2020年高考物理《电学实验综合一（测电阻）》专项练习及答案解析

高考物理电学实验综合一（测电阻）专项练习1.(2017海南物理卷)某同学用伏安法测量待测电阻的阻值。现有器材为：待测电阻R(阻值约为5 )，电源(电动势3 V)，滑动变阻器(阻值范围010 )，电流表(量程0.6 A,3 A)，电压表(量程3 V,15 V)，开关，导线若干。实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器起限流作用。回答下列问题：(1)按照实验要求在图中画出实物连接图。(2)若已按实验要求接线，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数始终约为3 V，电流表的示数始终接近于零。写出产生这种现象的一个原因：_。(3)在连线正确后，闭合开关。电压表和电流表的示数分别如图甲和乙所示。由图可知，电压表读数为_V，电流表读数为_A。由此可得待测电阻的阻值为_(结果保留三位有效数字)。【答案】：(1)如解析图所示(2)电阻R断路(3)2.200.484.58【解析】：(1)因为电源的电动势为3 V，所以电压表量程选择3 V；由欧姆定律可得I0.6 A，电路中最大电流不超过0.6 A，所以电流表量程选择0.6 A；根据题意要求，按“从电源的某一极出发，先干路后支路”的原则连线，如图所示。(2)电压表的示数为3 V，电流表的示数接近零，说明接入电路的电阻很大，电压表所测范围电路断路，相当于电压表内阻直接接入电路。由图可判定电阻R断路。(3)电压表读数为2.20 V，电流表读数为0.48 A。由欧姆定律可得，待测电阻的阻值R 4.58 。2某探究小组利用课外时间做了如下探究实验。先利用如图所示的电路来测量两个电压表的内阻，实验分两个过程，先用替代法测出电压表V1的内阻，然后用半偏法测出电压表V2的内阻。供选用的器材如下：A待测电压表V1，量程为2.0 V，内阻为1030 kB待测电压表V2，量程为3.0 V，内阻为3040 kC电阻箱，阻值范围为099 999.9 D滑动变阻器，阻值范围01 000 ，额定电流为0.5 AE滑动变阻器，阻值为020 ，额定电流为2 AF电池组、电动势为6.0 V，内阻为0.5 G单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个，导线若干(1)实验器材除选择A、B、C、F、G外，滑动变阻器R应选用_。(用器材前的字母表示)(2)下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容补充完整。用替代法测待测电压表V1的内阻根据电路图连接实验电路，并将滑动变阻器R的滑动触头置于最左端；将单刀双掷开关S2置于触点2，调节滑动变阻器R，使电压表V2的指针指在刻度盘第N格，然后将单刀双掷开关S2置于触点1，调节电阻箱R使电压表V2的指针指在_，记下此时电阻箱R的阻值；用半偏法测待测电压表V2的内阻将单刀双掷开关S2置于触点1，电阻箱的阻值调为零，闭合开关S1，调节滑动变阻器使电压表V2的指针满偏。保持滑动变阻器R的滑动触头位置不变，调节电阻箱R，使电压表V2的指针指在_，记下电阻箱R的阻值。【答案】：(1)E(2)刻度盘的第N格；刻度盘的中央【解析】：(1)由于滑动变阻器采用了分压式接法，因此滑动变阻器的最大阻值越小越好，应选用E；(2)当单刀双掷开关分别接1和2时，通过调节电阻箱的阻值使得两次电压表V2的指针指在同一位置，则表明两次电路中电阻相同，即电阻箱的阻值等于电压表V1的内阻，因此V2的指针应指在刻度盘的第N格；在测量电压表V2的内阻时，首先将电阻箱的阻值调为零，调节R的滑片使电压表V2的示数满偏，然后保持R滑片位置不变，调节电阻箱的阻值使电压表V2的指针指在刻度盘的中央时，可认为电阻箱的阻值等于电压表V2的内阻。3.(2015课标23)图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。(1)已知毫安表表头的内阻为100 ，满偏电流为1 mA；R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA。由题给条件和数据，可以求出R1_，R2_。(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300 和1 000 ；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750 和3 000 。则R0应选用阻值为_的电阻，R应选用最大阻值为_的滑动变阻器。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的R为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱_(填“b或“c”)相连。判断依据是：_。【答案】：(1)1535(2)3003 000(3)c闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2【解析】：(1)由并联电路各支路两端电压相等有：使用a和b两个接线柱时1 mA100 (31) mA(R1R2)；使用a和c两个接线柱时1 mA(100 R2)(101) mAR1，联立可得R115 ，R235 。(2)由题意知校准时电路中电流的范围为0.5 mAI3.0 mA，则由闭合电路欧姆定律知电路中总电阻R总满足500 R总3 000 ，而两电表的总电阻RA150 183 ，故R0R应满足317 R0R2 817 ，可知R0只能选用300 的，R只能选用3 000 的。(3)在图(b)电路中，当d接c时，若R1损坏则毫安表仍接入电路而有示数，若R2损坏则毫安表不接入电路而无示数，故可由毫安表有无示数来判断损坏的电阻；当d接b时，无论R1还是R2损坏，对毫安表示数的影响相同，从而不能进行判定。4.(2016全国1)某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值50 )，滑动变阻器R2(最大阻值5 k)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。实验步骤如下：电路原理图(a)连接线路；将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S；调节滑动变阻器，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。(b)(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位)。(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号)。A100 AB250 AC500 A D1 mA【答案】：(1)R1(2)如解析图所示(3)2 520(4)D【解析】：(1)由于电压表的总电阻较大，根据并联电路电压分配特点，只有当滑动变阻器电阻较小时，调节变阻箱电阻，才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路总电压不变化，即滑动变阻器应选阻值小的，即选R1。