2022高考物理二轮复习专题6物理实验第2讲电学实验及创新习题含解析.docx

第2讲 电学实验及创新A组基础能力练1(2020·天津卷)某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确电压表(量程03 V，内阻约为3 k)电流表(量程00.6 A，内阻约为1 )滑动变阻器(020 ，额定电流1 A)待测电池组(电动势约为3 V，内阻约为1 )开关、导线若干(1)该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是_5_.(2)改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的_a_端(填“a”或者“b”)(3)实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出UI图像，如图所示根据图像可知，电池组的电动势为_2.9_V，内阻为_0.80_.(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱；(2)开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端；(3)由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故E2.9 V；图线与横轴的交点为短路电流I0.50 A，故可得等效内阻为r 5.80 ；又因为在开关和电池负极之间接有5 的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为r5.80 5 0.80 .2(2020·湖南怀化模拟)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06 V，内阻约为8 k)C电流表A1(量程为00.6 A，内阻约为0.2 )D电流表A2(量程3 A，内阻约0.05 )；E滑动变阻器R1(最大阻值5 k，额定电流100 mA)F滑动变阻器R2(最大阻值25 ，额定电流1 A)(1)为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用_C_滑动变阻器应选用_F_(填所选仪器前的字母序号)(2)请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在图甲中的虚线框内(小电风扇的电路符号如图甲所示)_见解析图_(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_2.5_，正常工作时的发热功率为_0.625_W，机械功率为_1.875_W.【解析】(1)电风扇的额定电流I A0.5 A，从读数误差的角度考虑，电流表选择C，电风扇的电阻比较小，则滑动变阻器选择总电阻为25 的误差较小，即选择F.(2)因为电压、电流需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，电风扇的电阻为R 10 ，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0.5 V时电风扇没启动根据欧姆定律得：R 2.5 ，正常工作时电压为5 V，根据图像知电流为0.5 A，则电风扇发热功率为：PI2R0.52×2.5 W0.625 W，则机械功率PUII2R2.5 W0.625 W1.875 W.3(2020·广西岑溪市期中)某同学欲测量量程为300 A的微安表头G的内阻可供选择的实验器材有：A微安表头G(量程300 A，内阻约为几百欧姆)B滑动变阻器R1(010 k)C滑动变阻器R2(050 k)D电阻箱(09 999.9 )E电源E(电动势约为9 V)F开关、导线若干该同学先采用如图所示的电路测量G的内阻，实验步骤如下：按图连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置；断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏；闭合S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使G的示数为200 A，记下此时电阻箱的阻值回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选用_R2_(填“R1”或“R2”)(2)若实验步骤中记录的电阻箱的阻值为R，则G的内阻Rg R.【解析】(1)闭合S2开关时认为电路电流不变，实际上闭合开关S2时电路总电阻变小，电路电流增大，而电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S2时微安表两端电压变化越小，实验误差越小，为减小实验误差，滑动变阻器应选择阻值较大的R2；(2)闭合开关S2时认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的，则流过电阻箱的电流为满偏电流的，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则RgR.4(2020·江西联考)小李同学尝试用电压表量度弹簧的拉力他设计了如图甲所示的实验装置，其中MN是一条长20 cm、电阻为20 的均匀电阻丝电阻不计的金属弹簧下端与滑动接触头P相连，上端连有接线柱将电阻丝固定在竖直位置，当弹簧被拉长时，P可沿MN自由的滑动直流电源的电动势为4.5 V，内阻可忽略将电阻箱的阻值设定为40 ，当拉力为零时，P刚好触及电阻丝的端点M，此时让接入的电压表读数为零甲乙(1)为达到实验目的，请你帮他完成实物连线图(导线要接在接线柱上)；(2)当P触及端点N时，电压表的读数为_1.50(1.5也对)_V；(3)已知该弹簧的伸长量x与拉力F关系图线如图乙所示，则弹簧拉力F与电压表读数U的关系式为 FU.【解析】(1)直流电源的电动势为4.5 V，所以电压表选3 V挡，电路如图所示：(2)当P触及端点N时，电压表测MN两端的电压，电压表的读数为：UR1IR1R1×20 V1.50 V.