2020高考物理二輪復習 600分沖刺 專題五 實驗技能與創(chuàng)新 第14講 電學實驗與創(chuàng)新優(yōu)練（含解析）

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1、電學實驗與創(chuàng)新 1．(2019·遼寧大連模擬)某同學利用如圖所示電路，測量一表盤有刻度但數(shù)值已模糊的靈敏電流計G的滿偏電流Ig及內阻Rg；已知該電流計的滿偏電流約為300 μA, 內阻Rg約幾百歐，實驗室提供器材如下： 電壓表V(量程3 V，內阻約為15 kΩ)； 電阻箱R0(最大阻值為9 999.9 Ω)； 滑動變阻器R1 (阻值0～5 Ω，額定電流1.0 A)； 電源E電動勢為4 V(內阻不計)；開關、導線。 實驗步驟如下： Ⅰ.當電阻箱阻值為r1時，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，使電流計滿偏，記錄此時電壓表的示數(shù)U1； Ⅱ.當電阻箱阻值為r2時，閉合開關，調節(jié)滑動

2、變阻器，重新使電流計滿偏，記錄此時電壓表的示數(shù)U2。 Ⅲ.根據(jù)測量數(shù)據(jù)求出靈敏電流計的滿偏電流和內阻。 請根據(jù)如上所述回答下列問題： (1)在步驟Ⅰ和Ⅱ中，閉合開關S前滑動變阻器的滑動觸片應置于最__右__端(填“左”或“右”)； (2)實驗測得電流計內阻Rg＝　或Rg＝　。(用r1、r2、U1、U2表示) [解析]　(1)閉合開關S前滑動變阻器的滑動觸片應置于最右端，這樣負載獲得的電壓小，防止燒壞電表。 (2)根據(jù)歐姆定律得，第一次滿偏：U1＝Ig(r1＋Rg)，同理第二次滿偏U2＝Ig(r2＋Rg)，聯(lián)立解得：Rg＝，Ig＝。 2．(2019·福建寧德模擬)實驗室某同學為

3、了描繪小燈泡(2.5 V,0.3 A)的伏安特性曲線，將小燈泡、雙量程電流表(量程為0～0.6 A和0～3 A)、雙量程電壓表(量程為0～3 V和0～15 V)、滑動變阻器、電源、開關及導線按圖甲所示電路圖連接，實物連接圖如圖乙所示。 (1)請指出該同學實物連接不妥之處：__見解析__； (2)改正連接錯誤后，該同學閉合開關，移動滑動變阻器，電壓表讀數(shù)如圖丙，則它的讀數(shù)是__1.80__ V； (3)該同學用多用電表粗測該小燈泡的電阻，操作步驟如下： ①調節(jié)指針定位螺絲機械調零，把選擇開關撥到“×10”的歐姆擋上； ②把紅黑表筆插入測試筆插孔中，先把兩表筆相接觸，旋轉調零

4、旋鈕，使指針指在零歐姆處； ③把兩表筆分別與待測電阻的兩端相接，發(fā)現(xiàn)這時指針幾乎指在零歐姆處； ④換用“×1”歐姆擋測量，發(fā)現(xiàn)這時指針偏轉適中，隨即記下電阻數(shù)值； ⑤把表筆從測試筆插孔拔出后，開關應置于交流電壓最高擋或“OFF”擋； 但這位同學在實驗中還是有一處不符合要求，請你指出__見解析__。 (4)下圖是用多用電表粗測該小燈泡電阻的實錄，三個操作中，最合理的是__C__。 [解析]　 (1)電流表應該接量程為0.6 A的接線柱； (2)電壓表選擇量程是量程為0～3 V，每一小格對應0.1 V，且估讀一位，故圖示指針對應刻度為1.80 V; (3)換用“×1”歐姆

