電學(xué)創(chuàng)新實驗講義

1、電學(xué)創(chuàng)新實驗講義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，近期我國科學(xué)家在該領(lǐng)域的實驗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，同時外加與薄片垂直的磁場B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個現(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)通過實驗來測定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)。若該半導(dǎo)體材料是空穴（可視為帶正電粒子）導(dǎo)電，電流與磁場方向如圖丙所示，該同學(xué)用電壓表測量UH時，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與_(填“M”或“N”)端通過導(dǎo)線相連。已知薄片厚度d=040，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B=010T不變，改

2、變電流I的大小，測量相應(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)（見答題卡）畫出UHI圖線，利用圖線求出該材料的霍爾系數(shù)為_×10-3VA-1T-1（保留2位有效數(shù)字）。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量，取兩個方向測量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計了如圖丁所示的測量電路，S1、S2均為單刀雙擲開關(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“b”）, S2擲向_（填“”或“d”）。 為了保證測量安全，該同學(xué)改進(jìn)了測量電路，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

3、定值電阻應(yīng)串聯(lián)在相鄰器件_和_(填器件代號)之間。參考答案：M 如圖所示。 1 b S1 E解析：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)電勢高，用電壓表測量UH時，應(yīng)將電壓表的“+”接線柱與M端通過導(dǎo)線相連。由可知UH-I圖線的斜率等于B/d，由UH-I圖線可求得圖線的斜率等于038，由B/d=038可得：霍爾系數(shù)=1×10-3VA-1T-1。為使電流從Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向“b”, S2擲向 “”。 為了保證測量安全，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

4、 和E之間。2.（2013高考福建理綜第19（2）題） (2)（12分）硅光電池在無光照時不產(chǎn)生電能，可視為一電子元件。某實驗小組設(shè)計如圖甲電路，給硅光電池加反向電壓（硅光電池負(fù)極接高電勢點，正極接低電勢點），探究其在無光照時的反向伏安特性。圖中電壓表的V1量程選用3V，內(nèi)阻為60k；電壓表V2量程選用1V，內(nèi)阻約為30k；R0為保護(hù)電阻；直流電源電動勢E約為12V，內(nèi)阻不計。根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙連接成完整電路。用遮光罩罩住硅光電池，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R，讀出電壓表V1、V2的示教U1、U2。()某次測量時，電壓表V1示數(shù)如圖丙，則U1= V可算出通過硅光電池的反向電流大小為

5、 A（保留兩位小數(shù)）。（）該小組測出大量數(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)出了與表中前組UX、IX數(shù)據(jù)對應(yīng)的個坐標(biāo)點。請你標(biāo)出余下的4個坐標(biāo)點，并繪出IX-UX圖線。（）由IX-UX圖線可知，硅光電池?zé)o光照下加反向電壓時，IX與UX成_（填“線性”或“非線性”）關(guān)系。答案：連線如圖。（i）140 023（）繪出IX-UX圖線如圖所示。（iii）非線性解析：電壓表V1示數(shù)U1=14V，內(nèi)阻為RV=60k，由歐姆定律可知通過的電流為I=U1/RV=023A。根據(jù)表中數(shù)據(jù)標(biāo)出余下

6、的4個坐標(biāo)點，用描點法平滑曲線繪出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，IX與UX成非線性關(guān)系。3.（2013全國新課標(biāo)理綜1第23題）某學(xué)生實驗小組利用圖(a)所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“×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V，內(nèi)阻十兒千歐;滑動變阻器：最大阻值k導(dǎo)線若干。回答下列問題:(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×lk”擋，再將紅表筆和黑表筆 ，調(diào)零點(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)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多用電表的示數(shù)如

7、圖(b)所示，這時電壓表的示數(shù)如圖()所示。多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為 k和 V 。(4)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為120k和400 V。從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為 k。(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖(d)所示。根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為 _V，電阻“×lk”擋內(nèi)部電路的總電阻為_k?！久}意圖】本題考查多用電表、閉合電路歐姆定律等基礎(chǔ)知識點，意在考查考生應(yīng)用相關(guān)知識定量分析物理問題，解決問題的能力。答案：（1）短接 （2）1 （

8、3）10 360（4）120（）900 10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10k，電壓表的讀數(shù)為360V 。（4）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時多用電表的讀數(shù)等于電壓表內(nèi)阻，即電壓表內(nèi)阻為120k。（）根據(jù)（3）中測量數(shù)據(jù)可知電阻“×lk”擋內(nèi)部電路的總電阻為r=10 k。根據(jù)（4）中測量數(shù)據(jù)。由閉合電路歐姆定律， E=U2+U2r/R2，代入數(shù)據(jù)得： E=400+400r/1200；解得：E= 900V。 4.（2013全

9、國新課標(biāo)理綜II第23題）（7分）某同學(xué)用量程為1A、內(nèi)阻為120的表頭按照圖（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為開關(guān)。回答下列問題：（1）根據(jù)圖（a）所示的電路，在圖（b）所示的實物圖上連線。（2）開關(guān)S閉合時，多用電表用于測量 （填“電流”、“ 電壓” 或“電阻”）； 開關(guān)S斷開時，多用電表用于測量 （填“電流”、“ 電壓” 或“電阻”）。（3）表筆A應(yīng)為 色（填“紅”或“黑”）。（4）定值電阻的阻值R1= ，R2= (結(jié)果取3位有效數(shù)字)，（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）10

10、0（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)電路知識分析解決問題能力?！窘忸}思路】（1）根據(jù)圖a的電路圖連線。（2）開關(guān)S閉合時，電阻R1與電流表并聯(lián)，多用電表用于測量電流。開關(guān)S斷開時，電阻R2與電流表串聯(lián)，多用電表用于測量電壓。（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）開關(guān)S斷開時，由串聯(lián)電路知識，Ig(R2+Rg)=U，解得R2=880；開關(guān)S閉合時，由并聯(lián)電路知識，Ig(R2+Rg)=（I- Ig）R1,解得R1=100?！疽族e點撥】解答此題的

11、易錯點是：沒有分清開關(guān)閉合和斷開狀態(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。5.（2013高考上海物理第26題）(3分)演示地磁場存在的實驗裝置(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，以豎直方向為軸轉(zhuǎn)動，屏幕上的電流指針(填：“有”或“無”)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，電流指針(填：“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)；最后將線圈水平放置，使其從東向西移動，電流指針(填：“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)。答案：有 無 無解析：首先將線圈豎直放置，以豎直方向為軸轉(zhuǎn)動，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

12、放置，使其平面與東西向平行，并從東向西移動，線圈中磁通量不變化，電流指針無偏轉(zhuǎn)。最后將線圈水平放置，使其從東向西移動，線圈中磁通量不變化，電流指針無偏轉(zhuǎn)。6.(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的關(guān)系，小明測量小燈泡的電壓U和電流I，利用P=UI得到電功率。 實驗所使用的小燈泡規(guī)格為“30V，8W”，電源為12V的電池，滑動變阻器的最大阻值為10。（1）準(zhǔn)備使用的實物電路如題10-1圖所示。 請將滑動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10、20和0的定值電阻，電路中的電阻R1 應(yīng)選_的定值電阻。（3）測量結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(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描點在坐標(biāo)紙上，并作出了一條直線，如題10-2圖所示。 請指出圖象中不恰當(dāng)?shù)牡胤健４鸢福?1)(見右圖) (2)10 (3)電池(4)圖線不應(yīng)畫為直線;橫坐標(biāo)