高中物理微专题-新高考新实验-电学部分训练

这是一份高中物理微专题-新高考新实验-电学部分训练，共19页。试卷主要包含了类比是研究问题的常用方法，在“描绘电场等势线”的实验中，等内容，欢迎下载使用。
（2020·福建一模）
1．某同学制作了一个可用电流表直接显示拉力大小的拉力器，原理如图。R1是一根长20cm、阻值20Ω的均匀电阻丝，劲度系数为1.0×103N/m的轻弹簧左端固定，右端连接金属滑片P和拉环，拉环不受拉力时，滑片P恰好处于a端。闭合S，在弹簧弹性限度内，对拉环施加水平拉力，使滑片P滑到b端，调节电阻箱R使电流表恰好满偏。已知电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，电流表的量程为0~0.6A，内阻不计，P与R1接触良好且不计摩擦。
（1）电阻箱R0接入电路的阻值为 Ω；
（2）电流表的刻度标示为拉力值时，拉力刻度值的分布是 （填“均匀”或“不均匀”）的；
（3）电流表刻度值为0.50A处拉力的示数为 N；
（4）要通过线性图象直观反映电流表示数I与拉力F的关系，可作 图象；
A.I-F B. C. D.
（5）若电流表的内阻不可忽略，则（4）问中正确选择的图象斜率 （填“变大”“变小”或“不变"）。
2．类比是研究问题的常用方法。
（1）情境：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力f=kv（k为常量）的作用。其速率随时间的变化规律可用方程（①式）描述，其中为物体质量，为其重力。求物体下落的最大速率 。
（2）情境：如图1所示，电源电动势为，线圈自感系数为，电路中的总电阻为R。闭合开关，发现电路中电流随时间的变化规律与情境中物体速率随时间的变化规律类似。情境中物体速率随时间的图像如下图。类比式，写出电流随时间变化的方程 ；并在图中定性画出图线 。
（3）类比情境和情境中的能量转化情况，完成下表。
（2020·全国模拟）
3．在“描绘电场等势线”的实验中，
(1)给出下列器材，电源应选用 ，传感器应选用 （用字母表示）。
A． 的交流电源 B. 的直流电源 C. 电流传感器 D. 电压传感器
(2)按图示连接电路。在电极A、的连线上等距离的取、、、、共5个基准点。
（a）已知传感器正接线柱的电势高于负接线柱时，计算机读数显示为正。若在图中连接传感器正接线柱的红探针接触点，连接负接线柱的黑探针接触点时，读数为正，则可以判断电极A接在电源的 极上（选填“正”或“负”）。
（b）在寻找基准点的等势点时，将红探针固定于点，黑探针在纸上移动，当移动到某点时读数为负，为了找到到基准点的等势点，则黑探针应平行于、连线向 （选填“A”或“B”）端移动。
(3)如果将红探针固定在电极上，黑探针沿连线移动，每移动一小段相等距离记录一次传感器读数，以到的距离为横坐标，传感器读数为纵坐标，作出的图可能为下图中的 。
A． B. C. D.
（2021·河南省安徽省1月标准学术能力诊断）
4．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，对给定电容值为C的电容器充电后放电，无论采用何种放电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。
(1)请在图1中画出上述u－q图像 。类比直线运动中由v－t图像求位移的方法，可以推导出两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep= （用C和U表示）。
(2)在如图2所示的放电电路中，R表示电阻。通过改变电路中元件的参数对同一电容器用相同的电压充电后进行两次放电，对应的q－t曲线如图3中①②所示。
a.①②两条曲线不同是 的改变造成的；
b.在实际应用中，有时需要电容器快速放电，有时需要电容器均匀放电。依据a中的结论，说明实现这两种放电方式的途径 。
(3)如图4所示，若某法拉电容的额定电压为2.7V，电容为10F，其充满电后储存的电能为 J（计算结果保留三位有效数字）。
（2021·浙江省温州市二模）
5．在“探究电磁感应产生的条件”实验中，正确的连线应选择图1中的 （选填“甲”或“乙”）。选择正确的连线后，开关突然闭合的瞬间，灵敏电流计的指针偏转的最大角度如图2所示；在小螺线管中插入铁芯，待指针稳定后，再将开关突然断开的瞬间，指针偏转的最大角度是图3中的 （选填“A”“B”“C”或“D”）。
（2021·北京市丰台区二模）
6．利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
（1）除图中所示器材外，还需要的器材有 ；
A.干电池 B.低压交流电源 C.直流电压表 D.多用电表
（2）下列说法正确的是 ；
A. 变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B.变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用
C. 理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（3）由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比U1U2应当 （选填“大于”、“等于”或者“小于”）原、副线圈的匝数比。
