2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn)14 電學(xué)實(shí)驗(yàn)（含解析）

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1、專題限時(shí)集訓(xùn)(十四) (建議用時(shí)：40分鐘) [專題通關(guān)練] 1．(易錯(cuò)題)圖甲游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________cm，圖乙螺旋測(cè)微器讀數(shù)為______mm，圖丙電阻箱的讀數(shù)為________Ω。 [解析]　圖甲游標(biāo)卡尺主尺上的讀數(shù)為6.1 cm 分尺上的讀數(shù)為12×0.05 mm＝0.60 mm＝0.060 cm 游標(biāo)尺最終讀數(shù)為6.160 cm。 圖乙螺旋測(cè)微器主尺讀數(shù)為2.5 mm 分尺讀數(shù)為10.3×0.01 mm＝0.103 mm 螺旋測(cè)微器最終讀數(shù)為：2.603 mm(2.600～2.604 mm都可以)。 圖丙電阻箱的讀數(shù)為110 Ω。 [答案]　6.16

2、0　2.600～2.604　110 易錯(cuò)點(diǎn)評(píng)：不理解游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的原理是讀數(shù)出錯(cuò)的主要原因。 2．(易錯(cuò)題)有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4 V　2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的I-U圖線。現(xiàn)有下列器材供選用： A．電壓表(0～5 V，內(nèi)阻為10 kΩ) B．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻為20 kΩ) C．電流表(0～3 A，內(nèi)阻為1 Ω) D．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻為0.4 Ω) E．滑動(dòng)變阻器(0～10 Ω，允許通過的最大電流為2 A) F．滑動(dòng)變阻器(0～500 Ω，允許通過的最大電流為1 A) G．學(xué)生電源(直流，電源電動(dòng)勢(shì)為6 V)、開關(guān)、導(dǎo)線若干

3、 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用圖甲的電路圖而不選用圖乙的電路圖來完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)說明理由：________。 (2)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________。(用字母表示) (3)把圖丙所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成實(shí)物電路圖。 (4)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)描在圖丁所示的I-U坐標(biāo)系中，請(qǐng)用一光滑的曲線將各點(diǎn)連接好。 [解析]　(1)描繪小燈泡的I-U圖線所測(cè)的數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù)，故滑動(dòng)變阻器要起到分壓的作用，又由小燈泡上標(biāo)有“4 V　2 W”的字樣可知小燈泡內(nèi)阻比較小，所以采用電流表外接法。 (2)因小燈泡額

4、定電壓為4 V，則電壓表選量程為0～5 V的電壓表。小燈泡的額定電流為I＝＝ A＝0.5 A，則電流表只能選D，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選最大阻值較小的E，這樣在實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)能使電路中的電流和電壓有明顯的變化，從而可以減小讀數(shù)誤差。 (3)按題圖甲連接實(shí)驗(yàn)電路即可，如圖(a)所示。 (4)按點(diǎn)連線，使圖線通過盡可能多的點(diǎn)，不在圖線上的點(diǎn)盡可能分布在圖線的兩側(cè)，如圖(b)所示。 [答案]　(1)描繪小燈泡的I-U圖線所測(cè)的數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù)，故滑動(dòng)變阻器要起到分壓的作用，又由小燈泡上標(biāo)有“4 V　2 W”的字樣可知小燈泡內(nèi)阻比較小，所以采用電流表外接法　(2)A　D　

5、E　(3)如圖(a)所示　(4)如圖(b)所示 易錯(cuò)點(diǎn)評(píng)：不能合理地選擇和使用電學(xué)儀器是造成出錯(cuò)的主要原因。 3．(原創(chuàng)題)某物理興趣實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量一量程為0.3 V的電壓表的內(nèi)阻，已知電壓表的內(nèi)阻約為300 Ω，除了待測(cè)量的電壓表外，實(shí)驗(yàn)室還有以下實(shí)驗(yàn)器材： A．干電池(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)) B．電阻箱R1(最大阻值為999.9 Ω) C．滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍在0～200 Ω) D．滑動(dòng)變阻器R3(阻值范圍在0～10 Ω) E．定值電阻R4(R4＝20 Ω) F．定值電阻R5(R5＝200 Ω) G．導(dǎo)線若干和兩個(gè)開關(guān)S1、S2。 該小組通過討論設(shè)

