2013届高考物理模拟+权威预测专题十三《电学实验》

【模拟演练】
1.(2012·汕头模拟)一额定功率为0.01 W的电阻，其阻值不详.用欧姆表粗测其阻值结果如图所示(挡位上×1 k).现有下列器材，试设计适当的电路，选择合适的器材，较精确地测定其阻值(滑动变阻器的调节要方便).
A.电流表，量程0～400 μA,内阻约150 Ω
B.电流表，量程0～10 mA,内阻约45 Ω
C.电压表，量程0～3 V,内阻约6 kΩ
D.电压表，量程0～15 V,内阻约30 kΩ
E.干电池两节，每节电动势为1.5 V
F.直流稳压电源，输出电压6 V，额定电流3 A
G.直流稳压电源，输出电压24 V，额定电流0.5 A
H.滑动变阻器，0～50 Ω，1 A
I.滑动变阻器，0～4 kΩ，0.1 A
J.电键一只，导线若干
(1)欧姆表测得的电阻值约为________Ω;
(2)电流表应该选择_______，电压表应该选择_______，电源应该选择_______，滑动变阻器最好选择________(填字母代号)；
(3)在方框中画出电路原理图.
2.(2012·佛山模拟)听说水果也能做电池，某兴趣小组的同学用一个柠檬做
成电池.他们猜想水果电池内阻可能较大，从而设计了一个如图所示电路来测
定该柠檬电池的电动势和内电阻.实验中他们多次改变电阻箱的电阻值，记录
下电阻箱的阻值及相应的电流计示数，并算出电流的倒数，将数据填在如下
的表格中.
(1)利用图象法处理数据可以减小实验误差.在讨论作图方案时，甲同学认为应作R-I图，而
乙同学认为应该作R-1
I
图，你认为哪个同学的想法更科学？_________(填“甲”或“乙”)，
其简单理由是：_________________________.
(2)按照(1)中你选择的方案，在给出的坐标纸上作出图象.
(3)利用你作出的图象，可求出该柠檬电池的电动势为_____V，内阻为_____Ω.
(4)完成实验后，该兴趣小组的同学初步得出了水果电池不实用的物理原因是：
___________________________________________________________________.
3.(2012·宁波模拟)用伏安法测量金属丝的电阻(阻值在4～8 Ω之间)，现提供图甲所示的实验器材.实验要求获得多组数据，且金属丝上所加的电压须从零开始.
(1)请在图甲中选择必要的器材，并进行连线.
(2)某次实验测量时，两表均选用小量程,表面刻度及指针如图乙所示，则该金属丝的电阻值为_______.
4.(2012·德州模拟)某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5 V的干电池外，还有一个方形的电池(层叠电池).为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供如下器材：
A.电流表A1(满偏电流10 mA,内阻10 Ω);
B.电流表A2(0～0.6 A，内阻未知)；
C.滑动变阻器R0(0～100 Ω,1 A);
D.定值电阻R(阻值990 Ω)；
E.开关与导线若干.
该同学根据现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，图乙为该同学根据上述设计的实验电路测出多组数据并绘出的I1-I2图线(I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数)，则由图线可以得到被测电池的电动势E=________V,内阻r=_______Ω.(结果保留两位有效数字)
5.(2012·德州模拟)实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.8×10-8Ω·m.课外活动小组的同学设计了一个实验来测算螺线管使用的金属丝长度.他们选择了多用电表、电流表(内阻约为3 Ω)、电压表(内阻约为2 kΩ)、开关、滑动变阻器、螺旋测微器(千分尺)、导线和学生电源等.
(1)他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：(请填写第②步操作)
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻“×1”挡；
②________________________________________________________________;
③把红、黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用电表的示数如图甲所示.
(2)根据多用电表示数，为了减小实验误差，要求在实验中获得较大的电压调节范围，请在图乙中的虚线框内画出测量金属丝电阻的电路图.
(3)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示，金属丝的直径为_________mm.
(4)根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为
________m.(结果保留两位有效数字)
6.(2011·潍坊模拟)现有两个电阻R和R0，R为标准电阻，R0的阻值随温度变化.一探究小组用图甲电路(虚线框内还有一个滑动变阻器)，经多次测量、描点，画出了两电阻的伏安特性曲线如图乙所示，其中两电阻电流从零开始变化.已知电源电动势为6 V,内阻很小.