5、擋測量時沒有紅黑表筆短接進行歐姆調零； (4)多用電表測電阻時，應將待測電阻從電路中斷開，同時手不能接觸待測電阻，故選C。 3．(2019·湖北模擬)某實驗小組想組裝一個雙量程(3 V、15 V)的電壓表，提供的器材如下： A．電流表：滿偏電流為300 VA，內阻未知； B．干電池E：電動勢為3 V，內阻未知； C．滑動變阻器R1：最大阻值約為5 kΩ，額定電流為1 A； D．滑動變阻器R2：最大阻值約為16 kΩ，額定電流為0.5 A； E．電阻箱R0：0～9 999.9 Ω； F定值電阻R3：40 kΩ，額定電流為0.1 A； G．開關兩個，導線若干。 回答下列問題

6、： (1)若用圖示電路測量電流表的電阻，則滑動電阻器R應選用__D__(選填“C”或“D”)。 (2)將開關S1、S2都斷開連接好實物圖，滑動變阻器接入電路的電阻達到最大后，接通開關S1，調節(jié)滑動變阻器使電流表的指針示數(shù)為200 μA；閉合開關的S2，調節(jié)電阻箱R0的阻值為100 Ω時電流表的指針為100 μA，則電流表的內阻為__100__ Ω。 (3)在虛線框中畫出雙量程電壓表的電路原理圖，并標明所選的器材和量程，其中R0應取值為__9.9__ kΩ。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 [解析]　(1)原理是半偏法測電流表的內阻，而半偏法的前提條件是要求滑動變阻器的阻值

7、遠大于電流表的內阻，所以選阻值最大的D。 (2)開關S1閉合，S2斷開，電流表與滑動變阻器串聯(lián)，此時電流表的示數(shù)為200 μA：當保證滑動變阻器的阻值不變，開關S1、S2都閉合時，顯然增加電阻箱一條支路，由于滑動變阻器的阻值遠大于電流表阻值，則認為電路的總電流200 μA不變，所以電阻箱的阻值必與電流表內阻相同，所以電流表的內阻為100 Ω。 (3)當改為15 V量程時，電壓表總內阻為：RV2＝＝50 kΩ，當改為3 V量程時，電壓表總內阻為：RV1 ＝＝10 kΩ。設計電路圖如答圖所示。 設電流表的內阻為Rg，當改為U1＝3 V量程時有：U1＝Ig(R0＋Rg)，把上一問求得的Rg＝1

8、00 Ω代入求得R0＝9.9 kΩ。 4．(2019·河北定州模擬)某同學設計了如圖所示的電路測量某電阻Rx的阻值，該電阻的阻值約為200 Ω，已知直流電源的電動勢為9 V，內阻較小，電阻箱R的規(guī)格為0～9 999.9 Ω，可供選擇的電流表為：A1(量程500 mA，內阻為50 Ω)，A2(量程100 mA，內阻約為50 Ω)，A3(量程50 mA，內阻約為50 Ω)。 (1)為了盡可能測量準確，減小誤差，電流表應該選用__A3__(選填“A1”“A2”或“A3”)； (2)閉合開頭S1前，將電阻箱R接入電路的阻值調到__最大值__(選填“最大值”“最小值”或“任意值”)； (3)

9、先閉合開關S1，再閉合開關S2，調節(jié)電阻箱的阻值，使電阻箱的阻值比200 Ω稍__大__(填“大”或“小”)，記錄這時電阻箱的示數(shù)R1，從電流表的示數(shù)I；再斷開S2，將電阻箱的阻值調__大__(填“大”或“小”)，使電流表的示數(shù)為__小__，記錄這時電阻箱的阻值為R2，則被測電阻的阻值Rx＝__R1－R2__(用記錄的數(shù)值字母表示)。 (4)若實驗中所用電源為舊的干電池，且實驗操作時間較長，則實驗測得被測電阻的阻值與真實值相比，偏__大__(填“大”或“小”)。 [解析]　(1)通過電流表電流的最大值可能為Im＝ A＝45 mA，所以電流表選A3。 (2)閉合開關S1時，將電阻箱R接入電

