2020届高考物理二轮复习 刷题首选卷 专题十五 电学实验课件

经典特训题组1．某同学用伏安法测某定值电阻的阻值，所用电压表内阻约1000Ω，所用电流表内阻约20Ω，电流表的量程为3mA，由于被测电阻的阻值大小未知，他先后采用了如图甲和乙所示的电路分别进行测量，每次实验通过调节滑动变阻器，记录测得的多组电压表和电流表的读数，作出U­I图象，如图丙和丁。(1)根据电路图甲测得的数据作出的U­I图象应是________(填“丙”或“丁”)图。(2)由测量结果判定电路图________(填“甲”或“乙”)图测量结果较为准确，根据该电路得到电阻的测量值Rx＝________Ω(保留两位有效数字)，Rx的测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。(3)该同学为了减小系统误差，设计了如图戊所示的电路测上述电流表(图中A)的内阻，实验室提供的器材有：A．电流表量程0～6mAB．电流表量程0～4mAC．滑动变阻器0～10ΩD．滑动变阻器0～1000ΩE．定值电阻阻值R＝20ΩF．电源、开关、导线若干电流表A1应选________(选填“A”或“B”)；滑动变阻器应选________(选填“C”或“D”)。若某次测量得到电流表A的示数为2.0mA，电流表A1的示数为3.9mA，则此次测量得到电流表的内阻为________Ω(保留两位有效数字)。答案(1)丁(2)乙1.1×103大于(3)AC19解析(1)根据两电路图可知甲电路中电阻的测量值偏小，画出的U­I图象的斜率偏小，则根据电路图甲测得的数据作出的U­I图象应是丁图。(2)由丁图可知，电阻R的测量值为R＝UI＝2.8－1.53.0－1.2×10－3Ω≈722Ω，则R≫RA，可知应该采用电流表内接电路，即乙电路；根据该电路得到的U­I图象是丙图，可得电阻的测量值R＝UI＝2.8－1.52.6－1.4×10－3Ω≈1.1×103Ω；因测量值中包括电流表的内阻，则Rx的测量值大于真实值。(3)电流表A1应选量程较大的A；滑动变阻器用分压电路，故应选C。根据欧姆定律可得(I1－I)R＝IRA，解得电流表的内阻：RA＝I1－IRI＝19Ω。2．为测定金属丝的电阻率ρ，某同学把一段粗细均匀的金属丝拉直并固定在带有毫米刻度尺的木板上。用多用电表粗测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室有以下器材可选用：电流表A1(量程300mA，内阻r1＝5Ω)；电流表A2(量程600mA，内阻r2约为1Ω)；电压表V(量程20V，内阻r3约为3kΩ)；滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为1A)；滑动变阻器R2(0～250Ω，额定电流为0.01A)；电源E(电动势3V，内阻较小)；导线、开关若干。(1)如图1，用螺旋测微器测量金属丝直径d＝________mm。(2)为准确测出该金属丝的电阻，要求多测几组数据，请帮该同学在方框内(图2)画出测量该电阻R的电路原理图(标出所用仪器的代号)，写出对应的表达式Rx＝________，表达式中各物理量的含义：_________________。(3)如果用符号d表示测得金属丝的直径、L表示金属丝的长度、Rx为金属丝电阻值，则该金属的电阻率ρ＝________(用d、L、Rx表示结果)。答案(1)2.150(2)电路图见解析I1r1I2－I1I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，r1为电流表A1的内阻(3)πd2Rx4L解析(1)螺旋测微器的固定刻度为2mm，可动刻度为15.0×0.01mm＝0.150mm，故金属丝直径d＝2mm＋0.150mm＝2.150mm。(2)实验要求多测几组数据，由题给数据，可知滑动变阻器采用分压接法，故选电阻较小的滑动变阻器R1；题中所给电压表量程太大，故不选用；要测量金属丝的阻值，可以把电流表A1作为电压表使用，故实验电路图如图；根据欧姆定律，有：Rx＝I1r1I2－I1①其中I1为电流表A1的示数，I2为电流表A2的示数，r1为电流表A1的内阻。(3)根据电阻定律，有：Rx＝ρLS②由②代入数据，得：ρ＝πd2Rx4L。3．某同学做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，已知小灯泡标称值为“2.5V1.25W”，实验室中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：电压表V1(量程为3V，内阻为3kΩ)电流表A1(量程为100mA，内阻为10Ω)电流表A2(量程为3A，内阻为0.1Ω)滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为2A)滑动变阻器R2(0～1kΩ，额定电流为0.5A)定值电阻R3(阻值为2.5Ω)定值电阻R4(阻值为10Ω)定值电阻R5(阻值为1kΩ)电源E(E＝3V，内阻不计)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。(1)实验中滑动变阻器应选用________，电流表应选用________，并________(填“串联”或“并联”)定值电阻。(均填器材的符号)(2)在图1中的虚线框内画出电路图。(图中标出选用的器材的符号)(3)实验中得到的该灯泡的伏安特性曲线如图2所示，如果将小灯泡与另一个电动势为2V、内阻为4Ω的电源直接相连，则小灯泡的实际功率为________W。(保留两位有效数字)答案(1)R1A1并联(2)电路图见解析(3)0.25解析(1)为了使小灯泡两端的电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，滑动变阻器应选阻值较小的R1；灯泡额定电流为：I＝PU＝1.25W2.5V＝0.5A＝500mA，电流表A2量程太大，不能用它测电流，把电流表A1与定值电阻R3并联扩大其量程测电流。(2)描绘灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表采用外接法，实验电路图如图所示。(3)在灯泡I­U坐标系内作出电源的I­U图线如图所示：由图示图线可知：U＝0.9V，I＝0.28A灯泡实际功率为：P＝UI＝0.9×0.28W≈0.25W。4．用如图甲所示的实验电路测电源电动势和内电阻，其中R0为定值电阻，R为阻值可调可读的电阻箱。(1)实验中电源电动势E、电压传感器读数U、电阻箱读数R、定值电阻阻值R0、电源内阻阻值r之间的关系式为E＝________。