（廣西專用）2020高考物理二輪復習 專題能力訓練15 電學實驗（含解析）

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1、專題能力訓練15　電學實驗 (時間:45分鐘　滿分:100分) 1.(14分)(1)圖甲是多用電表的簡化電路圖,作為電壓表使用時,選擇開關應接　　　　;? 甲 作為歐姆表使用時,選擇開關應接　　　　(均選填“1”“2”或“3”)。使用多用電表時,電流一定從　　　(選填“A”或“B”)端流入多用電表。? (2)利用多用電表和電阻箱測量一電源的電動勢和內(nèi)阻的電路如圖乙。調(diào)節(jié)電阻箱,記錄多組電阻箱示數(shù)R和多用電表示數(shù)I,作出R- 1I的圖線如圖丙所示。由圖丙可求得電動勢E=　　　　V,內(nèi)阻r=　　　　Ω。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)? 如果忽略偶然誤差,本實驗測得的E測、r測與真實值比

2、較:E測　　　　E真,r測　　　　r真。(均選填“<”“=”或“>”)? 乙 丙 答案:(1)3　2　A (2)2.9(2.8~3.0)　1.2(1.1~1.3)　=　> 解析:(1)由題圖甲可知,作為電壓表使用時,選擇開關應接位置3;作為歐姆表使用時,選擇開關應接2,內(nèi)部電源被接通,可測量電阻;使用時,電流一定從紅表筆流入,即從A端流入。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律,E=IR+Ir,則R=1IE-r,可知圖線斜率表示電動勢,在縱軸上截距的絕對值表示內(nèi)阻,則E=k=(6+1.2)Ω2.5A-1=2.9V,r=1.2Ω。將多用電表的內(nèi)阻等效到電源的內(nèi)部,則測量的內(nèi)阻等于電源的

3、實際內(nèi)阻與多用電表的內(nèi)阻之和,所以內(nèi)阻測量值偏大。當電阻箱阻值無窮大時,電流表分壓可以忽略,故本實驗中電動勢的測量準確。 2.(16分)電動自行車具有環(huán)保、節(jié)能、便捷等優(yōu)點,但電動自行車的電池用久以后性能會下降,表現(xiàn)之一為電池的電動勢變小,內(nèi)阻變大。某興趣小組將一輛舊電動自行車充滿電,取下四塊電池,分別標為A、B、C、D,測量它們的電動勢和內(nèi)阻。 甲 乙 丙 (1)用多用電表直流電壓“50 V”擋測量每塊電池的電動勢。測量電池A時,多用電表的指針如圖甲所示,其讀數(shù)為　　　　 V。? (2)用圖乙所示的電路測量A、B、C、D四塊電池的電動勢E和內(nèi)阻r,圖中R0為保護電阻,

4、其阻值為5 Ω。改變電阻箱的阻值R,測出對應的電流I,根據(jù)測量數(shù)據(jù)分別作出A、B、C、D四塊電池的1I-R圖線,如圖丙所示。由圖線C可知電池C的電動勢E=　　　　 V,內(nèi)阻r=　　　　 Ω。? (3)分析圖丙可知,電池　　　　(選填“A”“B”“C”或“D”)性能最優(yōu)。? 答案:(1)11.0　(2)12　1　(3)C 解析:(1)中間刻度線為直流電壓擋,量程50V,而刻度共計50格,每格為1V,要估讀到0.1V,指針指到第11格,因此讀數(shù)為11.0V。 (2)根據(jù)串聯(lián)電路可得I=ER0+R+r,即1I=1ER+1E(R0+r),則1I-R圖線的斜率為1E=0.56,E=12V,由圖線

5、C可以看出,當電阻箱連入電路中的電阻為0時電流表的示數(shù)為2A,則R0+r=6Ω,故電源電動勢為12V,內(nèi)阻為1Ω。 (3)1I-R圖線的延長線與橫軸的交點離原點越遠表示電池的內(nèi)阻越大,圖線C的延長線與橫軸的交點離坐標原點最近,所以電池C性能最優(yōu)。 3.(16分)理想電壓表的內(nèi)阻無窮大,而實際電壓表并非如此,現(xiàn)要測量一個量程為0~3 V、內(nèi)阻約為3 kΩ的電壓表的阻值,實驗室備有以下器材: 甲 A.待測電壓表V1:量程為0~3 V,內(nèi)阻約為3 kΩ B.電壓表V2:量程為0~6 V,內(nèi)阻約為6 kΩ C.滑動變阻器R1:最大阻值20 Ω,額定電流1 A D.定值電阻R0 E.

