2023学年高考物理二轮复习600分冲刺专题五实验技能与创新第14讲电学实验与创新优练含解析.doc

电学实验与创新 1．(2023年·辽宁大连模拟)某同学利用如图所示电路，测量一表盘有刻度但数值已模糊的灵敏电流计G的满偏电流Ig及内阻Rg；已知该电流计的满偏电流约为300 μA, 内阻Rg约几百欧，实验室提供器材如下： 电压表V(量程3 V，内阻约为15 kΩ)； 电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω)； 滑动变阻器R1 (阻值0～5 Ω，额定电流1.0 A)； 电源E电动势为4 V(内阻不计)；开关、导线。 实验步骤如下： Ⅰ.当电阻箱阻值为r1时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流计满偏，记录此时电压表的示数U1； Ⅱ.当电阻箱阻值为r2时，闭合开关，调节滑动变阻器，重新使电流计满偏，记录此时电压表的示数U2。 Ⅲ.根据测量数据求出灵敏电流计的满偏电流和内阻。 请根据如上所述回答下列问题： (1)在步骤Ⅰ和Ⅱ中，闭合开关S前滑动变阻器的滑动触片应置于最__右__端(填“左”或“右”)； (2)实验测得电流计内阻Rg＝　或Rg＝　。(用r1、r2、U1、U2表示) [解析]　(1)闭合开关S前滑动变阻器的滑动触片应置于最右端，这样负载获得的电压小，防止烧坏电表。 (2)根据欧姆定律得，第一次满偏：U1＝Ig(r1＋Rg)，同理第二次满偏U2＝Ig(r2＋Rg)，联立解得：Rg＝，Ig＝。 2．(2023年·福建宁德模拟)实验室某同学为了描绘小灯泡(2.5 V,0.3 A)的伏安特性曲线，将小灯泡、双量程电流表(量程为0～0.6 A和0～3 A)、双量程电压表(量程为0～3 V和0～15 V)、滑动变阻器、电源、开关及导线按图甲所示电路图连接，实物连接图如图乙所示。 (1)请指出该同学实物连接不妥之处：__见解析__； (2)改正连接错误后，该同学闭合开关，移动滑动变阻器，电压表读数如图丙，则它的读数是__1.80__ V； (3)该同学用多用电表粗测该小灯泡的电阻，操作步骤如下： ①调节指针定位螺丝机械调零，把选择开关拨到“×10”的欧姆挡上； ②把红黑表笔插入测试笔插孔中，先把两表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在零欧姆处； ③把两表笔分别与待测电阻的两端相接，发现这时指针几乎指在零欧姆处； ④换用“×1”欧姆挡测量，发现这时指针偏转适中，随即记下电阻数值； ⑤把表笔从测试笔插孔拔出后，开关应置于交流电压最高挡或“OFF”挡； 但这位同学在实验中还是有一处不符合要求，请你指出__见解析__。 (4)下图是用多用电表粗测该小灯泡电阻的实录，三个操作中，最合理的是__C__。 [解析]　 (1)电流表应该接量程为0.6 A的接线柱； (2)电压表选择量程是量程为0～3 V，每一小格对应0.1 V，且估读一位，故图示指针对应刻度为1.80 V; (3)换用“×1”欧姆挡测量时没有红黑表笔短接进行欧姆调零； (4)多用电表测电阻时，应将待测电阻从电路中断开，同时手不能接触待测电阻，故选C。 3．(2023年·湖北模拟)某实验小组想组装一个双量程(3 V、15 V)的电压表，提供的器材如下： A．电流表：满偏电流为300 VA，内阻未知； B．干电池E：电动势为3 V，内阻未知； C．滑动变阻器R1：最大阻值约为5 kΩ，额定电流为1 A； D．滑动变阻器R2：最大阻值约为16 kΩ，额定电流为0.5 A； E．电阻箱R0：0～9 999.9 Ω； F定值电阻R3：40 kΩ，额定电流为0.1 A； G．开关两个，导线若干。 回答下列问题： (1)若用图示电路测量电流表的电阻，则滑动电阻器R应选用__D__(选填“C”或“D”)。 (2)将开关S1、S2都断开连接好实物图，滑动变阻器接入电路的电阻达到最大后，接通开关S1，调节滑动变阻器使电流表的指针示数为200 μA；闭合开关的S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时电流表的指针为100 μA，则电流表的内阻为__100__ Ω。 (3)在虚线框中画出双量程电压表的电路原理图，并标明所选的器材和量程，其中R0应取值为__9.9__ kΩ。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 [解析]　(1)原理是半偏法测电流表的内阻，而半偏法的前提条件是要求滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，所以选阻值最大的D。 (2)开关S1闭合，S2断开，电流表与滑动变阻器串联，此时电流表的示数为200 μA：当保证滑动变阻器的阻值不变，开关S1、S2都闭合时，显然增加电阻箱一条支路，由于滑动变阻器的阻值远大于电流表阻值，则认为电路的总电流200 μA不变，所以电阻箱的阻值必与电流表内阻相同，所以电流表的内阻为100 Ω。 (3)当改为15 V量程时，电压表总内阻为：RV2＝＝50 kΩ，当改为3 V量程时，电压表总内阻为：RV1 ＝＝10 kΩ。设计电路图如答图所示。 设电流表的内阻为Rg，当改为U1＝3 V量程时有：U1＝Ig(R0＋Rg)，把上一问求得的Rg＝100 Ω代入求得R0＝9.9 kΩ。 4．(2023年·河北定州模拟)某同学设计了如图所示的电路测量某电阻Rx的阻值，该电阻的阻值约为200 Ω，已知直流电源的电动势为9 V，内阻较小，电阻箱R的规格为0～9 999.9 Ω，可供选择的电流表为：A1(量程500 mA，内阻为50 Ω)，A2(量程100 mA，内阻约为50 Ω)，A3(量程50 mA，内阻约为50 Ω)。 (1)为了尽可能测量准确，减小误差，电流表应该选用__A3__(选填“A1”“A2”或“A3”)； (2)闭合开头S1前，将电阻箱R接入电路的阻值调到__最大值__(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)； (3)先闭合开关S1，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值，使电阻箱的阻值比200 Ω稍__大__(填“大”或“小”)，记录这时电阻箱的示数R1，从电流表的示数I；再断开S2，将电阻箱的阻值调__大__(填“大”或“小”)，使电流表的示数为__小__，记录这时电阻箱的阻值为R2，则被测电阻的阻值Rx＝__R1－R2__(用记录的数值字母表示)。 (4)若实验中所用电源为旧的干电池，且实验操作时间较长，则实验测得被测电阻的阻值与真实值相比，偏__大__(填“大”或“小”)。 [解析]　(1)通过电流表电流的最大值可能为Im＝ A＝45 mA，所以电流表选A3。 (2)闭合开关S1时，将电阻箱R接入电路的阻值调到最大值，防止电路中电流过大，损坏电流表。 (3)先闭合开关S1，再闭合开关S2，调节电阻箱的阻值，使电阻箱的阻值比200 Ω稍大，记录这时电阻箱的示数R1，及电流表的示数I；再断开开头S2，将电阻箱的阻值调小，使电流表的示数再次为I，记录这时电阻箱的阻值为R2，则R1＝Rx＋R2，则Rx＝R1－R2。 (4)由于电源是旧的干电池，且由于操作时间过长，电源电动势E变小，内阻r变大，则断开S2后，由I＝分析可知，测得的R2偏小，因此测得的Rx偏大。 5．(2023年·江西南昌模拟)某同学设计了一个实验：将一个量程为0～3 V的电压表改装成量程为0～9 V的电压表，并测量电阻R0(阻值约为3 Ω)的阻值。由此他设计出如图甲所示的电路进行改装和测量。可供选择的器材有： A．电源(电动势约为10 V，内阻为2 Ω) B．电压表(量程为0～3 V，内阻约10 kΩ) C．电流表(量程0～2 A，内阻忽略不计) D．电阻箱(阻值范围0～9 999 Ω，额定功率小于10 W) E．电阻箱(阻值范围0～99 999 Ω，额定功率小于10 W) F．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A) G．滑动变阻器(最大阻值为2 kΩ，额定电流为0.2 A) H．