2019年高考物理二轮复习精品押题专练：专题17 电学实验(解析版)

1．某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻R x：电源E，适当量程的电流表、电压表各一只(电流表有内阻，电压表内阻不是无限大)，滑动变阻器R、R P，开关S1、S2，导线若干．他设计如图甲所示的电路测量电阻R x的值，并有效地消除了因电压表和电流表内阻而产生的系统误差．实验步骤如下：A．先闭合S1，断开S2，调节R和R P，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1、U1；B．闭合S2，调节R P，记下电流表和电压表示数为I2、U2.(1)请你帮他按电路图在实物图乙上连线；(2)指出上述步骤B中错误的做法并进行改正：_____________________________，写出用测量数据表示被测电阻R x的表达式：______________________________.【解析】(1)电路连接如图所示．【答案】(1)图见解析(2)应保持R P不变，闭合S2U1U2U1I2－U2I12．用伏安法测定一个待测电阻R x的阻值(阻值约为200 Ω)，实验室提供如下器材：电池组E(电动势3 V，内阻不计)电流表A1(量程0～15 mA，内阻约为100 Ω)电流表A2(量程0～300 μA，内阻为2 000 Ω)滑动变阻器R1(阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A)电阻箱R2(阻值范围0～9 999 Ω，额定电流1 A)开关S、导线若干要求实验中尽可能准确地测量R x的阻值，请回答下面问题：(1)将电流表A2与电阻箱串联，改装成一个量程为 3.0 V的电压表，需将电阻箱阻值调到________Ω.(2)在方框中完整画出测量R x阻值的电路图，并在图中标明器材代号；(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是________mA，电流表A2的示数是________μA，测得待测电阻R x的阻值是________Ω.(3)由图示可知，电流表A 1的示数为8.0 mA ，电流表A 2的示数是150 μA ；待测电阻两端电压U ＝I 2R V ＝150×10－6×10 000 V ＝1.5 V ，测得待测电阻R x ＝U I 1＝ 1.58×10－3Ω＝187.5 Ω或R x ＝U I 1－I 2≈191 Ω.【答案】 (1)8 000 (2)图见解析 (3)8.0 150 187.5(或191)3．某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：(1)用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1 k 、×100、×10、×1，该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大(指针位置如图中虚线所示)．为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：①__________________________________________________________________.②两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 Ω处．③重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是________Ω.(2)为了尽量准确测该电阻，现用伏安法测电阻，要求测量时，电表指针有较大偏转，测量多组数据．除被测电阻外，还备有如下实验仪器，请选择仪器，设计实验电路．A．电压表V(量程50 V，内阻约为25 kΩ)B．电流表A1(量程100 mA、内阻r1＝20 Ω)C．电流表A2(量程100 mA、内阻约5 Ω)D．定值电阻R0(80 Ω)E．滑动变阻器R(0～10 Ω)F．电源：电动势E＝6 V，内阻较小G．导线、开关若干请在虚线框内画出能准确测量电阻R的电路图(要求在电路图上标出元件符号)．请根据设计的电路图写出R x的测量值表达式：R x＝________．(2)已知电源电动势E＝6 V，而电压表V的量程为50 V，相比较可得知，此电压表不可选，误差太大．由电源电动势E＝6 V，被测阻值约120 Ω可知：通过R x的最大电流约为I＝ER x＝50 mA.此题要用伏安法测电阻，测量中表的指针要有较大角度偏转误差才会较小，同时知A1的量程和内阻．可将定值电阻R0与A1串联改装成一电压表测R x两端的电压．滑动变阻器的最大阻值R ＝10 Ω，比被测电阻R x小得多，则采取分压接法，电路图如图所示．由电路图可知，R x 两端电压U x ＝I 1(R 0＋r 1)R x 中的电流I x ＝I 2－I 1则R x ＝U x I x ＝I 1I 2－I 1(R 0＋r 1) 【答案】 (1)①换用×10倍率的挡位 ③120 (2)电路图见解析 I 1I 2－I 1(R 0＋r 1) 4．实验室进了一批用来做螺线管用的金属导线，某同学想通过实验测定该材料的电阻率．(1)实验中他找来一定值电阻保护电表不被烧毁，为确定该产品是否可当成保护电阻，他用多用电表粗测其电阻：将选择开关打到欧姆挡的“×10”倍率挡，测量结果如图甲所示，则定值电阻为________Ω.(2)通过测量确定该定值电阻可当成保护电阻，他便设计了如图乙所示原理图，根据图乙将实物图丙连接好．