2021新高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題分層突破練18電學(xué)實(shí)驗(yàn)

專題分層突破練18電學(xué)實(shí)驗(yàn)1.(2020北京高三一模)同學(xué)們想測量由兩節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)阻r,用電壓表、電阻箱、開關(guān)、若干導(dǎo)線和待測電池組連成電路,如圖甲所示。電路中用到的器材均完好無損。(1)檢查電路時,他們發(fā)現(xiàn)在開關(guān)閉合前電壓表示數(shù)不為零,這是由于導(dǎo)線(填寫表示導(dǎo)線的字母)連接錯誤造成的。改正錯誤連接后再次閉合開關(guān),他們發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù),但改變電阻箱連入電路的阻值時,電壓表示數(shù)保持不變,原因可能是(寫出一條即可)。

(2)排除故障后,他順利完成實(shí)驗(yàn),并根據(jù)測得的數(shù)據(jù)畫出圖乙所示的1U-1R圖線,其中U為電壓表示數(shù),R為電阻箱連入電路的阻值。由圖知:電池組的電動勢E=,內(nèi)阻2.(2020浙江高三月考)小明與小紅想確定圖中滑動變阻器(銘牌丟失)的金屬絲的材料,于是進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):(1)先用游標(biāo)卡尺測量了陶瓷桶上未繞金屬絲部分的直徑d=21.00mm;后用游標(biāo)卡尺測量了陶瓷桶上繞有金屬絲(金屬絲直接緊密地繞在陶瓷桶上)部分的直徑D=22.20mm;再用刻度尺測得滑動變阻器滑線部分的長度L=10.50cm。(假設(shè)上述測量值均看作多次測量的平均值)(2)小明用歐姆表測得該滑動變阻器全部金屬絲的電阻為25Ω;小紅則向?qū)嶒?yàn)室借來以下器材測量該金屬絲的電阻:A.直流電源3V(內(nèi)阻不計(jì))B.直流電流表0~100mA(內(nèi)阻約為5Ω)C.直流電流表0~600mA(內(nèi)阻約為1Ω)D.直流電壓表0~3V(內(nèi)阻約為3kΩ)E.滑動變阻器0~10Ω(允許的最大電流為2A)F.導(dǎo)線和開關(guān)則實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用(填字母)。

(3)請幫小紅設(shè)計(jì)一個最佳實(shí)驗(yàn)電路,并將電路圖畫在下面方框中(待測滑動變阻器就用普通電阻符號表示)。(4)若該滑動變阻器全部金屬絲的電阻用R表示,則金屬絲電阻率的表達(dá)式ρ=(用本題中字母表示);小紅通過正確的操作后測得R=25.4Ω,請對照表格中幾種導(dǎo)體材料的電阻率(20℃時)判斷該金屬絲的材料最有可能為(填字母)。

材料ρ/(Ω·m)材料ρ/(Ω·m)銀1.6×108鐵1.0×107銅1.7×108錳銅合金4.4×107鋁2.9×108鎳銅合金5.0×107鎢5.3×108鎳鉻合金1.0×106A.鋁 B.銅C.含銅合金 D.鎳鉻合金3.(2020山東濱州高三二模)某特種玻璃廠生產(chǎn)的調(diào)光玻璃是一款將液晶膜復(fù)合進(jìn)兩層玻璃中間,經(jīng)高溫高壓膠合后一體成型的夾層結(jié)構(gòu)的新型特種光電玻璃產(chǎn)品。使用者改變其電壓可控制玻璃的透明度。為了使玻璃的透明度隨光照強(qiáng)度變化而變化,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(qiáng)弱,光越強(qiáng)照度越大,照度單位為Lx)。某光敏電阻在不同照度下的阻值如圖所示:(1)由圖像可以看出,光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而(選填“增大”或“減小”);

(2)為了當(dāng)照度上升時,調(diào)光玻璃(可視為阻值極大的電阻)兩端所加電壓變大,請同學(xué)根據(jù)圖中提供的器材,設(shè)計(jì)并補(bǔ)全下面電路。為了便于調(diào)節(jié),滑動變阻器采用分壓式接法;(3)若光敏電阻與定值電阻串聯(lián)總電壓3V,照度上升至1.0Lx,要求玻璃兩端電壓上升至2V,則定值電阻阻值應(yīng)為kΩ。

