高考物理一轮复习课时练习 第10章第3练　电学实验基础（含详解）

这是一份高考物理一轮复习课时练习 第10章第3练　电学实验基础（含详解），共9页。试卷主要包含了用伏安法测某金属丝的电阻Rx等内容，欢迎下载使用。

2．用伏安法测某金属丝的电阻Rx(约为5 Ω)。现有电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、滑动变阻器R0(0～20 Ω，额定电流2 A)、双量程电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω；0～3 A，内阻约0.025 Ω)、双量程电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ；0～15 V，内阻约15 kΩ)、开关、导线若干。
(1)为减小测量误差，该实验中，电流表量程应选用________(选填“0～0.6 A”或“0～3 A”)，电压表量程应选用________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)。
(2)在图(a)中选择测量Rx的电路原理图______(选填“甲”或“乙”)，并在图(b)中完成相应的实物连线图。
(3)如图(c)所示，请利用图中的实验数据绘出电阻Rx的U－I图线。由图线可得金属丝的阻值Rx＝__________ Ω(保留两位有效数字)。
(4)实验中，在不损坏电表的前提下，随着滑动变阻器滑片从最右端向左移动的距离x的变化，电池组的总功率P也会发生变化。下列能正确反映P－x关系的是________。
3．(2023·内蒙古包头市模拟)物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻Rx的阻值，可用器材有：电压表(量程为15 V，内阻约为5 000 Ω)，电流表(量程为0.6 A，内阻为5 Ω)，电源E(电动势为12 V，内阻不计)，滑动变阻器R最大阻值为10 Ω，定值电阻R0阻值为15 Ω，开关S，导线若干。(R0、Rx、R、电流表、电压表、电源、开关等仪器均无断路和短路，导线无断路)
(1)将图甲所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图。要求电流表和电压表的示数从零开始变化。
(2)连接电路后，闭合开关，逐渐移动滑片，发现电流表始终没有示数，电压表示数逐渐增大最终接近电源电压。则出现该现象的原因可能是______________________________________。
(3)该电路中R0的作用是________________________________________________________。
(4)测出多组数据，作出I－U图像，如图乙所示。则Rx阻值为________ Ω。
4．(2023·广东茂名市二模)智能手机中都配有气压传感器，传感器的电阻会随所处环境气压变化而变化。某实验小组在室温下用以下可供选择的器材探究“气压传感器的电阻值Rx随气压变化规律”：
A．阻值随气压变化而变化的气压传感器一个(阻值变化范围从几十欧到几百欧)；
B．直流电源，电动势6 V，内阻不计；
C．电压表V1，量程为0～3 V，内阻为3 kΩ；
D．电压表V2，量程为0～15 V，内阻为15 kΩ；
E．电流表A1，量程为0～0.6 A，内阻忽略不计；
F．电流表A2，量程为0～60 mA，内阻忽略不计；
G．定值电阻R1＝3 kΩ；
H．定值电阻R2＝12 kΩ；
I．滑动变阻器R，最大阻值约为50 Ω；
J．开关与导线若干。
(1)小明设计了如图甲所示的实验电路原理图，其中电压表应选择______，电流表应选择______，定值电阻应选择________。(均选填实验器材前字母)
(2)请在图乙中将实物图连线补充完整。
(3)当气压传感器所处环境压强为p时，闭合开关S，测得两个电表的读数分别为U＝2.30 V和I＝23.0 mA，则气压传感器阻值Rx＝____ Ω。
(4)当环境压强p改变时，测得不同的Rx值，绘成图像如图丙所示，由图可得Rx和压强p的关系表达式为Rx＝________________ Ω。
5．某同学要测量一个未知电阻的阻值，实验室提供的器材有：
A．电流表A1：量程为0～3 mA，内阻r1约为15 Ω
B．电流表A2：量程为0～1.5 mA，内阻r2为25 Ω
C．定值电阻R1：R1＝9 975 Ω
D．定值电阻R2：R2＝1 975 Ω
E．滑动变阻器R3：最大阻值为10 Ω
F．电源E，电动势为3 V，内阻很小
G．开关S及导线若干
(1)该同学根据实验器材设计了如图所示的测量电路，闭合开关S之前，滑动变阻器R3的滑片应置于________(选填“最左端”或“最右端”)。
(2)实验中需要量程为0～3 V的电压表，则电路图中的电流表①应选择________，定值电阻R应选择______(均填器材前面的字母)。
(3)①、②位置放置好电流表，调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片置于合适的位置，若此时电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则待测电阻Rx＝________(用物理量的符号表示)。
6．(2023·江苏卷·12)小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响。所用器材有：干电池(电动势约1.5 V，内阻不计)2节；两量程电压表(量程0～3 V，内阻约3 kΩ；量程0～15 V，内阻约15 kΩ)1个；滑动变阻器(最大阻值50 Ω)1个；定值电阻(阻值50 Ω)21个；开关1个及导线若干。实验电路如图甲所示。
(1)电压表量程应选用________(选填“3 V”或“15 V”)。
(2)图乙为该实验的实物电路(右侧未拍全)。先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________(选填“B”“C”或“D”)连接，再闭合开关，开始实验。
(3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1,2，…，21之间的电压。某次测量时，电压表指针位置如图丙所示，其示数为________ V。根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如图丁中实线所示。
