2022届优质校一模数学试卷汇编——电学实验 答案版.docx
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1、专题 18电学实验常考题型题 型考查年份关联知识点以测电阻为核心的电学实验2021全国甲卷23题描绘小灯泡伏安特性曲线,电表改装2021河北卷11题描绘小灯泡的伏安特性曲线2021浙江6月19题用电阻箱替代电阻测量阻值2021广东卷12题伏安法测量热敏电阻2021山东卷14题半偏法测热敏电阻2021海南卷14题伏安法测电阻2021湖北卷13题测定电源电动势以及电阻测量以测电源电动势和内阻为核心的电学实验2021湖南卷12题由闭合电路欧姆定律计算电源的电动势和内阻2021全国乙卷23题用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻2021辽宁卷12题电表改装多用电表的理解与综合应用2021福建卷11题螺
2、旋测微器和欧姆表测电阻的读数原理2019全国III卷23题多用电表中欧姆表的原理以及电路的改装方法点拨1电表改装类型电路图原理把电流表改为电压表UIg(RgR)扩大电流表量程IIg把电流表改装为欧姆表R内R中RxR内2欧姆表使用“六点注意”(1)电流的流向:使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接黑表笔,负极接红表笔,从电源外部看,电流从红表笔流入,从黑表笔流出。(2)区分“机械调零”和“欧姆调零”:“机械调零”至表盘刻度左侧“0”位置,调节表盘下边的指针定位螺丝;“欧姆调零”至表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调节欧姆调零旋钮。(3)倍率选择:使用欧姆挡测电阻时,表头指针过大或过小均有较大误差
3、,指针偏转角度在满偏到满偏之间读数较准确。(4)换挡需重新进行欧姆调零。(5)读数之后要乘以倍率得阻值。(6)电池用久了,电动势变小,内阻变大,使测量结果偏大。3测电表内阻常见的7种实验方案方案方法电路图表达式说明1伏安法RxRU:V的示数Ix:Ax的示数R:电阻箱的读数2安安法RxRgIg:A的示数Rg:A的内阻(已知)3RxRIx:Ax的示数Ix:Ax的示数R:电阻箱的读数4替代法RxRgR2R1Rg:A的内阻(已知)R1:S接1时R的读数R2:S接2时R的读数5RxR0当单刀双掷开关分别接1和2时,调R为R0使表A示数相同6半偏法RxR0S2断开时,Ax满偏S2闭合调RR0时,Ax半偏7
4、RVR22R1V满偏时,RR1V半偏时,RR24测电源电动势和内阻的常用方法伏安法伏阻法安阻法实验原理EUIrEUrEIRIr实验电路数据处理计算法由解得E、r由解得E、r由解得E、r图像法UrIER误差来源电压表的分流E测E真;r测r真电压表的分流E测E真;r测r真电流表的分压E测E真;r测r真【对实验的两点说明】(1)任何一种实验方法,一定要紧扣闭合电路欧姆定律EUIr,其中最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I。(2)“化曲为直”思想的应用。利用图像得出电动势和内阻是常见的方法,当图线不为直线时,往往要变换坐标轴表示的物理量,使图线为直线。以安阻法为例,可作R图像;以伏
5、阻法为例,可作或U图像等,目的是使图像是直线。故这类问题重点关注图像的斜率、截距的物理意义。【例1】(2021浙江6月19题)小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。(1)因电表内阻未知,用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后,合上开关S,将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1,电压表的读数U11.65 V,电流表的示数如图2所示,其读数I1_A;将K掷到2,电压表和电流表的读数分别为U21.75 V,I20.33 A。由此可知应采用电流表_(填“内”或“外”)接法。(2)完成上述实验后,小李进一步尝试用其他方法进行实验:器材间连线如图3所示,请在虚线框中画出对应的
6、电路图;先将单刀双掷开关掷到左边,记录电流表读数,再将单刀双掷开关挪到右边,调节电阻箱的阻值,使电流表的读数与前一次尽量相同,电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻Rx_。此方法_(填“有”或“无”)明显的实验误差,其理由是_。【解析】(1)由电流表的表盘可知电流大小为0.34 A电压表的百分比变化为,电流表的百分比变化为,因此可知电压表的示数变化更明显,说明电流表的分压更严重,因此不能让电流表分压,采用外接法。(2)电路图如图。两次实验中电路电流相同,因此有,可得RxR0,读数可得Rx5 。电阻箱的最小分度和待测阻值阻值接近,这样测得的阻值不够精确,如待测电阻阻值为5.4 ,则实验只能测得其为R
