2013高考物理 真題分類解析 專題17 電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

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1、 2013高考物理分類解析 2013高考物理分類解析 專題十七、電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 1（2013高考山東理綜第21（2）題）（2）霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性進(jìn)展。如圖丙所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，UH稱為霍爾電壓，且滿足，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)。某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)。 ①若該半導(dǎo)體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導(dǎo)電，電流與磁場(chǎng)方向如圖丙所示，該同學(xué)用電壓表測(cè)量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與_________(填“M”

2、或“N”)端通過(guò)導(dǎo)線相連。 ②已知薄片厚度d=0.40mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T不變，改變電流I的大小，測(cè)量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示。 根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定區(qū)域內(nèi)（見(jiàn)答題卡）畫出UH—I圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_(kāi)______________×10-3VA-1T-1（保留2位有效數(shù)字）。 ③該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測(cè)量，取兩個(gè)方向測(cè)量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測(cè)量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖丁所示的測(cè)量電路，S1、S2均為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，虛線框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片（未畫出）。為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向_______（填“a”或

3、“b”）, S2擲向_______（填“c”或“d”）。 為了保證測(cè)量安全，該同學(xué)改進(jìn)了測(cè)量電路，將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中。在保持其它連接不變的情況下，該定值電阻應(yīng)串聯(lián)在相鄰器件____________和__________(填器件代號(hào))之間。 答案：①M(fèi) ②如圖所示。 1.5 ③b c S1 E 解析：①若該半導(dǎo)體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導(dǎo)電，由左手定則，空穴所受洛倫茲力方向指向M，M側(cè)電勢(shì)高，用電壓表測(cè)量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與M端通過(guò)導(dǎo)線相連。 ②由可知UH---I圖線的斜率等于KB/d，由UH---I圖線可求得圖線的斜率等于0

4、.38，由KB/d=0.38可得：霍爾系數(shù)K=1.5×10-3VA-1T-1。 ③為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向“b”, S2擲向 “c”。 為了保證測(cè)量安全，可以將一合適的定值電阻與電源串聯(lián)連接在電路中。在保持其它連接不變的情況下，該定值電阻應(yīng)串聯(lián)在相鄰器件S1 和E之間。 2（2013高考福建理綜第19（2）題） (2)（12分）硅光電池在無(wú)光照時(shí)不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件。某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖甲電路，給硅光電池加反向電壓（硅光電池負(fù)極接高電勢(shì)點(diǎn)，正極接低電勢(shì)點(diǎn)），探究其在無(wú)光照時(shí)的反向伏安特性。圖中電壓表的V1量程選用3V，內(nèi)阻為6.0kΩ；電壓表V2量程選用15V，內(nèi)阻

5、約為30kΩ；R0為保護(hù)電阻；直流電源電動(dòng)勢(shì)E約為12V，內(nèi)阻不計(jì)。 ①根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙連接成完整電路。 ②用遮光罩罩住硅光電池，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R，讀出電壓表V1、V2的示教U1、U2。 (ⅰ)某次測(cè)量時(shí)，電壓表V1示數(shù)如圖丙，則U1= V．可算出通過(guò)硅光電池的反向電流大小為 mA（保留兩位小數(shù)）。 （ⅱ）該小組測(cè)出大量數(shù)據(jù)，篩選出下表所示的9組U1、U2數(shù)據(jù)，算出相應(yīng)的硅光電池兩端反向電壓UX 和通過(guò)反向電流IX（表中“-”表示反向），并在坐標(biāo)紙上建立IX-UX坐標(biāo)系，標(biāo)出了與表中前5組UX、IX數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)你標(biāo)出余下的

6、4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，并繪出IX-UX圖線。 （ⅲ）由IX-UX圖線可知，硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時(shí)，IX與UX成____（填“線性”或“非線性”）關(guān)系。 答案：①連線如圖。 ②（i）1.40 0.23（ⅱ）繪出IX-UX圖線如圖所示。（iii）非線性 解析：電壓表V1示數(shù)U1=1.4V，內(nèi)阻為RV=6.0kΩ，由歐姆定律可知通過(guò)的電流為I=U1/RV=0.23A。根據(jù)表中數(shù)據(jù)標(biāo)出余下的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，用描點(diǎn)法平滑曲線繪出IX-UX圖線如圖所示。由IX-UX圖線可知，硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時(shí)，IX與UX成非線性關(guān)系。 3.（17分） （2013高考四川理綜第8題）（1）（6

