2020高考物理二轮复习专题18电学实验练含解析

电学实验1．一同学测量某干电池的电动势和内阻．（1）如图所示是该同学正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路．请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处__________；____________．（2）实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的1I数据见下表:根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出1RI关系图像___________．由图像可计算出该干电池的电动势为_________V；内阻为__________Ω．R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.261I/A–16.76.05.34.53.8（3）为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100mV的电压表并联在电流表的两端．调节电阻箱，当电流表的示数为0.33A时，电压表的指针位置如图所示，则该干电池的电动势应为_______V；内阻应为_____Ω．【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】（1）①开关未断开②电阻箱阻值为零（2）图像如图所示：1.4（1.30~1.44都算对）1.2（1.0~1.4都算对）（3）1.4（结果与（2）问第一个空格一致）1.0（结果比（2）问第二个空格小0.2）【解析】本题考查测量电源电动势和内电阻实验，意在考查考生的实验数据处理能力和误差分析能力。3．【2017·新课标Ⅱ卷】（9分）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100μA，内阻大约为2500Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20Ω，另一个阻值为2000Ω）；电阻箱Rz（最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。（1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。（2）完成下列填空：①R1的阻值为Ω（填“20”或“2000”）。②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的端（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1。将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势（填“相等”或“不相等”）。④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为Ω（结果保留到个位）。（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：。【答案】（1）连线见解析（2）①20②左③相等④2550（3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程【解析】（1）实物连线如图：（3）为了提高测量精度，调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。【4．【2016·全国新课标Ⅰ卷】（10分）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过cI时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器1R（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器2R（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，cI约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω。（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。（2）在电路中应选用滑动变阻器________（填“1R”或“2R”）。（3）按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______Ω；滑动变阻器的滑片应置于______（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是______。②将开关向______（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至______。（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。【答案】（1）连线如图所示（2）R2（3）①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警【解析】（1）电路连线如图。（3）①本题采用的是等效替换法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到热敏电阻的临界电阻也就是在60℃时阻值为650.0Ω；为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20mA，报警器可能损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端；②先把变阻箱的电阻接入电路，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，当热敏电阻的阻值是650.0Ω时，也就是温度达到了60℃，报警器开始报警。【考点定位】考查电阻温度随时间的变化关系2．（1）在实验室，某同学用多用电表粗测一段样品的电阻。经正确操作后，用“×100Ω”档时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用______档(填“×10Ω”档或“×1kΩ”)重新测量。换档后，在测量前应_______________（2）某同学利用电压表和电阻箱测定一种特殊电池的电动势（电动势E大约在9V左右，内阻r约为50Ω)已知该电池允许输出的最大电流为150mA．该同学利用如图甲所示的电路进行实验，图中电压表的内阻约为2kΩ，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω，R0是定值电阻，阻值为20Ω，起保护电路的作用．