（新课标）2020高考物理二轮复习 专题强化训练13 电学实验（含解析）

专题强化训练(十三)一、实验题(共14个小题，110每题6分，共60分，1114每题10分共40分，满分100分)1某物理兴趣小组在“测定金属丝电阻率”实验中用游标卡尺测量金属丝的长度L时，如图甲所示L_ cm；用螺旋测微器测量金属丝的直径d时，测量结果如图乙所示，则金属丝的直径d_ mm.答案10.0500.688解析由图示游标卡尺可知，其示数为：100 mm0.0510 mm100.50 mm10.050 cm；由图示螺旋测微器可知，其示数为：0.5 mm18.80.01 mm0.688 mm.2(2016浙江)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 k的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 的电流表采用分压电路接线，图1是实物的部分连线图，待测电阻为图2中的R1，其阻值约为5 .(1)测R1阻值的最优连接方式为导线连接_(填a或b)，导线连接_(填c或d)(2)正确接线测得实验数据如下表，用作图法求得R1的阻值为_.U/A0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图2中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选_(填选项)A连接a，连接cB连接a，连接dC连接b，连接c D连接b，连接d答案(1)ad(2)作图如图所示4.55(4.44.7)(3)B解析(1)因电压表的内阻远大于待测电阻的阻值，故采用电流表外接法；滑动变阻器采用分压式接法；故测R1的阻值的最优连接方式为导线连接a、导线连接d；(2)作图如答案图；R1 4.55 ；(3)根据电阻定律可得：R，故R2R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应连接a，连接d；故选B项3某同学利用DIS、定值电阻R0、电阻箱R1等实验器材测量电池a的电动势和内阻，实验装置如图甲所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R，用电压传感器测得路端电压U，并在计算机上显示出如图乙所示的关系图线a，重复上述实验方法测量电池b的电动势和内阻，得到图乙中的图线b.(1)由图线a可知电池a的电动势Ea_ V，内阻ra_ .(2)用此装置测得的电动势_电动势的真实值(填“大于”“小于”或“等于”)(3)若用同一个电阻R先后与电池a及电池b连接，则两电池的输出功率Pa_Pb(填“大于”“等于”或“小于”)，两电池的效率a_b(填“大于”“等于”或“小于”)答案(1)2.00.5(2)小于(3)小于大于解析(1)根据EUr，得：.图象a中截距c0.5，斜率k0.25，故电动势Ea2.0 V，内电阻raEak0.5 .(2)由图甲所示可知，相对于电源来说，当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，所以电源电动势的测量值小于真实值(3)在伏安特性曲线中，图象的截距为电源电动势的倒数，从图象可知a的截距大于b的截距，故EaEb.图象的斜率表示，而a的斜率大于b的斜率，而rkE，由图可近似得出，b的截距约为0.2，则电动势约为5 V，斜率约为，则内阻约为，故EaEb，rarb，近似作出伏安特性曲线，电阻的曲线与两电源的交点为电阻的工作点；则由下图可知，图中交点的电压与电流的乘积为电源的输出功率；则电源的输出功率PaPb；电池的效率，由于a的内阻小于b的内阻，所以电池的效率a大于b.4图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 A，内阻为480 ，其表盘如图(b)所示，最上一行刻度的正中央刻度值为“15”图(a)中虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连该多用电表有5个挡位，这5个挡位分别为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆“100”挡(1)若用欧姆“100”挡测二极管的反向电阻，则图(a)中的A端应与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接后，再将此表笔金属部分与二极管的_(填“正”或“负”)极相接触，测得的示数如图(b)，则读数为_(保留两位有效数字)(2)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为_(3)根据题给条件可得E_ V，R5_ .