五年20162020高考物理真题专题点拨专题18电学实验含解析

1专题18电学实验【2020年】1.（2020·新课标Ⅰ）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1kΩ，电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U–I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题：（1）图（b）中标记为II的图线是采用电压表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的。（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线________（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω（保留1位小数）。（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω（保留1位小数）。【答案】(1).O、P(2).I(3).50.5(4).50.0【解析】(1)[1]若将电压表接在O、P之间，VUUIRRx2则xVxVRRUIRR根据一次函数关系可知对应斜率为xVxVRRRR。若将电压表接在O、Q之间，电流表分压为AAUIR根据欧姆定律变形可知AUIRRI解得A()UIRR根据一次函数可知对应斜率为A()RR，对比图像的斜率可知IIIkk所以II图线是采用电压表跨接在O、P之间。（2）[2]因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为50Ω左右，根据1kΩ50Ω50Ω0.5Ω说明电流表的分压较小，电流表的分流较大，所以电压表应跨接在O、Q之间，所以选择图线I得到的结果较为准确。[3]根据图像可知3V1V50.5Ω59.6mA20mAxR[4]考虑电流表内阻，则修正后的电阻为xA50.5Ω0.5Ω50.0ΩxRRr2.（2020·新课标Ⅱ）某同学要研究一小灯泡L（3.6V，0.30A）的伏安特性。所用器材有：电流表A1（量程200mA，内阻Rg1=10.0Ω），电流表A2（量程500mA，内阻Rg2=1.0Ω）、定值电阻R0（阻值R0=10.0Ω）、滑动变阻器R1（最大阻值10Ω）、电源E（电动势4.5V，内阻很小）、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图（a）所示。（1）根据图（a），在图（b）的实物图中画出连线______。3（2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=_______，流过小灯泡的电流I=_______。为保证小灯泡的安全，I1不能超过_______mA。（3）实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2。所得实验数据在下表中给出。I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根据实验数据可算得，当I1=173mA时，灯丝电阻R=_______Ω（保留1位小数）。（4）如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_______Ω（保留1位小数）。【答案】(1).(2).()110gIRR+(3).21II(4).180(5).11.6(6).8.04【解析】（1）根据电路图连接实物图如图所示（2）①根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A1和R0的总电压，故根据欧姆定律有()110gUIRR=+②根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为21III③因为小灯泡的额定电压为3.6V，故根据题目中已知数据带入①中可知I1不能超过180mA；（3）根据表中数据可知当I1=173mA时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U=3.46V；流过小灯泡的电流为I=297mA=0.297A；故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为3.46Ω11.6Ω0.297URI===（4）要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V，而电流表A1不能超过其量程200mA，此时结合①解得08ΩR，即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8Ω。3.（2020·新课标Ⅲ）已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为100Ω）。(1)在答题卡上所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图________________。5(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和亳安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA，则此时热敏电阻的阻值为_____kΩ（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图（a）求得，此时室温为_____℃（保留3位有效数字）。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中_________（填“R1”或“R2”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_________kΩ（保留2位有效数字）。6【答案】(1).(2).1.8(3).25.5(4).R1(5).1.2【解析】(1)滑动变阻器由用分压式，电压表可是为理想表，所以用电流表外接。连线如图(2)由部分电路欧姆定律得35.5Ω1.8kΩ0.310URI(3)由该电阻的阻值随温度变化的曲线直接可读得：25.5℃。