高考物理二轮复习专题十一电学实验点精练含详解

高考物理二轮复习专题十一电学实验点精练含详解

专题十一　电学实验 ‎　　　　 　 　　　　　　 　　　　　　 　　‎ ‎【测控导航】‎ 考点 题号(难易度)‎ ‎1.基本仪器的使用及选择 ‎2(易)、8(中)‎ ‎2.实验原理与步骤 ‎1(易)、7(中)‎ ‎3.实验数据处理 ‎3(易)、4(易)‎ ‎4.实物图连接 ‎5(易)、9(难)‎ ‎5.创新、探究性实验 ‎6(难)‎ ‎1.(2013天津市河西区二模)图(1)为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的IU关系曲线图.为了得到图(1)所示IU关系的完整曲线,在图(2)、图(3)两个电路中应选择的是图　　　　;理由是:　　　　　　　　　　　　　　.(电源电动势为9 V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0～100 Ω). ‎ 解析:题图(2)中,滑动变阻器采用的是分压式接法,题图(3)中,滑动变阻器采用的是限流式接法,从本实验的实验目的看,题图(2)中滑动变阻器的滑片从最左端逐渐向右端移动时,加在热敏电阻两端的电压可以从0逐渐增加,电压的调节范围较大,故应选择题图(2)作为实验电路.‎ 答案:(2)　图(2)中加在热敏电阻两端的电压可以从0调节,读数范围大 ‎2.(2013成都三模)某实验小组在做“测定金属电阻率”的实验过程中,测量某金属丝的电阻(阻值5～10 Ω),实验室提供了下列器材.‎ A.电压表(0～3 V,内阻RV约1 kΩ)‎ B.电压表(0～15 V,内阻RV约5 kΩ)‎ C.电流表(0～0.6 A,内阻RA=2 Ω)‎ D.电流表(0～3 A,内阻RA=0.5 Ω)‎ E.滑动变阻器(5 Ω,1.2 A)‎ F.直流电源(6 V,内阻不计)‎ 另有开关一个,导线若干.‎ 实验中有两种电路可供选择,如图(甲)和(乙)所示.‎ ‎(1)为了较准确地计算金属丝的电阻,本次实验中电路应选　　　　(选填“(甲)”或“(乙)”),电压表应选　　　　,电流表应选　　　　.(只填器材前的字母代号即可). ‎ ‎(2)若用米尺测得金属丝的长度为L,用螺旋测微器测得金属丝直径为d,此时测得电流为I、电压为U,则该金属丝的电阻率ρ=　　　　(用π、d、L、U、I、RA表示). ‎ 解析:(1)由于直流电源电压为6 V,所以电压表应选A,电流表选C,由于电流表内阻为精确值,电压表内阻为近似值,所以电流表采用内接法,因此实验电路选(甲).‎ ‎(2)由于=RA+Rx,Rx=ρ,‎ 所以ρ=(-RA).‎ 答案:(1)(甲)　A　C ‎(2)ρ=-RA ‎3.(2013山东省烟台市高三5月适应性练习)某科技小组要测量一未知电阻Rx的阻值,实验室提供了下列器材:‎ A.待测电阻Rx B.电池组(电动势3 V,内阻约5 Ω)‎ C.电压表(量程3 V,内阻约3 000 Ω)‎ D.电流表(量程5 mA,内阻约10 Ω)‎ E.滑动变阻器(最大阻值50 Ω,额定电流1.0 A)‎ F.开关、导线若干 该小组使用完全相同的器材用不同的测量电路(电流表内接或外接)进行测量,并将其测量数据绘成UI图像,如图(甲)和图(乙)所示.‎ ‎(1)由测量结果判定　　　　图测量结果较为准确,其测量值Rx=　　　　 Ω(结果保留3位有效数字),Rx的测量值　　　　真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”). ‎ ‎(2)请把正确的测量电路图画在方框内.