2020年高考物理专题卷：专题12（电学实验）

2020年高考物理专题卷：专题12（电学实验）

‎2020年届高考物理专题十二 考试范围：电学实验 1． ‎（8分）现给出两个阻值不同的电阻R1和R2，用多用电表按正确的操作程序分别测出它们的阻值，测量R1时选用“×100”欧姆挡，其阻值如下图中指针①所示，R1= Ω；测量R2时选用“×10”欧姆挡，其阻值如下图中指针②所示，R2= Ω。将某一小量程的电流表改装成大量程的电流表，其中改装后量程较大的是电流表与 （填“R1”或“R2”） 联（填“串”或“并”）的。‎ ‎2．（10分）如下图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻，测量步骤如下：‎ ‎（1）调节 ，使电表指针停在指针对准 的“0”刻线（填“电阻”或“电流”）。‎ ‎（2）将选择开关旋转到“Ω”档的 位置。（填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”）‎ ‎（3）将红、黑表笔分别插入“+”、“－”插孔，并将两表笔短接，调节 ，使电表指针对准 的“0”刻线（填“电阻”或“电流”）。‎ ‎（4）将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如下图乙所示，该电阻的阻值为 Ω。‎ ‎（5）测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。‎ 3． ‎（8分）如下图所示是电子拉力计的示意图，金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1之间的摩擦不计）。定值电阻R0；电阻R1是用均匀电阻丝密绕在瓷管上做成的（类似于滑动变阻器），其长度为10cm，阻值R1=300Ω，电源电动势E=3V，内阻不计。理想电流表的量程为0~100mA。当拉环不受拉力时，触头P刚好不与电阻R1接触（即电路断开）。弹簧的劲度系数为10000N/m。‎ ‎（1）电路中连入的R0阻值至少应为 Ω。‎ ‎（2）设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值，那么在原电流表的40mA处应改为 N。分析可知，拉力计的刻度是否均匀 。（填写“均匀”或“不均匀”）‎ ‎（3）为了使拉力计的量程增大应采用的措施是（只填写一条） 。‎ ‎4．（6分）某待测电阻Rx（阻值约20Ω）。现在要较准确地测量其阻值，且测量时要求两电表的读数均大于其量程的1/3，实验室还有如下器材：‎ A．电流表A1（量程150mA，内阻r1约为10Ω）‎ - 5 -‎ B．电流表A2（量程20mA，内阻r2=30Ω）‎ C．定值电阻R0（100Ω）‎ D．滑动变阻器R（0~10Ω）‎ E．直流电源E（电动势约4V，内阻较小）‎ F．开关S与导线若干 ‎（1）在右图中虚线框内画出测量电阻Rx的电路图，并将图中元件标上相应符号；‎ ‎（2）用已知量和一组直接测得的量写出测量电阻Rx的表达式为 。‎ ‎5．（8分）（1）为了测量电源的电动势和内阻，在实验室里我们通常采取下图甲电路测量，请根据电路图甲连接实物图。‎ ‎（2）由于电压表和电流表内阻的影响，下图甲所示电路存在系统误差，为了消除这一影响，某同学设计了如下的实验方案：选择两块量程合适的电压表V1和V2，一个满足实验要求的电阻箱R，电键若干。设计如下图乙所示的测量电路，该同学进行了如下的主要测量步骤：‎ ‎①闭合电键S2，断开电键S1、S3，记下此时电压表V2的读数 ‎②闭合S3，断开S1，S2，调节电阻箱R，当电压表V2的读数与①步骤的读数相同时，读出电阻箱的阻值为R0‎ ‎③闭合S1、S2，断开S3，记下V1的示数U1‎ ‎④再断开S1，记下V1和V2的示数U1′和U2′‎ 请利用以上的测量数据写出该电源的电动势和内阻的测量值表达式E= ，r= 。‎ ‎ ‎ ‎6．（6分）如下图所示为一电学实验的原理图。该实验可用来测量待测电阻Rx的阻值（约500Ω）。实物图所给两电流表量程相同，内阻都很小。实验步骤如下：‎ ‎（1）调节电阻箱，使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端；‎ ‎（2）合上开关S；‎ ‎（3）将滑动变阻器的滑动头向左端滑动， 使两个电压表指针都有明显偏转；‎ ‎（4）记下两个电流表和的读数I1和I2；‎ ‎（5）多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下和的多组读数I1和I2；‎ ‎（6）求Rx的平均值。‎ 回答下面问题：‎ - 5 -‎ ‎（1）不计电流表内阻的影响，用I1、I2和R0表示Rx的公式为Rx= 。‎ ‎（2）考虑电流表内阻的影响，用I1、I2、R0、的内阻r1、的内阻r2表示Rx的公式为Rx= 。‎ ‎7．（8分）一微安表的刻度盘只标注了表示量程Ig=100μA的刻度线，尚未标注其他分刻度线，请用下列全部器材测量微安表的内阻：‎ 待测微安表：内阻Rg约为2kΩ 毫伏表：量程250mV，最小分度5mV，内阻约为1kΩ 滑动变阻器R1：0~50Ω 滑动变阻器R2：0~3kΩ 直流电源E：电动势E=1.5V，内阻r约为1Ω 单刀单掷开关S，导线若干 （1） 在如右图所示的实验电路原理图上标明所选用的滑动变阻器。‎ ‎（2）下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上：‎ 第一步：断开S，按电路原理图连接器材，将两个滑动变阻器 R1、R2的触头分别置于合理的位置；‎ 第二步：闭合S，分别调节R1和R2至适当位置， 。