第25讲选考实验[考试要求和考情分析]涉及电学类实验[要点总结]1．探究电磁感应的产生条件及感应电流方向的规律(1)若原线圈磁场较弱，为使现象明显，把原线圈插入或拔出时，可采用较大速度。

(2)开始实验时滑动变阻器的滑片应置于连入电路的阻值最大的位置。

(3)灵敏电流计满偏电流为＋300 μA，允许通过的电流很小，查明电流计指针的偏转方向和电流方向的关系时，应使用一节干电池。

(4)原、副线圈接入电路前应仔细观察导线绕向并画出草图。

2．探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系(1)先保持原线圈的匝数不变，改变副线圈的匝数，研究对副线圈电压的影响。

然后再保持副线圈的匝数不变，改变原线圈的匝数，研究对副线圈电压的影响。

(电路上要标出两个线圈的匝数、原线圈欲加电压的数值且要事先推测副线圈两端电压的可能数值)(2)连接电路后要同组的几位同学各自独立检查后，方可接通电源。

(3)为了人身安全，使用低压交流电源，所用电压不要超过12 V。

(4)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。

[典例分析]【例1】(2018·浙江宁波市北仑区高二期中)如图1所示是三个成功电磁感应的演示实验，回答下列问题。

图1(1)图c电路中仪器未连线，请按照实验的要求连好实验电路。

(2)电流表指针偏转角跟感应电流的大小成________关系。

(3)第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？_________________________，什么量是不同的？______________________________________________。

(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是___________________________________________________________________________________________________________________________________。

解析(1)实验电路如图。

(2)由电流表的原理知电流表指针的偏角与感应电流的大小成正比。

(3)将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入磁通量的变化量相同，所用的时间不同，则磁通量的变化率不同。

(4)通过三个实验可以得出：穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路就会产生感应电流；或闭合电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

答案(1)见解析图(2)正比(3)磁通量的变化量磁通量的变化率(4)见解析[精典题组]1．(2018·浙江义乌群星外国语学校高二月考)如图2所示，是“探究电磁感应的产生条件”的实验装置。

图2(1)将图中所缺导线补充完整。

(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将________。

(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将________。

解析(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示。

(2)在闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，穿过副线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转。

(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，穿过副线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏转。

答案(1)见解析图(2)向右偏(3)向左偏2．(2018·浙江五校高三第一次联考)(1)如图3所示的是“研究电磁感应现象”的实验装置。

图3①将图中所缺导线补接完整。

②如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将________(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)。

(2)某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压。

①下列操作正确的是________。

A．原线圈接直流电压，电表用直流电压挡B．原线圈接直流电压，电表用交流电压挡C．原线圈接交流电压，电表用直流电压挡D．原线圈接交流电压，电表用交流电压挡②该学生继续做实验，在电源电压不变的情况下，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)。

解析(1)①探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示。

②闭合开关瞬间，通过线圈B的磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增大，感应电流方向和原电流方向相反，电流计向右偏，而把A从B中拔出来时，通过线圈的B的磁通量减小，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，即感应电流方向和原电流方向相同，故电流计向左偏转。

(2)①变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故电表用交流电压挡，选项A、B、C错误，D正确。

②根据变压比公式U1U2＝n1n2，保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小。

答案(1)①见解析②向左(2)①D②减小3．(1)如图4所示为探究“感应电流方向的规律”实验装置，下列电表中最适合该实验的是________(填字母)。

图4(2)某同学用如图5甲所示可拆变压器，探究线圈两端电压与匝数的关系，输入输出如图乙所示。

将单刀双掷开关打到1，增大副线圈匝数，小灯泡的亮度将________(填“变亮”“变暗”或“不变”)。

该同学利用该装置进一步探究电容器对交变电流的影响，他将开关打到2，小灯泡发光，现增大输入端的交流电源频率，小灯泡的亮度将________(填“变亮”“变暗”或“不变”)。

