓與匝數成正比，實際變壓器不成正比的原因是由于漏磁、鐵芯發(fā)熱、導線發(fā)熱等電能損失造成的變式題組5在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗中，實驗室中備有下列可供選擇的器材：A可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數的線圈)B條形磁鐵C直流電源D多用電表E開關、導線若干上述器材在本實驗中不必用到的是_(填器材前的序號)，本實驗中還需用到的器材有_答案BC低壓交流電源6做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗時，原線圈接在學生電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是()A原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋B原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋C原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋D原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋答案D1(多選)已知一靈敏電流計，當電流從正接線柱流入時，指針向正接線柱一側偏轉，現把它與線圈串聯，接成如圖1所示電路，當條形磁鐵按圖示情況運動時，以下判斷正確的是()圖1A甲圖中電流計指針偏轉方向向右B乙圖中磁鐵下端是N極C丙圖中磁鐵的運動方向向下D丁圖中線圈的繞制方向從上往下看為順時針方向答案ABD2物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”如圖2所示，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)閉合開關S的瞬間，套環(huán)立刻跳起某同學另找來器材再探究此實驗他連接好電路，經重復實驗，線圈上的套環(huán)均未動對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導致套環(huán)未動的原因可能是()圖2A線圈接在了直流電源上B電源電壓過高C所選線圈的匝數過多D所用套環(huán)的材料與老師的不同答案D3(2015浙江7月學考)如圖3所示是“探究變壓器兩個線圈的電壓關系”的實驗裝置示意圖，為完成實驗，學生電源輸出電壓可為()圖3A直流2 V B直流4 VC直流6 V D交流8 V答案D4如圖4所示是“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗裝置，下列說法正確的是()圖4A與燈泡連接的線圈叫原線圈B測量變壓器輸出電壓要用直流電壓表C若只增加副線圈的匝數，變壓器的輸出電壓變大D若只增加副線圈的匝數，變壓器的輸出電壓變小答案C5(2015杭州模擬)在“研究電磁感應現象”的實驗中：(1)首先要確定電流表指針偏轉方向和電流方向間的關系實驗中所用電流表量程為100 A，電源電動勢為1.5 V待選的保護電阻有：R1100 k，R21 k，R310 ，應選用_作為保護電阻(2)實驗中已得出電流表指針向右偏轉時，電流是從“”接線柱流入的，那么在如圖5所示的裝置中，若將條形磁鐵S極朝下插入線圈中，則電流表的指針應向_偏轉圖5答案(1)R1(2)右解析(1)為保護電流表安全，保護電阻最小值R1.5104 ，因此保護電阻應選R1.(2)將條形磁鐵S極朝下插入線圈中，穿過線圈的磁場方向向上，磁通量增加；由楞次定律可知，感應電流從“”接線柱流入電流表，電流表的指針應向右偏轉6(2015浙江10月選考)在“探究導體電阻與其影響因素的關系”的實驗中，某同學測量金屬絲直徑時，螺旋測微器示數如圖6所示，讀數是_mm；若要測量該金屬絲的電阻率，還需要用到的測量儀器有_圖6答案0.6380.002電壓表、電流表、刻度尺解析由圖可知，螺旋測微器讀數為0.5 mm13.80.01 mm0.638 mm.