2022届新高考二轮复习 电学实验基础考法 作业

实验题满分专训（三）  电学实验基础考法

1．(2021·广东高考)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律。根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。

(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔________，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0 Ω”处。测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而________。

(2)再按图连接好电路进行测量。

①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片滑到______端(选填“a”或“b”)。

将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01。闭合开关S，调节滑动变阻器R1，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和R01。断开开关S。

再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节R0和R1，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值R02。断开开关S。

②实验中记录的阻值R01________R02(选填“大于”“小于”或“等于”)。此时热敏电阻阻值RT＝________。

(3)改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律。

解析：(1)选择倍率适当的欧姆挡，将两表笔短接进行欧姆调零；欧姆表指针向右偏转角度越大，则阻值越小，可判断热敏电阻的阻值随温度升高而减小。

(2)①闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的阻值调到最大，即将滑片滑到b端。

②因两次电压表和电流表的示数相同，因为R01＝R02＋RT，即RT＝R01－R02，可知R01大于R02。

答案：(1)短接　减小　(2)①b　②大于　R01－R02

2．(2021·河北高考)某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有：小灯泡(6.3 V,0.15 A)，直流电源(9 V)，滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。

(1)根据图1，完成图2中的实物连线。

(2)按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是________(单项选择，填正确答案标号)。

A．电流表短路

B．滑动变阻器的滑片接触不良

C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端

(3)更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到I­U图像，其中一部分如图3所示。根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为________Ω(保留三位有效数字)。

解析：(1)电流表负极与滑动变阻器的上接线柱连接，如图所示。

(2)开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断，说明通过小灯泡的电流过大。电流表内阻非常小，短路几乎不影响通过小灯泡的电流，与灯丝烧断无关，A错误；滑动变阻器滑片接触不良，无电流通过小灯泡，B错误；滑动变阻器的滑片开始时置于b端，小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，C正确。

(3)根据小灯泡的伏安特性曲线可知在P点时的电压和电流分别为U＝2 V，I＝74 mA

根据闭合电路的欧姆定律I＝可知，小灯泡的电阻为

R＝＝ Ω≈27.0 Ω。

答案：(1)见解析图　(2)C　(3)27.0

3．(2021·大连模拟)某实验小组做“测量一新材料制成的粗细均匀金属丝的电阻率”实验。

(1)用多用电表粗测电阻丝的阻值。当用电阻“×10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用________(选填“×1”或“×100”)挡，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图甲所示，其读数为________Ω；

(2)用螺旋测微器测量电阻丝Rx的直径d，示数如图乙所示，其直径d＝________mm；再用刻度尺测出电阻丝Rx的长度为L；

(3)为了准确测量电阻丝的电阻Rx，某同学设计了如图丙所示的电路。闭合S1，当S2接a时，电压表示数为U1，电流表示数为I1；当S2接b时，电压表示数为U2，电流表示数为I2，则待测电阻的阻值为Rx＝________(用题中的物理量符号表示)；根据电阻定律计算出该电阻丝的电阻率ρ＝________(用Rx、d、L表示)。

(4)由于电表不是理想电表，电阻的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)(只考虑系统误差)。

解析：(1)由题意，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，说明被测电阻很小，应该换用小量程电阻挡，即“×1”挡。由题图甲可知读数为6 Ω(欧姆挡不需要估读)。

(2)根据螺旋测微器的读数规则可知d＝1.5 mm＋20.0×0.01 mm＝1.700 mm。

(3)设电流表内阻为RA。当S2接a时，电压表测Rx、R0和电流表的总电压，电流表测三者所在支路的电流，根据欧姆定律有Rx＋R0＋RA＝

当S2接b时，电压表测R0和电流表的总电压，电流表测通过R0的电流，则RA＋R0＝

联立两式可得Rx＝－，根据电阻定律可知Rx＝解得ρ＝＝。

(4)由(2)题中分析可知，电流表内阻对实验结论无影响，而电压表外接对所测电压也无影响，无系统误差，故电阻的测量值与真实值相比不变。

答案：(1)×1　6　(2)1.700(1.698～1.702均可)

(3)－　　(4)不变

4．(2020·江苏高考)某同学描绘一种电子元件的I­U关系图像，采用的实验电路图如图1所示，为电压表，为电流表，E为电源(电动势约6 V)，R为滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，R0为定值电阻，S为开关。

(1)请用笔画线代替导线，将图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：

请根据表中的数据，在方格纸上作出该元件的I­U图线。

(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R0，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

