专题24 电学实验(二)-十年(2013-2022)高考物理真题分项汇编(全国通用)(解析版).pdf
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1、专题2 4电学实验(二)51.(2015上海)如图是一个多用表欧姆档内部电路示意图.电流表满偏电流0.5mA、内阻10Q;电池电动势1.5V、内阻1Q;变阻器及 阻值0-5000Q.(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为L5V刻度的,当电池的电动势下降到1.45V、内阻增大到4 c时仍 可 调 零.调 零 后 凡 阻 值 将 变 (选填 大 或 小);若测得某电阻阻值为300Q,则这个电阻的真实值是 O(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 V,内阻为10Q的电池,调零后测量某电阻的阻值,其测量结果(选填 偏大 或 偏小 或 准确)【答案】小 290 准确【解析】(1)1由闭合电路欧姆定律/=-
2、B Rx+r+R0得1 g因为式中E变小,r变大,故Ro将减小;2因为该欧姆表的刻度是按电池电动势为E=1.5V刻度的.测得某电阻阻值为300Q时,电流表中的电流1=R+R也其它当电池电动势下降到F=1.45V时,此时欧姆表的内阻为辞与18由闭合电路欧姆定律得/=E,R+K解得真实值R=290C(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 V,内阻为10。的电池,调零后测量某电阻的阻值的测量结果准确,因为电源的内阻的变化,可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消.【考点定位】多用表的应用5 2.(2 01 4 重庆)某照明电路出现故障,其电路如图1 所示,该电路用标称值1 2 V的蓄电池为电源,导线及其接触
3、完好.维修人员使用己调好的多用表直流5 0V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。断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图2 所示,读数为 V,说明_ _ _ _ _ _ _ _ _ 正 常(选填:蓄电池、保险丝、开关、小灯)。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2相同,可判定发生故障的器件是一(选填:蓄电池、保险丝、开关、小灯)【答案】l l-5 (1 1.2-1 1.8);蓄电池(2)小灯【解析】试题分析:多用电表直流5 0V的量程读中间均匀部分,共 5 0格,每格I V,应该估读到0.1 V,指针在1 1-1 2之间,读数为1
4、 1.5 V.开关断开,相当于电压表并联在蓄电池两端,读出了蓄电池的电压,故蓄电池是正常的.两表笔接b、c 之间并并闭合开关,测试得相同电压,说明a、b 之间是通路,b、c 之间是断路,故障器件是小灯.考点:本题考查了万用表读数、电路故障的判断.5 3.(2 01 4 全国)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻R,约为2 00Q,电压表V 的内阻约为2 k。,电流表A的内阻约为1 0Q,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或 图(b)所示,计算结果由代,=与计算得出,式 中 U与/分别为电压表和电流表的读数;若将图(a)和 图(b)中电路测得的电阻值分别记为&/和&?,则(填 R 或 )更接近待测
5、电阻的真实值,且测量值(填 大于、等于 或 小于)真实值,测 量 值&2(填 大于、等于 或 小于)真实值。-I_ 图(a)图(b)【答案】R.1大 于 小 于【解析】卬因为才=淘=1 0,而=而=2 0,故可认为4 号,故应采用图。电路测量更准确,即以,更接近待测电阻的真实值。因为R 真=3,UUR,1=IR,则&/R真,即测量值&/大于真实值;因为R 勺,U=UR,I IR,则凡2 O P【答案】2.50 接 b 接 a 31.4【解析】由图可得电压表量程为3 V,最小精度0.1 V,有效数字应该保留到0.01V,示数应为2.5 0V;被测量电阻属于小电阻,电流表应该外接,P 点接b,题中
6、要求电流表能从0 开始变化,所以采取分压接法,Q 点应接a,根据电阻定律凡=/5 =以/开 仁),以及4 +代入数据可得长度为31.4m综上所述本题答案是:(1).2.50(2).接 b(3).接 a(4).31.4【点睛】电压表的最小精度为0.1 V,则有效数字应该保留到0.01V,利用电路结构并结合串并联关系求出待测电阻的阻值,然后求解电线的长度.60.(2014 北京)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻.要求尽量减小实验误差.应该 选 择 的 实 验 电 路 是 图 中 的(选 填 甲 或 乙).(2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:A.电压表(。
