新高考物理二轮复习专题强化练十三：电学实验综合（含解析）

这是一份新高考物理二轮复习专题强化练十三：电学实验综合（含解析），共16页。试卷主要包含了6 A,内阻为1 Ω);，0 ℃变化到40，05　3等内容，欢迎下载使用。
1.(6分)(2023·合肥模拟)飞飞同学在做“测量金属丝的电阻率”的实验时,设计了如图甲所示的电路进行实验,所使用的器材有:电源E(电动势为3 V,内阻为r);
电流表A(量程为0~0.6 A,内阻为1 Ω);
电阻箱R(0~99.99 Ω);金属丝;开关K;导线若干。
(1)他先用螺旋测微器对金属丝的直径进行了测量,如图乙所示,该金属丝的直径为________mm。
(2)他连接好电路,将金属丝接入电路中的长度和电阻箱均调到一个较大的值,闭合开关K,记录下电流表读数和金属丝接入电路中的长度。保持电阻箱阻值不变,多次改变并记录金属丝接入电路中的长度L,并同时记录相对应的电流表读数I。利用实验中记录的数据,描绘出1I -L图像。由图丙可得该金属丝的电阻率为________(计算结果保留2位有效数字)。
(3)若已知实验中电阻箱接入电路中的电阻为2.00 Ω,则所用电源内阻为________Ω。
(4)若实验所用电源因为长期使用,电动势略有下降,则因此得出的金属丝电阻率比真实值________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
2.(8分)有一根细而均匀的圆柱体导体棒样品(如图1),电阻约为100 Ω,为了测量其电阻率ρ,现提供以下实验器材:10分度的游标卡尺、螺旋测微器,电流表A1(量程50 mA,内阻r1为100 Ω);电流表A2(量程100 mA,内阻r2约为40 Ω);电流表A3(量程1 A,内阻r3约为0.1 Ω);滑动变阻器R(20 Ω,额定电流1 A)、直流电源E(12 V,内阻不计)、圆柱体导体棒样品Rx、开关一只、导线若干。
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图2所示,其示数L =________cm;用螺旋测微器测得该样品的直径如图3所示,其示数D=________mm。
(2)为了尽可能精确地测量样品电阻Rx,电路原理图如图4所示,图中甲电流表应选________;乙电流表应选________。(均选填“A1”“A2”或“A3”)
(3)闭合开关,测量出需要测量的物理量是____________。
(4)根据(1)(3)步测量的数据字母,表示出电阻率ρ=________。
3.(8分)(2023·石家庄模拟)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验。测量电路如图所示,实验器材如下:
电池组E(电动势为9 V,内阻较小可忽略不计);
电压表V1(量程为0~6 V,内阻为3 000 Ω);
电压表V2(量程为0~10 V,内阻为5 000 Ω);
定值电阻R0(阻值为5 000 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为3 000 Ω);
待测电阻Rx;
单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
(1)断开开关,将滑动变阻器R的滑片移到阻值最大的一端,按照电路图连接电路。闭合开关S1,单刀双掷开关S2接1,移动滑动变阻器的滑片,使电压表指针指在满刻度的12处。该同学选择的电压表为________(选填“V1”或“V2”);此时滑动变阻器接入电路的阻值应为________Ω。
(2)保持滑动变阻器的阻值不变,单刀双掷开关S2接2,电压表指针指在满刻度的35处,则Rx的测量值为________Ω。
(3)本实验中,未考虑电池组的内阻,这对Rx的测量值________ (选填“有”或“无”)影响。
4.(9分)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时,其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示,实验设定恒定电流为50.0 μA,主要实验器材有:恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。
(1)用加热器调节RT的温度后,为使电流表的示数仍为50.0 μA,须调节___________(选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时,电流表示数为50.0 μA;连接电压表后,电流表示数显著增大,须将原电压表更换为内阻____________(选填“远大于”“接近”或“远小于”)RT阻值的电压表。
(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示,由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中,RT的阻值随温度的平均变化率是________kΩ·℃-1(保留2位有效数字)。
5.(9分)为了节能和环保,一些公共场所用光控开关控制照明系统,光控开关可用光敏电阻控制,如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线,照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为:勒克斯(lx)。

(1)如图乙所示,电源电动势为3 V,内阻不计,当控制开关两端电压上升至2 V时,控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0 lx时控制开关接通照明系统,则R1=________kΩ。
(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值,设计了如图丙所示的电路进行测量,电源(E=3 V,内阻未知),电阻箱(0~99 999 Ω)。实验时将电阻箱阻值调至最大,闭合S1,将S2与1相连,减小电阻箱阻值,使灵敏电流计的示数为I,图丁为实验时电阻箱的阻值,其读数为________kΩ;然后将S2与2相连,调节电阻箱的阻值如图戊所示,此时电流表的示数恰好为I,则光敏电阻的阻值为______kΩ(结果均保留3位有效数字)。

