（江苏专用）2020版高考物理二轮复习 专题过关检测（十二）电学实验

专题过关检测（十二）电学实验1．实验小组利用电阻箱和一个电流表研究小灯泡工作时的电阻与电流间的关系，设计电路如图1所示。开关S闭合前，滑动变阻器的滑片滑到a端，电阻箱R的阻值调到最大位置。(1)①调节RP，使得测量电路的电压由较低电压开始。先闭合S1，断开S2，记录电流表示数I1；再断开S1，闭合S2，调节__________，使电流表读数也为I1，并记录R的阻值R1。②逐次调节________，改变测量电路电压，重复①的测量，得I1、I2、I3、I4…，R1、R2、R3、R4…。(2)利用测得的数据，在图2所示坐标纸上画出R­I图像：电流/A0.000.100.200.300.360.390.410.43电阻/Ω2.502.503.334.175.136.106.98(3)根据图像判断，当流过的电流为0.40A时，灯丝电阻约为________Ω。解析：(1)①调节RP，使得测量电路的电压由较低电压开始。先闭合S1，断开S2，记录电流表示数I1；再断开S1，闭合S2，调节电阻箱的阻值，使电流表读数也为I1，并记录R的阻值R1；②逐次调节RP，改变测量电路电压，进行实验。(2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图像如图所示：(3)由图示图像可知，当流过的电流为0.40A时，灯丝电阻约为5.40Ω(5.20～5.60Ω)。答案：(1)①电阻箱R的阻值②RP(2)见解析图(3)5.40(5.20～5.60均可)2．某同学想在实验室测量电压表V1的内阻。(1)他先用多用电表的欧姆挡“×1k”测量，如图甲所示，该读数为________Ω；多用电表的红表笔与电压表V1的________(选填“正”或“负”)接线柱相连。(2)为了更准确地测量电压表V1的内阻，实验室提供的实验器材如下：A．待测电压表V1(量程为0～3V)；B．电压表V2(量程为0～9V，内阻约为9kΩ)；C．滑动变阻器R1(最大阻值为20Ω，额定电流为1A)；D．定值电阻R2(阻值为6kΩ)；E．电源(电动势为9V，内阻约为1Ω)；F．开关一个、导线若干。①根据提供的器材，连接图乙中的实物图。②某次实验时电压表V1和电压表V2的读数分别为U1和U2，移动滑动变阻器滑片，多次测量，作出U2­U1图像如图丙所示，已知图像的斜率为k，则电压表V1的内阻的表达式为RV1＝________(用R2和k表示)。③考虑电压表V2的内电阻，则该方法对实验的测量结果________(选填“有”或“无”)影响。解析：(1)用多用电表的欧姆挡“×1k”测量，该读数为6×1kΩ＝6000Ω；电流从多用电表的红表笔流入，则多用表的红表笔与电压表V1的负接线柱相连。(2)①实物连线如图；②由欧姆定律可得：U2＝U1＋U1RV1R2，即U2＝U11＋R2RV1，则1＋R2RV1＝k，解得RV1＝R2k－1。③由电路图可知，电压表V2的内阻对测量结果无影响。答案：(1)6000负(2)①电路图见解析图②R2k－1③无3．二极管的说明书上提供了它的伏安特性曲线(正向最大电流50mA左右)，物理兴趣小组想要验证该二极管的伏安特性曲线。(1)选择好实验器材准备连接电路时，发现二极管外壳正、负的标识看不清楚，于是就用多用电表欧姆挡来判断它的正、负极：用欧姆表“×100”挡两次实验情况如图甲、乙所示，由此可知________(填“A”或“B”)端为二极管的正极。(2)该物理兴趣小组要对该二极管加正向电压时的伏安特性曲线进行验证，实验室提供的器材有：A．直流电源(电动势3V，内阻不计)B．滑动变阻器(0～20Ω)C．电压表(量程3V，内阻约30kΩ)D．电流表(量程50mA，内阻约50Ω)E．待测二极管F．导线、开关为了提高测量精度，请在虚线框内的实验电路图中加上直流电源E及滑动变阻器R，并将电路图连接完整。(3)依据实验中测量数据在坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线如图所示，我们将该二极管与阻值为50Ω的定值电阻串联后接到电压为3V的恒压电源两端，使二极管正向导通，测得二极管导通时的功率为P测，则P测＝________W(结果保留一位有效数字)。电流I/mA000.21.83.98.614.021.833.550.0电压U/V00.500.751.001.251.501.752.002.252.50(4)若考虑电压表或电流表的内阻对实验造成影响，那么第(3)问中该二极管正向导通时的实际功率P实________P测(选填“大于”“小于”或“不确定”)。请你提出一条减小P实与P测差异的改进建议：__________________。解析：(1)二极管具有单向导电性；欧姆表中指针偏转较大说明电阻较小，即为正向电流；又欧姆表内部的电源正极接在黑表笔上，故黑表笔接在二极管的正极处电流较大，由题意可知，二极管B侧为正极。(2)由题意可知，本实验要求作出伏安特性曲线，故要求多测数据，故应采用分压接法；同时，因正向电压时二极管电阻较小，故应采用电流表外接法。其实验的原理图如图所示：(3)在同一坐标图上画出电动势为3V，内阻为50Ω的电源的电流I与路端电压U的图像，如图所示：由图示图像可知，两图线交点坐标(2.0V,20mA)，则二极管导通时的功率P＝UI＝2.0×0.020W＝0.04W。