2018年高考考点完全题物理考点通关练：强化训练7 Word版含解析

强化训练(7)　电学中的设计性实验

　　时间：60分钟　　　满分：100分

1．(15分)常见测电阻的方法有：伏安法、伏阻法、安阻法、替代法、半偏法、欧姆法等。现实验桌上有下列器材：

A．待测电阻R(阻值约10 kΩ)；

B．滑动变阻器R1(0～1 kΩ)；

C．电阻箱R0 (99999.9 Ω)；

D．电流计G(500 μA，内阻不可忽略)；

E．电压表V(3 V，内阻约3 kΩ)；

F．直流电源E(3 V，内阻不计)；

G．开关、导线若干。

(1)甲同学设计了如图a所示的测量电路，请指出他的设计中存在的问题：

①______________________________________________；

②________________________________(指出两处即可)。

(2)乙同学用图b所示的电路进行实验。

①请在图c中用笔画线代替导线，帮乙同学完成实物电路的连接；

②将滑动变阻器的滑片移到________(填“左”或“右”)端，再接通开关S；保持S2断开，闭合S1，调节R1使电流计指针偏转至某一位置，并记下电流I1；

③断开S1，保持R1不变，闭合S2，调节R0使得电流计读数为________时，R0的读数即为待测电阻的阻值。

(3)丙同学查得电流计的内阻为Rg，采用图d进行实验，改变电阻箱电阻，读出电流计相应的示数I，由测得的数据作出­R0图象如图e所示，图象纵轴截距为m，斜率为k，则待测电阻R的阻值为________。

答案　(1)灵敏电流计外接' 滑动变阻器采用限流式接法(其他合理答案给分)

(2)①如图所示'②左'③I1　(3)－Rg

解析　(1)由原理图可知，该同学电流计采用了外接法，由于待测电阻较大，而电流计内阻较小，故只能采用内接法；因滑动变阻器总阻值相对待测电阻太小，无法起到限流作用，故滑动变阻器应采用分压接法。故错误在于以下两点：灵敏电流计外接；滑动变阻器采用限流式接法。

(2)①由给出的原理图，可得出对应的实物图如答案图所示，②为了保证实验安全，开始测量时滑片应置于左端处；③由实验原理可知，我们断开电路，接入R0，只有在调节电阻箱使电流计读数重新为I1时，R0的示数才为待测电阻的阻值。

(3)根据闭合电路欧姆定律应有：E＝I(R0＋R＋Rg)，整理可得：I＝，＝＋，故由­R0图象的斜率和截距可知m＝，k＝，解得R＝－Rg。

2．(15分)某学习小组欲精确测量电阻Rx的阻值，有下列器材供选用：

A．待测电阻Rx(约300 Ω)；

B．电压表V(3 V，内阻约3 kΩ)；

C．电流表A1(10 mA，内阻约10 Ω)；

D．电流表A2(20 mA，内阻约5 Ω)；

E．滑动变阻器R1(0～20 Ω，额定电流2 A)；

F．滑动变阻器R2(0～500 Ω，额定电流1 A)；

G．直流电源E(3 V，内阻约1 Ω)；

H．开关、导线若干。

(1)甲同学根据以上器材设计成了用伏安法测量电阻的电路，并能满足Rx两端电压从0开始变化进行多次测量。则电流表应选择________(填“A1”或“A2”)，滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”)，请在虚线框中帮甲同学完成实验原理电路图。

(2)乙同学经过反复思考，利用所给器材设计出了如图所示的测量电路，具体操作如下：

①按电路图所示连接好实验电路，闭合开关S1前调节滑动变阻器R1、R2的滑片至适当位置；

②闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R1、R2的滑片，使电流表A1的示数恰好为电流表A2示数的一半；

③闭合开关S2并保持滑动变阻器R2的滑片位置不变，读出电压表V和电流表A1的示数，分别记为U、I；

④待测电阻的阻值Rx＝________。

(3)比较甲、乙两同学测量电阻Rx的方法，你认为哪种方法更有利于减小测量误差？

答：________(填“甲”或“乙”)同学。

答案　(1)A1　R1　电路如图　(2)　(3)乙

解析　(1)根据流过待测电阻的最大电流Im＝≈10 mA，故电流表选A1，根据测量要求，应该设计成分压电路，故滑动变阻器应选R1，因Rx>，故电流表应内接。

(2)当闭合开关S1，断开开关S2时，因为电流表A1的示数恰好为电流表A2的示数的一半，所以Rx＝RA1＋R2′(R2′表示滑动变阻器R2接入电路部分的电阻值)，再闭合开关S2，读出电压表V和电流表A1的示数分别为U、I，则Rx＝RA1＋R2′＝。