7、15 V)B.电压表(03V)C.滑动变阻器(050 C)D.滑动变阻器(0500 C)实 验 中 电 压 表 应 选 用;滑 动 变 阻 器 应 选 用;(选填相应器材前的字母)某位同学记录的6 组数据如下表所示,其中5 组数据的对应点己经标在如图的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U/图线.fU/V序号123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480(4)根据中所画图线可得出干电池的电动势=V,内电阻厂=Q.(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数。及干电池的输出功率尸都会发生
8、变化.下列各示意图中正确反映尸 一U 关系的是【答案】1.5 0(1.4 91.5 1)0.83(0.810.85)C【解析】(1)干电池的内阻较小,电压表的分流作用可以忽略,可以用滑动变阻器中的电流来代替干路中的电流,所以选甲图电路.(注意:两种实验电路都存在系统误差,题图甲实际测量的电阻是电源内阻与电压表的并联电阻,而图乙测量的电阻是电池内阻与电流表内阻之和)(2)一节干电池的电动势为L 5 V,依据精确测量的原则,电压表应该选用B,电源的内阻较小,为了调节方便,滑动变阻器应该选C.(3)画线时第4 个点的误差较大,将其舍去,其他点连成直线,就得到电源的U-I图线.(4)在(3)中图线中,
9、U 轴上的截距为该电源的电动势1.5 V,图线的斜率为该电源的内阻r=1-5Z1 OQo.83Q0.6(5)当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时,电源的输出功率最大,即电源的输出功率随着U 先变大再变小,A、B 错误;输出功率与路端电压的关系可以表示为:,由数学知识可得c 正确,D 错误.61.(2018 江苏)一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上 存 在 的 两 个 不 妥 之 处;.待测干电池 开关(2)实验测得的电阻箱阻值R 和电流表示数/,以及计算的j 数据见下表:根据表中数据,在 答 题 卡 的
10、 方 格 纸 上 作 出 关 系 图 像,由图像可计算出该干电池的电动势为 V;内阻为 O.R/Q8.07.06.05.04.0/A0.150.170.190.220.261 08642()7/A-16.76.05.34.53.8MCI3(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 m V的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图所示,则该干电池的电动势V;内阻应为 Q.电阻箱阻值为零(2)图像如图所示:应为.1.4(1.301.44 都算对)1.2(1.01.4 都算对)(3)1.4(结 果 与(2)问第一个空格
11、一致)1Q(结 果 比(2)问第二个空格小0.2)【解析】本题考查测量电源电动势和内电阻实验,意在考查考生的实验数据处理能力和误差分析能力.(1)连接电路时电源应与电路断开,所以开关要断开;另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零,这样容易烧坏电流表和电源.(2)将数据描点连线,做出一条倾斜的直线.根据闭合电路欧姆定律=/(/?+厂)得夫=5.;-,所以图线的斜率表示电源电动势E=史 0 V=1.3 7 V,截距绝对值表示片O.4X3.OQ=1.2OQ;用电压表与电流表并联,6.7-0可测得电流表的内阻4考虑电表内阻对实验的影响,则E=/(R+R*+r),得/?=1-(/?.+r),所以图线的斜率仍
12、表示电动势,电动势的准确值为1.3 7 V,图线的截距表示(Q+r),所以内阻精确值为r=(1.20-0.20)Q=1.00fi.点睛:本题考查应用电流表和电阻箱测量电源电动势和内电阻实验,本题创新之处在于用一个电压表并联在电流表的两端测出电流表的电阻,从而提高测量电源内阻的精确度.62.(2018 天津)某同学用伏安法测定待测电阻&的阻值(约 为10kC),除了 开关S、导线外,还有下列器材供选用:A.电 压 表(量程O 1V,内阻约10kQ)B.电 压 表(量程0 10V,内阻约100k。)C.电 流 表(量程0 lm A,内阻约30Q)D.电 流 表(量程00.6A,内阻约0.05Q)E
