2020版高考物理二輪復習 專題限時集訓14 電學實驗（含解析）

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1、專題限時集訓(十四) (建議用時：40分鐘) [專題通關(guān)練] 1．(易錯題)圖甲游標卡尺讀數(shù)為________cm，圖乙螺旋測微器讀數(shù)為______mm，圖丙電阻箱的讀數(shù)為________Ω。 [解析]　圖甲游標卡尺主尺上的讀數(shù)為6.1 cm 分尺上的讀數(shù)為12×0.05 mm＝0.60 mm＝0.060 cm 游標尺最終讀數(shù)為6.160 cm。 圖乙螺旋測微器主尺讀數(shù)為2.5 mm 分尺讀數(shù)為10.3×0.01 mm＝0.103 mm 螺旋測微器最終讀數(shù)為：2.603 mm(2.600～2.604 mm都可以)。 圖丙電阻箱的讀數(shù)為110 Ω。 [答案]　6.16

2、0　2.600～2.604　110 易錯點評：不理解游標卡尺和螺旋測微器的原理是讀數(shù)出錯的主要原因。 2．(易錯題)有一個小燈泡上標有“4 V　2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個燈泡的I-U圖線?，F(xiàn)有下列器材供選用： A．電壓表(0～5 V，內(nèi)阻為10 kΩ) B．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻為20 kΩ) C．電流表(0～3 A，內(nèi)阻為1 Ω) D．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻為0.4 Ω) E．滑動變阻器(0～10 Ω，允許通過的最大電流為2 A) F．滑動變阻器(0～500 Ω，允許通過的最大電流為1 A) G．學生電源(直流，電源電動勢為6 V)、開關(guān)、導線若干

3、 (1)實驗時，選用圖甲的電路圖而不選用圖乙的電路圖來完成實驗，請說明理由：________。 (2)實驗中所用電壓表應選用________，電流表應選用________，滑動變阻器應選用________。(用字母表示) (3)把圖丙所示的實驗器材用實線連接成實物電路圖。 (4)某同學通過實驗測量得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)描在圖丁所示的I-U坐標系中，請用一光滑的曲線將各點連接好。 [解析]　(1)描繪小燈泡的I-U圖線所測的數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù)，故滑動變阻器要起到分壓的作用，又由小燈泡上標有“4 V　2 W”的字樣可知小燈泡內(nèi)阻比較小，所以采用電流表外接法。 (2)因小燈泡額

4、定電壓為4 V，則電壓表選量程為0～5 V的電壓表。小燈泡的額定電流為I＝＝ A＝0.5 A，則電流表只能選D，滑動變阻器應選最大阻值較小的E，這樣在實驗中移動滑動變阻器的滑片時能使電路中的電流和電壓有明顯的變化，從而可以減小讀數(shù)誤差。 (3)按題圖甲連接實驗電路即可，如圖(a)所示。 (4)按點連線，使圖線通過盡可能多的點，不在圖線上的點盡可能分布在圖線的兩側(cè)，如圖(b)所示。 [答案]　(1)描繪小燈泡的I-U圖線所測的數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù)，故滑動變阻器要起到分壓的作用，又由小燈泡上標有“4 V　2 W”的字樣可知小燈泡內(nèi)阻比較小，所以采用電流表外接法　(2)A　D　

5、E　(3)如圖(a)所示　(4)如圖(b)所示 易錯點評：不能合理地選擇和使用電學儀器是造成出錯的主要原因。 3．(原創(chuàng)題)某物理興趣實驗小組測量一量程為0.3 V的電壓表的內(nèi)阻，已知電壓表的內(nèi)阻約為300 Ω，除了待測量的電壓表外，實驗室還有以下實驗器材： A．干電池(電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻可忽略不計) B．電阻箱R1(最大阻值為999.9 Ω) C．滑動變阻器R2(阻值范圍在0～200 Ω) D．滑動變阻器R3(阻值范圍在0～10 Ω) E．定值電阻R4(R4＝20 Ω) F．定值電阻R5(R5＝200 Ω) G．導線若干和兩個開關(guān)S1、S2。 該小組通過討論設

