考點(diǎn)十四 電學(xué)實驗-2020年高考物理分類題庫

考點(diǎn)十四電學(xué)實驗1.(2020·全國Ⅰ卷)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(選填“O、P”或“O、Q”)兩點(diǎn)的方案測量得到的。

(2)根據(jù)所用實驗器材和圖(b)可判斷,由圖線(選填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實值,結(jié)果為Ω(保留1位小數(shù))。

(3)考慮到實驗中電表內(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))。

【解析】(1)若將電壓表跨接在O、P之間,,解得,根據(jù)一次函數(shù)關(guān)系可知對應(yīng)斜率為,且<Rx。若將電壓表接在O、Q之間,U=I(Rx+RA),根據(jù)一次函數(shù)關(guān)系可知對應(yīng)斜率為(Rx+RA),且(Rx+RA)>Rx,結(jié)合圖像的斜率可知kI>kII,所以Ⅱ圖線是采用電壓表跨接在O、P之間。(2)、(3)因為待測電阻為幾十歐姆的電阻,通過圖像斜率估算待測電阻為50Ω左右,而、,則,說明電流表的分壓較小,電壓表的分流較大,所以電壓表應(yīng)跨接在O、Q之間,所以選擇圖線I得到的結(jié)果較為準(zhǔn)確。根據(jù)圖像可知,考慮電流表內(nèi)阻,修正后待測電阻的阻值Rx=50.5Ω-0.5Ω=50.0Ω。答案:(1)O、P(2)I50.5(3)50.0【方法技巧】電流表內(nèi)、外接法的選擇(1)阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大,小外偏小”。(2)臨界值計算法：Rx<eq\r(RVRA)時,用電流表外接法;Rx>eq\r(RVRA)時,用電流表內(nèi)接法。(3)實驗試探法:如圖,讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法。2.(2020·全國Ⅱ卷)某同學(xué)要研究一小燈泡L(3.6V,0.30A)的伏安特性。所用器材有:電流表A1(量程200mA,內(nèi)阻Rg1=10.0Ω),電流表A2(量程500mA,內(nèi)阻Rg2=1.0Ω)、定值電阻R0(阻值R0=10.0Ω)、滑動變阻器R1(最大阻值10Ω)、電源E(電動勢4.5V,內(nèi)阻很小)、開關(guān)S和若干導(dǎo)線。該同學(xué)設(shè)計的電路如圖(a)所示。(1)根據(jù)圖(a),在圖(b)的實物圖中畫出連線。(2)若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流,利用I1、I2、Rg1和R0寫出:小燈泡兩端的電壓U=,流過小燈泡的電流I=。為保證小燈泡的安全,I1不能超過mA。

(3)實驗時,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動變阻器滑片位置并讀取相應(yīng)的I1和I2。所得實驗數(shù)據(jù)在表中給出。I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算得,當(dāng)I1=173mA時,燈絲電阻R=Ω(保留1位小數(shù))。

(4)如果用另一個電阻替代定值電阻R0,其他不變,為了能夠測量完整的伏安特性曲線,所用電阻的阻值不能小于Ω(保留1位小數(shù))。

【解析】(1)如圖所示(2)由歐姆定律得小燈泡兩端的電壓為U=I1(Rg1+R0),由串并聯(lián)特點(diǎn)得流過小燈泡的電流I=I2-I1;小燈泡兩端的最大電壓為U=3.6V,則I1的最大值為;當(dāng)I1=173mA時,燈絲電阻;(4)小燈泡兩端的最大電壓為U=3.6V,流過電流表A1的最大電流為I=200mA=0.2A,所以,故Rmin'=8.0Ω。答案:(1)如圖所示:(2)I1(Rg1+R0)I2-I1180(3)11.6(4)8.03.(2020·全國Ⅲ卷)已知一熱敏電阻當(dāng)溫度從10℃升至60℃時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)實驗時,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,則此時熱敏電阻的阻值為kΩ(保留2位有效數(shù)字)。實驗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,此時室溫為℃(保留3位有效數(shù)字)。