4.(2020山西高三二模)將一個量程在1.5~2.5mA(標(biāo)有清晰的刻度但沒有標(biāo)示數(shù))、內(nèi)阻在150~250Ω的電流表G改裝成一個量程為0~30V的電壓表。為了正確改裝,采用如圖甲所示的電路來測量電流表G的量程和內(nèi)電阻,可以使用的實(shí)驗(yàn)器材如下:A.電源(電動勢約6V、內(nèi)電阻小于1Ω)B.標(biāo)準(zhǔn)電流表A(量程為0~10mA,內(nèi)電阻約為500Ω)C.電阻箱(阻值范圍0~9.9Ω)D.電阻箱(阻值范圍0~999.9Ω)E.滑動變阻器(阻值范圍0~1kΩ)F.滑動變阻器(阻值范圍0~20Ω)G.開關(guān)S和導(dǎo)線若干(1)該實(shí)驗(yàn)中電阻箱應(yīng)選,滑動變阻器應(yīng)選(填題中儀器前面的字母序號);

(2)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作過程為:①將滑動變阻器的滑片P移至最右端,將電阻箱的阻值調(diào)至最大;②閉合開關(guān)S,向左移動滑動變阻器滑片P、調(diào)節(jié)電阻箱阻值使電流表G指針指到滿刻度,記錄標(biāo)準(zhǔn)電流表A的讀數(shù)I及此時電阻箱的阻值R;③再次向左移動滑動變阻器滑片P、調(diào)節(jié)電阻箱阻值至電流表G指針指到滿刻度,記錄第二組標(biāo)準(zhǔn)電流表A的讀數(shù)I及此時電阻箱的阻值R;④重復(fù)步驟3~5次;⑤該同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)中所記錄的五組標(biāo)準(zhǔn)電流表A的示數(shù)I和電阻箱的阻值R數(shù)據(jù),畫出I1R圖像如圖乙所示。根據(jù)圖線可以求得電流表G的量程為A;內(nèi)電阻為Ω。(3)將電流表G與一個阻值為Ω的電阻串聯(lián)就可以組成量程為0~30V的電壓表。

5.(2020遼寧高三一模)某學(xué)習(xí)小組同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路測量平行板電容器的電容。(1)圖甲中電流表A1量程為300μA,無法滿足實(shí)驗(yàn)需要,需并聯(lián)一電阻箱R1使其量程擴(kuò)大為600μA。由于電流表A1內(nèi)阻未知,無法確定電阻箱R1的阻值,該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了圖乙所示的電路,已知電流表A2與A1量程相同。實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:①按照圖乙連接電路,電阻箱R1和滑動變阻器R2的阻值調(diào)到最大;②斷開開關(guān)S1,閉合開關(guān)S2。調(diào)節(jié)R2,使電流表A1和A2讀數(shù)均為200μA;③閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)R1和R2,保證電流表A2讀數(shù)不變,則當(dāng)電流表A1讀數(shù)是μA時,電流表A1與R1并聯(lián)即可做量程為600μA的電流表使用。

(2)完成電流表的改裝后,繼續(xù)測量平行板電容器的電容,具體實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:①按圖甲接好實(shí)驗(yàn)電路,請?jiān)趫D丙中將缺失的導(dǎo)線用筆畫線補(bǔ)充完整;②先將圖丙中開關(guān)S4閉合,再將單刀雙擲開關(guān)S3接“a”,記下此時電壓表讀數(shù)6.2V;③調(diào)節(jié)圖丙中滑動變阻器的滑片P至阻值最大,將單刀雙擲開關(guān)S3接“b”同時開始計(jì)時,每5s或10s讀一次電流表A1的示數(shù)i,記錄數(shù)據(jù);④以電流表A1的示數(shù)i為縱軸、時間t為橫軸,在坐標(biāo)紙上繪制點(diǎn),請用平滑曲線在圖丁中畫出it圖線;⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和圖像信息,估算電容器的電容C=F。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

6.在“探究變壓器兩個線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,操作步驟如下:①將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上;②閉合電源開關(guān),用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓;③將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上,另一個作為副線圈,接上小燈泡;④將原線圈與副線圈對調(diào),重復(fù)以上步驟。(1)以上操作的合理順序是(只填步驟前數(shù)字序號);

(2)如圖所示,在實(shí)驗(yàn)中,兩線圈的匝數(shù)n1=1600,n2=400,當(dāng)將n1做原線圈時,U1=16V,副線圈兩端電壓U2=4V;原線圈與副線圈對調(diào)后,當(dāng)U1'=8V時,U2'=32V,那么可初步確定,變壓器兩個線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是。

