高考物理 电学实验冲关训练(含解析)

电学实验1．读出图6－2－16中游标卡尺和螺旋测微器的读数．甲乙图6－2－16(1)________cm；(2)________mm.【解析】(1)游标卡尺的读数为2.025 cm.(2)螺旋测微器的读数为6.570 mm(6.569 mm～6.571 mm)．【答案】见解析2．(1)如图6－2－17甲所示，是一个由电阻率为ρ的导体材料制成的中空圆柱体．为测量圆柱形导体中空部分的横截面积S0，某同学先用毫米刻度尺测得圆柱体的长度为L，然后用游标卡尺测量其外径D，如图6－2－17乙所示，则D＝________mm.甲乙图6－2－17(2)接着，该同学设计了测量圆柱体电阻的实验电路图(圆柱体上的M、N为两个电箍，连接导线使用)如图6－2－18甲所示，请你用笔画线当作导线将图6－2－18乙中尚未完成的实物连线补画完整．甲乙图6－2－18(3)若某次实验电流表的示数为I ，电压表的示数为U.请用已知的和测得物理量符号表示圆柱形导体中空部分的横截面积S 0＝________.【解析】 (1)用游标卡尺测出圆柱体外径为D ＝11.75 mm.(2)实物连线如图．(3)由题意，R ＝U I ，根据R ＝ρL S ，S ＝14πD 2－S 0，解得：S 0＝πD 24－ρLI U. 【答案】 见解析3．(2013·广东省十校联考)(1)用欧姆表测电阻时，两表笔短接时指针所指位置如图6－2－19所示．图6－2－19如果不调零就去测电阻，那么被测电阻的测量值将比它的真实值偏________．(2)用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率ρ.给定电压表(内阻约为50 kΩ)、电流表(内阻约为40 Ω)、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻(约为250 Ω)及导线若干．①如图6－2－20甲所示电路图中，电压表应接________点(填a或b)．②图乙中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试作图象并求出电阻值R＝________Ω.(保留3位有效数字)③待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图丙、图丁所示．由图可知其长度为8.02 mm，图丁直径读数为______mm.④由以上数据可求出ρ＝________Ω·m.(保留3位有效数字)甲乙丙丁图6－2－20【解析】(1)用欧姆表测电阻时，两表笔短接时指针所指位置超过满偏刻度．如果不调零就去测电阻，那么被测电阻的测量值将比它的真实值偏小．(2)①由于待测电阻约为250 Ω，而电流表内阻约为40 Ω，所以应该采用电流表外接，电压表应接a点．②用描点法，过尽可能多的点，舍弃第2个点，作图为过原点的直线．由图线斜率得到电阻值R＝244 Ω.③根据游标卡尺读数规则，图(4)直径读数为1.92 mm.④根据电阻定律R＝ρl/S及S＝πd2/4，解得ρ＝0.088 4 Ω·m【答案】(1)小(2)①a ②图象见解析图244(242～246均可)③1.92 ④0.08824．(2013·河南名校质检)某学习小组用伏安法测量一未知电阻R x的阻值，给定器材及规格为：电表流A(量程0～5 mA，内阻约为10 Ω)；电压表V(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ)；最大阻值约为100 Ω的滑动变阻器；电源E(电动势约为3 V)；开关S、导线若干．(1)由于不知道末知电阻的阻值范围，先采用如图6－2－21甲电路试测，读得电压表示数大约为 2.5 V，电流表示数大约为 5 mA，则未知电阻阻值R x大约为__________________________________________________________Ω；甲乙图6－2－21(2)经分析，该电路测量误差较大，需改进．请直接在原图甲上改进：①在不需要的连线上画“×”表示，②补画上需要添加的连线；(3)对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图乙所示的U －I 图象，得R x ＝________Ω.