专题分层突破练18 电学实验—2021届高考物理二轮总复习专题检测

专题分层突破练18电学实验

1.(2020北京高三一模)同学们想测量由两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r,用电压表、电阻箱、开关、若干导线和待测电池组连成电路,如图甲所示。电路中用到的器材均完好无损。

(1)检查电路时,他们发现在开关闭合前电压表示数不为零,这是由于导线(填写表示导线的字母)连接错误造成的。改正错误连接后再次闭合开关,他们发现电压表有示数,但改变电阻箱连入电路的阻值时,电压表示数保持不变,原因可能是(写出一条即

可)。

(2)排除故障后,他顺利完成实验,并根据测得的数据画出图乙所示的1−1图线,其中U为电压表示数,R为电阻箱连入电路的阻值。由图知:电池组的电动势E=,内阻r=。

2.(2020浙江高三月考)小明与小红想确定图中滑动变阻器(铭牌丢失)的金属丝的材料,于是进行了如下实验:

(1)先用游标卡尺测量了陶瓷桶上未绕金属丝部分的直径d=21.00 mm;后用游标卡尺测量了陶瓷桶上绕有金属丝(金属丝直接紧密地绕在陶瓷桶上)部分的直径D=22.20 mm;再用刻度尺测得滑动变阻器滑线部分的长度L=10.50 cm。(假设上述测量值均看作多次测量的平均值)

(2)小明用欧姆表测得该滑动变阻器全部金属丝的电阻为25 Ω;小红则向实验室借来以下器材测量该金属丝的电阻:

A.直流电源3 V(内阻不计)

B.直流电流表0~100 mA(内阻约为5 Ω)

C.直流电流表0~600 mA(内阻约为1 Ω)

D.直流电压表0~3 V(内阻约为3 kΩ)

E.滑动变阻器0~10 Ω(允许的最大电流为2 A)

F.导线和开关

则实验中电流表应选用(填字母)。

(3)请帮小红设计一个最佳实验电路,并将电路图画在下面方框中(待测滑动变阻器就用普通电阻符号表示)。

(4)若该滑动变阻器全部金属丝的电阻用R表示,则金属丝电阻率的表达式ρ=(用本题中字母表示);小红通过正确的操作后测得R=25.4 Ω,请对照表格中几种导体材料的电阻率(20 ℃时)判断该金属丝的材料最有可能为(填字母)。

材料

材料ρ/(Ω·m)

ρ/(Ω·m)

A.铝

B.铜

C.含铜合金

D.镍铬合金

3.(2020山东滨州高三二模)某特种玻璃厂生产的调光玻璃是一款将液晶膜复合进两层玻璃中间,经高温高压胶合后一体成型的夹层结构的新型特种光电玻璃产品。使用者改变其电压可控制玻璃的透明度。为了使玻璃的透明度随光照强度变化而变化,可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为Lx)。某光敏电阻在不同照度下的阻值如图所示:

(1)由图像可以看出,光敏电阻的阻值随光照强度的增大而(选填“增大”或“减小”);

(2)为了当照度上升时,调光玻璃(可视为阻值极大的电阻)两端所加电压变大,请同学根据图中提供的器材,设计并补全下面电路。为了便于调节,滑动变阻器采用分压式接法;

(3)若光敏电阻与定值电阻串联总电压3 V,照度上升至1.0 Lx,要求玻璃两端电压上升至2 V,则定值电阻阻值应为kΩ。

4.(2020山西高三二模)将一个量程在1.5~2.5 mA(标有清晰的刻度但没有标示数)、内阻在150~250 Ω的电流表G改装成一个量程为0~30 V的电压表。为了正确改装,采用如图甲所示的电路来测量电流表G的量程和内电阻,可以使用的实验器材如下:

A.电源(电动势约6 V、内电阻小于1 Ω)

B.标准电流表A(量程为0~10 mA,内电阻约为500 Ω)

C.电阻箱(阻值范围0~9.9 Ω)

D.电阻箱(阻值范围0~999.9 Ω)

E.滑动变阻器(阻值范围0~1 kΩ)

F.滑动变阻器(阻值范围0~20 Ω)

G.开关S和导线若干

(1)该实验中电阻箱应选,滑动变阻器应选(填题中仪器前面的字母序号);

(2)该同学的实验操作过程为:

①将滑动变阻器的滑片P移至最右端,将电阻箱的阻值调至最大;

②闭合开关S,向左移动滑动变阻器滑片P、调节电阻箱阻值使电流表G指针指到满刻度,记录标准电流表A的读数I及此时电阻箱的阻值R;

③再次向左移动滑动变阻器滑片P、调节电阻箱阻值至电流表G指针指到满刻度,记录第二组标准电流表A的读数I及此时电阻箱的阻值R;

④重复步骤3~5次;

⑤该同学利用实验中所记录的五组标准电流表A的示数I和电阻箱的阻值R数据,画出I-1

图像如图

R

乙所示。根据图线可以求得电流表G的量程为 A;内电阻为Ω。

(3)将电流表G与一个阻值为Ω的电阻串联就可以组成量程为0~30 V的电压表。

5.(2020辽宁高三一模)某学习小组同学利用图甲所示的实验电路测量平行板电容器的电容。

(1)图甲中电流表A1量程为300 μA,无法满足实验需要,需并联一电阻箱R1使其量程扩大为600 μA。由于电流表A1内阻未知,无法确定电阻箱R1的阻值,该小组同学设计了图乙所示的电路,已知电流表A2与A1量程相同。实验操作步骤如下:

①按照图乙连接电路,电阻箱R1和滑动变阻器R2的阻值调到最大;

②断开开关S1,闭合开关S2。调节R2,使电流表A1和A2读数均为200 μA;

③闭合开关S1,调节R1和R2,保证电流表A2读数不变,则当电流表A1读数是μA时,电流表A1与R1并联即可做量程为600 μA的电流表使用。

(2)完成电流表的改装后,继续测量平行板电容器的电容,具体实验操作步骤如下:

①按图甲接好实验电路,请在图丙中将缺失的导线用笔画线补充完整;

②先将图丙中开关S4闭合,再将单刀双掷开关S3接“a”,记下此时电压表读数6.2 V;

③调节图丙中滑动变阻器的滑片P至阻值最大,将单刀双掷开关S3接“b”同时开始计时,每5 s或10 s 读一次电流表A1的示数i,记录数据;

④以电流表A1的示数i为纵轴、时间t为横轴,在坐标纸上绘制点,请用平滑曲线在图丁中画出i-t图线;

⑤根据实验结果和图像信息,估算电容器的电容C= F。(结果保留2位有效数字)

6.在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中,操作步骤如下:

①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上;

②闭合电源开关,用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压;

③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上,另一个作为副线圈,接上小灯泡;

④将原线圈与副线圈对调,重复以上步骤。