解析版
1.(6分)(2023·合肥模拟)飞飞同学在做“测量金属丝的电阻率”的实验时,设计了如图甲所示的电路进行实验,所使用的器材有:电源E(电动势为3 V,内阻为r);
电流表A(量程为0~0.6 A,内阻为1 Ω);
电阻箱R(0~99.99 Ω);金属丝;开关K;导线若干。
(1)他先用螺旋测微器对金属丝的直径进行了测量,如图乙所示,该金属丝的直径为________mm。
(2)他连接好电路,将金属丝接入电路中的长度和电阻箱均调到一个较大的值,闭合开关K,记录下电流表读数和金属丝接入电路中的长度。保持电阻箱阻值不变,多次改变并记录金属丝接入电路中的长度L,并同时记录相对应的电流表读数I。利用实验中记录的数据,描绘出1I -L图像。由图丙可得该金属丝的电阻率为________(计算结果保留2位有效数字)。
(3)若已知实验中电阻箱接入电路中的电阻为2.00 Ω,则所用电源内阻为________Ω。
(4)若实验所用电源因为长期使用,电动势略有下降,则因此得出的金属丝电阻率比真实值________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
【解析】(1)金属丝的直径为d=2 mm+0.01×0.0 mm=2.000 mm。
(2)由图丙知,当1I1=1.2 A-1,L1=0时,由闭合回路可得EI1=R+RA+r,解得R+r=2.6 Ω,当1I2=
2.2 A-1,L2=0.6 m时,由闭合回路可得EI2=R+RA+r+Rx,解得Rx=3 Ω,又Rx=ρL2π(d2)2,解得ρ≈1.6×10-5 Ω·m
(3)由(2)分析可知R+r=2.6 Ω,则r=0.60 Ω
(4)由(2)分析可知EI2=EI1+Rx,解得Rx=(I1-I2)EI1I2,电源因为长期使用,电动势略有下降,则计算时E偏大,Rx偏大,由Rx=ρLS可知,得出的金属丝电阻率偏大。
答案:(1)2.000 (2)1.6×10-5 Ω·m
(3)0.60 (4)偏大
2.(8分)有一根细而均匀的圆柱体导体棒样品(如图1),电阻约为100 Ω,为了测量其电阻率ρ,现提供以下实验器材:10分度的游标卡尺、螺旋测微器,电流表A1(量程50 mA,内阻r1为100 Ω);电流表A2(量程100 mA,内阻r2约为40 Ω);电流表A3(量程1 A,内阻r3约为0.1 Ω);滑动变阻器R(20 Ω,额定电流1 A)、直流电源E(12 V,内阻不计)、圆柱体导体棒样品Rx、开关一只、导线若干。
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图2所示,其示数L =________cm;用螺旋测微器测得该样品的直径如图3所示,其示数D=________mm。
(2)为了尽可能精确地测量样品电阻Rx,电路原理图如图4所示,图中甲电流表应选________;乙电流表应选________。(均选填“A1”“A2”或“A3”)
(3)闭合开关,测量出需要测量的物理量是____________。
(4)根据(1)(3)步测量的数据字母,表示出电阻率ρ=________。
【解析】(1)根据游标卡尺的读数规则有6 cm+5 × 0.1 mm = 6.05 cm。
根据螺旋测微器的读数法则有3.5 mm+13.0 × 0.01 mm = 3.630 mm。
(2)实验器材中没有电压表,可以用已知内阻的电流表A1与待测电阻并联测电压,即电流表甲选择A1;乙电流表若选择A3则量程过大,则应选A2。
(3)需要测量的物理量是电流表A1的读数I1,电流表A2的读数I2。
(4)由电阻定律可知Rx=ρLS=ρLπ(D2)2,
由欧姆定律可知待测电阻阻值Rx=I1r1I2-I1,
联立解得电阻率ρ=πI1r1D24(I2-I1)L。
答案:(1)6.05 3.630 (2)A1 A2 (3)电流表A1的读数I1,电流表A2的读数I2
(4)πI1r1D24(I2-I1)L
3.(8分)(2023·石家庄模拟)某同学利用实验室现有器材,设计了一个测量电阻阻值的实验。测量电路如图所示,实验器材如下:
电池组E(电动势为9 V,内阻较小可忽略不计);
电压表V1(量程为0~6 V,内阻为3 000 Ω);
电压表V2(量程为0~10 V,内阻为5 000 Ω);
定值电阻R0(阻值为5 000 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为3 000 Ω);
待测电阻Rx;
单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
(1)断开开关,将滑动变阻器R的滑片移到阻值最大的一端,按照电路图连接电路。闭合开关S1,单刀双掷开关S2接1,移动滑动变阻器的滑片,使电压表指针指在满刻度的12处。该同学选择的电压表为________(选填“V1”或“V2”);此时滑动变阻器接入电路的阻值应为________Ω。
(2)保持滑动变阻器的阻值不变,单刀双掷开关S2接2,电压表指针指在满刻度的35处,则Rx的测量值为________Ω。
(3)本实验中,未考虑电池组的内阻,这对Rx的测量值________ (选填“有”或“无”)影响。
