2019版高考物理二轮复习专题检测：26 “追踪溯源”智取创新实验——学会迁移(含解析)

专题检测（二十六）  “追踪溯源”智取创新实验——学会迁移

1．(2018·新疆模拟)某同学利用如图甲所示电路测量电源的电动势E和内阻r，可供选择的实验器材有：待测电源(电动势约6 V，内阻约1 Ω)，定值电阻RA(阻值10 Ω)和RB(阻值1 Ω)，滑动变阻器R(最大阻值10 Ω)，电流表A(量程0.6 A，内阻约1 Ω)，电压表V(量程5 V，内阻约10 kΩ)，开关S，导线若干。请回答下列问题：

(1)图甲为该同学设计的电路图的一部分，将电路补充完整。

(2)图甲中的R1应选________(填“RA”或“RB”)。

(3)改变滑动变阻器接入电路的阻值，分别记下几组电压表的示数U和相应电流表的示数I；以U为纵坐标，I为横坐标，作U­I图线如图乙所示，并求出U­I图线在横轴上的截距a和在纵轴上的截距b，请选用待测电源电动势E、内阻r、定值电阻R1和R2，写出a、b的表达式，a＝________，b＝________，代入相应数值即可得E和r的测量值。

解析：(1)由于滑动变阻器的最大阻值过小，使电压表测量范围较小，所以R1应采用与滑动变阻器总阻值接近的RA；R2起保护电路的作用，故可以采用阻值较小的RB；由于电流表内阻与等效内阻接近，为了减小误差，应采用相对电源的电流表外接法，电路图如图所示。

(2)由以上分析可知，题图甲中的R1应选择RA。

(3)根据闭合电路欧姆定律可知：U＝E－I(R2＋r)，由此可知，图像与纵轴的截距b＝E，图像与横轴的截距为短路电流，故a＝。

答案：(1)见解析图　(2)RA　(3)　E

2.(2018·宜宾检测)某同学利用如图甲所示电路测量自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动。实验器材还有：电源(电动势约为3 V，内阻不可忽略)，两个完全相同的电流表A1 、A2(量程为

3 mA，内阻不计)，电阻箱R(最大阻值为9 999 Ω)，定值电阻R0(可供选择的阻值有100 Ω、

1 kΩ、10 kΩ)，开关S，导线若干，刻度尺。

实验步骤如下：

A．测得圆柱形玻璃管内径d＝20 mm；

B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；

C．连接好电路，闭合开关S，调整电阻箱阻值，读出电流表A1 、A2示数，分别记为

I1、I2，记录电阻箱的阻值R；

D．改变玻璃管内水柱长度，多次重复实验步骤B、C；

E．断开S，整理好器材。

(1)为了较好的完成该实验，定值电阻R0应选________。

(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式Rx＝__________(用R0、R、I1、I2表示)。

(3)若在上述步骤C中每次调整电阻箱阻值，使电流表A1 、A2示数均相等，利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图乙所示的R­L关系图像，则自来水的电阻率ρ＝______Ω·m(结果保留两位有效数字)。在用本实验方法测电阻率实验中，若电流表内阻不能忽略，则自来水电阻率测量值与上述测量值相比将_______(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。

解析：(1)电源电动势为3 V，电流表的量程为3 mA，则最小电阻R＝＝ Ω＝

1 kΩ，故定值电阻R0选1 kΩ 的即可。

(2)玻璃管内水柱的电阻Rx满足I1Rx＝I2(R0＋R)，即Rx＝。

(3)当I1＝I2时，Rx＝R0＋R，即ρ＝R0＋R，则R＝L－R0，由题图乙可知：＝ Ω/m＝5×104 Ω/m，S＝π2＝πd2，则ρ＝5×104××3.14×(20×10－3)2 Ω·m≈16 Ω·m；若电流表内阻不能忽略，则：Rx＋rA＝R0＋R＋rA，即Rx＝R0＋R，则表达式不变，自来水电阻率测量值与上述测量值相比将不变。

答案：(1)1 kΩ　(2)　(3)16　不变

3．某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁(未画出)的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

(1)在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。

(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：

A．适当增加两导轨间的距离

B．换一根更长的金属棒

C．适当增大金属棒中的电流

其中正确的是________(填入正确选项前的标号)。

解析：(1)实验电路连线如图所示。

(2)为使金属棒获得更大的速度，则金属棒运动时需要更大的加速度，根据牛顿第二定律有a＝，所以增加磁感应强度、增大电流、增加两导轨间的距离都可以使加速度增大。故选项A、C正确，B错误。

答案：(1)见解析图　(2)AC

4．(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：

(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线。

(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1。

(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2。

(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)。

(5)重复步骤(3)，得到如下数据。

(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx＝________Ω。(保留一位小数)

解析：(1)实物连线如图所示。

(4)由于为理想电压表，故S2接1或接2时流过R0、Rx的电流相等。根据欧姆定律和串联电路的特点得＝，解得Rx＝R0。

(6)求出5次的平均值为3.41，代入Rx＝R0，得Rx＝48.2 Ω。

答案：(1)见解析图　(4)R0　(6)48.2

5．(2019届高三·枣庄模拟)某探究小组测量直流恒流源的输出电流I0和定值电阻Rx的阻值，电路如图甲所示。

实验器材如下：

直流恒流源(电源输出的直流电流I0保持不变，I0约为0.8 A)；

待测电阻Rx(阻值约为20 Ω)；

滑动变阻器R(最大阻值约为70 Ω)；

电压表V(量程15 V，内阻约为15 kΩ)；

电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；

开关一个，导线若干。

请回答下列问题：

(1)实验所用器材如图乙所示，图中部分实物电路已经连接好，请完成剩余实验电路的连接。

(2)开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑动到________(选填“a”或“b”)处。

