一点一练高考物理复习专题演练专题二十 电学实验一含两年高考一年模拟 23页

考点20　电学实验(一)‎ 两年高考真题演练 ‎1．(2015·海南单科，11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。‎ ‎2．(2015·新课标全国卷Ⅰ，23)图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。‎ ‎(1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω，满偏电流为1 mA；R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA。由题给条件和数据，可以求出R1＝________ Ω，R2＝________ Ω。‎ ‎(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表 对改装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300 Ω和1 000 Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750 Ω和3 000 Ω。则R0应选用阻值为________ Ω的电阻，R应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻器。‎ ‎(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱________(填“b”或“c”)相连。判断依据是：________________________________________________________________________。‎ ‎3．(2015·新课标全国卷Ⅱ，23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：‎ 待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流‎2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干。‎ ‎(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。‎ ‎(2)根据设计的电路，写出实验步骤：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是_____________________________________________________。‎ ‎4．(2014·山东理综，22)实验室购买了一捆标称长度为‎100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为‎1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，再利用图甲所示的电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。‎ 可供使用的器材有：‎ 电流表：量程‎0.6 A，内阻约0.2 Ω；‎ 电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ；‎ 滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω；‎ 滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω；‎ 定值电阻：R0＝3 Ω；‎ 电源：电动势6 V，内阻可不计；‎ 开关、导线若干。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)实验中滑动变阻器应选______(填“R‎1”‎或“R‎2”‎)，闭合开关S前应将滑片移至______(填“a”或“b”)端。‎ ‎(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。‎ ‎(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为‎0.50 A时，电压表示数如图乙所示，读数为______V。‎ ‎(4)导线实际长度为__________m(保留2位有效数字)。‎ ‎5．(2014·江苏单科，10)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。‎ ‎(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋转如图所示的部件__________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为__________mm。‎ ‎(2)如图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)。‎ ‎(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议。‎ ‎6．[2014·四川理综，8(2)]如图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻(10 Ω)，R1是电阻箱(0～99.9 Ω)，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势10 V，内阻很小)。‎ 在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下：‎ ‎(ⅰ)连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；‎ ‎(ⅱ)闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I1＝‎0.15 A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；‎ ‎(ⅲ)重复步骤(ⅱ)，再测量6组R1和I2值；‎ ‎(ⅳ)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。‎ 根据实验回答以下问题：‎ ‎①现有四只供选用的电流表：‎ A．电流表(0～3 mA，内阻为2.0 Ω)‎ B．电流表(0～3 mA，内阻未知)‎ C．电流表(0～‎0.3 A，内阻为5.0 Ω)‎ D．电流表(0～‎0.3 A，内阻未知)‎ A1应选用__________，A2应选用__________。‎ ‎②测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1‎ 示数I1＝‎0.15 A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值__________(选填“不变”、“变大”或“变小”)。‎ ‎③在坐标纸上画出R1与I2的关系图。‎ ‎④根据以上实验得出R＝__________Ω。‎ 考点20　电学实验(一)‎ 一年模拟试题精练 ‎1．(2015·南昌调研)一同学用游标卡尺测一根金属管的深度时，游标卡尺上的游标尺和主尺的相对位置如图甲所示，则这根金属管的深度是________cm；该同学又利用螺旋测微器测量一金属板的厚度为‎5.702 mm，则图乙中可动刻度a、b处的数字分别是________、________。‎ ‎2．(2015·‎ 山东淄博一模)利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20 Ω。带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上。