6、電源:電動勢6 V,內(nèi)阻約1 Ω F.開關一個、導線若干 (1)利用以上器材設計如圖甲所示測量電路,請你按圖甲所示電路將圖乙中的實驗儀器連接起來。 乙 丙 (2)請寫出按該電路測量電壓表V1內(nèi)阻RV的表達式:　　　　　　　　　　　。? (3)在正確連接電路后,閉合開關S,不斷調(diào)節(jié)滑動變阻器R1的滑片位置,記錄多組電壓表V1、V2示數(shù),作出U2-U1圖線如圖丙所示。若R0=1 480 Ω,由圖線上的數(shù)據(jù)可得RV=　　　　 Ω。? 答案:(1)如圖所示　(2)RV=U1U2-U1R0　(3)2 960 解析:本題考查并聯(lián)電路特點及歐姆定律,意在考查學生由實驗目的確定實驗

7、原理完成實驗的能力。 由并聯(lián)電路兩端電壓相等可知,定值電阻R0兩端的電壓為U0=U2-U1,由歐姆定律可知,通過定值電阻的電流為I0=U0R0=IV1,因此電壓表V1的內(nèi)阻RV=U1IV1,解以上三式得RV=U1U2-U1R0,將其變形得到U2=1+R0RVU1,由圖像斜率k=1.5=1+R0RV?RV=2960Ω。 4.(16分)某物理實驗興趣小組探究測定某品牌礦泉水的電阻率,用一兩端開口的玻璃管通過密封塞封住一定量的礦泉水,如圖丁所示。 (1)某同學用如圖甲所示的游標卡尺的　　　(選填“A”“B”或“C”)部位去測玻璃管的內(nèi)徑,測出的讀數(shù)如圖乙,則玻璃管的內(nèi)徑d為　　　 cm。?

8、 甲 乙 (2)該同學用多用電表的電阻擋測量玻璃管中礦泉水的電阻,選擇開關置于“×100”擋,發(fā)現(xiàn)指針如圖丙所示,則該同學接著需要做的實驗步驟:①換選　　　(選填“×10”或“×1 k”)擋;②　? 　。? 丙 丁 (3)該組同學按圖丁連好電路后,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,從最右端向左端移動的整個過程中,發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)但幾乎不變,不可能的原因是　　　。? A.滑動變阻器阻值太小 B.電路中5、6之間斷路 C.電路中7、8之間斷路 戊 (4)該組同學在改進實驗后,測出玻璃管中有水部分的長度為l,電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)為I,改

9、變玻璃管中的水量,測出多組數(shù)據(jù),并描繪出相應的圖像如圖戊所示,若圖線的斜率為k,則礦泉水的電阻率ρ=　　　　　　　　(用題中字母表示)。? 答案:(1)A　2.120 (2)①×1 k　②歐姆調(diào)零 (3)B (4)πd24k 解析:(1)游標卡尺的A位置是測量圓筒內(nèi)徑的,故用A部位去測玻璃管的內(nèi)徑;通過讀游標卡尺得玻璃管的內(nèi)徑d為21mm+10×0.02mm=21.20mm=2.120cm。 (2)由于歐姆表的指針偏轉(zhuǎn)較小,說明被測電阻較大,故需要換成更大擋位,即“×1k”擋;換了擋位后,再測電阻時還需要歐姆調(diào)零。 (3)由于電壓表的示數(shù)幾乎不變,即仍有一定的示數(shù),而將5、6之間