(4)若该表的欧姆“100”挡使用一段时间后，电池内阻不能忽略且变大，电动势变小，但将两表笔断开时调节R6，指针仍能满偏按正确使用方法进行测量，其测量结果与最初时的该表测量结果相比将_A偏大 B偏小C不变 D无法确定答案(1)黑负6.0103 (2)0.57 mA(3)1.54 000(4)A解析(1)由图(a)所示电路图可知，A与欧姆表内置电源正极相连，则A端应与黑表笔相连；用欧姆表测二极管反向电阻，应将黑表笔与二极管的负极相连，欧姆表挡位为“100”挡，由图(b)所示可知，读数为：60100 6 000 6.0103 .(2)B端是与“1”相连，由图(a)所示可知，此时多用电表测电流，量程为2.5 mA，由图(b)所示可知，其分度值为0.05 mA，示数为0.57 mA.(3)表盘正中央刻度为15，欧姆表挡位为“100”，则欧姆表内阻：R内15100 1 500 ，电源电动势：EIA小R内11031 500 V1.5 V，由欧姆定律可知：R5 4 000 .(4)由题意可知，电源内阻r变大，电动势E变小，电表满偏电流Ig不变，欧姆表进行欧姆调零时，内阻R内变小，用欧姆表测电阻时，电流为I，由于R内变小而Ig不变，I偏小，指针位置偏左，所测电阻阻值示数偏大，故A项正确；故选A项5某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，所用小灯泡标有“2.5 V0.3 A”字样，并提供有以下器材：A电压表V(01 V，内阻rV3 k)B电流表A(050 mA，内阻rA9 )C电阻箱R1(0999.9 )D电阻箱R2(09 999.9 )E滑动变阻器R3(010 )F滑动变阻器R4(02 k)G直流电源E(电动势12 V，内阻不计)H开关S及导线若干(1)为了提高测量的准确度和调节方便：a对电压表、电流表进行了改装，将电压表的量程扩为3 V，需串联电阻_ ；将电流表的量程扩为0.5 A，需并联_ .b请在虚线框中画出实验电路图，并将选用器材的符号准确标注在电路图中：(2)如图描绘出了“小灯泡的伏安特性曲线”，下列能正确反映小灯泡的功率随灯泡电压变化的图形是()将电动势E3.0 V，内阻r1.0 的电源与定值电阻R09.0 和该小灯泡串联，如图所示，则灯泡的实际功率P_ W(结果保留一位有效数字)，电源的效率_答案(1)6 0001如解析图甲所示(2)A0.293.3%解析(1)将电压表(Ug1 V，Rg3 k)改成量程为U3 V的电压表，则需要串联的分压电阻为：R3 k6 000 .将电流表A(Ig50 mA，内阻rA9 )改装成量程为I0.5 A的电流表，则需要并联一个分流电阻R 1 .由于小灯泡是小电阻，电流表采用外接法，为了多测量几组数据，滑动变阻器采用分压接法，设计的电路图如甲图所示(2)描绘出的小灯泡的伏安特性曲线看出，小灯泡温度越来越高，则电阻越来越大，根据灯泡的功率P，若R不变，则P是U的二次函数，但考虑到随着U变大，R也变大的情况，则实际图象只是比稍向下变化一点故A项符合要求若将电动势E3.0 V，内阻r1.0 的电源与定值电阻R09.0 和该小灯泡串联，则灯泡两端电压UEI(rR0)310I，在灯泡的伏安特性曲线上画直线U310I，两图象的交点为(1 V，0.2 A)，如图乙所示所以小灯泡的功率为P10.2 W0.2 W，电源的效率93.3%.6某同学准备自己动手制作一个欧姆表，可以选择的器材如下：电池E(电动势和内阻均未知)表头G(刻度清晰，但刻度值不清晰，量程Ig未知，内阻未知)电压表V(量程为1.5 V，内阻RV1 000 )滑动变阻器R1(010 )电阻箱R2(01 000 )开关一个，理想导线若干(1)为测量表头G的量程，该同学设计了如图甲所示电路图中电源即电池E闭合开关，调节滑动变阻器R1滑片至中间位置附近某处，并将电阻箱阻值调到40 时，表头恰好满偏，此时电压表V的示数为1.5 V；将电阻箱阻值调到115 ，微调滑动变阻器R1滑片位置，使电压表V示数仍为1.5 V，发现此时表头G的指针指在如图乙所示位置，由以上数据可得表头G的内阻Rg_ ，表头G的量程Ig_ mA.(2)该同学接着用上述器材测量该电池E的电动势和内阻，测量电路如图丙所示，电阻箱R2的阻值始终调节为1 000 ：图丁为测出多组数据后得到的图线(U为电压表V的示数，I为表头G的示数)，则根据电路图及图线可以得到被测电池的电动势E_ V，内阻r_ .(结果均保留两位有效数字)(3)该同学用所提供器材中的电池E、表头G及滑动变阻器制作成了一个欧姆表，利用以上(1)、(2)问所测定的数据，可知表头正中央刻度为_ .答案(1)1030(2)3.020(3)100解析(1)由图乙所示表盘可知，表盘有30分度，其示数为：IgIg，电压表示数为：U1.5 V，由欧姆定律可知：UI(RgR2)，即：UIg(Rg40)，UIg(Rg115)，解得：Rg10 ，Ig30 mA.