在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有：‎ 电池组E(电动势为3.0 V，内阻约为1 Ω)；‎ 电流表A1(量程0～100 mA，内阻约为5 Ω)；‎ 电流表A2(量程0～0‎.6 A，内阻约为0.2 Ω)；‎ 电阻箱R(0～999.9 Ω)；‎ 开关、导线若干。‎ 实验操作步骤如下：‎ A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径。‎ B．将选用的实验器材，按照图甲连接实验电路。‎ C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大。‎ D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关。记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L。‎ E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L。‎ F．断开开关，整理好器材。‎ ‎(1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝__________mm；‎ ‎(2)实验中电流表应选择__________(选填“A‎1”‎或“A‎2”‎)；‎ ‎(3)用记录的多组电阻箱的阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R－L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。‎ ‎(4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果________(选填“有”或“无”)影响。‎ ‎3．(2015·云南一模)在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧。实验中得到了多组数据，通过描点连线在I－U坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。‎ ‎(1)在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路。‎ ‎(2)根据图甲，可确定小灯泡的功率P与U2和P与I2‎ 的关系，下列示意图中合理的是________。‎ ‎(3)将被测小灯泡、定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路，电源电动势为6.0 V，内阻为1.0 Ω。若电路中的电流为‎0.40 A，则定值电阻R所消耗的电功率为________W。‎ 考点21　电学实验(二)‎ 两年高考真题演练 ‎1．[2015·天津理综9(3)]用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：‎ A．电流表：量程‎0.6 A，内电阻约1 Ω B．电流表：量程‎3 A，内电阻约0.2 Ω C．电压表：量程3 V，内电阻约30 kΩ D．电压表：量程6 V，内电阻约60 kΩ E．滑动变阻器：0～1 000 Ω，额定电流‎0.5 A F．滑动变阻器：0～20 Ω，额定电流‎2 A ‎①为了使测量结果尽量准确，电流表应选用________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号)。‎ ‎②‎ 下图为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。‎ ‎③实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图象法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线，则可以________为纵坐标，以________为横坐标。‎ ‎2．(2015·海南单科，12)某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2，电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表(量程6 V)、秒表、导线若干。‎ ‎(1)按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连线。‎ ‎(2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表的示数如图(c)所示，电压表的读数为________V(保留2位小数)。‎ ‎(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U，记录的数据如下表所示。在给出的坐标纸上绘出U－t图线。已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是________s。‎ 时间t/s ‎10.0‎ ‎20.0‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ 电压U/V ‎2.14‎ ‎3.45‎ ‎4.23‎ ‎4.51‎ ‎5.00‎ ‎5.18‎ ‎(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎3．[2015·广东理综，34(2)]某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。‎ 图1‎ ‎①使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆档测量，示数如图1(a)所示，读数为________Ω。据此应选择图1中的 ________(填“b”或“c”)电路进行实验。‎ ‎②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验。‎ 图2‎ ‎③图2(a)是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。‎ ‎④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21 Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图2(b)所示。闭合S1和S2，电压表读数为3.00 V；断开S2，读数为1.00 V，利用图2(a)可算得E＝________V，r＝________Ω(结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。‎ ‎4．(2015·浙江理综，22)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。‎ 图1‎ 图2‎ ‎(1)根据图1画出实验电路图；‎ ‎(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示，电流表量程为‎0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为：①________、②________、③________、④________。两组数据得到的电阻分别为________和________。‎ ‎5．(2014·新课标全国卷Ⅰ，23)利用如图(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的实际器材有：‎ 待测电源，电阻箱R(最大阻值999.9 Ω)，电阻R0(阻值为3.0 Ω)，电阻R1(阻值为3.0 Ω)，电流表A(量程为200 mA，内阻为RA＝6.0 Ω)，开关S。