6、計(jì)了如圖所示的電路，并進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)操作： Ⅰ.選擇好合適的實(shí)驗(yàn)器材后，按照電路圖連接好電路，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端，閉合開關(guān)S2，將電阻箱的阻值調(diào)至最大值； Ⅱ.將開關(guān)S1閉合，緩慢向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到待測(cè)電壓表的示數(shù)為0.3 V； Ⅲ.將開關(guān)S2斷開，保持滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，直到待測(cè)電壓表的示數(shù)為0.1 V，此時(shí)讀出電阻箱的示數(shù)為602.0 Ω。 根據(jù)以上操作回答下列問題： (1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________，定值電阻應(yīng)選擇________。(填器材所對(duì)應(yīng)的物理符號(hào)) (2)待測(cè)電壓表的內(nèi)阻RV＝________ Ω。

7、 (3)根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的測(cè)量原理以及操作過程分析，電壓表內(nèi)阻的測(cè)量值________(選填“>”“＝”或“<”)真實(shí)值。如果僅將待測(cè)電壓表?yè)Q成另一個(gè)內(nèi)阻更大的電壓表進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量值的誤差將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。 [解析]　(1)該實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器采用了分壓式接法，為了操作方便，應(yīng)選用最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器，故選擇R3；電路中的定值電阻對(duì)電路起保護(hù)作用，由于干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，如果保護(hù)電阻過大，則實(shí)驗(yàn)將無法進(jìn)行，故定值電阻應(yīng)選R4。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知(RV＋602.0 Ω)＝0.3 V，解得待測(cè)電壓表的內(nèi)阻RV＝301.0 Ω。(3)將開關(guān)S2斷開后

8、，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，當(dāng)電壓表的示數(shù)為原來的時(shí)，閉合電路的干路電流將減小，故路端電壓增大，從而使滑動(dòng)變阻器左邊并聯(lián)部分兩端電壓增大，即當(dāng)電壓表的示數(shù)為原來的時(shí)，電阻箱兩端的電壓超過電壓表兩端電壓的2倍，導(dǎo)致所測(cè)量的電阻偏大，所以待測(cè)電壓表內(nèi)阻的測(cè)量值大于真實(shí)值；如果僅將待測(cè)電壓表?yè)Q成另一個(gè)內(nèi)阻更大的電壓表進(jìn)行測(cè)量，則滑動(dòng)變阻器并聯(lián)部分兩端電壓的變化量變小，故測(cè)量值的誤差將變小。 [答案]　(1)R3　R4　(2)301.0　(3)>　變小 4．(2019·湖北四地七校聯(lián)考)在測(cè)定兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用到的器材有一個(gè)電壓表，一個(gè)電阻箱，一個(gè)定值電阻(R0＝15 Ω)，一個(gè)開

9、關(guān)S，兩節(jié)干電池，若干導(dǎo)線，其實(shí)驗(yàn)原理圖如圖甲所示。 (1)在圖乙的實(shí)物圖中，部分電路已正確連接，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將余下部分電路連接好。 (2)改變電阻箱的阻值R，用電壓表(量程0～1.5 V)測(cè)出定值電阻兩端的電壓U。下列三組電阻箱阻值R的調(diào)節(jié)范圍方案中，比較合理的方案是________。 A．15～75 Ω B．150～750 Ω C．1 500～7 500 Ω 丙 (3)開關(guān)S斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其阻值R1，開關(guān)S閉合，讀出電壓表的示數(shù)U1；如此反復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得多組正確的數(shù)據(jù)R2和U2，R3和U3，……使用測(cè)得的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出電壓表示數(shù)的倒數(shù)與電阻箱的阻值R

10、的關(guān)系圖線如圖丙所示，結(jié)合圖線計(jì)算出兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________，內(nèi)阻r＝________。(結(jié)果用a、b和R0表示) (4)用這個(gè)方法測(cè)得的內(nèi)阻和真實(shí)值相比________(選填“偏大”“相等”或“偏小”)。 [解析]　(2)根據(jù)歐姆定律，電路中的最大電流約為Imax＝＝0.1 A，所以電路中的最小電阻約為Rmin＝＝ Ω＝30 Ω，電壓表的偏轉(zhuǎn)角度一般大于量程的三分之一，故電路中的最大電阻約為Rmax＝＝＝90 Ω，所以電阻箱的最大阻值約為(90－15) Ω＝75 Ω，最小阻值等于定值電阻的阻值，所以合理的方案是A。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝，I＝，得＝R＋，結(jié)合題圖丙