(2)电压表RV的内阻为1 000 ，电阻箱R2阻值始终调节为1 000 ，电压表与电阻箱串联，它们两端电压相等，电压表示数为U，则路端电压为2U，由图丙所示电路图可知，电源电动势：E2UIr，则：UI，由图示UI图象可知：1.5 V， 10 ，电源电动势：E3.0 V，r20 .(3)欧姆表内阻：R内 100 ，欧姆表中值电阻等于其内阻，因此表头正中央刻度为：R中R内100 .7用如图a所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系(1)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移至_端(填“A”或“B”)(2)实验测得不同温度下的阻值，并绘得如图b的Rtt关系图线，根据图线写出该热敏电阻的Rtt关系式：Rt_ .(3)铂的电阻对温度变化很灵敏，可以制成电阻温度计请利用开关、导线、铂热敏电阻、图a中某一电表和图c所示的恒流源(调节旋钮时可以选择不同的输出电流，且输出电流不随外部条件的变化而变化)，设计一个简易电阻温度计并在图d的虚线框内画出电路原理图(4)结合图b的关系图线，选择恒流源的输出电流为0.15 A，当选用的电表达到满偏时，电阻温度计所测温度为_ .如果要提高该温度计所能测量的最高温度值，请提出一种可行的方法：_答案(1)B(2)50t(3)如解析图所示(4)50将恒流源的电流调小解析(1)开关闭合前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处，即滑片应滑到B端；(2)根据图象的直线的特点，可以选设Rtktb，再由图象上的两个特殊点求出k和b，当t0时，Rt50 ，从而得到b50，而当t100 时，Rt150 ，从而求得k1，所以该热敏电阻的Rtt关系式：Rt50t.(3)由于题目所给的器材是一恒流源，输出的电流恒定，而热敏电阻变化时，其两端的电压要变化，所以从热敏电阻电压的变化就知道电阻，故设计的电路图如右图所示(4)由于利用电压表的量程为15 V，且使用的是0.15 A的恒流源，则此时热敏电阻的阻值为Rt100 ，再从图a中查出温度t50 ；由于电压表的量程一定，UIR，所以要提高测量R的范围，则要控制恒流变小，或换更大量程的电压表8要测量一未知电阻Rx的阻值，实验室提供的器材如下：A待测电阻RxB电源E：电动势约为3 VC电流表A1：量程为05 mA，内阻r1不超过10 D电流表A2：量程为01 mA，内阻r2为50 E滑动变阻器R：最大阻值为50 F电阻箱R：阻值09 999.9 G开关、导线若干(1)由于没有电压表，甲同学利用电流表A2和电阻箱改装了一个03 V的电压表(表盘刻度未改)，则电流表A2应与电阻箱_(填“串联”或“并联”)，电阻箱的阻值应为_ .该同学利用电流表内接法和电流表外接法分别测量Rx两端的电压和通过Rx的电流，读出两表的数据记录如下：接法物理量次数接法一接法二123123A1：I1/mA1.502.002.501.502.002.50A2：I2/mA0.500.670.840.430.570.71请你根据测量结果判断接法二是电流表_(填“内”或“外”)接法用V表示A2改装后的电压表，在测量Rx的以下实验电路中误差较小的是_(2)为测量电阻Rx，乙同学设计了如图电路，他确定：只要保持滑动变阻器的划片P位置固定，无论怎样调节电阻箱，分压电路的输出电压变化都很小这是因为待测电阻Rx_滑动变阻器R(填“远大于”“远小于”或“大致等于”)他的操作步骤如下：A将滑动变阻器的滑片P放在最左端，闭合开关S；B将电阻箱的阻值调节到零，调节滑动变器，使电流表A2的指针达到满偏；C保持滑动变阻器的滑片不动，调节电阻箱，使电流表的指针达到半偏；D读出电阻箱的示数，记为R0；E断开开关，整理器材请你根据已知量与测量量，写出待测电阻Rx的表达式_，该测量值与真实值相比_(填“偏大”或“偏小”)答案(1)串联2 950外B(2)远大于RxR0r2偏大解析(1)电流表改装为电压表，需串联电阻起分压作用，根据欧姆定律得，电阻箱的电阻R 2 950 .当电流表外接时，通过电流表A2的电流I2，当电流表内接时，I2，通过表达式可知，当A1示数相等时，当电流表采用外接法时，通过电流表A2电流较小，所以接法二是电流表的外接法；改装后的电压表内阻为3 000 ，电流表A1的内阻小于10 ，待测电阻Rx大约为Rx 1 200 ，属于大电阻，所以采用电流表内接法误差较小因为滑动变阻器总阻值较小，若采用滑动变阻器限流式接法，电流、电压变化较小，测量误差较大，所以滑动变阻器采用分压式接法故A、C、D三项错误，B项正确故选B项(2)根据串并联规律，当电流表满偏时应有：IA2.