2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題七 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 1-7-15 電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新訓(xùn)練.docx

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1-7-15 電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 課時(shí)強(qiáng)化訓(xùn)練 1．(2018天津理綜)某同學(xué)用伏安法測(cè)定待測(cè)電阻Rx的阻值(約為10 kΩ)，除了Rx、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用： A．電壓表(量程0～1 V，內(nèi)阻約10 kΩ) B．電壓表(量程0～10 V，內(nèi)阻約100 kΩ) C．電流表(量程0～1 mA，內(nèi)阻約30 Ω) D．電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.05 Ω) E．電源(電動(dòng)勢(shì)1.5 V，額定電流0.5 A，內(nèi)阻不計(jì)) F．電源(電動(dòng)勢(shì)12 V，額定電流2 A，內(nèi)阻不計(jì)) G．滑動(dòng)變阻器R0(阻值范圍0～10 Ω，額定電流2 A) (1)為使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，電壓表選用__________，電流表選用__________，電源選用________。(均填器材的字母代號(hào)) (2)畫(huà)出測(cè)量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖。 (3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從實(shí)驗(yàn)原理上看，待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)__________其真實(shí)值(填“大于”、“小于”或“等于”)，原因是________________________________。 [解析] 本題考查伏安法測(cè)電阻。 (1)由于Rx的阻值約為10 kΩ，電壓表內(nèi)阻應(yīng)遠(yuǎn)大于10 kΩ，故電壓表應(yīng)選B；電路電流最大值約為1 mA，故電流表應(yīng)選C；電源應(yīng)選F。 (2)因Rx>，屬于大電阻，故電流表采用內(nèi)接法，而滑動(dòng)變阻器R0的阻值小于Rx，則滑動(dòng)變阻器R0采用分壓式接法，如答案圖所示。 (3)由于電壓表的讀數(shù)為電阻Rx和電流表內(nèi)阻的分壓和，而電流表的讀數(shù)是流過(guò)Rx的實(shí)際電流，故待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)大于其真實(shí)值。 [答案] (1)B　C　F (2)如圖所示 (3)大于　電壓表的讀數(shù)大于待測(cè)電阻兩端實(shí)際電壓(其他正確表述也可) [知識(shí)拓展] 若滑動(dòng)變阻器的阻值小于被測(cè)電阻值，為減小誤差，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。 2．(2018山東菏澤一模)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的電路測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，圖中兩個(gè)電流表相同，定值電阻阻值為R0。 (1)電路中R0的作用為_(kāi)_________。 (2)閉合開(kāi)關(guān)S1之前，先將電阻箱接入電路的阻值調(diào)到__________(填“最大”或“最小”)，閉合開(kāi)關(guān)S1，再閉合開(kāi)關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表A2的指針偏轉(zhuǎn)較大(接近滿偏)，讀出電流值I0，讀出這時(shí)電阻箱的阻值R1；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表A2的示數(shù)再次為I0，讀出這時(shí)電阻箱的阻值R2，則電流表A1的阻值為_(kāi)_________。 (3)再閉合開(kāi)關(guān)S 3，依次調(diào)__________(填“大”或“小”)電阻箱的阻值，記錄每次調(diào)節(jié)后電阻箱的阻值R，并記錄每次調(diào)節(jié)后電流表A1的示數(shù)I，根據(jù)記錄的R、I，作出IRI圖像，則圖像可能是__________。 (4)若根據(jù)記錄的R、I，作出 -R圖像，通過(guò)對(duì)圖像的處理，得到圖像與縱軸的截距為a，圖像的斜率為b，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝__________，電源的內(nèi)阻r＝__________。 [解析] (1)電路中R0作為保護(hù)電阻，起到保護(hù)電路元件的作用。 (2)為了防止電路中的電流過(guò)大，閉合開(kāi)關(guān)S1之前，應(yīng)將電阻箱接入電路的電阻調(diào)到最大。根據(jù)等效替代法可知，電流表A1的內(nèi)阻為R1－R2。 (3)由于再閉合開(kāi)關(guān)S 3之前電流表接近滿偏，因此應(yīng)調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)逐漸減小，則可知應(yīng)依次調(diào)大電阻箱的阻值。由閉合電路歐姆定律得E＝I(R＋RA1＋R 0＋r)，得到IR＝E－I(r＋R 0＋RA1)，可見(jiàn)D項(xiàng)正確。 (4)由E＝I(R＋RA1＋R0＋r)，得＝R＋(r＋R0＋RA1)，根據(jù)題意有＝b，得E＝，由(r＋R0＋RA1)＝a，得r＝－R0－(R1－R2)＝＋R2－R0－R1。 [答案] (1)保護(hù)電路元件(或保護(hù)電路) (2)最大　R1－R2 (3)大　D (4)?。玆2－R0－R1 3．(2018湖北四地七校2月)如圖所示為多量程多用電表的示意圖。 (1)測(cè)量某電阻時(shí)，用歐姆擋“100”擋時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小，他應(yīng)該換用歐姆擋__________擋(填“ 10”或“1 k”)，換擋后在測(cè)量前要先進(jìn)行__________，若接通3、4時(shí)分別對(duì)應(yīng) “10”、“100” 擋，則E ′＝__________E。 (2)表頭G的標(biāo)記值為10 mA，10 Ω ，據(jù)此改裝的多用電表測(cè)電流時(shí)的讀數(shù)總比標(biāo)準(zhǔn)電流表的讀數(shù)偏大，則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值__________(填“大于”或“小于”)10 Ω。 (3)現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材： A．表頭G，標(biāo)記值為10 mA，10 Ω； B．電阻箱R(0～999.9 Ω)； C．滑動(dòng)變阻器R1(0～200 Ω，額定電流1 A)； D．滑動(dòng)變阻器R2(0～2 kΩ，額定電流1 A)； E．直流電源E1(電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻很小)； F．直流電源E2(電動(dòng)勢(shì)為12 V，內(nèi)阻很小)； G．開(kāi)關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干 請(qǐng)?jiān)谒o的方框中，用上述器材設(shè)計(jì)一個(gè)用半偏法較準(zhǔn)確地測(cè)量表頭G內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，并在電路圖中標(biāo)明所選擇器材的物理量符號(hào)。 [解析] (1)用歐姆擋“100”擋時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小，說(shuō)明待測(cè)電阻較大，應(yīng)換為倍率更大的“1 k”擋位。歐姆表更換擋位后，需要重新歐姆調(diào)零。若接通3、4時(shí)分別對(duì)應(yīng)“10”、“100”擋，則E ′＝10E。 (2)由I0R0＝(I－I0)R，得I＝I0，當(dāng)I的讀數(shù)比真實(shí)值偏大，說(shuō)明R0的真實(shí)值比改裝表計(jì)算時(shí)的代入值10 Ω偏小。 (3)根據(jù)半偏法的原理可知，應(yīng)選用0～999.9 Ω的電阻箱，為了減小系統(tǒng)誤差的影響，應(yīng)選擇阻值大的滑動(dòng)變阻器R2，且應(yīng)用限流式接法。同時(shí)為了滿足電流的要求，應(yīng)選擇電動(dòng)勢(shì)大的電源E2。最終的電路設(shè)計(jì)如答案圖所示。 [答案] (1)1 k　歐姆調(diào)零　10 (2)小于 (3)如圖所示 4．(2018山西太原一模)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路同時(shí)測(cè)量電壓表(量程為3 V，內(nèi)阻幾千歐)和微安表(量程為300 μA，內(nèi)阻約一千歐)的內(nèi)阻。 (1)按實(shí)驗(yàn)原理將圖乙中的實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路。 (2)實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)進(jìn)行了如下操作，完成下列問(wèn)題： ①閉合K1，用伏安法測(cè)微安表內(nèi)阻。為了測(cè)量更加準(zhǔn)確，定值電阻R0應(yīng)該選擇的是__________； A．10 Ω B．100 Ω C．1 kΩ D．7.8 kΩ ②閉合K1前，為保護(hù)電路不受損壞，圖甲中滑動(dòng)變阻器R的滑片應(yīng)置于________端(選填“左”或“右”)； ③閉合K后，調(diào)整滑動(dòng)變電阻器R，讓電壓表和微安表的示數(shù)盡可能的大。測(cè)得電壓表的示數(shù)為U1，微安表的示數(shù)為I1，定值電阻的值為R0，則微安表的內(nèi)阻為_(kāi)_________； ④斷開(kāi)K1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱，當(dāng)電阻箱的讀數(shù)為R1時(shí)，電壓表的示數(shù)為U2，微安表的示數(shù)為I2，則電壓表的內(nèi)阻為_(kāi)_________。 [解析] (1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖。 (2)①電壓表兩端電壓與R0和微安表的總電壓相等，結(jié)合歐姆定律分析可知應(yīng)選D。 ②閉合K前，為保護(hù)電路元件不受損壞，圖甲中滑動(dòng)變阻器R的滑片應(yīng)置于左端。 ③閉合K1，電阻R1被短路，所以電壓表測(cè)得R0和微安表的總電壓，則有U1＝I(R0＋RμA)，可得微安表的阻值RμA＝－R0。 ④由＝可得電壓表內(nèi)阻RV＝。 [答案] (1)如圖所示 (2)①D?、谧蟆、郏璕0?、? 5．