高考物理二轮复习 第一部分 专题六 实验 第15讲 电学实验练习(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、第15讲电学实验构建网络重温真题1电学实验知识框架2洞悉重要电学实验的考点1(2019天津高考)现测定长金属丝的电阻率。(1)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_ mm。(2)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Rx约为100 ,画出实验电路图,并标明器材代号。电源E(电动势10 V,内阻约为10 )电流表A1(量程0250 mA,内阻R15 )电流表A2(量程0300 mA,内阻约为5 )滑动变阻器R(最大阻值10 ,额定电流2 A)开关S及导线若干(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这
2、段金属丝电阻的计算式Rx_。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(1)0.200(0.1960.204均可)(2)图见解析(3)相等解析(1)d20.00.01 mm0.200 mm。(2)本题要测量金属丝的电阻,无电压表,故用已知内阻的电流表A1充当电压表,由于电流表A1的满偏电压UA1ImR11.25 V,比电源电动势小得多,故电路采用分压式接法,电路图如图所示。(3)当电流表A1、A2读数分别为I1、I2时,通过Rx的电流为II2I1,Rx两端电压UI1R1,故Rx。不考虑读数误差,从设计原理看,测量值等于真实值。2(2019全国卷)某同学要将一量程
3、为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200 ,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图a所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图a和题给条件,将图b中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图c所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是_。(填正确答案标号)A18 mA B21 mA C25 mA D28 mA(3)产生上述问题的原因可能是_。(填正确答案标号)A微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200 B微安表内阻测量错误,实际内阻小于12
4、00 CR值计算错误,接入的电阻偏小DR值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k_。答案(1)图见解析(2)C(3)AC(4)解析(1)微安表改装为大量程的电流表,应并联电阻R,实物连线如图所示。(2)串联电路中电流处处相等,毫安表示数为16.0 mA时,对应微安表的示数为160 A,根据比例关系得,当微安表指针指到满量程250 A时,毫安表的示数应为25 mA,即为改装后电表的量程,C正确。(3)根据IgRg(IIg)R,得IIg。产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误,实际内阻大
5、于1200 ,或者并联的电阻R值计算错误,接入的电阻偏小,A、C正确。(4)设微安表的满偏电压为U,则对并联的电阻R有U(250.25)103 AR对并联的电阻kR有U(200.25)103 AkR解得k。3(2019全国卷)某小组利用图a所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中和为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100 );S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图b是该小组在恒定电流为50.0 A时得到的某硅二极管Ut关系曲线。回答下列问题:(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0 A,
6、应调节滑动变阻器R,使电压表的示数为U1_ mV;根据图b可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻_(填“变大”或“变小”),电压表示数_(填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向_(填“A”或“B”)端移动,以使示数仍为U1。(2)由图b可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏度为_103 V/(保留2位有效数字)。答案(1)5.00变小增大B(2)2.8解析(1)、是理想电压表,则R0与硅二极管串联,电流相等,R0两端电压U1IR050.0106100 V5.00103 V5.00 mV。由Ut图象知,当控温炉内温度t升高时,U变小,又I50.0
7、 A不变,故硅二极管正向电阻变小;当控温炉内温度升高时,硅二极管电阻变小,反过来影响电路中电流,由闭合电路欧姆定律知,电路中电流增大,示数增大;要保持示数不变,需增大滑动变阻器的阻值,即将滑片向B端移动。(2)由Ut图象的斜率可知: V/2.8103 V/。4(2019全国卷)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度。可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14 k),滑动变阻器R1(最大阻值1500 ),滑动变阻器R2(最大阻值500 ),电阻箱(099999.9 ),干电池(E1.5 V,r
8、1.5 ),红、黑表笔和导线若干。(1)欧姆表设计将图a中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为_ ;滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)。(2)刻度欧姆表表盘通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图b所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为_、_。(3)校准红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向_ k处;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图c所示,则电阻箱接入的阻值为_ 。答案(1)如图所示900R1(2)455(3)035
9、000.0解析(1)欧姆表内各元件串联,且红表笔接电源负极,黑表笔接电源正极。欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻,即R内rR0RAR15 k,解得R900 。由于滑动变阻器R2的最大阻值为500 ,所以滑动变阻器选R1。(2)根据闭合电路欧姆定律,得Ia和Ib,代入数据解得Ra45 k,Rb5 k。(3)使用欧姆表测量电阻时,首先要进行电阻调零,此时应将红、黑表笔短接,调整滑动变阻器,使欧姆表指针指向0 k处。电阻箱的阻值为(0.1010100100010005100003) 35000.0 。5(2018江苏高考)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
10、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_;_。(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见下表:R/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.76.05.34.53.8根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出R关系图象,由图象可计算出该干电池的电动势为_V;内阻为_。(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 mV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应为_V;内阻应为_。答案(1)开关未断开电阻箱阻值
