高中同步测试卷·人教物理选修3－1：高中同步测试卷（十） Word版含解析

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1本册综合练习，共11页。

专题三 电学实验综合


(建议用时：90分钟)


1．某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好．


维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障．他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点．





甲 乙


(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．


(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．


2．将一铜片和一锌片分别插入一个苹果内，就构成了简单的“水果电池”，其电动势约为1.5 V．可是这种电池并不能点亮额定电压为1.5 V、额定电流为0.3 A的手电筒上的小灯泡，原因是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足3 mA.为了较精确地测定该水果电池的电动势和内阻，提供的实验器材有：


A．电流表A1(量程0～3 mA，内阻约为0.5 Ω)


B．电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)


C．电压表V(量程0～1.5 V，内阻约为3 kΩ)


D．滑动变阻器R1(阻值0～10 Ω，额定电流为1 A)


E．滑动变阻器R2(阻值0～3 kΩ，额定电流为1 A)


F．电键，导线若干


G．水果电池


(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(均用序号字母表示)．


(2)请在虚线框内画出实验电路图．





(3)根据实验记录的数据，经描点、连线得到水果电池的路端电压随电流变化的U－I图象如图所示，由图可知：水果电池的电动势E＝________V，内阻r＝________ Ω.





3．某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω 的表头按图甲所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表．图中R1和R2为定值电阻，S为开关．回答下列问题：


(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线．


(2)开关S闭合时，多用电表用于测量________(填“电流”、“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量________(填“电流”、“电压”或“电阻”)．


(3)表笔A应为________色(填“红”或“黑”)．


(4)定值电阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω.(结果取三位有效数字)


4．某同学为了研究“3 V，0.3 W”的小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况．设置了如下器材：


电流表A1(量程400 mA，内阻r1＝5 Ω)；


电流表A2(量程600 mA，内阻r2约为1 Ω)；


电压表V(量程15 V，内阻约为3 kΩ)；


定值电阻R0(5 Ω)；


滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流为1 A)；


滑动变阻器R2(0～250 Ω，额定电流为0.3 A)；


电源E(电动势3 V，内阻较小)；


开关一个，导线若干．


(1)从以上给定的器材中选择恰当的器材．在虚线框内画出实验电路原理图，并在图中标出所用仪器的代号．


(2)根据设计的方案，将下图中的器材连成符合要求的电路(有个别仪器可能不用)．


(3)闭合开关S，移动滑片P，使________时，可知灯泡正常发光，此时灯泡的电阻为________(用测量的物理量表示)．


eq \a\vs4\al()


5．如图甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图．图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和A1内阻之和为10 000 Ω(比r和滑动变阻器的总电阻大得多)，A2为理想电流表．





(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线．


(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至________(选填“a端”、“中央”或“b端”)．


(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为





在如图丙所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1－I2曲线．


(4)利用所得曲线求得电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.(保留两位小数)


(5)该电路中电源输出的短路电流Im＝________ A.


6．为了测定一节干电池的电动势和内电阻，现准备了下列器材：


①待测干电池E(电动势约为1.5 V，内阻约为1.0 Ω)


②电流表G(满偏电流3.0 mA，内阻为10 Ω)


③电流表A(量程0～0.60 A，内阻约为0.10 Ω)


④滑动变阻器R1(0～20 Ω，2 A)


⑤滑动变阻器R2(0～1 000 Ω，1 A)


⑥定值电阻R3＝990 Ω


⑦开关和导线若干


(1)为了能尽量准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是_____(填仪器字母代号)；


(2)请在图甲所示的方框中画出实验电路原理图，并注明器材的字母代号；





(3)图乙所示为某同学根据正确的电路图作出的I1－I2图线(I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数)，由该图线可求出被测干电池的电动势E＝________V(保留3位有效数字)，内电阻r＝________Ω(保留2位有效数字)．


7．为了测定电阻Rx(电阻值约为1 000 Ω)的电阻值以及一节干电池的电动势和内阻(内阻约为2 Ω)，手边还有如下器材：


A．电流表A：量程为3 A、内阻约为0.5 Ω


B．电压表V：量程为2 V、内阻很大


C．电阻箱R1：总阻值为9 999.9 Ω


D．滑动变阻器R2：0～10 Ω


E．单刀单掷开关、导线若干


(1)为了较准确测量，电表应选用________．(填器材前的编号)


(2)请在虚线框内画出一个实验电路，测定Rx的电阻值、电池的电动势和内阻．要求：标清楚所需器材的符号(A、V、R1、Rx、R2)．





(3)通过改变电路的总电阻，记录外电路的电阻值R和对应情况下的电压表示数U，画出eq \f(1,U)随eq \f(1,R)的变化图线为直线，如图所示，直线与纵轴的交点坐标为b、斜率为k，则电源电动势为________，内阻为________．


8．现用伏安法研究某电子器件R1(6 V 2.5 W)的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整(直接测量的变化范围尽可能大一些)，备有下列器材：


