（通用版）2020版高考物理二輪復習 專題分層突破練15 電學實驗（含解析）

專題分層突破練15電學實驗1.甲(2018全國卷)某實驗小組利用如圖甲所示的電路探究在2580 范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標稱值(25 時的阻值)為900.0 ;電源E(6 V,內(nèi)阻可忽略);電壓表(量程150 mV);定值電阻R0(阻值20.0 ),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 );電阻箱R2(阻值范圍0999.9 );單刀開關S1,單刀雙擲開關S2。實驗時,先按圖甲連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80.0 。將S2與1端接通,閉合S1,調(diào)節(jié)R1的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0;保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調(diào)節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0;斷開S1,記下此時R2的讀數(shù),逐漸降低溫控室的溫度t,得到相應溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0 ,實驗得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表。t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列問題:(1)在閉合S1前,圖甲中R1的滑片應移動到(選填“a”或“b”)端; (2)在圖乙的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點,并做出R2-t曲線;乙丙(3)由圖乙可得到RT在2580 范圍內(nèi)的溫度特性,當t=44.0 時,可得RT=; (4)將RT握于手心,手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖丙所示,該讀數(shù)為,則手心溫度為。 2.在研究性課題的研究中,小剛、小聰和小明所在的小組收集了手機的電池以及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電子器件。現(xiàn)從這些材料中選取兩個待測元件進行研究,一是電阻Rx(阻值約2 k),二是手機中常用的鋰電池(電動勢E的標稱值為3.4 V),在操作臺上還準備了如下實驗器材:A.電壓表V(量程4 V,內(nèi)阻RV約10 k)B.電流表A1(量程100 mA,內(nèi)阻RA1約20 )C.電流表A2(量程2 mA,內(nèi)阻RA2約20 )D.滑動變阻器(010 ,額定電流1 A)E.電阻箱R0(0999.9 )F.開關S一只、導線若干(1)小剛采用伏安法測定Rx的阻值,他使用的電池是待測的鋰電池。電流表應選擇,圖甲是他連接的部分實驗器材,請你用筆劃線完成實物連接;他用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測量值,則測量值真實值(選填“大于”或“小于”); (2)小聰和小明設計了圖乙所示的電路圖測量鋰電池的電動勢E和內(nèi)阻r。小聰?shù)膶嶒灢僮魇?閉合開關S。調(diào)整電阻箱的阻值為R1時,讀出電壓表的示數(shù)為U1;調(diào)整電阻箱的阻值為R2時,讀出電壓表的示數(shù)為U2。根據(jù)小聰測出的數(shù)據(jù)可求得該電池的電動勢,其表達式為E=; 小明認為用線性圖象處理數(shù)據(jù)更便于分析。他在實驗中多次改變電阻箱阻值,獲取了多組數(shù)據(jù),畫出的1U-1R圖象為一條直線(見圖丙)。由圖丙可知該電池的電動勢E= V、內(nèi)阻r= 。(保留兩位有效數(shù)字) 3.(2019湖南長沙模擬)某同學要測量額定電壓為3 V的某圓柱體電阻R的電阻率。(1)用游標卡尺測量其長度,如圖所示,則其長度L= mm。 (2)為精確測量R的阻值,該同學先用如圖所示的指針式多用電表粗測其電阻。