图5解析(1)本实验是探究“感应电流方向的规律”，结合感应电流产生的条件，当条形磁铁的运动，会导致闭合线圈内的磁通量变化，从而产生较小的感应电流，因此需要灵敏的电流计，因电流有正反方向，所以应选择B图的电流表，选项A、C、D错误，B正确。

(2)将单刀双掷开关打到1，增大副线圈匝数，根据原副线圈电压与其匝数成正比，当增大副线圈匝数，小灯泡的电压增大，那么小灯泡的亮度将变亮，将开关打到2，小灯泡发光，根据容抗公式X c＝12πf C，现增大输入端的交流电源频率，容抗变小，通过电容器的电流更大，灯泡会变亮。

答案 (1)B (2)变亮 变亮单摆和碰撞实验[要点总结]1．探究单摆周期与摆长的关系(1)构成单摆的条件：细线的质量要小、弹性要小，选用体积小、密度大的小球，摆角不超过5°。

(2)要使摆球在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放。

(3)测周期的方法：①要从摆球通过平衡位置时开始计时。

因为此处速度大、计时误差小，而最高点速度小、计时误差大。

②要测多次全振动的时间来计算周期。

如在摆球通过平衡位置时开始计时，且在数“零”的同时按下秒表，以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数1次。

2．探究碰撞中的不变量(1)斜槽末端的切线必须水平。

(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。

(3)选质量较大的小球作为入射小球。

(4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。

(5)验证表达式：m 1·OP －＝m 1·OM －＋m 2·ON －[典例分析]【例2】 (2018·浙江宁波高三适应性考试)学习小组的同学在实验室用如图6所示的装置研究单摆的运动。

将单摆挂在力传感器的下端，通过计算机来记录力传感器测定单摆摆动过程中摆线受到拉力大小的变化情况，以及单摆摆动的时间。

实验过程中，保持单摆的最大摆角小于5°。

图6图7(1)实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图7甲所示，该摆球的直径d＝________mm。

(2)实验测得摆长为L，传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，则重力加速度的表达式为g＝________(用题目中物理量的字母表示)。

解析(1)由图乙所示游标卡尺可知，小球直径d＝1.4×10 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm。

(2)单摆每隔半个周期，拉力F会达到最大，则有12T＝2t0，解得T＝4t0，根据单摆周期公式得T＝2πlg，解得g＝π2l4t20。

答案(1)14.50(2)π2l4t20[精典题组]4.(2018·11月浙江选考)小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图8所示，悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成，小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞，碰撞后小球A继续摆动，小球B 做平抛运动。

图8(1)小明用游标卡尺测小球A直径如图9所示，则d＝________mm。

又测得了小球A质量m1，细线长度l，碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平抛运动的水平位移x、竖直下落高度h。

为完成实验，还需要测量的物理量有________________________。

图9(2)若A、B两球碰后粘在一起形成新单摆，其周期________(选填“小于”“等于”或“大于”)粘合前单摆的周期(摆角小于5°)。

解析(1)游标卡尺的精确度为0.05 mm，根据游标卡尺的读数方法可知，d＝14 mm＋8×0.05 mm＝14.40 mm。

碰撞过程中动量守恒，m1v1＝m1v1′＋m2v2′，a球碰前的速度可以由mgl(1－cos θ)＝12m1v21得出，故还需要测小球B的质量m2，以及碰后A球的最大摆角来计算碰后a球的速度。

(2)若碰后粘在一起形成新单摆，根据单摆周期公式可知T＝2πlg，摆球质量变大不会改变单摆的周期。

答案(1)14.40小球B的质量m2，碰撞后A球摆动的最大摆角β(2)等于5．(2018·浙江新高考选考适应性考试)某同学利用单摆测定当地的重力加速度，实验装置如图10甲所示。

图10(1)在测量单摆的周期时，他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间，如图乙所示，秒表的读数为________ s。

(2)该同学经测量得到5组摆长L和对应的周期T，画出L－T2图线，然后在图线上选取A 、B 两个点，坐标如图丙所示。

则当地重力加速度的表达式g ＝________(用L A 、L B 、T A 和T B 表示)。