7、x5 ,误差较大。【答案】(1)0.34 外 (2)见解析图 5 有 电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近(或其他合理解释)例2(2021湖南卷12)某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有:一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0,并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:(1)将器材如图(a)连接:(2)开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的_端(填“a”或“b
8、”);(3)改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数I,得到多组数据;(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图像如图(b)所示,图线斜率为k,与纵轴截距为d,设单位角度对应电阻丝的阻值为r0,该电池电动势和内阻可表示为E_,r_(用R0、RA、k、d、r0表示)(5)为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0。利用现有器材设计实验,在图(c)方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示);(6)利用测出的r0,可得该电池的电动势和内阻。【解析】(2)开关闭合前,为了保护电路中的元件,应将电阻丝的最大阻值接入电路,根据电阻定律R可知电阻丝接
9、入越长,接入电阻越大,金属夹应夹在电阻丝的b端。(4)设圆心角为时,电阻丝接入电路中的电阻为r0,根据闭合电路欧姆定律EUIr可知,整理得,结合图像的斜率和截距满足,解得电源电动势和内阻为,。(5)实验器材中有定值电阻R0和单刀双掷开关,考虑使用等效法测量电阻丝电阻,如图所示。原理的简单说明:将开关置于R0位置,读出电流表示数I0;将开关置于电阻丝处,调节电阻丝的角度,直到电流表示数为I0,读出此时角度;此时r0R0,即可求得r0的数值。【答案】(2)b (4) (5)见解析图试题汇编以测电阻为核心的电学实验1(2022届聊城一中12月阶段考试)某同学做测绘小灯泡(额定电压为3.8 V,额定电
10、流为0.32 A)的伏安特性曲线实验,有下列器材可供选用:A电压表V1(量程为03 V,内阻为3 k);B电压表V2(量程为015 V,内阻为15 k);C电流表A1(量程为00.6 A,内阻约1 );D电流表A2(量程为03 A,内阻约0.2 );E定值电阻R12 k;F滑动变阻器R(最大阻值为10 ,允许通过的最大电流为2 A);G学生电源(直流6 V,内阻不计);H开关、导线若干。(1)为尽量减小实验误差,并要求从零开始多取几组数据,请在图甲的虚线框内补充完成实验电路图。(2)为了使测量结果更加精确,实验中所用电压表应选用_,电流表应选用_。(均填器材前的字母)(3)该同学按照正确的电路
11、图和实验步骤做实验,描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,将小灯泡与电动势为3 V、内阻为1 的电源及一电阻值为2 的定值电阻串联,则小灯泡的功率P_W。(结果保留三位有效数字)【答案】(1)见解析图 (2)A C (3)0.572(0.5680.582) 【解析】(1)因电压表V2量程过大,而电压表V1量程过小,则可用电压表V1与定值电阻R1串联,相当于改装成了量程为5 V的电压表;因为该电压表内阻远大于待测电阻的阻值,则采用安培表外接电路,安培表选择A1,则电路如图。(2)由以上分析可知,为了使测量结果更加精确,实验中所用电压表应选用A,电流表应选用C。(3)将小灯泡与电动势为3 V、内阻
12、为1 的电源及一电阻值为2 的定值电阻串联,则UEI(Rr),可得U33I,将此函数关系画在小灯泡的UI线上,则交点为电路的工作点,由图可知,交点坐标为I0.26 A,U2.2 V则功率PIU0.572 W。2(2022届淄博12月教学质量摸底检测)某同学对有故障的电热毯进行探究。图甲是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接。图乙为测试电路原理图,A、B为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表。(1)请在图丙中添加连线连接成与图乙对应的实验实物图。(2)断开K1,用上述测试电路在1和1之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的UI图像如图丁所示。已知电热线材料的电阻率为2.8
13、5107 m,电热线的直径为0.160 mm。可求得此电热线的电阻为_,总长度为_。(结果均保留三位有效数字)(3)为了进一步检查故障,该同学闭合开关K1和K2,用表笔A和B分别对图甲中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路,位置在_之间(在“1和2”、“1和2”、“2和3”、“2和3”中选填一项)。测试点3和32和31和11和21和3电表指针有无偏转电压表有无有有无电流表无有有无有【答案】(1)见解析图 (2)560580 39.540.9 (3)1和2 【解析】(1)连接出的与图乙对应的实验实物图如图所示。(2)由UI图像可得电热线的电阻由电阻定律得,化
