2022年届高三物理二轮复习专题限时检测：专题八第讲电学实验与创新Word版含解析 .pdf

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1、第 2 讲电学实验与创新1.(2017 甘肃庆阳模拟 )某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻. 步骤如下 : (1) 用游标为 20 分度的卡尺测量其长度如图1, 由图可知其长度为 mm. ( 2 ) 用 螺 旋 测 微 器 测 量 其 直 径 如 图2 , 由 图 可 知 其 直 径 为 cm. (3) 用多用电表的电阻 “10”挡, 按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻, 表盘的示数如图 3, 则该电阻的阻值约为. (4) 该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下 : 待测圆柱体电阻 R; 电流表 A1(量程 04 mA,内阻约 50 ); 电流表 A2(量程 0

2、10 mA,内阻约 30 ); 电压表 V1(量程 03 V, 内阻约 10 k ); 电压表 V2(量程 015 V, 内阻约 25 k ); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - 直流电源 E(电动势 4 V, 内阻不计 ); 滑动变阻器 R1(阻值范围 015 , 允许通过的最大电流2.0 A); 滑动变阻器 R2(阻值范围 020 k , 允许通过的最大电流0.5 A) 开关 S; 导线若干 ; 为使实验误差

3、较小 ,要求测得多组数据进行分析, 请在图 4 方框中画出测量的电路图 , 并标明所用器材的代号 . 解析:(1) 游标卡尺的读数为L=50 mm+3 0.05 mm=50.15 mm; (2) 螺旋测微器的读数为d=4.5 mm+20.00.01 mm=4.700 mm= 0.470 0 cm; (3) 欧姆表的读数为 R=22 10 =220 ; (4) 由于电压表 V2量程太大 ( 量程的 大于电源的电动势 ), 所以电压表应选择 V1; 根据欧姆定律可求出通过待测电阻的最大电流为Imax= = A14 mA,所以电流表应选择A2; 根据实验要求多测几组数据可知变阻器应采用分压式接法,

4、应选择阻值小的变阻器以方便调节; 由于待测电阻满足, 电流表应用外接法 , 画出电路图 ,如图所示 . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - 答案:(1)50.15 (2)0.470 0 (3)220 (4) 见解析图2.(2017 江西上饶一模 ) 一个小灯泡的额定电压为2.0 V, 额定电流约为 0.5 A, 选用下列实验器材进行实验, 并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线A.电源 E:电动势为 3.0

5、V, 内阻不计B.电压表 V1: 量程为 03 V, 内阻约为 1 k C.电压表 V2: 量程为 015 V, 内阻约为 4 k D.电流表 A1: 量程为 03 A, 内阻约为 0.1 E.电流表 A2: 量程为 00.6 A, 内阻约为 0.6 F. 滑动变阻器 R1: 最大阻值为 10 , 额定电流为 1.0 A G.滑动变阻器 R2: 最大阻值为 150 , 额定电流为 1.0 A H.开关 S,导线若干(1) 实验中使用的电压表应选用; 电流表应选用; 滑动变阻器应选用(请填写选项前对应的字母). 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

6、 - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - (2) 实验中某同学连接实验电路如图1 所示,请你不要改动已连接的导线, 在图 1 的实物连接图中把还需要连接的导线补上.闭合开关前 ,应使变阻器滑片放在最(填“左”或“右” ) 端. (3) 实验中得到的其中一组电压表与电流表示数如图2 所示, 请将该组数据标记在 U-I 坐标中 , 其余实验数据已标记在图3的坐标中 , 请你画出小灯泡的 U-I 图线.并简述该图线不是直线的主要原因 . (4) 若将实验中的小灯泡接在电动势是1.5 V 、内阻是 1.0 的电

7、池两端, 则小灯泡的实际功率约为 W(保留两位有效数字 ). 解析:(1) 灯泡额定电压为2 V, 电压表应选 B,灯泡额定电流为0.5 A,电流表应选 E,为方便实验操作 ,滑动变阻器应选F. (2) 描绘灯泡伏安特性曲线, 电压与电流应从零开始变化, 滑动变阻器应采用分压接法 , 灯泡正常发光时电阻约为R= =4 , 电压表内阻约为1 k , 电压表内阻远大于灯泡电阻, 电流表应采用外接法 ,实验电路图如图( 甲) 所示 ; 为保护电路 , 闭合开关前 , 滑片应置于左端. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名

