2019高考物理二轮复习第17讲 电学实验与创新 专题训练(含解析)

第17讲　电学实验与创新

非选择题(共64分)

1.(6分)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200 Ω,电压表的内阻约为2 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则　　　(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1　　　(填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2　　　(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 

2.(2018辽宁大连一模)(8分)用如图甲所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。

(1)请根据下列步骤完成电阻测量:

①旋动部件　　　　,使指针对准电流的“0”刻度线。 

②将K旋转到电阻挡“×100”位置。

③将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件　　　　,使指针对准电阻的“0”刻度线。 

(2)将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻,P的两端分别为a、b,指针指示位置如图乙所示。则通过P的电流方向是　　　　(选填“a→b”或“b→a”),为使测量比较精确,应将选择开关旋到　　　　的倍率挡位上,并需要重新调零,再进行测量。 

3.(2018新疆乌鲁木齐一诊)(6分)用两个定值电阻和电压表可以测量电源的电动势(约3 V)和内阻。提供的主要器材有:电阻R1(2.0 Ω)、R2(9.0 Ω)、电源、电压表、开关S1、单刀双掷开关S2、导线若干,实验电路如图甲所示。

(1)根据电路图,将未连接完整的实物图连接完整。

(2)闭合开关S1,开关S2分别接到R1、R2两电阻,电压表的读数分别为2.0 V、2.7 V,则测得电动势为　　　　V,内阻为　　　　 Ω。由于电压表的内阻影响,测得的内阻　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 

4.(10分)导电玻璃是制造LCD的主要材料之一。为测量导电玻璃的电阻率,某小组同学选取长度L=25.00 cm、直径d=0.900 mm的圆柱体导电玻璃进行实验,用欧姆表粗测该导电玻璃的电阻Rx,发现其电阻约12 Ω。主要步骤如下,完成下列填空。

(1)为精确测量Rx的阻值,该小组设计了如图所示的实验电路。可供使用的主要器材如下:

电源E:电动势4.5 V,内阻约1 Ω;

定值电阻R0:阻值为20 Ω;

电压表V1:量程0~3 V,内阻约3 kΩ;

电压表V2:量程0~15 V,内阻约15 kΩ;

电流表A1:量程0~200 mA,内阻约1.5 Ω;

电流表A2:量程0~3 A,内阻约0.5 Ω;

滑动变阻器R1:阻值范围0~1 kΩ;

滑动变阻器R2:阻值范围0~20 Ω。

①图中电压表应选用　　　　;电流表应选用　　　　;滑动变阻器应选用　　　　。(填器材代号) 

②该小组进行了如下操作:

a.将滑动变阻器的滑片移到最右端,将S1拨到位置1,闭合S2,调节滑动变阻器,读出电流表和电压表的示数分别为0.185 A和2.59 V;

b.将滑动变阻器的滑片移到最右端,将S1拨到位置2,调节滑动变阻器,读出电流表和电压表的示数分别为0.125 A和2.65 V;

c.将滑动变阻器的滑片移到最右端,断开S2。

可求得Rx=　　　　 Ω。 

(2)由以上实验可求得该导电玻璃电阻率的值ρ=　　　 Ω·m。 

5.(8分)在测量一节干电池的电动势和内阻实验中,小明设计了如图甲所示的实验电路。

(1)根据图甲实验电路,请在图乙中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。

(2)实验开始前,应先将滑动变阻器的滑片P调到　　　(填“a”或“b”)端。 

甲

乙

丙

(3)合上开关S1,S2接图甲中的1位置,滑动滑片P,记录下几组电压表和电流表的示数;重置滑动变阻器,S2改接图甲中的2位置,滑动滑片P,再记录几组电压表和电流表的示数。在同一坐标系内分别描点作出S2接1、2位置时,电压表示数U和电流表示数I的图像,如图丙所示。两图线均为直线,与纵轴的截距分别为UA、UB,与横轴的截距分别为IA、IB。