电流表半偏时应有IA2.联立以上两式解得：RxR0r2.由于以上实验是在认为变阻器的输出电压不变的情况下得出的，实际上当电阻箱从零变大后，由电路动态分析可知变阻器的输出电压应变大，所以当电流表半偏时，式应为IA2.又UU，比较两式可得Rxr2R0，所以RxR0r2，即测量值偏大9某同学想在实验室测量电压表V1的内阻(1)他先用多用电表的欧姆挡“1 k”测量，如图甲所示，该读数为_ ；多用表的红表笔与电压表V的_(选填“正”或“负”)的接线柱相连(2)为了更准确地测量电压表V1的内阻，实验室提供的实验器材如下：A待测电压表V1(量程为03 V)；B电压表V2(量程为09 V，内阻约为9 k)；C滑动变阻器R1(最大阻值为20 ，额定电流为1 A)；D定值电阻R3(阻值为6 k)；E电源(电动势为9 V，内阻约为1 )；F开关一个、导线若干根据提供的器材，连接图乙中的实物图某次实验时电压表V1和电压表V2的读数分别为U1和U2，移动滑动变阻器滑片，多次测量，作出U2U1图象如图丙所示，已知图象的斜率为k，则内阻RV1的表达式为_(用R3和k表示)考虑电压表V2的内电阻，则该方法对实验的测量结果_(选填“有”或“无”)影响答案(1)4 500负(2)电路如解析图所示无解析(1)用多用电表的欧姆挡“1 k”测量，该读数为4.51 k4 500 ；电流从多用电表的负极流入，则多用表的红表笔与电压表V的负的接线柱相连(2)实物连线如图：由欧姆定律可得：U2U1R3，即为：U2U1，则1k，解得：RV1.由中公式可知，电压表V2的内阻对测量结果无影响10某同学为精确测量某金属圆柱的电阻，设计了如图甲所示的电路图现在需要两个量程为200 mA的电流表，但实验室提供的器材中，一个电流表的量程为100 mA，内阻为12 ，另外一个电流表的量程为200 mA.(1)现将量程为100 mA的电流表扩充为200 mA，则应该_(填“串”或“并”)联一个阻值R_的电阻(2)图中E为学生电源、G为灵敏电流计、A1代表量程为100 mA量程的电流表A(图中未画出)改装后的电流表、A2为量程为200 mA的电流表、R1为电阻箱、R2与R3均为滑动变阻器、R0为定值电阻、S为开关、Rx为待测金属圆柱，另有导线若干，这些器材全部由实验室提供具体的实验操作如下：A按照如图甲所示的电路图连接好实验器材；B将滑动变组器R2的滑片、滑动变阻器R3的滑片均调至适当位置，闭合开关S；C调整R3，逐步增大输出电压，并反复调整R1和R2使灵敏电流计G的示数为零，此时量程为100 mA的电流表A的示数为I1，A2的示数为I2，电阻箱的示数为R1；D实验完毕，整理器材实验步骤B中滑动变阻器R3的滑片应调至最_(填“左”或“右”)端；反复调整R1和R2使灵敏电流计G示数为零的目的是_；某次测量时量程为100 mA的电流表A1的指针位置如图乙所示，则此时通过R2的电流为_ mA.(3)待测金属圆柱Rx的阻值为_(用所测物理量的字母表示)(4)电流表A1、A2的内阻对测量结果_(填“有”或“无”)影响答案(1)并12(2)左使R1和Rx两端的电压相等160(3)R1(4)无解析(1)要将量程为100 mA，内阻为12 的电流表量程扩大为I200 mA，由电流表的改装原理可知，应并联R12 的电阻(2)闭合开关前，调节滑动变阻器R3的滑片滑至最左端，保护电路中的元件；调节电流计G的示数为零，目的是使R1和Rx两端的电压相等；根据电表的改装原理可知，通过电阻R2的电流应该是量程为100 mA的电流表A1的刻度上读数的2倍，即160 mA.(3)根据2I1R1I2Rx，得到待测金属圆柱的电阻为：RxR1.(4)从表达式可以看出电流表A1、A2的内阻对测量结果没有影响11(2019海南)用实验室提供的器材设计一个测量电流表内阻的电路实验室提供的器材为：待测电流表A(量程10 mA，内阻约为50 )，滑动变阻器R1，电阻箱R，电源E(电动势约为6 V，内阻可忽略)，开关S1和S2，导线若干(1)根据实验室提供的器材，在图a所示虚线框内将电路原理图补充完整，要求滑动变阻器起限流作用；(2)将图b中的实物按设计的原理图连线；(3)若实验提供的滑动变阻器有两种规格：10 ，额定电流2 A；1 500 ，额定电流0.5 A.实验中应该取_(填“”或“”)答案(1)电路图如解析图甲所示(2)实物电路图如解析图乙所示(3)解析(1)测电流表内阻，由题意可知，实验没有提供电压表，提供了电阻箱与两个开关，本实验应用半偏法测电流表内阻，电流表与电阻箱并联，滑动变阻器采用限流接法，实验电路图如图甲所示：(2)根据实验电路图连接实物电路图，实物电路图如图乙所示：(3)电路最小电阻约为：R 600 ，滑动变阻器接入电路的最小阻值约为：600 50 550 ，滑动变阻器应选择.12小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示将热敏电阻Rt安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响图甲中继电器的供电电压U13 V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30 .