专题38 电学实验（解析版一）2020年全国百所名校最新高考物理模拟试题全解汇编

2020 年全国百所名校最新高考模拟试题全解汇编 电学实验（一） 1、（2020·湖北省黄冈市高三八模一）某研究性学习小组为了测量某电源的电动势 E 和电压表 V 的内阻 Rv， 从实验室找到实验器材如下： A．待测电源（电动势 E 约为 2V，内阻不计） B．待测电压表 V（量程为 1V，内阻约为 100Ω） C．定值电阻若干（阻值有：50.0Ω，100.0Ω，500.0Ω，1.0kΩ） D．单刀开关 2 个 (1)该研究小组设计了如图甲所示的电路原理图，请根据该原理图在图乙的实物图上完成连线______。 (2)为了完成实验，测量中要求电压表的读数不小于其量程的 ，则图甲 R1=_____Ω；R2=_____Ω。 (3)在 R1、R2 选择正确的情况进行实验操作，当电键 S1 闭合、S2 断开时，电压表读数为 0.71V；当 S1、S2 均 闭合时，电压表读数为 0.90V；由此可以求出 Rv=____Ω；电源的电动势 E=_____（保留 2 位有效数字）。 1 3【答案】 100 50 87 1.9 【解析】 (1)[1]根据电路原理图，实物连线如图所示： (2)[2][3]根据分压规律 串联在电路中的总电阻约为 所以 和 阻值太大不能用，否则电压表的示数不满足题中要求；为了在 闭合时，能够有效 的保护电路，所以 ， 。 (3)[4][5]当电键 闭合、 断开时 1 V 100Ω3 12V V3 xR = − 500ΩxR = 500.0Ω 1.0kΩ 2S 1 100ΩR = 2 50ΩR = 1S 2S V 1 V 1 2 U E R R R R = + +当 、 均闭合时 解得 ， 2、（2020·安徽省芜湖市高三仿真模拟一）导电玻璃是制造LCD 的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率， 某小组同学选取了一个长度为 L 的圆柱体导电玻璃器件，上面标有“3V，L”的字样，主要步骤如下，完成下 列问题． (1)首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图甲所示，则直径 d=________mm． (2)然后用欧姆表×100 档粗测该导电玻璃的电阻，表盘指针位置如图乙所示，则导电玻璃的电阻约为 ________Ω． (3)为精确测量 在额定电压时的阻值，且要求测量时电表的读数不小于其量程的 ，滑动变阻器便于调节， 他们根据下面提供的器材，设计了一个方案，请在答题卡上对应的虚线框中画出电路图，标出所选器材对 应的电学符号_____________． A．电流表 （量程为 60mA，内阻 约为 3Ω） B．电流表 （量程为 2mA，内阻 =15Ω） C．定值电阻 =747Ω D．定值电阻 =1985Ω 1S 2S V 2 1V U E R R R = + V 87ΩR = 1.9VE = xR 1 3 1A 1AR 2A 2AR 1R 2RE．滑动变阻器 R（0~20Ω）一只 F．电压表 V（量程为 10V，内阻 ） G．蓄电池 E（电动势为 12V，内阻很小） H．开关 S 一只，导线若干 (4)由以上实验可测得该导电玻璃电阻率值 =______（用字母表示，可能用到的字母有长度 L、直径 d、电 流表 、 的读数 、 ，电压表读数 U，电阻值 、 、 、 、 ）． 【答案】 (1). 1.990 (2). 500 (3). (4). 【解析】 （ 1 ） 螺 旋 测 微 器 固 定 刻 度 为 1.5mm ， 可 动 刻 度 为 49.0×0.01mm=0.490mm ， 所 以 最 终 读 数 为 1.5mm+0.490mm=1.990mm（1.989～1.991mm 均正确 ） （2）表盘的读数为 5，所以导电玻璃的电阻约为 5×100Ω=500Ω． （3）电源的电动势为 12V，电压表的量程为 10V，滑动变阻器的电阻为 20Ω，由于滑动变阻器的电阻与待 测电阻的电阻值差不多，若串联使用调节的范围太小，所以滑动变阻器选择分压式接法； 流过待测电阻的 电流约为：I= =0.006A=6mA，两电压表量程均不合适； 同时由于电压表量程为 10V，远大于待测电阻的额定电压 3V，故常规方法不能正常测量； 