高考物理复习 课时过关题40 电磁学实验（含答案解析）

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2020(人教版)高考物理复习 课时过关题40 电磁学实验1.如图所示为多用电表的原理示意图，已知表头G的满偏电流为2 mA、内阻为150 Ω，刻度盘上电阻刻度线正中央标有“30”。选择开关S旋到“2”时量程为10 mA，旋到“3”、“4”、“5”、“6”时的量程未知，但测得R6=570 Ω，R7=900 Ω，E为两节新的干电池(E=3 V)，内阻忽略。请回答下列问题：(1)选择开关S旋到“6”时的量程为________。A．15 A　　　　　 　　              B．3 VC．12 V               D．15 V(2)正确使用欧姆挡测电阻时，滑动变阻器R3连入的阻值为________Ω。(3)电池用久后，电动势变小了，内阻变大了，但仍能欧姆调零，用此表去测电阻，则其测量值比真实值________(填“偏小”“偏大”或“不变”)。  2. (1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为　　　　mm,合金丝的直径为　　　　mm。 (2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图甲所示的实验电路图,按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。      3.某兴趣小组的同学制作了一个“水果电池”：将一铜片和一锌片分别插入一苹果内，就构成了一个简单的“水果电池”，其电动势约为1.5 V，内阻约为几百欧，现要求用量程合适的电压表(内阻几千欧)、电流表(内阻十几欧)来测定水果电池的电动势E和内阻r.①本实验的电路应该选择图________(选填“甲”或“乙”)．②若给出的滑动变阻器有两种规格：A (0～20 Ω)、B(0～3 kΩ)．本实验中应该选用的滑动变阻器为________，通电前应该把滑动变阻器的阻值调至________(选填“最大”或“最小”)．③实验中测出六组(U，I)的值，在U—I坐标系中描出图丙所示的六个点，分析图中的点迹可得出水果电池的电动势为E=________V，内阻为r=________Ω.(均保留三位有效数字)④根据在①中所选择的电路测量得出的电动势E和内阻r的测量值与真实值相比，电动势E____________，内阻r____________(均选填“偏大”、“相等”或“偏小”)，由此造成的实验误差属于________误差(选填“系统”或“偶然”)． 4.冬春季节降水量少，广东沿海附近江河水位降低，涨潮时海水倒灌，出现所谓的“咸湖”现象，因此沿海地区城市自来水的离子浓度增高，水质受到影响，为了研究“咸湖”出现的规律，某同学设计了一个检测河水电阻率的实验，他在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极，如图1所示，两电极相距L=0.314 m，其间充满待测的河水，安装前他用如图2所示的游标卡尺测量玻璃管的内径，结果如图3所示，他还选用了以下仪器：量程15 V、内阻约300 kΩ的电压表；量程300 μA、内阻约50 Ω的电流表；最大阻值为1 kΩ的滑动变阻器；电动势E=12 V、内阻r=6 Ω的电池，开关一只以及导线若干．图4坐标中包括坐标为(0,0)的点在内的8个点表示他测得的8组电流I、电压U的值，根据以上材料完成以下问题．(1)测量玻璃管的内径时，应将图2中游标卡尺的A、B、C三部分中的________与玻璃管内壁接触(填代号)．(2)玻璃管的内径d=________mm.(3)图5中的实物仪器有一部分已连线，将其他部分连接成能测出图4数据的实物连接图．(4)河水的电阻率ρ=________(结果保留两位有效数字)．  5.某班同学在做“练习使用多用电表”的实验．(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量电阻Rx的阻值，当选择开关置于欧姆挡“×100”的位置时，多用电表指针示数如图所示，此被测电阻的阻值约为________Ω.