专题40 电学实验（解析版三）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（三） 1、（2020·河南省开封市高三下学期 3 月模拟）一电源电动势 E 约为 9V，内阻 r 在 30~50Ω 范围间，允许的 最大输出电流为 120mA，为了测定该电池的电动势和内阻，某同学设计了如甲图的电路进行实验。图中 表示电压表，R 为电阻箱（阻值范围为 0~999.9Ω），R0 为定值电阻 (1)若在图甲中接入 R0 的目的是为了____；实验室备有的定值电阻 R0 的规格有以下几种，则本实验应选用 _____ A.50Ω，l.0W B.500Ω，2.5W C.1500Ω，15W D.2500Ω，25W (2)该同学接入符合要求的 R0 后，闭合开关 S，调整电阻箱的阻值读出电压表的示数 U，再改变电阻箱阻值， 取得多组数据，作出了如图乙的图像。由图像知：当电压表的示数为 2V 时，电阻箱接入电路的阻值为 ____Ω (3)根据图乙所作出的图像求得该电池的电动势 E= ___V，内阻 r=____Ω。（结果均保留三位有效数字） (4)由于电压表不能看作理想电表，因此实验测得的电动势______真实值，测得的内阻真实值_______。（选 填“大于”、“等于”或“小于”） 【答案】 (1). 保护电路 (2). A (3). 20 (4). 10.0 (5). 33.3 (6). 小于 (7). 小于 【解析】 (1)[1]R0 是定值电阻，起保护电路的作用； [2]当滑动变阻器短路时，电路中通过的最大电流为 120mA，则由闭合电路欧姆定律可知，定值电阻的最小 阻值约为 (V)故选 A； (2)[3]由图乙可知，当电压表示数为 2V 时，电阻箱阻值的倒数为 则此时电阻箱的阻值为 20 ； (3)[4][5]由闭合电路欧姆定律可得 变形得 由数学知识可知，图象中的斜率 截距 由图可知，b=0.1，故 即 0 3 9( 50)Ω 25Ω120 10R −= − =× 1 0.05R = Ω 0 EU RR R r = + + 01 1 R r U E ER += + 0R rk E += 1b E = 10.0VE = 2 0.6 0.1 8.336 10k − −= =× 0 8.33r R E + =解得 (4)[6][7]由于电压表内阻不能忽略，则在实验中相当于电压表内阻并联到电源两端后再由电压表两端输出路 端电压，因此所测量的电动势小于真实值，而由于电压表内阻的并联，故内阻的测量值小于真实值。 2、（2020·湖南省高三下学期3月线上联考）某物理兴趣小组设计了图甲所示电路测量一节干电池的电动势E 和内阻 r。合上开关 S1，开关 S2 打到位置 1，移动滑动变阻器的滑片 P，记录下几组电压表的示数以及对应 的电流表示数；然后将 S2 打到位置 2，移动滑动变阻器的滑片 P，再记录下几组电压表的示数以及对应的电 流表示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数 U 和对应的电流表示数 I 的图象，如图乙所示，两图 线(直线)在纵轴上的截距分别为 UA、UB，在横轴上的截距分别为 IA、IB (1)S2 打到位置 1 时，作出的 U- I 图象是图乙中的图线______ ( 选填“A”或“B”)，测出的电池电动势 E 和内 阻 r 存在系统误差，原因可能是__________ (2)由图乙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为 E 真=______，r 真=_________ (3)小组同学继续用图丙所示电路探究测电源电动势和内阻时，电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影 响。其中，虚线框内为用灵敏电流计 G 改装的电流表 A，V 为标准电压表，E 为待测电源，S 为开关，R 为 滑动变阻器，R0 是阻值为 4.0Ω 的定值电阻 ①已知灵敏电流计 G 的满偏电流 Ig=100μA、内阻 rg=2.0kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为 200 mA，应 并联一只阻值为______Ω 的定值电阻 R1(结果保留一位小数) ②小组同学在前面实验的基础上，为探究图丙所示电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已 知电动势和内阻的标准电源通过上述方法多次测量。发现电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测 量值总是偏大。若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因可能是__________(填选项前的字母) 33.3Ωr =A.电压表内阻的影响 B.