2025版高考物理二輪復(fù)習(xí)第1部分專題突破方略專題6第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新試題

第一部分專題六第2講電學(xué)試驗(yàn)及創(chuàng)新基礎(chǔ)題——學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)打牢1．(2024·福建福州質(zhì)檢)利用圖甲所示的電路測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求盡量減小試驗(yàn)誤差．試驗(yàn)室供選擇的器材有：A．電流表A(0～0.6A)B．電壓表V1(0～3V)C．電壓表V2(0～15V)D．滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω)E．定值電阻R0＝1ΩF．開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干(1)試驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用B(選填相應(yīng)器材前的字母)；(2)閉合開(kāi)關(guān)，電壓表和電流表均有示數(shù)，但是無(wú)論怎么移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表的讀數(shù)改變都特別?。瑢W(xué)們探討后，在原電路的基礎(chǔ)上又加了一個(gè)定值電阻R0，問(wèn)題得到解決．請(qǐng)你在虛線框內(nèi)畫(huà)出改進(jìn)后的電路圖．該小組用改進(jìn)后的電路圖，記錄了6組數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在坐標(biāo)紙上．請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)紙上畫(huà)出U－I圖線，并依據(jù)所畫(huà)圖線可得出干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝1.5V，內(nèi)電阻r＝0.14(0.12～0.16)Ω(保留兩位有效數(shù)字)．【答案】(2)見(jiàn)解析圖【解析】(1)試驗(yàn)中因?yàn)闇y(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)，則電壓表應(yīng)選用B；(2)改進(jìn)后的電路圖如圖；畫(huà)出U－I圖線如圖；由圖可知電源內(nèi)阻，r＝eq\f(ΔU,ΔI)－R0＝eq\f(1.5－1.0,0.44)－1Ω＝0.14Ω.2．(2024·福建龍巖質(zhì)檢)圖甲為歐姆表“×10”擋的內(nèi)部電路，電流表G的滿偏電流Ig＝10mA，內(nèi)阻Rg＝90Ω.(1)某同學(xué)為了測(cè)量電路中電源的電動(dòng)勢(shì)，先將紅、黑表筆短接，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R，使電流表G的指針滿偏，接著在兩表筆間接一阻值為82.0Ω的定值電阻，電流表G的指針位置如圖乙所示，則電流表G的電流讀數(shù)為6.5mA，可求出電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．(2)該同學(xué)欲將此歐姆表改裝為“×1”的倍率，可在圖甲中電流表G兩端并聯(lián)一個(gè)阻值為10Ω的定值電阻．【解析】(1)電流表G的電流讀數(shù)為6.5mA；依據(jù)閉合電路歐姆定律，兩表筆短接時(shí)有E＝Ig(R＋Rg＋r)，兩表筆間接82.0Ω的定值電阻時(shí)有E＝I(Rx＋R＋Rg＋r)，聯(lián)立解得E＝1.5V(2)欲將此歐姆表改裝為“×1”的倍率，就是將電流表內(nèi)阻變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,10)，設(shè)并聯(lián)的電阻為R1，eq\f(Rg·R1,Rg＋R1)＝eq\f(1,10)Rg，解得R1＝10Ω3．(2024·河北“五個(gè)一名校聯(lián)盟”聯(lián)考)如圖(a)為簡(jiǎn)易多用電表的電路圖．圖中E是電動(dòng)勢(shì)為1.5V的干電池；R1、R2、R3、R4和R5是定值電阻，R6是可變電阻；表頭G的滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為600Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開(kāi)關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連．