(1)选出最适合本实验的滑动变阻器__________
A.5 Ω 0.6 A
B.20 Ω 0.6 A
C.100 Ω 0.6 A
(2)在图中虚线框内补充完整电路图.
(3)实验中，当电流表的示数为0.1 A时，电阻R0消耗的电功率为_______W；由图线知，R0的阻值随温度升高怎样变化？
__________________________________________________________________.
7.(2011·苏州模拟)在一次课外实践活动中，某课题研究小组收集到数码相机、手机等电子产品中的一些旧电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电子元件.现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R0(约为2 kΩ)，二是手机中常用的锂电池(电动势E标值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA).在操作台上还准备了如下实验器材：
A.电压表V(量程4 V，电阻R V约为4.0 kΩ)
B.电流表A1(量程100 mA，内阻不计)
C.电流表A2(量程2 mA，内阻不计)
D.滑动变阻器R1(0～2 kΩ,额定电流0.1 A)
E.电阻箱R2(0～999.9 Ω)
F.开关S一只，导线若干
(1)为了测定电阻R0的阻值，小组的一位成员设计了如图甲所示的电路原理图，所选取的相应器材(电源用待测的锂电池)均标在图上，其器材选取有不妥之处，你认为应该怎样调整？
(2)如果在实际操作过程中，发现滑动变阻器R1、电压表V已损坏，请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r.
①请你在虚线框中画出实验电路原理图(标注所用器材符号)；②该实验小组的同学在实验中取得多组数据，然后通过作出如图乙所示的线性图象处理数据，则电源电动势为________V，内阻为_________Ω.
8.(2011·郑州模拟)为了测定电源电动势E的大小、内电阻r和定值电阻R0的阻值，某同学利用DIS设计了如图所示的电路.闭合电键S1，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，用电压传感器1、电压传感器2和电流传感器测得数据，并根据测量数据使用计算机分别描绘了如图所示的M、N两条U-I直线.不考虑传感器在测量过程中对电路的影响，请回答下列问题：
(1)根据图中的M、N两条直线可知( )
A.直线M是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
B.直线M是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
C.直线N是根据电压传感器1和电流传感器的数据画得的
D.直线N是根据电压传感器2和电流传感器的数据画得的
(2)图象中两直线交点处电路中的工作状态是( )
A.滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端
B.电源的输出功率最大
C.定值电阻R0上消耗的功率为0.5 W
D.电源的效率达到最大值
(3)根据图可以求得电源电动势E=__________V，内电阻r=___________Ω.
9.(2011·广州模拟)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(量程为10 V)的内阻(大约为几十千欧)，该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30，欧姆挡的选择开关拨至______挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用下图中______方式连接.
的电动势为_______V.
【高考预测】
电学实验是高考的必考内容，命题趋势主要呈现以下三点:
(1)电学基本仪器的使用.
(2)实验原理、操作及实验数据的处理分析.
(3)设计性实验.
1.如图所示是多用电表的示意图.在正确操作的情况下：
(1)若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是___________，
测量结果为____________.
(2)若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是___________，
测量结果为____________.
(3)若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是____________，
测量结果为______________.
2.科学实验是人们认识自然的重要手段.电学实验中经常需要测量某负
载的电阻.
(1)测电阻的方法有多种，现在有一只标有“220 V，100 W”的灯泡，
它正常工作时的电阻为_______Ω.若用多用电表中欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻应________灯泡正常工作时的电阻(填“大于”、“等于”或“小于”).这是因为
__________________________________________________________.
(2)请你用下列器材设计一个实验，测定灯泡正常工作时的电阻值.
A.220 V交流电源
B.单刀双掷开关一个
C.电阻箱一个(0～999 Ω，额定电流1 A)
D.交流电流表一个(0～0.6 A)
E.导线若干
请在方框内画出电路原理图.
3.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中.用导线a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 和h 按如图所示方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零.闭合开关后：
(1)若电压表的示数为2 V ，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为_____________. (2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A,小灯泡亮，则断路的导线为_____________. (3)若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为___________.