(3)由于乙同学设计的电路消除了电流表A1分压引起的误差，故乙同学的测量方法更加精确。

3．2015·全国卷Ⅱ](18分)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：

待测电压表 (量程3 V，内阻约为3000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干。

(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。

(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_______________________。

(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________(填“>”“＝”或“<”)RV，主要理由是__________________________________________________________。

答案　(1)见解析图　(2)见解析　(3)>　见解析

解析　(1)实验电路图如图所示。

(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。

(3)断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RV′>RV。

4. 2015·海南高考](18分)某同学利用图甲所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表 (量程6 V)、秒表、导线若干。

(1)按图甲所示的电路原理图将图乙中实物图连线。

(2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为________ V。(保留2位小数)

(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U，记录的数据如下表所示。在如图丁所示的坐标纸上绘出U­t图线。已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是________ s。

(4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是________。

答案　(1)见解析图　(2)3.60　(3)40.0　(4)对电容器进行放电

解析　(1)实物图连线如图所示。

(2)电压表读数为3.60 V。

(3)连线如图所示，注意描点尽量准确，曲线必须从坐标原点出发，各点之间用平滑曲线连接，曲线穿过尽量多的点。从连线上看，40.0 s时刻所对应的点不在曲线上，可以判断出该点的误差较大。

(4)实验操作步骤中先闭合S2，再断开S2，就是为了对电容器进行放电。

5．2014·福建高考](18分)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，实验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表，为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0 Ω的定值电阻。

(1)已知灵敏电流计的满偏电流Ig＝100 μA、内阻rg＝2.0 kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200 mA，应并联一只________Ω(保留一位小数)的定值电阻R1。

(2)根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路。

(3)某次实验的数据如下表所示：

该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法)，计算出电池组的内阻r＝________Ω(保留两位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是__________________。

(4)该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的原因是______。(填选项前的字母)

A．电压表内阻的影响

B．滑动变阻器的最大阻值偏小

C．R1的实际阻值比计算值偏小

D．R0的实际阻值比标称值偏大

答案　(1)1.0　(2)如图所示(其他正确连接同样给分)

(3)1.66　充分利用已测得的数据　(4)CD

解析　(1)并联电阻R1＝＝

＝ Ω＝1.0 Ω。

(2)见答案图。

(3)根据闭合电路欧姆定律E＝U＋I(R0＋r)，联立1、5组，2、6组，3、7组，4、8组方程，有

由4个方程组分别求出r1、r2、r3、r4再取平均值：

＝＝1.66 Ω。

逐差法在数据处理方面体现的主要优点是充分利用已测得的数据。

(4)联立两组数据如1、5组：

E＝U1＋I1(r＋R0)

E＝U5＋I5(r＋R0)

得r＝－R0，由此式可知：

当R0的实际值比标称值偏大时，r将偏大。

当R1的实际值比计算值小时，I值将偏小，r将偏大，C、D正确。

6．(16分)国标(GB/T)规定自来水在15 ℃时电阻率应大于13 Ω·m。某同学利用图甲电路测量15 ℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源(电动势约为3 V，内阻可忽略)，电压表V1(量程为0～3 V，内阻很大)，电压表V2(量程为0～3 V，内阻很大)，定值电阻R1(阻值4 kΩ)，定值电阻R2(阻值2 kΩ)，电阻箱R(最大阻值9999 Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。

实验步骤如下：

A．用游标卡尺测量玻璃管的内径d；

B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；

C．把S拨到1位置，记录电压表V1示数；

D．把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；

E．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；

F．断开S，整理好器材。

(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙，则d＝______mm。

(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为Rx＝________(用R1、R2、R表示)。

(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图丙所示的R­关系图象。自来水的电阻率ρ＝________Ω·m(保留两位有效数字)。

(4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水的电阻率测量结果将________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。

答案　(1)30.00　(2)　(3)14　(4)偏大

解析　(1)由图可知，游标尺上零刻度与主尺刻度线对齐，则读数为30.00 mm。

 (2)由题意得＝，故Rx＝。

(3)Rx＝＝，故R＝·，根据图中的斜率代入数据可得ρ＝14 Ω·m。

(4)若电压表V1内阻不是很大，则电压表和电阻并联后阻值偏小，实验过程中还是代入R1的数据，故数据代入偏大，则电阻率测量结果也偏大。