13、.电 源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)F.电 源(电动势1 2 V,额定电流2 A,内阻不计)G.滑动变阻器&(阻值范围010Q,额定电流2A)为使测量尽量准确,电 压 表 选 用,电 流 表 选 用,电源选用。(均填器材的字母代号);画出测量也 阻 值 的 实 验 电 路 图。该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会 其真实值(填 大于 小于 或 等于),原因是。【答案】B C F大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压【解析】由于本题的被测电阻达到10k Q,所以电源要选择电动势大的,然后根据电路电流选择电流表,电压表;R R若采用限流接法
14、,则电路中电流和电压变化不明显,故采用滑动变阻器的分压接法,根据 才 和 示 的 关系分析电流表的接法;根据电流表的接法判断实验误差所在;口 若选用电源1.5V,由于被测电阻很大,电路中电流非常小,不利于实验,即电源选用12V的,即F;则电压表就应该选取B;电路中的最大电流为-A=1.2mA10000故选用电流表C。因为给的滑动变阻器的最大阻值只有1 0 Q,若采用限流接法,则电路中电流和电压变化不明显,故采R R用滑动变阻器的分压接法,由 于 言 才,所以采用电流表内接法,电路图如图所示56由于电流表的分压,导致电压测量值偏大,而电流准确,根据凡=亍可知测量值偏大;【点睛】滑动变阻器的分压和
15、限流接法的区别和选用原则:区别:(D限流接法线路结构简单,耗能少;(2)分压接法电压调整范围大,可以从0到路端电压之间连续调节;选用原则:(1)优先限流接法,因为它电路结构简单.,耗能较少;(2)下列情况之一者,须采用分压接法:当测量电路的电阻远大于滑动变阻器阻值,采用限流法不能满足要求时(本题就是该例子);当实验要求多测几组数据(电压变化范围大),或要求电压从零开始调节;电源电动势比电压表量程大得多,限流法滑动变阻器调到最大仍超过电压表量程时。电流表内接和外接的选用:当 凡 “时,宜采用内接法,即大电阻用内接法;当 凡 即 时,宜采用外接法,即小电阻用外接法:可记忆为“大内,小外”。63.(
16、2018 浙江)(1)小明用多用电表测量一小段2B铅笔芯的电阻Rx,正 确 的 操 作 顺 序 是(填字母);A.把选择开关旋转到交流电压最高档B.调节欧姆调零旋钮使指针到欧姆零点C.把红黑表笔分别接在Rx两端,然后读数D.把选择开关旋转到合适的档位,将红、黑表笔接触E.把 红 黑 表 笔 分 别 插 入 多 用 电 表 插 孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0(2)小明正确操作后,多用电表的指针位置如图所示,则R x=Q;(3)小张认为用多用电表测量小电阻误差太大,采用伏安法测量.现有实验器材如下:电 源(电动势3V,内阻可忽略),电压表(量程3 V,内阻约3kQ),多用电表(2.5mA
17、档;25mA档和250mA档,对应的内阻约40Q,4C和0.4Q),滑动变阻器RP(010C),定值电阻R o(阻值10C),开关及导线若干.测量铅笔芯的电阻R x,下 列 电 路 图 中 最 合 适 的 是 (填字母),多用电表选择开关应置于 档.【答案】EDBCA 2.8-3.0 B 250mA【解析】(1)多用电表应先进行机械调零,再进行欧姆调零,用完后再把电表档位调整到交流电压最高档或OFF档;E项是机械调零,DB是欧姆调零,C是测电阻,最后关闭是A,故答案为EDBCA.(2)由图可知,档位为x l,读数为2.9C.(3)AB、由于待测电阻较小,电流表电阻引起的误差较大,所以采用外接法
18、,故A错误,B正确:C.电压表量程为3 V,电源电动势为3V,C图接法致使电压表偏转不明显,故C错误;D.图中电路图电压表测量的是电源的电压,不会随着滑动变阻器变化而变化,故D错误;故选B.用电源电动势除以总电阻,最大电流约为/=*3V=230滔,所以选择250初1的量程.64.(2017 海南)某同学用伏安法测量待测电阻的阻值,现有器材为:待测电阻R(阻值约为5 C);电 源(电动势3V),滑动变阻器(阻值范围010C),电流表(量程0.6A,3A);电压表(量程3V,15 V),开关,导线若干.实验要求在测量电路中将电流表内接,滑动变阻器起分压作用,回答下列问题:(1)按照实验要求在图(a
19、)中画出实物连线图.(2)若已按实验要求接线,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,电压表示数在03V范围内明显变化,电流表的示数始终为0,写出产生这种现象的一个原因_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.(3)在连线正确并排除故障后,闭合开关,电压表和电流表的示数分别如图b 和图c 所示,由图可知,电压表读数为 V,电流表读数为 A,由此可得待测电阻的阻值为 Q(最后一空计算结果保留3 位有效数字).【答案】(1)电路图如图所示【解析】(1)电路图如图所示:(2)电阻R 断路或电流表断路(3)2.30;0.4
