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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題整合突破五 物理實驗 第13講 電學(xué)實驗素能特訓(xùn) 1．[xx南昌一模]某同學(xué)在測量一根粗細均勻合金絲電阻率的實驗中，其主要實驗步驟為： ①用多用電表測量該合金絲的電阻?、谟每潭瘸邷y出合金絲的長度，用螺旋測微器測出其直徑?、墼儆梅卜y合金絲的電阻 回答下列問題： Ⅰ.用多用電表測量合金絲的電阻 (1)開始選用“10”倍率的電阻擋測量發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大，為使測量比較精確，應(yīng)將選擇開關(guān)撥至________倍率的電阻擋。(填“1”或“100”) (2)每次換擋后，需重新________，再進行測量。 (3)測量合金絲的電阻表的指針位置如圖1所示，則該合金絲的電阻測量值是________Ω。 Ⅱ.用伏安法測合金絲的電阻并得出電阻率 (1)現(xiàn)有電源(4 V，內(nèi)阻可不計)，滑動變阻器(0～50 Ω)，電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻約0.125 Ω)，電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)，開關(guān)和導(dǎo)線若干。為了減小測量誤差，實驗電路應(yīng)采用圖2中的________。(選填“甲”或“乙”) (2)實驗得到的合金絲電阻率ρ測________合金絲的真實電阻率ρ真。(選填“大于”“小于”或“等于”) 答案?、?(1)1　(2)歐姆調(diào)零　(3)7.0 Ⅱ.(1)甲　(2)小于 解析?、?用10擋，歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明電阻阻值較小，應(yīng)該換用1擋，換擋之后需要歐姆調(diào)零，讀數(shù)為7.0 Ω。Ⅱ.為了減小電流表的分壓作用，要選用甲。甲的電阻測量值偏小，由電阻定律公式可知，ρ測<ρ真。 2. [xx太原一模]為測量電阻Rx(約600 Ω)的阻值，實驗室可供選擇的器材有： A．電流表?(0～3 mA，內(nèi)阻Rg＝100 Ω) B．電流表?(0～10 mA，內(nèi)阻未知) C．定值電阻R1(300 Ω) D．定值電阻R2(30 Ω) E．滑動變阻器R(0～20 Ω) F．直流電源(E＝3 V，內(nèi)阻不計) G．開關(guān)S及導(dǎo)線若干 某同學(xué)用圖(a)的電路進行測量，回答下列問題： (1)定值電阻應(yīng)選擇________(選填“R1”或“R2”)。 (2)按圖(a)的電路將圖(b)的實物連成實驗電路(圖中已畫出部分電路)。 (3)實驗中，正確接入定值電阻后，閉合開關(guān)S，多次移動滑動觸頭，分別記錄電流表?、電流表?的示數(shù)I1、I2如下表： I1/mA 0.92 1.26 1.75 2.12 2.52 2.98 I2/mA 3.00 4.02 5.60 6.80 8.04 9.60 在圖(c)的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k＝________。(保留兩位有效數(shù)字) (4)根據(jù)圖線求得Rx＝________Ω。(保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)R1　(2)如圖(b)所示　(3)如圖(c)所示；　3.2 (4)5.6102 解析　(1)按圖(a)可知，電流表G滿偏時并聯(lián)部分的電壓為U＝Ig(Rg＋Rx)＝310－3(100＋600) V＝2.1 V，而R定＝＝300 Ω，因此定值電阻應(yīng)選擇R1；(2)連接電路實物圖時注意電流由電流表正接線柱流入，負接線柱流出。