2020年高考真题和模拟题物理分项汇编--专题19 电学实验（解析版）

专题 19 电学实验 1．（2020·新课标Ⅰ卷）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为 1 kΩ，电 流表内阻为 0.5Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的 O、P 两点之间， 另一种是跨接在 O、Q 两点之间。测量得到如图（b）所示的两条 U–I 图线，其中 U 与 I 分别为电压表和电 流表的示数。 回答下列问题： （1）图（b）中标记为 II 的图线是采用电压表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量 得到的。 （2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线________（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻 的真实值，结果为________Ω（保留 1 位小数）。 （3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω （保留 1 位小数）。 【答案】 、 I 【解析】(1)若将电压表接在 、 之间， O P 50.5 50.0 O P V U UI R Rx = + 则 根据一次函数关系可知对应斜率为 。 若将电压表接在 、 之间，电流表分压为 根据欧姆定律变形可知 解得 根据一次函数可知对应斜率为 ，对比图像的斜率可知 所以 II 图线是采用电压表跨接在 、 之间。 （2）因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为 左右，根据 说明电流表的分压较小，电流表的分流较大，所以电压表应跨接在 、 之间，所以选择图线 I 得到的结 果较为准确。根据图像可知 ，考虑电流表内阻，则修正后的电阻为 。 2．（2020·新课标Ⅱ卷）某同学要研究一小灯泡L（3.6 V，0.30 A）的伏安特性。所用器材有：电流表 A1 （量程 200 mA，内阻 Rg1=10.0 Ω），电流表 A2（量程 500 mA，内阻 Rg2=1.0 Ω）、定值电阻 R0（阻值 R0=10.0 Ω）、滑动变阻器 R1（最大阻值 10 Ω）、电源 E（电动势 4.5 V，内阻很小）、开关 S 和若干导线。该 同学设计的电路如图（a）所示。 （1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线______。 x V x V R RU IR R = ⋅+ x V x V R R R R+ O Q A AU IR= AU IRR I −= A( )U I R R= + A( )R R+ I IIk k> O P 50Ω 1kΩ 50Ω 50Ω 0.5Ω < O Q 3V 1V 50.5Ω59.6mA 20mAxR −= ≈− x A 50.5Ω 0.5Ω 50.0ΩxR R r′ = − = − = （2）若 I1、I2 分别为流过电流表 A1 和 A2 的电流，利用 I1、I2、Rg1 和 R0 写出：小灯泡两端的电压 U=_______，流过小灯泡的电流 I=_______。为保证小灯泡的安全，I1 不能超过_______mA。 （3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取 相应的 I1 和 I2。所得实验数据在下表中给出。 I1/mA 32 55 85 125 144 173 I2/mA 171 229 299 379 424 470 根据实验数据可算得，当 I1=173 mA 时，灯丝电阻 R=_______Ω（保留 1 位小数）。 （4）如果用另一个电阻替代定值电阻 R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值 不能小于_______Ω（保留 1 位小数）。 【答案】 180 11.6 8.0 【解析】（1）根据电路图连接实物图如图所示 ( )1 1 0gI R R+ 2 1I I− （2）①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表 A1 和 R0 的总电压，故根据欧姆定律有 ； ②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为 ；③因为小灯泡的额定电压为 3.6V，故根据题目中 已知数据带入①中可知 I1 不能超过 180mA； （3）根据表中数据可知当 I1=173mA 时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为 U=3.46V；流过小灯泡的电流为 I=297mA=0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为 ； （4）要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到 3.6V，而电流表 A1 不能超过其量程 200mA，此时结合①有 ，解得 ，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电 阻的阻值不能小于 。 3．（2020·新课标Ⅲ卷）已知一热敏电阻当温度从10℃升至 60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学 利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源 E、开关 S、滑动变阻器 R（最大阻值为 20 Ω）、 电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为 100 Ω）。 (1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。 ( )1 1 0gU I R R= + 2 1I I I= − 3.46 Ω 11.6Ω0.297 UR I= = = ( )03.6 0.2 10 R= ´ + 0 8ΩR = 8Ω (2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，计算出相应的热敏电 阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为 5.5 V 和 3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ （保留 2 位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值 R 随温度 t 变化的曲线如图（a）所示。 (3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为 2.2kΩ。由图（a）求得，此 时室温为_____℃（保留 3 位有效数字）。 (4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E 为直流电源（电 动势为 10 V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过 6.0 V 时，便触发报警器（图中未画出）报警。 若要求开始报警时环境温度为 50 ℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电 阻的阻值应为_________kΩ（保留 2 位有效数字）。 【答案】 1.8 25.5 R1 1.2 【解析】(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接。连线如图。 (2)由部分电路欧姆定律得 (3)由图(a)可以直接可读该电阻的阻值为 2.2kΩ 对应的温度为 25.5℃。 (4)温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以 R1 为热敏电阻。由图线可知，温度为 50℃时，R1 =0.8kΩ，由欧姆定律可得 ， ，代入 数据解得 。 4．（2020·江苏卷）某同学描绘一种电子元件的 关系图象，采用的实验电路图如题图1 所示，V 为电 压表，mA 为电流表，E 为电源（电动势约 ），R 为滑动变阻器（最大阻值 ）， 为定值电阻，S 为 开关。 3 5.5 Ω 1.8kΩ0.3 10 UR I −= = ≈× 1 2( )E I R R= + 2U IR= 2 1.2kΩR = I U− 6V 20Ω 0R (1)请用笔画线代替导线，将题图 2 所示的实物电路连接完整____________。 (2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表： 电压 0.000 0.250 0.500 0.650 0.700 0.725 0.750 电流 0.00 0.10 0.25 0.60 1.70 4.30 7.50 请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的 图线____________。 (3)根据作出的 图线可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。 (4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻 ，会导致的两个后果是_________。 A．电压和电流的测量误差增大 B．可能因电流过大烧坏待测元件 C．滑动变阻器允许的调节范围变小 D．待测元件两端电压的可调节范围变小 / VU / mAI I U− I U− 0R 【答案】 非线性元件 BC 【解析】(1)根据题意连接电路如图。 (2)根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图。 (3)根据图像可知该元件是非线性元件。 (4)AB． 图线上某点与原点连线的斜率为 ，根据元件的特性可知，当电压超过一定数值时，电流会 急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线代替 ，电流急剧增大，可能会烧坏待测元件，对电流表和电 压表的测量误差无影响，A 错误，B 正确；CD．根据图像可知待测元件的电压范围小于 ，而电源电动势 为 ，因为待测元件两端电压非常小，如果用导线代替 ，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小， 难以调节，C 正确，D 错误。故选 BC。 5．（2020·浙江卷）某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。 (1)在答题纸相应的方框中画出图乙的电路图____________； (2)某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流 _____ ，电压 _____ ； (3)实验得到如图所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图 1_____（选填“甲”或“乙”）； I U− 1 R 0R 1V 6V 0R I = A U = V (4)该电池的电动势 _____V（保留三位有效数字），内阻 _____ （保留两位有效数字）。 【答案】 0.39～0.41 1.29～1.31 乙 1.51～1.54 0.52～0.54 【解析】(1)图乙中，电流表内接和变阻器串联接在电源两端，电压表测路段电压，则图乙对应的电路图为 (2)一节干电池的电动势一般约为 1.5V，故电压表量程选择 0~3V，电流表量程选择 0~0.6A，所以量表的读 数分别为 1.30V（1.29～1.31V 均可），0.40A（0.39～0.41A 均可） (3)由闭合电路欧姆定律可得 ，可得 U-I 图象的纵轴截距为电源电动势，斜率为电源内阻。图甲 中电流表外接，则实验测得的电源内阻 ，测量值偏大；图乙中电路 ，测量值偏小， 但是由于 ，故图乙实验测出的内阻误差更小，故图线Ⅰ对应图乙，图线Ⅱ对应的图甲。 (4)图线Ⅱ与纵轴的交点为电源的电动势 E=1.52V ；在图线Ⅰ与横轴的交点为短路电流 I=2.86A，由 ，此实验原理无误差。 E = r = Ω U E Ir= − A= +r r r测 内 = V V rr rr r+测 内 内 VR r 真 1.52V 0.532.86A Er I = = = Ω 6．