（2021·山东聊城二模）
7．某实验小组的同学利用如下所示的实验研究光的波粒二象性。利用甲图所示的电路研究阴极K的遏止电压与照射光频率的关系。若实验测得钠（Na）的遏止电压Uc与照射光频率的关系图像如图乙所示，已知钠的极限频率为，钙的极限频率为，则下列说法中正确的是（ ）
A．需将单刀双掷开关S置于a端
B．需将单刀双掷开关S置于b端
C．钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线应该是①
D．钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线应该是②
8．在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
（1）观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第a时，手轮的读数x1＝1.002mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，x2＝ mm；
（2）若已知双缝间距d＝2.0×10﹣4m，双缝到屏的距离l＝1.0m，则待测光的波长为 m（结果保留三位有效数字）。
（2022·云南模拟）
9．某同学设计如图所示的电路来测量物体的质量，当秤盘上不放物体时指针与金属丝上端接触，放物体后指针随秤盘同步下移，根据电压表示数就可以知道所放物体的质量，指针从上端滑到下端的过程中，秤盘始终保持水平，弹簧始终在弹性限度内。已知金属丝的总长度为，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，电源电动势为E，内阻忽略不计。
（1）某次测量时，电压表示数为U，则所放物体的质量为 ；（用题目所给字母表示）
（2）该装置能够测量的最大质量为 。（用题目所给字母表示）
（2022·四川宜宾二模）
10．为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。
（1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图像可求出照度为0.6lx时的电阻约为 kΩ。
（2）如图乙，是街道路灯自动控制设计电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在 （填“AB”或“BC”）之间。
（3）用多用电表“×10 Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙，则线圈的电阻为 Ω；已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合，图乙中直流电源的电动势E＝6V，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择：
R1（0～200Ω，1A）、R2（0～2000Ω，0.1A）。要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择 （填“R1”、“R2”）。为使天色更暗时才点亮路灯，应适当将滑动阻变阻器的滑片向 （填“左”或“右”）端移动。
（2022·全国模拟预测）
11．图甲为利用光敏电阻测量储液罐液面高度装置的电路图，当储液罐中装满液体时，液面与出液口的高度差为h，罐外有一竖直放置的管，管内一侧有沿竖直线排列的多个（假设为3个，分别位于管的上端、中间和下端）相同的光敏电阻；另一侧有一列光强稳定的线状光源。液面浮标与遮光板通过定滑轮相连，遮光板随浮标的升降在管内上下运动。光敏电阻的总长度和遮光板的长度均为h；当储液罐内装满液体时，遮光板上边沿与最下面光敏电阻的底端等高；管内的光均匀地照在各光敏电阻上，光敏电阻与电路和仪表相连。给定的器材有：
锂电池E（电动势9.0 V，内阻不计）；
光敏电阻（阻值未知）；
定值电阻；
电压表V（量程0~3 V，内阻视为无穷大）；
滑动变阻器R（0~）；
开关一个，导线若干。
（1）用一张黑纸片将某个光敏电阻的透光窗口遮住，多用电表挡位选择为“×1 k”时，正确操作时指针的位置如图乙所示，此时光敏电阻的阻值（称为暗电阻）为 ；拿走黑纸片，将线状光源对准光敏电阻的透光窗口，多用电表挡位选择为“×100”时，正确操作时指针的位置仍然如图乙所示，此时光敏电阻的阻值（称为亮电阻）为 Ω。
（2）选择合适的器材，在图丙完成电路图，要求：当罐内装满液体，且滑动变阻器的滑片在正中间时，电压表示数恰好为满量程。( )
（3）完成下面填空：（以下结果均保留两位有效数字）
①液面与出液口等高时电压表的示数值为 V；
②若管内光强变弱，使得光敏电阻被照射时刻的电阻值为，则需将滑动变阻器的阻值滑到 Ω时，仍能实现测量要求。
（2022·广东佛山模拟）
