2020高考物理二轮总复习专题限时训练1-6-2电学实验与创新（Word版带解析）

专题限时训练 1．为了测量一精密金属丝的电阻率，先用多用电表“×1”挡粗测其电阻为 ________Ω，然后用螺旋测微器测其直径为________mm，游标卡尺测其长度是 ________mm. 答案：6.0　2.095　36.2 2．(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表．可用的器材有：微安表头(量程 0～ 100 μA，内阻为 900 Ω)；电阻箱 R 1 (阻值 0～999.9 Ω)；电阻箱 R 2 (阻值 0～99 999.9Ω)；导线若干． 要求利用所给器材先组装一个量程为 0～1 mA 的直流电流表，在此基础上再将它 改装成量程为 0～3 V 的直流电压表．组装好的多用电表有电流 1 mA 和电压 3 V 两挡． 回答下列问题： (1)在虚线框内画出电路图并标出 R1 和 R2，其中*为公共接线柱，a 和 b 分别是电 流挡和电压挡的接线柱． (2)电阻箱的阻值 R1＝________Ω，R2＝________Ω.(保留到个位) 答案：(1)见解析　(2)100　2 910 解析：(1)R1 的电阻比较小，所以 R1 与表头并联构成大量程的电流表，R2 的阻值比 较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示：改装电流表需要并联一个电阻，要改装 0～1 mA 的电流表需要并联的电阻 R 并＝ IgRg I－Ig ＝0.1 × 900 1－0.1 ＝100 Ω，所以选用与变阻箱 R1 并联， 并联后的总电阻为 R′＝90 Ω 要改装成 0～3 V 电压表需要串联电阻，串联电阻的阻值为 R 串 ＝U－UA I ＝ 3－0.09 1 × 10－3 ＝2 910 Ω. 3．某实验小组在探究一种合金丝的导电性能的实验中： (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径时，刻度情况如图甲所示，则金属丝的直径 d＝ ________mm. (2)用欧姆表“×10”挡粗测合金丝 AB 连入电路的电阻时，表盘示数如图乙所示， 则合金丝的电阻 R 约为__________Ω. (3)现用伏安法进一步精确测量合金丝的电阻，要求测量范围尽可能大一些，请在 丙图中用笔划线代替导线完成电路的连接(已知实验所用的电压表内阻约为 30 kΩ， 电流表内阻约为 2 Ω)． (4)用以上电路测得的合金丝的电阻值与其真实值相比，总有 R 测________R 真(填 “＞”“＝”或“＜”)，造成此误差的原因是____________________．答案：(1)0.695(0.692～0.696 均可)　(2)110 (3)如图所示 (4)＜　电压表分流(或“电流表电流测量值大于通过合金丝电流的真实值”，表达 意思正确即可) 解析：(1)金属丝的直径 d＝0.5 mm＋0.01 mm×19.5＝0.695 mm；　 (2)合金丝的电阻 R 约为 11 Ω×10＝110 Ω； (3)因RV Rx ＞Rx RA ，故采用电流表外接法；滑动变阻器用分压电路，电路连接图见答 案． (4)因为此测量电路中电流表的读数大于实际通过电阻的电流，故测量值偏小，即 R 测＜R 真，造成此误差的原因是电压表分流(或“电流表电流测量值大于通过合金丝 电流的真实值”)． 4．(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻 Rx 的阻值， 图中 R0 为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；V 可视为理想电压表．S1 为单刀开关，S2 为 单刀双掷开关，E 为电源，R 为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验： (1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线； 　 (2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置，闭合 S1； (3)将开关 S2 掷于 1 端，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表的示数 U1； 然后将 S2 掷于 2 端，记下此时电压表的示数 U2； (4)待测电阻阻值的表达式 Rx＝____________(用 R0、U1、U2 表示)；(5)重复步骤(3)，得到如下数据： 1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 U2 U1 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述 5 次测量所得的平均值，求得 Rx＝______ Ω.(保留一位小数) 答案：(1)如图所示： (4)(U2 U1 －1)R0　(6)48.2 解析：开关 S2 掷于 1 端，由欧姆定律可得通过 Rx 的电流 I＝U1 R0 ，将开关 S2 掷于 2 端，R0 和 Rx 串联电路电压为 U2，Rx 两端电压为 U＝U2－U1，由欧姆定律可得待测 电阻阻值 Rx＝U I ＝U2－U1 U1 R0＝(U2 U1 －1)R0. 5 次测量所得的平均值，(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)×1 5 ＝3.41，代入 Rx＝(U2 U1 － 1)R0＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω. 5．