（2020·山东卷）实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻” 的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有： 干电池一节（电动势约 1.5 V，内阻小于 1 Ω）； 电压表 V （量程 3 V，内阻约 3 kΩ）； 电流表 A （量程 0.6 A，内阻约 1 Ω）； 滑动变阻器 R （最大阻值为 20 Ω）； 定值电阻 R1 （阻值 2 Ω）； 定值电阻 R2 （阻值 5 Ω）； 开关一个，导线若干。 (1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过 程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在 U-I 坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化 范围比较小，出现该现象的主要原因是_____。（单选，填正确答案标号） A．电压表分流 B．干电池内阻较小 C．滑动变阻器最大阻值较小 D．电流 表内阻较小 (2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得 到的数据如下表所示。 序号 1 2 3 4 5 6 7 I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40 U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52 请根据实验数据，回答以下问题： ①答题卡的坐标纸上已标出后 3 组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出前 4 组数据对应的坐标 点并画出 U-I 图像________。 ②根据实验数据可知，所选的定值电阻为_____ （填“R1”或“R2”）。 ③用笔画线代替导线，请在答题卡上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路____________。 【答案】B R1 【解析】(1)电压表示数变化过小，则原因是外电阻比内阻大的多，即电源内阻偏小，故选 B。 (2)①根据数据做出 U-I 图像如图； ②由图像可知 ，电源内阻小于 1Ω，则定值电阻大于 1.63Ω，可知定值电阻为 R1； ③定值电阻与电源串联，电路如图； 7．（2020·天津卷）某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。 电压表 （量程 ，内阻约为 ） 电流表 （量程 ，内阻约为 ） 1.58= =2.630.6r R+ Ω定 0 ~ 3V 3kΩ 0 ~ 0.6A 1Ω 滑动变阻器 （ ，额定电流 ） 待测电池组 （电动势约为 ，内阻约为 ） 开关、导线若干 ①该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号 是________。 ②改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片 P 应置于滑动变阻器的________端（填 “a”或者“b”） ③实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在 电池组负极和开关之间串联一个阻值为 的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数 U 和对应的电流表读 数 I，并作出 图像，如图所示。根据图像可知，电池组的电动势为________V，内阻为________ 。 （结果均保留两位有效数字） 0 ~ 20Ω 1A 3V 1Ω 5Ω U I− Ω 【答案】5 a 2.9 0.80 【解析】①因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导 线 5 连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱； ②开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于 a 端； ③由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故 E=2.9V；图线与横轴的交点为短路电流 I=0.50A，故 可得等效内阻为 ；又因为在开关和电池负极之间接有 的电阻，在计算过程中等 效为内阻，故电源内阻为 。 8．（2020·云南省玉溪第五次调研）如图是用高电阻放电法测电容的实验电路图，其原理是测出电容器在 充电电压为 U 时所带的电荷量 Q，从而求出其电容 C.该实验的操作步骤如下： ①按电路图接好实验电路; ②接通开关 S，调节电阻箱 R 的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时的电压表读数 U0＝6.2 V 和微 安表读数 I0＝490 μA; ③断开电键 S 并同时开始计时，每隔 5 s 读一次微安表的读数 i,将读数记录在预先设计的表格中; ④根据表格中的 12 组数据，以 t 为横坐标，i 为纵坐标，在坐标纸上描点(图中用“×”表示),则： 2.9 Ω=5.80Ω0.5 Er I= = 5Ω 5.80Ω 5Ω=0.80Ωr¢ = - (1)根据图示中的描点作出图线_________ (2)图示中 i-t 图线下所围的“面积”所表示的物理意义是： ______________. (3)根据以上实验结果和图线，估算当电容器两端电压为 U0 所带的电量 Q0=__________，并计算电容器的电 容 C=________________.（这两空均保留两位小数） 【答案】 电容器两端电压为 U0 时所带电量为 Q. 8.00×10－3 C～8.25×10－3 C 1.30×10－3 F～1.33×10－3 F 【解析】（1）根据坐标系内所描出的点，用平滑的曲线把各点连接起来，作出图象，图象如图所示． （2）由△Q=I•△t 知，电荷量为 I-t 图象与坐标轴所包围的面积：则面积为电容器在开始放电时时所带的电荷 量，即电容器两端电压为 U0 时所带电量为 Q. （3）由图示图象可知，“面积”格数约 32～33 格．电容器电容为 U0 时，电荷量 Q=8.00×10-3C（8.00×10-3C～ 8.25×10-3C 均正确），电容器的电容 ； 9．