2022高考专题34电学实验——历年高考物理真题之黄金30题(解析版).pdf
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1、历年高考物理真题精选之黄金30题专题34 电学实验一、实验题1.(2 0 2 1 河北高考真题)某同学研究小灯泡的伏安特性,实验室提供的器材有;小灯 泡(6.3 V,0.15 A ),直流电源(9 V),滑动变阻器,量程合适的电压表和电流表,开关和导线若干,设计的电路如图1所示。(1)根据图1,完成图2中 的 实 物 连 线;(2)按照图1 连线后,闭合开关,小灯泡闪亮一下后熄灭,观察发现灯丝被烧断,原 因 可 能 是 (单项选择,填正确答案标号);A.电流表短路B.滑动变阻器的滑片接触不良C.滑动变阻器滑片的初始位置在人端(3)更换小灯泡后,该同学正确完成了实验操作,将实验数据描点作图,得
2、到。图像,其中一部分如图3所示,根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为。(保留三位有效数字)。八 mA【答案】Sv c 27.0【解析】(1)电流表负极与滑动变阻器的右端的匕 位置连接,如图(2)开关闭合,小灯泡闪亮一下后灯丝烧断,说明通过小灯泡的电流过大。A.电流表内阻非常小,短路几乎不影响通过小灯泡的电流,与灯丝烧断无关,A错误:B.滑动变阻器滑片接触不良,无电流通过小灯泡,B错误;C.滑动变阻器的滑片开始时置于6 端,小灯泡部分分压达到最大,通过电流最大,可能会烧断小灯泡灯丝,C正确;故选c。(3)根据小灯泡的伏安特性曲线可知在P 点时的电压和电流分别为U=2V,/=74mA根据欧姆
3、定律可知小灯泡的电阻为2.(2020.全国.高考真题)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻R”所用电压表的内阻为I k d 电流表内阻为0.5。该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的。、P 两点之间,另一种是跨接在。、。两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U-/图线,其 中 U 与/分别为电压表和电流表的示数。O回答下列问题:(1)图(b)中标记为i i 的图线是采用电压表跨接在)两点的方案测量得到的。(填“0、P”或 。、UN图(b)(2)根据所用实验器材和图(b)可判断,由图线(填“I”或“I I”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为 C (保 留I位小
4、数)。(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需 对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为 C (保 留1位小数)。【答案】、P I 5 0.5 5 0.0【解析】(1)若将电压表接在、P之间,1旦 4Rv Rx则u=.4述匕./凡+&根据一次函数关系可知对应斜率为凡+凡。若将电压表接在、之间,电流表分压为4 =/8根据欧姆定律变形可知心*I解得U =/(R +RA)根据一次函数可知对应斜率为(R+冬),对比图像的斜率可知k、/所以II图线是采用电压表跨接在。、尸 之间。(2)因为待测电阻为几十欧姆的电阻,通过图像斜率大致估算待测电阻为50c左右,根据IkQ 50Q-=3 Q,两只数字多
5、用电表M、N,两表均为理想电表,并与开关S连成如图所示电路。图 中 测 量 电 流 的 电 表 是,测量电压的电表是 o (均填写字母“M”或 N”)调节滑动变阻器,测得多组/、U 数据,记录如下表,其中只有一个数据记录有误,审视记录的数据,可以发现表中第 次的记录数据有误。(填测量次数的序号)次数1234567电流 A0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516电压”V4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848电路中接入凡可以达到下列哪个效果。(填选项前的字母)A.使测电流的电表读数变化明显 B.为了更准确地测量充电宝内阻C.避免使充电宝
6、的放电电流过大 D.减小测量电压的电表分流作用【答案】N M 4 C【解析】器件N 串联在电路中,测量干路电流,所以N 为电流表;器件M 一端接在开关上,另一端接在充电宝的负极,闭合开关后相当于并联在电源两端,所以M 为电压表,测量路端电压;题中表格的电流/不断增大,根据闭合电路欧姆定律 =。+可知路端电压。不断减小,电压表的示数不断减小,所以第4 次的记录数据有误;因为充电宝的内阻很小,所以电阻几串联在电路中,起保护电路的作用,避免使充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件。故选C。6.(2019 天津 高考真题)现测定长金属丝的电阻率.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 m
