2019版高考物理二轮复习专题检测：25 “分门别类”重温基础实验——系统方法(含解析)

专题检测（二十五）  “分门别类”重温基础实验——系统方法

1．(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，

内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。

要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。

回答下列问题：

(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。

(2)电阻箱的阻值应取R1＝________Ω，R2＝________Ω。(保留到个位)

解析：(1)微安表头改装成毫安电流表需要并联一个小电阻，再把电流表改装成电压表，需要串联一个大电阻，电路如图所示。

(2)接a时改装成量程为1 mA的电流表，有IgRg＝(I－Ig)R1，解得R1＝100 Ω；接b时改装成量程为3 V的电压表，有U＝IgRg＋IR2，解得R2＝2 910 Ω。

答案：(1)见解析图　(2)100　2 910

2．一只小灯泡标有“3.6 V，0.3 A”，某同学想研究它的灯丝电阻与温度的关系。

(1)该同学先用多用电表的电阻挡“×1”倍率调零后，初测小灯泡冷态时的电阻，如图所示，则冷态电阻为________。

(2)实验室提供导线和开关及下列器材：

A．电源E(电动势为6.0 V)

B．电压表V1(量程3 V，内阻约为2 kΩ)

C．电压表V2(量程5 V，内阻约为4 kΩ)

D．电流表A1(量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω)

E．电流表A2(量程100 mA，内阻约为2 Ω)

F．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流2 A)

G．滑动变阻器R2(最大阻值为100 Ω，额定电流1 A)

为了便于调节，减小读数误差和系统误差，电压表、电流表和滑动变阻器分别应选________(填所选仪器前的字母序号)，并在虚线框内画出电路图。

 (3)根据正确设计的实验电路图，测得电压、电流，如表所示：

实验数据表明，小灯泡的电阻随温度升高而______(选填“增大”“减小”或“不变”)。若将此小灯泡与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源及阻值为9 Ω的电阻串联，则小灯泡的功率约为________W(保留两位小数)。

解析：(1)冷态电阻由多用电表读数可得：7×1 Ω＝7 Ω。

(2)小灯泡额定电压为3.6 V，故电压表选择量程为5 V的C；额定电流为0.3 A，则电流表选择0.6 A量程的D；

为了便于调节，减小读数误差和系统误差，滑动变阻器采用分压接法，选择小电阻即可，故选择F；被测电阻阻值较小，故采用电流表外接，电路图如图所示。

(3)实验数据表明，小灯泡的电阻随温度升高而增大。把定值电阻等效为电源内阻，根据闭合电路欧姆定律得：E＝U＋I(r＋R0)，U＝3－10I，作出电源的I­U图像，如图所示，电源图像与小灯泡伏安特性曲线的交点坐标值是小灯泡的实际电压与实际电流，由图像可知，小灯泡两端电压为1.2 V，电流为0.18 A，小灯泡实际功率为P＝

UI＝1.2×0.18 W≈0.22 W。

答案：(1)7 Ω(或7.0 Ω)　(2)C、D、F　见解析图  (3)增大　0.22

3．(2019届高三·济宁模拟)某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E、内阻r和电阻R1的阻值。实验器材有：待测电源(电动势为E，内阻为r)；待测电阻R1；电压表V(量程1.5 V，内阻很大)；电阻箱R(0～99.99 Ω)；开关S1；单刀双掷开关S2；导线若干。

(1)先测量电阻R1的阻值，请将该同学的操作补充完整。

①闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数R0和对应的电压表示数U1；

②保持电阻箱示数不变，将S2切换到b读出电压表的示数U2；

③电阻R1的表达式为R1＝________。

(2)该同学已经测得电阻R1＝4.95 Ω，继续测量电源电动势E和内阻r的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图乙所示的 ­图线，则电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω(结果均保留三位有效数字)。

解析：(1)③根据串、并联电路规律可知，R1两端的电压U′＝U2－U1，电流I＝，则由欧姆定律可知，R1＝R0。

(2)在闭合电路中，电源电动势：E＝U＋I(r＋R1)＝U＋(r＋R1)，变形可得：＝＋·，由题图乙可知，纵轴截距为0.7 V－1，即＝0.7 V－1，解得：E≈1.43 V；图像斜率k＝＝＝4.2，电源内阻r＝kE－R1＝(4.2×1.43－4.95)Ω≈1.06 Ω。