12．如图所示，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，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U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关，此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线，实验电路图如图所示。
（1）完成下列主要实验步骤中的填空。
①按图接线
②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态，然后用天平称出细沙质量
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D重新处于平衡状态；然后读出 ，并用天平称出
④用米尺测量
（2）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B = 。
（2022·山东模拟）
13．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是 。
A.控制变量法B.等效替代法C.演绎法D.理想实验法
（2）某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是 。
（3）原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的是 。
A.原、副线圈的电压不同步B.变压器线圈中有电流通过时会发热
C.铁芯在交变磁场的作用下会发热D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
情境
情境
物体重力势能的减少量

物体动能的增加量


电阻上消耗的电能
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
5.8
3.7
2.3
2.0
1.8
实验次数
/匝
/匝
1
1400
400
12.1
3.42
2
800
400
12.0
5.95
3
200
100
11.9
5.92
参考答案：
1． 9 不均匀 180 C 不变
【详解】（1）[1]由闭合电路欧姆定律可知
解得
R0=9Ω
（3）[2]由闭合电路欧姆定律可知
设弹簧形变量为x，则
F=kx
可知F和I非线性关系，则用电流表的刻度标示为拉力值时，拉力刻度值的分布是不均匀的；
（3）[3]电流表刻度值为0.50A时，根据闭合电路欧姆定律可知
可得
R1=2Ω
则由比例关系可知弹簧被拉伸18cm，此时拉力的示数为
F=kx=1.0×103×0.18N=180N
（4）[4]由（2）列得的式子可知
则要通过线性图象直观反映电流表示数I与拉力F的关系，可作图象，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（5）[5]若电流表的内阻不可忽略，则（4）问中的表达式变为
则（4）问中正确选择的图象斜率不变。
2． 电源提供的电能 线圈磁场能的增加量 克服阻力做功消耗的机械能
【详解】（1）[1]当物体下落速度达到最大速度时加速度为零，则有
解得
（2）[2]类比①式，由闭合电路欧姆定律
[3]根据
可得
由于E、R、L不变，I逐渐增大，则I-t图像的斜率逐渐减小，最后稳定时
图像如图所示；
[4]情境物体重力势能的减少量是整个过程中能量的来源，对应情境中电源提供的电能；
[5]情境中物体动能的增加量，对应情境中线圈磁场能的增加量；
[6]情境电阻上消耗的电能，相当于情景中克服阻力做功消耗的机械能。
3． B； D； 正； B； B
【分析】本实验原理是利用恒定电流场模拟静电场，与电源正极相连的电极模拟正电荷，即电极A，与电源负极相连的电极模拟负电荷，即电极B，电源通过正负电极AB在导电物质上产生的稳定电流分布模拟等量异种电荷产生的静电场
【详解】(1)[1]实验是采用电流场去模拟电场的实验，模拟的电场是一个恒定电场，所以需要用到的电源应该是直流电源，这样才能产生恒定电场，故选B；
[2] 要描绘电场等势线，要寻找等势点，即电势差为零的点，而电势差就是电压，所以传感器应选用电压传感器，故选D；
(2)[3]由题意可知，电压传感器读数为正时，正接线柱的电势高于负接线柱；读数为正，那点的电势高于点的电势，电场线从电极A到电极，所以电极A接电源正极，故选填“正”；
[4]读数为零时为等势点，此时读数为负，说明此点的电势高于点的电势，则需要往低电势方向移动，电场线从电极A到电极，沿电场线方向电势降低，则应该往电极B移动，故选填“B”；
(3)[5] A．传感器的读数即为两点间的电势差，根据
U=Ed
可知，图像的斜率表示场强，根据等量异种电荷连线上的电势逐渐减小，则读数会增大，故A错误；
BCD．根据等量异种电荷连线上的场强先减小后增大，且中点处场强最小但不为零，则图像斜率先减小后增大，故CD错误， B正确。
故选B。
4． R 减小电阻R，可以实现对电容器更快速放电；增大电阻R，可以实现更均匀放电 36.5
【详解】（1）[1][2]由电容的定义式可知
则u-q图象为斜率恒定的直线，如图所示
图象和横轴围成的面积为所储存的电能
又由于电容器的定义式
则有