參考答案專題分層突破練18電學(xué)實(shí)驗(yàn)1.答案(1)c導(dǎo)線a或?qū)Ь€d與其他元件連接時接觸不好導(dǎo)致斷路(2)1解析(1)由于電壓表與電源直接相連,造成了閉合開關(guān)前電壓表的示數(shù)不為0,故是導(dǎo)線c接在了開關(guān)與電源的正極之間,應(yīng)該接在開關(guān)與電阻箱之間;若閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù),但改變電阻箱連入電路的阻值時,電壓表示數(shù)保持不變,說明電壓表測量的一直是電源電壓,也就說明與電壓表并聯(lián)的那部分出現(xiàn)了斷路,即導(dǎo)線a或?qū)Ь€d與其他元件連接時接觸不好導(dǎo)致斷路;(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律E=U+URr,即則由圖像可知1U-1R圖像的斜率k=rE=a2-a2.答案(2)B(3)(4)R(D-d)3解析(2)電路中能達(dá)到的最大電流為I=ERx=325A=則直流電流表選擇B;(3)因電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻阻值,可知選用電流表外接電路;滑動變阻器電阻小于待測電阻的阻值,則采用分壓電路,則電路圖如圖;(4)待測金屬絲橫截面的半徑r=D金屬絲橫截面積S=π每匝金屬絲的長度為πD或者πd、或者πD+d則線圈匝數(shù)n=L金屬絲的總長度為2πDLD-d或者根據(jù)R=ρLS可得ρ=RSL=R(D-d將R=25.4Ω,D=22.20mm,d=21.00mm,L=10.50cm代入解得ρ≈6.2×107Ω·m由表中數(shù)據(jù)可知,可能是含銅合金,故選C。3.答案(1)減小(2)(3)4.0解析(1)由圖像可以看出,光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小;(2)當(dāng)照度上升時,光敏電阻的阻值變小,電路中的總電阻變小,根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大,定值電阻兩端的電壓變大;根據(jù)串聯(lián)分壓可知光敏電阻兩端的電壓變小,而調(diào)光玻璃(可視為阻值極大的電阻)兩端所加電壓變大,所以調(diào)光玻璃與定值電阻并聯(lián);題中要求滑動變阻器采用分壓式接法,所以電路圖如圖所示(3)由圖像可以看出,照度上升至1.0Lx時,光敏電阻的阻值為2.0kΩ,根據(jù)串聯(lián)分壓可知光敏電阻兩端的電壓為1V,所以定值電阻阻值應(yīng)為4.0kΩ。4.答案(1)DE(2)⑤2×103200(3)14800解析(1)因?yàn)榇郎y電流表G的估計(jì)值為150~250Ω之間,電源電動勢E=6V,標(biāo)準(zhǔn)電流表A的量程為0~10mA,內(nèi)電阻約為500Ω,故電阻箱應(yīng)選擇D,以獲得較大的測量范圍,為了保證電表的安全,應(yīng)限制干路的電流,應(yīng)選擇阻值范圍較大的滑動變阻器,故滑動變阻器應(yīng)選E。(2)設(shè)電流表G的滿偏電流為Ig,內(nèi)電阻為Rg,根據(jù)支路電流之和等于干路電流可得I=Ig+I根據(jù)圖乙可知IgRg=(10-2)×1截距Ig=2×103A聯(lián)立可得Rg=200Ω(3)設(shè)改裝量程為0~30V的電壓表,需要串聯(lián)的電阻為R',根據(jù)歐姆定律可得Umax=Ig(Rg+R')即30=2×103×(200+R')解得R'=14800Ω5.答案(1)③100(2)①④⑤1.4×103(1.1×103~1.5×103均可)解析(1)③把電流表A1量程為300μA,需要并聯(lián)一電阻箱R1使其量程擴(kuò)大為600μA。并聯(lián)的電阻箱的阻值要與電流表A1內(nèi)阻相等,電流表A2讀數(shù)是200μA,當(dāng)電流表A1讀數(shù)是100μA時,通過電流表A1和變阻箱的電流相同,兩者電阻相等,電流表A1與R1并聯(lián)即可做量程為600μA的電流表使用;(2)①根據(jù)電路原理圖,實(shí)物連線如圖所示;④以電流表A1的示數(shù)i為縱軸、時間t為橫軸,在坐標(biāo)紙上繪制點(diǎn),請用平滑曲線在圖丁中畫出it圖線如圖所示;⑤由分流作用可知,由電流定義式有2i=q整理得C=2it圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積,即為it的積則C=2itU=2×34×25×5×10-66.2F≈1.4×103F(1.1×106.答案(1)①③②④(2)U解析(1)在“探究變