2020年6月全国联考高考物理模拟试题分项汇编 专题30 电学实验（二）（解析版）

2020 年 6 月全国名校联考最新高考模拟试题分项汇编（第四期） 电学实验（二） 1、（2020·辽宁省丹东市高三下学期质量检测二）某实验小组欲测量数值标度不清的电流表的满偏电流。 待测电流表 A0 的满偏电流约为 700～800μA、内阻约 100Ω，已知表盘刻度均匀、总格数为 N。实验室可供 选用的器材如下： A．电流表 A：量程 0.6A、内阻 0.1Ω； B．电压表 V：量程 3V、内阻 3kΩ； C．滑动变阻器 R：最大阻值 200Ω； D．电源 E：电动势约 3V、内阻约 1.5Ω； E．开关 S 一个； F．导线若干条。 要求尽可能精确地测量出待测电流表的满偏电流。 （1）根据测量需要，在 A 和 B 中应选择_；（只需填写序号即可） （2）请在虚线框内补全设计的实验电路图______； （3）在实验中，待测电流表 A0 的指针偏转了 n 个格，若所选用电表的示数为 K，则可计算出该待测电流表 的满偏电流为 IAmax=__，式中除 N、n 外，其它字母符号所代表的物理意义是__。【答案】 (1). B (2). (3). (4). K 为电压表示数，Rv 为电压表内阻 【解析】 （1）[1]．由题意需要求出的是电流表 A0 的满偏电流，故应通过串联的方式测出，但电流表的最大量程 0.6A，和待测电流表相差太多，故无法使用，电压表的电流最大为 ，故可以用电压表代 替电流表使用； （2）[2]．测量中将电压表与待测电阻串联，因滑动变阻器的电阻只有 200Ω，而电压表内阻达到 3000Ω， 用限流接法无法完成实验，故可以采用分压接法；电路如图所示 ； （3）[3][4]．电压表与电流表串联，则两表中的电流相等，则由电压表可求得电流值为 而待测电流表刻度均匀，故有满偏电流 其中 K 为电压表读数，RV 为电压表内阻； 2、（2020·宁夏银川唐徕回民中学高三下学期三模）在“测定金属丝的电阻率”的实验中，需要测出金属丝 的电阻 Rx，甲乙两同学分别采用了不同的方法进行测量： (1)甲同学直接用多用电表测其电阻，该同学选择×10Ω 倍率，用正确的操作方法测量时，发现指针转过角度 太大。为了准确地进行测量，请你从以下给出的操作步骤中，选择必要的步骤，并排出合理顺序：______； （填步骤前的字母） v N K n R ⋅ 3V 1000μA3000 =Ω V KI R = V m N KI n R = ⋅A.旋转选择开关至欧姆挡“×lΩ” B.旋转选择开关至欧姆挡“×100Ω” C.旋转选择开关至“OFF”，并拔出两表笔 D.将两表笔分别连接到 Rx 两端，读出阻值后，断开两表笔 E.将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔按正确步骤测量时， 指针指在图示位置，Rx 的测量值为__________Ω。 (2)乙同学则利用实验室里下列器材进行了测量： 电压表 V（量程 0~5V，内电阻约 10kΩ） 电流表 A1（量程 0~500mA，内电阻约 20Ω） 电流表 A2（量程 0~300mA，内电阻约 4Ω） 滑动变阻器 R1（最大阻值为 10Ω，额定电流为 2A） 滑动变阻器 R2（最大阻值为 250Ω，额定电流为 0.1A） 直流电源 E（电动势为 4.5V，内电阻约为 0.5Ω） 电键及导线若干 为了较精确画出 I—U 图线，需要多测出几组电流、电压值，故电流表应选用_______，滑动变阻器选用_______ （选填器材代号），乙同学测量电阻的值比真实值_______（选填“偏大”“偏小”“相等”），利用选择的器材， 请你在方框内画出理想的实验电路图。 （ ） 的【答案】 (1). AEDC (2). 22 (3). A2 (4). R1 (5). 偏小 (6). 【解析】 (1)[1]．该同学选择×10Ω 倍率，用正确的操作方法测量时，发现指针转过角度太大，说明倍率档选择过高， 应该选择×1Ω 倍率档；然后两表笔短接调零，进行测量读数后，将旋转选择开关至“OFF”，并拔出两表笔； 故步骤为 AEDC。 [2]．Rx 的测量值为 22Ω. (2)[3][4][5][6]．电路可能出现的最大电流为 则电流表选择 A2 即可；滑动变阻器要接成分压电路，则选用阻值较小的 R1；因电压表的内阻远大于待测电 阻，可知选用电流表外接电路，电路如图； 由于电压表的分流作用使得电流的测量值偏大，则电阻的测量值偏小。 3、（2020·山东省济宁市高三下学期二模）在测定电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了下列实验器 4.5 A 0.2A22x EI R = = ≈材： A.