7、分）在探究?jī)呻姾砷g相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和帶電量有關(guān)。他選用帶正電的小球A和B，A球放在可移動(dòng)的絕座上，B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點(diǎn)，如圖所示。 　　實(shí)驗(yàn)時(shí)，先保持兩電荷量不變，使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球的距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大。 　　實(shí)驗(yàn)表明：兩電荷之間的相互作用力，隨其距離的____________而增大，隨其所帶電荷量___________而增大。 　　此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是_________________(選填：“累積法”、“

8、等效替代法”、“控制變量法”、“或演繹法”) 8．(1)減小 增大 控制變量法。 4.（8分） （2013全國(guó)新課標(biāo)理綜1第23題）某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖(a)所示電路，測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻“×lk”擋內(nèi)部電路的總電阻。使用的器材有: 多用電表； 電壓表:里程5V，內(nèi)阻十兒千歐; 滑動(dòng)變阻器：最大阻值5kΩ 導(dǎo)線若干。 回答下列問(wèn)題: (1)將多用電表?yè)跷徽{(diào)到電阻“×lk”擋，再將紅表筆和黑表筆 ，調(diào)零點(diǎn) (2)將圖((a)中多用電表的紅表筆和 （填“1”或“2）端相連，黑表筆連接另一端。 (3)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多用電

9、表的示數(shù)如圖(b)所示，這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖(c)所示。多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為 kΩ和 V 。 (4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00 V。從測(cè)量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為 kΩ。 (5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無(wú)內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路，如圖(d)所示。根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為 9.00 V，電阻“×lk”擋內(nèi)部電路的總電阻為 15.0 kΩ。 【命題意圖】本題考查多用電表、閉合電路歐姆定律等基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，意在

10、考查考生應(yīng)用相關(guān)知識(shí)定量分析物理問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。 答案：（1）短接 （2）1 （3）15.0 3.60 （4）12.0（5）9.00 15.0 解析：（1）多用電表選檔后，要將兩表筆短接后，歐姆調(diào)零。 （2）多用電表內(nèi)部電池的正極相連的是黑表筆，所以多用電表的紅表筆和1端相連，黑表筆連接另一端。 （3）多用電表的讀數(shù)為15.0kΩ，電壓表的讀數(shù)為3.60V 。 （4）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時(shí)多用電表的讀數(shù)等于電壓表內(nèi)阻，即電壓表內(nèi)阻為12.0kΩ。 （5）根據(jù)（3）中測(cè)量數(shù)據(jù)可知電阻“×lk”擋內(nèi)部電路的總電阻為r=15.0 kΩ。根據(jù)

11、（4）中測(cè)量數(shù)據(jù)。由閉合電路歐姆定律， E=U2+U2r/R2，代入數(shù)據(jù)得： E=4.00+4.00r/1200；解得：E= 9.00V。 5. （2013全國(guó)新課標(biāo)理綜II第23題）（7分）某同學(xué)用量程為1mA、內(nèi)阻為120Ω的表頭按照?qǐng)D（a）所示電路改裝成量程分別為1V和1A的多用電表。圖中R1和R2為定值電阻，S為開(kāi)關(guān)?；卮鹣铝袉?wèn)題： （1）根據(jù)圖（a）所示的電路，在圖（b）所示的實(shí)物圖上連線。 （2）開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，多用電表用于測(cè)量 （填“電流”、“ 電壓” 或“電阻”）； 開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，多用電表用于測(cè)量 （填“電流”、“ 電壓” 或“電阻”

