（課標(biāo)版）2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 第13講 電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新練習(xí)

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1、第13講　電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 1.在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中,待測(cè)電阻Rx約為200 Ω,電壓表的內(nèi)阻約為2 kΩ,電流表的內(nèi)阻約為10 Ω,測(cè)量電路中電流表的連接方式如圖(a)或圖(b)所示,結(jié)果由公式Rx=UI計(jì)算得出,式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。若將圖(a)和圖(b)中電路測(cè)得的電阻值分別記為Rx1和Rx2,則　　　(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值,且測(cè)量值Rx1　　　(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值,測(cè)量值Rx2　　　(填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。? 答案　Rx1　大于　小于 解析　RxRA=20,RVRx=10,因此Rx屬于大電阻,用電流

2、表內(nèi)接法時(shí)測(cè)量值更接近真實(shí)值,即Rx1更接近真實(shí)值;因Rx1=UI=Rx+RA,故Rx1>Rx,Rx2=UI=R并(即Rx與RV的并聯(lián)值),故Rx2

3、電流方向是　　　　(選填“a→b”或“b→a”),為使測(cè)量比較精確,應(yīng)將選擇開關(guān)旋到　　　　的倍率擋位上,并需要重新調(diào)零,再進(jìn)行測(cè)量。? 答案　(1)①S　③T　(2)b→a　×10 解析　(1)①首先要對(duì)表盤機(jī)械校零,所以旋動(dòng)部件是S。③歐姆表選擋后要進(jìn)行歐姆調(diào)零,將“+”“-”插孔的表筆短接,旋動(dòng)部件T,讓表盤指針指在最右端零刻度處。(2)表盤上的負(fù)極接歐姆表內(nèi)部電源的正極,所以通過P的電流方向是b到a;題圖乙中指針偏轉(zhuǎn)角度太大,為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,必須使指針指在中間刻度附近,所以要將倍率調(diào)小。 3.(2019陜西寶雞一模)在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,為了安全、準(zhǔn)確、方

4、便地測(cè)出電阻絲的電阻Rx,設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)電路圖來完成實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)器材如下: A.待測(cè)金屬絲(Rx約5 Ω) B.電壓表V(量程為0~1 V,內(nèi)阻RV=1 kΩ) C.電流表A(量程為0~0.6 A,內(nèi)阻RA=1 Ω) D.定值電阻R1(阻值R1=0.5 kΩ) E.定值電阻R2(阻值R2=2 kΩ) F.滑動(dòng)變阻器R3(0~10 Ω) G.滑動(dòng)變阻器R4(0~1 000 Ω) H.電源(電動(dòng)勢(shì)為3 V,內(nèi)阻很小) I.開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)選用　　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用　　　　(選填器材前面字母);? (2)用圖中電路測(cè)量該金屬絲的電阻,若某次測(cè)

5、量中,電壓表的讀數(shù)為U,電流表的讀數(shù)為I,該金屬絲電阻的表達(dá)式為Rx=　　　　(用測(cè)出或已知的物理量的符號(hào)表示)。? 答案　(1)E　F　(2)3UI-RA 解析　(1)電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V,而電壓表V的量程為0~1 V,內(nèi)阻RV=1 kΩ,必須通過串聯(lián)電阻來擴(kuò)大量程,因此定值電阻應(yīng)選用R2(阻值R2=2 kΩ),從而達(dá)到0~3 V量程,待測(cè)金屬絲阻值Rx約5 Ω,且滑動(dòng)變阻器是限流式接法,因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R3(0~10 Ω)。 (2)電壓表的讀數(shù)為U,那么金屬絲與電流表兩端的總電壓為3U,由于電流表的讀數(shù)為I,則金屬絲電阻Rx=3UI-RA。 4.(2019湖南重點(diǎn)中學(xué)模擬)用下

6、列器材組裝成一個(gè)電路,要求既能測(cè)量出電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,又能同時(shí)描繪小燈泡的伏安特性曲線。 A.電壓表V1(量程0~6 V,內(nèi)阻很大) B.電壓表V2(量程0~3 V,內(nèi)阻很大) C.電流表A(量程0~3 A,內(nèi)阻很小) D.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10 Ω,額定電流4 A) E.小燈泡L(2 A,5 W) F.電池組(電動(dòng)勢(shì)E,內(nèi)阻r) G.開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干 實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值,多次測(cè)量后發(fā)現(xiàn):若電壓表V1的示數(shù)增大,則電壓表V2的示數(shù)減小。 (1)請(qǐng)將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在如圖所示的虛線框中補(bǔ)充完整。 (2)每一次操作后,同時(shí)記錄電流表A、電壓表V1和電

7、壓表V2的示數(shù),組成兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(I1,U1)、(I2,U2),標(biāo)到U-I坐標(biāo)系中,經(jīng)過多次測(cè)量,最后描繪出兩條圖線,如圖所示,則電池組的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)阻r=　　　　Ω(保留兩位有效數(shù)字)。? (3)在U-I坐標(biāo)系中兩條圖線在P點(diǎn)相交,此時(shí)滑動(dòng)變阻連入電路的阻值應(yīng)為　　　　Ω。? 答案　(1)見解析　(2)4.5　1.0　(3)0 解析　(1)伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中,電壓表測(cè)路端電壓,電壓表示數(shù)隨滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的增大而增大;描繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中,電流表測(cè)流過燈泡的電流,燈泡兩端電壓隨滑動(dòng)變阻器接入電路電阻的增大而減小;調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),電壓表V1的示數(shù)

8、增大,則電壓表V2的示數(shù)減小。由于小燈泡額定電壓U額=P額I額=2.5 V,與電壓表V2量程比較接近,故V2測(cè)燈泡兩端電壓,V1測(cè)路端電壓,電路圖如圖所示。 (2)電源的U-I圖線是一條傾斜直線,由題圖線可知,電源電動(dòng)勢(shì)E=4.5 V,電源內(nèi)阻r=ΔUΔI=4.5-2.52.0-0 Ω=1.0 Ω。 (3)由題圖所示圖像可知,兩圖線的交點(diǎn)P的坐標(biāo)為(2.0 A,2.5 V),即燈泡電壓UL=2.5 V,此時(shí)電路電流I=2.0 A,電動(dòng)勢(shì)E=Ir+UL+IR滑,解得R滑=0。 5.(2019廣東肇慶模擬)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲的電路,其中RT為熱敏電阻,電壓表量程為0~3 V,內(nèi)阻RV

9、約為10 kΩ,電流表量程為0~0.5 A,內(nèi)阻RA約為幾歐,R為電阻箱。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 甲 乙 (1)該實(shí)驗(yàn)小組首先利用該電路進(jìn)行描繪熱敏電阻的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)。閉合開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱,記錄不同情況下電壓表的示數(shù)U1、電流表的示數(shù)I和電阻箱的阻值R,在I-U坐標(biāo)系中,將各組U1、I的數(shù)值標(biāo)記在相應(yīng)位置,描繪出熱敏電阻的部分伏安特性曲線,如圖乙中曲線所示。為了完成該實(shí)驗(yàn),應(yīng)將導(dǎo)線c端接在　　　　(選填“a”或“b”)點(diǎn)。? (2)利用(1)中記錄的數(shù)據(jù),通過分析計(jì)算可得外電路的電壓U2的計(jì)算式為　　　　　　　　。(用U1、I、R和RA表示)? (3)實(shí)驗(yàn)小組利用

10、(2)中的公式,計(jì)算出各組的U2,將U2和I的數(shù)據(jù)也描繪在I-U坐標(biāo)系中,如圖乙中直線所示。根據(jù)圖像分析可知:電源的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)電阻r=　　　　 Ω。? (4)實(shí)驗(yàn)中查詢得到RA=4.0 Ω,當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)到6 Ω時(shí),熱敏電阻消耗的電功率P=　　　　W。? 答案　(1)a　(2)U2=U1+I(R+RA) (3)6.0　5.0　(4)0.60(0.58~0.62均可) 解析　(1)利用伏安法測(cè)電阻,由題圖可知熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,所以采用電流表外接法;故導(dǎo)線c應(yīng)接在a點(diǎn)。 (2)根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律可知,外電壓U2=U1+I(R+RA)。 (3)由U2=E-

11、Ir,故電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0 V,內(nèi)電阻r=6.0-4.00.4 Ω=5.0 Ω。 (4)等效電源內(nèi)阻r0=(5.0+4.0+6.0) Ω=15 Ω;在I-U圖像中作等效電源的外電路伏安特性曲線U=6-15I,如圖所示;與熱敏電阻的伏安特性曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)為(2.5 V,0.24 A),所以熱敏電阻的電功率為0.60 W。 6.(2019湖北武漢模擬)用圖甲所示裝置測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和某導(dǎo)電液體(有大量的正、負(fù)離子)的電阻率。水平管道長(zhǎng)為l、寬度為d、高為h,置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。管道上下兩面是絕緣板,前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板,兩導(dǎo)體板與開關(guān)S、電阻箱R、靈敏電流計(jì)G(

12、內(nèi)阻為Rg)連接。管道內(nèi)始終充滿導(dǎo)電液體,液體以恒定速度v自左向右通過。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,記下相應(yīng)的電流表讀數(shù)。 甲 (1)圖乙所示電阻箱接入電路的電阻值為　　　　 Ω。? 乙 (2)與N板相連接的是電流計(jì)G的　　　　極(選填“正”或“負(fù)”)。? (3)圖丙所示的電流計(jì)讀數(shù)為　　　　 μA。? 丙 (4)將實(shí)驗(yàn)中每次電阻箱接入電路的阻值R與相應(yīng)的電流計(jì)讀數(shù)I繪制出1I-R圖像為圖丁所示的傾斜直線,其延長(zhǎng)線與兩軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為(-a,0)和(0,b),則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為　　　　,導(dǎo)電液體的電阻率為　　　　。? 丁 答案　(1)290.1　(2)負(fù)

13、　(3)25.0　(4)abdv　(a-Rg)lhd 解析　(1)電阻箱的示數(shù)R=2×100 Ω+9×10 Ω+1×0.1 Ω=290.1 Ω。 (2)根據(jù)左手定則可知,帶正電的離子向前表面偏轉(zhuǎn),帶負(fù)電的離子向后表面偏轉(zhuǎn),故N板帶負(fù)電,則與N板相連接的是電流計(jì)G的負(fù)極。 (3)題圖丙所示的電流計(jì)讀數(shù)為25.0 μA。 (4)液體以恒定速度v自左向右通過管道,則所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡,即Bqv=qE,又E=Ud,解得U=Bdv,則回路中產(chǎn)生的電流為I=UR總=BdvR+Rg+r,變形得1I=1Bdv·R+1Bdv·(Rg+r),由題知斜率k=ba=1Bdv,解得B=abdv,縱截距b=1Bdv·(Rg+r),解得r=a-Rg,根據(jù)電阻定律得r=ρl'S,其中l(wèi)'=d,S=lh,聯(lián)立解得ρ=(a-Rg)lhd。 - 7 -