(2)某同学按如图所示的电路图连接元件后，闭合开关S，发现A、B灯都不亮．该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障．检查前，应将开关S________(选填“闭合”或“断开”)．(3)若(2)中同学检查结果如下表所示，由此可以确定(　　)A.灯A断路B．灯B断路C．灯A、B都断路D．d、e间导线断路6.某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E、内阻r和电阻R1的阻值。实验器材有:待测电源(电动势为E,内阻为r);待测电阻R1;电压表V(量程0~1.5 V,内阻很大);电阻箱R(0~99.99 Ω);开关S1;单刀双掷开关S2;导线若干。(1)先测量电阻R1的阻值,请将该同学的操作补充完整。①闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R0和对应的电压表示数U1;②保持电阻箱示数不变,将S2切换到b,读出电压表的示数U2;③则电阻R1表达式为R1=　　　　　　　　　　。 (2)该同学已经测得电阻R1=4.95 Ω,继续测量电源电动势E和内阻r的做法是闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图乙所示的图线,则电源电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(保留三位有效数字)  7.在测量电池的电动势E和内阻的实验中，某同学在电路中添加了一个未知阻值的保护电阻R0，本实验的器材有：待测电池E，保护电阻R0，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关K1，单刀双掷开关K2，导线若干．(1)根据图甲所示的电路原理图把图乙所示的实物图用笔画线代替导线补充完整．(2)该同学先将K2扳到__________(填“a”或“b”)来测量定值电阻两端的电压和电流，调节滑动变阻器的滑片，读出几组电压表和电流表的数据并记录；再将K2扳到__________(填“a”或“b”)来测量路端电压和电流，调节滑动变阻器的滑片，读出几组电压表和电流表的数据并记录．(3)将两次记录的数据在同一个坐标系中描点作图，如图丙所示，由图象可得保护电阻R0=________Ω，被测电池的电动势E=________V，内阻r=________Ω；由实验电路图分析可知，所测电阻R0的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真实值，这对测量电池的电动势和内阻________(填“有影响”或“无影响”)． 8.小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件D，设计了如图甲所示电路进行实验探究，请按要求回答问题：(1)小明按图甲连接好电路，闭合开关S，将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，若D为电阻元件，则该过程中它的电阻值的变化情况可能是(　　)A．阻值一直为0B．阻值先不变，后阶段变小C．阻值恒定且远大于R2D．阻值先不变，后阶段变大(2)根据元件D铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正负极之分，在电路中当D的正极接高电势时，其i－u线如图乙中OC所示，当D的负极接高电势时，其i－u线如图乙中OAB所示，其中AB段为D的稳压工作区，由此可判断图甲中D的黑色端是它的________极(填“正”或“负”)．(3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框部分是其内部等效电路，已知电源电动势E=9 V，电表满偏电流Ig=3 mA.实验时小明先进行欧姆调零，则调零后多用电表内部总电阻为________Ω；调零后按图丙连接元件D进行测量，若D恰好处于稳压工作区，则此时测得元件D的阻值应为________Ω.  
