（廣西專用）2020高考物理二輪復習 電學實驗專項訓練（含解析）

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1、電學實驗專項訓練 (時間:45分鐘　滿分:100分) 1.(16分)(2019·天津卷)測定長金屬絲的電阻率。 (1)某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示,其讀數(shù)是　　　　 mm。? (2)利用下列器材設(shè)計一個電路,盡量準確地測量一段金屬絲的電阻。這段金屬絲的電阻Rx約為100 Ω,畫出實驗電路圖,并標明器材代號。 電源E(電動勢10 V,內(nèi)阻約為10 Ω) 電流表A1(量程0~250 mA,內(nèi)阻R1=5 Ω) 電流表A2(量程0~300 mA,內(nèi)阻約為5 Ω) 滑動變阻器R(最大阻值10 Ω,額定電流2 A) 開關(guān)S及導線若干 (3)某同學設(shè)計方案正確,測量得

2、到電流表A1的讀數(shù)為I1,電流表A2的讀數(shù)為I2,則這段金屬絲電阻的計算式Rx=　　　　。從設(shè)計原理看,其測量值與真實值相比　　　　(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。? 答案:(1)0.200(0.196~0.204均可) (2)如圖所示 (3)I1R1I2-I1　相等 解析:(1)螺旋測微器的固定刻度尺上沒有漏出第一條半毫米刻度線,可動刻度的示數(shù)為20.0×0.01mm=0.200mm,即為最后讀數(shù)。 (2)本實驗是測金屬絲電阻,給出的實驗器材中沒有電壓表而有兩個電流表,沒有定值電阻或電阻箱,不能用電流表改裝成電壓表使用,故首先要考慮利用電流表A1(因為內(nèi)阻已知)作為電壓表使

3、用,即設(shè)計電路時電流表A1與待測電阻要并聯(lián),而電流表A2放在測量電路的干路上。在控制電路的設(shè)計時,滑動變阻器選用分壓式接法能有效防止電流表被燒壞,并能最大限度地擴大調(diào)節(jié)范圍。 (3)由答案電路圖可知待測電阻兩端的電壓即為電流表A1的電壓為U=I1R1,待測電阻的電流為I=I2-I1,故待測電阻Rx=UI=I1R1I2-I1;僅從電路的設(shè)計原理來看,測量待測電阻的電壓和電流都是準確的,故測量值和真實值相等。 2.(16分)某同學準備利用下列器材測量干電池的電動勢和內(nèi)阻。 A.待測干電池兩節(jié),每節(jié)電池電動勢約為1.5 V,內(nèi)阻為幾歐姆 B.直流電壓表V1、V2,量程均為3 V,內(nèi)阻約為

4、3 kΩ C.定值電阻R0未知 D.滑動變阻器R,最大阻值為Rm E.導線和開關(guān) (1)根據(jù)如圖甲所示的實物連接圖,在圖乙方框中畫出相應的電路圖。 甲 乙 (2)實驗之前,需要利用該電路圖測出定值電阻R0,方法是先把滑動變阻器R調(diào)到最大阻值Rm,再閉合開關(guān),電壓表V1和V2的讀數(shù)分別為U10、U20,則R0=　　　　　　　(用U10、U20、Rm表示)。? 丙 (3)實驗中移動滑動變阻器滑片,讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2,描繪出U1-U2圖像如圖丙所示,圖中直線斜率為k,與橫軸的截距為a,則兩節(jié)干電池的總電動勢E=　　　　　,總內(nèi)阻r=　　　　　。(均

5、用k、a、R0表示)? 答案:(1)見解析圖 (2)U20-U10U10Rm (3)kak-1　R0k-1 解析:(1)根據(jù)如題圖甲所示的實物連接圖畫原理圖,要注意兩個電壓表所測部分,V1測滑動變阻器的電壓,V2測路端電壓。 (2)由電路連接關(guān)系可知R0Rm=U20-U10U10,所以有R0=U20-U10U10Rm。 (3)由閉合電路歐姆定律可知E=U2+U2-U1R0r,整理可得U1=R0+rrU2-R0rE,所以有k=R0+rr,可得r=R0k-1。由題圖可知:當U1=0時U2=a,即可得E=R0+rR0a=kk-1a。 3.(16分)(2018·全國卷Ⅰ)某實驗小組利