10、路的阻值調到最大值，防止電路中電流過大，損壞電流表。 (3)先閉合開關S1，再閉合開關S2，調節(jié)電阻箱的阻值，使電阻箱的阻值比200 Ω稍大，記錄這時電阻箱的示數(shù)R1，及電流表的示數(shù)I；再斷開開頭S2，將電阻箱的阻值調小，使電流表的示數(shù)再次為I，記錄這時電阻箱的阻值為R2，則R1＝Rx＋R2，則Rx＝R1－R2。 (4)由于電源是舊的干電池，且由于操作時間過長，電源電動勢E變小，內阻r變大，則斷開S2后，由I＝分析可知，測得的R2偏小，因此測得的Rx偏大。 5．(2019·江西南昌模擬)某同學設計了一個實驗：將一個量程為0～3 V的電壓表改裝成量程為0～9 V的電壓表，并測量電阻R0(阻

11、值約為3 Ω)的阻值。由此他設計出如圖甲所示的電路進行改裝和測量。可供選擇的器材有： A．電源(電動勢約為10 V，內阻為2 Ω) B．電壓表(量程為0～3 V，內阻約10 kΩ) C．電流表(量程0～2 A，內阻忽略不計) D．電阻箱(阻值范圍0～9 999 Ω，額定功率小于10 W) E．電阻箱(阻值范圍0～99 999 Ω，額定功率小于10 W) F．滑動變阻器(最大阻值為10 Ω，額定電流為3 A) G．滑動變阻器(最大阻值為2 kΩ，額定電流為0.2 A) H．定值電阻R0(阻值約為3 Ω) 回答下列問題： (1)該同學設計出如下步驟進行電表改裝，并進行相關測

12、量； ①連接好電路并把滑動變阻器R1的滑片移至最右端，把電阻箱R2阻值調到最大； ②閉合電鍵，把滑動變阻器滑片調到適當位置，把電阻箱R2阻值調到零，使電壓表讀數(shù)為3 V； ③把電阻箱阻值調到適當值，使電壓表讀數(shù)為__1.0__ V，然后不再改變電阻箱值，即得量程為9 V的電壓表； ④改變滑動變阻器的阻值，記錄多組電壓表和電流表的示數(shù)U和I。 (2)上述實驗電阻箱應選__E__，滑動變阻器應選__F__。(填所選器材前的字母) (3)用步驟④中測得的多組數(shù)據(jù)作出U－I圖象如圖乙所示，由圖象可知R0的阻值為__2.8__ Ω(結果保留兩位有效數(shù)字)。 [解析]　(1)電壓表的量程為3

13、 V，步驟②中電壓表讀數(shù)為3 V，則當滑動變阻器的滑片位置不動，把電阻箱阻值調到適當值，則電阻箱和電壓表兩端電壓之和為3 V，為使電壓表的量程改為9 V，則當電阻箱和電壓表兩端電壓之和為3 V時，電壓表讀數(shù)應該為1.0 V。 (2)由(1)可知，電阻箱的阻值應該是電壓表內阻的2倍，電壓表內阻約為10 kΩ，則所選電阻箱最大阻值應大于20 kΩ，則電阻箱應該選E；滑動變阻器應該選擇阻值較小的，這樣當調節(jié)電阻箱時可認為滑動變阻器兩端的電壓近似不變； (3)對題圖甲電路應用閉合電路歐姆定律列方程： E＝3U＋I(R0＋r)，則U＝－I，對比題圖乙可知，＝，解得R0＝2.8 Ω。 6．(201