電流表A的負接線柱連接滑動變阻器的滑動端接線柱；(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標系中描點，然后用直線擬合各數(shù)據(jù)點，在圖線中找出兩點，計算出斜率k＝3.2；(4)由串并聯(lián)規(guī)律可知：＝?I2＝(＋1)I1，由(3)得：＋1＝3.2?Rx＝560 Ω。 3．[xx廊坊質(zhì)監(jiān)]某同學(xué)要用電阻箱和電壓表測量某水果電池組的電動勢和內(nèi)阻，考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大，為了提高實驗的精度，需要測量電壓表的內(nèi)阻。實驗室中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表，該同學(xué)便充分利用這塊表，設(shè)計了如圖所示的實驗電路，既能實現(xiàn)對該電壓表的內(nèi)阻的測量，又能利用該表完成水果電池組電動勢和內(nèi)阻的測量。他用到的實驗器材有：待測水果電池組(電動勢約4 V，內(nèi)阻約50 Ω)、雙向電壓表(量程為2 V，內(nèi)阻約為2 kΩ)、電阻箱(0～9999 Ω)、滑動變阻器(0～200 Ω)、一個單刀雙擲開關(guān)及若干導(dǎo)線。 (1)該同學(xué)按如圖所示電路圖連線后，首先利用半偏法測出了電壓表的內(nèi)阻。請完善測量電壓表內(nèi)阻的實驗步驟： ①將R2的滑片滑至最左端，將S撥向1位置，將電阻箱R1阻值調(diào)為0； ②調(diào)節(jié)R2的滑片，使電壓表示數(shù)達到滿偏； ③保持________不變，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的示數(shù)達到________； ④讀出電阻箱的阻值，記為R1，則電壓表的內(nèi)阻RV＝________。 (2)若測得電壓表內(nèi)阻為2 kΩ，可分析此測量值應(yīng)________真實值。(填“大于”“等于”或“小于”) (3)接下來測量電源電動勢和內(nèi)阻，實驗步驟如下： ①將開關(guān)S撥至________(填“1”或者“2”)位置，將R2的滑片移到最________端，不再移動； ②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表的示數(shù)達到一合適值，記錄電壓表的示數(shù)和電阻箱的阻值； ③重復(fù)第二步，記錄多組電壓表的示數(shù)和對應(yīng)的電阻箱的阻值。 (4)若將電阻箱與電壓表并聯(lián)后的阻值記錄為R，作出－圖象。則可消除系統(tǒng)誤差，如圖所示，其中橫軸截距為b，斜率為k，則電動勢的表達式為：________，內(nèi)阻的表達式為：________。 答案　(1)③R2　半偏(或1 V)?、躌1　(2)大于　(3)①2　左　(4)　 解析　(1)開關(guān)擲向1，電阻箱調(diào)零，調(diào)節(jié)滑片位置使電壓表滿偏2 V；然后保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表半偏即1 V，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律確定電壓表內(nèi)阻RV＝R1。(2)調(diào)節(jié)電阻箱阻值由零開始增大到R1時，電路總電阻增大，路端電壓增大，即電壓表所在支路兩端電壓大于2 V；而電壓表兩端電壓為1 V，則電阻箱兩端電壓大于1 V，由串聯(lián)分壓原理可知，電壓表內(nèi)阻測量值(電阻箱示數(shù))大于電壓表實際內(nèi)阻，故測量值偏大。(3)用電阻箱和電壓表測電源電動勢和內(nèi)電阻實驗中，電壓表測量電源的路端電壓，故開關(guān)應(yīng)擲于2位置，滑動變阻器滑片移到最左端。(4)由閉合電路歐姆定律可知，路端電壓U＝R?＝＋?＝(－)，由題意知，＝k，＝b，解得：E＝，r＝。 4．[xx衡水一調(diào)]二極管是一種半導(dǎo)體元件，它的符號為“”，其特點是具有單向?qū)щ娦?。電流從正極流入時電阻比較小。而從負極流入時電阻比較大。 (1)某課外興趣小組想要描繪某種晶體二極管的伏安特性曲線，因二極管外殼所印的標識模糊，為判斷該二極管的正、負極，他們用多用電表電阻擋測二極管的正、反向電阻。其步驟是：將選擇開關(guān)旋至合適倍率，進行歐姆調(diào)零。將黑表筆接觸二極管的左端、紅表筆接觸右端時，指針偏角比較小。然后將紅、黑表筆位置對調(diào)后再進行測量，指針偏角比較大，由此判斷________ (填“左”或“右”)端為二極管的正極。 (2)廠家提供的伏安特性曲線如圖，為了驗證廠家提供的數(shù)據(jù)，該小組對加正向電壓時的伏安特性曲線進行了描繪，可選用的器材有： A．直流電源E：電動勢3 V，內(nèi)阻忽略不計 B．滑動變阻器R：0～20 Ω C．電壓表V1：量程5 V，內(nèi)阻約50 kΩ D．電壓表V2：量程3 V，內(nèi)阻約20 kΩ E．電流表A：量程0.6 A，內(nèi)阻約0.5 Ω F．電流表mA：量程50 mA，內(nèi)阻約5 Ω G．待測二極管D H．單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干 為了提高測量結(jié)果的準確度，電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用________。(填寫各器材前的字母代號) (3)為了達到測量目的，請在虛線框內(nèi)畫出正確的實驗電路原理圖。 答案　(1)右　(2)D　F　(3)如圖 解析　(1)電流從紅表筆流入，黑表筆流出，由于歐姆擋的電源在表內(nèi)，因此，黑表筆接內(nèi)部電源的正極，紅表筆接內(nèi)部電源的負極。當黑表筆接觸二極管左端，紅表筆接右端時，指針偏角較小，讀數(shù)很大，將紅、黑表筆對調(diào)后，再測，指針偏角較大，讀數(shù)很小，正向?qū)?，所以右端為二極管的正極。 (2)對加正向電壓時的伏安特性曲線進行描繪，由于電源電動勢3 V，因此電壓表應(yīng)選用V2，應(yīng)選D。從廠家提供的伏安特性曲線圖可知，正向電流最大30 mA左右，因此電流表應(yīng)選F。 (3)為達到測量二極管伏安特性曲線的目的，滑動變阻器必須用分壓式，由廠家提供的伏安特性曲線可知，R＝≈50 Ω，與電壓表V2電阻20 kΩ比較是小電阻，應(yīng)用電流表的外接。 5．[xx廈門質(zhì)監(jiān)]某物理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過程中，用伏安法研究某種小燈泡L1(6 V　2.5 W)的伏安特性曲線，設(shè)計了如圖甲所示的電路，要求多次測量，盡可能減小實驗誤差，備有下列器材： A．直流電源 B．電壓表V C．電流表A D．滑動變阻器R1(0～20 Ω，5 A) E．滑動變阻器R2(0～200 Ω，1 A) F．開關(guān)與導(dǎo)線若干 請回答以下問題： (1)滑動變阻器應(yīng)選擇________(填選項前的字母)。 (2)根據(jù)實驗原理，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實驗電路實物圖連接完整。 (3)開關(guān)S閉合之前，圖中滑動變阻器的滑片應(yīng)該置于________。(選填“A端”、“B端”或“AB中間”) (4)如圖丙所示為該種小燈泡的UI圖象，現(xiàn)將兩個這種小燈泡L1、L2與一個阻值為5 Ω的定值電阻R連成如圖丁所示的電路，電源的內(nèi)阻為r＝2.5 Ω，開關(guān)S閉合后，小燈泡L1與定值電阻R的電功率恰好均為P，則P＝________W，電源的電動勢E＝________V。 答案　(1)D　(2)如圖所示　(3)A端　(4)0.2　6 解析　(1)繪制伏安特性曲線，要求小燈泡兩端電壓由零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，故滑動變阻器采用分壓式電路，因此選擇阻值較小的滑動變阻器，選D。(2)小燈泡電阻較小，測量電路采用電流表外接。(3)為確保閉合開關(guān)時，小燈泡兩端電壓最小，滑動變阻器滑片應(yīng)置于A端。