（2020·浙江省义乌市高三（下)6 月适应性）（1）做静电场探究实验时，要给下图中的球形导体带上静 电我们可选用下图中的仪器__________（填字母） 3 38 10 1.30 106.2 QC FU − −×= = ≈ × （2）绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球 a，a 的表面镀有铝膜；在 a 近旁有（1）中已带上电的绝缘金 属球，旁边放着的是拾电球。利用这些仪器我们可以实现的实验目的有__________（可多选） A．验证库仑定律 B．证明带电体之间的静电作用力和带电体之间的距离是相关的 C．证明带电体之间的静电作用力和带电体的电量大小是相关的 D．证明静电作用力的大小和带电体的电量大小是成正比的 （3）某同学用下图装置进行“探究碰撞中的不变量”的实验，该实验__________平衡摩擦力，__________ 分别测量两小车的质量（两空均填“需要”或“不需要”）。根据纸带数据可计算出小车碰撞后的共同速度 大小为__________m/s。 【答案】A BC 需要 需要 0.695 【解析】(1) 做静电场探究实验时，要给下图中的球形导体带上静电我们可选用起电器，故选 A。 (2) A．验证库仑定律需要精确测量距离和库仑力，该装置做不到，故 A 错误；B．通过改变距离观察偏角， 从而证明带电体之间的静电作用力和带电体之间的距离是相关的，故 B 正确；C．通过改变带电体的电量大 小观察偏角，从而证明带电体之间的静电作用力和带电体的电量大小是相关的，故 C 正确；D．证明静电作 用力的大小和带电体的电量大小是成正比，需要精确测量出库仑力，该装置做不到，故 D 错误。故选 BC。 (3)动量守恒的条件是系统受到的合外力为零，故需要平衡摩擦力。需要探究的是碰撞前后的动量相等，需 要测量两小车质量。 小车碰撞后的共同速度小于碰撞前的速度，故选 DE 段计算该速度为 。 10．（2020·云南省红河哈尼族彝族自治州统一检测）甲同学利用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内 阻，提供的器材有： A．干电池两节，每节电动势约为 1.5 V，内阻未知 B．直流电压表 V1：量程 3V，内阻约为 C．直流电压表 V2：量程 15V，内阻约为 D．直流电流表 A：量程 0.6A，内阻 E．滑动变阻器 F．导线和开关 （1）为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选用_________（选填“V1”或“V2”）； （2）某次实验部分数据如下表所示，其中一组数据读数如图乙所示，读出数据，完成下表。则：①处的读 数为______V；②处的读数为________A； U/V 2.62 2.48 2.34 ① 2.06 1.92 I/A 0.08 0.12 0.16 ② 0.24 0.28 0.0695 m / s 0.695m / s0.1 xv t = = = 3kΩ 6kΩ 2AR = Ω （3）利用表格中的数据在图丙中作出 U－I 图象________； （4）由图象可知，两节干电池总电动势 E=______ V，总内阻 r=______ Ω。（计算结果保留三位有效数字） 【答案】V1 2.20V（2.19~2.21 均可） 0.20A 2.90V （2.86~2.94 均可） 1.50Ω（1.46~1.54 均可） 【解析】（1） 两节干电池的电动势约为 3 V，为了尽可能提高实验精度，实验中电压表应选 V1； （2）量程为 3V 时，电压表的最小分度值为 0.1V，读数为 2.20V（2.19~2.21 均可）； 量程为 0.6A 时，电流表的最小分度值为 0.02A，读数为 0.20A； （3）U－I 图象如下： （4） 根据闭合电路的欧姆定律有 整理得 所以纵截距是电源电动势大小，斜率绝对值是内阻大小，由图计算可得 （2.86~2.94 均可） （1.46~1.54 均可） （1.46~1.54 均可） 11．（2020·广东省佛山市高三二模）小明手里有一块多用电表A，其功能完好，但刻度值已不清晰。他想 通过实验测定该多用表（简称 A 表，下同）“×10 ”档欧姆调零后的内阻 R0 和内置电源的电动势 E。 他找来了另一个多用电表 B（简称 B 表，下同）、一个电阻箱、一个开关和若干导线作为实验的器材。 E U Ir= + U Ir E= − + 2.90VE = 1.50Ωr = 1.50Ωr = Ω 实验的操作如下： (1)小明将 A 表调到“×10 ”档，将 B 表调到“mA”档，准备如图（甲）将所有的器材串联起来作为实 验电路。请你在图中连好剩余的导线__________； (2)先使用 B 表的电流档测量 A 表“×10 ”档的满偏电流。将电阻箱阻值调为0，将 A 表调到欧姆档“×10 ”档位置。几次试测后，确定B 表应使用“10mA”档，调节A 表的欧姆调零旋钮直至 A 表满偏，此时 B 表的读数如图（乙）所示，记录下 B 表读数为__________mA； (3)断开开关，保持 A、B 表档位不变，将 A 表__________短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路。 (4)调节电阻箱，闭合开关，当 B 表读数为 6.0mA 时，读出电阻箱阻值为 R1（ ）；继续调节电阻箱阻值， 当 B 表读数为 4.0mA 时，读出电阻箱阻值为 R2（ ）； (5)断开电路，整理器材。 根据以上测量数据，可算出 A 表“×10 ”档内置电源的电动势 E=__________V，A 表“×10 ”档欧姆 调零后的内阻 R0=__________ ，B 表量程“10mA”档的内电阻 RB=__________ 。（以上 3 空的结果用 R1、R2 表示） 【答案】连线图见解析 8.0 红黑表笔 【解析】(1)．电路连线如图； Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω 2 13( ) 250 R R− 2 13( ) 2 R R− 2 13 2 R R− (2)．因为 B 表应使用“10mA”档，则 B 表读数为 8.0mA； (3)．断开开关，保持 A、B 表档位不变，将 A 表红黑表笔短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路； (5)．设电表 A 欧姆×10 档的内阻为 R0，则有 设电表 B 量程为 10mA 档的内阻为 RB，则 解得 12．