6、計了如圖所示的電路，并進行了以下實驗操作： Ⅰ.選擇好合適的實驗器材后，按照電路圖連接好電路，將滑動變阻器的滑片移至最左端，閉合開關(guān)S2，將電阻箱的阻值調(diào)至最大值； Ⅱ.將開關(guān)S1閉合，緩慢向右移動滑動變阻器的滑片，直到待測電壓表的示數(shù)為0.3 V； Ⅲ.將開關(guān)S2斷開，保持滑動變阻器的滑片不動，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，直到待測電壓表的示數(shù)為0.1 V，此時讀出電阻箱的示數(shù)為602.0 Ω。 根據(jù)以上操作回答下列問題： (1)為了減小實驗誤差，滑動變阻器應選擇________，定值電阻應選擇________。(填器材所對應的物理符號) (2)待測電壓表的內(nèi)阻RV＝________ Ω。

7、 (3)根據(jù)該實驗的測量原理以及操作過程分析，電壓表內(nèi)阻的測量值________(選填“>”“＝”或“<”)真實值。如果僅將待測電壓表換成另一個內(nèi)阻更大的電壓表進行測量，其測量值的誤差將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。 [解析]　(1)該實驗中，滑動變阻器采用了分壓式接法，為了操作方便，應選用最大阻值較小的滑動變阻器，故選擇R3；電路中的定值電阻對電路起保護作用，由于干電池的電動勢為1.5 V，如果保護電阻過大，則實驗將無法進行，故定值電阻應選R4。(2)根據(jù)實驗原理可知(RV＋602.0 Ω)＝0.3 V，解得待測電壓表的內(nèi)阻RV＝301.0 Ω。(3)將開關(guān)S2斷開后

8、，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，當電壓表的示數(shù)為原來的時，閉合電路的干路電流將減小，故路端電壓增大，從而使滑動變阻器左邊并聯(lián)部分兩端電壓增大，即當電壓表的示數(shù)為原來的時，電阻箱兩端的電壓超過電壓表兩端電壓的2倍，導致所測量的電阻偏大，所以待測電壓表內(nèi)阻的測量值大于真實值；如果僅將待測電壓表換成另一個內(nèi)阻更大的電壓表進行測量，則滑動變阻器并聯(lián)部分兩端電壓的變化量變小，故測量值的誤差將變小。 [答案]　(1)R3　R4　(2)301.0　(3)>　變小 4．(2019·湖北四地七校聯(lián)考)在測定兩節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，某同學用到的器材有一個電壓表，一個電阻箱，一個定值電阻(R0＝15 Ω)，一個開

9、關(guān)S，兩節(jié)干電池，若干導線，其實驗原理圖如圖甲所示。 (1)在圖乙的實物圖中，部分電路已正確連接，請用筆畫線代替導線將余下部分電路連接好。 (2)改變電阻箱的阻值R，用電壓表(量程0～1.5 V)測出定值電阻兩端的電壓U。下列三組電阻箱阻值R的調(diào)節(jié)范圍方案中，比較合理的方案是________。 A．15～75 Ω B．150～750 Ω C．1 500～7 500 Ω 丙 (3)開關(guān)S斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其阻值R1，開關(guān)S閉合，讀出電壓表的示數(shù)U1；如此反復實驗，測得多組正確的數(shù)據(jù)R2和U2，R3和U3，……使用測得的數(shù)據(jù)，在坐標紙上作出電壓表示數(shù)的倒數(shù)與電阻箱的阻值R

10、的關(guān)系圖線如圖丙所示，結(jié)合圖線計算出兩節(jié)干電池的電動勢E＝________，內(nèi)阻r＝________。(結(jié)果用a、b和R0表示) (4)用這個方法測得的內(nèi)阻和真實值相比________(選填“偏大”“相等”或“偏小”)。 [解析]　(2)根據(jù)歐姆定律，電路中的最大電流約為Imax＝＝0.1 A，所以電路中的最小電阻約為Rmin＝＝ Ω＝30 Ω，電壓表的偏轉(zhuǎn)角度一般大于量程的三分之一，故電路中的最大電阻約為Rmax＝＝＝90 Ω，所以電阻箱的最大阻值約為(90－15) Ω＝75 Ω，最小阻值等于定值電阻的阻值，所以合理的方案是A。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝，I＝，得＝R＋，結(jié)合題圖丙