干电池两节，每节电动势约为 1.5V，内阻约几欧姆 B.直流电压表 V1、V2，量程均为 0～3V，内阻约为 3kΩ C.电流表，量程为 0～0.6A，内阻小于 1Ω D.定值电阻 R0，阻值为 5Ω E.滑动变阻器 R，最大阻值为 20Ω F 导线和开关若干 两位同学分别选用了上述部分实验器材设计了甲、乙两种实验电路。 （1）一同学利用如图甲所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组 U1、I 数据，并画出 U1—I 图像， 求出电动势和内电阻。这种方案测得的电动势和内阻均偏小，产生该误差的原因是________________，这 种误差属于___________(填“系统误差”或“偶然误差”)。 （2）另一同学利用如图乙所示的电路图组装实验器材进行实验，读出多组 U1 和 U2 的数据，描绘出 U1—U2 图像如图丙所示，图线斜率为 k，在纵轴上的截距为 a，则电源的电动势 E=_______，内阻 r=______。(用 k、a、R0 表示) 【答案】 (1). 电压表的分流 (2). 系统误差 (3). (4). 【解析】 (1)[1] [2]误差主要来源于电压表的分流作用，使流过内电阻的电流不等于流过电流表的电流；这种误差属于 系统设计方面的误差，因此属于系统误差。 . 1 a k− 0 1 kR k− (2)[3][4]根据电压与电动势的关系 整理得 可知 ， 解得 ， 4、（2020·山东省聊城市高三下学期二模）有一量程为 3V 的电压表 V，现要测量其内阻 RV。可选用的器 材有： 滑动变阻器甲，最大阻值 10Ω； 滑动变阻器乙，最大阻值 10kΩ； 电阻箱 R2，最大阻值 9999Ω； 电源 E，电动势约为 4V，内阻不计； 电压表 V0，量程 6V； 开关两个，导线若干。 1 2 1 0 U UU r ER −+ = 0 1 2 0 0 R ErU UR r R r = ++ + 0 rk R r = + 0 0 R Ea R r = + 1 aE k = − 0 1 kRr k = −(1)某小组采用 测量电路如图甲所示，在实物图中，已正确连接了部分导线，请完成剩余部分的连接 ________。 (2)连接好实验电路后，进行实验操作，请你将下面操作步骤补充完整： ①断开开关 S2 和 S1，将 R1 的滑片移到最左端的位置； ②闭合开关 S2 和 S1，调节 R1 的滑片位置，使电压表 V 满偏； ③断开开关 S2，保持____________不变，调节 R2，使电压表 V 示数为 1.00V，读取并记录此时电阻箱的阻 值为 R0。为使得测量结果尽量准确，滑动变阻器 R1 应选择_________(填“甲”或“乙”)，测出的电压表内 阻 R 测=___________，它与电压表内阻的真实值 RV 相比，R 测________RV(选填“＞”、“=”或“＜”)。 (3)另一小组采用了如图乙所示的测量电路图，实验步骤如下： ①断开开关 S2 和 S1，将 R1 的滑片移到最左端的位置； ②闭合开关 S2 和 S1，调节 R1，使电压表 V 满偏，记下此时电压表 V0 的示数； ③断开开关 S2，调节 R1 和 R2，使电压表 V 示数达到半偏，且电压表 V0 的示数不变； 读取并记录此时电阻箱的阻值为 R＇测，理论上分析，该小组测出的电压表 V 内阻的测量值与真实值相比， RV________R＇测(选填“＞”“=”或“＜”)。 的【答案】 (1). (2). R1 的滑片位置 (3). 甲 (4). (5). > (6). = 【解析】 (1)[1]．电路连接如图： (2)③[2][3][4][5]．断开开关 S2，保持 R1 的滑片位置不变，调节 R2，使电压表 V 示数为 1.00V，读取并记录 此时电阻箱的阻值为 R0。为使得测量结果尽量准确，滑动变阻器 R1 应选择阻值较小的甲，因电压表读数为 1V，则电阻箱电压为 2V，电阻箱的阻值等于电压表内阻的 2 倍，只让测出的电压表内阻 R 测= ；实际上 当断开 S2 时，电阻箱与电压表串联，则支路电阻变大，则电阻箱和电压表上的电压之和大于 3V，电阻箱上 的电压大于 2V，即电阻箱的阻值大于电压表内阻的 2 倍，实验中认为电阻箱的阻值等于电压表内阻的 2 倍， 即它与电压表内阻的真实值 RV 相比 R 测＞RV。 (3)[6]．由实验电路图与实验步骤可知，两种情况下分压电路电压不变，电压表示数半偏时电阻箱两端电压 与电压表电压相等，电压表内阻与电阻箱阻值相等，电压表内阻测量值等于真实值，即 R 测′=RV。 