所以考虑用电流表改装成电压表使用，同时电压表量程为 10V，内阻 RV=1kΩ，故满偏电流为 10mA，符合 要求，故将电压表充当电流表使用，电流表 A2 与 R2 串联充当电压表使用，改装后量程为 4V，可以使用， 由于改装后电表已知，故内外接法均可，故电路图如图所示； 的 1VR k= Ω ρ 1A 2A 1I 2I 1AR 2AR VR 1R 2R 2 2 2 2 2 ( ) 4 ( ) A V d I R R UL IR πρ += − 3 500 （4）根据串并联电路的规律可知，待测电阻中的电流：I= -I2 电压：Ux=I2（R2+RA2） 由欧姆定律可知电阻：Rx= 根据电阻定律可知：R=ρ 而截面积：S=π 联立解得：ρ= 点睛：本题考查电阻率的测量，本题的难点在于仪表的选择和电路接法的选择，注意题目中特别要求测量 时电表的读数不小于量程的 1/3，所以一定要认真分析各电表的量程再结合所学规律才能正确选择电路和接 法． 3、（2020·福建省漳州市高三高考第二次适应性测试.）某同学用图甲所示的电路测量电阻 Rx 的阻值（约几 百欧）。滑动变阻器 R，电阻箱 R0（0~9999Ω），S2 是单刀双掷开关，量程 3V 的电压表（内阻约 3kΩ），电 源电动势约 6V V U R U I L S 2 4 d ( )2 2 2 2 24 A V d I R R UL IR πρ +=  −   (1)根据图甲实验电路，在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整______； (2)正确连接电路后，断开 S1、S2。调节好多用电表，将两表笔接触 Rx 两端的接线柱，正确操作后，使用×10 的倍率粗测其电阻，指针指示如图丙，粗测得到 Rx=_______Ω； (3)该同学通过下列步骤，较准确地测出 Rx 的阻值 ①将滑动变阻器的滑片 P 调至图甲中的 A 端。闭合 S1，将 S2 拨至 1，调节变阻器的滑片 P 至某一位置，使 电压表的示数满偏； ②断开 S1，调节电阻箱 R0，使其阻值最大； ③将 S2 拨至“2”，闭合 Si，保持变阻器滑片 P 的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表再次满偏，此时电 阻箱示数为 R1，则 Rx=________。 (4)关于本实验 ①该同学在(3)②的步骤中操作不妥，可能会在步骤③中造成________； ②为了减小实验误差：下列方法最可行的是________。（填正确答案标号） A．选用量程不变，内阻更大的电压表 B．选用量程不变，内阻更小的电压表 C．选用总电阻远大于 Rx 的滑动变阻器 D．选用总电阻远小于 Rx 的滑动变阻器【答案】 (1). (2). (3). (4). 电压表超偏而损坏 (5). C 【解析】 (1)[1]实物图如图所示 (2)[2]多用电表读数为 粗测读数为 。 (3)[3]S2 接 1 时电压表测量 的电压，S2 接 2 时电压表测量 两端电压，两种情况下，滑动变阻器的滑片 位置相同，由于电压表示数相同，所以有 即被测电阻的阻值大小为 。 (4)[4]当将变阻器阻值调到最大阻值时，由于最大阻值大于被测电阻，当开关闭合后，导致与电压表并联的 总电阻增大，其分压增大，就会出现电压表超偏而损坏。 [5]AB．该实验中没有电流表的分压也没有电压表的分流，所以电压表准确测量的是被测电阻两端电压，所 以 AB 不符合题意； 240 Ω 1R 24.0 10 240ΩxR = × = 240Ω xR 0R 1xR R= 1RCD．滑动变阻器采用的是分压接法，其阻值的大小影响电压表示数的变化，阻值小不利于操作，所以选用 阻值较大的滑动变阻器，C 正确 D 错误。 故选 C。 4、（2020·广东省东莞市光明中学高三下学期第一次月考）为了测量一个“12V、5W”的小灯泡在不同电压下 的功率，给定了以下器材： 电源：14V，电阻不计； 电流表：0～0.6A(内阻约 1Ω)，0～3A(内阻约 0.2Ω)： 电压表：0～3V(内阻约 3kΩ)， 0～15V(内阻约 15kΩ)：滑动变阻器：阻值范围 0～20Ω 开关一个，导线若 干实验时要求加在灯泡两端的电压可从 0V 调到 12V。 ①电流表量程应该选_________，电压表量程应该选_________。 ②如图是某位同学连接好 实验电路，图中已经用数字标注了各接线位置，请你按照实验要求指出不妥当 之处：__________________ ______________。 ③某位同学测得小灯泡 伏安特征曲线如图所示，某次测量时，小灯泡电流强度大小为 0.30A，则此时小灯 泡的实际功率为_________W(结果保留两位有效数字)。 【答案】 (1). 0~0.6A (2). 0~15V (3). 8、9 应接 8、12 (4). 4、10 应接 4、3 (5). 1.1 【解析】 ①[1][2]．小灯泡的额定电压约 12V，所以要选择量程为 15V 的电压表；流过灯泡的电流 的 的所以电流表选择 0.6A 的量程． ②[3][4]．要求电压从零调节，因此要用滑动变阻器的分压接法，4、10 应接 4、3；灯泡电阻较小，因此安 培表外接，8、9 应接 8、12（或 13）． ③[5]．从伏安特征曲线上可得，当小灯泡电流强度大小为 0.30A 时，小灯泡两端的电压是 3.7V，所以小灯 泡的实际功率为 P=UI=3.7×0.3W≈1.1W． 5、（2020·广东省高三下学期 3 月线上测试）为了测量一电压表V 的内阻，某同学设计 了如图 1 所示的电路．其中 V0 是标准电压表，R0 和 R 分别是滑动变阻器和电阻箱，S 和 S1 分别是单刀双掷 开关和单刀开关，E 是电源． (1)用笔画线代替导线，根据如图 1 所示的实验原理图将如图 2 所示的实物图连接完整______． (2)实验步骤如下： ①将 S 拨向接点 1，接通 S1，调节___________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时___________ 的读数 U； ②然后将 S 拨向接点 2，保持 R0 不变，调节___________，使___________，记下此时 R 的读数； ③多次重复上述过程，计算 R 读数的___________，即为待测电压表内阻的测量值． (3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还有哪些可能的原因，请写出 其中一种可能的原因：___________． 5 A 0.42A12 PI U ≈＝ ＝【答案】 (1). (2). (3). 标准电压表 (4). (5). 标准电压表 仍为 U (6). 平均值 (7). 电阻箱阻值不连接，电流通过电阻发热导致电阻阻值发生变 化，电源连续使用较长时间，电动势降低，内阻增大等． 【解析】 （1）电路连线如图； （2）①将 S 拨向接点 1，接通 S1，调节 R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时标准电压表 V0 的 读数 U； ②然后将 S 拨向接点 2，保持 R0 不变，调节 R，使标准电压表 V0 仍为 U，记下此时 R 的读数； ③多次重复上述过程，计算 R 读数的平均值，即为待测电压表内阻的测量值． （3）原因：电阻箱阻值不连续；电流通过电阻发热导致电阻阻值发生变化；电源连续使用较长时间，电动 势降低，内阻增大等． .6、（2020·河北省邯郸市高三下学期空中课堂检测）某实验小组利用如图（a）所示的电路探究在 25 ~80 范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：一热敏电阻 RT 放在控温容器 M 内；A 为电流表，量程 Im 为 6mA，内阻 r 为 10Ω；E 为直流电源，电动势 E 为 3V，内阻忽略不计；R 为电阻箱，最大阻值为 999.9Ω，S 为开关。 0R 0V R 0V C° C°实验时，先按图（a）连接好电路。再将温控室的温度 t 升至 80.0 ，将开关 S 接通，调节 R，使电流表读 数半偏，记下此时 R 的读数。逐步降低温控室的温度 t，调节 R，使电流表读数半偏，得到相应温度下 R 的 阻值，直至温度降到 25.0 。实验得到的 R－t 数据见下表。 