11、有＝，＝b，解得E＝，r＝a－R0。(4)利用歐姆定律求出的電流只是R0中的電流，由于電壓表的分流作用，所以內(nèi)阻的測量值偏小。 [答案]　(1)如圖所示 (2)A　(3)　a－R0　(4)偏小 [能力提升練] 5．(2019·重慶大聯(lián)考)某學習小組根據(jù)如圖甲所示的電路來測量待測電阻Rx的阻值。其主要步驟如下： (1)將電阻箱阻值調(diào)為9.0 Ω后接入M、N之間，閉合開關(guān)S。適當移動滑動變阻器的滑片后，保持滑片的位置不變，改變電阻箱的阻值R，得到6組電流表的示數(shù)I與R的數(shù)據(jù)如下表： 電阻R/Ω 4.5 6.0 8.0 10.5 12.5 14.5 電流I/A 0

12、.60 0.46 0.35 0.27 0.23 0.20 請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖乙所示的I-R圖象中描點并作出圖線。 (2)撤去電阻箱，將待測電阻Rx接入M、N之間，得到電流表讀數(shù)為0.52 A。利用(1)中測繪的I-R圖象可得Rx＝________Ω，考慮到電流表存在內(nèi)阻，待測電阻的測量值________(選填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。 (3)電池長時間使用后，可認為電動勢不變，內(nèi)阻增大。如果仍然用本實驗裝置和(1)中測繪的I-R圖象測定某一電阻的阻值，測量值將________(選填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。若想再準確測定電阻，可進行誤差校正，方法是將一電阻箱

13、接在M、N之間，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為7.5 Ω，仍要利用本實驗裝置和(1)中測繪的I-R圖象實現(xiàn)對電阻箱阻值的準確測定，應如何調(diào)節(jié)滑動變阻器？ _____________________________________________________。 [解析]　(1)橫軸每格表示＝0.5 Ω，縱軸每格表示＝0.02 A，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在I-R圖象中描點連線即可。(2)當I＝0.52 A時，由圖象讀得R＝5.3 Ω，即Rx＝5.3 Ω。設滑動變阻器滑片的位置不變時接入電路的阻值為R0，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝，I與R的關(guān)系圖線是通過描點得到的，根據(jù)I的值可以直接從測繪的I-R圖象中讀得待測電

14、阻的阻值，原理上不存在誤差，即待測電阻的測量值不受影響。(3)I-R圖象遵循I＝，若電池的內(nèi)阻r增大，則同樣的R對應的I將減小，則根據(jù)圖線讀得待測電阻的測量值將偏大。當R＝7.5 Ω時從I-R圖象上讀得對應的電流I＝0.37 A，若將阻值為7.5 Ω的電阻箱接在M、N之間，仍要利用本實驗裝置和(1)中測繪的I-R圖象實現(xiàn)對電阻箱阻值的準確測定，則需要移動滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.37 A。 [答案]　(1)如圖所示 (2)5.3(5.2～5.4均可)　不受影響　(3)偏大　移動　滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.37 A 6．(2019·湖南永州聯(lián)考)如圖甲所示為一利用光

15、敏電阻測量儲液罐中液面高度裝置的示意圖。當罐中裝滿液體時，液面與出液口高度差為h，罐外有一豎直放置的管，管內(nèi)一側(cè)有沿豎直線排列的多個光敏電阻，另一側(cè)有一列光強穩(wěn)定的光源。液面上一浮塊與一塊遮光板通過定滑輪相連，遮光板可隨浮塊的升降在管內(nèi)上下運動，光敏電阻的總長度和遮光板的總長度都為h。當儲液罐內(nèi)裝滿液體時，遮光板的上沿與最下面的光敏電阻的下邊緣等高，管內(nèi)的光均勻地照射在光敏電阻上，光敏電阻和儀表相連?，F(xiàn)要求設計一電路以利用上述裝置測量液面的高度。 甲 為將問題簡化，假設管內(nèi)只有3個光敏電阻R1、R2、R3，分別位于管的上端、下端和中央；它們的暗電阻均為R＝10 kΩ，被管內(nèi)光源照亮時電