4.如图所示是测量通电螺线管A 内部磁感应强度B 及其与电流I 关系的实验装置.将截面积为S 、匝数为N 的小测试线圈P 置于螺线管A 中间，测试线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该测试线圈的磁场均匀.将测试线圈引线的两端与冲击电流计D 相连.拨动双刀双掷换向开关K ，改变通入螺线管的电流方向，而不改变电流大小，在P 中产生的感应电流引起D 的指针偏转.
(1)将开关合到位置1，待螺线管A 中的电流稳定后，再将K 从位置1拨到位置2，测得D 的最大偏转距离为d m ，已知冲击电流计的磁通灵敏度为D Φ,D Φ=
m
d ,N
式中ΔΦ为单匝测试线圈
磁通量的变化量.则测试线圈所在处磁感应强度B=____;若将K从位置1拨到位置2的过程所用的时间为Δt，则测试线圈P中产生的平均感应电动势E=_________.
(2)调节可变电阻R，多次改变电流并拨动K，得到A中电流I和磁感应强度B的数据，如表.由此可得，螺线管A内部磁感应强度B和电流I的关系为B=_________.
1.25
5.现有一个阻值为10.0 Ω的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表，该电压表盘面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测量某电源内阻的实验方案.(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧姆)
(1)在下面的方框中画出实验电路图.
(2)简要写出完成接线后的实验步骤.
(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_________.
6.通过实验描绘一个“2 V，1 W”小灯泡的U-I曲线，可供选择的仪器有：
A.量程0～0.6 A,内阻约0.2 Ω的电流表
B.量程0～100 mA,内阻约5 Ω的电流表
C.量程0～3 V,内阻10 kΩ的电压表
D.量程0～15 V，内阻50 kΩ的电压表
E.最大阻值为20 Ω，额定电流为1 A的滑动变阻器
F.最大阻值为1 kΩ,额定电流为0.1 A的滑动变阻器
G.蓄电池4 V、导线、开关等
(1)为了调节方便、测量准确，实验中应选用电流表________，电压表_______，滑动变阻器___________(填器材的序号).
(2)若该同学已正确选用器材，并连接好部分实验电路，如图甲，请在图甲中完成其余的电路连接，要求小灯泡两端的电压能在0～2 V范围内连续变化，且尽可能减小实验误差.
(3)该同学在正确完成实验后得到图乙所示的小灯泡U-I特性曲线，将此小灯泡接在电动势为1.5 V,内阻为2.0 Ω的电源上，小灯泡的实际功率是_______W.
7.为了测定电流表A1的内阻，采用如图所示的电路.其中：A1是待测电流表，量程为300 μA,内阻约为100 Ω；A2是标准电流表，量程是200 μA;R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9 Ω;R2是滑动变阻器;R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4 V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关.
(1)根据电路图，请在实物图中画出连线，将器材连接成实验电路.
(2)连接好电路，将开关S2扳到接点a处，闭合开关S1，调节滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150 μA;然后将开关S2扳到接点b处，保持R2不变，调节电阻箱R1，使A2的读数仍为150 μA.若此时电阻箱R1各旋钮的位置如图所示，电阻箱R1的阻值是________Ω，则待测电流表A1的内阻R g=________Ω.
(3)上述实验中，无论怎样调节滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全.在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用_________(填写与阻值相应的字母).
A.200 kΩ
B.20 kΩ
C.15 kΩ
D.2 kΩ
(4)下面提供了最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用.既要满足上述实验要求，又要调节方便，滑动变阻器_____(填写与阻值相应的字母)是最佳选择.
A.1 kΩ
B.5 kΩ
C.10 kΩ
D.25 kΩ
答案解析
【模拟演练】
1.【解析】(1)由欧姆表可读得R x=40 kΩ.
(2)允许通过的电流
I===0.5×10-3 A=0.5 mA=500 μA. 故电流表选A.
允许加在R x两端的电压
U=IR x=0.5×10-3×40×103 V=20 V.
故电压表选D,电源选G.
采用分压接法，变阻器选H.
(3)因为R x阻值远大于电流表内阻，采用电流表内接法. 答案:(1)40 k或4.0×104
(2)A D G H
(3)如图
2.【解析】(1)由欧姆定律知：E=I(R+r)，整理得R=E
I
-r.
由此知R与1
I
成线性关系，即R-I图线为曲线，R-
1
I
图线为直线,易于分析.