該多用電表有5個(gè)擋位，分別為：直流電壓2.5V擋位和10V擋位；直流電流1mA擋位和10mA擋位；歐姆×100擋位．(1)依據(jù)題給條件可得R1＋R2＝200Ω，R4＝2_350Ω.(2)某次測(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示．若此時(shí)B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為4.0mA；若此時(shí)B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為2_200Ω；若此時(shí)B端是與“4”相連的，則讀數(shù)為1.00V.(3)表內(nèi)干電池由于運(yùn)用時(shí)間較長(zhǎng)了，導(dǎo)致電池的電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大了，但還能進(jìn)行歐姆調(diào)零．此時(shí)測(cè)量一電阻的電阻值，在各項(xiàng)操作都無(wú)誤的狀況下，電阻的測(cè)量值大于(選填“大于”“小于”或“等于”)電阻的真實(shí)值．【解析】(1)由電流表的改裝原理可知，接1時(shí)電流表的量程較大，為10mA擋，接2時(shí)為1mA擋位，由串并聯(lián)學(xué)問(wèn)可得R1＋R2＝eq\f(250×10－6×600,0.001－250×10－6)Ω＝200Ω表頭G與R1、R2的總電阻為R＝150Ω，接4為2.5V擋，由電壓表的改裝原理可得R4＝eq\f(2.5－0.001×150,0.001)Ω＝2350Ω(2)B端與“1”相連時(shí)為10mA擋，最小分度為0.2mA，不用估讀到下一位，故讀數(shù)為4.0mA．B端與“3”相連時(shí)為電阻×100擋，故讀數(shù)為22×100＝2200ΩB端與“4”相連時(shí)為電壓2.5V擋，最小分度為0.05V，不用估讀到下一位，讀數(shù)為1.00V.(3)由于電池的電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大了，導(dǎo)致中值變大，故讀數(shù)總體會(huì)偏大，即電阻的測(cè)量值大于電阻的真實(shí)值．4．(2024·廣東六校聯(lián)考)某同學(xué)要測(cè)量量程為3V電壓表的內(nèi)阻值，步驟如下：(1)先用多用電表的歐姆擋測(cè)量量程為3V電壓表的內(nèi)阻值，用歐姆“×100”擋測(cè)量，表盤(pán)示數(shù)如圖甲所示，則電壓表示數(shù)為2.20V，阻值約為2_200Ω；(2)要進(jìn)一步精確測(cè)量電壓表其阻值，試驗(yàn)室中可供應(yīng)的器材有：①電阻箱R，最大電阻為9999Ω②定值電阻r＝2kΩ③電動(dòng)勢(shì)約為6V，內(nèi)阻不計(jì)的電源E④開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．試驗(yàn)的電路圖如圖乙所示，先正確連好電路，再調(diào)整電阻箱R的電阻值，使得電壓表的指針半偏，登記此時(shí)電阻箱R的電阻值R1＝4450Ω；然后調(diào)整電阻箱R的值，使電壓表的指針滿偏，登記此時(shí)電阻箱R的電阻值R2＝150Ω.(3)此試驗(yàn)計(jì)算電壓表內(nèi)阻RV的表達(dá)式為RV＝2_150Ω；(4)若電源的內(nèi)阻不能忽視，則電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值將A.A．偏大B．不變C．偏小D．不能確定，要視電壓表內(nèi)阻的大小而定【解析】(1)電壓表的最小分度為0.1V，應(yīng)估讀到0.01V，故讀數(shù)為2.20V.阻值為22×100＝2200Ω(3)設(shè)電壓表半偏時(shí)電流為I，則電壓表滿偏時(shí)電流為2I，由閉合電路歐姆定律可得E＝I(RV＋R1＋r)E＝2I(RV＋R2＋r)聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可解得RV＝2150Ω.(4)若電源的內(nèi)阻不能忽視，假設(shè)為r′，則閉合電路歐姆定律應(yīng)為E＝I(RV＋R1＋r＋r′)＝2I(RV＋R2＋r＋r′)，代入數(shù)據(jù)可解得電壓表內(nèi)阻的實(shí)際值為RV＝2150Ω－r′，則電壓表內(nèi)阻RV的測(cè)量值偏大，A正確．5．(2024·河北張家口一模)電流表G的量程為0～100μA，內(nèi)阻r＝180Ω，把它改裝成如圖所示的一個(gè)多量程多用電表，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到1或2位置時(shí)為電流擋，其中小量程為0～1mA，大量程為0～10mA．