(新高考)高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)第8章第3講《電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)》(含解析)

第3講電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)1．(2020·全國卷Ⅰ)某同學(xué)用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1kΩ，電流表內(nèi)阻為0.5Ω。該同學(xué)采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖a所示電路的O、P兩點(diǎn)之間，另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間。測量得到如圖b所示的兩條U-I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖b中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)兩點(diǎn)的方案測量得到的。(2)根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖b可判斷，由圖線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實(shí)值，結(jié)果為________Ω(保留1位小數(shù))。(3)考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響，需對(2)中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測電阻的阻值為________Ω(保留1位小數(shù))。答案(1)O、P(2)Ⅰ50.5(3)50.0解析(1)若將電壓表跨接在O、P兩點(diǎn)之間，則I＝eq\f(U,RV)＋eq\f(U,Rx)，U＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)I，可知對應(yīng)U-I圖線的斜率為eq\f(RxRV,Rx＋RV)。若將電壓表跨接在O、Q兩點(diǎn)之間，則U＝I(Rx＋RA)，可知對應(yīng)U-I圖線的斜率為(Rx＋RA)。對比題圖b可知kⅠ>kⅡ，所以題圖b中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在O、P兩點(diǎn)之間的方案測量得到的。(2)因?yàn)榇郎y電阻的阻值為幾十歐姆，且通過U-I圖線的斜率可大致估算出待測電阻的阻值為50Ω左右，故eq\f(RV,Rx)<eq\f(Rx,RA)，說明待測電阻的阻值較大，所以電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，即電壓表應(yīng)跨接在O、Q兩點(diǎn)之間，所以由圖線Ⅰ得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實(shí)值。根據(jù)圖線Ⅰ可得Rx＝eq\f(3.00V－1.00V,59.6mA－20.0mA)≈50.5Ω。(3)考慮電流表內(nèi)阻的影響，則修正后待測電阻的阻值為Rx′＝Rx－RA＝50.5Ω－0.5Ω＝50.0Ω。2．(2020·全國卷Ⅲ)已知一熱敏電阻當(dāng)溫度從10℃升至60℃時(shí)阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學(xué)利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化關(guān)系。所用器材：電源E、開關(guān)S、滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω)、電壓表(可視為理想電表)和毫安表(內(nèi)阻約為100Ω)。(1)在所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值。若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.5V和3.0mA，則此時(shí)熱敏電阻的阻值為________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。實(shí)驗(yàn)中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖a所示。(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達(dá)到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kΩ。由圖a求得，此時(shí)室溫為________℃(保留3位有效數(shù)字)。(4)利用實(shí)驗(yàn)中的熱敏電阻可以制作溫控報(bào)警器，其電路的一部分如圖b所示。圖中，E為直流電源(電動(dòng)勢為10V，內(nèi)阻可忽略)；當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過6.0V時(shí)，便觸發(fā)報(bào)警器(圖中未畫出)報(bào)警。若要求開始報(bào)警時(shí)環(huán)境溫度為50℃，則圖中________(填“R1”或“R2”)應(yīng)使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為________kΩ(保留2位有效數(shù)字)。答案(1)圖見解析(2)1.8(3)25.5(4)R11.2解析(1)因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于熱敏電阻的阻值，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法；因?yàn)殡妷罕砜梢暈槔硐腚姳?，即電壓表的分流可以忽略，所以電流表?yīng)外接。連線如圖。(2)由歐姆定律得：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(5.5,3.0×10－3)Ω＝1.8kΩ。(3)由題圖a中可以直接讀出熱敏電阻的阻值為2.2kΩ時(shí)，對應(yīng)的溫度為25.5℃。(4)溫度升高時(shí)，該熱敏電阻的阻值減小，分得的電壓減小，而題圖b中的輸出電壓升高，所以R1應(yīng)使用熱敏電阻。由題圖a可知，溫度為50℃時(shí)，熱敏電阻的阻值R1＝0.8kΩ，由閉合電路歐姆定律可得E＝I0(R1＋R2)，又U2＝I0R2，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得，固定電阻的阻值R2＝1.2kΩ。3．(2018·天津高考)某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10kΩ)，除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A．電壓表(量程0～1V，內(nèi)阻約為10kΩ)B．電壓表(量程0～10V，內(nèi)阻約為100kΩ)C．電流表(0～1mA，內(nèi)阻約為30Ω)D．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約為0.05Ω)E．