14、9·江蘇省宿遷市模擬)某同學設計了如圖所示電路，測量定值電阻的阻值、電源的電動勢和內阻，使用的器材有：待測定值電阻R1(約幾歐)、待測電源E、電流表A、電阻箱R2(0～999.9 Ω)、開關兩個及導線若干。 (1)請用筆畫線代替導線在圖中完成實物電路的連接__見解析圖__； (2)測量R1的值時，閉合開關S1前，調節(jié)R2至__最大值__(選填“最大值”或“最小值”)，然后閉合開關S1和S2，調節(jié)R2使電流表示數(shù)為I，此時R2的值為7.8 Ω；再斷開S2，將R2調到5.8 Ω時，電流表示數(shù)也為I，則R的值為__2.0__ Ω。 (3)測量電源電動勢E和內阻r時，閉合開關S1、斷

15、開S2，調節(jié)R2，得到R2和對應電流I的多組數(shù)據(jù)，作出－R2圖象如圖所示，則電源電動勢E＝__6.0__ V，內阻r＝__1.0__ (計算結果均保留兩位有效數(shù)字)，若電流表A內阻不可忽略，則r的測量值__大于__(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值。 [解析]　(1)按原理圖接線，如圖 (2)為了保護用電器，所以應使電阻箱的最大阻值接入電路，即在閉合開關前調節(jié)R2至最大值；由閉合電路歐姆定律得：I＝＝ ，解得：R1＝2.0 Ω； (3) 由閉合電路歐姆定律得：E＝I(R1＋R2＋r) 整理得： ＝＋R2 由圖象可知， ＝，＝ 解得： E＝6.0 V，r＝1 Ω

16、 若電流表A內阻不可忽略，由閉合電路歐姆定律得： E＝I(R1＋R2＋r＋RA) 整理得： ＝＋R2 即內阻的測量值為： r＋RA＞r，即大于真實值。 7. (2019·河北衡水模擬)磁力鎖主要由電磁鐵和銜鐵組成。某小組用圖(a)所示的裝置研究電磁鐵線圈的工作電壓與銜鐵所受磁力的關系，彈性梁一端連接有銜鐵，在外力作用下可以上下運動，另一端固定于墻壁，電磁鐵位于銜鐵正下方， 為理想電壓表。 (1)為增加電磁鐵產(chǎn)生的磁感應強度，變阻器的滑片P應向 __c__端移動(填“c”或“d”)。 (2)已知電磁鐵線圈的直流電阻為30 Ω，滑動變阻器的最大電阻為170 Ω，電源E的電動勢為

17、12.0 V，滑動變阻器能提供的最大分壓為11.9 V，則E的內阻是__0.21__ Ω(保留2位有效數(shù)字)。 (3)同學們將金屬應變片R1粘貼在彈性梁的上表面，將R1和定值電阻R2連接成圖(b)所示電路。線圈通電吸引銜鐵下移時，應變片變長，R1的阻值將__增大__，電壓表V2的讀數(shù)將__增大__。(選填“增大”“減小”或“不變”) (4)在線圈通電吸合銜鐵后，用外力F使電磁鐵和銜鐵剛好分開，測得F與線圈兩端電壓U的關系如圖(c)所示。若要求該鎖能抵抗1 200 N的外力，則工作電壓至少為 __6__ V。 [解析]　 (1)為增加電磁鐵產(chǎn)生的磁感應強度，必須要增加線圈的電流，加大線圈兩端的電壓，則變阻器的滑片P應向c端移動。 (2)當滑動變阻器的滑片P滑到c端時，線圈上的分壓最大，此時外電路總電阻為：R＝ Ω＝25.5 Ω，電源的電流為I＝＝ A＝0.47 A，電源的內阻：r＝＝ Ω＝0.21 Ω (3)根據(jù)電阻定律，應變片變長，則截面積變小，R1的阻值將變大，總電阻變大，總電流減小，則電源內阻和定值電阻R2上的電壓減小，則電壓表V2的讀數(shù)將增大； (4)由F－U圖象可知，當F＝1 200 N時，U＝6 V；即若要求該鎖能抵抗1 200 N的外力，則工作電壓至少為6 V。 - 8 -