(3)其主要实验步骤如下：①用螺旋测微器测金属丝的直径，测量结果如图丁所示，则金属丝的直径D ＝________mm. ②适当取出一段样品材料，然后按原理图连接好实验器材．③用毫米刻度尺测量出接入实验电路中金属丝的长度，某次测量刻度尺的示数如图戊所示，则金属丝长度的测量值为L＝________cm.④改变接入电路中金属丝的长度，重复实验多次．(4)根据实验中的数据，最后得到了如图己所示的R—L图象，由图象可求得金属丝的电阻率ρ＝________Ω·m，用来当成保护电阻的定值电阻R0＝________Ω.【解析】(1)由多用电表示数及选择倍率可知定值电阻为5×10 Ω＝50 Ω.【答案】(1)50 (2)图见解析(3)①0.252 ③60.50(4)1.25×10－6 535．测量一个长约5 cm、电阻R1约为30 Ω、横截面为圆形、粗细均匀的导电材料的电阻率，所用器材如下：游标卡尺(20分度)；螺旋测微器；直流电源E(电动势为18 V，内阻可忽略不计)；标准电流表A1(量程1.5 A，内阻r1＝6 Ω)；电流表A2(量程2 A，内阻r2约为5 Ω)；滑动变阻器R2(最大阻值10 Ω)；开关S，导线若干．(1)用游标卡尺测得该材料的长度如图甲所示，读数L＝________cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数D＝________mm.(2)请根据给出的仪器设计测电阻的实验电路原理图，要求获得较多的实验数据．(3)若某次测量中两电流表A1、A2的读数分别为I1、I2，则由已知量和测量量计算电阻率的表达式为ρ＝____________.(3)由电阻计算公式R ＝ρL S ，得ρ＝R 1S L ，由(2)分析易得R 1＝r 1I 1I 2－I 1，又S ＝πD 24，带入得ρ＝πD 2I 1r 14L （I 2－I 1）. 【答案】 (1)5. 025 2.150 (2)图见解析 (3)πD 2I 1r 14L （I 2－I 1）6．某同学使用如下器材：电源E (电动势为12 V)；电压表V(量程为15 V ，内阻约为15 kΩ)；电流表A(量程为100 mA ，内阻约为10 Ω)；滑动变阻器(最大阻值为50 Ω)；单刀单掷开关；导线若干．测出了一个小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，已知小灯泡的额定电压为12 V .(1)在实验中要尽可能提高实验精度，所用的实验电路图应选图乙中的( )(2)请根据所选的实验电路图在图丙的实物图上连线．(3)由小灯泡的伏安特性曲线可求得小灯泡的额定功率P＝________W.(4)由小灯泡的伏安特性曲线可知小灯泡的电阻在较低电压(0～2 V)区域几乎不变，在较亮电压(7～10 V)区域内小灯泡的电阻会随电压的增大而________(填“增大”“不变”或“减小”)．小灯泡在低电压(0～2 V)区域和高电压(7～10 V)区域伏安特性曲线表现出不同规律的原因是__________________________.(2)连线如图所示．P＝12×0.095 W＝1.14 W.【答案】(1)C (2)图见解析(3)1.14 (4)增大低压区域发热与散热几乎相等，电阻率ρ不变，高压区域发热量大于散热量，电阻率ρ变大7．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率为0.5 W，此外还有以下器材可供选择：A．直流电源3 V (内阻不计)B．直流电流表0～300 mA(内阻约为5 Ω)C．直流电流表0～3 A(内阻约为0.1 Ω)D．直流电压表0～3 V(内阻约为3 kΩ)E．滑动变阻器100 Ω，0.5 AF．滑动变阻器10 Ω，2 AG．导线和开关实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________；(均填写仪器前的字母)(2)在如图所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图(虚线框中已将所需的滑动变阻器画出，请补齐电路的其他部分，要求滑片P向b端滑动时，灯泡变亮)；(3)根据实验数据，画出的小灯泡I—U图线如图所示．由此可知，当电压为0.5 V时，小灯泡的灯丝电阻是________Ω；(4)根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象，在图中所给出的甲、乙、丙、丁图象中可能正确的是________．(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)【答案】(1)B F (2)图见解析(3)5.0 (4)甲、丙8．某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻．A．待测干电池两节，每节电池电动势约为1.5 V，内阻约几欧姆B．直流电压表V1、V2，量程均为3 V，内阻约为3 kΩC．定值电阻R0未知D．滑动变阻器R，最大阻值R mE．导线和开关(1)根据如图甲所示的实物连接图，在图乙方框中画出相应的电路图．(2)实验之前，需要利用该电路图测出定值电阻R0，方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值R m，再闭合开关，电压表V 1和V 2的读数分别为U 10、U 20，则R 0＝________(用U 10、U 20、R m 表示)． (3)实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V 1和V 2的多组数据U 1、U 2，描绘出U 1—U 2图象如图丙所示，图中直线斜率为k ，与横轴的截距为a ，则两节干电池的总电动势E ＝________，总内阻r ＝________．