2023届高考物理二轮复习专题17电学实验作业含答案

专题分层突破练17　电学实验

A组

1.(2022北京海淀高三期末)某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况,连接电路如图所示,实验时,先将开关S与1端相连,待电路稳定后,将开关掷向2端,传感器将信息传入计算机,屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的i-t图线、u-t图线。

(1)由图可知,传感器2应为　　　　(选填“电流”或“电压”)传感器。 

(2)计算机屏幕上显示的i-t图线可能为下列选项中的　　　　,u-t图线可能为下列选项中的　　　　。 

(3)结合屏幕显示的i-t图线、u-t图线信息,可以估算出　　　　。 

A.电容器的电容

B.电容器储存的电荷量

2.(2022北京东城二模)在“练习使用多用电表”的实验中,某同学进行了如下操作和思考。

(1)利用多用电表测量未知电阻,用欧姆挡“×100”测量时发现指针示数如图所示,为了得到比较准确的测量结果,下列选项中合理的步骤为　　　　(选填字母代号并按操作顺序排列)。 

A.将选择开关旋转到欧姆挡“×1 k”的位置

B.将选择开关旋转到欧姆挡“×10”的位置

C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量

D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 Ω”

(2)该同学想进行如图所示的操作,下列说法正确的是　　　　(选填字母代号)。 

A.图甲中将选择开关旋转到直流电压挡,选择合适量程可测量小灯泡两端电压

B.图乙中将选择开关旋转到直流电流挡,选择合适量程可测量流经小灯泡的电流

C.图丙中将选择开关旋转到欧姆挡,选择合适量程可测量闭合电路中小灯泡的电阻

D.图丁中将选择开关旋转到欧姆挡,选择合适量程可观察到此时欧姆表示数很小

3.(2022河北衡水二模)某学习小组欲测量某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r(电动势约为4 V,内阻为几欧),他们找到的器材有:电压表V(量程6 V,内阻很大)、定值电阻R0=10 Ω、电阻箱R(0~999.9 Ω)、开关S一只、导线若干。

(1)请以笔画线代替导线将图甲中的实物图补充完整。

(2)闭合开关,调节电阻箱的阻值R,得到多组测量数据,根据测量数据作出U-图像,如图乙所示。则该锂电池的电动势E=　　　　V、内阻r=　　　　Ω。(结果均保留三位有效数字) 

4.(2022全国甲卷)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有电源E(电动势1.5 V,内阻很小),电流表A(量程10 mA,内阻约10 Ω),微安表G(量程100 μA,内阻Rg待测,约1 kΩ),滑动变阻器R(最大阻值10 Ω),定值电阻R0(阻值10 Ω),开关S,导线若干。

(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图。

(2)某次测量中,微安表的示数为90.0 μA,电流表的示数为9.00 mA,由此计算出微安表内阻Rg=　　　　Ω。 

B组

5.(2022山东烟台、德州高三一模)某实验小组要测定一节蓄电池的电动势及内阻,要求测量结果尽量准确,实验器材如下:

电流表A1(量程200 μA,内阻为800 Ω)

电流表A2(量程300 mA,内阻约为0.3 Ω)

定值电阻R1(阻值为4 Ω)

定值电阻R2(阻值为9 200 Ω)

滑动变阻器R(最大阻值50 Ω)

待测蓄电池一节(电动势约为2 V)

开关S一个,导线若干

(1)实验小组连接的实物电路如图甲所示,图中虚线框内的电表应选　　　　(选填“A1”或“A2”),图中虚线框内的定值电阻应选　　　　(选填“R1”或“R2”)。 

甲

(2)电流表A1示数用I1表示,电流表A2示数用I2表示,该小组多次改变滑动变阻器滑片位置,得到了多组I1、I2数据,并作出I1-(I1+I2)图像,如图乙所示。根据图像可知,被测蓄电池的电动势为　　　　V,内阻为　　　　Ω。(结果均保留两位有效数字) 

乙

(3)从实验设计原理来看,该蓄电池电动势的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值,内阻的测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 

6.如图甲所示为某种型号热敏电阻的阻值RT随温度t的变化曲线,现利用此热敏电阻和图乙所示的电路图设计一种温度测量仪,要求温度测量时尽可能准确,测量范围为-20~20 ℃。提供器材如下:

甲

乙

丙

A.热敏电阻RT

B.直流电源(电动势为3 V,内阻不计)

C.电流表A1(量程为50 mA,内阻很小,作为温度表使用)

D.电流表A2(量程为0.5 A,内阻很小,作为温度表使用)

E.电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)

F.定值电阻R1(阻值为60 Ω)

G.定值电阻R2(阻值为2 Ω)

H.单刀双掷开关一个,导线若干

(1)图乙电路中定值电阻R应选用　　　　(选填“R1”或“R2”),电流表A应选用　　　　(选填“A1”或“A2”); 

(2)为便于识别,按照下列步骤调节此测量仪:

①电路接通前,先将电阻箱调为　　　Ω,然后开关向　　　　(选填“a”或“b”)端闭合,将电流表此时指针对应的刻度线标记为-20 ℃; 

②逐步减小电阻箱的阻值,电流表的示数不断变大,按照图甲数据将电流表上“电流”刻度线标为“温度值”。当电流表读数如图丙所示时,应将电流表此时指针对应的刻度线标记为　　　　℃; 

③将开关向另一端闭合,测试仪即可正常使用。

7.(2022全国乙卷)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0~5 mA范围内的伏安特性。可用器材有电压表V(量程为3 V,内阻很大),电流表A(量程为1 mA,内阻为300 Ω),电源E(电动势约为4 V,内阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ),定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω),开关S,导线若干。

甲

(1)要求通过Rx的电流可在0~5 mA范围内连续可调,将图甲所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图。

(2)实验时,图甲中的R应选最大阻值为　　　(选填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器,R0应选阻值为　　　(选填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻。 

(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图乙和图丙所示,则此时Rx两端的电压为　　　V,流过Rx的电流为　　　mA,此组数据得到的Rx的阻值为　　　　Ω(保留3位有效数字)。 

乙

丙

8.(2021全国甲卷)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有:小灯泡(额定电压2.5 V,额定电流0.3 A)、电压表(量程300 mV,内阻300 Ω)、电流表(量程300 mA,内阻0.27 Ω)、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值0~20 Ω)、电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)、电源E(电动势6 V,内阻不计)、开关S、导线若干。完成下列填空:

图(a)

(1)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在0~300 mA的U-I曲线,R0应选取阻值为　　　　　Ω的定值电阻; 

(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的　　　　(选填“a”或“b”)端; 

(3)在流过电流表的电流较小时,将电阻箱R2的阻值置零,改变滑动变阻器滑片的位置,读取电压表和电流表的示数U、I,结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10 mA时,小灯泡的电阻为　　　　Ω(保留1位有效数字); 

图(b)

(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V,该同学经计算知,应将R2的阻值调整为　　　　　Ω。然后调节滑动变阻器R1,测得数据如下表所示: 

(5)由图(b)和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻　　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”); 

(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160 mA,可得此时小灯泡电功率W1=　　　　W(保留2位有效数字);当流过电流表的电流为300 mA时,小灯泡的电功率为W2,则=　　　　(保留至整数)。 

答案：

专题分层突破练17　电学实验

1.答案(1)电压

(2)B　D

(3)AB

解析(1)传感器2与电阻R并联,应为电压传感器。

(2)随着电容器放电,电容器电荷量减小,由C=可知电容器两端电压减小,电阻R保持不变,故电流传感器、电压传感器示数均减小,故i-t图像选B,u-t图像选D。

(3)根据i-t图像的面积可以估算出电荷量,根据电容定义式C=可以算出电容,故A、B正确。

2.答案(1)BDC　(2)AB

解析(1)欧姆挡测电阻时指针偏转角度过大,是由于挡位过大,需选取小挡位,进行欧姆调零后再测阻值,故顺序为BDC。

(2)图甲中将选择开关旋转到直流电压挡,选择合适量程可测量小灯泡两端电压,A正确;图乙中将选择开关旋转到直流电流挡,选择合适量程可测量流经小灯泡的电流,B正确;测量小灯泡电阻时,小灯泡必须与外部电路断开,C错误;由图结合欧姆表的内部电路可知,二极管两端为负向电压,此时二极管电阻无穷大,可观察到此时欧姆表示数很大,D错误。