8、师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - (3) 根据坐标系中描出的点 , 用平滑的曲线把各点连接起来,作出灯泡的 U-I 图像, 如图( 乙)所示. 由于灯泡电阻受温度影响, 灯泡电阻随温度升高而增大, 所以灯泡的U-I 图线不是直线 . (4) 在灯泡的 U-I 图像坐标系中作出电池的U-I 图像, 如图(丙) 所示; 由图像可知 , 用该电池给灯泡供电时 , 灯泡两端电压为1.1 V, 电流为0.4 A, 则灯泡实际功率P=UI=1.10.4 W=0.44 W. 答案:(1)B E F (2) 见解析图左(3) 见解析图灯丝电阻

9、随温度升高而增大名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - (4)0.44 3.(2017 宁夏石嘴山二模 ) 用下列器材组装成一个电路, 既能测量出电池组的电动势 E和内阻 r, 又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线. A.电压表 V1(量程 6 V, 内阻很大 ) B.电压表 V2(量程 3 V, 内阻很大 ) C.电流表 A(量程 3 A, 内阻很小 ) D.滑动变阻器 R(最大阻值 10 ,额定电流 4 A) E.小灯

10、泡(2 A,5 W) F. 电池组(电动势 E,内阻 r) G.开关一只 , 导线若干实验时 , 调节滑动变阻器的阻值 , 多次测量后发现 : 若电压表 V1的示数增大, 则电压表 V2的示数减小 . (1) 请将设计的实验电路图在图( 甲)的虚线方框中补充完整 . (2) 每一次操作后 , 同时记录电流表A、电压表 V1和电压表 V2的示数,组成两个坐标点 (I1,U1),(I2,U2), 标到 UI 坐标中 , 经过多次测量 , 最后描绘出两条图线 , 如图( 乙)所示, 则电池组的电动势E= V、内阻r= .( 结果保留两位有效数字 ) (3) 在 U-I 坐标中两条图线在 P点相交 ,

11、 此时滑动变阻器连入电路的阻值应为. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - 解析:(1) 伏安法测电源电动势与内阻实验中, 电压表测路端电压 , 电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大; 描绘小灯泡伏安特性曲线实验中 , 电流表测流过灯泡的电流, 灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小; 调节滑动变阻器时 , 电压表 V1的示数增大 , 则电压表 V2的示数减小 , 则 V1测路端电压 ,V2测灯泡

12、两端电压 ,电路图如图所示 . (2) 电源的U-I图像是一条倾斜的直线, 由图像可知 , 电源电动势E=4.5 V, 电源内阻r=1.0 . (3) 由图像中 P点的坐标可知 , 灯泡电压 UL=2.5 V,此时电路电流 I=2.0 A,电源电动势 E=Ir+UL+IR滑, 即 4.5 V=2.0 A 1 +2.5 V+2.0 A R滑, 则 R滑=0 . 答案:(1) 见解析图(2)4.5 1.0 (3)0 4.(2017 湖北黄冈模拟 ) 热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器 (NTC), 正温度系数电阻器的电阻随温度的升高而增大, 负温度系数电阻器的电阻随温度的升高

13、而减小. 某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻Rx的导电特性 , 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - A.电流表 A1(满偏电流 10 mA,内阻 r1=10 ) B.电流表 A2(量程 0.6 A, 内阻 r2为 0.5 ) C.滑动变阻器 R1(最大阻值 10 ) D.滑动变阻器 R2(最大阻值 500 ) E.定值电阻 R3(阻值 1 490 ) F. 定值电阻 R4(阻值 140 ) G.电源 E(电动势

14、 15 V, 内阻忽略 ) H.开关与导线若干(1) 实验采用的电路图如图1 所示,则滑动变阻器选, 定值电阻R选.( 填仪器前的字母序号 ) (2) 该小组分别测出某个热敏电阻的I1-I2图像如图 2 所示, 请分析说明该曲线对应的热敏电阻是(选填 “PTC ” 或 “NTC ” )热敏电阻 . (3) 若将此热敏电阻直接接到一电动势为9 V,内阻 10 的电源两端 ,则此时该热敏电阻的阻值为( 结果保留三位有效数字 ) 解析:(1) 电压从零开始调节 , 故采用滑动变阻器分压接法; 故滑动变阻器应选择总阻值较小的C;由图可知 , 定值电阻 R与电流表串联充当电压表使用 , 而电源的电动势为