6、用如圖甲所示的電路探究在25~80 ℃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 Ω;電源E(6 V,內(nèi)阻可忽略);電壓表V(量程150 mV);定值電阻R0(阻值20.0 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω);電阻箱R2(阻值范圍0~999.9 Ω);單刀開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2。 甲 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)R

7、2,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/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 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,并作出R2-t曲線; 乙 丙 (3)由圖乙可得到RT在25~80

8、℃范圍內(nèi)的溫度特性,當t=44.0 ℃時,可得RT=　　　　Ω;? (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　　　　　Ω,則手心溫度為　　　　　℃。? 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曲線如圖所示。 (3)450.0　(4)620.0　33.0 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=450.0Ω,所以RT=R2=450.0Ω。 (4)由題圖丙得R2

9、的相應讀數(shù)為620.0。從R2-t曲線中找到縱坐標為620.0的點,其橫坐標為33.0℃。 4.(16分)在探究小燈泡的伏安特性時,所用小燈泡上標有“2.5 V,0.6 W”字樣,實驗室提供的器材有: A.電流表A1(內(nèi)阻約為5 Ω、量程為0~25 mA) B.電流表A2(內(nèi)阻約為1 Ω,量程為0~300 mA) C.電壓表V1(內(nèi)阻約為5 kΩ、量程為0~3 V) D.電壓表V2(內(nèi)阻約為15 kΩ、量程為0~15 V) E.滑動變阻器R1(最大阻值為10 Ω、額定電流為0.6 A) F.滑動變阻器R2(最大阻值為1 000 Ω、額定電流為0.2 A) G.穩(wěn)壓電源E(電動勢

10、為9.0 V、內(nèi)阻可忽略) H.開關(guān)一個、定值電阻若干、導線若干 由以上信息回答下列問題: (1)實驗前設(shè)計的電路圖如圖甲所示。為了減小實驗誤差,該實驗所用的電流表、電壓表、滑動變阻器應分別為　　　　　　(選填器材前的字母)。為保護滑動變阻器和燈泡,應在電路中串聯(lián)的定值電阻R0合適的電阻值應為　　　　(選填“1 Ω”“10 Ω”“30 Ω”或“100 Ω”)。? 甲 乙 (2)請確定測量電路中電壓表右側(cè)導線的正確位置后,在圖乙中用筆畫線代替導線,將實物完整連接起來。 (3)連接好電路后,通過改變滑動變阻器的滑片位置,并通過計算機描繪了該小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示。若將

11、兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后直接接在電動勢E=3 V、內(nèi)阻r=5 Ω的電源上,每個小燈泡所消耗的實際功率為　　　　W。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)? 丙 答案:(1)B、C、E　10 Ω　(2)如圖所示　(3)0.21(0.20~0.23) 解析:(1)小燈泡的額定電壓為2.5V,電壓表選C;小燈泡的額定電流I=PU=0.24A=240mA,電流表選B;滑動變阻器采用分壓式,選最大阻值較小的E。 為保護滑動變阻器,保護電阻R0的阻值至少為R=EIR-Rm=5Ω 故保護電阻選阻值為10Ω的定值電阻。 (2)由題意可知小燈泡的阻值R≈10.4Ω,有R

