（通用版）2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題分層突破練15 電學(xué)實(shí)驗(yàn)（含解析）

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1、專題分層突破練15　電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1. 甲 (2018全國(guó)Ⅰ卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的電路探究在25~80 ℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性。所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標(biāo)稱值(25 ℃時(shí)的阻值)為900.0 Ω;電源E(6 V,內(nèi)阻可忽略);電壓表(量程150 mV);定值電阻R0(阻值20.0 Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω);電阻箱R2(阻值范圍0~999.9 Ω);單刀開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2。 實(shí)驗(yàn)時(shí),先按圖甲連接好電路,再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃。將S2與1端接通,閉合S1,調(diào)節(jié)R1的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0

2、;保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調(diào)節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0;斷開S1,記下此時(shí)R2的讀數(shù),逐漸降低溫控室的溫度t,得到相應(yīng)溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0 ℃,實(shí)驗(yàn)得到的R2-t數(shù)據(jù)見下表。 t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列問題: (1)在閉合S1前,圖甲中R1的滑片應(yīng)移動(dòng)到　　　　　(選填“a”或“b”)端;? (2)在圖乙的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn),并做出R

3、2-t曲線; 乙 丙 (3)由圖乙可得到RT在25~80 ℃范圍內(nèi)的溫度特性,當(dāng)t=44.0 ℃時(shí),可得RT=　　　　Ω;? (4)將RT握于手心,手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖丙所示,該讀數(shù)為　　　　　Ω,則手心溫度為　　　　　℃。? 2.在研究性課題的研究中,小剛、小聰和小明所在的小組收集了手機(jī)的電池以及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻、電容、電感線圈等電子器件?，F(xiàn)從這些材料中選取兩個(gè)待測(cè)元件進(jìn)行研究,一是電阻Rx(阻值約2 kΩ),二是手機(jī)中常用的鋰電池(電動(dòng)勢(shì)E的標(biāo)稱值為3.4 V),在操作臺(tái)上還準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材: A.電壓表V(量程4 V,內(nèi)阻RV約10 kΩ)

4、 B.電流表A1(量程100 mA,內(nèi)阻RA1約20 Ω) C.電流表A2(量程2 mA,內(nèi)阻RA2約20 Ω) D.滑動(dòng)變阻器(0~10 Ω,額定電流1 A) E.電阻箱R0(0~999.9 Ω) F.開關(guān)S一只、導(dǎo)線若干 (1)小剛采用伏安法測(cè)定Rx的阻值,他使用的電池是待測(cè)的鋰電池。電流表應(yīng)選擇　　　　,圖甲是他連接的部分實(shí)驗(yàn)器材,請(qǐng)你用筆劃線完成實(shí)物連接;他用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)作為Rx的測(cè)量值,則測(cè)量值　　　　真實(shí)值(選填“大于”或“小于”);? (2)小聰和小明設(shè)計(jì)了圖乙所示的電路圖測(cè)量鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。 ①小聰?shù)膶?shí)驗(yàn)操作是:閉合開關(guān)S。調(diào)整電阻箱

5、的阻值為R1時(shí),讀出電壓表的示數(shù)為U1;調(diào)整電阻箱的阻值為R2時(shí),讀出電壓表的示數(shù)為U2。根據(jù)小聰測(cè)出的數(shù)據(jù)可求得該電池的電動(dòng)勢(shì),其表達(dá)式為E=　　　　　　;? ②小明認(rèn)為用線性圖象處理數(shù)據(jù)更便于分析。他在實(shí)驗(yàn)中多次改變電阻箱阻值,獲取了多組數(shù)據(jù),畫出的1U-1R圖象為一條直線(見圖丙)。由圖丙可知該電池的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　 V、內(nèi)阻r=　　　　 Ω。(保留兩位有效數(shù)字)? 3.(2019湖南長(zhǎng)沙模擬)某同學(xué)要測(cè)量額定電壓為3 V的某圓柱體電阻R的電阻率ρ。 (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度,如圖所示,則其長(zhǎng)度L=　　　　 mm。? (2)為精確測(cè)量R的阻值,該同學(xué)先用如圖所示的指針式多

6、用電表粗測(cè)其電阻。他將紅黑表筆分別插入“+”“-”插孔中,將選擇開關(guān)置于“×1”擋位置,然后將紅、黑表筆短接調(diào)零,此后測(cè)阻值時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度如圖甲所示。試問: ①為減小讀數(shù)誤差,該同學(xué)應(yīng)將選擇開關(guān)置于“　　”擋位置。? ②再將紅、黑表筆短接,此時(shí)發(fā)現(xiàn)指針并未指到右邊的“0 Ω”處,如圖乙所示,那么他該調(diào)節(jié)　　　　直至指針指在“0 Ω”處再繼續(xù)實(shí)驗(yàn),結(jié)果看到指針指在如圖丙所示位置。? ③現(xiàn)要進(jìn)一步精確測(cè)量其阻值,實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材: A.靈敏電流計(jì)G(量程200 μA,內(nèi)阻300 Ω) B.電流表A(量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3 Ω) C.電壓表V1(量程3 V,內(nèi)阻