15、15 V, 故定值电阻应选 E. (2) 如图 2, 由曲线所示图线可知 , 随电压增大 , 电流增大 , 电阻实际功名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - 率增大 , 温度升高 , 电压与电流比值增大, 电阻阻值增大 , 即随温度升高, 电阻阻值增大 , 该电阻是正温度系数 (PTC)热敏电阻 . (3) 根据改装原理可知 , 加在电阻两端的电压为I1(R+r1); 则在图 2 中作出对应的电源的伏安特性曲线; 由图

16、中交点的坐标可知, 对应的电流 I1=6.5 mA,I2=0.25 A; 则由欧姆定律可知R=39.0 . 答案:(1)C E (2)PTC (3)39.0 5.(2017 河北保定模拟 ) 为测量某一电压表的内阻, 实验室准备如下器材: A.待测电压表 V1, 量程 03 V, 内阻约为 3 k ; B.电压表 V2, 量程 015 V, 内阻约 15 k ; C.电阻箱 R1, 电阻范围 09 999 ; D.滑动变阻器 R2, 电阻范围 010 ; E.电源电动势约为 15 V, 内阻可不计 ; F. 开关、导线若干 . (1) 请按照给定的电路图连接实验器材: 名师资料总结 - - -

17、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - (2) 将电阻箱的阻值调到7 375 ; (3) 闭合开关前 , 将滑动变阻器的滑片滑到端( 填 “a” 或 “b” ); (4) 调节滑动变阻器的滑片位置时,发现两表均有读数 , 但读数几乎不变, 经排查发现故障为导线断路引起, 请指出发生断路的导线为(填写电路图中的数字序号); (5) 排除故障后 , 继续进行实验 , 调节滑动变阻器滑片到某一位置, 发现 V1表刚好满偏 ,V2表指针偏转情况如图2

18、 所示, 读出 V2表读数为V,待测电压表的内阻为; (6) 调节滑动变阻器的滑片位置, 获得多组待测电压表内阻的测量值,取平均值作为待测电压表内阻的最终结果. 解析:(1) 根据电路图连接实物电路图, 实物电路图如图所示 . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 16 页 - - - - - - - - - (3) 为保护电路安全 , 闭合开关前 ,将滑动变阻器的滑片滑到a 端. (4) 调节滑动变阻器的滑片位置时,两表均有读数 , 说明两电压表都与电源两极

19、相连 , 电压表读数几乎不变, 说明移动滑片时分压电路两端电压变化不大 , 应是由于导线6 断路造成 , 两电压表与滑动变阻器串联, 滑动变阻器阻值很小 , 移动滑片时总电路电阻几乎不变,电压表示数几乎不变 . (5) 由图示电压表可知 , 其量程为 15 V,分度值为 0.5 V,示数为 10.5 V;由串联电路特点可知 , 电阻箱两端电压U=U2-U1=10.5 V-3 V=7.5 V,电阻箱与电压表 V1串联, 则 =, 代入数据 , 解得 RV1=2 950 . 答案:(1) 见解析图(3)a (4)6 (5)10.5 2 950 6.(2017 辽宁沈阳一模 ) 指针式多用表是实验室

20、中常用的测量仪器,请完成下列问题 : 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - (1) 在使用多用电表测量时 , 若选择开关拨至“ 25 mA ”挡, 指针的位置如图(a) 所示, 则测量结果为 mA. (2) 多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b) 所示, 电池的电动势为 E、内阻为 r,R0为调零电阻 ,Rg为表头内阻 , 电路中电流 I 与待测电阻的阻值 Rx关系图像如图 (c) 所示, 则该图像的函数关系式为I

21、= ; (3) 下 列根 据 图 (c) 中IRx图线 做 出 的 解释 或 判 断 中 正 确 的是. A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使 Rx=0 时电路中的电流 I=IgC.Rx越小 , 相同的电阻变化量对应的电流变化量越大, 所以欧姆表的示数左密右疏D.测量中, 当 Rx的阻值为图 (c) 中的 R2时,指针位于表盘中央位置的左侧(4) 根据图线可知该电池的电动势E= . 解析:(1) 若选择开关拨至“ 25 mA ”挡, 由题图(a) 所示表盘可知 , 其分度值为 0.5 mA, 所测电流为 11.5 mA. 名师资料总结 -

