统考版2023高考物理二轮专题复习专题强化训练14电学实验

专题强化训练14 电学实验
1．[2022·重庆押题卷]某同学设计用伏安法测量一节干电池的电动势E和内电阻r.除待测干电池，实验室可供选择的主要器材有：
A．电流表G：测量范围0～10 mA，内电阻未知；
B．电流表A：测量范围0～0.5 A，内电阻很小；
C．电阻箱R0：电阻变化范围0～999.9 Ω，最小精度0.1 Ω；
D．滑动变阻器R电阻变化范围0～20 Ω；
E．开关一个、导线若干．
实验中，首先需将电流表G改装成电压表，该同学采用图1所示的电路测定电流表G 的内阻，其主要实验步骤如下，请完成步骤中的填空：
(1)将R0调到某一定值，滑动变阻器R的滑动触头移到________(选填“左端”“右端”或“任意”)位置然后闭合开关；
(2)多次改变R0的大小，反复调节滑动变阻器的滑动触头位置，发现当R0＝5.0 Ω时，电流表G的示数为10.0 mA.电流表A的示数为0.210 A，则电流表G的内电阻为________ Ω；
(3)拆开电路，采用电阻箱R0与电流表G串联的方式，将电流表G改装成量程为2 V的电压表V，则R0的值应调为________ Ω.
(4)用改装成的电压表V和电流表A，采用图2的电路测量电源的电动势和内电阻，根据电压表V的示数U与电流表A的示数I，经描点、连线得到U­ I图象如图3所示，根据图象可求得该干电池的电动势E＝________ V；内电阻r＝________ Ω.(保留三位有效数字) 2．[2022·山东卷]某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验．实验器材：
干电池E(电动势1.5 V，内阻未知)；
电流表A1(量程10 mA，内阻为90 Ω)；
电流表A2(量程30 mA，内阻为30 Ω)；
定值电阻R0(阻值为150 Ω)；
滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω)；
待测电阻R x；
开关S，导线若干．
测量电路如图所示．
(1)断开开关，连接电路，将滑动变阻器R的滑片调到阻值最大一侧．将定值电阻R0接入电路；闭合开关，调节滑片位置，使电流表指针指在满刻度的1
处．该同学选用的电流表
2
为________(填“A1”或“A2”)；若不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为________Ω.
(2)断开开关，保持滑片的位置不变，用R x替换R0，闭合开关后，电流表指针指在满刻
处，则R x的测量值为________Ω.
度的3
5
(3)本实验中未考虑电池内阻，对R x的测量值________(填“有”或“无”)影响．
3．[2022·广东押题卷]某同学用以下器材组装一简易欧姆表：
毫安表A(量程0～50 mA)
电阻箱R(阻值0～999.9 Ω)
学生电源(输出电压0～16 V)
红，黑表笔各一只
导线若干
实验步骤如下：
(1)用导线将毫安表A、电阻箱R、学生电源串联起来，两只表笔一只接毫安表的负极，一只接学生电源负极，为使电流从黑色表笔流出，和毫安表相连的表笔应为________(选填“红”或“黑”)表笔；
(2)将学生电源的电压调至2 V，电阻箱调到100.0 Ω，将两表笔短接，发现毫安表指针向右偏转，调节电阻箱阻值，当阻值为35.0 Ω时，发现毫安表恰好满偏，此时电路中的总电阻为________ Ω；(结果保留一位小数)
(3)断开两表笔，他在毫安表0刻度处标记“∞”，“50 mA”刻度处标记“0”，并在其他刻度处标上正确阻值成为一个简易欧姆表，则25 mA处应标记________ Ω；(结果保留一位小数)
(4)将学生电源的电压调至 6 V，将两表笔短接，调节电阻箱直到毫安表满偏，此时该欧姆表的倍率为________(选填“×2”“×3”或“×10”)，将一未知电阻接入两表笔之间，发现毫安表指在25 mA处，该电阻的阻值为________ Ω(结果保留一位小数)．4．[2022·河北押题卷]一金属线材料电阻未知且电阻分布不均匀，为了测量其阻值并将其截为阻值相等的两段，实验研究小组设计了如图所示电路，实验器材如下：
未知电阻，阻值约为4.8 Ω；
微安表(零刻度在表盘中间)，一段接导线，另一端接表笔；
定值电阻R1，阻值为10 Ω；
电阻箱R2，阻值0～99.9 Ω；
电流表，量程0～0.6 A，内阻R A＝1 Ω；
电压表，量程0～3.0 V，内阻约为3 000 Ω；
滑动变阻器，0～10 Ω；
电源，电动势为3 V
电键，导线若干
实验过程如下：
(1)按图连接电路，闭合电键之前，将滑动变阻器的滑片滑到最________端(填“左”或
“右”)；
(2)将电阻箱R2的阻值调整到________ Ω，闭合电键；
(3)将滑动变阻器R3的滑片调节到合适位置，连接微安表的表笔与未知电阻试触，防止微安表电流过大，不断改变表笔在未知电阻上的接触位置，直到________时，记录此次接触点的位置，即为等分电阻的位置；
(4)保持表笔与记录的接触位置的接触，读出此时电流表和电压表的读数分别为________ A和________ V.