他將紅黑表筆分別插入“+”“-”插孔中,將選擇開關置于“×1”擋位置,然后將紅、黑表筆短接調(diào)零,此后測阻值時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度如圖甲所示。試問:為減小讀數(shù)誤差,該同學應將選擇開關置于“”擋位置。 再將紅、黑表筆短接,此時發(fā)現(xiàn)指針并未指到右邊的“0 ”處,如圖乙所示,那么他該調(diào)節(jié)直至指針指在“0 ”處再繼續(xù)實驗,結果看到指針指在如圖丙所示位置。 現(xiàn)要進一步精確測量其阻值,實驗室提供了下列可選用的器材:A.靈敏電流計G(量程200 A,內(nèi)阻300 )B.電流表A(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3 )C.電壓表V1(量程3 V,內(nèi)阻約3 k)D.電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻約5 k)E.滑動變阻器R1(最大阻值為10 )F.最大阻值為99.99 的電阻箱R2以及電源E(電動勢4 V,內(nèi)阻可忽略)、開關、導線若干若為了提高測量精確度并且使電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大,除電源、開關、導線以外還應選擇的最恰當器材(只需填器材前面的字母)有。請畫出你設計的電路圖。 4.某實驗小組要描繪小燈泡(2.5 V0.5 W)的伏安特性曲線,實驗室提供以下器材可供選擇:A.直流電源3 V(內(nèi)阻不計)B.直流電流表0300 mA(內(nèi)阻約為5 )C.直流電流表0600 mA(內(nèi)阻約為1 )D.直流電壓表03 V(內(nèi)阻約為3 k)E.滑動變阻器0100 (允許通過的最大電流為0.5 A)F.滑動變阻器010 (允許通過的最大電流為2 A)G.導線和開關實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進行多次測量。(1)實驗中電流表應選用,滑動變阻器應選用。(填器材前的字母標號) (2)圖中已將可能用到的儀器畫出,請根據(jù)實驗要求,將圖中各器材連接成完整的電路。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù),作出的小燈泡I-U圖線如圖所示。由此可知,當電壓為1.5 V時,小燈泡的燈絲電阻為 (結果保留兩位有效數(shù)字)。 (4)如果將該小燈泡直接與電動勢為2 V、內(nèi)阻為10 的電池連接,此時小燈泡的功率為 W(結果保留兩位有效數(shù)字)。 5.某實驗小組的同學在實驗室發(fā)現(xiàn)了一段粗細均勻、電阻率較大的電阻絲,于是設計了如圖甲所示的電路進行了實驗探究,其中MN為電阻絲,R0是阻值為1.0 的定值電阻,實驗中調(diào)節(jié)滑片P,記錄電壓表示數(shù)U,電流表示數(shù)I以及對應的PN長度x,繪制了U-I圖線如圖乙所示。(1)由圖乙求得電池的電動勢E= V,內(nèi)阻r= 。 (2)實驗中由于電表內(nèi)阻的影響,電動勢測量值(選填“大于”“等于”或“小于”)其真實值。 (3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可繪出圖象,如圖丙所示。圖象斜率為k,電阻絲橫截面積為S,可求得電阻絲的電阻率=,電表內(nèi)阻對電阻率的測量(選填“有”或“沒有”)影響。 專題分層突破練15電學實驗1.答案 (1)b(2)將(60.0,320.0)和(70.0,270.0)兩個點畫進圖中并連出圓滑的R2-t曲線(3)450.0(4)620.033.0解析 (1)滑片在b端可以使R1的阻值全部接進電路,保證安全。(2)描點后注意與已有曲線連接成一個完整的圓滑曲線。(3)從R2-t曲線中可讀出t=44.0時R2=450.0,所以RT=R2=450.0(4)從R2-t曲線中找到縱坐標為620.0的點,其橫坐標為33.0。2.