7、約3 kΩ) D.電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻約5 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為10 Ω) F.最大阻值為99.99 Ω的電阻箱R2 以及電源E(電動(dòng)勢(shì)4 V,內(nèi)阻可忽略)、開關(guān)、導(dǎo)線若干 若為了提高測(cè)量精確度并且使電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大,除電源、開關(guān)、導(dǎo)線以外還應(yīng)選擇的最恰當(dāng)器材(只需填器材前面的字母)有　　　　。請(qǐng)畫出你設(shè)計(jì)的電路圖。? 4.某實(shí)驗(yàn)小組要描繪小燈泡(2.5 V　0.5 W)的伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)室提供以下器材可供選擇: A.直流電源3 V(內(nèi)阻不計(jì)) B.直流電流表0~300 mA(內(nèi)阻約為5 Ω) C.直流電

8、流表0~600 mA(內(nèi)阻約為1 Ω) D.直流電壓表0~3 V(內(nèi)阻約為3 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器0~100 Ω(允許通過的最大電流為0.5 A) F.滑動(dòng)變阻器0~10 Ω(允許通過的最大電流為2 A) G.導(dǎo)線和開關(guān) 實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能進(jìn)行多次測(cè)量。 (1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用　　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用　　　　。(填器材前的字母標(biāo)號(hào))? (2)圖中已將可能用到的儀器畫出,請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,將圖中各器材連接成完整的電路。 (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出的小燈泡I-U圖線如圖所示。由此可知,當(dāng)電壓為1.5 V時(shí),小燈泡的燈絲電阻為　　　　 Ω(結(jié)果保留兩位有效

9、數(shù)字)。? (4)如果將該小燈泡直接與電動(dòng)勢(shì)為2 V、內(nèi)阻為10 Ω的電池連接,此時(shí)小燈泡的功率為　　　　 W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。? 5.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一段粗細(xì)均勻、電阻率較大的電阻絲,于是設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究,其中MN為電阻絲,R0是阻值為1.0 Ω的定值電阻,實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)滑片P,記錄電壓表示數(shù)U,電流表示數(shù)I以及對(duì)應(yīng)的PN長(zhǎng)度x,繪制了U-I圖線如圖乙所示。 (1)由圖乙求得電池的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　 V,內(nèi)阻r=　　　　 Ω。? (2)實(shí)驗(yàn)中由于電表內(nèi)阻的影響,電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值　　　　(選填“大于”“等于”或“小于”)其真實(shí)值。? (3)根

10、據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可繪出圖象,如圖丙所示。圖象斜率為k,電阻絲橫截面積為S,可求得電阻絲的電阻率ρ=　　　　,電表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量　　　　(選填“有”或“沒有”)影響。? 專題分層突破練15　電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.答案 (1)b (2)將(60.0,320.0)和(70.0,270.0)兩個(gè)點(diǎn)畫進(jìn)圖中并連出圓滑的R2-t曲線 (3)450.0 (4)620.0　33.0 解析 (1)滑片在b端可以使R1的阻值全部接進(jìn)電路,保證安全。 (2)描點(diǎn)后注意與已有曲線連接成一個(gè)完整的圓滑曲線。 (3)從R2-t曲線中可讀出t=44.0℃時(shí)R2=450.0Ω,所以RT=R2=450.0Ω

11、 (4)從R2-t曲線中找到縱坐標(biāo)為620.0的點(diǎn),其橫坐標(biāo)為33.0℃。 2.答案 (1)C(或A2)　實(shí)線連接圖如圖所示　大于 (2)①E=U1U2(R1-R2)U2R1-U1R2?、?.3　0.25 解析 (1)測(cè)量Rx的阻值時(shí),滑動(dòng)變阻器采取分壓接法,由于待測(cè)電阻的阻值較大,電流表采取內(nèi)接法,實(shí)物圖如圖所示;通過待測(cè)電阻的最大電流為Im=3.42000=1.7mA,故電流表選取C或A2;由于電流表采取內(nèi)接法,用電壓表的讀數(shù)除以電流表的讀數(shù)應(yīng)該為待測(cè)電阻與電流表內(nèi)阻的阻值之和,所以測(cè)量值大于真實(shí)值,完整的實(shí)物連接圖如圖所示: (2)①由閉合電路的歐姆定律可知:E=U1+U

