2022届高考物理一轮复习热点强化8电学实验含解析新人教版

高考热点强化(八)　电学实验(时间：40分钟)1．要精确测量一个直流电源的电动势和内阻，有下列实验器材可供选择：A．待测电源(电动势约为4.5V，内阻约为2Ω)B．电流表A(量程为0.6A，内阻为1Ω)C．电压表V1(量程为15V，内阻为3kΩ)D．电压表V2(量程为3V，内阻为2kΩ)E．定值电阻R1＝500ΩF．定值电阻R2＝1000ΩG．滑动变阻器R(阻值范围为0～20Ω)H．开关及导线若干(1)该实验中电压表应选________，定值电阻应选______(均选填器材前面的序号)。(2)在方框中画出实验电路图。[解析]　(1)待测电源的电动势约为4.5V，用量程为15V的电压表V1读数误差较大，选用量程为3V的电压表V2，需串联电阻扩大电压表V2的量程，串联的定值电阻R＝RV＝1000Ω。故电压表应选D，定值电阻应选F。(2)如图所示。-10- 甲　　　　　　　　乙[答案]　(1)D　F　(2)见解析图2．要测量某种合金的电阻率。(1)若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率ρ＝________。用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为________mm。甲(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关。根据原理图在图丙中将实物连线补充完整。乙丙(3)闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为U1＝1.35V，I1＝0.30A；当S2处于位置b时，电压表和电流表的示数分别为U2＝0.92V，I2＝0.32A。根据以上测量数据判断，当S2处于位置________(选填“a”或“b”)时，测量相对准确，测量值R＝________Ω(结果保留两位有效数字)。[解析]　(1)合金丝电阻R＝ρ＝＝，则电阻率ρ＝-10- ；由题图甲所示螺旋测微器可知，其示数为0.5mm＋15.3×0.01mm＝0.653mm。(2)实物电路图如图所示。(3)根据＝≈0.32，＝≈0.06，可知电压表示数变化较大，说明电流表分压作用较大，因此必须采用电流表外接法，即S2处于位置b。根据欧姆定律可得R＝＝Ω≈2.9Ω。[答案]　(1)　0.653(0.651～0.655均正确)(2)见解析图　(3)b　2.93．某课外兴趣小组利用图甲所示电路测量多用电表内电池的电动势和欧姆挡“×1”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电流表(量程200mA，内阻为几欧)；滑动变阻器(最大阻值30Ω)；导线若干。甲　　　　　　　　　乙　　　丙回答下列问题：-10- (1)将多用电表挡位调到欧姆挡“×1”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点。(2)将图甲中多用电表的黑表笔和________(填“1”或“2”)端相连，红表笔和另一端相连。(3)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电流表的读数分别为5.0Ω和150.0mA。从测量数据可知，电流表的内阻为________Ω。(4)将滑动变阻器滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电流表的示数如图丙所示。多用电表和电流表的读数分别为________Ω和________mA。(5)多用电表欧姆挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为______V，欧姆挡“×1”挡内部电路的总电阻为________Ω。(结果保留2位有效数字)[解析]　(1)使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零。(2)多用电表电流为“红进黑出”，图甲中外电路电流由2到1，所以黑表笔应连2端。(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，多用电表所测电阻为外电路电阻，即电流表内阻，所以电流表内阻为5.0Ω。(4)根据表盘上最上面的刻度线读数可知，结果为10×1Ω＝10Ω，由图丙知电流表读数为128mA。(5)由闭合电路欧姆定律得E＝I1(rA＋R内)，E＝I2(R外＋R内)，代入数据解得E＝4.4V，R内＝24Ω。[答案]　(1)短接　(2)2　(3)5.0　(4)10　128　(5)4.4　244．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小贾同学用导线按如图甲所示方式连接实物，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零。-10- 甲乙(1)为调节方便，测量准确，滑动变阻器应选用________(填器材符号：阻值范围0～200Ω的滑动变阻器R1；阻值范围0～10Ω的滑动变阻器R2)。(2)闭合开关，移动滑片，当电压表与电流表的示数如图乙所示时，小灯泡消耗的电功率是________W。(结果保留三位有效数字)(3)若调节滑动变阻器时，小灯泡亮度会发生变化，但电压表、电流表的示数始终不能调为零，则断路的导线为________(填导线符号：“a”“b”“c”“d”“e”“f”“g”或“h”)。(4)以下操作不符合安全要求的是________。A．