高考物理二轮复习专题六第2讲 电学实验及创新——课后“高仿”检测卷 (含解析)

专题六  第二讲  电学实验及创新——课后“高仿”检测卷

一、高考真题集中演练——明规律

1．(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。

要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题：

(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。

(2)电阻箱的阻值应取R1＝________Ω，R2＝________Ω。(保留到个位)

解析：(1)微安表头改装成毫安电流表需要并联一个小电阻，再把电流表改装成电压表，需要串联一个大电阻，电路如图所示。

(2)接a时改装成量程为1 mA的电流表，有

IgRg＝(I－Ig)R1

解得R1＝100 Ω

接b时改装成量程为3 V的电压表，有

U＝IgRg＋IR2

解得R2＝2 910 Ω。

答案：(1)见解析图　(2)100　2 910

2．(2017·全国卷Ⅱ)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。

(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。

(2)完成下列填空：

①R1的阻值为________ Ω(填“20”或“2 000”)。

②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1。将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)。

④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为________ Ω(结果保留到个位)。

(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：___________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)根据题中的原理图(a)，将题图(b)中的实物连线如图所示。

(2)R1起分压作用，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即R1的电阻为20 Ω，为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R1的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；反复调节D的位置，使闭合S2前后微安表的示数不变，说明闭合后S2中没有电流通过，B、D两点电势相等；将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。说明＝，则解得RμA＝2 550 Ω。

(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。

答案：(1)见解析图

(2)①20　②左　③相等　④2 550　

(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程

3．(2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表(量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干。

(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。

(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻______(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)。

(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________ W，最大功率为________ W。(结果均保留两位小数)

解析：(1)要实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V。由于小灯泡正常发光时电阻约为12 Ω，所以需将电流表外接。电路图如图所示。

(2)I­U图像中随着电流的增大，图线的斜率变小，小灯泡的电阻增大。根据电阻定律R＝ρ，得灯丝的电阻率增大。

(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E0′(电动势4 V，内阻1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中Ⅰ所示，故小灯泡的最小功率为Pmin＝U1I1＝1.75×0.225 W≈0.39 W。当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡的最大功率为Pmax＝U2I2＝3.68×0.318 W≈1.17 W。

答案：(1)见解析图

(2)增大　增大　(3)0.39　1.17

二、名校模拟重点演练——知热点

4．(2019·湖北宜昌联考)如图(a)所示为某电流天平的示意图，质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，且指针指在0刻线的位置，此时标尺读数为0。当MN中有电流通过且平衡时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示。此时标尺读数为________cm。

利用上述装置可以测量悬挂的轻弹簧的劲度系数，已知B＝0.547 T，MN中通有电流I＝1.00 A，MN的长度l＝0.250 m，ab边的长度d＝0.200 m，则轻弹簧的劲度系数k＝________N/m。

解析：由题图(b)所示游标卡尺可知，此时游标卡尺读数为：10 mm＋47×0.02 mm＝10.94 mm＝1.094 cm；

金属棒受安培力：F＝BId，金属棒静止，处于平衡状态，由平衡条件得：kx＝BId，其中：x＝1.094 cm，代入数据解得：k＝10 N/m。

答案：1.094　10

5．(2019·邯郸期末)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。请回答下列问题：

(1)使用多用电表粗测电阻时，将选择开关拨至欧姆挡“×10”挡，经正确操作后，指针指示如图甲a所示，为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选择欧姆挡________挡(选填“×1”或“×100”)；若经过正确操作，将两表笔接待测电阻两端时，指针指示如图甲b，则待测电阻为________Ω。

(2)图乙是某多用电表欧姆挡内部电路示意图。其中，电流表满偏电流为0.5 mA、内阻为10 Ω；电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω；变阻器R0的阻值范围为0～5 000 Ω。

①该欧姆表的两只表笔中，________是红表笔。(选填“A”或“B”)；

②该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω进行刻度的。当电池的电动势下降到1.45 V、内阻增大到4 Ω时，欧姆表仍可调零，则调零后R0接入电路的电阻将变________(选填“大”或“小”)。

解析：(1)使用多用电表粗测电阻时，将选择开关拨至欧姆挡“×10”挡，经正确操作后，指针偏角很小，说明倍率挡选择较小，则为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选用欧姆挡“×100”挡；待测电阻为30×100 Ω＝3 000 Ω。

(2)①该欧姆表的两只表笔中，红表笔内部接电源的负极，则A是红表笔。

②电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω时，调零电阻：R0＝－rg－r＝ Ω－10 Ω－1 Ω＝2 989 Ω，电池的电动势下降到1.45 V、内阻增大到4 Ω时，调零电阻：R0′＝－rg－r′＝ Ω－10 Ω－4 Ω＝2 886 Ω，则调零后R0接入电路的电阻将变小。

答案：(1)×100　3 000　(2)①A　②小

6.(2019·山东临沂联考)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200 μA；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。

(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，其中R0应取值为________kΩ。

解析：(1)由题图可知，本实验中采用半偏法确定表头内阻，为了减小并联电阻箱后对电流的影响，滑动变阻器应选择总阻值较大的D。

(2)为确保电路安全，闭合开关前滑片P应调到b端；闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时电流表G的示数为100 μA，则说明电流表半偏，电阻箱分流100 μA；根据串并联电路的规律可知，电流表G的内阻为100 Ω。

(3)由电流表改装成电压表要将电阻与电流表串联，量程越大，串联的电阻越大，所以电路图如图：

电流表G与电阻箱串联改装成的电压表量程为3 V，则有：Ig(Rg＋R0)＝3 V，解得：R0＝9 900 Ω＝9.9 kΩ。

答案：(1)D　(2)b　100　(3)见解析图　9.9

7．(2019·贵阳模拟)实验室有一捆长度约为230 m的铝导线，某同学想通过实验测定其准确长度。该同学用螺旋测微器测得导线的直径如图甲所示，查得铝的电阻率为2.83×10－8 Ω·m，再利用图乙所示电路测出铝导线的电阻Rx，从而测定导线的实际长度。

实验室可供使用的器材有：

A．电流表：量程0.6 A，内阻约0.2 Ω；

B．电压表：量程3 V，内阻约9 kΩ；

C．滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω；

D．滑动变阻器R2：最大阻值20 Ω；

E．定值电阻：R0＝3 Ω；

F．电源：电动势6 V，内阻可不计；

G．开关、导线若干。

请回答下列问题：

(1)图甲中铝导线的直径D＝________ mm。

(2)实验中滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)。

(3)在如图丙所示的实物图中，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。

(4)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图丁所示，由此可得铝导线的电阻Rx＝________ Ω。(保留三位有效数字)

(5)导线实际长度为________ m。(保留三位有效数字)

解析：(1)螺旋测微器读数为D＝2 mm＋30.0×0.01 mm＝2.300 mm。

(2)因控制电路是限流式接法，而测量电路总电阻在3.0 Ω以上，为使测量电路有较大的调节范围，滑动变阻器应选用总阻值较大的R2。

(3)实物连接图如图所示。

(4)由于电压表量程为3 V，则分度值为0.1 V，故读数为2.30 V。测量电路的总阻值R0＋Rx＝＝4.60 Ω，则Rx＝1.60 Ω。

(5)由R＝ρ可知，

l＝＝＝ m≈235 m。

答案：(1)2.300　(2)R2　(3)见解析图　(4)1.60　(5)235