11、有＝，＝b，解得E＝，r＝a－R0。(4)利用歐姆定律求出的電流只是R0中的電流，由于電壓表的分流作用，所以內(nèi)阻的測(cè)量值偏小。 [答案]　(1)如圖所示 (2)A　(3)　a－R0　(4)偏小 [能力提升練] 5．(2019·重慶大聯(lián)考)某學(xué)習(xí)小組根據(jù)如圖甲所示的電路來測(cè)量待測(cè)電阻Rx的阻值。其主要步驟如下： (1)將電阻箱阻值調(diào)為9.0 Ω后接入M、N之間，閉合開關(guān)S。適當(dāng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片后，保持滑片的位置不變，改變電阻箱的阻值R，得到6組電流表的示數(shù)I與R的數(shù)據(jù)如下表： 電阻R/Ω 4.5 6.0 8.0 10.5 12.5 14.5 電流I/A 0

12、.60 0.46 0.35 0.27 0.23 0.20 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖乙所示的I-R圖象中描點(diǎn)并作出圖線。 (2)撤去電阻箱，將待測(cè)電阻Rx接入M、N之間，得到電流表讀數(shù)為0.52 A。利用(1)中測(cè)繪的I-R圖象可得Rx＝________Ω，考慮到電流表存在內(nèi)阻，待測(cè)電阻的測(cè)量值________(選填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。 (3)電池長(zhǎng)時(shí)間使用后，可認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)不變，內(nèi)阻增大。如果仍然用本實(shí)驗(yàn)裝置和(1)中測(cè)繪的I-R圖象測(cè)定某一電阻的阻值，測(cè)量值將________(選填“偏大”“偏小”或“不受影響”)。若想再準(zhǔn)確測(cè)定電阻，可進(jìn)行誤差校正，方法是將一電阻箱

13、接在M、N之間，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為7.5 Ω，仍要利用本實(shí)驗(yàn)裝置和(1)中測(cè)繪的I-R圖象實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻箱阻值的準(zhǔn)確測(cè)定，應(yīng)如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器？ _____________________________________________________。 [解析]　(1)橫軸每格表示＝0.5 Ω，縱軸每格表示＝0.02 A，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在I-R圖象中描點(diǎn)連線即可。(2)當(dāng)I＝0.52 A時(shí)，由圖象讀得R＝5.3 Ω，即Rx＝5.3 Ω。設(shè)滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變時(shí)接入電路的阻值為R0，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝，I與R的關(guān)系圖線是通過描點(diǎn)得到的，根據(jù)I的值可以直接從測(cè)繪的I-R圖象中讀得待測(cè)電

14、阻的阻值，原理上不存在誤差，即待測(cè)電阻的測(cè)量值不受影響。(3)I-R圖象遵循I＝，若電池的內(nèi)阻r增大，則同樣的R對(duì)應(yīng)的I將減小，則根據(jù)圖線讀得待測(cè)電阻的測(cè)量值將偏大。當(dāng)R＝7.5 Ω時(shí)從I-R圖象上讀得對(duì)應(yīng)的電流I＝0.37 A，若將阻值為7.5 Ω的電阻箱接在M、N之間，仍要利用本實(shí)驗(yàn)裝置和(1)中測(cè)繪的I-R圖象實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻箱阻值的準(zhǔn)確測(cè)定，則需要移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.37 A。 [答案]　(1)如圖所示 (2)5.3(5.2～5.4均可)　不受影響　(3)偏大　移動(dòng)　滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.37 A 6．(2019·湖南永州聯(lián)考)如圖甲所示為一利用光

15、敏電阻測(cè)量?jī)?chǔ)液罐中液面高度裝置的示意圖。當(dāng)罐中裝滿液體時(shí)，液面與出液口高度差為h，罐外有一豎直放置的管，管內(nèi)一側(cè)有沿豎直線排列的多個(gè)光敏電阻，另一側(cè)有一列光強(qiáng)穩(wěn)定的光源。液面上一浮塊與一塊遮光板通過定滑輪相連，遮光板可隨浮塊的升降在管內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，光敏電阻的總長(zhǎng)度和遮光板的總長(zhǎng)度都為h。當(dāng)儲(chǔ)液罐內(nèi)裝滿液體時(shí)，遮光板的上沿與最下面的光敏電阻的下邊緣等高，管內(nèi)的光均勻地照射在光敏電阻上，光敏電阻和儀表相連?，F(xiàn)要求設(shè)計(jì)一電路以利用上述裝置測(cè)量液面的高度。 甲 為將問題簡(jiǎn)化，假設(shè)管內(nèi)只有3個(gè)光敏電阻R1、R2、R3，分別位于管的上端、下端和中央；它們的暗電阻均為R＝10 kΩ，被管內(nèi)光源照亮?xí)r電