11、为零(2)图象如图所示。137(1.301.44都算正确)1.20(1.01.4都算正确)(3)1.37(结果与(2)问第一个空格一致)1.00(结果比(2)问第二个空格小0.2)解析(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,作出一条倾斜的直线。根据闭合电路欧姆定律EI(Rr)得REr,所以图线的斜率表示电源电动势,E V1.37 V,截距绝对值表示电源内阻:r0.43.0 1.20 。(3)用电压表与电流表并联,可测得电流表的内阻RA 0.20 ,考虑电表内阻对实验的影响,则EI(RRAr),得RE(
12、RAr),所以图线的斜率仍表示电动势,电动势的准确值为1.37 V,图线的截距绝对值表示(RAr),所以内阻精确值为r(1.200.20) 1.00 。6(2017全国卷)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8 V,额定电流0.32 A);电压表(量程3 V,内阻3 k);电流表(量程0.5 A,内阻0.5 );固定电阻R0(阻值1000 );滑动变阻器R(阻值09.0 );电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。(1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图a所示。由实验
13、曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率_(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 )和题给器材连接成图b所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为_W,最大功率为_W。(结果均保留2位小数)答案(1)实验电路原理如图所示。(2)增大增大(3)0.391.17解析(1)小灯泡的电压要求从0开始调节,滑动变阻器采用分压式接法,小灯泡的额定电压超出电压表的量程,需与R0串联后接入电路。电路图如图所示。(2)IU图象中随着电流的增大,图线的斜率变小
14、,小灯泡的电阻增大。根据电阻定律R,得灯丝的电阻率增大。(3)当R0时,电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示。此时小灯泡功率有最大值。当R9 时,将R看作电源内阻,则等效电源内阻为10 ,其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示。此时小灯泡功率有最小值。取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点:U13.66 V,I10.319 A,小灯泡的最大功率P1U1I11.17 W。取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点:U21.77 V,I20.222 A,小灯泡的最小功率P2U2I20.39 W。命题特点:1.分析近几年的高考,考查的方向基本不变,主要体现在:(1)基本仪器的使用及读数。(2)电表的改装、仪器的
15、选择。(3)以测量电阻、电源电动势为核心的电学实验。(4)实验原理的理解、实验数据的分析以及实验的设计。2基本仪器的使用仍是今后高考中考查的热点,同时注重对实验操作过程的考查和创新设计实验的考查。 思想方法:等效替代法、半偏法、控制变量法、累积法、图象法。滑动变阻器的接法:分压式、限流式。电流表的接法:内接法、外接法。高考考向1电表的改装、多用电表的原理与使用例1(2018全国卷)某同学组装一个多用电表。可用的器材有:微安表头(量程100 A,内阻900 );电阻箱R1(阻值范围0999.9 );电阻箱R2(阻值范围099999.9 );导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流
16、电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值R1_ ;R2_ 。(保留到个位)(1)如何将表头改装成大量程电流表?提示:给表头并联电阻。(2)如何将电流表改装成电压表?提示:给电流表串联电阻。解析(1)R1的电阻比较小,所以R1与表头并联构成大量程的电流表,R2的阻值比较大,与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表,设计电路图如图所示。(2)改装电流表需要并联一个电阻,要改装1 mA的电流表需要并联的电阻
17、R1 100 ;要改装3 V电压表需要串联电阻,串联电阻的阻值为R2 2910 。答案(1)见解析图(2)1002910 1.电表改装2.多用电表的原理及使用(1)多用电表的读数电流表、电压表的刻度是均匀的,读数时应注意量程;欧姆表的刻度是不均匀的,读数时应乘以倍率。(2)多用电表使用的几个注意事项电流的流向:使用多用电表时不管测量电阻还是测量电流或电压,多用电表的红表笔都连内部电流表的正接线柱,黑表笔连负接线柱,电流都是从红表笔进黑表笔出。要区分“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置,用表盘下边中间的指针定位螺丝调整;“欧姆零点”在表盘右侧电阻刻度“0”位置,用欧姆
18、调零旋钮调整。测电阻时每变换一次挡位,都要重新进行欧姆调零。选倍率:测量前应根据估计阻值选用适当的挡位。由于欧姆挡的刻度不均匀,使用欧姆挡测电阻时,指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间的一段刻度范围。如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大),应该适当增大倍率重新欧姆调零后再测量;如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小),应该适当减小倍率重新欧姆调零后再测量。测电阻时要将电阻与其他元件断开。测电阻时不要用手接触多用电表的表笔。多用电表使用完毕应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。(3)欧姆表刻度不均匀的原因当红、黑表笔短接时,调节滑动变阻器R0(即欧姆调
19、零),使灵敏电流计满偏,Ig,中值电阻(欧姆表内阻)R中RgR0r,当两表笔接入电阻Rx时,I,电阻Rx与电路中的电流相对应,但不是线性关系,故欧姆表刻度不均匀。1(2017全国卷)图a为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250 A,内阻为480 。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆100 挡。(1)图a中的A端与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用,下列说法正确的是_
20、(填正确答案标号)。A在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1R2_,R4_。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图b所示。若此时B端是与“1”连接的,则多用电表读数为_;若此时B端是与“3”连接的,则读数为_;若此时B端是与“5”连接的,则读数为_。(结果均保留3位有效数字)答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA1.10 k2.95 V解析(1)当B端与“3”连接时,内部电源与外部电路
21、形成闭合回路,电流从A端流出,故A端与黑色表笔相连接。(2)在使用多用电表之前,调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,选项A错误;使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,选项B正确;使用电流挡时,电阻R6不在闭合电路中,调节无效,选项C错误。(3)根据题给条件可知:当B端与“2”连接时,表头与R1、R2组成的串联电路并联,此时为量程1 mA的电流挡,由并联电路两支路电流与电阻成反比知,解得R1R2160 。当B端与“4”连接时,表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联,此时为量程1 V的电压挡,表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为1
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