(4)①温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时输出电压要升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。②由图线可知，温度为50℃时，R1=0.8kΩ，由欧姆定律可得12()EIRR2UIR，代入数据解得21.2kΩR=。4.（2020·浙江卷）某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。(1)在答题纸相应的方框中画出图乙的电路图____________；7(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图所示，则电流I_____A，电压U_____V；(3)实验得到如图所示的两条直线，图中直线Ⅰ对应电路是图1_____（选填“甲”或“乙”）；8(4)该电池的电动势E_____V（保留三位有效数字），内阻r_____Ω（保留两位有效数字）。【答案】(1).(2).0.39～0.41(3).1.29～1.31(4).乙(5).1.51～1.54(6).0.52～0.54【解析】(1)[1]图乙中，电流表内接和变阻器串联接在电源两端，电压表测路段电压，则图乙对应的电路图为(2)[2][3]一节干电池的电动势一般约为1.5V，故电压表量程选择0~3V，电流表量程选择0~0.6A，所以量表的读数分别为1.30V（1.29～1.31V均可），0.40A（0.39～0.41A均可）(3)[4]由闭合电路欧姆定律可得UEIr可得U-I图象的纵轴截距为电源电动势，斜率为电源内阻。图甲中电流表外接，则实验测得的电源内阻A=+rrr测内9测量值偏大；图乙中电路=VVrrrrr测内内测量值偏小，但是由于VRr真，故图乙实验测出的内阻误差更小，故图线Ⅰ对应图乙，图线Ⅱ对应的图甲。(4)[5]图线Ⅱ与纵轴的交点为电源的电动势E=1.52V；[6]在图线Ⅰ与横轴的交点为短路电流I=2.86A由1.52V0.532.86AErI，此实验原理无误差。5.（2020·江苏卷）某同学描绘一种电子元件的IU关系图象，采用的实验电路图如题图1所示，V为电压表，mA为电流表，E为电源（电动势约6V），R为滑动变阻器（最大阻值20Ω），0R为定值电阻，S为开关。(1)请用笔画线代替导线，将题图2所示的实物电路连接完整____________。(2)调节滑动变阻器，记录电压表和电流表的示数如下表：电压/VU0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750电流/mAI0.000.100.250.601.704.307.50请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的IU图线____________。10(3)根据作出的IU图线可知，该元件是_________（选填“线性”或“非线性”）元件。(4)在上述测量中，如果用导线代替电路中的定值电阻0R，会导致的两个后果是_________。A．电压和电流的测量误差增大B．可能因电流过大烧坏待测元件C．滑动变阻器允许的调节范围变小D．待测元件两端电压的可调节范围变小【答案(1).(2).(3).非线性元件(4).BC11【解析】(1)[1]根据题意连接电路如图(2)[2]根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接各点如图(3)[3]根据图像可知该元件是非线性元件。(4)[4]IU图线上某点与原点连线的斜率为1R，根据元件的特性可知，当电压超过一定数值时，电流会急剧增大，所以电阻会急剧减小，若用导线代替0R，电流急剧增大，可能会烧坏待测元件，对电流表和电压表的测量误差无影响，A错误，B正确；根据图像可知待测元件的电压范围小于1V，而电源电动势为6V，因为待测元件两端电压非常小，如果用导线代替0R，会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小，难以调节，C正确，D错误。故选BC。6.（2020·山东卷）实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：干电池一节（电动势约1.5V，内阻小于1Ω）；12电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）；电流表A（量程0.6A，内阻约1Ω）；滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）；定值电阻R1（阻值2Ω）；定值电阻R2（阻值5Ω）；开关一个，导线若干。(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U-I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是_____。（单选，填正确答案标号）A．电压表分流B．干电池内阻较小C．滑动变阻器最大阻值较小D．电流表内阻较小(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.5213请根据实验数据，回答以下问题：①答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图像________。②根据实验数据可知，所选的定值电阻为_____（填“R1”或“R2”）。③用笔画线代替导线，请在答题卡上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路____________。【答案】(1).B(2).(3).R1(4).【解析】(1)电压表示数变化过小，则原因是外电阻比内阻大的多，即电源内阻偏小，故选B。(2)①根据数据做出U-I图像如图；②由图像可知1.58==2.630.6rR定，电源内阻小于1Ω，则定值电阻大于1.63Ω，可知定值电阻为R1；③定值电阻与电源串联，电路如图；147.（2020·天津卷）某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。电压表（量程0~3V，内阻约为3k）电流表（量程0~0.6A，内阻约为1）滑动变阻器（0~20，额定电流1A）待测电池组（电动势约为3V，内阻约为1）开关、导线若干①该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。②改正这条导线的连接后