A．直流电源(6 V，内阻不计)；


B．电流表G(满偏电流Ig＝3 mA，内阻Rg＝10 Ω)；


C．电流表A(0～0.6 A，内阻未知)；


D．滑动变阻器(0～20 Ω，5 A)；


E．滑动变阻器(0～200 Ω，1 A)；


F．定值电阻R0(阻值1 990 Ω)；


G．开关与导线若干．


(1)根据题目提供的实验器材，请你在方框中设计出测量电子器件R1伏安特性曲线的电路原理图．





(2)在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用________(填写器材序号)．


(3)将上述电子器件R1和另一电子器件R2接入如图甲所示的电路中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中Ob、Oa所示．电源的电动势E＝6.0 V，内阻忽略不计．调节滑动变阻器R3，使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等，则此时R3接入电路的阻值为________Ω.








9．某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.


(1)先直接用多用电表测定该电池电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图，其示数为____________V.


(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势．


①根据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路．





②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R和1/U的值．请用表中数据在坐标纸上描点，并作出1/U－1/R图线．





③从图线中可求得E＝____________V.


10．某中学的物理“小制作”小组装配了一台“5 V 0.5 A”的小直流电动机，线圈内阻小于1 Ω.现要进一步研究这个小直流电动机在允许的输入电压范围内，输出功率与输入电压的关系，学校实验室提供的器材有：


①直流电源E，电压6 V，内阻不计；


②小直流电动机M；


③电压表V1，量程0～0.6 V，内阻约3 kΩ；


④电压表V2，量程0～6 V，内阻约15 kΩ；


⑤电流表A1，量程0～0.6 A，内阻约1 kΩ；


⑥电流表A2，量程0～3 A，内阻约0.5 Ω；


⑦滑动变阻器R，0～10 Ω，2 A；


⑧开关一只，导线若干．


(1)首先要比较精确测量电动机的内阻r.根据合理的电路进行测量时，要控制电动机不转动，通过调节滑动变阻器，使电压表和电流表有合适的示数，电压表应该选______．若电压表的示数为0.1 V，电流表的示数为0.2 A，则内阻r＝______ Ω，这个结果比真实值偏______(填“大”或“小”)．


(2)在方框中画出研究电动机的输出功率与输入电压的关系的实验电路图．(标明所选器材的符号)





(3)当电压表的示数为4.5 V时，电流表示数如图所示，此时电动机的输出功率是____W.





参考答案与解析


1．[导学号66870139] 【解析】(1)因用直流50 V挡检测，故满偏时电压为50 V，刻度均匀，在题图乙所示位置时，读数为11.5(11.2～11.8之间的值均可)V，说明蓄电池正常．


(2)红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯．


【答案】(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可) 蓄电池 (2)小灯


2．[导学号66870140] 【解析】由图象知电源内阻较大，因此电流表应外接，误差较小；同时滑动变阻器应选R2，电流表才会有明显的示数变化．


【答案】(1)A E (2)如图所示 (3)1.35 450





3．[导学号66870141] 【解析】(1)表头跟R2串联，R1跟开关串联，两个支路并联，连线图如图所示．





(2)开关闭合时，电表的内阻较小，为等效电流表；开关断开时，电表的内阻较大，为等效电压表．


(3)电流由红表笔流入，由题图甲可看出表头右端为“＋”，故表笔A为黑表笔．


(4)设表头的内阻为r，满偏电流为Ig，由欧姆定律可知Ig(R2＋r)＝1 V，Ig(R2＋r)＝(1 A－Ig)R1，解得R1＝1.00 Ω，R2＝880 Ω.


【答案】(1)见解析图 (2)电流 电压 (3)黑


(4)1.00 880


4．[导学号66870142] 【解析】测电阻的基本方法是伏安法，但由于小灯泡的额定电压为3 V，比电压表的量程小得多，故无法用电压表测电压．可设计让定值电阻R0与A1串联，改装成一个适当量程的电压表，然后用A2测量小灯泡和改装电表并联后的总电流，这样通过两表的示数就可以知道通过小灯泡的电流为I2－I1，小灯泡两端的电压为I1(R0＋r1)，故小灯泡的电阻为RL＝eq \f(I1（r1＋R0）,I2－I1).


实验要求测量小灯泡L从较低温度到正常发光过程中的电阻情况，即要求电压从0开始调节，故滑动变阻器应选用分压式接法．由于滑动变阻器R2阻值太大，所以滑动变阻器选R1；小灯泡正常发光时电压为3 V，对应电流表读数为I1＝eq \f(U,R0＋r1)＝0.3 A＝300 mA.则电路原理图如图甲所示，实物连接图如图乙所示





使A1的示数为300 mA时，灯泡正常发光，此时RL＝eq \f(I1（r1＋R0）,I2－I1)，式中I2为A1表示数为300 mA时，电流表A2的读数，故I1＝300 mA.