(2)实物图连线如图所示。(3)电阻箱阻值为0时，电压表满偏电压Ug2.5 V，电阻箱阻值R630.0 时，电压表的示数UV2.00 V，此时电阻箱两端的电压URUgUV0.5 V，根据串联电路电压与电阻成正比可得，故RgR630.0 2 520 。(4)电压表的满偏电流为Ig，则IgRgUg，故Ig A1 mA，选项D正确。5.(2017全国卷某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 A，内阻大约为2 500 )的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 ，另一个阻值为2 000 )；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 )；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。(2)完成下列填空：R1的阻值为_(填“20”或“2 000”)。为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的_端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。将电阻箱RZ的阻值置于2 500.0 ，接通S1。将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势_(填“相等”或“不相等”)。将电阻箱RZ和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将RZ的阻值置于2 601.0 时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为_(结果保留到个位)。(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_。【答案】：(1)见解析图(2)20左相等2 550(3)调节R1上的分压，尽可能【解析】：(1)根据原理图(a)，将图(b)中的实物连线如图所示。(2)滑动变阻器R1在实验中为控制电路，且为分压接法，应选总阻值小的滑动变阻器，故R1的阻值为20 。为了保护微安表，S1闭合时，微安表上的电压为零，故开始时应将R1的滑片C滑到滑动变阻器的左端。接通S2前后，微安表的示数保持不变，说明S2闭合后，没有电流流过S2，故B、D两点的电势相等。实验过程中，由于测量电路，即由RZ、R2组成的电路的阻值很大，可认为测量电路两端的电压不变，故与RZ互换后通过R2、RZ和的电流不变，电路如图所示。由于B、D两点的电势相等，对于图甲，I1RAI2RI1RZ1I2R，即对于图乙，I1RZ2I2RI1RAI2R，即所以所以RA 2 550 。(3)提高测微安表内阻的精度，可减小系统误差，如调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。6.（2017新课标1）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流0.32 A）；电压表V（量程3 V，内阻3 k）；电流表（量程0.5 A，内阻0.5 ）；固定电阻R0（阻值1 000 ）；滑动变阻器R（阻值09.0 ）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。（1）实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率_（填“增大”“不变”或“减小”）。（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 ）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为_W，最大功率为_W。（结果均保留2位小数）【答案】（1）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17【解析】（1）要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如答案图所示；（2）由IU图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律知，电阻率增大；（3）当滑动变阻器的阻值为9 时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时E=U+I（r+R）得U=10I+4，在图中作出该直线如左图所示，交点坐标约为U=1.75 V，I=225 mA，P1=UI=0.39 W；整理得：，当直线的斜率最大时，与灯泡的IU曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U=3.67 V，I=0.32 A，如右图所示，最大的功率为P2=UI=1.17 W。 7.(2016海南)某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。(1)已知表头G满偏电流为100 A，表头上标记的内阻值为900 。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成量程为1 mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1_，R2_，R3_。(2)用量程为3 V，内阻为2 500 的标准电压表对改装表3 V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5 V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50 和5 k，为了方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为_的滑动变阻器。(3)校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近_(填“M或“N”)端。(4)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值_(填“大于”或“小于”)900 。【答案】：(1)1009102 000(2)50(3)M(4)大于【解析】：(1)根据题意，R1与表头G构成量程为1 mA的电流表，则：IgRg(IIg)R1，整理：R1100 ；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V，则R2 910 ；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V，则R3 2 000 。(2)电压表与之并联之后，电阻小于2 500 ，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50 的电阻。(3)在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，这样把并联部分电路短路，起到一种保护作用。