(2018安徽A10聯(lián)盟聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組成員要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，已知該干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)阻約為0.50 Ω；實(shí)驗(yàn)室提供了電壓表V(量程為0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)、電流表A(量程0～0.6 A，內(nèi)阻為0.70 Ω)、滑動(dòng)變阻器R(10 Ω，2 A)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。 (1)為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，請(qǐng)?jiān)趫D1方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖 (2)在圖2中按設(shè)計(jì)的電路圖完善實(shí)物圖的連接。 (3)通過(guò)多次測(cè)量并記錄對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U，利用這些數(shù)據(jù)在圖3中畫(huà)出了UI圖線。由圖線可以得出此干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V(保留3位有效數(shù)字)，內(nèi)阻r＝__________Ω(保留2位有效數(shù)字)。 (4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電流表發(fā)生了故障，于是小組成員又找來(lái)一個(gè)電壓表和一個(gè)定值電阻，組成了如圖4所示的電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭，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5所示，圖線斜率為k，與橫軸的截距為a，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝__________，內(nèi)阻r＝__________。(用k、a、R0表示) [解析] (1)由于電流表內(nèi)阻已知，則應(yīng)采用電流表相對(duì)電源的內(nèi)接法，電路圖如圖所示。 (2)對(duì)照電路圖，實(shí)物圖完善后如圖所示。 (3)根據(jù)U＝E－I(RA＋r)以及圖像可知，電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝1.45 V，r＋RA＝＝ Ω＝1.30 Ω，故r＝1.30 Ω－0.70 Ω＝0.60 Ω； (4)由閉合電路歐姆定律可知：E＝U2＋r，變形得：U1＝U2－， 當(dāng)U1＝0時(shí)，U2＝a，則有：＝a，又＝k。 解得：E＝，r＝。 [答案] (1)見(jiàn)解析 (2)見(jiàn)解析 (3)1.45(1.44～1.46之間均可)　0.60(0.58～0.62之間均可)　(4)　 6．(2018河南六市一聯(lián)，23)(10分)某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。ab是一段粗細(xì)均勻的金屬電阻絲，R0是阻值為6 Ω的保護(hù)電阻，學(xué)生電源的輸出電壓為10 V，電流表可視為理想電表。 (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑如圖所示，其直徑為_(kāi)_________mm。 (2)先接通電源，后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，利用多用電表檢查故障(電路中故障只有一處)，先將選擇開(kāi)關(guān)旋至直流電壓擋，測(cè)得各點(diǎn)間的電壓如下表格。 e、d間電壓 e、c間電壓 e、b間電壓 e、a間電壓 e、h間電壓 0 V 10 V 10 V 10 V 10 V 由此可以判斷電路發(fā)生的故障是__________。 (3)排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開(kāi)關(guān)K，調(diào)節(jié)線夾的位置，記錄金屬電阻絲ab接入電路的長(zhǎng)度L和對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I，根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出了-L圖像。由圖像和測(cè)得的數(shù)據(jù)可估算出該金屬絲的電阻率為_(kāi)_________Ωm。(π取3，保留1位有效數(shù)字) (4)若電流表不能視為理想電表，考慮電流表的電阻，則電阻率的測(cè)量值__________真實(shí)值。(選填“大于”、“等于”或“小于”) [解析] (1)直徑d＝0.500 mm＋40.00.01 mm＝0.900 mm。 (2)因e、c間電壓為10 V，而e、d間電壓為0 V，則可判斷發(fā)生的故障是c、d間斷路。 (3)由歐姆定律有I＝，又RL＝ρ，S＝π，得＝L＋，再結(jié)合圖像得出＝1.0 A－1m－1，解得ρ＝610－6 Ωm。 (4)若考慮電流表內(nèi)阻，則由歐姆定律有I＝，又RL＝ρ，S＝π，得＝L＋，可知電流表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量值沒(méi)有影響。 [答案] (1)0.9000.001　(2)c、d間斷路　(3)610－6 (4)等于 [解題指導(dǎo)] (1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻線是否露出。(2)根據(jù)電壓表的測(cè)量特點(diǎn)及測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)合電路圖可分析判斷故障原因。(3)根據(jù)電路圖求出圖像的函數(shù)表達(dá)式，然后結(jié)合圖像求電阻率。(4)根據(jù)圖像與函數(shù)表達(dá)式分析解答。