(3)所得实验数据如表所示；请在图丙所示的直角坐标系上画出U­I图像。

(4)根据所画U­I图像，可求得直流恒流源输出电流I0＝________A，待测电阻的阻值

Rx＝________Ω(结果保留两位有效数字)。

解析：(1)实验电路连接如图1所示。

(2)为了让电流表的示数由最小值开始变化，并保证开关S闭合时，流过电流表的电流不会超过电流表量程，故开关S闭合前，滑动变阻器滑片P应置于连入阻值最大处，即a处。

(3)根据表中数据先在题图丙中描点，在画直线时使尽可能多的点落在同一直线上，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线两侧，可以得出对应的U­I图像，如图2所示。

(4)当电压表示数为零时说明滑动变阻器短路，则此时通过电流表的电流等于直流恒流源的输出电流，则结合U­I图像可知，电流I0约为0.88 A；由图2可知，当电压为10 V时，电流约为0.40 A，则此时流过待测电阻的电流I＝(0.88－0.40)A＝0.48 A，由欧姆定律可得Rx＝＝ Ω≈21 Ω。

答案：(1)见解析图1　(2)a　(3)见解析图2　(4)0.88(0.87～0.89均可)　21(20或21均可)

6．(2018·凯里模拟)如图所示的矩形框内存在一沿水平方向且与金属棒垂直的匀强磁场，现通过测量通电金属棒在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小并判定其方向。

(1)在图中画出连线完成实验电路，要求接通电源后电流由a流向b。

(2)完成下列主要实验步骤中的填空：

①按图接线；

②保持开关S断开，读出电子秤示数m0；

③闭合开关S，调节R的阻值使电流大小适当，此时电子秤仍有读数，然后读出并记录________________、________________；

④用米尺测量__________________________。

(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得到B＝____________。

(4)判断磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直于纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直于纸面向里。

解析：(1)实验电路连线如图所示。

(2)③记录电流表的示数I以及此时电子秤的示数m1；

④用米尺测量金属棒的长度l。

(3)测磁感应强度原理：开关断开时，电子秤称出金属棒质量；接通电源后，若磁感应强度的方向垂直于纸面向里，则安培力向下，则有m0g＋BIl＝m1g，所以B＝g；接通电源后，若磁感应强度的方向垂直于纸面向外，则安培力向上，则有m0g－BIl＝m1g，所以B＝g；所以磁感应强度的大小B＝g。

(4)由(3)中分析易知，若m1<m0，对应磁感应强度方向垂直于纸面向外。

答案：(1)见解析图　(2)③电流表的示数I　此时电子秤的示数m1　④金属棒的长度l　(3)g　(4)m1<m0

7．(2018·汕头模拟)某同学利用如图所示的电路测量某种电池的电动势E和内阻r(E约9 V，r约10 Ω)，电压表V的量程为

3 V，内阻约几千欧。实验操作和相关的问题如下：

(1)在开关S1、S2都断开的条件下，先将电阻箱R的阻值调至________(填“最大”“最小”或“任意值”)，然后闭合开关S1；这样做的目的是________。

A．保护电池

B．保护电压表

C．保护电阻箱

D．能更准确地读出电压表的读数

(2)逐步调节电阻箱R的阻值，当电压表V的读数为U1＝2.00 V时，R的阻值为R1＝

7.20 kΩ；当电压表V的读数为U2＝3.00 V时，R的阻值为R2＝4.13 kΩ，可估算出电压表的内阻RV＝________kΩ(计算结果保留两位有效数字)。若测量数据自身的误差可忽略不计，则电压表内阻的测量值________(填“大于”“等于”或“小于”)实际值。

(3)调节电阻箱R的阻值，使电阻箱和电压表串联后可当成一个量程为10 V的电压表

V′，则阻值R与电压表内阻RV的比值应为＝________。

(4)保持(3)中电阻箱R的阻值不变，调节电阻箱R′的阻值为较大值，闭合开关S2，接着小心调节电阻箱R′的阻值，使电压表V的示数在2～3 V之间变化，记录电压表V的读数U和相对应的电阻箱R′的阻值R′，取得若干组实验数据。某同学以U为纵坐标、以为横坐标建立一个实验图像(坐标轴都使用国际单位)，将实验数据计算后描绘在图像中，得到一条直线，若直线在纵轴的截距为b、斜率的绝对值为k，则电池的电动势E＝__________，内阻r＝_________。

解析：(1)由电路图可知，电压表与电阻箱R串联，故为了保护电压表应先将电阻箱R的阻值调至最大，然后再闭合开关S1，从而使电压表由电压最小开始调节。

(2)由于r≪RV＋R，因此在估算中可以忽略不计，则有：＝，＝，解得：RV≈2.0 kΩ，由于测量中没有考虑电源内阻的影响，因此测量结果中包括电源内阻，故测量值大于真实值。

(3)电阻箱R和电压表串联后可当成一个量程为10 V的电压表使用，则当电压表V的电压为3 V时，电阻箱R的电压为7 V，故＝。

(4)当电压表V的电压为U时，加在电阻箱R′上的电压为，即路端电压U′＝，由闭合电路欧姆定律有：E＝U′＋r，即E＝＋r，整理得：U＝E－r，根据图像规律可知，E＝b，k＝r，解得：E＝。

答案：(1)最大　B　(2)2.0　大于　(3)　(4)　k