某实验小组的同学在利用如图甲所示的电路来探究小灯泡的发光功率，回答下 列问题：(1)首先将滑动变阻器的滑片置于最__________(填“左”或“右”)端，然后将开关 闭合，进行小灯泡发光功率的探究； (2)在探究过程中电压表的示数突然变为零，如果用多用电表来测量小灯泡两端的 电压，将多用电表调至合适的电压挡位，如图乙所示，多用电表的黑表笔与 __________(填“a”或“b”)点相接触； (3)如果按步骤(2)将电路连接好后，将开关闭合，但发现无论如何移动滑动变阻器 的滑片，多用电表指针都不偏转；如果将多用电表接在图甲中的 a 点与 c 点之间， 无论如何移动滑动变阻器的滑片，多用电表指针仍不发生偏转；如果将多用电表 接在图甲中的 a 点与 d 点之间，多用电表的示数如图乙所示，则该读数为 __________，由以上的分析可确定出现的电路故障为__________； (4)多用电表使用结束后，A、B 同学分别将选择开关置于图丙中所示的位置，则正 确的是________． 答案：(1)左　(2)b　(3)2.00 V　c、d 两点间断路　(4)B 同学 6．(2019·滨州二模)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，实验室提供了如下 器材： A．小灯泡(3 V,1.8 W) B．电压表(量程 0～3 V，内阻约为 20 kΩ) C．电流表(量程 0.6 A，内阻约为 0.2 Ω) D．滑动变阻器(0～10 Ω，2 A) E．电源(电动势为 3 V，内阻不计) F．开关及导线若干，坐标纸 实验中要求小灯泡上的电压从零开始测量尽可能准确，调节测量多组对应的 U、I 值．如图甲所示，一组同学已经完成导线的连接．(1)如图甲连接好电路，不闭合开关，滑动变阻器滑动触头在图示中间位置时电压 表示数________(填“为零”“不为零”)． (2)在图甲中闭合开关，滑动变阻器滑动触头从右端滑到左端的过程中灯泡亮度的 变化情况是________． (3)指出图甲中该组同学连接错误的两条导线______(填导线编号)． (4)图乙中 a 图线是改正后描出的灯泡 U－I 图线，图乙中 b 图线是另一个电源路端 电压 U 与电源电流 I 的图线．如果将这样的一个灯泡与该电源连成闭合电路，该 灯泡消耗的电功率为________W；如果将这样的两个灯泡串联接在该电源上，则 每个灯泡消耗的电功率为________W．(结果均保留两位小数) 答案：(1)不为零　(2)先变暗再变亮　(3)5、6 (4)1.05　0.44 解析：(1)由实物电路图可知，开关不能控制分压电路的闭合和断开，开关断开时， 滑动变阻器滑动触头在图示中间位置时电压表示数不为零． (2)由实物电路图可知，闭合开关，滑动变阻器滑动触头从右端滑到左端的过程滑 动变阻器接入电路的阻值增大，流过灯泡的电流减小，灯泡的实际功率变小，灯 泡变暗，当滑动触头到达左端时，滑动变阻器接入电路的阻值为零，灯泡两端电 压增大，灯泡实际功率增大，灯泡变亮． (3)描绘灯泡伏安特性曲线的实验中滑动变阻器应采用分压式接法，电压表内阻远 大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，所以连线 5、6 接法错误；(4)由题图乙所示数据可知，灯泡两端电压为 2.1 V，流过灯泡的电流为 0.5 A，灯 泡实际功率为：P＝UI＝2.1×0.5＝1.05 W，由题图乙所示图线可知电源电动势为 E＝ 3.0 V，电源内阻为：r＝ΔU ΔI ＝3.0－2.1 0.5 Ω＝1.80 Ω，当两灯泡串联，设每个灯泡两 端的电压为 U，流过每一个灯泡的电流为 I，则 U＝E 2 －r 2I＝1.5－0.9I，在灯泡 U－ I 图象坐标系中作出 U＝1.5－0.9I 的图线如图所示：由图可知此时灯泡两端电压为 1.2 V，通过灯泡的电流为 0.38 A，则灯泡的功率为 P＝UI＝0.38×1.16≈0.44 W 7．小明利用如图甲所示的电路，完成了对电动势约为 1.5 V、内阻约为几欧姆的 电源的电动势和内阻的测定，其中 R 为电阻箱，R0 为阻值为 150 Ω 的定值电阻．小 明连接好电路后，通过调节电阻箱的阻值，读出了 8 组电压表的读数以及相对应 的电阻箱的阻值，并以电压的倒数1 U 为纵坐标、电阻箱的阻值 R 为横坐标，把记录 的数据描绘在了坐标系中，如图乙所示． (1)如果电源的电动势用 E 表示、电源的内阻用 r 表示，则1 U 关于 R 的表达式应为 ______________．(用 E、r、R0 表示) (2)请在图乙所示的坐标系中画出图线，并根据画出的图线求出该图线的斜率 k＝ ________V－1·Ω－1，图线与纵轴交点的纵坐标为 b＝________V－1(结果保留两位有 效数字)． (3)结合写出的函数表达式以及图线可知该电源的电动势 E＝________V，内阻 r＝__________Ω(结果保留三位有效数字)． 答案：(1)1 U ＝ 1 ER0R＋R0＋r ER0 　(2)如图所示　0.004 4 0．70　 (3)1.52　9.09 解析：(1)由闭合电路欧姆定律得U R0 ＝ E R0＋R＋r ，解得1 U ＝ 1 ER0R＋R0＋r ER0 ；(2)将明显 错误的点舍掉，画线时应使尽可能多的点落在直线上，不能落在直线上的点均匀 地分布在直线的两侧，如图所示(见答案)；由图可知，斜率 k＝0.004 4 V－1·Ω－1， 图线与纵轴交点的纵坐标为 b＝0.70 V－1；(3)由1 U ＝ 1 ER0R＋R0＋r ER0 得，k＝ 1 ER0 ，b＝ R0＋r ER0 ，又 R0＝150 Ω，解得 E＝1.52 V，r＝9.09 Ω.