(2)建立R-1
I
坐标系描点得到如图所示的图象.
(3)图象的斜率为电动势E=0.95 V.(0.75 V～1.2 V均正确) 截距为内阻r=10 500 Ω.(9 000 Ω～11 000 Ω均正确) (4)由于电池内阻过大，输出电流将减小.
答案:(1)乙 R-1
I
图线是一条直线，容易求出电池的电动势和内电阻 (2)见解析图
(3)0.95(0.75～1.2均正确) 10 500(9 000～11 000均正确) (4)电池的内阻过大3.【解析】(1)如图
(2)电压表读数U=2.30 V,电流表读数I=0.46 A ，根据R=
U I ，金属丝电阻R= 5.0 Ω.
答案:(1)见解析 (2)5.0 Ω
4.【解析】由实验电路，R 和A 1串联相当于电压表，根据闭合电路欧姆定律E=I 1(R+R A1)+I 2r,解得：12A1A1
1r I E I R R R R =-++ 延长I 1-I 2图线，当I 2=0时，读出I 1=9.0 mA,解得E=9.0 V 图线斜率的绝对值1A12
I r ,R R I ∆=+∆｜｜解得r=10 Ω. 答案:9.0 10
5.【解析】(1)②红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指0 Ω
(2)因为螺线管阻值较低，电流表应外接；为获得较大电压调节范围，应采用滑动变阻器分压接法.电路图如图
(3)由图丙中读出金属丝的直径为0.260 mm.
(4)由图甲读出金属丝电阻为4 Ω,根据R=L S
ρ
，解得L ≈12 m. 答案:见解析
6.【解析】(1)由图象知电路中的电流变化范围为0～0.3 A,故滑动变阻器用分压接法，100 Ω的滑动变阻器调节不方便，不选C ；当6 V 电压加到滑动变阻器A 上时，电流为1.2 A ，超过
其最大电流0.6 A ，也不能选；故只有B 合适.
(2)滑动变阻器用分压接法，如图
.
(3)读图当电流表示数为0.1 A 时,电压为2 V,功率为0.2 W;由图可知，温度升高时，电阻减小.
答案:(1)B (2)见解析图 (3)0.2 温度升高，电阻减小
7.【解析】(1)定值电阻R 0阻值约为2 k Ω，电路中的电流I ＜0
E R =1.85 mA ，选A 1量程太大，故应选A 2.
(2)①滑动变阻器R 1、电压表V 已损坏，只能选择电阻箱与电流表，电路图如图所示，由于电流I=2
E R ＞3.7 mA ，电流表选择A 1
.
②由闭合电路欧姆定律E=I(r+R)得，R=E ·1I -r ；在R-1I 图象中,斜率代表电源电动势:E=3.5 V,纵截距大小代表电源内阻:r=7 Ω.
答案:(1)用A 2替换A 1 (2)①见解析图 ②3.5 7
8.【解析】(1)定值电阻的U-I 图象是一条过原点的倾斜直线，而“有内阻的电源”的“路端电压和电流”图象不过原点，可知B 、C 选项正确.
(2)由原理图可知，当滑动变阻器滑片P 滑至最左端时，电压传感器1、2示数相等.此时R 0两端电压为1.0 V,流过的电流为0.5 A,从而P R0=0.5 W,A 、C 选项正确.
(3)由图象知纵轴截距1.5 V 为电源电动势，直线N 的斜率为1.51.0r 0.5
-=
Ω=1.0 Ω. 答案:(1)B 、C (2)A 、C (3)1.50 1.0
9.【解析】因为欧姆表电阻值的中间值为30，欧姆表指针指在中央刻度附近时，读数误差小，所以欧姆表的选择开关应拨到×1 k 挡；因为欧姆表的黑表笔与欧姆表内部电源的正极相连，所以测量电路应该选A ；由题图可知：欧姆表读数为40×1 k Ω=40 k Ω；电压表读数为U=5.0 V ；根据闭合电路欧姆定律和串联电路特点：
U E ,404030=+E=8.75 V. 答案:×1 k A 4.0×104 5.0 8.75
【误区警示】解答本题时不清楚欧姆表内部结构及电流流向而错误地选取B 连接方式.