‎ 解析:(1)根据欧姆定律表达式I=计算可知,图(甲)中,电压为2.8 V时待测电阻的阻值比电压为1.5 V时的阻值稍大,几乎相等,而图(乙)中,电压为2.8 V时待测电阻的阻值比电压为1.5 V时的阻值还小,因此图(甲)测量结果较为准确,其测量值为Rx== Ω≈1.08×103 Ω.因Rx>= Ω= Ω≈173.2 Ω,因此电流表应采用内接法,Rx的测量值大于真实值.‎ ‎(2)测量电路图如图所示.‎ 答案:(1)(甲)　1.08×103　大于　(2)见解析 ‎4.(2013山东师大附中高三押题)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电压表(内阻很大)、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图所示电路进行实验,测得的数据如下表所示. ‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ R(Ω)‎ ‎2.0‎ ‎4.0‎ ‎6.0‎ ‎8.0‎ ‎10.0‎ U(V)‎ ‎1.00‎ ‎1.19‎ ‎1.27‎ ‎1.31‎ ‎1.35‎ U/R(A)‎ ‎0.50‎ ‎0.30‎ ‎0.21‎ ‎0.16‎ ‎0.13‎ ‎(1)根据表中提供的数据,若利用图像确定电池的电动势和内阻,则应作　　　　图像; ‎ A.U B.RU C.R D.U ‎(2)根据(1),利用测得的数据,在坐标纸上画出适当的图线,由作出的图像可知,该电池的电动势E=　　　　 V,内阻r=　　　　 Ω. ‎ 解析:(1)根据闭合电路的欧姆定律可得E=U+r,解得U=-r+E,因此,若利用图像确定电池的电动势和内阻,则应作U图像,选项A正确.‎ ‎(2)利用测得的数据,作出U图像如图所示.‎ 由表达式U=-r+E可知,U图像斜率的绝对值等于电源内阻,故r== Ω=0.94 Ω;在纵轴上的截距等于电源电动势大小,故E=1.47 V.‎ 答案:(1)A ‎(2)1.47(1.46～1.48均可)　0.94(0.90～1.00均可)‎ ‎5.(2013山东省临沂市二模)某小组用如图所示的电路实物装置,测绘额定电压为4.0 V的小灯泡的伏安特性曲线,其中小灯泡的电阻约为几欧,电压表和电流表均为常用的普通电表.‎ ‎(1)根据实际情况,你认为完成该实验所对应的电路图应该是　　　　.(填“(甲)”“(乙)”或“(丙)”) ‎ ‎(2)根椐选择的电路图,用笔画线代替导线将实物电路图连接完整.‎ ‎(3)已知小灯泡灯丝电阻值 R 与灯丝温度 t 的关系为 R=k (273+t),k为比例常数.小灯泡灯丝在27 ℃时的电阻是6.0 Ω.根据IU 图像估算该灯丝的温度为227 ℃时灯丝的瞬时功率约为　　　　 W. ‎ 解析:(1)小灯泡的电阻约为几欧,电流表需采用外接法,加在小灯泡两端的电压需从零开始逐渐增加,滑动变阻器采用分压式接法,因此电路图选用图(甲).‎ ‎(2)实物图连接如图所示.‎ ‎(3)将t1=27 ℃、R1=6.0 Ω代入R=k(273+t),解得k=0.02,将t2=227 ℃、k=0.02代入R=k(273+t),解得R2=10 Ω,由题给IU图像看出,加在小灯泡两端电压为4.0 V时,流过小灯泡的电流为0.4 A,此时小灯泡的电阻阻值为10 Ω,故灯丝的温度为227 ℃时灯丝的瞬时功率约为P=UI=4.0×0.4 W=1.6 W.‎ 答案:(1)(甲)‎ ‎(2)见解析图 ‎(3)1.6‎ ‎6.某课外活动小组自制了西红柿电池组,现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻(电动势约2 V,内阻一千多欧姆).