(4)在图甲所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为R1，定值电阻的总阻值为R2，当被测电阻为R时，其两端的电压U＝________________(用E、R1、R2、R表示)，据此作出U－R理论图线如图丁中虚线所示。小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小。
(5)分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小。小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因。你是否同意他的观点？请简要说明理由
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第3练 电学实验基础
1．8.021(8.020、8.022均可) 2.060 5.236
解析 螺旋测微器的固定刻度读数为8 mm，可动刻度读数为2.1×0.01 mm＝0.021 mm，所以最终读数为8 mm＋0.021 mm＝8.021 mm，由于需要估读，因此8.020 mm、8.022 mm均正确。游标卡尺的主尺读数为20 mm，游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，故游标尺读数为12×0.05 mm＝0.60 mm，所以最终读数为20 mm＋0.60 mm＝20.60 mm＝2.060 cm。工件的长度L＝52 mm＋0.02×18 mm＝5.236 cm。
2．(1)0～0.6 A 0～3 V (2)甲 见解析图 (3)见解析图 4.5 (4)B
解析 (1)金属丝的电阻Rx约为5 Ω，根据闭合电路欧姆定律得
Im＝eq \f(E,Rx＋r)＝eq \f(3,6) A＝0.5 A
故电流表量程应选用0～0.6 A；
电池组电动势为3 V，故电压表量程应选用0～3 V；
(2)因为Rx实物图连接如图所示
(3)如图所示
根据U－I图像斜率可得Rx＝eq \f(ΔU,ΔI)＝eq \f(2.5,0.56) Ω≈4.5 Ω
(4)根据电源总功率公式得
P＝EI
＝eq \f(E2,RA＋\f(RVRx,RV＋Rx)＋r＋R0m－kx)
＝eq \f(－\f(E,k)2,x－\f(RA＋r＋R0m,k)－\f(RVRx,kRV＋Rx))，
可知P－x图像是一个向右平移的反比例函数图像，故选B。
3．(1)见解析图 (2)R0与Rx之间接线处断路(或Rx与电流表之间接线处断路)
(3)①保护电路；②减小读数误差 (4)4
解析 (1)因待测电阻Rx的电阻和电流表的内阻都较小，为保护电路，应将定值电阻R0与它们串联，又要求电流表和电压表的示数从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，由于电流表的内阻已知，故电流表采用内接法，故实验电路的原理图如图所示。
(2)出现该现象的原因可能是R0与Rx之间接线处断路。
(3)由(1)分析可知该电路中R0的作用是：①保护电路；②减小读数误差。
(4)根据I－U图像可知斜率为k＝eq \f(I,U)＝eq \f(0.5,12) Ω－1＝eq \f(1,Rx＋R0＋RA)，代入数据解得Rx＝4 Ω。
4．(1)C F G (2)见解析图 (3)200
(4)1 000－8×10－3p
解析 (1)电源电动势为6 V，电压表读数时要在满偏刻度的三分之一以上更准确，而且串联定值电阻可以扩大量程，故电压表选C；
气压传感器阻值变化范围从几十欧到几百欧，流经电流表的电流约为几十毫安，故电流表选F；
串联定值电阻，相当于扩大电压表量程，扩大到6 V即可，电压表内阻为3 kΩ，定值电阻选G。
(2)如图所示
(3)根据欧姆定律得Rx＝eq \f(2U,I)＝200 Ω
(4)根据题图丙，设Rx＝R0－kp，代入数据可得Rx＝1 000－8×10－3p (Ω)。
5．(1)最左端 (2)B D
(3)eq \f(I2r2＋R2,I1－I2)
解析 (1)为了实验安全，闭合开关S之前，应使电路中电流从最小值开始调节，滑动变阻器采用分压接法，故应将滑片置于最左端。
(2)实验器材中没有电压表，要用电流表改装，只有内阻已知的电流表才能改装成电压表，所以电路图中的电流表①选择B。
把A2改装成量程为3 V的电压表，根据电压表改装原理可得R＝eq \f(U－IA2r2,IA2)＝eq \f(3－1.5×10－3×25,1.5×10－3) Ω
＝1 975 Ω，故定值电阻应选择D。
(3)由串、并联电路的特点和欧姆定律有I2(r2＋R2)＝(I1－I2)Rx
解得Rx＝eq \f(I2r2＋R2,I1－I2)。
6. (1)3 V (2)D (3)1.50 (4)eq \f(ER,R1＋R2)
(5)不同意 理由见解析
解析 (1)所用电源为两节干电池，电动势为3 V，则所用电压表量程为3 V；
(2)闭合开关之前，滑动变阻器阻值应调到最大，电池盒上的接线柱A应与滑动变阻器的接线柱D连接；
(3)电压表最小刻度为0.1 V，则示数为1.50 V；
(4)由闭合电路欧姆定律可得I＝eq \f(E,R1＋R2)，当被测电阻阻值为R时，电压表示数为U＝IR＝eq \f(ER,R1＋R2)
(5)不同意。方法一：极限思维法。当R较大时，电压表分流作用大，当R等于R2时，可将R1看成等效电源内阻，由于R1阻值远小于R2，故电压表读数近似等于电源电动势。
方法二：解析法。当R较大时，电压表内阻不能忽略，
则电路中的电流
I＝eq \f(E,R1＋R2－R＋\f(RRV,R＋RV))，
电压表中的电流I′＝I·eq \f(R,R＋RV)，
电压表读数为
U＝eq \f(E,R1＋R2－R＋\f(RRV,R＋RV))·eq \f(RRV,R＋RV)＝eq \f(E,\f(R1＋R2－RR＋RV,RRV)＋1)
当R＝R2时，R最大，此时
U＝eq \f(E,\f(R1R2＋RV,R2RV)＋1)＝eq \f(E,\f(R1,RV)＋\f(R1,R2)＋1)，
因RV≫R1，则电压表读数近似为U＝eq \f(E,\f(R1,R2)＋1)＝eq \f(ER2,R1＋R2)，即当R＝R2时，由于R1的阻值远小于R2，所以电压表读数近似等于电源电动势。