7、m.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.这段金属丝的电阻尺,约为10。,画出实验电路图,并标明器材代号.电源E(电动势1 V,内阻约为10。)电流表A1(量程0 2 5 0 m A,内阻用=5 0)电流表A2(量程0 3 0 0 m A,内阻约为5 Q)滑动变阻器R(最大阻值1,额定电流2 A)开关S及导线若干某同学设计方案正确,测量得到电流表的读数为生 电流表A?的读数为乙,则这段金属丝电阻的计算式尺=.从设计原理看,其测量值与真实值相比(填“偏大”、“偏小”或“相等”).【答案】0-200(0.196 0.204均可)/内2相等【解析】根据螺旋测微器的读数法则可知读数
8、为Qlx20+0.000=0.200m m因该实验没有电压表,电流表A 1的内阻已知,故用A I表当电压表使用,为了调节范围大,应用分压式滑动变阻器的接法,则点如图如图-Q-1 a R-1|-由电路图可知流过的电流为八一乙,电阻两端的电压为 禹,因此电阻 该实验的电流为真实电流,电压也为真实电压,因此测得值和真实值相等7.(2019 江苏高考真题)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下:(1)螺旋测微器如题I图所示.在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动(选 填“A”“B 或 C),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏.1
9、图(2)选 择 电 阻 丝 的 (选 填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径.(3)2图甲中心,为待测电阻丝.请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入2图乙实物电路中的正确位置.甲(4)为测量R,利用2图甲所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压5 和电流九的值,作出的UL/I关系图象如图图所示.接着,将电压表改接在a、b两端,测得 5组电压S 和电流A的值,数据见下表:请根据表中的数据,在方格纸上作出伪,2图象.IhN0.5 01.0 21.5 42.0 52.5 5/2/mA2 0.04 0.06 0.08 0.01 0 0.0urv(5)由此,可求得电阻丝的尺、=Q
10、.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率.【答案】C 不同2 3.5 (2 3.0 2 4.0 都算对)【解析】(1)在测量时,为了不损坏被测物体,最后也改用微调方旋钮即C,直到听见“喀喀”的响声;(2)为了减小测量误差,应选用电阻丝不同位置进行多次测量;(3)按照原理图,将实物图连线如图:(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出,再连成一条直线,如图:当电压表按甲图连接时,电 压 表 测 的 电 压 为 的 电 压 之 和,当电压表接在。、b间时,电压表测的电压为&的电压,由图可得:1 96 2 04R*、+R?)=Q =4 9 C,q=C=25.5。p0 0 4Y)0.08,所以 R=23.5C.8
11、.(2019 海南 高考真题)用实验室提供的器材设计一个测量电流表内阻的电路。实验室提供的器材为:待测电流表A(量 程1 0 m A,内阻约为5(4),滑动变阻器”,电阻箱R,电源E(电动势约为6 V,内阻可忽略),开关和和S 2,导线若干。R苜图(b)(1)根据实验室提供的器材,在 图(a)所示虚线框内将电路原理图补充完整,要求滑动变阻器起限流作用;(2)将 图(b)中的实物按设计的原理图连线;(3)若实验提供的滑动变阻器有两种规格 1 0 Q,额定电流2A(2)1 5 0 0 0,额定电流0.5A实验中应该取。(填“”或 ”)【解析】(1)电路原理图如图;(3)待测电流表两端允许的最大电压
12、为UA=001X50V=0.5V,当 S2断开,电流表R=E-U A=6_05Q=550。满偏时,滑动变阻器的阻值 4 0 0 1,故滑动变阻器选择。9.(20 20 浙江高考真题)(1)小明同学用多用电表测量一未知电阻器的阻值。经过规范操作后,所选欧姆挡倍率及指针位置分别如图甲、乙所示,则此电阻器的阻值为 Q(2)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中:如图丙所示,已经连接了一部分电路,请在答题纸上对应位置将电路连接完整合上开关后,测 出 9 组/、U 值,在 坐 标 系 中 描 出 各 对 应 点,如图丁所示。请在答题纸对应位置的图中画出此小灯泡的伏安特性曲线。与图丁中P 点对应的状态,小