5、（2020·山东省日照市高三下学期二模）某同学利用如图 1 所示的电路测量一电压表（量程为 3V，内阻 约两三千欧）的内阻。可使用的器材有：待测电压表；两个定值电阻（ ， ）；两个 滑动变阻器 R3（其中一个最大阻值为 10 ，另一个最大阻值为 2000 ）；电阻箱 R0（只能使用×100 挡）； 电源 E（电动势约为 9V，内阻未知）；单刀开关 S 和 K；导线若干。 0 2 R 0 2 R 1 600R = Ω 2 3000R = W Ω Ω(1)请根据原理图 1，将实物图 2 连线_________； (2)实验步骤如下： ①为了保护电压表，开关 S 闭合前，将滑动变阻器 R3 的滑片滑动到接近图 1 中的滑动变阻器的______端（填 “左”或“右”）对应的位置； ②闭合开关 S，保持开关 K 断开，适当调节 R3，此时电压表示数如图 3 所示，读数为_____V；此后保持 R3 不变，多次调节 R0，电压表示数几乎保持不变； ③保持 S 闭合和 R3 不变，再闭合 K，调节 R0，做出电压表的示数 U 随着电阻箱阻值 R0 的变化图线，如图 4； (3)根据上述实验步骤，可知选择的滑动变阻器 R3 最大阻值为_________ ； (4)根据图线，计算得电压表的内阻 _________ 。（保留四位有效数字） 【答案】 (1). (2). 左 (3). 2.20 (4). 10 (5). 2515~2550 【解析】 Ω VR = Ω(1)[1]．实物连线如图； (2) ①[2]．为了保护电压表，开关 S 闭合前，将滑动变阻器 R3 的滑片滑动到接近图 1 中的滑动变阻器的左 端对应的位置； ②[3]．电压表读数为 2.20V； (3) [4]．闭合开关 S，保持开关 K 断开，适当调节 R3，此时电压表示数如图所示；此后保持 R3 不变，多次 调节 R0，电压表示数几乎保持不变；以上信息说明与滑动变阻器连接的上部分电路的电阻比滑动变阻器 R3 的阻值大得多，可知选择的滑动变阻器 R3 最大阻值为 10Ω。 (4)[5]．因保持 R3 不变，闭合开关 K，电压表示数不变，由电桥知识可知 由图像可知，当电压表读数为 2.20V 时，R0=505Ω，解得 RV=2525Ω 6、（2020·陕西省咸阳市高三下学期二模）物理社找到一根拉力敏感电阻丝，其阻值随拉力 F 变化的图像 如图甲所示，社员们按图乙所示电路制作了一个简易“吊杆”。电路中电源电动势 E=3V，内阻 r=1Ω；灵敏 毫安表的量程为 10mA，内阻 Rg=5Ω；R1 是可变电阻。A，B 两接线柱等高且固定。现将这两根拉力敏感电 阻丝套上轻质光滑绝缘杆，将其两端接在 A，B 接线柱上。通过光滑绝缘杆可将重物吊起。不计敏感电阻丝 的重力，现完成下列操作步骤： 步骤 a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻 R1 使毫安表指针满偏； 步骤 b：滑杆下吊上已知重力的重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为 θ； 步骤 c：保持可变电阻 R1 接入电路阻值不变，读出此时毫安表示数 I； 2 0 1 3000 600 VR R R R = =步骤 d：换用不同已知重力的物理，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值； 步骤 e：将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘 （1）写出敏感电阻丝上的拉力 F 与重物 G 的关系：F=___________。 （2）设 R-F 图像斜率为 k，写出毫安表示数 I 与待测重物重力 G 关系的表达式：I=___________。（用 E， r，R1，Rg，R0，k，θ 表示） （3）若 R-F 图像中 R0=50Ω，k=0.2Ω/N。测得 θ=45°，毫安表指针半偏，则待测重物的重力 G=________N。 （4）关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是________。 A．重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线均匀 B．重力零刻度线在毫安表零刻度处，刻度线不均匀 C．重力零刻度线在毫安表满刻度处，刻度线不均匀 D．重力零刻度线 毫安表零刻度处，刻度线均匀 （5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台简易“吊秤”称重前，进行了步骤 a 操作，则测 量结果________。