(5)通过两表读数可以得到未知电阻的阻值为________ Ω.
5．[2022·邯郸三模]小玲同学在进行电学实验时需要一只量程为5 V左右的电压表，而实验室仅有的可用器材有：
①一只量程为3 mA、内阻50 Ω的电流表
②两可用定值电阻，一电阻R1＝400 Ω，另一电阻R2的阻值在1 000～2 000 Ω之间
③一直流电源(电动势2～4 V，内阻可忽略不计)
④S1、S2及若干线
⑤小玲决定将电流表与R2串联，通过电学知识确定改装后电表量程的准确值．
(1)请帮小玲完成确定电压表量程的电路图，并将图甲中的实物图连成完整电路．
(2)连线完成以后，将S1与S2闭合，电流表的示数如图乙，为________ mA；
(3)当S1闭合，S2断开时，电流表的示数如图丙，为________ mA；
(4)由此可以计算出改装后电压表的量程为________ V，电源电动势为________ V．
6．在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中．
(1)下图中，A代表电流传感器，B代表电压传感器，R为变阻器，R1为定值电阻．则下面各电路图中，图________是最合理正确实验电路图．
(2)某次实验得到的电源的U­ I图线，其拟合方程为y＝－1.2x＋2.9可得，该电源的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.
(3)根据实验测得的该电源的U、I数据，若令y＝UI，x＝U/I，则通过计算机拟合得出y­ x图线如图所示，则图线最高点A点的坐标x＝________ Ω，y＝________ W．(结果均保留两位有效数字)
7．[2022·重庆市4月模拟]某些固体材料受到外力作用后，除了产生形变，其电阻率也会发生变化，这种现象称为“压阻效应”，已知R x的阻值变化范围为几十欧姆到几百欧姆，某实验小组在室温下用伏安法探究压敏电阻阻值R x，随压力F变化的规律，实验室提供了如下器材可供选择：
A．压敏电阻，无压力时阻值R0＝400 Ω；
B．直流电源，电动势为6 V，内阻不计；
C．电流表A，量程为0～100 mA，内阻不计；
D．电压表V，量程为0～3 V，内阻为3 kΩ；
E.定值电阻R1＝2 kΩ；
F．滑动变阻器R，最大电阻值约50 Ω；
G．开关S与导线若干．
(1)甲同学设计了图甲实验电路原理图，请在图乙中将实物连线图补充完整．
(2)某次压力测试，在电阻R x上施加力F，闭合开关S，测得两个电表的读数分别为U 和I，则压敏电阻的阻值R x＝________．
(3)改变F的大小、测得不同的R x值，绘成图象如图丙所示，可得其斜率k＝________ Ω/N(结果保留2位有效数字)．R x的阻值和压力F的关系式是R x＝________(用F和k等表示)．
(4)按图甲实验电路进行实验，调节滑动变阻器使电压表保持满偏，在电阻R x上施加力F，当电流表满偏时，压力F为________ N(结果保留3位有效数字)．
专题强化训练14 电学实验
1．解析：(1)将R 0调到某一定值，滑动变阻器R 的滑动触头移到左端位置然后闭合开关；
(2)根据R 0(I －I G )＝I G R G 解得R G ＝100 Ω；
(3)根据电压表的改装原理可知
R 0＝U I G
－R G ＝2
0.01 Ω－100 Ω＝100 Ω；
(4)根据图象可求得该干电池的电动势E ＝1.46 V 内电阻r ＝ΔU
ΔI ＝
1.46−1.000.5
Ω＝0.920 Ω.
答案：(1)左端 (2)100 (3)100 (4)1.46 (1.47) 0.920 (0.940)
2．解析：(1)器材选择需要结合测量电路，用假设法初步分析，电流表半偏时，若电流表为A 1，由闭合电路欧姆定律可计算出电路中总电阻为300 Ω，定值电阻与电流表A 1的内阻之和为240 Ω，不考虑电池内阻，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为60 Ω，实验器材可满足需求；若电流表为A 2，电流表半偏时，电路中总电阻为100 Ω，不符合题意．(2)由闭合电路欧姆定律有E ＝I
2
(r A1＋R 0＋r ＋R )，E ＝3I
5
(r A1＋R x ＋r ＋R )，(1)问得到的滑动变阻器
接入电路的阻值60 Ω，实际上是滑动变阻器R 和电池内阻r 串联后的总阻值，联立可得R x ＝100 Ω.(3)由(2)问分析可得，是否考虑电池内阻对实验结果无影响．
答案：(1)A 1 60 (2)100 (3)无
3．解析：(1)根据电流流向，可以判断与毫安表相连的应为黑表笔； (2)毫安表满偏，根据R ＝E
I g
，解得R ＝40.0 Ω；
(3)毫安表指向25 mA 时，毫安表半偏，待测电阻等于内阻，此处标记40.0 Ω； (4)学生电源的电压调至6 V ，欧姆表的内阻为120.0 Ω，故欧姆表的倍率为×3，毫安表指在25 mA 处，该电阻的阻值为40.0×3 Ω＝120.0 Ω.