(4) L1與電阻R并聯(lián)，電壓相等、功率相等，故此時小燈泡L1的電阻為5 Ω，由伏安特性曲線可知，此時小燈泡L1兩端電壓為1 V，通過的電流為0.2 A，所以功率P＝UI＝0.2 W；由并聯(lián)電路知識可知，通過L2的電流為0.4 A，由伏安特性曲線可知，L2兩端電壓為4 V；故電路的路端電壓為5 V；由閉合電路歐姆定律U＝E－Ir可知，E＝U＋Ir＝5 V＋0.42.5 V＝6 V。 6．[xx江西質(zhì)檢](1)某研究小組的同學(xué)為了測量某一電阻Rx的阻值，甲同學(xué)先用多用電表進行粗測。使用多用電表歐姆擋時，將選擇開關(guān)置于合適的擋位后，必須先將兩表筆短接，再進行________，使指針指在歐姆刻度的“0”處。若該同學(xué)將選擇旋鈕置于“1”位置，指針在刻度盤上停留的位置如圖甲所示，則所測量的值為________Ω。 (2)為進一步精確測量該電阻，實驗臺上擺放有以下器材： A．電流表(量程15 mA，內(nèi)阻未知) B．電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻未知) C．電阻箱(最大電阻99.99 Ω) D．電阻箱(最大電阻999.9 Ω) E．電源(電動勢3 V，內(nèi)阻1 Ω) F．單刀單擲開關(guān)2只 G．導(dǎo)線若干 乙同學(xué)設(shè)計的電路圖如圖乙所示，現(xiàn)按照如下實驗步驟完成實驗： ①調(diào)節(jié)電阻箱，使電阻箱有合適的阻值R1，僅閉合S1，使電流表指針有較大的偏轉(zhuǎn)且讀數(shù)為I； ②調(diào)節(jié)電阻箱，保持開關(guān)S1閉合，閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R2，使電流表讀數(shù)仍為I。 a．根據(jù)實驗步驟和實驗器材規(guī)格可知，電流表應(yīng)選擇________，電阻箱應(yīng)選擇________。(填器材前字母) b．根據(jù)實驗步驟可知，待測電阻Rx＝________(用題目所給測量量表示)。 (3)利用以上實驗電路，閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱R，可測量出電流表的內(nèi)阻RA，丙同學(xué)通過調(diào)節(jié)電阻箱R，讀出多組R和I值，作出了－R圖象如圖丙所示。若圖象中縱軸截距為1 A－1，則電流表內(nèi)阻RA＝________Ω。 答案　(1)歐姆調(diào)零　18.0　(2)②A　D　R2－R1　(3)2 解析　(1)在使用多用電表歐姆擋測電阻時，換擋必進行歐姆調(diào)零。所測電阻值為18.0 Ω。(2)因電源的電動勢為3 V，要求電流表指針有較大的偏轉(zhuǎn)，故電流表選用A，電阻箱選用D。根據(jù)串并聯(lián)電路特點和閉合電路歐姆定律，對步驟①可得：E＝I(r＋R1＋Rx)；對步驟②可得：E＝I(r＋R2)，聯(lián)立可得：Rx＝R2－R1。(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點和閉合電路歐姆定律，E＝I(r＋R＋RA)，可得：＝＋R，即＝1 A，RA＝2 Ω。 7．[xx鄭州質(zhì)監(jiān)]為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制。光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)。 (1)某光敏電阻R在不同照度下的阻值如下表，根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)，在如圖坐標系中描繪出了阻值隨照度變化的曲線。由圖象可求出照度為1.0 lx時的電阻約為________kΩ。 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻/kΩ 5.8 3.7 2.8 2.3 — 1.8 (2)如圖所示是街道路燈自動控制模擬電路，利用直流電源為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電。