(保留三位有效数字)【解析】 (1)根据用图甲测量数据R x ＝U I ＝ 2.55×10－3Ω＝500 Ω.(2)待测电阻R x 约为500 Ω，而电压表的内阻约为3 k Ω，是待测电阻的6倍左右，电流表的内阻约为10 Ω，待测电阻是电流表内阻的50倍左右，所以显然电流表外接法电压表的分流比较大，应该改为电流表内接法．(3)待测电阻R x 的大小就等于图乙中图线的斜率，即R x ＝ΔU ΔI＝ 2.4－1.8－－3 Ω＝600Ω.【答案】 (1)500 (2)如图 (3)6005．(2013·兰州市一模)在一次实验技能比赛中，一同学设计了如下电路来测电源的电动势和内阻．该同学选好器材后，用导线将各器材连接成如图6－2－22乙所示实物连线电路(图6－2－22甲是其电路原理图)，其中R 0是保护电阻．甲 乙图6－2－22(1)该同学在闭合电键后，发现电压表无示数，电流表有示数，在选用器材时，除了导线外，其它器材经检测都是完好的，则出现故障的原因是____________________(请用接线柱处的字母去表达)．(2)该同学测量时记录了6组数据，并根据这些数据画出了U －I 图线如图6－2－23所示．根据图线求出电池的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.图6－2－23(3)若保护电阻R 0的阻值未知，该电源的电动势E 、内电阻r 已经测出，在图乙的电路中只需改动一条线就可测量出R 0的阻值．该条线是________ ，需改接为______________________________________________________________．改接好后，调节滑动变阻器，读出电压表的示数为U 、电流表示数为1，电源的电动势用E 表示．内电阻用r 表示，则R 0＝________.【解析】 在闭合电键后，发现电压表无示数，电流表有示数，说明电压表与电源没有构成通路，出现故障的原因是jd 部分断路．U －I 图线在纵轴上的截距等于电源电动势，斜率等于电源内阻，根据图线求出电池的电动势E ＝1.48 V ，内阻r ＝0.50 Ω.要测量出R 0的阻值，可将jd 改接为je(或jf)．由闭合电路欧姆定律，E ＝U ＋I(r ＋R 0)，解得R 0＝E －U I－r.【答案】 (1)jd 部分断路 (2)1.48 0.50 (3)jd je(或jf) R 0＝E －U I－r 6．(2013·3月湖北省黄冈市质检)二极管是一种半导体元件，电路符号为，其特点是具有单向导电性．某实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究．据了解，该二极管允许通过的最大电流为50 mA.(1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的电阻挡来判断它的正负极：当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断________(填“左”或“右”)端为二极管的正极．(2)实验探究中他们可选器材如下：A. 直流电源(电动势3 V ，内阻不计)，B ．滑动变阻器(0～20 Ω)；C. 电压表(量程15 V 、内阻约80 k Ω);D ．电压表(量程3 V 、内阻约30 k Ω)E. 电流表(量程0.6 A、内阻约1 Ω)；F．电流表(量程50 mA、内阻约50 Ω)；G．待测二极管；H．导线、开关．为了提高测量精度，电压表应选用________，电流表应选用________．(填序号字母)(3)实验中测量数据如下表，请在图6－2－24所示的坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线.图6－2－24(4)同学们将该二极管与阻值为100 Ω的定值电阻串联后接到电压恒为3 V的电源两端，则二极管导通时定值电阻的功率为________W.【解析】根据二极管正向电阻很小，反向电阻很大可知左端为二极管的正极．为了提高测量精度，电压表应选用量程3 V的电压表D，电流表应选用量程50 mA的电流表F.描点法画出二极管的伏安特性曲线如图所示．