案解析1.答案为：(1)D；(2)270；3)偏大；解析：(1)选择开关S旋到“6”时为电压表，量程为U=IgRg＋I(R6＋R7)=2×10－3×150 V＋10×10－3×(570＋900)V=15 V，故D对。(2)使用欧姆挡测电阻时，要进行欧姆调零，表头G指针达到满偏，由闭合电路欧姆定律可得：R3== Ω=270 Ω。(3)电池用久了，电动势变小，内阻变大，欧姆调零时，欧姆表内阻变小，应用欧姆表测电阻时，I===，由于R内偏小，则电流I偏小，欧姆表指针偏转角度偏小，电阻测量值偏大。 2.答案为：(1)0.007　0.638；(2)如解析：图所示解析：(1)校零时的读数为0.7×0.01mm=0.007mm;根据螺旋测微器的读数规则可知,测量的读数为0.5mm+14.5×0.01mm=0.645mm,所以合金丝的直径为0.645mm-0.007mm=0.638mm。(2)实物连接如图所示。 3.答案为：①甲；②B；最大；③1.50，500；④相等，偏大，系统；解析：①“水果电池”的内阻很大，为了使电表有明显示数，应选用阻值较大的滑动变阻器，由于滑动变阻器的电阻较大，为减小误差，应选择题图甲所示电路(电流表内接法)．②由题意可知，“水果电池”的内阻很大，若选用0～20 Ω的滑动变阻器，当滑动触头移动时，电表的读数几乎不变，无法多次测量，使实验的误差较大；为了减小实验误差，应选用最大阻值较大的滑动变阻器B，在闭合开关前，应把滑动变阻器的阻值调到最大．③图线的纵截距等于电源的电动势，U—I图线的纵截距为1.50 V，故水果电池的电动势E=1.50 V，图线斜率的绝对值等于内阻，r= Ω=500 Ω.④由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，而电流没有误差，运用图象法分别在U—I图上由测量数据作出图线1和修正误差后由真实值作出图线2，由图看出，电动势没有系统误差，即电动势测量值与真实值相等，内阻的测量值偏大，由此造成的实验误差属于系统误差． 4.答案为：(1)A；(2)5.50；(3)见解析；(4)7.6 Ω·m；解析：(1)根据游标卡尺的使用方法可知，测量玻璃管内径时，应用题图2游标卡尺的A部分与玻璃管的内径接触．(2)游标卡尺读数为d=5 mm＋10×0.05 mm=5.50 mm.(3)在测量水柱的电阻时，滑动变阻器应用分压式接法，由题给数据知水柱的电阻远大于电流表内阻，所以电流表应用内接法，实物连线图如图1所示．(4)在坐标图中画出U—I图线如图2所示，由U—I图象可求出水柱电阻R== Ω=1×105 Ω，再根据S=及R=ρ，可解得ρ== Ω·m=7.6 Ω·m.  5.答案为：(1)2.6 k(2.6×103或2 600)；(2)断开；(3)D；解析：(1)欧姆表测电阻的测量值等于读数乘以倍率．(2)用欧姆挡检查电路需将电路断开．(3)b、f之间电阻无穷大说明b、f间有断路，b、e之间电阻无穷大说明b、e间有断路，d、e之间电阻无穷大说明d、e间有断路，b、d间电阻有一定的数值，说明b、d间没有断路，所以断路在d、e之间．    6.答案为：(1)R0；(2)1.43，1.05；解析：(1)根据欧姆定律,通过电阻箱的电流I=,R1的电压为U2-U1,所以可得R1=R0;(2)根据闭合电路的欧姆定律得E=U+(R1+r),即,所以图像与纵轴的截距,可得电动势E=1.43V,斜率k=,可求内阻r=1.05Ω。 7.答案为：(1)如图所示；(2)a，b；(3)2，1.5，0.5，大于，无影响；解析：(1)由电路的结构可知，开关K2分别在a点和b点时，测量的电压分别是R0的电压与路端电压，由此连接完整电路，如图所示．(2)由题图甲可知，要想测量定值电阻R0的阻值，应测量电阻R0两端的电压和电流，故应将开关K2扳到a；而要想测量电池的电动势和内阻，应测量路端电压和干路电流，故应将开关K2扳到b.(3)由题图丙可知，保护电阻阻值R0== Ω=2 Ω；由题图丙电池的U－I图象可知，图象与纵轴交点坐标值为1.5，被测电池的电动势E=1.5 V，内阻r== Ω=0.5 Ω；由题图甲电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，电压表的测量值偏大，由欧姆定律可知，保护电阻R0的测量值大于真实值；保护电阻对测电池的电动势与内阻没有影响． 8.答案为：(1)B；(2)负；(3)3 000(或3×103)，6 000(或6×103)；解析：(1)因在滑片移动过程中，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，则知元件阻值先不变，后阶段变小，故B正确．(2)结合第(1)问中所给条件，可知D元件黑色部分为负极．(3)由R总=，解得R总=3 000 Ω；D恰好处于稳压工作区时，其两端电压U=6 V，而U=，解得RD=6 000 Ω.