為達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應(yīng)接在________(填“AB”或“BC”)之間，請用筆畫線代替導(dǎo)線，正確連接電路元件。 (3)用多用電表“10 Ω”擋，按正確步驟測量圖中電磁鐵線圈電阻時，指針示數(shù)如圖所示，則線圈的電阻為________Ω。已知當線圈中的電流大于或等于2 mA時，繼電器的銜鐵將被吸合。圖中直流電源的電動勢E＝6 V，內(nèi)阻忽略不計，滑動變阻器有三種規(guī)格可供選擇：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～200 Ω，1 A)、R3(0～1750 Ω，1 A)。要求天色漸暗照度降低至1.0 lx時點亮路燈，滑動變阻器應(yīng)選擇________(填R1、R2、R3)。為使天色更暗時才點亮路燈，應(yīng)適當?shù)豞_______(填“增大”或“減小”)滑動變阻器的電阻。 答案　(1)2.0(誤差允許范圍內(nèi)均對)　(2)AB　如圖 (3)140　R3　減小 解析　(1)由描點繪測的圖象可以找出照度為1.0 lx時光敏電阻的阻值為2.0 kΩ；(2)電源與開關(guān)、滑動變阻器、光敏電阻和電磁鐵串聯(lián)起來。當受光照作用較強時，光敏電阻阻值較小，通過電磁鐵的電流較大，對銜鐵磁力增大，與觸點C接通，此時應(yīng)使路燈不亮，故路燈應(yīng)接在AB之間；(3)多用電表讀數(shù)為14，乘以倍數(shù)“10”，故線圈電阻為140 Ω。由閉合電路歐姆定律可知，電路總電阻達到3 kΩ時，電路接通，故滑動變阻器電阻應(yīng)與光敏電阻同一數(shù)量級，故滑動變阻器選擇R3。天色更暗，光敏電阻阻值增大，為使路燈此時點亮，則滑動變阻器電阻應(yīng)減小。 8．[xx石家莊模擬]如圖甲所示是測量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖，R1是電阻箱(0～99.9 Ω)，R是滑動變阻器，A1和A2是電流表，E是電源(電動勢12 V，內(nèi)阻忽略不計)。 在保證安全和滿足要求的情況下，使測量范圍盡可能大，具體實驗步驟如下： ①閉合S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R和電阻箱R1，使A2示數(shù)I2＝0.20 A，記下此時電阻箱的阻值R1和A1的示數(shù)I1； ②重復(fù)步驟①且使A2示數(shù)仍為I2＝0.20 A，測量多組R1和I1值； ③將實驗測得的數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，如圖乙所示。 根據(jù)實驗回答以下問題： (1)現(xiàn)有四只供選用的電流表： A．電流表(0～3 mA，內(nèi)阻為2.0 Ω) B．電流表(0～3 mA，內(nèi)阻未知) C．電流表(0～0.3 A，內(nèi)阻為10 Ω) D．電流表(0～0.3 A，內(nèi)阻未知) 請根據(jù)實驗過程判斷A1應(yīng)選用________，A2應(yīng)選用________(填寫選項字母)。 (2)在圖乙中的坐標紙上畫出R1與的關(guān)系圖。 (3)根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)得出Rx＝________Ω。 答案　(1)D　C　(2)如圖所示　(3)40 解析　(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)以及Rx和R1的電阻值差距不大，在保證安全和滿足要求的情況下，使測量范圍盡可能大，兩電流表均選用量程為0.3 A的電流表；由串并聯(lián)電路的特點，可知：(Rx＋RA2)I2＝(R1＋RA1)I1，可得：R1＝(Rx＋RA2)I2－RA1，在R1圖象中，圖線的斜率k＝(Rx＋RA2)I2，因此需要知道RA2的阻值，故電流表A1選用D，電流表A2選用C。(3)由k＝(Rx＋RA2)I2，可得：Rx＝－RA2＝40 Ω。