13、灯 泡 灯 丝 阻 值 最 接 近。A.16.7Q B.12.4Q C.6.2Q【答 案】1750(1700 1800)【解析】(1)阻值为欧姆表盘读数乘以倍率:17.5x1000=17500(2)根据图丁可知电压表选择0 到 3 V 量程即可,数据从。开始测量,滑动变阻器采用分压接法:用平滑曲线画出伏安特性曲线:根据图像结合欧姆定律:/?=i X =6.09fl0.23A所以C选项的电阻较为接近。1 0.(20 20 全国.高考真题)某同学要研究一小灯泡L (3.6 V,0.30 A)的伏安特性。所用器材有:电流表A i (量程20 0 m A,内阻Rgi=1 0.0 Q),电流表A 2(量
14、程50 0 m A,内阻Rg 2=l。)、定值电阻Ro (阻值R)=1 0.0。)、滑动变阻 器 尺(最大阻值1 0。)、电源E (电动势4.5 V,内阻很小)、开关S 和若干导线。该同学设计的电路如图(a)所示。(1)根 据 图(a),在 图(b)的实物图中画出连线图(b)(2)若 八、/2分别为流过电流表A l 和 A 2的电流,利用/I、/2 Rg i 和 Ro 写出:小灯泡两端的电压U=,流过小灯泡的电流/=。为保证小灯泡的安全,力不能超过 m A 0(3)实验时,调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的人和 Z2o所得实验数据在下表中给出
15、。/i/mA325585125144173/2/mA171229299379424470根据实验数据可算得,当 八=1 7 3 mA时,灯丝电阻R=Q (保 留 1 位小数)。(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R),其他不变,为了能够测量完整的伏安特性曲线,所用电阻的阻值不能小于。(保 留 1 位小数)。【答 案】/|(R+K)i2180 11.68.0【解 析】(1)根据电路图连接实物图如图所示(2)根据电路图可知灯泡两端的电压为电流表A i和吊)的总电压,故根据欧姆定律有根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为a因为小灯泡的额定电压为3.6V,故根据题目中已知数据带入中可知Zi不能超过180
16、mA;(3)根据表中数据可知当/i=l73mA时,/2=470mA;根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为U=3.46V;流过小灯泡的电流为/=297mA=0.297A;故根据欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为7?=7=Q=1L6Q(4)要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V,而 电 流 表Ai不能超过其量程200m A,此时结合有3.6=0.2?(1 0 5)解得K =8。,即要完整的测量小灯泡伏安特性曲线所用电阻的阻值不能小于8 C。I I.(2 0 2 0.山东.高考真题)实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了
17、探究。实验室提供的器材有:干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 Q);电压表V (量程3 V,内阻约3 k。);电流表A (量程0.6 A,内阻约1C);滑动变阻器R (最大阻值为2 0。);定值电阻&(阻值2Q);定值电阻&(阻值5 C);开关一个,导线若干。(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利 用 实 验 数 据 在 坐 标 纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是 (单选,填正确答案标号)A.电压表分流B.干电池内阻较小C.滑动变阻器最大阻值较小D.电流表
18、内阻较小(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如下表所示。序号1234567/A0.0 80.1 40.2 00.2 60.320.360.40UN1.351.2 01.0 50.8 80.730.710.52请根据实验数据,回答以下问题:答题卡的坐标纸上已标出后3 组数据对应的坐标点,请在答题卡的坐标纸上标出前 4 组数据对应的坐标点并画出U-I图像。根据实验数据可知,所 选 的 定 值 电 阻 为 (填或)o用笔画线代替导线,请在答题卡上按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路(1)电压表示数变化过小,则原因是外电阻比内阻大
19、的多,即电源内阻偏小,故选(2)根据数据做出U-/图像如图;Bo1 CQr+=2.63Q力0.6电源内阻小于1 C,则定值电阻大于1.63Q,可知定值电阻为凡;定值电阻与电源串联,电路如图;12.(2020 天津,高考真题)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0 3 V,内阻约为3kC)电流表(量程0 66A,内阻约为1C)滑动变阻器(。20。,额定电流1A)待测电池组(电动势约为3 V,内阻约为1。)开关、导线若干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 o改正这条导线的连接后开始实验,闭合开关
