2023届高考物理二轮总复习试题（老高考旧教材）专题分层突破练14　电学实验（Word版附解析）

专题分层突破练14　电学实验

A组

1.(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

2.为测量某一电源的电动势和内阻,某同学设计了如图甲所示的电路。被测电源的电动势约为5 V,定值电阻R1=5 Ω,滑动变阻器R2阻值变化范围为0~5 Ω,两个电压表,一个量程为3 V,一个量程为5 V。

甲

乙

(1)请根据电路图,将图乙中的实物连接完整;其中,电压表V1的量程为　　　　(选填“3 V”或“5 V”)。 

(2)闭合开关前,将滑动变阻器接入电路的电阻调为最大。闭合开关后,调节滑动变阻器,使滑动变阻器接入电路的电阻逐渐变小。记录每次调节后电压表V1、V2的示数U1、U2,根据测得的多组U1、U2,作(U1+U2)-图像,作出的图像斜率绝对值为k,图像与纵轴的截距为a,则电源的电动势的测量值E=　　　　,内阻的测量值r=　　　　。(均用已知和测得的量表示) 

(3)本实验由于电压表的　　　　　　,使测量的电源电动势比真实值偏　　　　。 

3.(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。 

4.(2022河南南阳模拟)一实验小组为了测量某元件的电阻,进行了如下实验:

(1)首先用多用电表进行粗测,下列关于多用电表的操作正确的是　　　　。 

甲

乙

丙

丁

A.如图甲所示,将红黑表笔短接,进行机械调零

B.如图乙所示,利用所示旋钮进行欧姆调零

C.如图丙所示,用“×10”挡测量时发现指针偏转角度过大,为了准确测量,应换到“×100”挡

D.实验完成后,挡位调至如图丁所示位置

(2)为了精确测量该元件的电阻,同学们又采用了如图所示电路进行测量。电路由控制电路和测量电路两大部分组成。实验用到的器材如下:

A.待测电阻Rx

B.灵敏电流计G

C.定值电阻R0=80 Ω

D.粗细均匀的电阻丝AB(总长为L=60.00 cm)

E.滑动变阻器R

F.线夹、开关以及导线若干

G.电源(电动势为3 V)

①在闭合开关S前,可将线夹P2大致固定于电阻丝AB中部位置,滑片P1应置于a端。闭合开关后,先移动滑动变阻器的滑片P1至某一位置,然后不断调节线夹P2所夹的位置,直到灵敏电流计G示数为零,测出此时AP2段电阻丝长度x=12.00 cm,则Rx的阻值计算式为　　　　(用R0、L、x表示),代入数据得Rx=　　　　 Ω; 

②为减小因电阻丝粗细不均匀带来的误差,将定值电阻R0换成电阻箱,并按照①中的操作,电阻箱的阻值记为R1;然后将电阻箱与Rx交换位置,保持线夹P2的位置不变,调节电阻箱,重新使灵敏电流计G示数为零,此时电阻箱的阻值记为R2,则电阻Rx=　　　　。 

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：

1.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。

2.答案 (1)电路图见解析　5 V　(2)a　k　(3)分流作用　小

解析 (1)实物连接如图所示。闭合开关前,滑动变阻器接入电路的电阻调为最大,两个电压表的示数相同;实验时,将滑动变阻器接入电路的电阻调小,则V2的示数变小,V1的示数变大,因此V1应选用量程为5 V的电压表。

(2)由闭合电路欧姆定律可得E=U1+U2+r,则U1+U2=E-r,解得E=a,r=k。

(3)由于本实验电压表的分流作用,使测量的电源电动势比真实值偏小。

3.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=9.00 mA-0.09 mA=8.91 mA

微安表两端的电压U=IR0=8.91×10-2 V

微安表的内阻Rg= Ω=990 Ω。

4.答案 (1)B　(2)　20　

解析 (1)将红黑表笔短接,进行的是欧姆调零,A错误;图乙所示为利用欧姆调零旋钮进行欧姆调零,B正确;用“×10”挡测量时发现指针偏转角度过大,即读数太小,为了减小误差,应使指针停留在刻度盘中间区域,要增大读数,应换到较小倍率“×1”挡,C错误;实验完成后,应将挡位开关置于OFF挡或交流电压最高挡,D错误。

(2)①当灵敏电流计G示数为零时,说明Rx的分压和AP2部分的分压相等,即URx==UAP2=,整理得,则Rx=,代入数据解得Rx=20 Ω;②根据第①问的原理,交换位置前有,交换位置后有,可得,解得Rx=。

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2 V,改装后电压表量程为2 V,所以串联电阻R=-RA1=9 200 Ω,故选R2。

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

(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4 Ω≤RT≤38 Ω,若选电流表A1,电路中总电阻要大于=60 Ω,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=6 Ω,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38.0 Ω,电路接通前,先将电阻箱调为38.0 Ω,开关应向a端闭合,将电阻箱所在电路接通;电流表读数为0.30 A,电路中总电阻为=10 Ω,则RT=10 Ω-R2=8.0 Ω,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0~5 mA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10 Ω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5 mA,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=75 Ω。

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

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=11.7 Ω,只能选10 Ω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=0.7 Ω。

(4)电压表的满偏电流Ig= mA=1 mA,串联的电阻R2=-Rg=-300 Ω=2 700 Ω。

(5)根据分压原理,=10,

即UL=10UV。再根据R=,可知电阻增大。