①在图甲的实物图中，已正确地连接了部分电路，请完成余下电路的连接______。②该同学完成电路的连接后，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，读取电压表的示数，其中电压表的某一次偏转如图乙所示，其读数为_______V.③改变电阻箱的阻值，取得多组数据，作出如图丙所示的图线，则根据该同学所作出的图线可求得该电池的电动势E=___V，内阻r=___Ω.（结果保留两位有效数字）④用该电路测电动势与内阻，测量值和真实值的关系______，_______（填“大于”、“小于”、“等于”）.【答案】；欧姆调零；6.5V；10；50；小于；小于；【解析】【详解】（1）欧姆表指针偏转角度较小，电流较小，被测电阻的阻值较大，则应换大倍率档，即换用“×1kΩ”档。换档后，重新测量前，应欧姆调零。（2）①电路连接如图：【点睛】测电阻时，指针要指在表盘中间附近，若指针偏转小，说明被测电阻较大，应换成较大倍率档；若指针偏转大，说明被测电阻较小，应换成较小倍率档。换档后，测量前要欧姆调零。4．测量电压表V1的内阻（量程为1.5V，内阻约为1600）。以下是可供选用的实验器材：①电源E，电动势约为3V，内阻不计；②电压表V2，量程为3V；③电阻R1=200；④电阻R2=500；⑤电阻R3=800；⑥滑动变阻器R，最大阻值约为20；⑦滑动变阻器R′，最大阻值约为2k；⑧单刀单掷开关S一个，导线若干。(1)请在方框中画出实验电路的原理图___________，要求电路简捷．．，电压表的读数不得小于量程的三分之二，图中的元件必须用题中相应的字母标注．．．．。(2)若电压表V1和V2读数分别用U1和U2表示，则由已知量表示电压表内阻的表达式是_____，且电压表V2的读数应控制在_____V的范围之内。【答案】2～2.25【解析】【详解】【点睛】若遇到电表量程较小时应考虑将电表较小改装，电压表扩大量程时需要将电压表与分压电阻串联，电流表扩大量程时需要将电流表与分流电阻并联.6．某同学欲测量欧姆表“×1”档的内电阻和内部电源电动势。现有以下实验器材：A1：电流表200，300A2：电流表30mA，5R1：电阻箱0～9999R2：滑动变阻器0～50电键、导线若干。他利用电阻箱R1与电流表A1串联接入图1电路。其电阻箱的阻值选择如图2。(1)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2。多次改变滑动端的位置，得到的数据为：在图3所示的坐标纸上I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1~I2如曲线。(2)利用所得曲线求得欧姆表内电源的电动势E=____V，欧姆表内阻r=___。(结果保留三位有效数字)(3)将该欧姆表两个表笔短接，欧姆表的电流为I=_____A。(结果保留三位有效数字)【答案】1.46（1.45～1.49）；14.6（14.0～15.5）0.100（0.0980～0.102）【解析】【详解】（1）根据描点法可得出对应的I-U图象，如图所示；所作图线：（3）若把该欧姆表红黑表笔短接，通过欧姆表的电流大小为.1．现有两个电阻元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一个是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小。现对其中一个元件R0进行测试，实验中可供选择的仪器为：A．电压表V1（0~3V，内阻30k）B．电流表A1（0~0.6A，内阻约1）C．电流表A2（0~30mA，内阻约20）D．滑动变阻器R1（1000，1A）E．滑动变阻器R2（100，5A）F．电池（3V，内阻不计）G．开关、导线若干测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如下表所示：I/mA0.402.04.58.012.518.025.0U/V0.400.801.201.602.002.402.80（1）实验中电流表应选择______________；滑动变阻器应选择____________（填字母序号）。（2）请在方框(a)中画出实验电路图。（3）根据表中数据，判断元件R0可能是由____________材料制成的（填“金属”或“半导体”）。（4）请根据表中数据在(b)图中作出I–U图线。（5）把元件R0接入如图(c)所示的电路中，电源（3V，内阻不计），闭合开关后，电流表读数为20.0mA，则此时定值电阻R的电功率__________W。（保留两位有效数字）【答案】(1)C；E(2)（3）半导体（4）（5）0.0080W～0.012W【解析】【详解】（3）随着电流增大，即元件R0的发热功率越大，对应电压与电流的比值越小，即电阻值越小，所以元件R0可能是由上述半导体材料制成的。【解析】（5）当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时，电源的输出功率最大，即电源的输出功率随着U先变大再变小，A、B错误；输出功率与路端电压的关系可以表示为：，由数学知识可得C正确，D错误。考点：考查了电源电动势和内阻的测量3．某同学为了测量电流表的内阻（G1量程0~100mA，内阻约为50Ω），实物连接如图所示．(1)实验可选器材如下：A．电流表量程0~500mAB．电流表量程0~200mAC．滑动变阻器0~10ΩD．滑动变阻器0~1000ΩE．定值电阻阻值R0=50Ω电源、开关、导线若干上述器材中，电流表应选________(选填“A”或“B”)；滑动变阻器应选________(选填“C”或“D”)．(2)他的实验步骤如下：①闭合电键S，移动滑动变阻器的滑片P至某一位置，记录电流表和的读数，分别记为I1和I2．②多次移动滑动变阻器的滑片P，记录每次和的读数I1和I2．③以I1为纵坐标，I2为横坐标，作出I1－I2图线．请根据他连接的电路及实验步骤，以r表示电流表的内阻，则I1随I2变化的函数关系式为______________；若作出的I1－I2图线是一过原点的直线，直线的斜率为k，则待测电流表的内阻r＝____________．（均用题中物理量符号表示）【答案】BCI1＝I2(－1)R0【点睛】常见的测电阻的方法有：伏安法、替代法、半偏法、比较法；对于图象分析问题，要注意根据物理规律确定公式，结合图象的性质分析斜率以及截距的意义．6．一根固定在刻度尺上的均匀电阻丝R(总阻值小于5Ω)两端各有1个固定的接线柱a、b,刻度尺的中间有1个可沿电阻丝滑动的触头c,c的上端为接线柱,触头c与电阻丝通常不接触,当用手按下时,才与电阻丝接触且可在刻度尺上读出触点的位置。现提供以下器材来测量该电阻丝的电阻率ρ。A．电压表(0~3V~15V,电阻约为3kΩ或15