（2020·广西岑溪市期中）某同学欲测量量程为300μA 的微安表头 G 的内阻。可供选择的实验器材有： A．微安表头 G（量程 300μA，内阻约为几百欧姆） B．滑动变阻器 R1（0～10kΩ） C．滑动变阻器 R2（0～50kΩ） D．电阻箱（0～9999.9Ω） E.电源 E（电动势约为 9V） F.开关、导线若干 该同学先采用如图所示的电路测量 G 的内阻，实验步骤如下： 0 0 8mAEI R = = 0 1 6mA B E R R R =+ + 20 4mA B E R R R =+ + 2 13( ) (V)250 R RE −= 2 1 0 3( ) ( )2 R RR −= Ω 2 13 ( )2B R RR −= Ω ①按图连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置； ②断开 S2，闭合 S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使 G 满偏； ③闭合 S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使 G 的示数为 200μA，记下此时电阻箱 的阻值。 回答下列问题: （1）实验中滑动变阻器应选用___________（填“R1”或“R2”）。 （2）若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为 R，则 G 的内阻 Rg=___________。 【答案】R2 【解析】（1）．闭合 S2 开关时认为电路电流不变，实际上闭合开关 S2 时电路总电阻变小，电路电流增大， 而电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关 S2 时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减 小实验误差，滑动变阻器应选择阻值较大的 R2； （2）．闭合开关 S2 时认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的 ，则流过电阻箱的电流为满偏电 流的 ，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则 。 13．（2020·江西省上饶市高三考前模拟）光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映 光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 lx)．某光敏电阻 R 的阻值随照度变化的曲线如图甲所示． （1）如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件．利用直流电源给电磁铁供电，利用 220V 交流电 1 2 R 2 3 1 3 1 2gR R= 源给路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件__________． （2）用多用电表“×100”Ω 挡，测量图中电 磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，为了更准确的测量其阻值， 接下来应选用___________Ω 挡(填“×1k 或“×10”)，进行欧姆调零后，重新测量其示数如图丙所示，则线圈的 电阻为___________Ω． （3）已知当线圈中的电流大于或等于 2mA 时，继电器的衔铁将被吸合．图中直流电源的电动势 E=6V，内 阻忽略不计 ，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0~10Ω，2A)、R2(0~200Ω，1A)、R3(0-1750Ω，1A)要求 天色渐暗照度降低至 1.0 lx 时点亮路灯，滑动变阻器应选___________择(填“R1”、“R2”或“R3”)．为使天色更 暗时才点亮路灯，应适当地___________(填“增大”或“减小”)滑动电阻器的电阻． 【答案】 ×10 140 减小 【解析】（1）光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电 流值大，电磁铁将被吸住；静触点与 C 接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小， 所以静触点与 B 接通．所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在 AB 之间．电路图如图： （2）欧姆表指针偏转角度太大，说明电阻太小，应换作小倍率的“×10”Ω 挡；读数是先读出表盘的刻度， 然后乘以倍率，表盘的刻度是 14，倍率是“×10Ω”，所以电阻值是 14×10=140Ω； （3）天色渐暗照度降低至 1.01x 时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是 2kΩ，电路中的电流是 2mA，R= = −2000=1000Ω，所以要选择滑动变阻器 R3，由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变 大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻。 14．（2020·高三高考冲刺物理模拟）某探究小组要尽可能精确地测量电流表A1 的满偏电流，可供选用的 3R E RI − 光 -3 6 2 10× 器材如下： A．待测电流表 A1（满偏电流 Ig 约为 、内阻 约为 ，表盘刻度均匀、总格数为 ） B．电流表 A2（量程为 0.6A、内阻 ） C．电压表 V（量程为 3V、内阻 ） D．滑动变阻器 （最大阻值为 ） E.电源 （电动势有 3V、内阻 约为 ） F.开关 一个，导线若干 ①该小组设计了图甲、图乙两个电路图，其中合理的是______（选填“图甲”或“图乙”）； ②所选合理电路中虚线圈处应接入电表______（选填“ ”或“ ”）； ③在开关 闭合前，应把滑动变阻器的滑片 置于______端（选填“ ”或“ ”）； ④在实验中，若所选电表的读数为 ，电流表 A1 的指针偏转了 格，则可算出待测电流表 A1 的满偏电流 Ig=______． 