由R得，測電壓U用電壓表，測電流I用電流表，測金屬絲長度l用刻度尺，故若要測金屬絲的電阻率，還需用到的測量儀器有電壓表、電流表和刻度尺7在研究電磁感應現象的實驗中(1)請在圖7甲所示的器材中，用實線代替導線連接實物電路圖7(2)已知電流從左側流入靈敏電流計則指針向左偏若原線圈中磁感應強度方向向下，將原線圈放入副線圈后閉合開關，發(fā)現靈敏電流計指針向左偏，則副線圈應選_(填“乙”或“丙”)線圈(3)某次實驗中，正確連接電路后將原線圈放入副線圈閉合開關時發(fā)現靈敏電流計指針無偏轉，然后移動變阻器滑片發(fā)現指針有偏轉，則可能的故障是_(4)正確連接電路后，通過特殊的方法使滑動變阻器電阻隨時間均勻減小在電阻均勻減小的過程中，靈敏電流計的指針偏轉幅度的變化情況是_A穩(wěn)定不變B逐漸增大C逐漸減小D先減小后增大答案(1)見解析圖(2)乙(3)滑動變阻器電阻絲有斷路(4)B解析(1)將電源、開關、變阻器、原線圈串聯成一個回路，再將電流計與副線圈串聯成另一個回路，電路圖如圖所示(2)發(fā)現靈敏電流計指針向左偏，則可知，電流從正極流進，由于磁場向下，且增大，根據楞次定律可知，副線圈應選乙(3)閉合開關時發(fā)現靈敏電流計指針無偏轉，說明電路中沒有電流，或與電流計相連的電路不閉合，而當移動變阻器滑片時發(fā)現指針有偏轉，說明與小螺線管相連的回路中，滑動變阻器電阻絲有斷路現象(4)滑動變阻器電阻隨時間均勻減小，根據數學知識可知，電流非均勻增大，則磁場的變化率會逐漸增大；故B正確，A、C、D錯誤8有一個教學用的可拆變壓器，如圖8甲所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內部導線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以繞線圖8(1)某同學用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應圖乙中的a、b位置，則A線圈的電阻為_ ，由此可推斷_線圈的匝數較多(選填“A”或“B”)(2)如果把它看做理想變壓器，現要測量A線圈的匝數，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導線、一只多用電表和低壓交流電源，請完成實驗步驟的填空：用絕緣導線在線圈的外部或變壓器的鐵芯上繞制n匝線圈；將_(選填“A”或“B”)線圈與低壓交流電源相連接；用多用電表的_擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和繞制線圈的輸出電壓U.則A線圈的匝數為_答案(1)24A(2)A交流電壓n解析(1)多用電表歐姆擋讀數指針指示值倍率A的讀數為24，倍率為1，所以電阻為24 ，根據電阻定律，電阻率和橫截面積相同時，導線越長，電阻越大，因為A的電阻比B大，所以A線圈匝數較多(2)因為要測量A線圈匝數，所以要把A線圈與低壓交流電源相連接變壓器輸入、輸出電壓都是交流電，所以要用交流電壓擋測輸入和輸出電壓根據變壓器電壓比等于匝數比，有：.所以：nAn.9利用螺旋測微器、刻度尺和如圖9所示的器材(其中電流表的內阻為1 ，電壓表的內阻為5 k)測量一根粗細均勻的阻值約為5 的金屬絲的電阻率(1)用筆畫線代替導線，將圖中的器材連接成實物電路，要求盡量避免交叉，電流表、電壓表應當選擇合適的量程(已知電源的電動勢為6 V，滑動變阻器的阻值為020 )圖9(2)實驗時，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑和用刻度尺測量金屬絲的長度示數如圖10所示，電流表、電壓表的讀數如圖11所示由圖可以讀出金屬絲兩端的電壓U_，流過金屬絲的電流I_，金屬絲的長度L_，金屬絲的直徑d_.圖10圖11(3)該金屬絲的電阻率是_(保留兩位有效數字)答案(1)見解析圖(2)2.20 V0.44 A30.50 cm1.850103 m(3)4.4105 m解析(1)由于金屬絲的電阻比電壓表的內阻小得多，因此采用電流表外接法；由于金屬絲的電阻比滑動變阻器的總電阻要小，因此采用限流式接法；由題圖可以看出電流表應該連接“”接線柱和“0.6”接線柱，電壓表應該連接“”接線柱和“3”接線柱，具體連線如圖所示(2)由題圖可以看出：電壓表的量程是3 V，所以讀數是2.20 V；電流表的量程是0.6 A，所以讀數是0.44 A；由于螺旋測微器的半毫米刻度線已經露出，因此讀數是1.850103 m；刻度尺的讀數是40.50 cm10.00 cm30.50 cm.(3)由電阻定律得 m4.4105 m.