16、阻均為R′＝1.0 kΩ。給定的儀器還有：直流電源E(電動勢為9 V，電阻不計)，3個定值電阻，阻值分別為R4＝2.5 kΩ，R5＝1.8 kΩ，R6＝1.5 kΩ；電壓表V(量程為0～3 V，內(nèi)阻可視為無窮大)，開關(guān)一個，導線若干。 要求：當罐內(nèi)裝滿液體時，電壓表恰好為滿量程。 (1)如圖乙所示為某次電壓表的示數(shù)為________V。 (2)選擇合適的定值電阻，在如圖丙所示虛線框內(nèi)畫出電路圖，并用題中給定的符號標明圖中各元件。 (3)液面與出液口等高時電壓表的示數(shù)為________V。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (4)若管內(nèi)的光強變暗，使得光敏電阻被照亮時的阻值變?yōu)?.2 kΩ，

17、則定值電阻的阻值應變?yōu)開_______kΩ，便可達到題目要求。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [解析]　(1)電壓表量程為0～3 V，每小格表示0.1 V，指針示數(shù)為1.40 V。(2)當罐內(nèi)裝滿液體時，3個光敏電阻均受到光照射，電阻均為1.0 kΩ，可把三個光敏電阻串聯(lián)后再與定值電阻Rx串聯(lián)，接在直流電源兩端，把電壓表接在定值電阻兩端，則有＝，故Rx＝1.5 kΩ，電壓表應與電阻R6并聯(lián)構(gòu)成電路，當罐內(nèi)裝滿液體時，電壓表恰好為滿量程。(3)當液面與出液口等高時，光源完全被遮光板遮住，此時三個光敏電阻的阻值均為10 kΩ，則電壓表的示數(shù)為U＝R6＝0.43 V。(4)若光敏電阻被照亮時的阻值變?yōu)?

18、.2 kΩ，為使電壓表滿量程，則定值電阻的阻值變?yōu)镽′x，R′x滿足3 V＝，解得R′x＝1.8 kΩ。 [答案]　(1)1.40　(2)如圖所示 (3)0.43　(4)1.8 題號 內(nèi)容 押題依據(jù) 核心考點 核心素養(yǎng) 測電源的電動勢和內(nèi)電阻 遷移應用伏阻法測量電源的電動勢和內(nèi)阻，角度新穎，綜合性強 科學探究：利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)，體現(xiàn)電學實驗中的數(shù)形結(jié)合。 　某同學僅用一個電壓表、一個電阻箱、一個開關(guān)和若干導線測量某一電源的電動勢E和內(nèi)阻r。 (1)請你根據(jù)上述器材，設計出測量電源的電動勢和內(nèi)阻的實驗電路，并按你設計的實驗電路進行實物連接，圖甲中已連好了部

19、分電路，要求在不變動已有電路的前提下，正確完成其余電路的連接。 (2)實驗中，該同學多次改變電阻箱的阻值R并測得對應的電壓U，再根據(jù)多組R、U數(shù)據(jù)作出U-圖象，則U-圖線為圖乙中的________(填“①”或“②”)圖線。 (3)該電源的電動勢測量值為E測＝________V，內(nèi)阻r測＝________Ω。(結(jié)果保留兩位小數(shù)) [解析]　(1)根據(jù)所給器材設計電路圖如圖(a)所示，所以實驗電路的實物連線圖如圖(b)所示。 (2)由閉合電路歐姆定律可得U-圖線的表達式為U＝E－r，所以U-圖線為圖乙中的①圖線。 (3)U-圖線的縱軸截距為該電源的電動勢測量值，則E測＝1.47 V，圖線的斜率絕對值為該電源內(nèi)阻的測量值，有r測＝ Ω＝0.98 Ω。 [答案]　(1)見解析圖　(2)①　(3)1.47(1.46～1.48均正確)　0.98(0.96～1.00均正確) - 9 -