浙江省2020高考物理二轮复习专题六第二讲电学实验与创新课后作业含解析

浙江省2020高考物理二轮复习专题六第二讲电学实验与创新课后作业含解析

电学实验与创新 ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎1．(1)某同学用螺旋测微器测量一段粗细均匀的金属丝的直径，如图所示，直径d为________mm.‎ ‎(2)该同学用多用电表测量其电阻阻值约为5 Ω，现用伏安法进一步精确测量其电阻，备有以下器材：‎ 直流电源E：电动势约4.5 V，内阻很小；‎ 直流电流表A1：量程0～3 A，内阻约0.025 Ω；‎ 直流电流表A2：量程0～0.6 A，内阻约0.125 Ω；‎ 直流电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ；‎ 滑动变阻器R1：最大阻值为50 Ω；‎ 开关、导线若干．‎ ‎①在可选择的器材中应选用的电流表是________．(选填“A1”或“A2”)‎ ‎②仅从实验原理上看实验电路电阻的测量值________真实值．(选填“大于”“小于”或“等于”)‎ ‎③如图所示实物连接图，还有两根导线没有连接，请补充完整．‎ 解析：(1)读数为4 mm＋48.7×0.01 mm＝4.487 mm.‎ ‎(2)①流过电流表的最大电流为Imax＝ A＝0.6 A，故电流表选A2.‎ ‎②因为被测电阻较小，电流表应外接，由于电压表的分流，电阻的测量值小于真实值．‎ ‎③电路可采用限流式，电流表外接．‎ 答案：(1)4.487(±0.002)　(2)①A2　②小于 ‎③如图所示 - 8 -‎ ‎2．为测定一节干电池(电动势约1.5 V，内阻约1.0 Ω)的电动势和内阻，实验室备有电流计G(满偏电流为3 mA，内阻为25 Ω)、定值电阻R0＝0.126 Ω、开关和若干导线及以下器材：‎ A．量程0～3 V，内阻约1 000 Ω的电压表 B．量程0～15 V，内阻约1 500 Ω的电压表 C．总阻值为10 Ω、额定电流为2 A的滑动变阻器 D．总阻值为100 Ω、额定电流为1 A的滑动变阻器 ‎(1)因电流计量程太小，需将R0与电流计________以扩大量程．‎ ‎(2)电压表应选择________；滑动变阻器应选择________．(填代号)‎ ‎(3)请在虚线框内完成实验电路图．‎ ‎(4)根据所画出的电路图，分析引起该实验系统误差的主要原因是_____________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ 解析：本题中给出了电压表，虽没有电流表，但给了电流计，且内阻已知，同时还给出了定值电阻，因此需考虑将电流计改装成电流表，即将电流计与定值电阻并联，然后用伏安法测量电源电动势和内阻，根据实验可画出电路图；根据电源电动势的大约值，可选择使用量程为3 V的电压表；又因为电源内阻很小，若滑动变阻器的总阻值远大于电源内阻，则在减小滑动变阻器阻值时，开始电压表示数几乎不变，最后电压表和电流表会突然变化，造成读数误差很大，故应选用总阻值为10 Ω的滑动变阻器；本实验中由于电压表的分流作用，使得改装后的电流表测得的电流偏小(读数只是通过滑动变阻器的电流)，造成测得的电动势和内阻均偏小．‎ 答案：(1)并联　(2)A　C ‎(3)如图所示 ‎ - 8 -‎ ‎(4)由于电压表的分流作用造成改装后电流表读数总是比电池实际输出电流小 ‎3.某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．‎ 实验步骤如下：‎ ‎①按电路原理图(a)连接线路；‎ ‎②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置，闭合开关S；‎ ‎③调节滑动变阻器，使电压表满偏；‎ ‎④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)实验中选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．‎ ‎(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线．‎ ‎(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变．计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．‎ ‎(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．‎ A．100 μA　　　　　　　 B．250 μA C．500 μA D．1 mA 解析：(1)为了使电阻箱调节时，滑动变阻器分得的电压变化很小，分压电路中滑动变阻器的最大阻值越小越好，因此应选用R1.‎ ‎(2)见答案图．‎ ‎(3)如果认为滑动变阻器分得的电压不变，则调节电阻箱后，电压表两端的电压为2.00 V，电阻箱两端的电压为0.5 V，根据串联电路的分压原理，＝，求得电压表的内阻RV＝4×630.0 Ω＝2 520 Ω.‎ ‎(4)如果此电压表由一个表头与一个电阻串联组成，可知此表头的满偏电流为Ig＝‎ - 8 -‎ ＝1 mA，D项正确．