3.答案(1)见解析

(2)3.75(3.74~3.76都对)　5.00(4.90~5.10都对)

解析(1)根据题图乙的图像可知电压表测量电阻箱两端的电压,实物图连接如下。

(2)根据闭合电路欧姆定律得E=U+(R0+r),化简得U=E-(R0+r),所以U-图像的纵截距表示电源电动势,即E=3.75V;图像的斜率表示定值电阻R0和电源内阻r的和,即R0+r=Ω,所以电源内阻r=5.00Ω。

4.答案(1)电路图连接如图所示

(2)990

解析(1)为准确测出微安表两端的电压,可让微安表与定值电阻R0并联,再与电流表串联。由于电源电压过大,并且为了测量多组数据,因此滑动变阻器采用分压式接法,实验电路原理图如图所示。

(2)流过定值电阻R0的电流

I=IA-Ig=9.00mA-0.09mA=8.91mA

微安表两端的电压U=IR0=8.91×10-2V

微安表的内阻Rg=Ω=990Ω。

5.答案(1)A2　R2　(2)1.9　1.0　(3)等于　等于

解析(1)虚线框内的电表应选A2,因为虚线框在干路上,选择量程大的电流表。蓄电池的电动势为2V,改装后电压表量程为2V,所以串联电阻R=-RA1=9200Ω,故选R2。

(2)根据I1(R2+RA1)=E-(I1+I2)(r+R1),整理得I1=-(I1+I2),所以=190×10-6A,,解得E=1.9V、r=1.0Ω。

(3)因为考虑了电表内阻,所以电动势的测量值等于真实值,内阻测量值等于真实值。

6.答案(1)R2　A2　(2)38.0　a　4

解析(1)由图知RT变化范围为4Ω≤RT≤38Ω,若选电流表A1,电路中总电阻要大于=60Ω,故定值电阻选R1,此时电路中电流变化范围为A≤I≤A,变化范围太小;若选电流表A2,电路中总电阻要大于=6Ω,定值电阻选R2,电路中电流变化范围为A≤I'≤A,变化范围大,比较合适,故定值电阻选R2,电流表选A2。

(2)由图甲,-20℃时热敏电阻阻值为38.0Ω,电路接通前,先将电阻箱调为38.0Ω,开关应向a端闭合,将电阻箱所在电路接通;电流表读数为0.30A,电路中总电阻为=10Ω,则RT=10Ω-R2=8.0Ω,由图甲可知,此时温度为4.0℃。

7.答案(1)见解析图

(2)10 Ω　75 Ω

(3)2.30　4.20　548

解析(1)电流表内阻已知,电流表与R0并联扩大电流表量程,进而测量通过Rx的电流,电压表测量Rx两端的电压;滑动变阻器采用分压式接法,满足通过Rx的电流在0~5mA内连续可调的条件,电路图如下。

(2)电路中R应选最大阻值为10Ω的滑动变阻器,方便电路的调节,测量效率高、实验误差小;通过Rx的电流最大为5mA,需要将电流表量程扩大为原来的5倍,根据并联分流,即并联电路中电流之比等于电阻的反比,可知,解得R0=75Ω。

(3)电压表每小格表示0.1V,向后估读一位,即U=2.30V;电流表每小格表示0.02mA,本位估读,即读数为0.84mA,电流表量程扩大为原来的5倍,所以通过Rx的电流为I=4.20mA;根据欧姆定律可知Rx==548Ω。

8.答案(1)10

(2)a

(3)0.7

(4)2 700

(5)增大

(6)7.4×10-2　10

解析(1)描绘小灯泡的伏安曲线,需要达到额定功率,其最大电阻为Rmax=Ω=11.7Ω,只能选10Ω的,其他的调不到。

(2)将滑片置于a端,整个电路电阻最大,待测灯泡电压为零,这种接法最安全。

(3)根据电阻定义R=Ω=0.7Ω。

(4)电压表的满偏电流Ig=mA=1mA,串联的电阻R2=-Rg=-300Ω=2700Ω。

(5)根据分压原理,=10,

即UL=10UV。再根据R=,可知电阻增大。

(6)由(5)可知,小灯泡电功率W1=U1I1=46×10×160×10-6W=7.4×10-2W,小灯泡电功率W2=U2I2=250×10×300×10-6W=0.75W,=10。