【高考预测】
1.【解析】多用电表可以测直流电压、直流电流、交流电压、电阻阻值，测电压、电流时，与电压表、电流表的使用方法相同，选择的挡位是最大量程；而选择测电阻挡位时，指针指示的数乘以倍率得测量值.
答案:(1)直流电压 1.25 V (2)直流电流 50 mA
(3)电阻 1 700 Ω
2.【解析】(1)根据灯泡的铭牌“220 V ，100 W ”得灯泡电阻：22
U 220R P 100
==Ω= 484 Ω，因灯泡电阻随温度变化而变化，温度越高，电阻越大，用多用电表在常温下测量电阻，测出的灯泡电阻值一定比灯泡正常发光时的电阻小.
(2)当灯泡正常发光时，其额定电流为：P 1005I A A,U 22011
===首先让灯泡与电流表串联，灯泡正常发光后，记下电流表指针的位置；然后让电阻箱与电流
表串联，调节电阻箱的阻值，直到电流表的读数与上次标记的位置相同，此时
电阻箱所显示的阻值就是灯泡正常工作时的阻值，电路原理图如图所示.
答案:(1)484 小于 灯泡电阻随温度变化而变化，温度越高电阻越大 (2)电路原理图见解析图
3.【解析】(1)因为小灯泡不亮，说明小灯泡所在支路断路，但电压表示数为2 V ，说明d 导线断开，电压表测的是滑动变阻器滑动触头与左侧接线柱间的电压；
(2)电压表示数为零，而电流表有示数0.3 A,且小灯泡亮，只能是h 导线断开.
(3)反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度变化，且电压表、电流表有示数，说明除滑动变阻器外其他线路器件均正常，只能是g 导线断开.
答案:(1)d 导线 (2)h 导线 (3)g 导线
4.【解析】(1)改变电流方向，磁通量变化量为原来磁通量的两倍，即2BS ，代入公式计算得m d B ,2ND S Φ=由法拉第电磁感应定律可知电动势的平均值m d E .D t
Φ=∆ (2)根据数据可得B 与I 成正比，比例常数约为0.001 25，故B=kI(或0.001 25I) 答案:(1) m d 2ND S Φ m d D t
Φ∆ (2)0.001 25I(或kI) 5.【解析】电压表指针偏转角度与通过电压表的电流或者与加在电压表两端的电压成正比，因此表盘面无刻度值也可以用格数的多少表示电压的大小，当断开电键时，电压表偏转格数N 1表示电源电动势的大小.电键闭合时，N 2表示R 两端电压，根据闭合电路欧姆定律，
122N N N r R -=，得122
N N r R.N -= 答案:(1)如图所示
(2)①断开电键，记下电压表偏转格数N 1
②合上电键，记下电压表偏转格数N 2 (3)122
N N R N - 6.【解析】(1)由小灯泡的额定电压U=2 V 可知，电压表选C.小灯泡的额定电流I=P U
=0.5 A,故电流表选A.小灯泡正常发光时电阻为R=2
U P
=4 Ω，滑动变阻器F 的最大值远大于小灯泡电阻，实验时不能进行有效调节，故滑动变阻器应选E.
(2)由于小灯泡的电阻很小，故应采用电流表外接法.因要求小灯泡两端的电压能在0～2 V 范围内连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法.
(3)根据电源电动势为1.5 V 、内阻为2.0 Ω,作出图象U=E-Ir ，如图所示，与小灯泡的U-I 图线交于U=0.8 V 、I=0.35 A,因此，小灯泡的实际功率是
0.28 W.
答案:(1)A C E (2)见解析图 (3)0.28
7.【解析】(1)电路连接如图
.
(2)电阻箱读数为(8×10+6×1+3×0.1)Ω=86.3 Ω,即电流表内阻为86.3 Ω.
(3)当滑动变阻器电阻调至零时，要求电路中电流不超过200 μA,由欧姆定律得 g 33
E 4I 200 A.R R 100R ==≤μ++ 由上式可知R 3应选阻值为20 k Ω的保护电阻.
(4)根据实验要求，由欧姆定律可得
33g 22E 4I 150A,R R R 2010100R '===μ++⨯++ 解得R 2≈6.57 k Ω.
故R 2选最大阻值为10 k Ω的滑动变阻器. 答案:(1)见解析图
(2)86.3 86.3 (3)B (4)C。