當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到4時(shí)為電壓擋，電壓表量程為0～3V.(1)開(kāi)關(guān)S接位置2(填“1”或“2”)時(shí)，電流表的量程為0～1mA，圖中電阻R1＝2Ω，R2＝18Ω，R4＝2_982Ω.(2)圖中電源E的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，當(dāng)把開(kāi)關(guān)S接到位置3時(shí)，短接A、B進(jìn)行歐姆調(diào)零后，此歐姆擋內(nèi)阻為1_500Ω，現(xiàn)用該擋測(cè)一電阻阻值，指針偏轉(zhuǎn)到30μA，則該電阻的阻值為3_500Ω.【解析】(1)依據(jù)電流表改裝的規(guī)律，并聯(lián)電阻越小，量程越大，所以開(kāi)關(guān)S接位置2時(shí)，為小量程．接2時(shí)，有eq\f(r,R1＋R2)＝eq\f(1000－100,100)＝eq\f(9,1)接1時(shí)，有eq\f(r＋R2,R1)＝eq\f(10000－100,100)＝99解得R1＝2Ω，R2＝18Ω接4時(shí)，有100×10－6×180＋0.001R4＝3V，解得R4＝2982Ω(2)表筆短接，電流表滿偏，則有r′＝eq\f(E,I)＝eq\f(1.5,0.001)Ω＝1500Ω依據(jù)閉合電路的歐姆定律得R＝eq\f(E,I′)－r′＝eq\f(1.5,0.3×0.001)－1500Ω＝3500Ω6．(2024·湖北武漢質(zhì)檢)某試驗(yàn)小組測(cè)量一捆長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝100m銅芯線的電阻率，試驗(yàn)如下：(1)如圖甲所示，用螺旋測(cè)微器測(cè)得銅芯的直徑為1.402mm；(2)如圖乙所示，取整捆銅芯線、2節(jié)干電池和相關(guān)器材，為了使電壓表示數(shù)能從零起先連續(xù)調(diào)整，請(qǐng)補(bǔ)充連接好實(shí)物電路；(3)正確連接實(shí)物電路后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，測(cè)得電流表示數(shù)為2.00A，此時(shí)電壓表示數(shù)如圖丙所示，則其示數(shù)為2.40V.計(jì)算得到銅芯線的電阻率為ρ測(cè)＝1.8×10－8Ω·m(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(4)試驗(yàn)小組查閱教材得知：在t0＝20℃時(shí)銅的電阻率為ρ0＝1.7×10－8Ω·m.明顯ρ測(cè)>ρ0，你認(rèn)為造成這種偏差的可能緣由是CD.A．電流表測(cè)得的電流大于通過(guò)銅芯線的電流B．用螺旋測(cè)微器測(cè)得銅芯的直徑偏小C．試驗(yàn)時(shí)銅芯線的溫度高于20℃D．銅芯線不純，含有雜質(zhì)【答案】(2)見(jiàn)解析【解析】(1)螺旋測(cè)微器測(cè)得銅芯的直徑為1mm＋40.2×0.01mm＝1.402mm(2)滑動(dòng)變阻器采納分壓式接法，電流表采納外接法，連接電路如圖所示(3)由于電壓表接3V量程，因此電壓表讀數(shù)為2.40V電阻的測(cè)量值R測(cè)＝eq\f(U,I)＝1.2Ω，依據(jù)R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)，整理得ρ測(cè)＝1.8×10－8Ω·m(4)依據(jù)R＝eq\f(U,I)，假如電流表測(cè)得的電流大于通過(guò)銅芯線的電流，會(huì)導(dǎo)致電阻測(cè)量值偏小，從而導(dǎo)致電阻率測(cè)量值偏小，A錯(cuò)誤；用螺旋測(cè)微器測(cè)得銅芯的直徑偏小，導(dǎo)致橫截面積測(cè)量值偏小，從而導(dǎo)致電阻率測(cè)量值偏小，B錯(cuò)誤；隨著溫度上升，電阻率增大，因此可能試驗(yàn)時(shí)銅芯線的溫度高于20℃，導(dǎo)致電阻率偏大，C正確；銅芯線不純，含有雜質(zhì)導(dǎo)致電阻率偏大，D正確．故選CD.應(yīng)用題——強(qiáng)化學(xué)以致用7．(2024·湖北八市聯(lián)考)某試驗(yàn)小組用如圖(a)所示的電路測(cè)量一個(gè)電動(dòng)勢(shì)E約為9V、內(nèi)阻r在0～15Ω范圍內(nèi)、允許通過(guò)的最大電流為0.6A的電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，虛線框內(nèi)表示的是由量程只有6V、內(nèi)阻為3000Ω的電壓表和一只電阻箱R1共同改裝成的新電壓表．R2是愛(ài)護(hù)電阻，R3也是電阻箱．(1)若改裝成的新電壓表的量程為9V，則電阻箱R1的阻值應(yīng)當(dāng)調(diào)整為1_500Ω；(2)可備選用的定值電阻有以下幾種規(guī)格，則R2宜選用C；A．