(4)由实验电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表分流作用，所测电流I偏大，二极管的实际功率小于测量功率；减小电压表的分流会减小P实与P测差异，电压表内阻越大，电压表分流越小，为减小P实与P测差异可以使用内阻很大的电压表进行实验。答案：(1)B(2)见解析图(3)0.04(4)小于换内阻更大的电压表4．某实验小组用如下器材来测量电压表的内阻。A．待测电压表(量程3V，内阻约几千欧)；B．电流表(量程0.6A，内阻约0.1Ω)；C．电池组(电动势约3V，内阻可忽略)；D．滑动变阻器R0；E．电阻箱R(0～9999Ω)；F．开关和导线若干。(1)图甲是某同学设计的电路，大家讨论后一致认为此电路不可行，你认为原因是________。A．R0阻值较小B．电流表存在内阻C．电压表无法准确读数D．电流表无法准确读数(2)同学们改用图乙电路进行测量，设电阻箱的阻值为R，电压表的示数为U，为了根据图像能求得电压表的内阻，应该作________图线(选填“1U­R”“U­R”或“U­1R”)。(3)请根据你选择的坐标轴和下表的数据，在图丙中标上合适的标度作出相应图线。R/kΩ0.61.52345U/V2.521.81.51.31.131R/kΩ－11.670.670.50.330.250.201U/V－10.400.500.560.670.780.88(4)根据你所画出的图线，求出电源的电动势E＝______V，电压表内阻RV＝________kΩ(保留两位有效数字)。解析：(1)设计者认为电压表测自身的电压，电流表测流过电压表的电流，据RV＝UVIA可求出电压表内阻。但图甲电路闭合开关后，电路中电流太小，电流表几乎不偏转，故D项是电路不可行的原因。(2)对题图乙，由闭合电路欧姆定律可得E＝U＋URVR，整理得1U＝1E＋1ERVR，则为了根据图像能求得电压表的内阻，应该作1U­R图线。(3)选择作1U­R图线，描点连线如图。(4)据1U­R图线纵截距可得1E＝0.34，解得：E＝2.9V。据图线斜率可得：1ERV＝0.88－0.345－0，解得：RV＝3.2kΩ。答案：(1)D(2)1U­R(3)见解析图(4)2.9(2.8～3.2均可)3.2(2.8～3.5均可)5．在研究金属电阻阻值与温度的关系时，为了能够较准确地测出金属电阻的阻值，设计了如图甲所示的电路。除了金属电阻Rx外，还提供的实验器材有：学生电源E，灵敏电流计G，滑动变阻器R、Rs，定值电阻R1、R2，电阻箱R0，开关S，控温装置，导线若干。①按照电路图连接好电路后，将R0调至适当数值，R的滑片调至最右端，Rs的滑片调至最下端，闭合开关S；②把R的滑片调至适当位置，调节R0，并逐步减小Rs的阻值，直到Rs为零时，电流计G指针不发生偏转，记录R0的阻值和Rx的温度；③多次改变温度，重复实验；④实验完毕，整理器材。根据上述实验回答以下问题：(1)上述②中，电流计G指针不发生偏转时，a点电势________(选填“大于”“等于”或“小于”)b点电势。(2)某次测量时，R0的旋钮如图乙所示，则R0的读数为________Ω。(3)用R0、R1、R2表示Rx，Rx＝________。(4)求出的阻值Rx和对应温度如下表所示：温度t/℃35.040.045.050.055.0阻值Rx/Ω58.359.460.661.762.8请在图丙所示的坐标纸上描绘出Rx­t图线。(5)本实验中Rs的作用为________________________。解析：(1)题述②中，电流计G指针不发生偏转时，说明电流计中无电流，即a点电势等于b点电势。(2)R0的读数为40.0Ω。(3)设上边支路的电流为I1，下边支路的电流为I2，当a点电势等于b点电势时：I1Rx＝I2R0；I1R1＝I2R2；两式相除可知：RxR1＝R0R2，即Rx＝R1R2R0。(4)根据实验数据描绘出Rx­t图线如图：(5)本实验中Rs的作用为保护电流计。答案：(1)等于(2)40.0(3)R1R2R0(4)见解析图(5)保护电流计6．(2019·南京模拟)实验小组要测定一个电源的电动势E和内阻r，已知电源的电动势约为5.0V、内阻约为几欧姆，可用的实验器材有：待测电源；电压表V1(量程0～6V)；电压表V2(量程0～3V)；定值电阻R1(阻值5.0Ω)；滑动变阻器R2(阻值0～15.0Ω)；开关S一个，导线若干。(1)实验小组的某同学利用以上器材，设计了如图甲所示的电路，M、N是电压表，则电压表M应是________(选填“V1”或“V2”)，P、Q分别是定值电阻R1或滑动变阻器R2，则P应是________(选填“R1”或“R2”)。(2)按照电路将器材连接好，先将滑动变阻器调节到最大值，闭合开关S，然后调节滑动变阻器的阻值，依次记录M、N的示数UM、UN。(3)根据UM、UN数据作出如图乙所示的关系图像，由图像得到电源的电动势E＝______V，内阻r＝______Ω。(均保留两位有效数字)解析：(1)因为电源的电动势约为5V，且图像中的电压测量值UM大于3V，所以电压表M应当是V1，电压表N是V2。定值电阻与电压表V2组合相当于一个电流表，所以Q应当是定值电阻R1，则P是滑动变阻器R2。(3)根据闭合电路的欧姆定律可知E＝UM＋UNR1r，整理得UM＝E－rR1UN，则纵轴截距表示电源电动势，斜率k＝rR1，结合题图乙可得E＝4.5V，内阻r＝2.0Ω。答案：(1)V1R2(3)4.5(±0.1)2.0(±0.1)