14、简有代入数据有L 40.2 m。(3)根据欧姆定律和串并联规律,可看出1与3之间无电压有电流、1和1有电流有电压,而2与3之间无电压有电流,可判断断路位置可能在1和2之间。3(2022届苏州八校联盟第二次适应性检测)某同学在做电流表改装电压表的实验时,设计了一个测量电流表内阻的电路(如图所示)。实验室提供的器材为:待测电流表A(量程10 mA,内阻约为50 ),滑动变阻器R1,电阻箱R,电源E(电动势约为6 V,内阻可忽略),开关S1和S2,导线若干。(1)根据设计的电路,请补全主要实验步骤:断开开关S2,闭合S1,调节滑动变阻器R,使_;保持滑动变阻器滑片的位置不变,闭合S2,调节电阻箱R使
15、_;读取电阻箱所示的电阻值,即为电流表内阻;(2)将这种方法测出的电流表内阻记为RA,与电流表内阻的真实值RA相比,RA_ RA(填“”“”或“”),主要理由是_。(3)若实验提供的滑动变阻器有两种规格:10 ,I测2 A;1500 ,I测0.5 A实验中应该选取_(填“”或“”)。(4)该同学利用测得的电流表内阻,完成了电压表的改装。改装后的电压表需要利用一标准电压表对其进行校准检测,请将检测电路的实物连线图补充完整_。(5)在检测过程中,该同学发现改装电压表的示数总比标准电压表的示数小,请您提出一个解决办法_。【答案】(1)电流表满偏 电流表半偏 (2) 电阻箱接入电路后,回路中总电阻变小
16、,总电流变大,使得通过电阻箱的电流大于通过电流表的电流,电阻箱电阻小于电流表电阻真实值 (3) (4)见解析 (5)在定值电阻R两端并联一个比R大得多的电阻【解析】(1)半偏法测电阻,需要先满偏再半偏,所以需要断开开关S2,闭合S1,调节滑动变阻器R,使电流表满偏。保持滑动变阻器滑片的位置不变,闭合S2,调节电阻箱R使电流表半偏,则通过电阻箱与电流表的电流相等,说明两者阻值相等;读取电阻箱所示的电阻值,即为电流表内阻。(2)电阻箱接入电路后,回路中总电阻变小,总电流变大,使得通过电阻箱的电流大于通过电流表的电流,电阻箱电阻小于电流表电阻真实值,。(3)回路中总阻值最小,不符合要求,符合要求,所
17、以选择。(4)电流表和定值电阻串联构成改装后的电压表,再和标准电压表并联,进行校准,电路如图所示。(5)电表读数总比标准值稍小一些是因为串联的定值电阻稍大了一些,可以通过在定值电阻R两端并联一个比R大得多的电阻,使阻值变小一点。4(2022届湖南师大附中月考)目前国际公认的酒驾标准是“0.2 mg/mL酒精气体浓度0.8 mg/mL”,醉驾标准是“酒精气体浓度0.8 mg/mL”。现要组装一个酒精测试仪,它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,此传感器的电阻Rx随酒精气体浓度的变化而变化,规律如图甲所示。提供的器材有:A二氧化锡半导体型酒精传感器RxB直流电源(电动势为4 V,内阻不计)
18、C电压表(量程为3 V,内阻非常大,作为浓度表使用)D电阻箱(最大阻值为999.9 )E定值电阻R1(阻值为50 )F定值电阻R2(阻值为10 )G单刀双掷开关一个,导线若干(1)图乙是酒精测试仪电路图,电路中R应选用定值电阻_(填R1或R2);(2)为便于识别,按照下列步骤调节此测试仪:电路接通前,先将电阻箱调为30.0 ,然后开关向_(填“c”或“d”)端闭合,将电压表此时指针对应的刻度线标记为_mg/mL;逐步减小电阻箱的阻值,电压表的示数不断变大按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”将开关向另一端闭合,测试仪即可正常使用。(3)某同学将调适好的酒精测试仪靠近酒精瓶口,发现
19、电压表指针满偏,则测量的酒精浓度_(填“有”或“没有”)达到醉驾标准。【答案】(1)R2 (2)c 0.2 (3)有 【解析】(1)由题图甲可知,实验中当Rx取10时电路中电流最大,R两端电压最大,为,解得,所以电路中R应选用定值电阻R2。(2)本实验中用电阻箱的阻值替代传感器的阻值,所以将电阻箱调为30.0 ,然后开关应向c端闭合。由题图甲可知,Rx30 时,酒精气体浓度为0.2 mg/mL,所以应将电压表此时指针对应的刻度线标记为0.2 mg/mL。(3)电压表满偏时,有,解得,由题图甲可知此时测量的酒精浓度大于0.8 mg/mL,达到了醉驾标准。5(2022届辽宁名校联盟12月联考)理想
20、电压表内阻无穷大,而实际电压表并非如此,现要测量一个量程为03 V、内阻约为3 k的电压表阻值。实验室备有以下器材:A待测电压表V1:量程为3 V、内阻约为3 kB电压表V2:量程为6 V、内阻约为6 kC滑动变阻器R1:最大值20 、额定电流1 AD电阻箱R0(09999.9 )E电源:电动势E为6 V,内阻r约1 F开关S、导线若干(1)请在图1的方框中画出实验电路原理图(原理图中的元件要用题中相应符号标注)。(2)根据电路图,在图2的实物图上连线。(3)调节电阻箱的阻值,使得电压表V1、V2的读数合理,若电压表V1的读数为U1,电压表V2的读数为U2,电阻箱的读数为R0,则RV的表达式为
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