電源(電動(dòng)勢1.5V，額定電流0.5A，內(nèi)阻不計(jì))F．電源(電動(dòng)勢12V，額定電流2A，內(nèi)阻不計(jì))G．滑動(dòng)變阻器R0(阻值范圍0～10Ω，額定電流2A)(1)為使測量盡量準(zhǔn)確，電壓表選用________，電流表選用________，電源選用________。(均填器材的字母代號)(2)畫出測量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖。(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從實(shí)驗(yàn)原理上看，待測電阻測量值會(huì)________其真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)BCF(2)如圖所示(3)大于電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端實(shí)際電壓(其他正確表述也可)解析(1)若選用電源1.5V，由于被測電阻很大，電路中電流非常小，不利于實(shí)驗(yàn)，故電源選用電動(dòng)勢為12V的F；則電壓表就應(yīng)該選用B；電路中的最大電流為I＝eq\f(12,10000)A＝1.2mA，故電流表選用C。(2)因?yàn)榻o的滑動(dòng)變阻器的最大阻值只有10Ω，若采用滑動(dòng)變阻器的限流接法，則電路中電流和電壓變化不明顯，故采用滑動(dòng)變阻器的分壓接法；由于eq\f(RV,Rx)＜eq\f(Rx,RA)，所以采用電流表內(nèi)接法，電路圖如答案所示。(3)由于電流表的分壓，導(dǎo)致電壓測量值偏大，而電流的測量值是準(zhǔn)確的，根據(jù)Rx＝eq\f(U,I)可知測量值偏大。4．(2018·全國卷Ⅲ)一課外實(shí)驗(yàn)小組用如圖a所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值，圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R0＝20.0Ω)；可視為理想電壓表。S1為單刀開關(guān)，S2為單刀雙擲開關(guān)，E為電源，R為滑動(dòng)變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗(yàn)：(1)按照實(shí)驗(yàn)原理線路圖a，將圖b中實(shí)物連線；(2)將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端置于適當(dāng)位置，閉合S1；(3)將開關(guān)S2擲于1端，改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)端的位置，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U2；(4)待測電阻阻值的表達(dá)式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)；(5)重復(fù)步驟(3)，得到如下數(shù)據(jù)：12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49eq\f(U2,U1)3.443.433.393.403.39(6)利用上述5次測量所得eq\f(U2,U1)的平均值，求得Rx＝________Ω。(保留一位小數(shù))答案(1)圖見解析(4)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U2,U1)－1))R0(6)48.2解析開關(guān)S2擲于1端，由歐姆定律可得通過Rx的電流I＝eq\f(U1,R0)，將開關(guān)S2擲于2端，R0和Rx串聯(lián)電路電壓為U2，Rx兩端電壓為U＝U2－U1，由歐姆定律可得待測電阻阻值Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(U2－U1,U1)R0＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U2,U1)－1))R0。5次測量所得eq\f(U2,U1)的平均值為eq\f(1,5)(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，故Rx＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(U2,U1)－1))R0＝(3.41－1)×20.0Ω＝48.2Ω。5．(2017·全國卷Ⅱ)某同學(xué)利用如圖a所示的電路測量一微安表(量程為100μA，內(nèi)阻大約為2500Ω)的內(nèi)阻。可使用的器材有：兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20Ω，另一個(gè)阻值為2000Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99999.9Ω)；電源E(電動(dòng)勢約為1.5V)；單刀開關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片。(1)按原理圖a將圖b中的實(shí)物連線。(2)完成下列填空：①R1的阻值為________Ω(填“20”或“2000”)。②為了保護(hù)微安表，開始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖a中滑動(dòng)變阻器的________端(填“左”或“右”)對應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近。③將電阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置，再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢________(填“相等”或“不相等”)。④將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2601.0Ω時(shí)，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)。(3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)圖見解析(2)①20②左③相等④2550(3)調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程解析(1)根據(jù)原理圖a，將圖b中的實(shí)物連線，如圖所示。(2)①滑動(dòng)變阻器R1在實(shí)驗(yàn)中為控制電路，且為分壓接法，應(yīng)選總阻值小的滑動(dòng)變阻器，故R1的阻值為20Ω。②為了保護(hù)微安表，S1閉合時(shí)，微安表上的電壓為零，故開始時(shí)應(yīng)將R1的滑片C滑到滑動(dòng)變阻器的左端。③接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，說明S2閉合后，沒有電流流過S2，故B、D兩點(diǎn)的電勢相等。④實(shí)驗(yàn)過程中，由于測量電路，即由Rz、、R2組成的電路的阻值很大，可認(rèn)為測量電路兩端的電壓不變，故與Rz互換后通過R2、Rz和的電流不變，與Rz互換前后的電路如圖甲、乙所示。由于B、D兩點(diǎn)的電勢相等