(用k 、a 、R 0表示)【解析】 (1)由实物图可知电路的连接方式，得出的电路图如图所示．【答案】 (1)见解析图 (2)U 20－U 10U 10R m (3)ak k －1 R 0k －19．张明同学在一次测电源电动势和内阻的实验中，用实验室仅有的实验器材：电流表一个、电阻箱一个、开关一个和导线若干，设计了如图所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．(1)利用测得的数据在坐标纸上画出适当的图象；(2)由图象可知，该电池的电动势E ＝______V ，内阻r ＝______Ω；(结果保留2位有效数字) (3)利用该实验电路测出的电动势E 测和内阻r 测与真实值E 真和r 真相比，理论上E 测E 真，r 测______r真．(填“>”“<”或“＝”)【解析】 (1)根据E ＝I (R ＋r )可得R ＝E I －r ，即R 与1I 呈线性关系，根据数据求出对应的1I 值，描点作图，如图所示．【答案】 (1)见解析 (2)6.0(5.8～6.2) 2.0(1.8～2.2) (3)＝ >10.(1)用多用电表测未知电阻阻值的电路如图甲所示，电池的电动势为E 、内阻为r ，R 0为调零电阻，R g 为表头内阻，电路中电流I 与待测电阻的阻值R x 关系图象如图乙所示，则该图象的函数关系式为______________；(调零电阻R 0接入电路的部分阻值用R 0表示)(2)下列根据图乙中I —R x 图线做出的解释或判断中正确的是________；(有两个选项正确) A ．用欧姆表测电阻时，指针指示读数越大，测量的误差越小 B ．欧姆表调零的实质是通过调节R 0，使R x ＝0时电路中的电流I ＝I gC ．R x 越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏D ．测量中，当R x 的阻值为图乙中的R 2时，指针位于表盘中央位置的右侧(3)某同学想通过一个多用电表中的欧姆挡，直接去测量某电压表(量程10 V)的内阻(大约为几十千欧)，欧姆挡的选择开关拨至倍率“×1 k”挡．先将红、黑表笔短接调零后，选用图丙中________(填“A”或“B”)方式连接．在本实验中，如图丁所示为欧姆表和电压表的读数，请你利用所学过的知识，求出欧姆表电池的电动势，E ＝________V ．(计算结果保留3位有效数字)【解析】 (1)对题图甲，由闭合电路欧姆定律，E ＝I (R 0＋R g ＋r ＋R x )，题图乙中图象的函数关系式为I ＝ER 0＋R g ＋r ＋R x.【答案】(1)I＝ER0＋R g＋r＋R x(2)BC (3)A 8.7511．某兴趣小组为了研制一台“电子秤”，找到一个力电转换传感器，该传感器的输出电压正比于受压面的正压力．实验操作时，先调节传感器输入端的电压(要求从零开始调节)，使力电转换传感器在空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压．(1)如图所示，E为直流电源；S为开关；R为滑动变阻器；为电压表，在图中用笔画线代替导线连接成实验电路图．(2)若将质量为m0的砝码放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U0；然后取下砝码，再将待测质量为m的物体放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U，则待测物体的质量m＝________．(2)因为测得的输出电压和所放物体的质量成正比，故U m ＝U 0m 0，则待测物体的质量m ＝UU 0m 0.【答案】 (1)图见解析 (2)UU 0m 012．实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R 1(阻值变化范围0～20 Ω)、滑动变阻器R 2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V ，2 W)、开关、导线若干．(1)要完整地描绘小灯泡的U —I 曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．(2)实验中描绘出的小灯泡U —I 曲线如图所示，由图可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而________．(填“增大”“减小”或“不变”)(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图甲所示，图中R 0是阻值为9.0 Ω的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的U —I 图象，由图象可求出电源自身内阻约为________Ω.(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图乙所示，此时小灯泡消耗的电功率约为________W.(2)由图示U—I图象可知，随电压与电流的增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，灯丝电阻增大，由此可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．【答案】(1)电路图见解析(2)增大(3)图见解析1.0(4)0.82(0.80～0.84均正确)。