滑动变阻器的最大阻值偏小 C.R 的实际阻值比计算值偏小 D. R0 的实际阻值比标称值偏大 【答案】 (1). B (2). 电压表的分流 (3). UA (4). (5). 1.0 (6). CD 【解析】 (1)[1][2] 当 S2 接 1 位置时，可把电压表与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律可知，电动势 E=UA，同时由于电压表的分流作用，使电流表示数偏小，因此电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以 作出的 U-I 图线应是 B 线；测出的电池电动势 E 和内阻 r 存在系统误差，原因是电压表的分流，结果使电 流表的示数偏小。 (2)[3][4] 根据闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势为 UA；B 图与横轴的交点表示电源的短路电流，因此 电源的内阻 (3) ①[5]根据电流表的改装原理 ②[6] A．如果考虑电压表的内阻， 测得的电阻相当于电源 E 的内阻与 R0 串联后再与电压内阻并联的阻 值，即测得的电阻值偏小，故 A 错误； B． 滑动变阻器的阻值不会影响 r 的测量结果，故 B 错误； C． 电表改装时，R1 的实际阻值比计算值偏小，可导致通过表头的电流偏小，电流表读数偏小，故内阻测 量值总量偏大，故 C 正确； D． 结合电路图，由闭合电路欧姆定律 E=U+I（R0+r） A B U I A B E Ur I I = = 短 6 3 1 6 100 10 2 10 1.00.2 100 10 g g g I RR I I − − × × ×= = Ω ≈ Ω− − × U I  R0 的实际阻值比称标值偏大，可导致内阻测量值总量偏大，故 D 正确。 故选：CD。 3、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第一次检测）在“测定金属的电阻率”的实验中，所用测量仪器均已 校准。已知待测金属丝的电阻值 Rx 约为 5Ω。在测电阻时，可供选择的器材有： 电源 E：电动势 3V，内阻约 1Ω 电流表 A1：量程 0~0.6A，内阻约 0.125Ω； 电流表 A2：量程 0~3A，内阻约 0.025Ω； 电压表 V1：量程 0~3V，内阻约 3kΩ； 电压表 V2：量程 0~15V，内阻约 15kΩ； 滑动变阻器 R1：最大阻值 5Ω，允许最大电流 2A； 滑动变阻器 R2：最大阻值 1000Ω，最大电流 0.6A 开关一个，导线若干。 (1)在上述器材中，应该选用的电流表是_______，应该选用的电压表是_______。若想尽量多测几组数据， 应该选用的滑动变阻器是_______（填写仪器的字母代号）。 (2)用所选的器材，在答题纸对应的方框中画出电路图_____________________。 (3)关于本实验的误差，下列说法正确的是____________。 A．对金属丝的直径多次测量求平均值，可消除误差 B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C．利用电流 I 随电压 U 的变化图线求 Rx 可减小偶然误差 【答案】 (1). (2). (3). (4). (5). C 【解析】 (1)[1]因为电动势 3V，所以电压表选择 V1； [2]根据欧姆定律可知电路中最大电流为 所以电流表为 A1； [3]为保证调节方便，则选择阻值较小的滑动变阻器 R1； (2)[4]因为 则说明待测电阻为小电阻，所以电流表采用外接法，实验要求尽量多测几组数据，所以滑动变阻器采用分 压式，电路图如图所示 (3)[5]A．实验中产生的误差不能消除，只能减小，故 A 错误； 1A 1V 1R x 0.6AEI R = = V x 3000 5600 405 0.125 x A R R R R = = > = =B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，故 B 错误； C．利用图象法求解电阻可减小偶然误差，故 C 正确。 故选 C。 4、（2020·山东高三模拟试题）某同学要将一量程为 250μA 的微安表改装为量程为 1.50V 的电压表。该同学 测得微安表内阻为 1200 ，经计算后将一阻值为 R 的电阻与微安表连接，进行改装。然后利用一标准电压 表，对改装后的电表进行检测。 (1)将图（a）中的实物连线补充完整_______； (2)当标准电压表的示数为 1.00V 时，微安表的指针位置如图（b）所示，由此可以推测出改装的电压表量程 不是预期值，而是_______；（填正确答案标号） A.1.20V B.1.25V C.1.30V D.1.35V (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 1200 B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于 1200 C．