(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际其电阻偏大，故其实际阻值大于900 。8.（2019全国1）某同学要将一量程为250A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 ，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。（1）根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。（2）当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是_。（填正确答案标号）A18 mA A21 mA C25mA D28 mA（3）产生上述问题的原因可能是_。（填正确答案标号）A微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 B微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 CR值计算错误，接入的电阻偏小DR值计算错误，接入的电阻偏大（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是都正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k=_。【答案】 (1). (2). C (3). AC (4). 【解析】（1）电表改装时，微安表应与定值电阻R并联接入虚线框内，则实物电路连接如下图所示：（2）由标准毫安表与该装表的读数可知，改装后的电流表，实际量程被扩大的倍数为：倍。故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为：，故本小题选C；（3）根据，得：，改装后的量程偏大的原因可能是，原微安表内阻测量值偏小，即电表实际内阻真实值，大于1200；或者因为定值电阻R的计算有误，计算值偏大，实际接入定值电阻R阻值偏小。故本小题选AC；（4）由于接入电阻R时，改装后的表实际量程为25mA，故满足；要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为20mA电流表，应满足， 其中，联立解得：或。9.（2019江苏）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率实验操作如下：（1）螺旋测微器如题图所示在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动 （选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏选择电阻丝的 （选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径（3）题11-2甲图中Rx，为待测电阻丝请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入题11-2乙图实物电路中的正确位置（题11-2甲图） （题11-2乙图）（4）为测量R，利用题11-2甲图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1I1关系图象如题11-3图所示接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据，在方格纸上作出U2I2图象由此，可求得电阻丝的Rx= 根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率【答案】 (1). C (2). 不同 (3). (4). (5). 23.5（23.024.0都算对）【解析】(1)在测量时，为了不损坏被测物体，最后也改用微调方旋钮即C，直到听见“喀喀”的响声；(2)为了减小测量误差，应选用电阻丝不同位置进行多次测量；(3)按照原理图，将实物图连线如图：；(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出，再连成一条直线，如图：；当电压表按甲图连接时，电压表测的电压为的电压之和，当电压表接在a、b间时，电压表测的电压为的电压，由图可得：，所以。10(2018清江中学月考)如图，甲为一段粗细均匀的新型导电材料棒，现测量该材料的电阻率。(1)首先用多用电表的欧姆挡(倍率为“100”)粗测其电阻，指针位置如图乙所示，其读数R_。(2)用螺旋测微器测量此金属导线的直径d，测量结果如图丙所示，则d_mm；用游标卡尺测量此新型导电材料的长度L，测量结果如丁所示，则L_mm。(3)采用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻：A电流表：量程为0.6 A，内阻约为0.2 B电压表：量程为3 V，内阻约为3 kC滑动变阻器：最大值为20 ，额定电流1 AD电源E电动势6 VF开关S，导线若干在方框中画出实验电路图。(4)某同学设计了如下的实验电路，但是在实验过程中却发现导电材料棒电阻率的测量值明显偏小，经检查发现实物图中有一根导线连接错误，该导线是：_(用导线的序号表示)。(5)如果(3)问实验电路中电流表示数为I，电压表示数为U，并测出该棒的长度为L、直径为d，则该材料的电阻率_(用I、U、L、d表示)。【答案】：(1)2 000 (2)3.20450.15(3)见解析图(4)(5)【解析】：(1)多用电表的读数：20100 2 000 ；(2)d3 mm0.01 mm20.43.024 mm；L5 cm0.05 mm350.15 mm；(3)如图所示：(4)因待测电阻的阻值较大，则采用电流表内接电路，故导线接错位置；(5)根据欧姆定律及电阻定律：R，解得：。11.(2018苏州一模)一实验小组准备探究元件Q的伏安特性曲线，他们设计了如图所示的电路图。请回答下列问题：(1)请将图中的实物连线按电路图补充完整。(2)考虑电表内阻的影响，该元件电阻的测量值_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。(3)在电路图中闭合开关S，电流表、电压表均有示数，但无论怎样移动变阻器滑动片，总不能使电压表的示数调为零。原因可能是图中的_(填“(a”“b“c”“d”“e”或“f)处接触不良。(4)实验测得表格中的7组数据。请在坐标纸上作出该元件的I U图线。z(5)为了求元件Q在I U图线上某点的电阻，甲同学利用该点的坐标I、U，由R求得。乙同学作出该点的切线，求出切线的斜率k，由R求得。其中_(填“甲”或“乙”)同学的方法正确。【答案】：(1)图见解析(2)小于(3)f(4)见解析(5)甲【解析】：(1)根据电路图，连接实物，如图所示。(2)如图知，电流的测量偏大，根据R知，电阻的测量偏小，即小于真实值。(3)无论怎样移动变阻器滑动片，总不能使电压表的示数调为零，是因为滑动变阻器是限流式接法，故是导线f断路。(4)描点画图，如图所示。(5)根据欧姆定律电阻应等于割线的斜率R，切线的斜率不等于电阻，所以甲同学的方法正确。