12、1R1r,E=U2+U2R2r,聯(lián)立解得:E=U1U2(R1-R2)U2R1-U1R2;②由閉合電路的歐姆定律可知:E=U+URr,整理得1U=rE×1R+1E,故截距1E=0.3,解得E=103V=3.3V,斜率rE=0.6-0.34=340,解得r=0.25Ω。 3.答案 (1)70.15　(2)①×10?、跉W姆調(diào)零旋鈕　③ACEF　電路圖如圖所示 解析 (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù): ①確定游標(biāo)卡尺的種類:20分度,精確度為0.05mm;②讀出主尺上的示數(shù):70mm;③讀出游標(biāo)尺上第幾條刻度線與主尺的刻度線對(duì)齊:第3條;④計(jì)算游標(biāo)尺的示數(shù):3×0.05=0.15mm;⑤計(jì)算游標(biāo)卡尺的示

13、數(shù):把主尺示數(shù)與游標(biāo)尺示數(shù)相加,即長(zhǎng)度L=70.15mm。 (2)①歐姆表的讀數(shù):歐姆表的指針在表盤中間附近時(shí)讀數(shù)比較準(zhǔn)確。選擇開關(guān)置于“×1”擋位置,由圖甲所示,可知所選擋位太小,為準(zhǔn)確測(cè)量,應(yīng)換大擋,把選擇開關(guān)置于×10擋位置。 ②歐姆調(diào)零:換擋后指針并未指到右邊的“0Ω”處,應(yīng)重新進(jìn)行歐姆調(diào)零,把紅黑表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕進(jìn)行歐姆調(diào)零,由圖丙所示,可知待測(cè)電阻阻值約為150Ω。 ③儀器的選擇:電阻額定電壓是3V,電壓表應(yīng)選C(量程3.0V,內(nèi)阻約3kΩ);通過待測(cè)電阻的最大電流約為I=UR=3150A=0.02A=20mA=20000μA,電流遠(yuǎn)小于電流表量程(0.6A),

14、遠(yuǎn)大于靈敏電流計(jì)G量程(200μA),量程太大或太小,讀數(shù)誤差太大。因此可以用電阻箱F與靈敏電流計(jì)并聯(lián)改裝成量程為20mA的電流表;此外還需要滑動(dòng)變阻器E,因此所需實(shí)驗(yàn)器材為A、C、E、F。②電路連接方式:要求電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大,且滑動(dòng)變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻阻值,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法;改裝后的電流表(靈敏電流計(jì)與電阻箱并聯(lián))的內(nèi)阻約為3Ω,可知R2>RA·RV,故電流表采用內(nèi)接法。實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 4.答案 (1)B　F (2) (3)8.6　(4)0.094 解析 (1)已知小燈泡的額定電壓為2.5V,額定功率為0.5W,可知額定電流I=PU=0.52

15、.5A=0.2A,為了保證電流表讀數(shù)的準(zhǔn)確性,所以選擇B;實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化,并能進(jìn)行多次測(cè)量,應(yīng)該采用分壓式接法,滑動(dòng)變阻器選擇最大阻值較小的,采用分壓式能使小燈泡兩端電壓變化更加均勻,作出的圖象更加準(zhǔn)確,所以選擇F。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,將圖中各器材連接成完整的電路,如圖所示。 (3)根據(jù)圖線可知,當(dāng)電壓為1.5V時(shí),電流為0.175A,根據(jù)歐姆定律可知小燈泡的內(nèi)阻為1.50.175Ω≈8.6Ω。 (4) 如果將該小燈泡與電動(dòng)勢(shì)為2V,內(nèi)阻為10Ω的電池連接,在小燈泡的I-U圖中畫出電池的I-U圖線,如圖所示,兩圖線的交點(diǎn)I=0.125A,U=0.75V,

16、表示流過小燈泡的電流與小燈泡兩端的電壓,所以其功率P=UI≈0.094W。 5.答案 (1)1.49　0.45　(2)小于　(3)kS　沒有 解析 (1)由閉合電路歐姆定律可知:U=E-I(r+R0),則可知,圖乙中的圖象與縱坐標(biāo)間的交點(diǎn)表示電動(dòng)勢(shì),故E=1.49V;圖象的斜率表示r+R0,則r+R0=1.49-1.20.20Ω=1.45Ω,解得:r=1.45Ω-1.0Ω=0.45Ω。 (2)由圖示可知,伏安法測(cè)電阻相對(duì)于電源來說采用電流表外接法,由于電壓表分流作用,電流表測(cè)量值偏小,當(dāng)外電路短路時(shí),電壓表不再有分流作用,電流測(cè)量值等于真實(shí)值,電源的U-I圖象如圖所示,由圖象可知,電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值小于真實(shí)值,電源內(nèi)阻測(cè)量值小于真實(shí)值。 (3)根據(jù)歐姆定律可知,電阻R=UI=ρxS,則可知k=ρS,解得:ρ=kS,若考慮電表內(nèi)阻,則可得關(guān)系式UI=ρxS+RA,圖象的斜率不變,所以得出的電阻率沒有影響。 11