【答案】图乙 C b 【解析】（1）因为变阻器的全电阻小于电流表内阻,所以变阻器应采用分压式接法,所以合理的是图乙电路; （2）因为电压表 V 的满偏电流 ,与待测电流表量程 接 近,所以虚线处应接电表 C; （3）闭合电键前,应将变阻器的滑片置于输出电压最小的 b 端， （4）根据电流关系可知： ，解得： 故本题答案是：乙；C；b； 800μA 1r 100Ω N 2 0.1r = Ω 3kΩVR = R 20Ω E r 1.5Ω S B C S P a b Z n ( )3000V ZN ZN nR n 或 V 3 0.001A 1mA 1000μA3000 UI R = = = = = 800μA g V Z n IR N = g V NZI nR = g V NZI nR = 15．（2020·山东淄博高三 5 月阶段性诊断）太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光 照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电 池板在没有光照时(没有储存电能)的 I－U 特性．所用的器材包括：太阳能电池板，电源 E，电流表 A，电 压表 V，滑动变阻器 R，开关 S 及导线若干． (1)为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的________(填“a”或“b”)． (2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的 I－U 图象．由图可知，当电压小于 2.00 V 时， 太阳能电池板的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为 2.80 V 时，太阳能电池板的电阻为________ Ω. (3)当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图丙所示，分析该曲线可知，该 电池板作为电源时的电动势为________ V．若把它与阻值为 1 kΩ 的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照 射情况下，该电池板的效率是________%.(结果保留三位有效数字) 【答案】a 很大 1.0×103 2.8 64 【解析】（1）测绘伏安特性曲线，电压和电流需从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，应选图 a 所 示实验电路． （2）由 ，得电阻阻值 ，由图乙所示图象可知，在电压小于 2.00V 时，电流 I 很小，所以太阳 能电池的电阻很大．由图丙所示图象可知，当电压为 2.80V 时，电流 I=2.80×10-3A，电阻 ． （3）由图可知，图象与纵坐标的交点为电源的电动势，故电动势为 2.8V；若与 1kΩ 的电阻连接构成一个 闭合电路；在 图中作出对应的电阻的伏安特性曲线，如图所示； UI R = UR I = 3 3 2.80V 1.0 10 Ω 1.00kΩ2.80 10 A UR I −= = = × =× U I− 图象的交点为电源的工作点，则由图可知电源的工作电压为 1.8V，则电源的效率 ； 16．（2020·湖南省衡阳市下学期第二次联考）某研究性学习小组的同学欲做“描绘小电珠的伏安特性曲线” 实验.已知所用小电珠的额定电压和额定功率分别为 2.5V、1.2W，实验使用的直流电源的电动势为 3.0V 内阻忽略不计，实验可供选择的器材规格如下 a、电流表 A1（量程 0～0.6A，内阻约 5Ω） b、电流表 A2（量程 0～3A，内阻约 0.1Ω） c、电压表 V1（量程 0～3V，内阻约 3kΩ） d、电压表 V2（量程 0～15V，内阻约 2000Ω） e、滑动变阻器 R1（阻值 0～10，额定电流 1A） f、滑动变阻器 R2（阻值 0～5000，额定电流 500mA） 请回答下列问题： （1）为了完成实验且尽可能减小实验误差，电流表应选择_______，电压表应选择_________、滑动变阻器 应选择_________（填写实验器材前的序号） （2）根据所选的实验器材，请设计合理的电路原理图来完成该实验________ （3）该研究性学习小组的同学用设计好的电路测得了该小电珠两端的电压 U 和通过该小电珠的电流，由欧 姆定律计算得到的小电珠的电阻值_______（选填“大于”“等于＂或“小于＂）真实值 1.8 100% 64.3%2.8 η = × = （4）该研究性学习小组的同学通过设计好的电路得到了多组实验数据，并根据得到的多组数据在坐标系中 描点画图，如图所示，该图线向下弯曲，其原因是______. （5）如果取两个这样的小电珠并联以后再与一阻值为 2.0Ω 的定值电阻串联，并接在电动势为 3.0V、内阻 忽略不计的直流电源两端，则每个小电珠消耗的实际功率应为________W（结果保留两位小数） 【答案】a c e 小于 小电珠的电阻随温度的升高而增大 0.57 （0.50—0.60） 【解析】(1)由于灯泡的额定电压为 2.5V，所以电压表应选：C，额定电流为： ，所以电 流表选：a，本实验灯泡两端电压从零开始变化，所以滑动变阻器用分压式即用总阻值较小的，即为 e； (2) 本实验灯泡两端电压从零开始变化，所以滑动变阻器用分压式，灯泡的电阻较小，所以电流表应外接， 电路图如图所示： (3)由于电压表的分流作用，所以电流表的示数比流过灯泡的电流更大，由公式 可知，电阻的测量值 小于真实值； (4)I-U 图象的斜率表示电阻的倒数，由图可知，电阻随电压的增大而增大，其原因是灯泡的电阻随温度的增 大而增大； (5)将定值电阻与电源等效为内阻为 2.0 ，电动势为 3.0V 的电源，由闭合电路欧姆定律得： 1.2 0.482.5I A A= = UR I = Ω ，变形得： ，I-U 关系图象作入 I-U 图中 由图可知，U=1.28V，I=0.43A，所以灯泡的实际功率为： ． 17．（2020·浙江省杭州市高考命题预测卷）下图为研究电磁感应现象的实验装置，部分导线已连接． （1）用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好_______． （2）在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：将原线圈迅 速插入副线圈时，灵敏电流计指针将____（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”） ．