20、6,5.00(2)若已按实验要求接线,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,电压表示数在03V范围内明显变化,电流表的示数始终为0,导致这一现象的因素是:电阻R 断路或电流表断路(3)由于电源电动势为3 V,所以电压表选用了 3V 的量程,电流大约为0.6A,所以电流表选用了 0.6A的量程;根据电压表和电流表的读数原则知:电压表的读数为2.30 V,电流表的读数为:0.4 6A,待测电阻的阻U 2 30值为:R=上=上=5.00。65.(2018 浙江)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时,为防止电流过大而损坏器材,电路中加了一个保护电阻根据如图所示电路图进行实验时,图1(1)电 流 表
21、 量 程 应 选 择 (填0.6A或3A),保 护 电 阻 应 选 用 (填A或B);A.定值电阻(阻值10.0Q,额定功率10W)B.定值电阻(阻值2.0 Q,额定功率5 W)(2)在一次测量中电压表的指针位置如图2 所示,则此时电压为 V;(3)根据实验测得的5 组数据画出的U-1图线如图3 所示,则干电池的电动势E=V,内阻/-=Q(小数点后保留两位)。【答案】0.6A B 1.20 1.45 0.50【解析】(1)口 一节干电池的电动势为1.5 V,若定值电阻选择10.0。的,则电路中电流一定不超过0.15 A,此时所给两个电流表指针的偏转幅度均不能达到量程的三分之一以上,读数误差较大
22、,所以定值电阻应选择2.0C的,此时电路中电流一定不超过0 7 5 A,再通过调节滑动变阻器,可使电路中电流控制在0.6A以下,所以电流表选择0.6A量程。(2)易知实验中所选电压表量程为3 V,此时表盘分度值为0.1 V,需要估读到0.01 V,则读数为i/=12.0 x0.1V=1.20V(3)5 根据闭合电路欧姆定律可知U=E-I(r+&)所以图像的纵截距表示电动势,斜率的绝对值表示r+幻,则E=1.45V1 45-0 7r=-Q-&=0.50Q0.3 66.(2017 江苏)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11-1图所示,继电器与热敏电阻爪、滑动变阻器R 串联接
23、在电源E 两端,当继电器的电流超过15 m A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 Q,热敏电阻的阻值R t与温度t 的关系如下表所示t/30.040.050.060.070.080.0RJQ199.5 145.4 108.181.862.949.1(1)提供的实验器材有:电 源&(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器&(0-200Q)、滑动变阻器R2(05 00Q)、热敏电阻R t,继电器、电 阻 箱(0999.9。)、开关S、导线若干.为使该装置实现对3080团之间任一温度的控制,电源E 应选用(选填E/或E2),滑动变阻器R应选用(选 填
24、 或(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11-2 图所示的选择开关旋至_ _ _ _ _ _ (选填A、8、U 或D).(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在题11-1图中,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5 0回时被吸合,下 列 操 作 步 骤 正 确 顺 序 是.(填写各步骤前的序号)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,
25、用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1。【答案】E2 R2 c不 偏 转 偏 转 【解析】(1)由表格数据知,当温度为30回时,热敏电阻阻值为199.5 Q,继电器的阻值Ro=20Q,当电流为15 mA时,E=l(Rt+R0)=33 V,所以电源选上,80回时,热敏电阻阻值Rt=4 9.1。,则E2=l(Rt+Ro+R),此时变阻器阻值R=330.9Q,所以变阻器选择生;(2)多用电表做电压表测量电压,旋钮旋至直流电压挡C 处;(3)若只有b、c 间断路,表笔接入a、b 时,整个回路断路,电表指针不偏转,接入。、c 时电流流经电表,故指针偏转;(4)5 0回时,热敏电阻阻值为108.1 Q
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