《（山西專版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第二篇 實(shí)驗(yàn)題 熱點(diǎn)15 電學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)精練（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（山西專版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第二篇 實(shí)驗(yàn)題 熱點(diǎn)15 電學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)精練（含解析）（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、熱點(diǎn)15 電學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
熱考題型
“電阻的測量”是高中教材中一個(gè)重要的學(xué)生實(shí)驗(yàn),一直是高考物理實(shí)驗(yàn)考查的熱點(diǎn)。電阻的測量實(shí)驗(yàn)?zāi)苋婵疾殡妼W(xué)中電壓表、電流表的使用與讀數(shù),歐姆表的原理及應(yīng)用,電路的選擇,實(shí)驗(yàn)方法的選擇,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法等。雖然該實(shí)驗(yàn)題目年年翻新,角度也經(jīng)常變化,但實(shí)驗(yàn)試題中涉及的基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的要求仍然立足于教材實(shí)驗(yàn),即運(yùn)用已學(xué)過的原理解決新的問題。
題型一 測電阻或金屬的電阻率
1.一細(xì)而均勻的導(dǎo)電材料,截面為同心圓環(huán),如圖a所示,此材料長約3cm,電阻約為100Ω,已知這種材料的電阻率為ρ。欲測量該樣品的內(nèi)徑,但內(nèi)徑太小,無法直接測量。現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材:
2、
A.20分度的游標(biāo)卡尺;
B.螺旋測微器;
C.電流表A1(量程0~50mA,內(nèi)阻r1=100Ω);
D.電流表A2(量程0~100mA,內(nèi)阻r2約為40Ω);
E.滑動(dòng)變阻器R(0~10Ω,額定電流2A);
F.直流電源E(電動(dòng)勢為12V,內(nèi)阻很小);
G.上述導(dǎo)電材料R2(長約為3cm,電阻約為100Ω);
H.開關(guān)一只,導(dǎo)線若干。
請用上述器材設(shè)計(jì)一個(gè)盡可能精確地測量該樣品內(nèi)徑d的實(shí)驗(yàn)方案,回答下列問題:
(1)用游標(biāo)卡尺測得該樣品的長度如圖b所示,其示數(shù)L= cm,用螺旋測微器測得該樣品的外徑如圖c所示,其示數(shù)D= mm。?
(2)在所給的方框中
3、畫出設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖,并標(biāo)明所選擇器材的物理量符號(hào)。
(3)用已知的物理量和所測得的物理量的符號(hào)表示樣品的內(nèi)徑d= 。?
答案 (1)3.015 3.205 (2)圖見解析
(3)D2-4ρL(I2-I1)πI1r1
解析 (1)由游標(biāo)卡尺主尺讀得30mm,游標(biāo)尺上第3條刻度線與主尺刻度線對齊,則該樣品的長度L=30mm+0.15mm=30.15mm=3.015cm。螺旋測微器固定刻度上分度值為0.5mm,可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一圈,測微螺桿前進(jìn)或后退0.5mm,由固定刻度讀得3mm,由可動(dòng)刻度讀得0.205mm,該樣品的外徑為3mm+0.205mm=3.205mm。
(2)采用分壓式
4、電路,用已知內(nèi)阻的電流表A1作為電壓表,電流表A2外接可以消除系統(tǒng)誤差。電路圖如圖所示。
(3)由測量時(shí)兩電流表讀數(shù)可得待測電阻R2=I1r1I2-I1。
樣品橫截面積S=π(D2-d2)4,由電阻定律可得R2=ρLS,聯(lián)立解得樣品的內(nèi)徑d=D2-4ρL(I2-I1)πI1r1。
題型二 測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻
2.某研究性學(xué)習(xí)小組欲測定一塊電池的電動(dòng)勢E。
(1)先直接用多用電表測定該電池電動(dòng)勢。在操作無誤的情況下,多用電表表盤示數(shù)如圖所示,其示數(shù)為 V。?
(2)然后,用電壓表V、電阻箱R、定值電阻R0、開關(guān)S、若干導(dǎo)線和該電池組成電路,測定該電池電動(dòng)勢。
(i)
5、根據(jù)電路圖,用筆畫線代替導(dǎo)線,將實(shí)物圖連接成完整電路。
甲
乙
(ii)閉合開關(guān)S,調(diào)整電阻箱阻值R,讀出電壓表V相應(yīng)示數(shù)U。該學(xué)習(xí)小組測出大量數(shù)據(jù),分析篩選出下表所示的R、U數(shù)據(jù),并計(jì)算出相應(yīng)的1R與1U的值。請用表中數(shù)據(jù)在圖上描點(diǎn),并作出1U-1R圖線。
R(Ω)
166.7
71.4
50.0
33.3
25.0
20.0
U(V)
8.3
5.9
4.8
4.2
3.2
2.9
1R(×10-2Ω-1)
0.60
1.40
2.00
3.00
4.00
5.00
1U(V-1)
0.12
0.17
0.21
0.24
6、0.31
0.34
(iii)從圖線中可求得E= V。?
答案 見解析
解析 (1)多用電表選用“0~10V”電壓擋,示數(shù)為9.4V。
(2)(i)連線如圖所示。
(ii)作圖線如圖所示。
(iii)由閉合電路歐姆定律得E=U+UR(r+R0),變形得1U=1E+r+R0E·1R,從該式可看出在1U-1R圖像中,縱軸的截距即1E,所以E=10.0V(9.5~11.1V均正確)。
跟蹤集訓(xùn)
1.在“測定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,待測金屬絲的電阻Rx約為4Ω。
(1)實(shí)驗(yàn)室提供了3V的電源和量程為100mA、內(nèi)阻為10Ω的電流表,出于安全考慮,要將其改裝成
7、量程為0.6A的電流表,則在改裝時(shí)應(yīng)將阻值為R0= Ω的電阻與量程為100mA的電流表并聯(lián)。?
(2)為了精確測量該金屬絲的電阻,某同學(xué)設(shè)計(jì)出如圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路圖,請按照該電路圖完成圖2中的實(shí)物連接。
圖1
圖2
(3)該同學(xué)正確連接好電路,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量后作出了電壓表和電流表示數(shù)的U-I圖線如圖3所示。若該金屬絲的長度為50cm,金屬絲的直徑為0.680mm,結(jié)合圖3可得出金屬絲的電阻率應(yīng)為 Ω·m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。?
圖3
答案 (1)2 (2)如圖所示 (3)3.6×10-6
解析 (1)由并聯(lián)規(guī)律可得IgRg=R0(0.6A-Ig),代
8、入數(shù)據(jù)可得R0=IgRg0.6A-Ig=0.1×100.6-0.1Ω=2Ω。
(2)見答案。
(3)由題圖及題意可知,該金屬絲的阻值為5Ω,由電阻定律R=ρLS可得ρ=RSL=πd2R4L,代入數(shù)據(jù)可得ρ≈3.6×10-6Ω·m。
2.實(shí)驗(yàn)室備有以下器材:電壓傳感器、電流傳感器、滑動(dòng)變阻器R1(阻值變化范圍0~20Ω)、滑動(dòng)變阻器R2(阻值變化范圍0~1000Ω)、電動(dòng)勢適當(dāng)?shù)碾娫?、小燈?4V,2W)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。
(1)要完整地描繪小燈泡的U-I曲線,請?jiān)诜娇蛑挟嫵鰧?shí)驗(yàn)電路圖,并標(biāo)出所用滑動(dòng)變阻器的符號(hào)。
(2)實(shí)驗(yàn)中描繪出的小燈泡U-I曲線如圖甲所示,由圖可知,小燈泡燈
9、絲電阻隨溫度升高而 (填“增大”“減小”或“不變”)。?
甲
(3)如果用上述器材測量所給電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻,實(shí)驗(yàn)電路如圖乙所示,圖中R0是阻值為9Ω的保護(hù)電阻,實(shí)驗(yàn)中測得多組數(shù)據(jù)并記錄在下表中,試在圖甲中畫出等效電源的U-I圖像,由圖像可求出電源自身內(nèi)阻約為 Ω。?
序號(hào)
1
2
3
4
5
6
U/V
4.00
3.40
2.80
2.00
1.50
0.80
I/A
0.20
0.25
0.33
0.40
0.46
0.52
(4)若將上述小燈泡直接與電源和保護(hù)電阻組成串聯(lián)電路,如圖丙所示,此時(shí)小燈泡消耗的電功率約
10、為 W。?
答案 (1)圖見解析 (2)增大 (3)圖見解析 1
(4)0.82
解析 (1)描繪燈泡的伏安特性曲線,電壓與電流應(yīng)從零開始變化,滑動(dòng)變壓器要采用分壓式接法,由于燈泡的阻值較小,電流傳感器應(yīng)采用外接法,電路圖如圖所示。
(2)由題圖甲所示的燈泡的U-I圖像可知,隨電壓和電流的增大,燈泡的實(shí)際功率增大,燈絲溫度升高,電壓與電流的比值增大,由此可知,燈泡燈絲電阻隨溫度升高而增大。
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出電源的U-I圖像如圖中直線所示,由圖示圖像可知,電源內(nèi)阻r=ΔUΔI-R0=60.6Ω-9Ω=1Ω。
(4)由上圖可知,燈泡直接與電源和保護(hù)電阻組成串聯(lián)電路時(shí),燈泡兩端電壓約為2.1V,電流約為0.39A,燈泡的電功率為P=UI≈2.1×0.39W≈0.82W。
8
（山西專版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第二篇 實(shí)驗(yàn)題 熱點(diǎn)15 電學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)精練（含解析）