当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象(1)由图乙可知，当环境温度为40 时，热敏电阻阻值为_ .(2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将_，继电器的磁性将_(均选填“增大”“减小”或“不变”)(3)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱_相连(均选填“A”或“B”)(4)图甲中线圈下端P的磁极是_极(选填“N”或“S”)(5)请计算说明，环境温度在_范围内时，警铃报警答案(1)70(酌情给范围)(2)减小增大(3)B(4)S(5)80 解析(1)由图乙可知，当环境温度为40 时，热敏电阻阻值Rt70 .(2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，通过线圈的电流变大，磁性增大(3)当过热时，电阻减小，电流增大，吸合后要报警，则警铃的C接线柱要与B相连才发出警报(4)先弄清绕法，由右手螺旋定则可以判定图甲中线圈下端P的磁极是S极(5)由题意知：甲中继电器的供电电压U13 V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30 .当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响即：I50103 A，解得Rt30 结合图象可以看出t80 .13某同学改装和校准电流表的电路图如图所示，图中虚线框内是电流表的改装电路(1)已知表头G满偏电流为100 A，表头G的内阻值为900 ，R1、R2和R0是定值电阻若开关S2掷于b接线柱，电流表的量程为1 mA；若开关S2掷于c接线柱，电流表的量程为10 mA.则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1_ ，R2_ .(2)用量程为1 mA，内阻为800 的标准电流表对改装表1 mA挡的不同刻度进行校准所用电池的电动势为E，定值电阻R0有两种规格，阻值分别为2 k和3 k.为了方便实验中调节电流，图中R0应选用阻值为_ k的定值电阻；(3)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电流表的读数比标准电流表的读数偏小，则表头G内阻的真实值_(填“大于”或“小于”)900 .答案(1)1090(2)2(3)大于解析(1)开关S2掷于b接线柱，电流表的量程为1 mA；若开关S2掷于c接线柱，电流表的量程为10 mA，由图示电路图可知：Ig0.001 A，Ig0.010 A，代入数据解得：R110 ，R290 .(2)为方便实验操作，R0应选用阻值为2 k的定值电阻(3)改装后的电流表读数偏小，说明分流电阻分流偏大，并联电阻阻值偏小，改装电流表并联电阻阻值为：R，则电流表Rg偏小，即表头G内阻的真实值大于900 .14某同学要测定一节干电池的电动势和内阻，现有下列器材可供选用：A电压表(03 V，内阻约5 k)B电流表(0100 mA，内阻1 )C定值电阻R1(阻值0.2 )D滑动变阻器R2(阻值015 )E滑动变阻器R3(阻值01 000 )F开关、导线若干操作步骤如下：(1)由于所给电流表量程过小，该同学把定值电阻R1与电流表并联(如图甲所示)就得到一量程为0_A的新电流表；为了得到合理的实验结果，滑动变阻器应选_(填“D”或“E”)(2)请用笔画线代替导线在图甲中完成实物连接图，要求滑动变阻器的滑片自左向右滑动时电流表示数变小(3)用图示实验电路实验，并把电压表与对应电流表(改装后)的结果记录在图乙所示的图中，由图乙可知电池的电动势为_V，内阻为_.答案(1)0.6D(2)如解析图所示(3)1.51.0解析(1)电流表(0100 mA，内阻1 )与定值电阻R1并联后，电流I0.1 A A0.6 A，故量程为0.6 A；因内阻较小，所以为了便于调节，滑动变阻器应选择总电阻较小的D.(2)本实验需要测量路端电压和流过电源的电流，所以直接将滑动变阻器与电流表和电源串联即可，实物图如图所示(3)根据闭合电路欧姆定律可得，UEIr，图象与纵轴的交点表示电动势，故E1.5 V，图象的斜率表示内阻，故r 1.0 .19