(3)由图可知：F200x，电压为：UR1×20× V，联立可得：UF，则FU.B组素养提升练5(2020·江西上饶考前模拟)光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示(1)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件利用直流电源给电磁铁供电，利用220 V交流电源给路灯供电为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件_见解析图_(2)用多用电表“×100” 挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，为了更准确的测量其阻值，接下来应选用_×10_挡(填“×1k”或“×10”)，进行欧姆调零后，重新测量其示数如图丙所示，则线圈的电阻为_140_.(3)已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合图中直流电源的电动势E6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(010 ，2 A)、R2(0200 ，1 A)、R3(01 750 ，1 A)要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择_R3_(填“R1”、“R2”或“R3”)为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地_减小_(填“增大”或“减小”)滑动电阻器的电阻【解析】(1)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间电路图如图：(2)欧姆表指针偏转角度太大，说明电阻太小，应换作小倍率的“×10” 挡；读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10 ”，所以电阻值是14×10140 ；(3)天色渐暗照度降低至1.0 Lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2 k，电路中的电流是2 mA，RR光2 0001 000 ，所以要选择滑动变阻器R3，由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻6(2020·高三高考冲刺物理模拟)某探究小组要尽可能精确地测量电流表A1的满偏电流，可供选用的器材如下：A待测电流表A1(满偏电流Ig约为800 A、内阻r1约为100 ，表盘刻度均匀、总格数为N)B电流表A2(量程为0.6 A、内阻r20.1 )C电压表V(量程为3 V、内阻RV3 k)D滑动变阻器R(最大阻值为20 )E电源E(电动势有3 V、内阻r约为1.5 )F开关S一个，导线若干(1)该小组设计了图甲、图乙两个电路图，其中合理的是_图乙_(选填“图甲”或“图乙”)；(2)所选合理电路中虚线圈处应接入电表_C_(选填“B”或“C”)；(3)在开关S闭合前，应把滑动变阻器的滑片P置于_b_端(选填“a”或“b”)；(4)在实验中，若所选电表的读数为Z，电流表A1的指针偏转了n格，则可算出待测电流表A1的满偏电流Ig .【解析】(1)因为变阻器的总电阻小于电流表内阻，所以变阻器应采用分压式接法，所以合理的是图乙电路；(2)因为电压表V的满偏电流I0.001 A1 mA1 000 A，与待测电流表量程800 A接近，所以虚线处应接电表C；(3)闭合电键前，应将变阻器的滑片置于输出电压最小的b端；(4)根据电流关系可知：Ig，解得：Ig.7(2020·广东佛山二模)小明手里有一块多用电表A，其功能完好，但刻度值已不清晰他想通过实验测定该多用表(简称A表，下同)“×10 ”挡欧姆调零后的内阻R0和内置电源的电动势E.他找来了另一个多用电表B(简称B表，下同)、一个电阻箱、一个开关和若干导线作为实验的器材实验的操作如下：(1)小明将A表调到“×10 ”挡，将B表调到“mA”挡，准备如图(甲)将所有的器材串联起来作为实验电路请你在图中连好剩余的导线_连线图见解析_；(2)先使用B表的电流挡测量A表“×10 ”挡的满偏电流将电阻箱阻值调为0，将A表调到欧姆挡“×10 ”挡位置几次试测后，确定B表应使用“10 mA”挡，调节A表的欧姆调零旋钮直至A表满偏，此时B表的读数如图(乙)所示，记录下B表读数为_8.0_mA；(3)断开开关，保持A、B表挡位不变，将A表_红黑表笔_短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路(4)调节电阻箱，闭合开关，当B表读数为6.0 mA时，读出电阻箱阻值为R1( )；继续调节电阻箱阻值，当B表读数为4.0 mA时，读出电阻箱阻值为R2( )；(5)断开电路，整理器材根据以上测量数据，可算出A表“×10 ”挡内置电源的电动势E V，A表“×10 ”挡欧姆调零后的内阻R0 ，B表量程“10 mA”挡的内电阻RB .(以上3空的结果用R1、R2表示)【解析】(1)电路连线如图；(2)因为B表应使用“10 mA”挡，则B表读数为8.0 mA；(3)断开开关，保持A、B表挡位不变，将A表红黑表笔短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路；(5)设电表A欧姆×10挡的内阻为R0，则有I08 mA设电表B量程为10 mA挡的内阻为RB，则6 mA4 mA解得E(V)R0( )RB( )8(2020·大庆实验中学模拟)两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻(1)用内阻为3 k、量程为1 V的电压表，保护电阻R0，电阻箱R，开关S测量一节干电池的电动势和内阻由于干电池电动势为1.5 V，需要把量程为1 V的电压表扩大量程若定值电阻R1可供选择的阻值有1 k、1.5 k、2 k，其中最合适的是_1.5_k_.请在虚线框内画出测量电源电动势和内阻的电路原理图，并完成图(a)中剩余的连线(2)按照图(b)的电路测量电源电动势和内阻，已知电流表内阻为RA，R1RA，保护电阻的阻值为R0，若电流表读数为I，则通过电源的电流为_2I_.根据测得的数据作出R图像，图线的斜率为k，纵截距为b，则电源电动势E ，内阻r R0RA.【解析】(1)若将电压表改装为量程为1.5 V的电压表，则需串联的分压电阻上的电压为0.5 V，因电压表内阻为3 k，则需串联的电阻为1.5 k；电路图以及实物连线如图；(2)若电流表读数为I，因R1RA，则通过电源的电流为2I；由闭合电路欧姆定律：E2I，即R，则k；b，解得E，rR0RA