（填“偏大”“偏小”或“不变”） 【答案】 (1). (2). (3). (4). C (5). 不变 在 2cos G θ 2cosg EI E kG I θ = + 1500 3N【解析】 (1)[1]对重物，可得 即 ; （2）[2]不挂重物时，由闭合电路欧姆定律可得 挂重物后， 由图中关系可知 整理得 （3）[3]将数据带入[2]中表达式可得 （4）[4]由（2）中分析可知，不挂重物时，电表满偏，此时应该为重力的 0 刻线，由 可知， 不成线性关系，故刻度为不均匀的，故 C 正确，A、B、D 错误； 2 cosF Gθ = 2cos GF θ= 1 0 g g EI r R R R = + + + 1 g EI r R R R = + + + 0 0 2cos kGR R kF R θ = + = + 2cosg EI E kG I θ = + 2cos 1500 2N g θ E EG k I I   = − =    2cos g θ E EG k I I   = −    G I−故选 B。 （5）[5]由于称重前现将电表调满偏，当电源内阻变化时，满偏时总电阻不变，故电源内阻变化对测量结果 无影响。 7、（2020·四川省成都市高三下学期 6 月三诊）欲研究一只额定电压为 8V、额定电流为 0.4A 的小灯泡的 伏安特性。要求测量精度高，且灯泡两端电压能够在 0~8V 范围内变化。实验提供的器材有： A.直流电源（电动势 9V，内阻不计） B.电流表（量程 0.6A，内阻约 0.3Ω) C.电流表（量程 3A，内阻约 0.06Ω) D 电压表（量程 10V，内阻约 10kΩ) E.滑动变阻器（阻值 0~10Ω) F.开关一只，导线若干 (1)为测电流，电流表应选择____________（填器材序号字母）。 (2)在答题卡对应的图（a）中用笔画线代替导线连接电路____。 (3)图（b）是利用实验测得的多组数据作出的小灯泡的伏安特性曲线（U 表示小灯泡两端的电压，I 表示通 过小灯泡的电流）。根据图（b）可确定小灯泡的功率 P 与 U2 或 P 与 I2 的关系曲线，下图中合理的是___。 （填选项序号字母） .A. B. C. D. (4)将该小灯泡接入图（c）所示电路。已知 R=4Ω，电源电动势 E=6.0V、内阻 r=1.0Ω，则小灯泡所消耗的电 功率为____________W。（保留 2 位有效数字） 【答案】 (1). B (2). (3). D (4). 1.4 【解析】 (1)[1]小灯泡额定电流为 0.4A，故选择 B。 (2)[2]要描绘待测元件的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，待测元 件的电阻 属于小电阻，故应采用电流表外接法；实物电路图如图所示 8 200.4R = Ω = Ω(3)[3]随着电压或电流的增大，小灯泡的电阻增大，小灯泡的电功率与电压或电流的关系分别为 或 所以 图象中切线斜率应不断减小， 图象中切线斜率不断增大，故 ABC 错误，D 正确。故选 D。 (4)[4]根据闭合电路欧姆定律 在图(b)中画出该图像，如图所示 由图象可知，交点为 则小灯泡所消耗的电功率为 2UP R = 2P I R= 2P U− 2P I− ( ) 6 5U E I R r I= − + = − 4.4VU = 0.32AI =8、（2020·天津市河西区高三下学期第二次质检）在测量干电池电动势 E 和内阻 r 的实验中，小明设计了 如图甲所示的实验电路，S2 为单刀双掷开关，定值电阻 R0=4Ω。合上开关 S1，S2 接图甲中的 1 位置，改变 滑动变阻器的阻值，记录下几组电压表示数和对应的电流表示数；S2 改接图甲中的 2 位置，改变滑动变阻 器的阻值，再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数。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的图像，如图乙所示，两直线与纵轴的截距分别为 3.00V、2.99V，与横轴的截距分别 为 0.5A、0.6A。 (1)S2 接 1 位置时，作出的 U－I 图线是图乙中的____________（选填“A”或“B”）线；测出的电池电动势 E 和内阻 r 存在系统误差，原因是____________。 (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)根据图线求出电流表内阻 RA=____________。 