原线圈插入副线圈后， 将滑动变阻器触头迅速向右拉时，灵敏电流计指针将____（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”） ；断开 电键时，灵敏电流计指针将____（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）． 【答案】（1）见解析 （2）向右偏 向左偏 向左偏 【解析】（1）将电源、电键、变阻器、原线圈串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱， 再将电流计与副线圈串联成另一个回路，电路图如图所示． 在闭合电键时，穿过线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏转；将原线圈迅速插入副线圈时，穿过 线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针将向右偏．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向右拉时， 3.0 2.0U I= − 3 1 2 2I U= − 0.55P UI W= = 线圈中的电流减小，穿过线圈的磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏．断开电键时，线圈中的电流减小， 穿过线圈的磁通量减小，灵敏电流计指针将左偏. 18．（2020·山西省阶段性检测）某同学利用如图的装置研究磁铁下落过程中的重力势能与 电能之间的相互转化．内阻 r=40Ω的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器 连接．滑动变阻器最大阻值 40Ω，初始时滑片位于正中间 20Ω的位置．打开传感器，将质量 m=0.01kg 的磁 铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为 N 极．穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止（磁铁下落中受 到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动），释放点到海绵垫高度差 h=0.25m．计算机屏幕上显示出如图的 UⅠ-t 曲线，重力加速度 g=10m/s2．计算结果均保留 3 位有效数字．如果有下列根号可取相应的近似值： ； ,g=10m/s2．计算结果均保留 3 位有效数字．如果有下列根号可取相 应的近似值： （1）磁铁穿过螺线管过程中，螺线管产生的感应电动势最大值约为_________ V． （2）图像中 UI 出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内 部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是（_______） A．线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程 B．如果仅略减小 h，两个峰值都会减小 C．如果仅略减小 h，两个峰值可能会相等 D．如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大 （3）在磁铁下降 h=0.25m 的过程中，可估算重力势能转化为电能的效率约是_____． 【答案】1.05V ABD 2.58∼2.76% 【解析】（1）由 UI-t 曲线可知线圈的最大输出功率为：P 出=0.0062W ① 线圈输出功率表达式为：P 出＝I2R 外 ② 根据闭合电路欧姆定律得：E=I（R 内+R 外） ③ 联立①②③将 R 内=40Ω，R 外=20Ω 代入得 E=1.05V （1.0～1.1 都对） 0.1240 0.35≈ 0.00031 0.0175≈ （2）磁铁进入线框时，磁通量增大，当磁铁从线框出来时，磁通量减小，故 A 正确；当 h 减小时，磁铁进 入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能相等， 故 B 正确，C 错误；根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中 滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故 D 正确．故选 ABD． （3）下落过程减小的重力势能为：EP=mgh=0.025J； 根据图象物理意义可知：图象与横轴围成面积大小等于下落过程中电源的输出电能： E 出＝2.15×10−4J 所以总能量为： 重力势能转化为电能的效率为： 19．（2020·浙江省临安市昌化中学上学期期末）(1)在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中． ①为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究．某 同学想到了多用电表内部某一挡含有直流电源，他应选用多用电表的________挡(填“欧姆”“直流电流”“直流 电压”“交流电流”或“交流电压”)对灵敏电流计进行测试．由实验可知，当电流从正接线柱流入电流计时，指 针向右摆动． ②如图甲所示，实验中该同学将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中(线圈绕向如图乙所示)，电流计的 指针向________(填“左”或“右”)偏转． （2）研究双缝干涉现象时，如图所示，调节仪器使分划板的中心刻度对准一条亮条纹的中心 A，示数如图 所示，其读数为___________mm。移动手轮至另一条亮条纹中心 B，读出其读数为 27.6mm。已知双缝片与 光屏间距为 0.6m，所用双缝相距 0.2mm，则所测单色光波长为__________m。 