实验室现有如下器材:‎ 多用电表:欧姆挡(×1,×10,×100,×1 k)‎ 直流电流挡(0～0.5 mA,0～1 mA,0～10 mA,0～100 mA)‎ 直流电压挡(0～0.5 V,0～2.5 V,0～10 V,0～50 V,0～250 V,0～500 V)‎ 电压表(0～3 V,0～15 V)‎ 电流表(0～0.6 A,0～3 A)‎ 滑动变阻器:R1=10 Ω,R2=2 000 Ω 开关及导线.‎ ‎(1)该小组同学先用多用电表直流电压“0～2.5 V”挡(表盘上的标识为“mAV”)粗测了西红柿电池组的电动势,指针稳定时如图(甲)所示,其示数为　　　　　V(保留两位有效数字); ‎ ‎(2)为了更精确地测量西红柿电池组的电动势和电阻,应选　　　　测电压,选　　　　测电流(填电表名称和所选量程);滑动变阻器应选　　　　(填电阻符号); ‎ ‎(3)请设计方案,在与图(乙)上进行实物连接.‎ 解析:(1)用0～2.5 V挡测量时,每小格为0.05 V,故示数为1.6 V.‎ ‎(2)由于西红柿电池组的电动势约为2 V,所以电压表应选0～3 V,电路中最大电流约为I==2 mA,所以多用电表应选直流电流挡0～1 mA,由于西红柿电池组内阻约为一千多欧姆,所以滑动变阻器应选R2.‎ ‎(3)实物连接如图所示.‎ 答案:(1)1.6‎ ‎(2)电压表0～3 V　多用电表直流电流1 mA挡　R2‎ ‎(3)见解析 ‎7.(2013湖北省高三模拟及适应性考试)(1)在练习使用多用电表时,某同学将选择开关拨至“×10 Ω”挡时,欧姆表的内部结构可简化成图(甲)中虚线框内的电路,欧姆表已经进行了必要的调零.该同学想用一个电阻箱Rx 较精确地测出该电路中电源的电动势E和该倍率下完成调零后欧姆表的内阻R内(即Rg+R0+r),他的操作步骤是:‎ a.将欧姆表与电阻箱Rx连成图(甲)所示的闭合电路;‎ b.改变电阻箱阻值,记下电阻箱示数Rx和与之对应的电流表G的示数I;‎ c.将记录的各组Rx 、I的数据描点在(乙)图中,得到Rx图线;‎ d.根据(乙)图作得的Rx图线,求出电源的电动势E和欧姆表内阻R内.‎ 图(甲)中,a表笔和b表笔的颜色分别是　　　　和　　　　,电源的电动势E为　　　　 V,欧姆表内阻R内为　　　　 Ω,电流表G的量程是　　　　 A. ‎ ‎(2)若该同学将图(甲)中电流表G并联一个定值电阻,组成一个新的欧姆表,这个新欧姆表的倍率较之改装前欧姆表的倍率　　　　(填“变大”、“变小”或“相同”) ‎ 解析:(1)根据多用电表的构造可知,a表笔和b表笔分别是黑表笔和红表笔.‎ 根据闭合电路的欧姆定律可得I=,解得=Rx+(r+Rg+R0),可见,Rx图线斜率的倒数等于电源电动势E,故E== V=8 V;Rx图像在纵轴上截距等于(r+Rg+R0),故欧姆表内阻R内=r+Rg+R0=20×E=20×8 Ω=160 Ω;电流表的量程Ig== A=0.05 A.‎ ‎(2)将图(甲)中的电流表并联一个定值电阻时,流经电流表的电流变小,指针偏转角度变小,因此新欧姆表的倍率变小.‎ 答案:(1)黑　红　8　160　0.05　(2)变小 ‎8.(2013四川成都七中二模)为了测定某电池的电动势(约10 V～11 V)和内阻(小于2 Ω),需要把一个量程为5 V的直流电压表接一固定电阻(用电阻箱代替),改装为量程为15 V的电压表,然后用伏安法测电源的电动势和内电阻,以下是该实验的操作过程:‎ ‎(1)把电压表量程扩大,实验电路如图(甲)所示,请完成第五步的填空.‎ 第一步:把滑动变阻器滑动片移至最右端;‎ 第二步:把电阻箱阻值调到零;‎ 第三步:闭合开关S;‎ 第四步:把滑动变阻器滑动片调到适当位置,使电压表读数为4.5 V;‎ 第五步:把电阻箱阻值调到适当值,(电阻箱的电阻变化过程中,A、P间的电压可视为不变)使电压表读数为　　　　 V; ‎ 第六步:不再改变电阻箱阻值,保持电压表和电阻箱串联,撤去其他线路,即得量程为15 V的电压表 ‎(2)上述实验可供选择的器材有:‎ A.