12、圖見答案圖。 (3)由于E=3V,r=5Ω,可作出電源的U-I圖像如圖所示,圖線與伏安特性曲線的交點(1.87V,0.22A)為兩個燈泡的工作電壓和電流,每一個燈泡的功率P=12UI=0.21W。 5.(18分)實際電流表都有內(nèi)阻,為了測量電流表G1的內(nèi)阻rg,提供的器材如下: ①待測電流表G1(0~5 mA,內(nèi)阻約300 Ω) ②電流表G2(0~15 mA,內(nèi)阻約100 Ω) ③定值電阻R1(R1=150 Ω) ④滑動變阻器R2(0~20 Ω) ⑤電源(電動勢為3 V) ⑥開關(guān)S及導線若干 (1)為了使測量結(jié)果盡量精確,設(shè)計并在虛線框中畫出實驗的電路圖。 (2)對

13、照所畫電路圖連接如圖所示的實物圖。 (3)閉合開關(guān)S,移動滑片至某一位置,記錄G1和G2的讀數(shù)I1和I2,則待測電流表的內(nèi)阻可表示為rg=　　　　　。? 答案:(1)電路圖見解析圖　(2)實物圖見解析圖　(3)(I2-I1)R1I1 解析:(1)電路圖如圖所示 (2)實物圖如圖所示 (3)待測電流表的內(nèi)阻rg=(I2-I1)R1I1。 6.(18分)(2019·河南開封模擬)某同學為了將一量程為3 V的電壓表改裝成可測量電阻的儀表——歐姆表。 甲 乙 丙 (1)先用如圖甲所示的電路測量該電壓表的內(nèi)阻,圖中電源內(nèi)阻可忽略不計,閉合開關(guān),將電阻箱阻值調(diào)到

14、3 kΩ時,電壓表恰好滿偏;將電阻箱阻值調(diào)到12 kΩ時,電壓表指針指在如圖乙所示位置,則電壓表的讀數(shù)為　　　　 V。由以上數(shù)據(jù)可得電壓表的內(nèi)阻RV=　　　　 kΩ。? (2)在圖甲電路中的電壓表兩端接上兩個表筆,就改裝成了一個可測量電阻的簡易歐姆表,如圖丙所示,為將表盤的電壓刻度轉(zhuǎn)換為電阻刻度,進行了如下操作:閉合開關(guān),將兩表筆斷開,調(diào)節(jié)電阻箱,使電壓表指針指在“3.00 V”處,此處刻度應標阻值為　　　　(選填“0”或“∞”);再保持電阻箱阻值不變,在兩表筆間接不同阻值的已知電阻找出對應的電壓刻度,則“1.00 V”處對應的電阻刻度為　　　　 kΩ。? (3)若該歐姆表使用一段時間后,

15、電源內(nèi)阻不能忽略且變大,電動勢不變,但將兩表筆斷開時調(diào)節(jié)電阻箱,指針仍能滿偏,按正確使用方法再進行測量,其測量結(jié)果將　　　　。? A.偏大　　　　 B.偏小 C.不變 D.無法確定 答案:(1)1.50　6　(2)∞　1　(3)C 解析:(1)電壓表量程為3V時,最小分度值為0.1V,所以題圖乙中電壓表讀數(shù)為1.50V;電源電動勢為E,電壓表內(nèi)阻為RV,電阻箱阻值調(diào)至R=3kΩ時,3.00V=ERVR+RV;電阻箱阻值調(diào)到R'=12kΩ時,電壓表讀數(shù)為1.50V,則1.50V=ERVR'+RV,解兩式得RV=6kΩ,E=4.5V。 (2)改裝后的電壓表示數(shù)為3.00V時,兩表筆間斷路,故對應阻值為無窮大;當電壓表示數(shù)為1.00V時,電阻箱兩端的電壓為3.50V,設(shè)電壓表與待測電阻并聯(lián)后等效電阻為R″,由串聯(lián)分壓規(guī)律有1VR″=3.5V3kΩ,即R″=67kΩ=RxRVRx+RV,解得Rx=1kΩ。 (3)電源內(nèi)阻增大,電源電動勢不變,調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表指針達到滿偏時,電阻箱與電源的總阻值不變,即歐姆表的內(nèi)阻不變,所以測量結(jié)果不變。 11