解析：(1)根据电路原理图，按着电流的方向进行实物电路图的连线，如图甲所示。

(2)由表格中的数据按着标度描出对应的各点，然后用平滑的曲线连接，使尽可能多的点位于曲线上，如图乙所示。

(3)根据作出的I­U图线可知，待测元件为非线性元件。

(4)根据电路的原理图可知，若用导线代替电路中的定值电阻R0，待测元件两端电压的可调节范围变大，在调节滑动变阻器滑片时所允许的调节范围会变小，此时若调节滑动变阻器滑片，稍有不慎就会使通过待测元件的电流过大，烧坏待测元件或电流表，B、C正确，D错误；电压测量值与待测元件两端电压一致，即测量误差不变，A错误。

答案：(1)见解析图甲　(2)见解析图乙　(3)非线性　(4)BC

5．(2021·济南历城二中模拟)实验小组用如图(a)所示的实验电路测定电源电动势E和电压表内阻RV，提供的器材如下：

A．待测电源E(电动势约3 V，内阻可忽略)

B．待测电压表V(量程0～3.0 V，内阻约3 kΩ)

C．电阻箱R1(总阻值999.9 Ω)

D．电阻箱R2(总阻值9 999 Ω)

(1)电阻箱应选择________(填序号)；

(2)连接好实验电路，调节R，测得系列对应电压U，在­R坐标中描点作图如图(b)，图线在纵坐标轴上的截距为a，某点坐标为(c，b)，则电源电动势和电压表内阻的测量值分别为________、________；

(3)图(c)中图线1为实验所得，若电源内阻不能忽略，则实际图线可能是图(c)中的图线________，由于忽略电源内阻，导致电源电动势的测量值________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。

解析：(1)为了便于调节和让电压表读数变化范围较大，应选择阻值大于电压表内阻的R2，即选择D。

(2)由闭合电路欧姆定律得E＝U＋R，

所以有＝＋R，

在­R图中图线在纵轴上的截距a＝，故电源电动势E＝；图线斜率＝

解得RV＝。

(3)设电源内阻为r，实际上，E＝U＋(R＋r)

即＝＋R

图线斜率不变，在纵坐标上的截距增大，可能是图线2；由于E真＝U＋(R＋r)

忽略电源内阻时的测量值E测＝U＋R

显然E测<E真，即小于。

答案：(1)D　(2)　　(3)2　小于

6．(2021·天津模拟)某实验小组想组装一个双量程(3 V、15 V)的电压表，提供的器材如下：

A．电流表G：满偏电流为300 μA，内阻未知；

B．干电池E：电动势为3 V，内阻未知；

C．滑动变阻器R1：最大阻值约为5 kΩ，额定电流为1 A；

D．滑动变阻器R2：最大阻值约为16 kΩ，额定电流为0.5 A；

E．电阻箱R0：0～9 999.9 Ω；

F．定值电阻R3：40 kΩ，额定电流为0.1 A；

G．开关两个，导线若干。

(1)若用图示电路测量电流表G的电阻，则滑动变阻器R应选用________(选填“C”或“D”)。

(2)将开关S1、S2都断开，连接好实物图，将滑动变阻器的滑片P调到________(选填“a”或“b”)端。接通开关S1，调节滑动变阻器使电流表G的指针示数为300 μA；保持滑动变阻器的阻值不变，闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时电流表G的指针示数为100 μA，则电流表G的内阻测量值为________Ω，该方法所测出的电流表的内阻________(选填“大于”“等于”“小于”)真实值。

(3)在虚线框中画出双量程电压表的电路原理图，并标明所选的器材和改装电压表对应的量程；若忽略(2)中电流表G内阻的测量误差，其中R0应取值为________Ω。

解析：(1)若用图示电路测量电流表G的电阻，则闭合S1，断开S2后，电流计要达到满偏，则R＝＝ Ω＝104 Ω，则滑动变阻器R应选用D。

(2)将开关S1、S2都断开，连接好实物图，将滑动变阻器的滑片P调到 “b”端。接通开关S1，调节滑动变阻器使电流表G的指针示数为300 μA；保持滑动变阻器的阻值不变，闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时电流表G的指针示数为100 μA，则通过电阻箱R0的电流为200 μA，电流表G的内阻等于R0阻值的2倍，即电流表G内阻的测量值为200 Ω。事实上，当S2闭合后，电路总电阻减小，总电流变大，则当电流计读数为100 μA时，电阻箱R0上的电流大于200 μA，则电流表G的内阻大于R0阻值的2倍，该方法所测出的电流表的内阻小于真实值。

(3)改装成3 V量程的电压表需要串联的电阻R＝－Rg＝Ω－200 Ω＝9 800 Ω。

可用电阻箱R0与电流表串联；改装成15 V量程的电压表需要串联的电阻

R′＝－Rg＝ Ω－200 Ω＝49 800 Ω

只需再与定值电阻R3串联即可，画出双量程电压表的电路原理图如图所示。

若忽略(2)中电流表G内阻的测量误差，其中R0应取值为9 800 Ω。

答案：(1)D　(2)b　200　小于　(3)9 800　见解析图