某电池(电动势约10～11 V,内阻小于2 Ω)‎ B.电压表(量程为5 V,内阻约5 kΩ)‎ C.电阻箱(阻值范围0～9 999 Ω)‎ D.电阻箱(阻值范围0～99 999 Ω)‎ E.滑动变阻器(阻值为0～20 Ω,额定电流2 A)‎ F.滑动变阻器(阻值为0～20 kΩ,,额定电流0.2 A)‎ 电阻箱应选　　　　,滑动变阻器应选　　　　(填选项前的字母) ‎ ‎(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变),测电源电动势E和内电阻r,实验电路如图(乙)所示,得到多组电压表读数U和电流表读数I,并作出UI图线如图(丙)所示,可知电池的电动势为　　　　 V,内电阻为　　　 Ω.(所有结果保留3位有效数字). ‎ 解析:(1)由于电压表量程由5 V扩大为15 V,因此电压表的示数应为电阻箱电压的一半,当P、A间电压为4.5 V时,通过调整电阻箱使电压表示数为1.5 V.‎ ‎(2)由于电压表内阻约为5 kΩ,电阻箱电阻应不小于10 kΩ,故电阻箱应选D.图(甲)中滑动变阻器为分压式连接,而电源电动势为10～11 V,因此滑动变阻器选用E则可,既能方便操作又可确保仪器安全.‎ ‎(3)由UI图像可得电压表的“最大”示数为3.5 V,则对应电池的电动势为10.5 V,电源内阻r= Ω=1.71 Ω.‎ 答案:(1)1.50‎ ‎(2)D　E ‎(3)10.5　1.71‎ ‎9.为了测量某电池的电动势 E(约为3 V)和内阻 r,可供选择的器材如下:‎ A.电流表G1(2 mA　100 Ω)‎ B.电流表G2(1 mA　内阻未知)‎ C.电阻箱R1(0～999.9 Ω)‎ D.电阻箱R2(0～9 999Ω)‎ E.滑动变阻器R3(0～10 Ω　1 A)‎ F.滑动变阻器R4(0～1 000 Ω　10 mA)‎ G.定值电阻R0(800 Ω　0.1 A)‎ H.待测电池 I.导线、开关若干 ‎(1)采用如图(甲)所示的电路,测定电流表G2的内阻,得到电流表G1的示数I1、电流表G2的示数I2如下表所示:‎ I1/mA ‎0.40‎ ‎0.81‎ ‎1.20‎ ‎1.59‎ ‎2.00‎ I2/mA ‎0.20‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.80‎ ‎1.00‎ 根据测量数据,请在图(乙)坐标中描点作出I1I2图线.由图得到电流表G2的内阻等于　　　　 Ω. ‎ ‎(2)在现有器材的条件下,测量该电池电动势和内阻,采用如图(丙)所示的电路.在给定的器材中,图中滑动变阻器①应该选用　　　　,电阻箱②应该选用　　　　.(均填写器材后面的代号) ‎ ‎(3)根据图(丙)所示电路,请在图(丁)中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接.‎ 解析:(1)将测量得到的表格中的I1、I2数据在I1I2坐标中描点连线得到I1I2图像如图所示.‎ I1I2图线的斜率为 k====2‎ 故电流表G2的内阻为 ‎=RG1=2×100 Ω=200 Ω.‎ ‎(2)图(丙)中,当滑动变阻器①的阻值调至R→0时,通过它的电流为 I≈≈ A=0.03 A>10 mA 故滑动变阻器①应该选R3‎ 从图(丙)看出,电阻箱②和电流表G2串联,其目的是将电流表G2改装成电压表测量路端电压.待测电池的电动势约为3 V,因此,需串联的分压电阻的阻值约为 R=‎ ‎= Ω ‎=2.8×103 Ω 故电阻箱②选用R2‎ ‎(3)实物图连接如图所示.‎ 答案:(1)见解析　200　(2)R3　R2　(3)见解析