(4)利用實驗中的熱敏電阻可以制作溫控報警器,其電路的一部分如圖(b)所示。圖中,E為直流電源(電動勢為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,便觸發(fā)報警器(圖中未畫出)報警。若要求開始報警時環(huán)境溫度為50℃,則圖中(選填“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)。

【解析】(1)由于毫安表的內(nèi)阻比熱敏電阻的阻值小不了很多,所以電流表采用外接法,滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)阻值較小,所以電路采用分壓式,故電路圖如圖所示。(2)由歐姆定律可得熱敏電阻的阻值R===1.8×103Ω=1.8kΩ。(3)由圖(a)可知,熱敏電阻的阻值為2.2kΩ時,室溫約為25.5℃。(4)由圖(a)可知,熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,而圖中要求輸出電壓達(dá)到或超過6.0V時,報警器報警,根據(jù)串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比,可知R1應(yīng)使用熱敏電阻。當(dāng)熱敏電阻的溫度為50℃時,熱敏電阻R1的阻值為0.8kΩ,所以,解得另一固定電阻R2的阻值為1.2kΩ。答案:(1)見解析圖(2)1.8(3)25.5(4)R11.24.(2020·天津等級考)某實驗小組選用以下器材測定電池組的電動勢和內(nèi)阻,要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確。電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ)電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約為1Ω)滑動變阻器(0~20Ω,額定電流1A)待測電池組(電動勢約為3V,內(nèi)阻約為1Ω)開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)該小組連接的實物電路如圖所示,經(jīng)仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)電路中有一條導(dǎo)線連接不當(dāng),這條導(dǎo)線對應(yīng)的編號是。

(2)改正這條導(dǎo)線的連接后開始實驗,閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于滑動變阻器的(選填“a”或“b”)端。

(3)實驗中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器時,電流表讀數(shù)變化明顯但電壓表讀數(shù)變化不明顯。為了解決這個問題,在電池組負(fù)極和開關(guān)之間串聯(lián)一個阻值為5Ω的電阻,之后該小組得到了幾組電壓表讀數(shù)U和對應(yīng)的電流表讀數(shù)I,并作出U-I圖像,如圖所示。根據(jù)圖像可知,電池組的電動勢為V,內(nèi)阻為Ω。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

【解析】(1)由于待測電池組阻值較小,應(yīng)采用電流表外接法(相對電源),而圖示為電流表內(nèi)接法,故圖中導(dǎo)線5連接不當(dāng);(2)在實驗開始前,為了保護(hù)電路,應(yīng)將滑動變阻器的滑片P調(diào)節(jié)到阻值最大處,故滑片應(yīng)置于滑動變阻器的a端;(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+I(R0+r)可知,當(dāng)I=0時,U=E=2.9V,圖像斜率,則r=0.80Ω。答案:(1)5(2)a(3)2.90.805.(2020·江蘇高考)某同學(xué)描繪一種電子元件的I-U關(guān)系圖象,采用的實驗電路圖如圖甲所示,為電壓表,為電流表,E為電源(電動勢約6V),R為滑動變阻器(最大阻值20Ω),R0為定值電阻,S為開關(guān)。(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖乙所示的實物電路連接完整。(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器,記錄電壓表和電流表的示數(shù)如表所示:電壓U/V0.0000.2500.5000.6500.7000.7250.750電流I/mA0.000.100.250.601.704.307.50請根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在圖丙的方格紙上作出該元件的I-U圖線。(3)根據(jù)作出的I-U圖線可知,該元件是(選填“線性”或“非線性”)元件。