‎ 实验步骤如下：‎ ‎①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；‎ ‎②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；‎ ‎③以为纵坐标，R为横坐标，作－R图线(用直线拟合)；‎ ‎④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为____________________________。‎ ‎(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0 Ω时电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表。答：①__________，②__________。‎ R/Ω ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎5.0‎ ‎6.0‎ ‎7.0‎ I/A ‎0.143‎ ‎0.125‎ ‎①‎ ‎0.100‎ ‎0.091‎ ‎0.084‎ ‎0.077‎ I－1/A－1‎ ‎6.99‎ ‎8.00‎ ‎②‎ ‎10.0‎ ‎11.0‎ ‎11.9‎ ‎13.0‎ ‎(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k＝________A－1·Ω－1，截距b＝________A－1。‎ ‎(4)根据图线求得电源电动势E＝_______V，内阻r＝______Ω。‎ 参考答案 考点20　电学实验(一)‎ 两年高考真题演练 ‎1．解析　游标卡尺读数为d＝‎12 mm＋4× mm＝‎12.20 mm＝‎‎1.220 cm 螺旋测微器的读数为h＝‎6.5 mm＋36.1×‎0.01 mm＝‎‎6.861 mm 答案　1.220　6.861‎ ‎2．解析　(1)定值电阻和毫安表表头是并联关系，电压相等，电流和电阻成反比。若使用a和b两个接线柱，量程为3 mA，则通过R1、R2的电流为2 mA，则通过毫安表表头和R1、R2的电流比为1∶2，所以电阻比为2∶1，可得R1＋R2＝Rg＝50 Ω；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA，通过R1的电流为9 mA，电流比为1∶9，可得电阻比＝，即R1＝(Rg＋R2)，整理可得R1＝15 Ω，R2＝35 Ω。‎ ‎(2)根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为 Ω＝3 000 Ω，最小阻值为 Ω＝500 Ω。若定值电阻R0选择为1 000 Ω，则无法校准3.0 mA，所以选用的定值电阻R0的阻值应为300 Ω，由于最大阻值要达到3 000 Ω，所以选用的滑动变阻器R的最大阻值为3 000 Ω。‎ ‎(3)为准确地判断出哪个电阻损坏，d点应和接线柱“c”相连；若电流表无示数，则说明R2断路，若电流表有示数，则说明R1断路。‎ 答案　(1)15 Ω　35 Ω　(2)300　3 000　(3)c　见解析 ‎3．解析　‎ ‎(1)实验电路图如图所示。‎ ‎(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏 ；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏，读取电阻箱的电阻值，此即为测得的电压表内阻。‎ ‎(3)断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，RV′＞RV 答案　(1)见解析图　(2)见解析　(3)＞　理由见解析 ‎4．解析　(1)由R＝ρ得，铜线电阻Rx约1.7 Ω，电路中Rx＋R0约4.7 Ω，若选R1＝5 Ω的滑动变阻器，则电路中电流将超过电流表量程，故滑动变阻器选R2。为保护电路，闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端，使其电阻为最大。‎ ‎(2)连接图见答案。‎ ‎(3)电压表量程3 V，指针在2后第3条刻度线，故读数为2.30 V，估读为2.29或2.31均可。‎ ‎(4)R0＋Rx＝＝ Ω＝4.6 Ω，Rx＝1.6 Ω，由Rx＝ρ得L＝‎ ‎94 m‎。‎ 答案　(1)R2　a　(2)如图所示 ‎(3)2.30(2.29、2.31均正确)‎ ‎(4)94(93、95均正确)‎ ‎5．解析　(1)读数时应先旋紧部件旋钮B，以防止测微螺杆发生转动；螺旋测微器的示数d＝41.0×‎0.01 mm＝‎0.410 mm。‎ ‎(2)根据题意，电流表指针停在0刻度位置，应是电路发生了断路，电压表读数十分接近电动势，故应是电路中7、9之间出现了断路。‎ ‎(3)因＜，故电流表应内接；为减小偶然误差，应测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值，或者作出UI图象，由图象求出电阻值。‎ 答案　(1)B　0.410　(2)7、9　断路 ‎(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)‎ ‎6．解析　①依题意有I2(Rx＋RA2)＝I1(R0＋RA1＋R1)，整理得R1＝(RA2＋Rx)－(R0＋RA1)，若要求得Rx，必须知道RA2‎ 才行。结合实验中测得电流数据，两个电流表量程应选0～‎0.3 A，因此，A1应选用D，A2应选用C。‎ ‎②当R1变小时，电路中总电流变大，要使A1示数I1＝‎0.15 A，应减小电路中的电流，故使滑动变阻器阻值变大。‎ ‎③如图所示 ‎④图线的斜率等于，在图线上取两点，求得斜率为240 Ω/A，则 ＝240，解得Rx＝31 Ω 答案　①D　C　②变大　③关系图线见解析图　④31‎ 一年模拟试题精练 ‎1．解析　图中游标卡尺主尺读数为‎10 mm，20分度游标尺精确度为‎0.05 mm，游标尺上第12条刻度线与主尺对齐，故游标尺读数为12×‎0.05 mm＝‎0.60 mm，所以金属管深度为‎10.60 mm＝‎1.060 cm。螺旋测微器固定刻度部分读数为‎5.5 mm，可动刻度最小分度值为‎0.01 mm，可动刻度部分读数应为20.2×0.01，因此a处数字应为20，b处数字为25。‎ 答案　1.060　20　25‎ ‎2．解析　(1)螺旋测微器的读数d＝‎0.5 mm＋23.0×‎0.01 mm＝‎0.730 mm；(2)根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的最大电流Imax＝＝A＝143 mA，所以电流表应选A1；(3)根据闭合电路欧姆定律得Ig＝，则R＝－r－Rx，根据电阻定律应得Rx＝ρ，联立以上两式可得R＝－L＋－r，根 据函数斜率的概念得＝，解得ρ＝；(4)本题中若考虑电流表内阻RA，可将电流表内阻看作电源内阻的一部分，则有R＝－L＋－(r＋RA)，对图象的斜率没有影响，即电流表内阻对电阻率的测量结果无影响。‎ 答案　(1)0.728～0.732　(2)A1　(3)R0　(4)无 ‎3.‎ 解析　(1)描绘小灯泡伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由图甲所示图象可知，灯泡电阻约为R＝＝ Ω≈14.6 Ω，电流表内阻约为几欧，电压表内阻约为十几千欧，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实 验电路图如图所示：‎ 根据实验电路图连接实物电路图，如图所示：‎ ‎(2)由图甲所示图象可知，随灯泡电流与电压的增大，电压与电流的比值增大，即随灯泡电流与电压的增大，灯泡电阻增大。根据P＝可知，灯泡电阻随U2增大，PU2斜率减小，故A、B错误；根据P＝I2R可知，PI2图象斜率增大，C错误，D正确。‎ ‎(3)由图甲所示图象可知，电流为‎0.4 A时，灯泡两端电压为4 V，电阻两端电压UR＝E－Ir－UL＝(6－0.4×1－4)V＝1.6 V，电阻消耗的电功率P＝URI＝1.6×0.4 W＝0.64 W。‎ 答案　(1)见解析　(2)D　(3)0.64‎