5Ω，2.5W B．15Ω，1.0WC．15Ω，10W D．150Ω，5.0W(3)接好電路，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整電阻箱R3，記錄R3的阻值和改裝成的電壓表的示數(shù)U.測(cè)量多組數(shù)據(jù)，通過(guò)描點(diǎn)的方法在圖(b)的坐標(biāo)系中得到了一條在縱坐標(biāo)上有肯定截距的直線．若該小組選定縱軸表示電壓的倒數(shù)eq\f(1,U)，則橫軸應(yīng)為eq\f(1,R2＋R3)；(4)該小組利用圖(a)測(cè)量另一電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，選取R2為10Ω的定值電阻，將改裝好的新電壓表正確地接在A、C之間．調(diào)整電阻箱R3，測(cè)出若干R3的阻值和R2上相應(yīng)的電壓U1.用描點(diǎn)的方法繪出圖(c)所示的圖像．依據(jù)圖像，可以測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)E＝7.5V，內(nèi)阻r＝5.0Ω(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)．【解析】(1)由題意可知，改裝前的電壓表參數(shù)為UV＝6V，RV＝3000Ω則其滿偏電流為I＝eq\f(UV,RV)＝eq\f(1,500)A將其改裝成新電壓表，則改裝后的電壓表的內(nèi)阻為RV′＝eq\f(UV′,I)＝4500Ω則可得R1＝RV′－RV＝1500Ω(2)由題意可知，該電路的最大電流為0.6A，則電路中最小總電阻約為Rmin＝eq\f(E,Imax)＝15Ω其功率為P＝Ieq\o\al(2,m)R＝5.4W，故選C.(3)由閉合電路歐姆定律可得E＝U＋eq\f(U,R2＋R3)r化簡(jiǎn)可得eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r,E)·eq\f(1,R2＋R3)因此，若該小組選定縱軸表示電壓的倒數(shù)eq\f(1,U)，則橫軸應(yīng)為eq\f(1,R2＋R3).(4)由閉合電路歐姆定律可得E＝U＋eq\f(U,R2)(R3＋r)其中R2＝10Ω化簡(jiǎn)可得eq\f(1,U)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,E)＋\f(r,10E)))＋eq\f(1,10E)R3結(jié)合圖(c)可得E＝7.5Vr＝5.0Ω8．(2024·廣東名校聯(lián)盟聯(lián)考)“測(cè)量土豆電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的試驗(yàn)中．供應(yīng)有以下器材①簇新土豆一個(gè)(質(zhì)量約為300g)②銅片和鐵片各一塊③量程為200μA、內(nèi)阻為RA＝500Ω的電流表A④電阻箱R(0～9999.9Ω)⑤開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線若干(1)請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出試驗(yàn)電路圖．(2)先將銅片和鐵片分別插入土豆中合適的位置，連接線路時(shí)，應(yīng)將銅片與電流表的＋(填“＋”或“－”)接線柱相接．(3)甲同學(xué)依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，選用合適的坐標(biāo)軸作出一線性圖像，依據(jù)圖像，求出了電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，則他作的圖像可能是D.(I為電流表示數(shù)，R為電阻箱讀數(shù))A．I－R圖像 B．I－eq\f(1,R)圖像C．eq\f(1,I)－eq\f(1,R)圖像 D．eq\f(1,I)－R圖像(4)另一同學(xué)乙依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，作出了IR－I圖像如圖，依據(jù)圖像可得該水果電池的電動(dòng)勢(shì)為0.88～0.92V，內(nèi)電阻為4.2～4.6kΩ.(保留2位有效數(shù)字)【答案】(1)見(jiàn)解析圖【解析】(1)因沒(méi)有電壓表，故本試驗(yàn)可以采納安阻法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻須要電阻箱與電流表，電路圖如圖所示：(2)電荷從鐵片一端流向銅片一端，即電流從銅片流向鐵片，即銅片為正，所以應(yīng)和電流表的“＋”相連；(3)電阻箱阻值越大，電流表示數(shù)越小，不是線性圖線，A錯(cuò)誤；依據(jù)歐姆定律可知E＝I(R