高考物理二轮复习专题六第2讲 电学实验及创新——课前自测诊断卷 (含解析)

专题六  第二讲  电学实验及创新——课前自测诊断卷

1.[考查利用多用电表测电阻、电压和电流]

(2019·南昌调研)一多用电表的简化电路图如图甲所示。已知表头内阻为400 Ω，满偏电流为2 mA；电池E＝1.5 V，E′＝15 V。

(1)若R1＝1 Ω，R2＝99 Ω，当选择开关置于2时，多用电表测量的是________(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为________。

(2)在(1)的条件下，若R5＝0.92×103 Ω，R6＝9×103 Ω，当选择开关置于6时，多用电表测量的是________(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为________。

(3)在(1)的条件下，当选择开关置于3时，多用电表测量的是________(选填“电流”“电压”或“电阻”)。现要测量一个一千多欧的电阻，应当把选择开关置于________(选填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”)，正确测量时多用电表指针如图乙所示，则所测电阻的阻值为________Ω。

解析：(1)结合题图甲可知，多用电表选择开关置于2时，R1、R2串联后与表头并联，此时多用电表测量的是电流，量程为2 mA＋＝10 mA。

(2)当选择开关置于6时，多用电表测量的是电压，此时表头与R1、R2可视为一个新表头(满偏电流为10 mA，内阻为80  Ω)，量程为10 mA×(80＋920＋9 000)Ω＝100 V。

(3)当选择开关置于3时，多用电表内含电池，测量的是电阻，由第(2)问分析可知，此时新表头的满偏电流为10 mA，内阻为80 Ω，若测量一个一千多欧的电阻，由闭合电路欧姆定律可知电池的电动势应选15 V。题图乙中指针位于表盘刻度中央，此时所测电阻阻值等于多用电表的内阻，满偏电流为10 mA，电压为15 V，故多用电表的内阻即所测电阻的阻值为1 500 Ω。

答案：(1)电流　10 mA　(2)电压　100 V　(3)电阻　4　1 500

2．[考查欧姆表的改装和校准]

(2019·全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500  Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，干电池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)，红、黑表笔和导线若干。

图(a)

(1)欧姆表设计

将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。

(2)刻度欧姆表表盘

通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________。

图(b)

(3)校准

红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω。

图(c)

解析：(1)欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即r＋R0＋RA＋R＝15 kΩ，解得R＝900 Ω。由于滑动变阻器R2的最大阻值为500 Ω，所以滑动变阻器选R1。

(2)根据闭合电路欧姆定律，得Ia＝和Ib＝，代入数据解得Ra＝45 kΩ，Rb＝5 kΩ。

(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指在0 kΩ上。电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1 000×5＋10 000×3)Ω＝35 000.0 Ω。

答案：(1)如图所示　900　R1　(2)45　5

(3)0　35 000.0

3.[考查精确测定小灯泡正常工作时的电阻]

(2019·山东省实验中学一模)某实验小组要精确测定额定电压为2 V的特种小灯泡正常工作时的电阻，已知该小灯泡正常工作时的电阻大约为500 Ω。实验室提供的器材有：

A．电流表A1(量程为20 mA，内阻r1约为3 Ω，读数记为I1)

B．电流表A2(量程为3 mA，内阻r2＝15 Ω，读数记为I2)

C．定值电阻R1＝985 Ω

D．定值电阻R2＝1 985 Ω

E．滑动变阻器R(0～20 Ω)

F．电压表V(量程为6 V，内阻RV＝1 kΩ，读数记为U)

G．蓄电池E(电动势为10 V，内阻很小)

H．开关S一个，导线若干

(1)如图所示是某同学设计的实验电路图，请你帮他选择合适的器材，电表1应选________，电表2应选________，定值电阻应选________。(这三空均填写器材前的字母代号)

(2)测量小灯泡电阻的表达式为Rx＝________(用字母表示)。实验时，不断改变滑动变阻器的阻值，当电表2的示数达到________时，其对应的结果为小灯泡正常工作时的电阻。

解析：(1)要精确测定额定电压为2 V的小灯泡正常工作时的电阻，需测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量小灯泡两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压，故电表2为B；改装成3 V量程的电压表的内阻：RV′＝＝ Ω＝1 000 Ω，A2的内阻为15 Ω，则定值电阻应选C；小灯泡正常工作时的电流约为I＝＝ A＝4 mA左右，电流表的量程较大，电流表不能精确测量电流；电压表内阻已知，对应满偏电流为：Im＝ A＝0.006 A＝6 mA，故用电压表测量电流更为准确，因此电表1应选用电压表F。

(2)测量小灯泡电阻的表达式为Rx＝＝，因为改装后的电压表内阻为RV′＝1 000 Ω，则当I2＝2 mA 时，小灯泡两端的电压为2 V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻。

答案：(1)F　B　C　(2)　2 mA

4．[考查测量电阻丝的电阻率]

(2019·江苏高考)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下：

(1)螺旋测微器如图甲所示。在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。

甲

(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。

(3)乙图中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入丙图实物电路中的正确位置。

乙

丙

(4)为测量Rx，利用乙图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1­I1关系图像如图丁所示。接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：