将该二极管与阻值为100 Ω的定值电阻串联后接到电压恒为3 V的电源两端，可在二极管的伏安特性曲线坐标系中画出电动势为3 V等效内阻为100 Ω的电源的伏安特性曲线，二线交点对应的纵坐标13 mA为二极管中的电流，也为定值电阻中的电流，横坐标1.54 V 为二极管两端电压，定值电阻两端电压为 1.46 V，二者乘积即为二极管导通时定值电阻的功率为P＝UI＝1.46 V×13 mA＝0.019 W.【答案】(1)左(2)D F (3)伏安特性曲线如图所示(4)0.0197．(2013·上海市13校联考)某同学想测量一节旧干电池的电动势和内电阻，身边的器材仅“一个多用电表、一个滑动变阻器(R1可调范围0到20 Ω)、一个定值电阻(R2)、一个电键(S)、导线若干”．小明利用上述器材设计了实验原理图(如图6－2－25a所示)，并进行了如下实验步骤：①根据原理图，连接实验器材，且S断开；②多用电表选择“R×1”挡，先________，后红表笔接b端，黑表笔接c端，记录下R2示数(如图c所示);③S闭合，多用电表选择“直流电压1 V”挡，红表笔接b端，黑表笔接a端，记录下U ba示数；然后红表笔接c端，黑表笔接b端，记录下U cb示数；④________，重复步骤③，至少记录六组数据；⑤然后以c、b两端电压为横轴，b、a两端电压为纵轴，描点并连线，画出“U ba－U cb”关系图(如图b所示)．a bc图6－2－25(1)请你完成上述操作步骤中的两处填空．(2)由图c 可知R 2测量值为________Ω，由“U ba －U cb ”图象可得旧干电池的电动势和内电阻分别为________V 、________Ω.(保留两位有效数字)【解析】 (1)选择“R×1”后，先欧姆调零，测量U ba 和U cb ，要改变滑动变阻器滑片位置，重复步骤③，测六组数据．(2)由c 图读出R 2＝4.5 Ω.由闭合电路欧姆定律，E ＝U ba ＋U cb R 2r ，变化为U ba ＝E －r R 2U cb .“U bc —U cb ”图象的截距等于电池的电动势，E ＝1.2 V ，斜率等于r R 2，由r R 2＝1.38得r ＝6.25 Ω. 【答案】 (1)欧姆调零(或电阻调零) 改变滑动变阻器滑片位置(2)4.5 1.2±0.1 6.25±0.18. (2013·南昌二中一模)冬、春季节降水量少，广东沿海附近江河水位较低，涨潮时海水倒灌，出现“咸潮”现象，使沿海地区的城市自来水中的离子浓度增高，电阻率变小，水质受到影响．某同学设计了一个监测河水电阻率的实验．在一根均匀长度玻璃管两端分别装上橡胶塞和铂电极，如图6－2－26甲所示，两电极相距L ＝0.314 m ，管内充满待测的河水．安装前用游标卡尺测量玻璃管的内径，测量结果如图乙所示．甲乙丙图6－2－26为测管内河水电阻供选器材有：电压表V1：量程15 V，内阻约30 kΩ电压表V2：量程3 V，内阻约10 kΩ电流表A1：量程0.6 A，内阻约0.5 Ω电流表A2：量程150 mA，内阻约10 Ω滑动变阻器R1：最大值为10 Ω，额定电流足够大滑动变阻器R2：最大值为1 kΩ，额定电流足够大电源E1：电动势15 V，内阻6 Ω电源E2：电动势3 V，内阻2 Ω开关、导线若干．该同学选用以上部分器材测出了9组数据，并在坐标系中标出，如图丙所示．(1)据图乙读出玻璃管的内径d＝________mm.(2)实验时，所选用的电压表为________(填“V1”或“V2”)，所选用的电流表为________(填“A1”或“A2”)，所选的滑动变阻器为________(填“R1”或“R2”)，所选的电源为________(填“E1”或“E2”)．(3)画出该实验的原理图．【解析】(1)游标卡尺的读数等于游标上0刻线对应的主尺上的读数加上游标上与主尺对齐的格子数乘以精度，即0.60 cm＋35×0.002 cm＝0.670 cm＝6.70 mm.(2)由U－I图象可知电源应选择E1；由U－I图象可估算玻璃管内水的电阻R x约为100 Ω，通过R x最大的电流为150 mA，所以电流表选择A2、电压表选择V1；(3)由U－I图象可知电压值从零开始变化，所以滑动变阻器应该接成分压电路，采用分压接法时滑动变阻器的阻值稍小一些好，故选择滑动变阻器R1；由于R VR x>R xR A，所以选用电流表外接法．【答案】(1)6.70(±0.20)(2)V1、A2、R1、E1(3)如图所示。