（2）[3]可知，①②两次放出电荷量相等，由知，两次电源电动势相等，故①②两条曲线不同并不是E的改变造成的，只能是R的改变造成的。
[4] 减小电阻R时，刚开始放电瞬间电流I大，曲线上该点切线斜率大，即为曲线①，短时间内放出的电荷量更多，故可以实现对电容器快速放电；增大电阻R时，放电瞬间电流I小，即为直线②，可以实现更均匀放电。
（3）[5]根据公式有
5． 甲 D
【详解】[1]本实验中，利用小螺线管产生磁场，再通过开关、闭合电键或插入、拔出螺线管时观察线圈中产生的感应电流大小及方向，所以电源应与小螺线管相连，电流计应与大线圈相连，故甲正确。
[2]电键突然断开时大线圈中的感应电流方向应与电键突然闭合时大线圈中的感应电流方向相反，另外在小螺线管中插入铁芯后，大线圈中磁通量的变化率增大，所以产生的感应电流应比闭合电键时的感应电流大，综上所述可知D正确。
6． BD BC 大于
【详解】（1）[1]实验中若用干电池变压器不能互感变压，必须要有低压交流电源提供交流电，B需要；需要用多用表测量电压，D需要；综上所述需要的实验器材为BD；
（2）[2]A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”能量的作用，故B正确；
C．理想变压器的原副线圈通过铁芯共用同一个磁场，则两线圈的磁通量总是相同，磁通量的变化率也相同，故C正确；
D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端的电压不变，故D错误；
故选BC。
（3）[3]根据变压器原理可知原副线圈两端电压之比等于原副线圈两端电压之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
7．AD
【详解】AB．研究阴极K的遏止电压与照射光频率的关系时，光电子由K运动至A从而产生光电流，此时应在K、A之间加上反向电压，使光电子所受电场力指向K，即需将单刀双掷开关S置于a端，故A正确，B错误；
CD．根据爱因斯坦光电效应方程有
整理得
可知图像的斜率与材料种类无关，所以钠与钙的图线应平行，即钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线应该是②，故C错误，D正确。
故选AD。
8． 9.762
【详解】[1]先读固定刻度为9.5mm，再读可动刻度，然后两者相加为
[2]条纹间距
根据双缝干涉公式
得
9．
【详解】（1）[1]设秤盘质量为M，则没有放物体时，满足
当放上物体m时，满足
则放上物体后，秤盘下降的距离为
即
又因为金属丝的总长度为，所以电压表示数为
解得所放物体的质量为
（2）[2]由图可知，当箭头指到金属丝的最下端时，U的值最大，即最大质量满足
即
10． 2.7kΩ（2.6kΩ~2.8kΩ ） AB 140Ω R2 左
【详解】（1）[1]从图像上可以看出当照度为0.6lx时的电阻约为（2.6kΩ~2.8kΩ ）；
（2）[2]当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB上。
（3）[3][4][5]根据欧姆表的读数规则，所以电阻值为
回路中的电流为2mA时回路中的需要中电阻
所以选择滑动变组器比较合理。若要求天色渐暗照度降低至1.01x时点亮路灯，则天色更暗时光明电阻更大，要先保证回路中的电流2mA不变，则应减小滑动变阻器的阻值，即向左滑动滑动变阻器。
11． 10.0 1000 0.43
【详解】（1）[1][2]由题图乙知，指针指向10刻度处，由题意知，挡位为“×1k”，所以示数为；当换为“×100”时，示数为。
（2）[3]因为光敏电阻不受光照时阻值变大，分压变大，所以电压表不能直接接在光敏电阻两端（否则会超过电压表的量程），故将电压表接在定值电阻和滑动变阻器两端，则有
解得
所以选用定值电阻。电路图如图所示。
（3）①[4]液面与出液口等高时，光敏电阻都没有光被照射，相应电阻值均为，故
②[5]由
得
12． 电流表的示数I 此时细沙的质量 D的底边长度l
【详解】（1）[1]闭合开关后，D受重力
细线拉力T和安培力作用，处于平衡状态。读出电流表的示数I；
[2]并用天平称出此时细沙的质量；
[3]用米尺测出D的底边长度l，可列式求磁感应强度B的大小；
（2）[4]根据平衡条件，有
│m2 - m1│g = IlB
解得
B =
13． A 在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即 BCD
【详解】（1）[1]当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个量的关系，如本实验中，保持原线圈输入的电压一定，探究副线圈输出的电压与和匝数、的关系。
故选A。
（2）[2]通过分析表中数据可得结论，在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即。一定要注意是在误差允许的范围内，而不是严格相等关系。
（3）[3]变压器并非理想变压器，能量损失主要来源于三个方面，分别是BCD项中的绕制线圈的铜导线发热损耗（俗称铜损）、铁芯中的涡流发热损耗（俗称铁损）、铁芯对磁场的约束不严密损耗（俗称磁损）。
故选BCD。