①S2接1位置时,作出的U-I图线是图丙中的　　　　(填“A”或“B”)线; 

②S2接2位置时,干电池电动势的测量值　　　　真实值,内阻的测量值　　　　真实值。(填“大于”“小于”或“等于”) 

6.(2018江苏单科,10)(8分)一同学测量某干电池的电动势和内阻。

(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。

(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见下表:

　　根据表中数据,在方格纸上作出R-关系图像。

由图像可计算出该干电池的电动势为　　　　　　V;内阻为　　　　Ω。 

(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图所示,则该干电池的电动势应为　　　　V;内阻应为　　　　Ω。 

7.(8分)某实验小组的同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时,实验室提供了如下的实验器材:

A.小灯泡(额定电压为4 V、额定功率为2 W);

B.电压表(量程为0~5 V、内阻为10 kΩ);

C.电压表(量程为0~10 V、内阻为20 kΩ);

D.电流表(量程为0~0.3 A、内阻为1 Ω);

E.电流表(量程为0~0.6 A、内阻为0.4 Ω);

F.滑动变阻器(0~5 Ω、10 A);

G.滑动变阻器(0~500 Ω、0.2 A);

H.蓄电池(电动势为5 V,内阻不计);

I.开关、导线若干。

请回答下列问题:

(1)为了较精确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线,该小组的同学在完成实验时,电压表应选　　　　,电流表应选　　　　,实验中电压以及电流要求从零开始调节,则滑动变阻器应选　　　　。(填器材前面的字母代号) 

(2)选择好合适的实验器材后,请设计符合实验要求的电路图,并用笔画线代替导线将图所示实物图连接完整。

(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑动触头应置于最　　　端。(填“左”或“右”) 

8.(2018广东肇庆检测)(10分)某实验小组设计了如图甲的电路,其中RT为热敏电阻,电压表量程为0~3 V,内阻RV约为10 kΩ,电流表量程为0~0.5 A,内阻RA约为几欧,R为电阻箱。(计算结果保留两位有效数字)

甲

乙

(1)该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验。闭合开关,调节电阻箱,记录不同情况下电压表的示数U1、电流表的示数I和电阻箱的阻值R,在I-U坐标系中,将各组U1、I的数值标记在相应位置,描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线,如图乙中曲线所示。为了完成该实验,应将导线c端接在　　　　(选填“a”或“b”)点。 

(2)利用(1)中记录的数据,通过分析计算可得外电路的电压U2的计算式为　　　　　　　　。(用U1、I、R和RA表示) 

(3)实验小组利用(2)中的公式,计算出各组的U2,将U2和I的数据也描绘在I-U坐标系中,如图乙中直线所示。根据图像分析可知:电源的电动势E=　　　　V,内电阻r=　　　　 Ω。 

(4)实验中查询得到RA=4.0 Ω,当电阻箱的阻值调到6 Ω时,热敏电阻消耗的电功率P=　　　　                                W。 

答案精解精析

选择题

1.答案　Rx1　大于　小于

解析　=20,=10,因此Rx属于大电阻,用电流表内接法时测量值更接近真实值,即Rx1更接近真实值;因Rx1==Rx+RA,故Rx1>Rx,Rx2==R并(即Rx与RV的并联值),故Rx2<Rx。

2.答案　(1)①S　③T　(2)b→a　×10

解析　(1)①首先要对表盘机械校零,所以旋动部件是S。③欧姆表选挡后要进行欧姆调零,将“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件T,让表盘指针指在最右端零刻度处。(2)表盘上的负极接欧姆表内部电源的正极,所以通过P的电流方向是b到a;题图乙中指针偏转角度太大,为了得到比较准确的测量结果,必须使指针指在中间刻度附近,所以要将倍率调小。

3.答案　(1)图见解析　(2)3.0　1.0　小于

解析　(1)根据电路图连接实物图如图所示:

(2)在闭合电路中,电源电动势:E=U+Ir=U+r,带入实验数据解得:E=3 V,r=1 Ω;由图示电路图知,由于电压表的分流作用,流过电源的电流大于,内阻的测量值小于真实值。

4.答案　(1)①V1　A1　R2　②12.8　(2)3.26×10-5

解析　(1)电源电动势为4.5 V,小于电压表V2最大测量值的,因此结合待测电阻Rx的粗测阻值,可知电压表应选用量程为0~3 V的电压表V1;电流表应选用量程为0~200 mA的电流表A1;滑动变阻器应选用最大阻值与待测导电玻璃阻值差不多的滑动变阻器R2。设电流表内阻为RA,对操作步骤a,由欧姆定律可得U1=I1(RA+Rx);对操作步骤b,由欧姆定律可得U2=I2(RA+R0);联立解得Rx=12.8 Ω。

(2)由电阻定律得Rx=,S=,解得该导电玻璃的电阻率ρ≈3.26×10-5 Ω·m。

5.答案　(1)图见解析　(2)a　(3)B　等于　大于

解析　(1)如图所示

(2)为保护电表,闭合开关前滑动变阻器连入电路的阻值应最大,即滑片P调到a端。

(3)S2接1位置时,由于电压表的分流,使得电流的测量值偏小,而短路电流(U=0时的电流,即图线与横轴的截距)不变,故电动势和内阻的测量值都偏小;S2接2位置时,可将电流表内阻等效到电源内阻中,即外电压和干路电流的测量值是准确的,电源电动势的测量值等于电动势的真实值,但电源内阻的测量值等于电源内阻的真实值与电流表内阻的和。

6.答案　(1)①开关未断开;②电阻箱阻值为零。

(2)如图所示　1.4(1.30~1.44都算对)　1.2(1.0~1.4都算对)

(3)1.4[结果与(2)问第一个空格一致]　1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]

解析　(1)在连接电路过程中,要求开关处于断开状态;在闭合开关前,要求电阻箱接入电路的电阻最大。

(2)依照表中数据,描点连线,如答案图所示。由闭合电路欧姆定律可得I=,整理可得R=E·-r,与图像对应,则E=1.4 V,r=1.2 Ω。

(3)由题图可知电压表的读数为66 mV,由欧姆定律可得电流表的内阻r'=U/I=0.2 Ω,则由闭合电路欧姆定律可得I=,整理可得R=E·-(r+r'),与图像对应,则E=1.4 V,r=1.0 Ω。

7.答案　(1)B　E　F　(2)如解析图甲、乙所示　(3)左

解析　(1)因小灯泡的额定电压为4 V,为保证安全,选用的电压表量程应大于4 V,电压表量程太大则会使测量误差较大,故选用量程为0~5 V的电压表;由P额=U额I额得,灯泡的额定电流I额==0.5 A,故应选择量程为0~0.6 A的电流表;实验中电压从零开始变化,故滑动变阻器采用分压式接法,而分压式接法中应选总阻值较小的滑动变阻器;

(2)小灯泡在额定电压下的电阻为R==8 Ω,电压表内阻远大于小灯泡电阻,故电流表应采用外接法,实验电路图和实物连接图如图甲、乙所示。

甲

乙

(3)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑动触头置于最左端。

8.答案　(1)a　(2)U2=U1+I(R+RA)　(3)6.0　5.0

(4)0.60(0.58~0.62均可)

解析　(1)利用伏安法测电阻,由图像可知热敏电阻的阻值远小于电压表电阻,所以采用电流表外接法;故导线c应接在a点。

(2)根据串、并联电路规律可知,外电压U2=U1+I(R+RA)。

(3)由U2=E-Ir,故电源的电动势为6.0 V,内电阻为r= Ω=5.0 Ω。

(4)等效电源内阻r0=(5.0+4.0+6.0) Ω=15 Ω;在I-U图像中作等效电源的外电路伏安特性曲线U=6-15I,如图所示;与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标为(2.5 V,0.24 A)。所以热敏电阻的电功率为0.60 W。