答案 (1)C(或A2)實線連接圖如圖所示大于(2)E=U1U2(R1-R2)U2R1-U1R23.30.25解析 (1)測量Rx的阻值時,滑動變阻器采取分壓接法,由于待測電阻的阻值較大,電流表采取內(nèi)接法,實物圖如圖所示;通過待測電阻的最大電流為Im=3.42000=1.7mA,故電流表選取C或A2;由于電流表采取內(nèi)接法,用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)應該為待測電阻與電流表內(nèi)阻的阻值之和,所以測量值大于真實值,完整的實物連接圖如圖所示:(2)由閉合電路的歐姆定律可知:E=U1+U1R1r,E=U2+U2R2r,聯(lián)立解得:E=U1U2(R1-R2)U2R1-U1R2;由閉合電路的歐姆定律可知:E=U+URr,整理得1U=rE×1R+1E,故截距1E=0.3,解得E=103V=3.3V,斜率rE=0.6-0.34=340,解得r=0.25。3.答案 (1)70.15(2)×10歐姆調(diào)零旋鈕ACEF電路圖如圖所示解析 (1)游標卡尺的讀數(shù):確定游標卡尺的種類:20分度,精確度為0.05mm;讀出主尺上的示數(shù):70mm;讀出游標尺上第幾條刻度線與主尺的刻度線對齊:第3條;計算游標尺的示數(shù):3×0.05=0.15mm;計算游標卡尺的示數(shù):把主尺示數(shù)與游標尺示數(shù)相加,即長度L=70.15mm。(2)歐姆表的讀數(shù):歐姆表的指針在表盤中間附近時讀數(shù)比較準確。選擇開關置于“×1”擋位置,由圖甲所示,可知所選擋位太小,為準確測量,應換大擋,把選擇開關置于×10擋位置。歐姆調(diào)零:換擋后指針并未指到右邊的“0”處,應重新進行歐姆調(diào)零,把紅黑表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕進行歐姆調(diào)零,由圖丙所示,可知待測電阻阻值約為150。儀器的選擇:電阻額定電壓是3V,電壓表應選C(量程3.0V,內(nèi)阻約3k);通過待測電阻的最大電流約為I=UR=3150A=0.02A=20mA=20000A,電流遠小于電流表量程(0.6A),遠大于靈敏電流計G量程(200A),量程太大或太小,讀數(shù)誤差太大。因此可以用電阻箱F與靈敏電流計并聯(lián)改裝成量程為20mA的電流表;此外還需要滑動變阻器E,因此所需實驗器材為A、C、E、F。電路連接方式:要求電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大,且滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻阻值,故滑動變阻器應采用分壓接法;改裝后的電流表(靈敏電流計與電阻箱并聯(lián))的內(nèi)阻約為3,可知R2>RA·RV,故電流表采用內(nèi)接法。實驗電路圖如圖所示。4.答案 (1)BF(2)(3)8.6(4)0.094解析 (1)已知小燈泡的額定電壓為2.5V,額定功率為0.5W,可知額定電流I=PU=0.52.5A=0.2A,為了保證電流表讀數(shù)的準確性,所以選擇B;實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化,并能進行多次測量,應該采用分壓式接法,滑動變阻器選擇最大阻值較小的,采用分壓式能使小燈泡兩端電壓變化更加均勻,作出的圖象更加準確,所以選擇F。(2)根據(jù)實驗要求,將圖中各器材連接成完整的電路,如圖所示。(3)根據(jù)圖線可知,當電壓為1.5V時,電流為0.175A,根據(jù)歐姆定律可知小燈泡的內(nèi)阻為1.50.1758.6。(4)如果將該小燈泡與電動勢為2V,內(nèi)阻為10的電池連接,在小燈泡的I-U圖中畫出電池的I-U圖線,如圖所示,兩圖線的交點I=0.125A,U=0.75V,表示流過小燈泡的電流與小燈泡兩端的電壓,所以其功率P=UI0.094W。5.答案 (1)1.490.45(2)小于(3)kS沒有解析 (1)由閉合電路歐姆定律可知:U=E-I(r+R0),則可知,圖乙中的圖象與縱坐標間的交點表示電動勢,故E=1.49V;圖象的斜率表示r+R0,則r+R0=1.49-1.20.20=1.45,解得:r=1.45-1.0=0.45。(2)由圖示可知,伏安法測電阻相對于電源來說采用電流表外接法,由于電壓表分流作用,電流表測量值偏小,當外電路短路時,電壓表不再有分流作用,電流測量值等于真實值,電源的U-I圖象如圖所示,由圖象可知,電動勢測量值小于真實值,電源內(nèi)阻測量值小于真實值。(3)根據(jù)歐姆定律可知,電阻R=UI=xS,則可知k=S,解得:=kS,若考慮電表內(nèi)阻,則可得關系式UI=xS+RA,圖象的斜率不變,所以得出的電阻率沒有影響。11