连接实物图时，开关应断开B．开关闭合前，滑片应放在左端C．开关闭合前，滑片应放在右端D．实验结束时，应先拆去电源(5)若小贾同学依次画出电压逐渐增大时与电压逐渐减小时的两条伏安特性曲线如图丙所示，请你判断电压逐渐增大时的图线是________(填“a”或“b”)。丙-10- [解析]　(1)电路用分压式接法时，选用阻值小的滑动变阻器方便调节，故选R2。(2)电压表读数U＝2.40V，电流表读数I＝0.50A，小灯泡消耗的电功率P＝UI＝1.20W。(3)调节滑动变阻器，电压表、电流表示数变化但不能为零，滑动变阻器由分压式接法变为限流式接法，只能是g导线断开。(4)开关闭合前，滑片若放在滑动变阻器的右端，小灯泡两端的电压最大，易损坏，故选C。(5)在相同电压下，电压逐渐增大时比电压逐渐减小时的灯丝温度低，电阻小，电流大，故图线a是电压逐渐增大时的伏安特性曲线。[答案]　(1)R2　(2)1.20　(3)g　(4)C　(5)a5．某实验小组要测量一节旧干电池的电动势和内电阻，用到下列器材：灵敏电流计Ⓖ(内阻为50Ω)；电压表(0～3V，内阻约为10kΩ)；电阻箱R1(0～999.9Ω)；滑动变阻器R2；开关；导线若干。甲由于灵敏电流计的量程太小，该实验小组用电阻箱R1与灵敏电流计Ⓖ并联，可使其量程扩大为原来的20倍，则改装后的电流表内阻为________Ω。乙扩大量程后灵敏电流计的刻度盘并没有改变，将器材连接成如图甲所示的电路，调节滑动变阻器，读出了多组电压表示数U和灵敏电流计的示数IG，并作出了UIG图线如图乙所示，由作出的UIG图线及题中的相关信息，可求得干电池的电动势E＝_______V，内阻r＝_______-10- Ω。[解析]　改装后的电流表内阻为r′g＝rg＝×50Ω＝2.5Ω；由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋20IG(r＋r′g)，则UIG图线在纵轴的截距为电动势E＝1.40V，斜率为20(r＋r′g)＝＝200，解得内阻r＝7.5Ω。[答案]　2.5　1.40　7.56．为了测量一电压表V的内阻，某同学设计了如图甲所示的电路。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单掷开关，E是电源。甲乙(1)用笔画线代替导线，根据如图甲所示的实验原理图将如图乙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。-10- (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：________________________。[解析]　(1)电路连线如图所示：(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；电流通过电阻时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。[答案]　(1)见解析图　(2)①R0　标准电压表V0　②R　标准电压表V0仍为U　③平均值　(3)电阻箱阻值不连接；电流通过电阻时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7.同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表。(1)若使用图1所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的______点(选填“b”或“c”)。图1(2)测得电阻丝的UI图象如图2所示，则Rx为______Ω(保留两位有效数字)。-10- 图2(3)实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态。某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化。他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图3所示。由图可知当风速增加时，Rx会________(选填“增大”或“减小”)。在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10V，需要将滑动变阻器RW的滑片向________端调节(选填“M”或“N”)。图3(4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图4所示的电路。其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，为待接入的理想电压表。如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“＋”端和“－”端应分别连接到电路中的________点和________点(在“a”“b”“c”“d”中选填)。-10- 图4[解析]　(1)由于电流表的内阻与Rx相当，选择内接法会使电阻的测量值偏大，而电压表为理想电压表，选择电流表外接法可以减小电阻的测量误差，故连接c点。(2)由部分电路的欧姆定律R＝知UI图象的斜率代表电阻，求得Rx＝Ω≈4.2Ω。(3)由图3知风速增大后，代表电阻的纵坐标数值在减小；Rx减小，导致总电阻减小，总电流增大，使得并联部分的电压减小，向M端滑动可使并联部分的电压重新增大为10V。(4)当风速为零时，电压表的示数也为零，电路的b和d两点构成电桥，满足Uad＝Uab；而下端的Rx减小后>，即Uad>Uab，有φd