16、阻均為R′＝1.0 kΩ。給定的儀器還有：直流電源E(電動(dòng)勢(shì)為9 V，電阻不計(jì))，3個(gè)定值電阻，阻值分別為R4＝2.5 kΩ，R5＝1.8 kΩ，R6＝1.5 kΩ；電壓表V(量程為0～3 V，內(nèi)阻可視為無窮大)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。 要求：當(dāng)罐內(nèi)裝滿液體時(shí)，電壓表恰好為滿量程。 (1)如圖乙所示為某次電壓表的示數(shù)為________V。 (2)選擇合適的定值電阻，在如圖丙所示虛線框內(nèi)畫出電路圖，并用題中給定的符號(hào)標(biāo)明圖中各元件。 (3)液面與出液口等高時(shí)電壓表的示數(shù)為________V。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (4)若管內(nèi)的光強(qiáng)變暗，使得光敏電阻被照亮?xí)r的阻值變?yōu)?.2 kΩ，

17、則定值電阻的阻值應(yīng)變?yōu)開_______kΩ，便可達(dá)到題目要求。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [解析]　(1)電壓表量程為0～3 V，每小格表示0.1 V，指針示數(shù)為1.40 V。(2)當(dāng)罐內(nèi)裝滿液體時(shí)，3個(gè)光敏電阻均受到光照射，電阻均為1.0 kΩ，可把三個(gè)光敏電阻串聯(lián)后再與定值電阻Rx串聯(lián)，接在直流電源兩端，把電壓表接在定值電阻兩端，則有＝，故Rx＝1.5 kΩ，電壓表應(yīng)與電阻R6并聯(lián)構(gòu)成電路，當(dāng)罐內(nèi)裝滿液體時(shí)，電壓表恰好為滿量程。(3)當(dāng)液面與出液口等高時(shí)，光源完全被遮光板遮住，此時(shí)三個(gè)光敏電阻的阻值均為10 kΩ，則電壓表的示數(shù)為U＝R6＝0.43 V。(4)若光敏電阻被照亮?xí)r的阻值變?yōu)?

18、.2 kΩ，為使電壓表滿量程，則定值電阻的阻值變?yōu)镽′x，R′x滿足3 V＝，解得R′x＝1.8 kΩ。 [答案]　(1)1.40　(2)如圖所示 (3)0.43　(4)1.8 題號(hào) 內(nèi)容 押題依據(jù) 核心考點(diǎn) 核心素養(yǎng) 測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 遷移應(yīng)用伏阻法測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，角度新穎，綜合性強(qiáng) 科學(xué)探究：利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，體現(xiàn)電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)形結(jié)合。 　某同學(xué)僅用一個(gè)電壓表、一個(gè)電阻箱、一個(gè)開關(guān)和若干導(dǎo)線測(cè)量某一電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。 (1)請(qǐng)你根據(jù)上述器材，設(shè)計(jì)出測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路，并按你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)物連接，圖甲中已連好了部

19、分電路，要求在不變動(dòng)已有電路的前提下，正確完成其余電路的連接。 (2)實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)多次改變電阻箱的阻值R并測(cè)得對(duì)應(yīng)的電壓U，再根據(jù)多組R、U數(shù)據(jù)作出U-圖象，則U-圖線為圖乙中的________(填“①”或“②”)圖線。 (3)該電源的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值為E測(cè)＝________V，內(nèi)阻r測(cè)＝________Ω。(結(jié)果保留兩位小數(shù)) [解析]　(1)根據(jù)所給器材設(shè)計(jì)電路圖如圖(a)所示，所以實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)物連線圖如圖(b)所示。 (2)由閉合電路歐姆定律可得U-圖線的表達(dá)式為U＝E－r，所以U-圖線為圖乙中的①圖線。 (3)U-圖線的縱軸截距為該電源的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量值，則E測(cè)＝1.47 V，圖線的斜率絕對(duì)值為該電源內(nèi)阻的測(cè)量值，有r測(cè)＝ Ω＝0.98 Ω。 [答案]　(1)見解析圖　(2)①　(3)1.47(1.46～1.48均正確)　0.98(0.96～1.00均正確) - 9 -