20、前,滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的 端(填 a 或 者6”)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/,并作出u-/图像,如图所示。根据图像可知,电池组的电动势为 V,内阻为 C。(结果均保留两位有效数字)【答案】5 a 2.9 0.80【解析】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;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;由
21、图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势,故E=2.9 V;图线与横轴的交点为短路电流/=0.5 0 A,故可得等效内阻为p 2 9r=-=Q=5.80 QI 0.5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r 0=5.80 Q-5 Q=().8()Q1 3.(2 0 2 0 江苏高考真题)某同学描绘一种电子元件的/-。关系图象,采用的实验电路图如题图1所示,V为电压表,mA为电流表,E为 电 源(电动势约6V),R为滑动变阻器(最大阻值2 0。),/为定值电阻,S为开关。电压表待测元彳图2(1)请用笔画线代替导线,将题图2所示的实物电路连接完整(2)调节滑动
22、变阻器,记录电压表和电流表的示数如下表:电压U/V0.0 0 00.2 5 00.5 0 00.6 5 00.7 0 00.7 2 50.7 5 0电流/m A0.0 00.1 00.250.6 01.7 04.3 07.5 0请根据表中的数据,在方格纸上作出该元件的/-。图线/mA(3)根据作出的/-图线可知,该元件是(选填“线性”或“非线性”)元件。(4)在上述测量中,如果用导线代替电路中的定值电阻凡,会导致的两个后果是A.电压和电流的测量误差增大B.可能因电流过大烧坏待测元件C.滑动变阻器允许的调节范围变小D.待测元件两端电压的可调节范围变小电压表B C【解析】(1)根据题意连接电路如图
23、电压表(4)AB./-。图线上某点与原点连线的斜率为,根据元件的特性可知,当电压超过一定数值时,电流会急剧增大,所以电阻会急剧减小,若用导线代替凡,电流急剧增大,可能会烧坏待测元件,对电流表和电压表的测量误差无影响,A错误,B正确;C D.根据图像可知待测元件的电压范围小于“,而电源电动势为6 V,因为待测元件两端电压非常小,如果用导线代替飞,会导致滑动变阻器的调节范围变得非常小,难以调节,C 正 确,D错误。故选B C。1 4.(2 0 2 0.北京.高考真题)用 图 1 所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电 阻(约 为 1 C)。其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1 C,电压表
24、的内电阻约为 3k C。(1)利用图1 中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势?和内电阻,。若电流表内电阻用心表示,请你用E、r和RA表示出?、,,并简要说明理由_ _ _ _ _ _ _。(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是根据实验数据(图甲:U=IR,图乙:R)描点作图得到的U-/图像;虚线是该电源的路端电压。随电流/变化的U-/图 像(没有电表内电阻影响的理想情况)。在图3 中,对应图甲电路分析的U-/图像是:;对应图乙电路分析的U-/图像是:。(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引
25、起的实验误差,本实验应选择图1 中的(填“甲”或“乙”)。【答案】=,r+&,理由见解析 c A 乙【解析】(1)将电源和电流表视为等效电源,电源电动势是电源本身具有的属性,电流表不具有产生电动势的本领,所以等效电源的电动势仍然为E =E而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻,即/=r+RA(2)对甲图,考虑电表内阻时,根据闭合电路欧姆定律得E=U+Ir=U+/(r+/?A)变形得U=-(r+RA)I+E直接通过实验获得数据,可得U=-rI+E图像与纵轴截距均为电源电动势E,虚线对应的斜率大小为,实线对应的斜率大小为(+&),所 以 对 应 图 甲 电 路 分 析 的 图 像 是 C;
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