(2)实验测得多组电阻箱读数R及对应的电压传感器读数U，选取电阻箱读数R(Ω)为横坐标，选取y为纵坐标，由计算机拟合得到如图(乙)所示的实验图象，则纵坐标________。A．y＝U(V)B．y＝U2(V2)C．y＝1U(V－1)D．y＝U(V12)(3)若R0＝1Ω，根据在(2)中选取的纵坐标y，由实验图象(乙)可得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω(结果保留两位有效数字)。答案(1)R0＋R＋rR0U(2)C(3)3.02.9解析(1)利用闭合电路欧姆定律可得：E＝UR0(R＋R0＋r)。(2)根据表达式：E＝UR0(R＋R0＋r)可得：1U＝1ER0R＋R0＋rER0，所以纵坐标y应为1U，其单位为V－1，故C正确，A、B、D错误。(3)根据表达式1U＝1ER0R＋R0＋rER0，图象斜率：k＝1ER0＝2.6－1.33.9V－1·Ω－1＝13V－1·Ω－1，可得电源电动势：E＝3.0V；图象截距：R0＋rER0＝1.3V－1，可得电源内阻：r＝2.9Ω。5．指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。(1)如图所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能。关于此多用电表，下列说法中正确的是________(选填选项前面的字母)。A．当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔B．当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔C．当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是红表笔D．当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是红表笔(2)用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示。a．若所选挡位为直流50mA挡，则示数为________mA；b．若所选挡位为电阻×10Ω挡，则示数为________Ω。(3)用该多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤序号：________。A．将红表笔和黑表笔接触B．把选择开关旋转到“×100”位置C．把选择开关旋转到“×1k”位置D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点(4)某小组同学们发现欧姆表的表盘刻度线不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系，他们分别画出了如图所示的几种图象，其中可能正确的是________。答案(1)A(2)21.0190(3)BAD(4)AC解析(1)由图示电路图可知，当S接触点3时，表头与分压电阻串联，此时多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故D错误；由图示电路图可知，当S接触点2时，表头与电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故B、C错误；由图示电路图可知，当S接触点1时，表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故A正确。(2)若所选挡位为直流50mA挡，由图所示可知，其分度值为1mA，则示数为21.0mA；若所选挡位为电阻×10Ω挡，由图所示可知，示数为19×10Ω＝190Ω。(3)用多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后，要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻，首先要把选择开关置于×100挡位位置，然后进行欧姆调零，把红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零刻度线位置，最后再测电阻，故合理的步骤是BAD。(4)设欧姆表内电池电动势为E，内阻为r，电流表内阻与调零电阻的和为Rg，则有：I＝ERg＋r＋Rx，由此可知，随着Rx的增大，I减小，且趋向于0，故C正确，D错误；上式的倒数：1I＝Rg＋r＋RxE，可知1I­Rx是线性函数，Rx＝0时，1I＞0且有最小值，1I随着Rx的增大而增大，故A正确，B错误。6．电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3V，内阻约为3000Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100Ω，额定电流2A)，电源E(电动势6V，内阻不计)，开关两个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。(2)根据设计的电路进行的实验步骤是：移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在的支路分压________(填写“最大”或“最小”)；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针________(填写“满偏”或“半偏”)；保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针________(填写“满偏”或“半偏”)；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________(填“＞”“＝”或“＜”)RV。答案(1)电路图见解析(2)最小满偏半偏(3)＞解析(1)待测电压表电阻(3000Ω)远大于滑动变阻器R1的电阻值(100Ω)，故滑动变阻器R1采用分压式接法；电路图如图所示：(2)根据设计的电路进行的实验步骤是：移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在的支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。(3)电压表串联电阻箱后认为电压不变，而实际该支路电压变大，则电阻箱分压大于计算值，则会引起测量值偏大，故RV＜RV′。7．为了将一电流表改装成欧姆表，某同学设计了如图所示的原理图。实验中用到的器材如下：A．电池：电动势E＝3.0V，内阻r＝1.2ΩB．电流表一个：量程为3mA，内阻