请根据表中的数据，在方格纸上作出U2­I2图像。

丁

(5)由此，可求得电阻丝的Rx＝________Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。

解析：(1)旋转微调旋钮C。

(2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测直径，然后取平均值作为测量值。

(3)滑动变阻器采用分压式接入电路，注意线不能交叉，如图1所示。

图1

(4)将所给的5组数据标注在U­I图像中，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上，如图2所示。

图2

(5)由题意知：

＝Rx＋RA＋R0，由U1­I1图线的斜率可得＝49.0 Ω。

＝RA＋R0，由作出的U2­I2图线的斜率可得＝25.5 Ω。

故Rx＝(49.0－25.5)Ω＝23.5 Ω。

答案：(1)C　(2)不同　(3)见解析图1　(4)见解析图2

(5)23.5(23.0～24.0都算对)

5.[考查描绘小灯泡的伏安特性曲线]

(2019·杭州模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室提供了小灯泡(2.5 V,0.3 A)、电流表、电压表以及滑动变阻器等实验器材：

(1)图甲为实验中某同学连接好的实验电路图，在开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑动片P移到________位置(填“A端”或“B端”)；实验中滑动片P从中间位置向B端移动过程中会观察到电压表读数变________(填“大”或“小”)。

(2)某同学由测出的数据画出I­U图像，如图乙所示，当小灯泡两端电压为2.00 V时，小灯泡的电阻值R＝________Ω。(结果保留两位有效数字)

解析：(1)由题给图甲所示电路图可知，在开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑动片P移到A端；实验中滑动片P从中间位置向B端移动过程中会观察到电压表读数变大。

(2)由图像可知，当U＝2.0 V时，对应的电流I＝0.26 A，则小灯泡的电阻值 R＝ Ω≈7.7 Ω。

答案：(1)A端　大　(2)7.7

6．[考查测量电源的电动势及内阻(伏阻法)]

(2019·河南名校联考)某实验小组设计如图甲所示电路图来测量电源的电动势及内阻，其中待测电源电动势约为2 V、内阻较小；所用电压表量程为3 V，内阻非常大，可看作理想电压表。

(1)按实验电路图在图乙中补充完成实物连线。

(2)先将电阻箱电阻调至如图丙所示，则其电阻读数为________ Ω，闭合开关S，将S1打到b端，读出电压表的读数为1.10  V；然后将S1打到a端，此时电压表读数如图丁所示，则其读数为________ V。根据以上测量数据可得电阻R0＝________ Ω。(计算结果保留两位有效数字)

(3)将S1打到b端，读出电阻箱读数R以及相应的电压表读数U，不断调节电阻箱电阻，得到多组R值与相应的U值，作出图如图戊所示，则通过图像可以得到该电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(计算结果保留三位有效数字)

解析：(1)电路连接如图所示。

(2)先将电阻箱电阻调至如题图丙所示位置，则其电阻读数为1×10 Ω＋1×1 Ω＝11.0 Ω。电压表的读数为1.10 V；由欧姆定律可知，电流为：I＝ A＝0.1 A，然后将S1打到a端，此时电压表读数如题图丁所示，电压表量程为3 V，最小分度为0.1 V，其读数为1.50 V。根据以上测量数据可得电阻为：R0＝ Ω－11 Ω＝4.0 Ω。

(3)在闭合电路中，电源电动势为：E＝U＋I(r＋R0)＝U＋(r＋R0)，＝＋·，

由题图戊所示图像可知，b＝＝0.6，E＝1.67 V，

图像斜率k＝＝3，电源内阻为：

r＝kE－R0＝5 Ω－4 Ω＝1.00 Ω。

答案：(1)见解析图　(2)11　1.5　4.0

(3)1.67　1.00

7．[考查测定电源的电动势和内阻(伏伏法)]

(2019·山东烟台联考)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，实验室各有如下器材：

A．待测电池组(由两节干电池组成，每节电池电动势约为1.5 V、内阻为几欧姆)

B．直流电压表V1、V2(量程均为3 V，内阻均约为3 kΩ)

C．定值电阻R0(阻值未知)

D．滑动变阻器R(最大阻值为Rm)

E．开关，导线若干

某同学设计了如图甲所示的电路，他利用该电路先测出定值电阻R0的阻值，再测量待测电池组的电动势和内阻。步骤如下：

(1)先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm，再闭合开关S，读出电压表V1和V2的示数分别为U10、U20，则可求出定值电阻R0的阻值为R0＝________(用U10、U20和Rm表示)。

(2)移动滑动变阻器的滑片，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1­U2的关系图像如图乙所示。图中直线的斜率为k，直线与横轴的截距为U0，则待测电池组的总电动势E＝________，总内阻r＝________(均用k、U0、R0表示)。

解析：(1)由题图甲所示电路图可知，定值电阻阻值：R0＝＝＝。

(2)由题图甲所示电路图可知，电源电动势：E＝U2＋Ir＝U2＋r，

整理得：U1＝U2－，

由题图所示U1­U2图线可知：U0＝，k＝，

解得电源电动势：E＝，电源内阻：r＝。

答案：(1)　(2)