【答案】 (1). B (2). 电流表的示数偏小 (3). 3.00V (4). 1.0Ω (5). 1.0Ω 【解析】 (1)[1]当 S2 接 1 位置时，可把电压表、定值电阻 与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律可知 电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的 图线应是 B 线； [2]测出的电池电动势 和内阻 存在系统误差，原因是电压表的分流； (2)[3]当 S2 接 2 位置时，可把电流表、定值电阻 与电源看做一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律 4.4 0.32W 1.4WP UI= = × = 0R E U= 断 U I− E r 0R E U= 断可知电动势测量值等于真实值， 图线应是 线，即有 [4]由于 S2 接 1 位置时， 图线的 B 线对应的短路电流为 所以 真 解得 真 [5]对 线，根据闭合电路欧姆定律可得对应的短路电流为 解得电流表内阻为 9、（2020·天津市红桥区高三下学期二模）（1）下图千分尺的读数_________mm，20 分度的游标卡尺读数 为_________mm。 （2）在实验室中，往往利用半偏法测量电流表或电压表的内阻。测量电路图如下。E 为电源，其电动势为 E，R1 为总阻值较大的滑动变阻器。R2 为电阻箱。A 为被测电流表。用此电路，经以下步骤可近似测得电流 U I− A 3.00VAE U ==真 U I− 0.6ABI I ==短 r 0 5.0ΩA B E UR r I + = = =真 短 r 1.0Ω= A 0 0.5A A E r R R =+ + A 1.0ΩR =表的内阻 RA： ①闭合 K1，断开 K2，调节 R1，使电流表读数等于其量程 I0； ②保持 R1 不变，闭合 K2，调节 R2，使电流表读数等于 ； ③读出 R2 的值，则 RA=R2。 若电源的内阻忽略不计，则该实验的系统误差总是使电表内阻的测量值比其真实值________（填偏大还是 偏小） 【答案】 (1). 0.616~0.619 (2). 6.75 (3). 偏小 【解析】 （1）[1][2]根据千分尺的原理及读数方法，该读数为：0.5mm+（11.6~11.9） 0.01mm=0.616~0.619mm；根 据游标卡尺的原理及读数方法，该读数为：6mm+15 0.05mm=6.75mm； （2）[3]闭合开关 K2，电阻箱 R2 与电流表 A 并联，并联电阻小于电流表电阻 RA，电路中的总电阻变小，电 源电压不变，由于 知电路中的总电流变大，滑动变阻器 R1 分压 变大，故并联电路电压 变小，由 变小，所以电流表的内阻测量值偏小。 10、（2020·天津市十二县区重点学校高三下学期第二次联考）甲同学采用如图所示的电路测定电源的电动 势和内电阻。提供的器材：电压表（0~3V）、电流表（0~0.6A）及滑动变阻器 R、电键 S、导线。 0 2 I × × UI R = 1 1U IR= U并 0 2 A UR I = 并①该同学顺利完成实验数据的测量，如下表所示。并根据数据在空白的坐标纸上作出如图所示的 U－I 图线， 该图存在多处不妥之处，请指出（指出两处不妥之处）。______；__________； I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 U/V 2.93 2.87 2.85 2.77 2.75 2.70 ②该同学根据上表数据可测出电源的电动势 E=________V，内电阻 r=________Ω。（结果保留两位小数） ③为了在实验中保护电流表和调节电阻时使电压表、电流表的示数变化均明显，乙同学对甲同学的实验进 行改进，设计了如图所示的电路，电路中电阻 R0 应该选取下列备选电阻中的哪一个？_____。 A．1Ω B．5Ω C．10Ω D．20Ω 【答案】 (1). U 轴坐标起点的选取从 0 开始显然不妥 (2). 建立坐标系时没有标明单位也是不妥 (3). 2.98V（2.95—3.00）V (4). 0.50Ω（0.45—0.52）Ω (5). B 【解析】①[1]．U 轴坐标起点的选取从 0 开始显然不妥； [2]．建立坐标系时没有标明单位也是不妥； ②[3]．可测出电源的电动势 E=2.98V，内电阻 ③[4]．保护电阻 R0 应大约为 所以 B 选项正确； 2.98 2.64 0.490.7 Ur I ∆ −= = Ω ≈ Ω∆ 0 3V =5Ω0.6AR =