答案：(1)黑 (2)40.0 (3)40.0 (4)×3 120.0
4．解析：(1)按图连接电路，闭合电键之前，要保护电路，让电流最小，则将滑动变阻器的滑片滑到最右端，让阻值最大．
(2)由于为了测量其阻值并将其截为阻值相等的两段，则将电阻箱R 2的阻值调整与定值电阻R 1相等，调为10 Ω.
(3)利用了串联电阻的分压作用，当两电阻阻值相等时，电势降低一样，则两触点的电势相等，流过微安表的电流为零，所以为了等分电阻，只需要调节表笔在未知电阻上的接触位置，直到流过微安表的电流为零时，记录此次接触点的位置，即为等分电阻的位置．
(4)电流表的最小刻度为0.02 A ，读数时，只需要同位估读，所以电流表的读数为0.50 A.
电压表的最小刻度为0.1 V ，读数时，需要估读到下一位，所以电压表的读数为2.50 V. (5)并联电阻的阻值为R 并＝U I ＝2.50
0.50＝5 Ω 根据并联电路电阻关系有1R 并
＝1R x
+1
R
1+R 2
代入数据解得R x ≈6.7 Ω
答案：(1)右 (2)10 (3)流过微安表的电流为零 (4)0.50 2.50 (5)6.7
5．解析：(1)根据实验步骤，结合电流表的示数，电路是R 1和R 2的串联电路，且S 2是与R 1并联的，具体实物连线如图：
(2)～(4)电流表量程为3 mA ，刻度线共计30小格，每格刻度值为0.1 mA ，读数需要估读到下一位，故图乙读数为2.00 mA ，图丙读数为1.60 mA.
开关均闭合时，根据闭合电路欧姆定律有：E ＝I 1 (R A ＋R 2)； S 1闭合，S 2断开时，根据闭合电路欧姆定律有：E ＝I 2(R A ＋R 2＋R 1) 联立两式解得：E ＝3.2 V ，
R A ＋R 2＝1 600 Ω；
改装电压表量程U ＝I g (R A ＋R 2)，代入数据得U ＝4.8 V. 答案：(1)图见解析 (2)2.00 (3)1.60 (4)4.8 3.2
6．解析：(1)测电源的电动势和内阻，需要测量路端电压和干路电流，定值电阻是为了保护电路，开关应该接入干路中，故电路图选c ；
(2)根据闭合电路欧姆定律可知U ＝E －Ir
电源的U ­ I 图线，其拟合方程为y ＝－1.2x ＋2.9 可得E ＝2.9 V ，r ＝1.2 Ω (3)若令y ＝UI ＝P 出，x ＝U
I ＝R
由此可知y ­ x 图线表示电源输出功率随外电阻变化图线，根据P 出＝I 2
R ＝(
E
R +r
)2
R ＝
E 2
(R −r )2
R
+4r
当R ＝r 时，输出功率达到最大值P 出＝E 2
4r 故图线最高点坐标x ＝1.2 Ω，y ＝1.8 W. 答案：(1)c (2)2.9 1.2 (3)1.2 1.8
7．解析：(1)图甲中滑动变阻器采用的是分压式接法，电流表是内接法，根据电路图可得实物图如图所示．
(2)由题可知R x 两端电压为U ′＝U
R V
(R V ＋R 1)＝5U
3
，电流表测量流过R x 的电流，所以R x ＝
U ′I
＝5U
3I .
(3)根据题意，设R x 阻值和压力F 的关系式为R x ＝kF ＋b ，将图丙上的特殊点(0，400 Ω)和(210 N ，0)代入可求得k ＝－1.9 Ω/N，b ＝400 Ω.故R x ＝kF ＋400 Ω.
(4)电压表、电流表均满偏时，R x ＝5U
3I ＝
5×33×100×10
−3
Ω＝50 Ω，则F ＝
R x −400 Ω
k
＝184 N.
答案：(1)见解析图 (2)5U 3I
(3)－1.9(－1.9～－1.7均对) kF ＋400 Ω
(4)184(184～205均对)。