R 值计算错误，接入的电阻偏小 D．R 值计算错误，接入 电阻偏大的 Ω Ω Ω【答案】 (1). (2). B (3). BC 【解析】 (1)[1]微安表与分压电阻串联可以改装成电压表，实物电路图如图所示。 (2)[2]微安表量程为 250μA，由图（b）所示表盘可知，其分度值为 5μA，其示数为 200μA，是满偏量程的 ，此时标准电压值为 1.00V，即满偏量程的 对应着电压值为 1.00V，故改装后的电压表最大量程为 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 (3)[3]由微安表改装的电压表，示数偏大，说明其内阻偏小，原因有可能是微安表内阻值小于 1200Ω，也有 可能滑动变阻器 R 的接入电阻偏小造成的，故 BC 正确，AD 错误。 故选 BC。 5、（2020·陕西省咸阳市高三下学期 3 月第二次模拟）（1）要用伏安法测量 Rx 的电阻，已知电压表内阻 约 4 5 4 5 1.00 V 1.25V4 5 U = =几 kΩ，电流表内阻约 1Ω，若采用甲图的电路，Rx 的测量值比真实值____（选择偏大或偏小），若 Rx 约为 10Ω，则采用______（选甲图或乙图）的电路误差较小 （2）无论是用甲图或乙图测量，都不可避免地会产生由电表内阻引起的测量误差，有个研究性学习小组设 计了以下的实验方案： I．按如图丙所示的电路进行测量，则由电压表、电流表内阻造成的误差可以基本消除，具体的实验步骤如 下： ①闭合开关 S1，开关 S2 接 2，调节可变电阻 RP 和 RW，使电压表和电流表的示数都较大，并读出此时电压 表和电流表的示数 U1 和 I1； ②保持 RP 的阻值不变，____________ （A）请你在②的横线上用简要的语言（含物理量）写出未完成的主要操作步骤． （B）写出待测电阻 Rx 的表达式：Rx=________． 【答案】 (1). 偏小 (2). 甲 (3). 保持 RP 的阻值不变，将 S2 改接 1，调节 Rw，使电压表和电流表 读数适当，记下此时电压表读数 U2 和电流表读数 I2 (4). Rx=U1/I1—U2/I2 【解析】 （１）若采用甲图的电路，由于电压表的分流作用，使得电流表读数大于待测电阻的电流真实值，根据 ，可知 Rx 的测量值比真实值偏小，若 Rx 约为 10Ω，则由于 ，则采用甲图的电路误差较小； （2）②保持 RP 的阻值不变，将 S2 改接 1，调节 Rw，使电压表和电流表读数适当，记下此时电压表读数 U2 和电流表读数 I2； x UR I = V xR R（B）写出待测电阻 Rx 的表达式： 6、（2020·普通高等学校全国统一考试内参模拟一全国 III 卷）某实验小组要测量两节干电池组的电动势和内 阻，实验室有下列器材： A．灵敏电流计 G（0~5mA，内阻约为 60Ω） B．电压表 V（0~3V，内阻约为 10kΩ） C．电阻箱 R1（0~999.9Ω） D．滑动变阻器 R2（0~100Ω，1.5A） E．旧电池 2 节 F．开关、导线若干 (1)由于灵敏电流计的量程太小，需扩大灵敏电流计的量程。测量灵敏电流计的内阻的电路如图甲所示，调 节 R2 的阻值和电阻箱使得电压表示数为 2.00V，灵敏电流计示数为 4.00mA，此时电阻箱接入电路的电阻为 450．0Ω，则灵敏电流计内阻为___________Ω；（保留 1 位小数） (2)为将灵敏电流计的量程扩大为 60mA，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，则应将电阻箱 R1 的阻值 调为___________Ω；（保留 3 位有效数字）； (3)把扩大量程后的电流表接入如图乙所示的电路，根据测得的数据作出 U－IG（IG 为灵敏电流计的示数）图 象如图丙所示，则该干电池组的电动势 E=___________V；内阻 r=___________Ω（保留 3 位有效数字）。 【答案】 (1). 50.0 (2). 4.55 (3). (4). 1 2 2 2 X U UR I I = − 2.91 0.01± 11.0 0.2±【解析】 (1)[1]根据电路结构和欧姆定律得 解得 (2)[2]根据并联电路特点可得，电阻箱 的阻值 (3)[3]由闭合电路欧姆定律可得 解得 根据 图象可得电源电动势 图象斜率为 [4]解得电源内阻 1 G )(U I R R= + G 1 50.0ΩUR RI = − = 1R 3 G G 1 3 G 5 10 50.0 Ω 4.55Ω(60 5) 10 I RR I I − − × ×= = =− − × 12G G GE U I R I r= + + ( )12G GU E I R r= − + GU I− 2.91VE = 12G G U R rI ∆ = +∆ 11.0Ωr =