【答案】(1)、(2)见解析图 (3)A1的示数为300 mA eq \f(I1（r1＋R0）,I2－I1)


5．[导学号66870143] 【解析】(1)由电路图连线如图





(2)闭合开关S前，为保护电路，应使连入电路的滑动变阻器阻值最大，故滑动端c置于b端．


(3)连线如图





(4)电路中，A1与R1串联等效于电压表，纵轴截距为0.149 mA，对应电压值U＝0.149×10－3×104 V＝1.49 V，


故电动势E＝1.49 V，内阻r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(ΔU,ΔI)))＝0.60 Ω.


(5)短路电流Im＝eq \f(E,r)＝eq \f(1.49,0.60) A＝2.5 A.


【答案】(1)见解析图 (2)b端 (3)见解析图 (4)1.49 0.60 (5)2.5


6．[导学号66870144] 【解析】(1)题中给出两个电流表，其中G内阻已知，和定值电阻串联后两端电压最大为3 V，改装用作电压表；滑动变阻器若用R1，方便调节和读数，易得多组数据，而R2的电阻值太大，不方便调节，不易测得多组数据．


(3)根据闭合电路欧姆定律可知E＝I1(R3＋RG)＋(I1＋I2)r，变形为I1＝－eq \f(r,R3＋RG＋r)I2＋eq \f(E,R3＋RG＋r)，图线的纵截距为eq \f(E,R3＋RG＋r)＝1.45×10－3A，斜率为－eq \f(r,R3＋RG＋r)＝－eq \f(0.45,0.5)×10－3，解得E＝1.45 V，r＝0.90 Ω.


【答案】(1)R1 (2)如图所示 (3)1.45(1.44～1.46) 0.90(0.88～0.92)





7．[导学号66870145] 【解析】(1)电流表量程太大、不可用，一节干电池的电动势约为1.5 V.


(2)滑动变阻器总电阻值太小且在滑动过程中不能读出接入电路的电阻值，所以改变电路中的电阻采用电阻箱，电路图如答案图所示．


(3)应用闭合电路欧姆定律有U＋eq \f(U,R)r＝E，则eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(r,E)·eq \f(1,R)，由此可知E＝eq \f(1,b)、r＝eq \f(k,b).


【答案】(1)B (2)如图所示 (3)eq \f(1,b) eq \f(k,b)





8．[导学号66870146] 【解析】(1)电子器件R1允许通过的最大电流Im＝eq \f(2.5,6)A，电流表采用A；电子器件R1两端所加电压最大值为6 V，则需把电流表G改装成电压表，G和定值电阻R0串联后两端电压最大值为3 mA×(10＋1 990)Ω＝6 V，正合适；电子器件R1电阻较小，改装后的电压表内阻远大于其电阻，而电流表A内阻未知，则电流表A外接．


(2)要求特性曲线尽可能完整，直接测量的变化范围尽可能大一些，滑动变阻器采用分压式，滑动变阻器选总阻值小的D.


(3)R1、R2和R3串联，则通过它们的电流相同，又R1和R2消耗的电功率恰好相等，则Oa、Ob两曲线的交点为满足上述条件的点，通过它们的电流为0.25 A，R1和R2两端电压均为2.5 V，根据串联电路特点可知R3两端电压为1 V，根据欧姆定律可知R3接入电路的阻值为eq \f(1,0.25)Ω＝4 Ω.


【答案】(1)如图所示 (2)D (3)4





9．[导学号66870147] 【解析】(1)读出示数为：9.4 V.


(2)①连线如图所示．





②作图线如图所示





③由闭合电路欧姆定律得E＝U＋eq \f(U,R)(r＋R0)，变形得eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(r＋R0,E)·eq \f(1,R)，从上式看出在eq \f(1,U)－eq \f(1,R)图象中，纵轴的截距即为eq \f(1,E)，由图象得出截距为0.10，所以E＝10.0 V(9.5 V～11.1 V内均正确)．


【答案】见解析


10．[导学号66870148] 【解析】(1)由于小电动机线圈电阻很小，电流也小，因此应选小量程电流表、电压表．r＝eq \f(U,I)＝0.5 Ω.由(2)问图可知电压表分流，故测量值比真实值小．


(2)电压表应选V2，电流表A1采用外接法，变阻器采用分压式电路．


(3)P出＝4.5×0.4 W－0.42×0.5 W＝1.72 W.


【答案】(1)V1 0.5 小


(2)如图所示





(3)1.72


I1/mA
0.120
0.125
0.130
0.135
0.140
0.145
I2/mA
480
400
320
232
140
68
R（Ω）
166.7
71.4
50.0
33.3
25.0
20.0
U（V）
8.3
5.9
4.8
4.2
3.2
2.9
1/R（×10－2Ω－1）
0.60
1.40
2.00
3.00
4.00
5.00
1/U（V－1）
0.12
0.17
0.21
0.24
0.31
0.34