‎ ‎（3）用已知量和测得量的符号表示微安表的内阻Rg= 。‎ ‎8．（8分）某同学设计如下图所示电路用来测量电源的电动势和内阻，其中电流表内阻为RA。‎ ‎（1）实验时，应先将电阻箱的电阻调到 。（选填“最大值”、“最小值”或“任意值”）‎ ‎（2）改变电阻箱的阻值R，分别测出通过电流表的电流I。‎ 下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是 （选填“1”或“2”）‎ 方案编号 电阻箱的阻值R/Ω ‎1‎ ‎400.0‎ ‎350.0‎ ‎300.0‎ ‎250.0‎ ‎200.0‎ ‎2‎ ‎35.0‎ ‎30.0‎ ‎25.0‎ ‎20.0‎ ‎15.0‎ ‎（3）根据实验数据描点，绘出的-R图象是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝ ，内阻r＝ 。（用k、b和RA表示）‎ ‎9．（10分）测量“水果电池”的电动势和内电阻的实验中，将一铜片和一锌片分别插入同一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5V，额定电流为0.3A的手电筒上的小灯泡。原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测定电流约为3mA。现有下列器材：‎ 待测“水果电池”‎ 电流表：满偏电流3mA，电阻约10Ω 电压表：量程0~1.5V，电阻约1000Ω 滑动变阻器R1：0~30Ω 滑动变阻器R2：0~30kΩ 开关、导线等实验器材 - 5 -‎ ‎（1）本实验选用上面所示的实验原理图，应该选用哪种规格的滑动变阻器？ 。（填写仪器代号）‎ ‎（2）在实验中根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，得到U—I图象如上图所示，根据图中所给数据，则“水果电池”的电动势E＝ V，内电阻r＝ Ω。‎ ‎（3）若不计测量中的偶然误差，用这种方法测量得出的电动势和内电阻的值与真实值相比较，电动势E （选填“偏大”或“相等”或“偏小”），内电阻r （选填“偏大”或“相等”或“偏小”）。‎ ‎10．（8分）一个标有“2.5V，0.3A”字样的小灯泡，现要测定其在0到2.5V的范围内不同电压下的电功率，有下列器材可供选择：‎ A．电压表V（0~3V，内阻RV=3kΩ）‎ B．电流表G（0~500μA，内阻RG=600Ω）‎ C．电阻箱R1（0~99.99Ω）‎ D．滑动变阻器R2（10Ω，2A）‎ E．滑动变阻器R3（1kΩ，0.5A）‎ F．电源（直流4V，内阻不计）‎ ‎（1）为保证实验安全、准确、操作方便，应选用的器材除小灯泡、电源、电流表、开关、导线外，还需要 （均用器材对应的字母填写）‎ ‎（2）根据你设计的实验电路，完成上面实物图的连线。‎ ‎（3）根据你的设计，若从仪表盘上读到的数据分别为U、IG，则小灯泡在该条件下的功率表达式为 （均用字母表示）。表达式中除U、IG外，其他符号的意义为 。‎ ‎11．（10分）用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。‎ A．电压表V1（量程6V、内阻很大）‎ B．电压表V2（量程3V、内阻很大）‎ C．电流表A（量程3A、内阻很小）‎ D．滑动变阻器R（最大阻值10Ω、额定电流4A）‎ E．小灯泡（2A、5W）‎ F．电池组（电动势E、内阻r）‎ G．开关一只，导线若干 实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小。‎ （1） 请将设计的实验电路图在下方的虚线方框中补充完整。‎ ‎（2）每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点（I，U1）、（I，U2），标到U—I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如下图所示，则电池组的电动势E＝ V、内阻r＝ Ω。（结果保留两位有效数字）‎ ‎（3）在U—I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为 Ω，电池组的效率为 （结果保留两位有效数字）。‎ ‎ ‎ ‎12．（10分）测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度的器材如下：‎ A．待测螺线管L（符号）：绕制螺线管金属丝的电阻率为ρ，电阻RL约为100Ω - 5 -‎ B．螺旋测微器 C．电流表A1：量程100μA，内阻RA1＝500 Ω ‎ D．电流表A2：量程0.6A，内阻RA2=15Ω E．电压表V1：量程6 V，内阻RV1＝4 kΩ F．电压表V2：量程3V，内阻RV2＝2kΩ G．定值电阻：R0＝50Ω H．滑动变阻器R′：全电阻约为1kΩ I．电源E：电动势9V，内阻忽略不计 J．开关S一个，导线若干 ‎（1）实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如上图所示，其示数为d＝ mm。‎ ‎（2）根据所给实验器材，电流表选用 ，电压表选用 （填写实验器材前面的字母）。‎ ‎（3）根据所给实物图，在右侧方框中作出实验原理图。‎ ‎ ‎ ‎（4）若测得的金属丝直径用d表示，电流表G的读数用I表示，电压表V的读数用U表示，则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度L＝ 。 ‎ - 5 -‎