定值电阻R0(阻值约为3 Ω) 回答下列问题： (1)该同学设计出如下步骤进行电表改装，并进行相关测量； ①连接好电路并把滑动变阻器R1的滑片移至最右端，把电阻箱R2阻值调到最大； ②闭合电键，把滑动变阻器滑片调到适当位置，把电阻箱R2阻值调到零，使电压表读数为3 V； ③把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为__1.0__ V，然后不再改变电阻箱值，即得量程为9 V的电压表； ④改变滑动变阻器的阻值，记录多组电压表和电流表的示数U和I。 (2)上述实验电阻箱应选__E__，滑动变阻器应选__F__。(填所选器材前的字母) (3)用步骤④中测得的多组数据作出U－I图象如图乙所示，由图象可知R0的阻值为__2.8__ Ω(结果保留两位有效数字)。 [解析]　(1)电压表的量程为3 V，步骤②中电压表读数为3 V，则当滑动变阻器的滑片位置不动，把电阻箱阻值调到适当值，则电阻箱和电压表两端电压之和为3 V，为使电压表的量程改为9 V，则当电阻箱和电压表两端电压之和为3 V时，电压表读数应该为1.0 V。 (2)由(1)可知，电阻箱的阻值应该是电压表内阻的2倍，电压表内阻约为10 kΩ，则所选电阻箱最大阻值应大于20 kΩ，则电阻箱应该选E；滑动变阻器应该选择阻值较小的，这样当调节电阻箱时可认为滑动变阻器两端的电压近似不变； (3)对题图甲电路应用闭合电路欧姆定律列方程： E＝3U＋I(R0＋r)，则U＝－I，对比题图乙可知，＝，解得R0＝2.8 Ω。 6．(2023年·江苏省宿迁市模拟)某同学设计了如图所示电路，测量定值电阻的阻值、电源的电动势和内阻，使用的器材有：待测定值电阻R1(约几欧)、待测电源E、电流表A、电阻箱R2(0～999.9 Ω)、开关两个及导线若干。 (1)请用笔画线代替导线在图中完成实物电路的连接__见解析图__； (2)测量R1的值时，闭合开关S1前，调节R2至__最大值__(选填“最大值”或“最小值”)，然后闭合开关S1和S2，调节R2使电流表示数为I，此时R2的值为7.8 Ω；再断开S2，将R2调到5.8 Ω时，电流表示数也为I，则R的值为__2.0__ Ω。 (3)测量电源电动势E和内阻r时，闭合开关S1、断开S2，调节R2，得到R2和对应电流I的多组数据，作出－R2图象如图所示，则电源电动势E＝__6.0__ V，内阻r＝__1.0__ (计算结果均保留两位有效数字)，若电流表A内阻不可忽略，则r的测量值__大于__(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 [解析]　(1)按原理图接线，如图 (2)为了保护用电器，所以应使电阻箱的最大阻值接入电路，即在闭合开关前调节R2至最大值；由闭合电路欧姆定律得：I＝＝ ，解得：R1＝2.0 Ω； (3) 由闭合电路欧姆定律得：E＝I(R1＋R2＋r) 整理得： ＝＋R2 由图象可知， ＝，＝ 解得： E＝6.0 V，r＝1 Ω 若电流表A内阻不可忽略，由闭合电路欧姆定律得： E＝I(R1＋R2＋r＋RA) 整理得： ＝＋R2 即内阻的测量值为： r＋RA＞r，即大于真实值。 7. (2023年·河北衡水模拟)磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成。某小组用图(a)所示的装置研究电磁铁线圈的工作电压与衔铁所受磁力的关系，弹性梁一端连接有衔铁，在外力作用下可以上下运动，另一端固定于墙壁，电磁铁位于衔铁正下方， 为理想电压表。 (1)为增加电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片P应向 __c__端移动(填“c”或“d”)。 (2)已知电磁铁线圈的直流电阻为30 Ω，滑动变阻器的最大电阻为170 Ω，电源E的电动势为12.0 V，滑动变阻器能提供的最大分压为11.9 V，则E的内阻是__0.21__ Ω(保留2位有效数字)。 (3)同学们将金属应变片R1粘贴在弹性梁的上表面，将R1和定值电阻R2连接成图(b)所示电路。线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，R1的阻值将__增大__，电压表V2的读数将__增大__。(选填“增大”“减小”或“不变”) (4)在线圈通电吸合衔铁后，用外力F使电磁铁和