【解析】(1)单刀双掷开关S2接1,电压表指针指在满刻度的12处,若选择的电压表为V1,则电压表示数为3 V,电压表V1与R0并联的等效电阻R1=R0RV1R0+RV1=15 0008 Ω,由串联电路规律,有U1R1=E-U1R,解得R接入电路的阻值R=15 0004 Ω=3 750 Ω
大于滑动变阻器R的最大阻值3 000 Ω;
若选择的电压表为V2,则电压表示数为5 V,电压表V2与R0并联的等效电阻R2=R0RV2R0+RV2=2 500 Ω,由串联电路规律,有U2R2=E-U2R',
解得R接入电路的阻值R'=2 000 Ω,
小于滑动变阻器R的最大阻值3 000 Ω,所以该同学选择的电压表为V2。
(2)单刀双掷开关S2接2,电压表指针指在满刻度的35处,电压表示数U3=6 V由串联电路规律,有U3R3=E-U3R',解得R3=4 000 Ω,由R3=RxRV2Rx+RV2,解得Rx=20 000 Ω。
(3)根据上述运算可知,可以把电池内阻与滑动变阻器的电阻合在一起考虑,因此本实验未考虑电池内阻,这对Rx的测量值无影响。
答案:(1) V2 2 000 (2)20 000 (3)无
4.(9分)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时,其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示,实验设定恒定电流为50.0 μA,主要实验器材有:恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。
(1)用加热器调节RT的温度后,为使电流表的示数仍为50.0 μA,须调节___________(选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时,电流表示数为50.0 μA;连接电压表后,电流表示数显著增大,须将原电压表更换为内阻____________(选填“远大于”“接近”或“远小于”)RT阻值的电压表。
(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示,由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中,RT的阻值随温度的平均变化率是________kΩ·℃-1(保留2位有效数字)。
【解析】(1)由题知恒压直流电源E的电动势不变,而用加热器调节RT的温度后,导致整个回路的总电阻改变。而要确保电流表的示数仍为50.0 μA,则需控制整个回路的总电阻不变,故须调节可变电阻R1。连接电压表后,电流表示数显著增大,则说明电压表与RT并联后R总减小,则根据并联电阻的关系有R总=RTRVRT+RV=RTRTRV+1,要保证R总不变,须将原电压表更换为内阻远大于RT阻值的电压表。
(2)实验设定恒定电流为50.0 μA,由题图可得温度为35.0 ℃时电压表的电压为1.6 V,则根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT1=32 kΩ;温度为40.0 ℃时电压表的电压为1.3 V,则根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT2=26 kΩ,则温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中,RT的阻值随温度的平均变化率是k=ΔRTΔt=-1.2 kΩ·℃-1,负号表示随着温度升高RT的阻值减小。
答案:(1)可变电阻R1 远大于 (2)-1.2
5.(9分)为了节能和环保,一些公共场所用光控开关控制照明系统,光控开关可用光敏电阻控制,如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线,照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为:勒克斯(lx)。

(1)如图乙所示,电源电动势为3 V,内阻不计,当控制开关两端电压上升至2 V时,控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0 lx时控制开关接通照明系统,则R1=________kΩ。
(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值,设计了如图丙所示的电路进行测量,电源(E=3 V,内阻未知),电阻箱(0~99 999 Ω)。实验时将电阻箱阻值调至最大,闭合S1,将S2与1相连,减小电阻箱阻值,使灵敏电流计的示数为I,图丁为实验时电阻箱的阻值,其读数为________kΩ;然后将S2与2相连,调节电阻箱的阻值如图戊所示,此时电流表的示数恰好为I,则光敏电阻的阻值为______kΩ(结果均保留3位有效数字)。

【解析】(1)电阻R1和R0串联,有U1R1=U0R0,U0=2 V,U1=3 V-2 V=1 V,当照度为1.0 lx时,电阻R0=20 kΩ,则R1=10 kΩ。(2)题图丁所示电阻箱读数为R2=62.5 kΩ,题图戊所示电阻箱读数R2'=22.5 kΩ,本题采用等效替代法测电阻,前后两次电路中的电流相等,则电路中的总电阻相等,则有R2=R0'+R2',所以R0'=40.0 kΩ。
答案:(1)10 (2)62.5 40.0