12、）。 （3）表筆A應(yīng)為 色（填“紅”或“黑”）。 （4）定值電阻的阻值R1= Ω，R2= Ω.(結(jié)果取3位有效數(shù)字) 5，（7分）【答案】（1）連線如圖所示。（2分）（2）電流（1分） 電壓（1分）。（3）黑（1分）（4）1.00（1分）880（1分） 【命題意圖】 本題主要考查多用電表的原理、使用和電流表電壓表的原理和改裝，意在考查考生應(yīng)用相關(guān)電路知識(shí)分析解決問(wèn)題能力。 【解題思路】（1）根據(jù)圖a的電路圖連線。 （2）開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電阻R1與電流表并聯(lián)，多用電表用于測(cè)量電流。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電阻R2與電流表串聯(lián)，多用電表用于測(cè)量電壓。

13、（3）根據(jù)電流表、電壓表電流從電表正接線柱進(jìn)，從電表負(fù)接線柱出，表筆A出，表筆A應(yīng)為黑色，表筆B應(yīng)為紅色。 （4）開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，由串聯(lián)電路知識(shí)，Ig(R2+Rg)=U，解得R2=880Ω；開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，由并聯(lián)電路知識(shí)，Ig(R2+Rg)=（I- Ig）R1,解得R1=1.00Ω。 【易錯(cuò)點(diǎn)撥】解答此題的易錯(cuò)點(diǎn)是：沒(méi)有分清開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)狀態(tài)是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，不能正確應(yīng)用串聯(lián)電路或并聯(lián)電路的相關(guān)規(guī)律解答。 6．（2013高考上海物理第26題）(3分)演示地磁場(chǎng)存在的實(shí)驗(yàn)裝置(由環(huán)形線圈，微電流傳感器，DIS等組成)如圖所示。首先將線圈豎直放置，以豎直方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)，屏幕上的電流指針＿

14、＿＿＿(填：“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)；然后仍將線圈豎直放置，使其平面與東西向平行，并從東向西移動(dòng)，電流指針＿＿＿＿(填：“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)；最后將線圈水平放置，使其從東向西移動(dòng)，電流指針＿＿＿＿(填：“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)。 答案：有 無(wú) 無(wú) 解析：首先將線圈豎直放置，以豎直方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中磁通量變化，屏幕上的電流指針有偏轉(zhuǎn)。然后仍將線圈豎直放置，使其平面與東西向平行，并從東向西移動(dòng)，線圈中磁通量不變化，電流指針無(wú)偏轉(zhuǎn)。最后將線圈水平放置，使其從東向西移動(dòng)，線圈中磁通量不變化，電流指針無(wú)偏轉(zhuǎn)。 7。(2013高考江蘇物理第10題)（8分）為探究小燈泡的電功率P和電壓U的

15、關(guān)系，小明測(cè)量小燈泡的電壓U和電流I，利用P=UI得到電功率。 實(shí)驗(yàn)所使用的小燈泡規(guī)格為“3.0V，8W”，電源為12V的電池，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω。 （1）準(zhǔn)備使用的實(shí)物電路如題10-1圖所示。 請(qǐng)將滑動(dòng)變阻器接入電路的正確位置。 （用筆畫線代替導(dǎo)線） （2）現(xiàn)有10Ω、20Ω和50Ω的定值電阻，電路中的電阻R1 應(yīng)選_______Ω的定值電阻。 （3）測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆除_______兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，最后整理好器材。 （4）小明處理數(shù)據(jù)后將P、U2描點(diǎn)在坐標(biāo)紙上，并作出了一條直線，如題10-2圖所示。 請(qǐng)指出圖象中不恰當(dāng)?shù)牡胤健? 答案：(1)(見(jiàn)右圖) (2)10 (3)電池 (4)圖線不應(yīng)畫為直線;橫坐標(biāo)的標(biāo)度不恰當(dāng). 解析：探究小燈泡的電功率P和電壓U的關(guān)系，小燈泡的電壓從零開(kāi)始逐漸增大，應(yīng)該設(shè)計(jì)成分壓電路。電路中的電阻R1為保護(hù)電阻，應(yīng)選10Ω的定值電阻。測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆除電池兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，最后整理好器材。由于小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，小燈泡的電阻隨電壓的增大而增大，P隨U2變化關(guān)系不是直線，應(yīng)該把橫坐標(biāo)的標(biāo)度取的大一些，圖線為向下彎曲的，圖線不應(yīng)畫為直線。 8