‎ 答案：(1)R1　(2)连线如图所示　(3)2 520　(4)D ‎4．太阳能是一种清洁、“绿色”能源．在我国上海举办的世博会上，大量利用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，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在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性图线．所用的器材包括：太阳能电池，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”)图．‎ ‎(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，太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为________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)‎ - 8 -‎ 解析：(1)用a图电路可以在电池板上得到从零开始的电压，故应选a图．‎ ‎(2)由题图乙可知，当电压小于2.00 V时，通过太阳能电池的电流为零，故太阳能电池的电阻很大；当电压为2.80 V时，电流为2.8 mA，则可知太阳能电池的电阻为R＝＝＝1.0×103 Ω.‎ ‎(3)由U－I图线可知，电池板作为电源时的电动势为2.80 V；若把它与阻值为1 kΩ的电阻连接构成一个闭合电路，则在图丙中画出此电阻的U－I图线，其与电池板的U－I图线交于一点，读出交点坐标：U＝1.8 V，I＝1.8 mA，则该电池板的效率是η＝×100%＝×100%≈64.3%.‎ ‎ ‎ 答案：(1)a ‎(2)很大　1.0×103‎ ‎(3)2.80　64.3(64.1～64.5之间均算对)‎ ‎5．某实验小组利用如下实验器材测量干电池的电动势和内阻．‎ A．待测干电池两节，每节电池电动势约为1.5 V，内阻约几欧姆 B．直流电压表V1、V2，内阻约为3 kΩ C．阻值为5 Ω的定值电阻R0‎ D．滑动变阻器R，最大阻值为Rm E．导线和开关 ‎(1)根据图甲的电路原理图完成图乙中电路实物图的连接；‎ - 8 -‎ ‎(2)实验中移动滑动变阻器的触头，读出电压表V1和V2的多组数据如下表，请在图丙的坐标纸中描绘出U1－U2图象；‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ U1(V)‎ ‎0.50‎ ‎0.81‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎1.85‎ ‎2.30‎ U2(V)‎ ‎2.15‎ ‎2.21‎ ‎2.32‎ ‎2.50‎ ‎2.69‎ ‎2.76‎ ‎(3)根据描绘出的U1－U2图象，求得两节干电池的总电动势E＝________ V，总内阻r＝________Ω.(计算结果保留两位有效数字)‎ 解析：根据闭合电路欧姆定律可得 E＝U2＋Ir＝U2＋r 整理得U1＝U2－E 由U1－U2图象可得图线斜率k≈3，‎ 则＋1＝3，‎ 又知R0＝5 Ω，‎ - 8 -‎ 得r＝2.5 Ω 由U1－U2图象可知，‎ 当U2＝2 V时，‎ U1＝0，代入 U1＝U2－E 解得E＝3.0 V.‎ 答案：(1)实物连接如图所示 ‎(2)U1－U2图象如图所示 ‎(3)3.0　2.5‎ ‎6．(2018·浙江选考4月)(1)小明用多用电表测量一小段2B铅笔芯的电阻Rx，正确的操作顺序是________(填字母)．‎ A．把选择开关旋转到交流电压最高挡 B．调节欧姆调零旋钮使指针指到欧姆零点 C．把红、黑表笔分别接在Rx两端，然后读数 D．把选择开关旋转到合适的挡位，将红、黑表笔接触 E．把红、黑表笔分别插入多用电表“＋”“－”插孔，用螺丝刀调节指针定位螺丝，使指针指0‎ ‎(2)小明正确操作后，多用电表的指针位置如图所示，则Rx＝________Ω.‎ - 8 -‎ ‎(3)小张认为用多用电表测量小电阻误差太大，采用伏安法测量．‎ 现有实验器材如下：电源(电动势3 V，内阻可忽略)，电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ)，多用电表(2.5 mA挡、25 mA挡和250 mA挡，对应的内阻约40 Ω、4 Ω和0.4 Ω)，滑动变阻器RP(0～10 Ω)，定值电阻R0(阻值10 Ω)，开关及导线若干．‎ 测量铅笔芯的电阻Rx，下列电路图中最合适的是________(填字母)，多用电表选择开关应置于________挡．‎ 解析：(1)操作步骤先机械调零即E，再欧姆调零即DB，再测量即C，再复位打OFF挡或交流电压最大挡即A，所以顺序为EDBCA.‎ ‎(2)读数挡位为×1挡，表盘读数为2.9，所以读数为2.9 Ω.‎ ‎(3)由题意可知被测电阻比较小，用R0串联后能起到保护作用．被测电阻是小电阻，故还是需要用电流表外接法，故选B电路．估测电流最大值为 I＝U/(R0＋Rx)＝230 mA，故要选250 mA挡．‎ 答案：(1)EDBCA　(2)2.9　(3)B　250 mA - 8 -‎