10、斷開時,電路中就沒有了電流,電壓表的示數(shù)為零,故它是不可能的,選項B正確。 (4)由公式可知礦泉水的電阻率ρ=RSl=UI×πd22l,因為k=lUI,則ρ=πd24k。 5.(16分)(2019·全國卷Ⅰ)某同學要將一量程為250 μA的微安表改裝為量程為20 mA的電流表。該同學測得微安表內(nèi)阻為1 200 Ω,經(jīng)計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進行改裝。然后利用一標準毫安表,根據(jù)圖甲所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內(nèi)是改裝后的電表)。 甲　乙 (1)根據(jù)圖甲和題給條件,將圖乙中的實物連線。 (2)當標準毫安表的示數(shù)為16.0 mA時,微安表的指針位置如圖丙所示。由此

11、可以推測出所改裝的電表量程不是預期值,而是　　　　　。(填正確答案標號)? 丙 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.18 mA B.21 mA C.25 mA D.28 mA (3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是　　　　　。(填正確答案標號)? A.微安表內(nèi)阻測量錯誤,實際內(nèi)阻大于1 200 Ω B.微安表內(nèi)阻測量錯誤,實際內(nèi)阻小于1 200 Ω C.R值計算錯誤,接入的電阻偏小 D.R值計算錯誤,接入的電阻偏大 (4)要達到預期目的,無論測得的內(nèi)阻值是否正確,都不必重新測量,只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可,其中k=　　　　　。? 答案:(1)連線如圖

12、所示 (2)C　(3)AC　(4)9979 解析:(1)量程為250μA的微安表改裝成量程為20mA的電流表時應將電阻與微安表并聯(lián)。根據(jù)電路圖,從電源正極出發(fā),電表正極對應電源正極,依次連接,注意連線不要交叉。 (2)通過電流表的電流與偏角成正比,表盤160μA對應16mA,則表盤250μA對應25mA。 (3)根據(jù)IgRg=(I-Ig)R得I=1+RgRIg,改裝后的量程偏大的原因可能是,原微安表內(nèi)阻測量值偏小,其實際內(nèi)阻Rg大于1200Ω;或者因為定值電阻的阻值R計算有誤,計算值偏大,實際接入定值電阻阻值偏小。故選AC。 (4)并聯(lián)電路電壓相等,IgRg=(I-Ig)R,即1

13、60μA·Rg=(16mA-160μA)R,200μA·Rg=(16mA-200μA)kR,得k=9979。 6.(22分)要測繪一個標有“3 V　0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由0逐漸增大到3 V,并便于操作。已選用的器材有: 電池組(電動勢4.5 V,內(nèi)阻約1 Ω); 電流表(量程為0~250 mA,內(nèi)阻約5 Ω); 電壓表(量程為0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ); 開關一個、導線若干。 (1)實驗中所用的滑動變阻器應選　　　　(填字母代號)。? A.滑動變阻器(最大阻值20 Ω,額定電流1 A) B.滑動變阻器(最大阻值1 750 Ω,額定電流0.3 A

14、) (2)實驗的電路圖應選用　　　　(填字母代號)。? (3)實驗得到的小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示?，F(xiàn)將兩個這樣的小燈泡并聯(lián)后再與一個2 Ω的定值電阻R串聯(lián),接在電動勢為1.5 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源兩端,如圖乙所示。每個小燈泡消耗的功率是　　　　 W。? 答案:(1)A　(2)B　(3)0.09 解析:本題考查測繪小燈泡的伏安特性曲線實驗,意在考查學生對該實驗的掌握情況。 (1)由題意可知,本實驗選擇的是分壓電路,因此滑動變阻器選擇的是A。 (2)因為小燈泡的電阻RL=U2P=15Ω,和電流表電阻相近,故應采用電流表外接法,因此應選用B電路。 (3)設小燈泡的電流為I,電壓為U,由U=E-2I(R+r),代入數(shù)據(jù)得U=1.5-6I(V),作出小燈泡在題圖乙電路中的電流—電壓關系圖線與小燈泡的伏安特性曲線的交點,由此交點即可讀出此時通過小燈泡的電流以及小燈泡兩端的電壓。由P=UI可得此時燈泡的功率。 10