4( ) =6.45 10E R RE JR 出 外 内 外 ＝ −+ × 46.45 10100% 100% 2.58%0.025P E E η −×= × = × = 【答案】欧姆； 右； 19.4； ； 【解析】（1）电压表和电流表内部不含电源，只有欧姆表内部有电源，所以应选多用电表的欧姆档； （2）由图示导线绕法，根据楞次定律可以判断电流从电流表正极流入，所以指针向右偏转； （3）根据游标卡尺的读数方法，A 条纹中心刻度线读数为19mm+4×0.1mm=19.4mm，两刻度之间距离等于 4 个条纹宽度，故 Δx= mm=2.05mm，d=0.2mm，l=6m 根据 ，代入数据得：λ= m 20．（2020·河南省郑州市 2019 年高中毕业班第二次质量预测）导体或半导体材料在外力作用下产生机械 形变时，其电阻值发生相应变化，这种现象称为应变电阻效应。图甲所示，用来称重的电子吊秤，就是利 用了这个应变效应。电子吊秤实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是：挂钩上挂上重物，传感 器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变（宏观上可认为形状不变），拉力敏感电阻丝的电阻也随着 发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将所称物体重量变 换为电信号。 物理小组找到一根拉力敏感电阻丝 RL，其阻值随拉力 F 变化的图象如图乙所示，小组按图丙所示电路制作 了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势 E＝3V，内阻 r＝1Ω；灵敏毫安表量程为 10mA，内阻 Rg＝50Ω；R1 是可变电阻器，A、B 两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在 A、B 两接线柱之间固定不动。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力，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.滑环下吊上已知重力的重物 G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为 θ； 76.8 10−× 27.6 19.4 4 − lx d λ∆ = 76.8 10−× 步骤 c.保持可变电阻 R1 接入电路电阻不变，读出此时毫安表示数 I； 步骤 d.换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值； 步骤 e：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。 （1）试写出敏感电阻丝上的拉力 F 与重物重力 G 的关系式 F＝____； （2）设 R-F 图象斜率为 k，试写出电流表示数 I 与待测重物重力 G 的表达式 I＝ ___（用 E、r、R1、Rg、 R0、k、θ 表示）； （3）若 R-F 图象中 R0＝100Ω，k＝0.5Ω／N，测得 θ＝60°，毫安表指针半偏，则待测重物重力 G=___ N； （4）关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是（_____） A．重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线均匀 B．重力零刻度线在电流表零刻度处，刻度线均匀 C．重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线不均匀 D．重力零刻度线在电流表零刻度处，刻度线不均匀 （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）600 N ； （4）C； (5) 不变 【解析】（1）对滑环受力分析，由平衡知识可知：2Fcosθ=G，解得 ； （2）由图乙可知：R=kF+R0；由丙电路可知： ； （3）将 R0＝100Ω，k＝0.5Ω／N，θ＝60°，I= Ig=5mA，E＝3V，内阻 r＝1Ω，Rg＝50Ω 带入 可得 G=600N； （4）当不挂重物时，电流计满篇，则重力零刻度线在电流表满刻度处，因 G 与 I 不是正比关系，则刻度线 不均匀，故选 C. （5）实验前进行了 a 操作，则 ，则当挂重物 G 时： 2cos GF θ= 1 0 2cosg EI Gr R R R k θ = + + + + 2cos GF θ= 1 1 0 2cos g g E EI Gr R R R r R R R k θ = =+ + + + + + + 1 2 1 0 2cosg EI Gr R R R k θ = + + + + 1 0 g g EI r R R R = + + + ，则 I 不变，对实验的结果无影响，测量结果不变. 21．（2020·新疆哈密市期末卷）图为“研究电磁感应现象”的实验装置： (1)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有： ①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________； ②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针________； (2)在做实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将________。 A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C．不能用楞次定律判断感应电动势方向 D．可以用楞次定律判断感应电动势方向 【答案】右偏 左偏 BD 【解析】(1)如果在闭合开关时，线圈中的电流增加，灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么当磁通量增加 时，指针右偏： ①．将原线圈迅速插入副线圈时，磁通量增加，则灵敏电流计指针将右偏； ②．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，电流减小，磁通量减小，则灵敏电流计指针左偏； (2)．在做实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将仍有电磁感应现象，但因电路不闭合， 无感应电流，只有感应电动势，且仍能用楞次定律判断感应电动势方向；故选 BD。 1 2cos g g E EI E Gr R R R kI θ = =+ + + +