t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R/Ω 90.0 310.0 490.0 600.0 670.0 720.0 750 0 回答下列问题： (1)在闭合 S 前，图中 R 的阻值应调到_________（填“最大”或“最小”）； (2)写出 RT 的表达式_________（用题中给的字母 Im、r、E、R 表示）； (3)利用上面的表达式，根据不同温度下的 R，可以算出对应 RT 的数值，部分计算结果已经标在坐标纸上， 请补齐其余的数据，并作出 RT－t 曲线_________； (4)将 RT 握于手心，调节 R，使电流表读数半偏，此时 R 的读数如图（c）所示，该读数为____，手心温度 为_________ 。 . C° C° C°【答案】 (1). 最大 (2). (3). (4). 400.0 (5). 34.0 【解析】 (1)[1]实验开始时应让电路中电流最小，所以在闭合 S 前，图中 R 的阻值应调到最大； (2)[2]由闭合电路欧姆定律有 得 (3)[3]由 可知，当温度为 时 当温度为 时 如图 T 2 m ER r RI = − − T= ( )2 mIE R r R+ + T 2= m ER r RI − − T 2= m ER r RI − − 70 C° T =270ΩR 60 C° T =320ΩR(4)[4]由图(c)可知，R 的读数 ，此时 由图可知，此时手心温度为 。 7、（2020·河北省衡水中学高三 3 月质量检测）.一般的话筒用的是一块方形的电池(层叠电池)，如图甲所示， 标称电动势为 9V。某同学想要测量该电池实际的电动势和内阻，实验室提供了以下器材： A.待测方形电池 B.电压表(量程 0~3V，内阻约为 4kΩ) C.电流表(量程 0~0.6A，内阻为 1.0Ω) D.电流表(量程 0~3A，内阻为 1.0Ω) E.电阻箱(阻值范围 0~999.9Ω) F.电阻箱(阻值范围 0~9999.9Ω) G.滑动变阻器(阻值范围 0~20Ω) H.滑动变阻器(阻值范围 0~20kΩ) I.开关、导线若干 400Ω T 2= =(1000-10-400) 590 m ER r RI − − Ω = Ω 34 C°(1)该同学根据现有的实验器材，设计了如图乙所示的电路图。根据如图乙所示电路图和如图丙所示图像， 为完成该实验，电流表应选_____，电阻箱应选______，滑动变阻器应选_______(均填写器材前字母标号) (2)实验需要把电压表量程扩大为 0~9V。该同学按图乙连接好实验器材，检查电路无误后，将 R1 的滑片移 到最左端，将电阻箱 R2 调为零，断开 S3，闭合 S1，将 S2 接 a，适当移动 R1 的滑片，电压表示数为 2.40V； 保持 R1 接入电路中的阻值不变，改变电阻箱 R2 的阻值，当电压表示数为________V 时，完成扩大量程，断 开 S1。 (3)保持电阻箱 R2 阻值不变，开关 S2 接 b，闭合 S3、S1，从右到左移动 R1 的滑片，测出多组 U、I，并作出 U －I 图线如图丙所示，可得该电池的电动势为________V，内阻为________Ω。 【答案】 (1). D (2). F (3). G (4). 0.80 (5). 8.94 (6). 2.0 【解析】 (1)[1]由图示图象可知，所测最大电流约为 2A，则电流表应选择 D； [2]电源电动势约为 9V，需要把电压表改装成 9V 的电压表，串联电阻分压为 6V，是电压表量程的 2 倍，由 串联电路特点可知，分压电阻阻值为电压表内阻的 2 倍，约为 8KΩ，电阻箱应选择 F； [3] 由于要测量该电池实际的电动势和内阻，为方便实验操作，滑动变阻器应选择 G； (2)[4] 把量程为 3V 的电压表量程扩大为 9V，分压电阻分压为 6V，分压电阻分压是电压表两端电压的 2 倍， 由题意可知，电压表所在支路电压为 2.40V，分压电阻两端电压为电压表两端电压的 2 倍，实验时应保持 位置不变，改变 阻值，当电压表示数为 0.80V，此时电阻箱分压 1.60V，完成电压表扩大量程； (3)[5] 分压电阻箱两端电压是电压表两端电压的 2 倍，电压表示数为 ，则路端电压为 ，在闭合电路中， 电源电动势 1R 2R U 3U整理可得 由图示图象可知，图象纵轴截距 电源电动势 [6]图象斜率的绝对值 电源内阻 3 ( )AE U I r R= + + 1 3 3 Ar RU E I += − 1 2.98V3b E= = 8.94VE = 2.98 1.0 13 1.98 Ar Rk + −= = = 2.0Ωr =