2023学年高考物理三轮冲刺高考题型二专项练2电学实验含解析.docx

专项练2　电学实验 1.(2023天津卷)现测定长金属丝的电阻率。 (1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是　　　　　 mm。  (2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100 Ω,在虚线框内画出实验电路图,并标明器材代号。 电源E(电动势10 V,内阻约为10 Ω) 电流表A1(量程0~250 mA,内阻R1=5 Ω) 电流表A2(量程0~300 mA,内阻约为5 Ω) 滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流2 A) 开关S及导线若干 (3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx=　　　　　。从设计原理看,其测量值与真实值相比　　　　(填“偏大”“偏小”或“相等”)。  2.图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。 (a) (b) (1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA。由题给条件和数据,可以求出R1=　　　　 Ω,R2=　　　　 Ω。  (2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表A对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300 Ω和1 000 Ω;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 Ω和3 000 Ω。则R0应选用阻值为　　　　 Ω的电阻,R应选用最大阻值为　　　　 Ω的滑动变阻器。  (3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的R'为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱　　　　(选填“b”或“c”)相连。判断依据是:　    　。  3.(2023浙江选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx,小明设计了如图所示的电路。 (1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点先后与a、b点连接,发现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将c点接　　　　　(选填“a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果　　　　　(选填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真实值。  (2)根据实验测得的6组数据,在图中描点,作出了2条图线。你认为正确的是　　　　　(选填“①”或“②”),并由图线求出电阻Rx=　　　　　 Ω。(保留两位有效数字)  4.(2023湖南怀化高三模拟)某一小型电风扇额定电压为5.0 V,额定功率为2.5 W。某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择: A.电源E(电动势为6.0 V) B.电压表V(量程为0~6 V,内阻约为8 kΩ) C.电流表A1(量程为0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω) D.电流表A2(量程3 A,内阻约为0.05 Ω); E.滑动变阻器R1(最大阻值5 kΩ,额定电流100 mA) F.滑动变阻器R2(最大阻值25 Ω,额定电流1 A) (1)为了便于调节,并减小读数误差和系统误差,实验中所用电流表应选用　　　　　,滑动变阻器应选用　　　　　(填所选仪器前的字母序号)。  (2)请你为该小组设计实验电路,并把电路图画在甲图中的虚线框内(小电风扇的电路符号如图甲所示)。 甲 (3)操作过程中发现,小电风扇通电后受阻力作用,电压表读数小于0.5 V时电风扇没启动。该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图乙所示,由此可以判定,小电风扇的电阻为　　　　　 Ω,正常工作时的发热功率为　　　　　 W,机械功率为　　　　　 W。  乙 5.(2023四川成都高三模拟)(1)某同学用多用电表欧姆挡粗测一电阻Rx的阻值。选择“×1”挡时,指针指示如图甲所示,则示数为　　　　　 Ω。(取一位有效数字)  (2)为精确地测量Rx的阻值,现取来两节干电池(总电动势为3 V,总内阻为0.4 Ω)、开关和若干导线及下列器材: A.电压表(0~3 V,内阻约10 kΩ) B.电流表(0~0.6 A,内阻很小,可不计) C.电流表(0~3 A,内阻很小,可不计) D.滑动变阻器(0~5 Ω,额定电流为0.5 A) E.滑动变阻器(0~10 Ω,额定电流为1 A) (ⅰ)电流表应选　　　　　;(填序号字母)  (ⅱ)要求滑动变阻器分压连接,滑动变阻器应选　　　　　;(填序号字母)  (ⅲ)实验中该同学的实物连线如图乙所示,其中有一处不妥,不妥处为　　　　　。(填①至⑧的序号)  (3)该同学将(2)中的错误纠正并测出Rx的阻值后,又进行了以下实验:将导线③连接在电池负极的一端改为连接在开关的右端,闭合开关,当滑片P移到某位置c(图乙中未标出)时,读出电压表示数为2.2 V,电流表示数为0.4 A,则变阻器的ca与cb段的电阻之比Rca∶Rcb=　　　　　。  6.(2023北京通州高考模拟)为测定电流表内电阻Rg,实验中备用的器件有: A.电流表(量程0~100 μA) B.标准伏特表(量程0~5 V) C.电阻箱(阻值范围0~999 Ω) D.电阻箱(阻值范围0~99 999 Ω) E.电源(电动势2 V) F.电源(电动势6 V) G.滑动变阻器(阻值范围0~50 Ω,额定电流1.5 A),还有若干开关和导线。 (1)如果采用如图所示的电路测定电流表A的内电阻并且想得到较高的精确度,那么从以上备用器件中,可变电阻R1应选用　　　　　,可变电阻R2应选用　　　　　,电源应选用　　　　　(用字母代号填写)。  (2)如果实验时要进行的步骤有: a.合上开关K1; b.合上开关K2; c.观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调到最大; d.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度; e.调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半; f.记下R2的阻值。 把以上步骤的字母按实验的合理顺序为　　　　　。  (3)如果在步骤f中所得R2的阻值为600 Ω,则图中电流表的内电阻Rg的测量值为　　　　　 Ω。  (4)某同学认为步骤e中不需要保证“电流表指针偏转到满刻度的一半”这一条件,也可测得的电流表内阻Rg,该同学的判断　　　　　(选填“可行”或“不可行”)。  专项练2　电学实验 1.答案 (1)0.200(0.196~0.204均可)　(2)如下图 (3)I1R1I2-I1　相等 解析 (1)螺旋测微器的固定刻度尺上没有漏出第一条半毫米刻度线,可定刻度的示数为20.0×0.01mm=0.200mm,即为最后读数。 (2)本实验是测金属丝电阻,给出的实验器材中没有电压表而有两个电流表,但没有定值电阻或电阻箱,不能用电流表改装成电压表使用,故首先要考虑利用电流表A1(因为内阻已知)作为电压表使用,故设计电路时电流表A1与待测电阻要并联,而电流表A2放在测量电路的干路上。在控制电路的设计时,滑动变阻器选用分压式接法能有效防止电流表被烧坏,并能最大限度地扩大调节范围。综上所述,电路图设计如图所示。 (3)由电路图可知待测电阻两端的电压即为电流表A1的电压为U=I1R1,待测电阻的电流为I=I2-I1,故待测电阻为Rx=UI=I1R1I2-I1;仅从电路的设计原理来看,测量待测电阻的电压和电流都是准确的,故测量值和真实值相等。 2.答案 (1)15　35　(2)300　3 000　(3)c　闭合开关时,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是R2 解析 (1)设使用a和b两接线柱时,电表量程为I1,使用a和c两接线柱时,电表量程为I2,则 使用a和b时:IgRgR1+R2+Ig=I1① 使用a和c时:Ig(Rg+R2)R1+Ig=I2② 由①②两式得R1=15Ω,R2=35Ω。 (2)校准时电路中的总电阻的最小值为R小=1.53.0×10-3Ω=500Ω,总电阻的最大值为R大=1.50.5×10-3Ω=3000Ω,故R0选300Ω的,R选用最大阻值为3000Ω的滑动变阻器。 (3)d接b时,R1和R2串联,不论是R1还是R2损坏,电表都有示数且示数相同,故应将d接c。根据d接c时的电路连接情况可知:闭合开关,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是R2。 3.(1)a点　小于　(2)②　7.5 解析 (1)电压表示数变化较大,说明电流表分压较大,而电流表示数基本不变,说明电压表分流较小,可以忽略,故采用电流表外接法,即c接a点;电压表测量的电压为准确值,但电流表测量的电流为通过电阻和电压表的电流之和,即电流测量值偏大,根据R=UI可得电阻测量值偏小; (2)因为电压表测量的是被测电阻两端电压,所以当其两端电压为零时,电流也为零,故图线②正确;图象的斜率表示电阻的倒数,故Rx=3.00.4=7.5Ω。 4. (1)C　F　(2)如图所示　(3)2.5 　0.625 1.875 解析 (1)电风扇的额定电流I=PU=2.55.0A=0.5A,从读数误差的角度考虑,电流表选择C,为了便于调节,且滑动变阻器的额定电流应大于风扇的额定电流,则滑动变阻器选择总电阻为25Ω的误差较小,即选择F。 (2)电压电流需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,电风扇的电阻大约为R=U2P=522.5Ω=10Ω,远小于电压表内阻,属于小电阻,电流表采用外接法。电路图如图所示。 (3)电压表读数小于0.5V时,电风扇没启动。根据欧姆定律得:R=UI=0.50.2Ω=2.5Ω 正常工作时电压为5V,根据图象知电流为0.5A,则电风扇发热功率为P=I2R=0.52×2.5W=0.625W,则机械功率P'=UI-I2R=2.5W-0.625W=1.875W。 5.答案 (1)6　(2)(ⅰ)B　(ⅱ)E　(ⅲ)⑦　(3)4∶1或1∶4 解析 (1)由表盘读出指针示数为6,又挡位选择“×1”挡,故电阻的大小为Rx=6×1Ω=6Ω; (2)(ⅰ)利用欧姆定律,测量电路最大电流约为36A=0.5A,故电流表应选B; (ⅱ)要求滑动变阻器分压连接,滑动变阻器电流要超过0.5A,故滑动变阻器应选E; (ⅲ)因为电流表内阻可以不计,故测量电路电流表应选择内接法,故⑦处连接不妥; (3)设滑动变阻器连入电路电阻为R,则由闭合电路欧姆定律,得:E=U+I(r+R),滑动变阻器两部分并联连入电路,由并联电路电阻关系,有:R=RcaRcbRca+Rcb,Rca+Rcb=10Ω联立代入数据解得:Rca=2Ω,Rcb=8Ω或Rca=8Ω,Rcb=2Ω,故Rca∶Rcb=1∶4或Rca∶Rcb=4∶1。 6.答案(1)D　C　F　(2)cadbef　(3)600　(4)可行 解析(1)该实验是半偏电流法测电流表的内阻。K2闭合前后的两次电路,如果干路电流变化不大,那么就可以认为,K2闭合后,电流表半偏时,电流表和电阻箱R2所分的电流各占一半,又因为二者并联,两端的电压相等,自然就可以推出电流表的内阻和电阻箱R2的阻值相等。要保证两次实验干路的电流变化不大,就需要保证两次实验电路的总电阻变化不大,也就是说,在给电流表并联上一个电阻箱后导致的电阻变化,对整个电路影响不大。要达到这个效果,R1就需要选一个尽可能大的电阻,R1应选用D。 该实验要通过可变电阻R2阻值来间接反映出电流表的内阻值,因此可变电阻R2的选取原则是:能读数且尽量和电流表的内阻在同一数量级上。经此分析,可变