(4)在上述測量中,如果用導(dǎo)線代替電路中的定值電阻R0,會導(dǎo)致的兩個后果是(填序號)。

A.電壓和電流的測量誤差增大B.可能因電流過大燒壞待測元件C.滑動變阻器允許的調(diào)節(jié)范圍變小D.待測元件兩端電壓的可調(diào)節(jié)范圍變小【解析】(1)根據(jù)題意連接電路如圖(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn),并用平滑的曲線連接各點(diǎn)如圖（3）根據(jù)圖象可知該元件是非線性元件。（4）選B、C。I-U圖線上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率為,根據(jù)元件的特性可知,當(dāng)電壓超過一定數(shù)值時,電流會急劇增大,所以電阻會急劇減小,若用導(dǎo)線代替R0,電流急劇增大,可能會燒壞待測元件,對電流和電壓的測量誤差無影響,A錯誤,B正確;根據(jù)圖象可知待測元件的電壓范圍小于1V,而電源電動勢為6V,因為待測元件兩端電壓非常小,如果用導(dǎo)線代替R0,會導(dǎo)致滑動變阻器的允許調(diào)節(jié)范圍變得非常小,難以調(diào)節(jié),C正確,D錯誤。答案:(1)見解析圖(2)見解析圖(3)非線性(4)B、C6.(2020·山東等級考)實驗方案對實驗測量的精度有直接的影響,某學(xué)習(xí)小組對“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗方案進(jìn)行了探究。實驗室提供的器材有:干電池一節(jié)(電動勢約1.5V,內(nèi)阻小于1Ω);電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ);電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約1Ω);滑動變阻器R(最大阻值為20Ω);定值電阻R1(阻值2Ω);定值電阻R2(阻值5Ω);開關(guān)一個,導(dǎo)線若干。(1)該小組按照圖甲所示的電路進(jìn)行實驗,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏,記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù),利用實驗數(shù)據(jù)在U-I坐標(biāo)紙上描點(diǎn),如圖乙所示,結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小,出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是。(單選,填正確答案標(biāo)號)

A.電壓表分流B.干電池內(nèi)阻較小C.滑動變阻器最大阻值較小 D.電流表內(nèi)阻較小(2)針對電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題,該小組利用實驗室提供的器材改進(jìn)了實驗方案,重新測量得到的數(shù)據(jù)如表所示。序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請根據(jù)實驗數(shù)據(jù),回答以下問題:①坐標(biāo)紙上已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請在坐標(biāo)紙上標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫出U-I圖像。②根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知,所選的定值電阻為(選填“R1”或“R2”)。

③用筆畫線代替導(dǎo)線,請按照改進(jìn)后的方案,將實物圖連接成完整電路。【解析】(1)電壓表示數(shù)變化過小,則原因是外電阻比內(nèi)阻大得多,即電源內(nèi)阻偏小,故選B。(2)①根據(jù)數(shù)據(jù)作出U-I圖像如圖;②由圖像可知,則定值電阻小于2.63Ω,所以定值電阻應(yīng)為R1;③定值電阻與電源串聯(lián),電路如圖所示答案:(1)B(2)①見解析圖②R1③見解析圖7.(2020·浙江7月選考)某同學(xué)分別用圖甲和圖乙的電路測量同一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。在方框中畫出圖乙的電路圖;(2)某次測量時電流表和電壓表的示數(shù)如圖所示,則電流I=A,電壓U=V;

(3)實驗得到如圖所示的兩條直線,圖中直線Ⅰ對應(yīng)電路是圖(選填“甲”或“乙”);

(4)該電池的電動勢E=V(保留三位有效數(shù)字),內(nèi)阻r=Ω(保留兩位有效數(shù)字)。

【解析】(1)圖乙中,電流表內(nèi)接和變阻器串聯(lián)接在電源兩端,電壓表測路端電壓,則圖乙對應(yīng)的電路圖為(2)一節(jié)干電池的電動勢一般約為1.5V,故電壓表量程選擇0~3V,電流表量程選擇0~0.6A,所以兩表的讀數(shù)分別為1.30V(1.29~1.31V均可),0.40A(0.39~0.41A均可)。(3)由閉合電路歐姆定律