22、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - (2) 根据闭合电路欧姆定律得I=. (3) 因为 Rx= -r-R0-Rg, 函数图线是非线性变化的, 当电流比较大时 , 则电 阻 比 较小 , 当 电 流比 较 小 时 , 则电 阻 比 较大 , 故A 错误 ; 当Rx=0,I=, 此时电流为满偏电流 , 故 B 正确;Rx越小, 相同的电阻变化量对应的电流变化量越大, 所以欧姆表的示数左密右疏, 故 C正确; 测量中 , 当 Rx的阻

23、值为图 (c) 中的 R2时, 电流比半偏电流小 , 指针位于表盘中央位置的左侧, 故 D正确. (4) 由图(c) 所示图像可知 ,Ig=, Ig=, 解得 R1=R内, 则电源电动势 E=IgR1. 答案:(1)11.50 (2)(3)BCD (4)IgR1教师备用 :(2017 江苏卷 ,11) 某同学通过实验制作一个简易的温控装置, 实验原理电路图如图 ( 甲)所示, 继电器与热敏电阻Rt、 滑动变阻器 R串联接在电源 E两端 ,当继电器的电流超过15 mA 时,衔铁被吸合 ,加热器停止加热 , 实现温控 . 继电器的电阻约为20 , 热敏电阻的阻值 Rt与温度 t 的关系如下表所示t

24、/ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - Rt/ 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1 (1) 提供的实验器材有 : 电源 E1(3 V, 内阻不计 ) 、电源 E2(6 V, 内阻不计)、滑动变阻器 R1(0 200 )、滑动变阻器 R2(0500 ) 、热敏电阻 Rt、继电器、电阻箱 (0 999.9 )、开关 S、导线若干

25、 . 为使该装置实现对3080 之间任一温度的控制, 电源 E 应选用(选填“ E1”或“E2”), 滑动变阻器R 应选用( 选填“R1”或“R2”). (2) 实验发现电路不工作 . 某同学为排查电路故障, 用多用电表测量各接点间的电压 , 则应将如图 ( 乙)所示的选择开关旋至( 选填“A” “B” “C”或“D”). (3) 合上开关S,用调节好的多用电表进行排查, 在图( 甲) 中, 若只有b,c 间断路 , 则应发现表笔接入a,b 时指针( 选填“偏转”或“不偏转”), 接入 a,c 时指针(选填“偏转”或 “不偏转”). (4) 排除故障后 , 欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合

26、, 下列操作步骤正确顺序是.( 填写各步骤前的序号 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 16 页 - - - - - - - - - 将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关 , 将电阻箱从电路中移除合上开关 , 调节滑动变阻器的阻值断开开关 , 用电阻箱替换热敏电阻 , 将阻值调至 108.1 解 析 :(1)如 果 电 源 用E1, 则 在t=30 时 电 路 中 的 最 大电 流Im= A13.67 mA15 mA, 故不能实现对此温度的

27、控制, 因此电源应选用 E2; 为了在 t=80 时实现对温度的控制 , 设滑动变阻器阻值的最大值至少为 R, 则=0.015 A,解得 R=330.9 ,因此滑动变阻器应选用R2.(2) 要用多用电表的直流电压挡检测故障,应将选择开关旋至C.(3) 如果只有 b,c 间断路 , 说明 b 点与电源的负极间没有形成通路 ,a,b间的电压为零 , 电表接在 a,b 间时, 指针不偏转;c 点与电源的负极间形成通路,a 与电源的正极相通 ,a,c间有电压 ,因此两表接入a,c 间时指针发生偏转 .(4) 排除故障后 , 欲使衔铁在热敏电阻为 50 时被吸合 , 应先断开开关 , 用电阻箱替换热敏电

28、阻,并将阻值调至 108.1 , 合上开关 ,调节滑动变阻器的阻值 , 直至观察到继电器的衔铁被吸合, 这时断开开关 , 将电阻箱从电路中移除, 将热敏电阻接入电路 . 因此操作步骤的正确顺序是. 答案:(1)E2R2(2)C (3) 不偏转偏转(4) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 16 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - -