【高考物理】试题分类解释 专题17 电学创新实验（原卷版）

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1.霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称
为霍尔效应，UH称为霍尔电压，且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
①若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。
②已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下表所示。
根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出UH—I图线，利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________×10-3VA-1T-1（保留2位有效数字）。
③该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图丁所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从Q端流入，P端流出，应将S1掷向_______（填“a”或“b”）, S2掷向_______（填“c”或“d”）。
为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。
2.硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压（硅光电池负极接高电势点，正极接低电势点），探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表的V1量程选用3V，内阻为6.0kΩ；电压表V2量程选用15V，内阻约为30kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12V，内阻不计。
①根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙连接成完整电路。
②用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示教U1、U2。
(ⅰ)某次测量时，电压表V1示数如图丙，则U1= V．可算出通过硅光电池的反向电流大小为 mA（保留两位小数）。
（ⅱ）该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压UX 和通过反向电流IX（表中“-”表示反向），并在坐标纸上建立IX-UX坐标系，标出了与表中前5组UX、IX数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点，并绘出IX-UX图线。
（ⅲ）由IX-UX图线可知，硅光电池无光照下加反向电压时，IX与UX成____（填“线性”或“非线性”）关系。
3.在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。
实验时，先保持两电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。
实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的____________而增大，随其所带电荷量___________而增大。
此同学在探究中应用的科学方法是_________________(选填：“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”、“或演绎法”)
4.某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电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:
多用电表；
电压表:里程5V，内阻十儿千欧;
滑动变阻器：最大阻值5kΩ
导线若干。
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×lk”挡，再将红表笔和黑表笔 ，调零点
(2)将图((a)中多用电表的红表笔和 （填“1”或“2）端相连，黑表笔连接另一端。
(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(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为 kΩ和 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的读数分别为12.0kΩ和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为 kΩ。
(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，此多用电表内电池的电动势为 9.00 V，电阻“×lk”挡内部电路的总电阻为 kΩ。
5.某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按照图（a）所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。回答下列问题：
（1）根据图（a）所示的电路，在图（b）所示的实物图上连线。
（2）开关S闭合时，多用电表用于测量 （填“电流”、“ 电压” 或“电阻”）； 开关S断开时，多用电表用于测量 （填“电流”、“ 电压” 或“电阻”）。
（3）表笔A应为 色（填“红”或“黑”）。
（4）定值电阻的阻值R1= Ω，R2= Ω.(结果取3位有效数字)
6．演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成)如图所示。首先将线圈竖直放置，以竖直方向为轴转动，屏幕上的电流指针＿＿＿＿(填：“有”或“无”)偏转；然后仍将线圈竖直放置，使其平面与东西向平行，并从东向西移动，电流指针＿＿＿＿(填：“有”或“无”)偏转；最后将线圈水平放置，使其从东向西移动，电流指针＿＿＿＿(填：“有”或“无”)偏转。
7．为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P=UI得到电功率。 实验所使用的小灯泡规格为“3.0V，8W”，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10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1 应选_______Ω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P、U2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。