答案：(1)③R0　(2)1.43　1.06(或1.05)

4．(2018·南平质检)为测定待测电阻Rx的阻值(约为200 Ω)，实验室提供如下器材：

电池组E：电动势3 V，内阻不计；

电流表A1：量程15 mA，内阻约为100 Ω；

电流表A2：量程300 μA，内阻为1 000 Ω；

滑动变阻器R1：阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A；

定值电阻R2：阻值为9 000 Ω，额定电流10 mA；

定值电阻R3：阻值为200 Ω，额定电流0.1 A；

开关S、导线若干。

实验中要求准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：

(1)正确选取器材，在方框内画出测量Rx阻值的电路图，并在图中标明所选器材的符号。

(2)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是________mA，电流表A2的示数是________μA，则待测电阻Rx的阻值是________Ω(计算结果保留一位小数)。

(3)仅从实验原理产生系统误差的角度分析，Rx的测量值________(选填“>”“＝”或“<”)真实值。

解析：(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联组成电压表；改装后电压表量程应为3 V，则定值电阻阻值R＝＝9 000 Ω，故选定值电阻R2；滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采用分压接法；由前述电流表A2的改装方法，可求出改装后的电压表内阻为RV＝1 000 Ω＋9 000 Ω＝10 000 Ω，故电流表应采用外接法，电路图如图所示。

(2)由题图可知，电流表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数是150 μA；待测电阻两端电压U＝I2RV＝150×10－6×10 000 V＝1.5 V，测得待测电阻Rx＝＝ Ω≈191.1 Ω。

(3)实验中能同时准确地测量出Rx两端的电压和通过Rx的电流，所以仅从实验原理产生系统误差的角度分析，Rx的测量值＝真实值。

答案：(1)见解析图　(2)8.0　150　191.1　(3)＝

5．(2018·江苏高考)一同学测量某干电池的电动势和内阻。

(1)图1所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。

(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I，以及计算的数据见下表：

根据表中数据，在图2方格纸上作出R­关系图像。

由图像可计算出该干电池的电动势为________V；内阻为________Ω。

(3)为了得到更准确的测量结果，在测出上述数据后，该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱，当电流表的示数为0.33 A时，电压表的指针位置如图3所示，则该干电池的电动势应为________V；内阻应为________Ω。

解析：(1)在电学实验中，连接电路时应将开关断开，电阻箱的阻值调为最大，以确保实验仪器、仪表的安全。

(2)根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，整理可得R＝－r＝E·－r，即R­图像为直线。描点连线后图像如图所示。

根据图像可知r＝1.2 Ω，图像的斜率为电动势E，在R­图像上取两点(2,1.58)、(5,5.71)，则E＝ V≈1.38 V。

(3)题图3的读数为66×10－3 V，根据欧姆定律，得电流表的内阻rA＝＝ Ω＝0.2 Ω，由E＝I(R＋r′＋rA)得R＝E·－(r′＋rA)，R­ 图像的斜率仍为电动势E，即

E＝1.38 V，而干电池的内阻应为r′＝r－rA＝1.0 Ω。

答案：(1)开关未断开；电阻箱阻值为零。(2)见解析图　1.38　1.2　(3)1.38　1.0

6．在“测定金属的电阻率”实验中：

(1)为了测量金属丝的电阻Rx的阻值，实验室提供如下实验器材：

A．待测金属丝Rx(约100 Ω)

B．电动势E＝6 V，内阻很小的直流电源

C．量程50 mA，内阻约为50 Ω的电流表

D．量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω的电流表

E．量程6 V，内阻约为15 kΩ的电压表

F．最大阻值15 Ω，最大允许电流1 A的滑动变阻器

G．最大阻值15 kΩ，最大允许电流0.5 A的滑动变阻器

H．开关一个，导线若干

①为了操作方便，且能比较精确地测量金属丝的电阻值，电流表选用________，滑动变阻器选用________(填写选用器材前的字母代号)；

②根据所选用的实验器材，设计出测量电阻的甲、乙两种电路，为尽可能减少实验误差，应采用图________(选填“甲”或“乙”)；

③实验中测得该金属丝直径为d，长度为L，接入电路后，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝的电阻率的表达式为ρ＝________。

(2)若另有一只待测电阻，用电流表内接和外接的测量结果不一致，有一位同学为了消除因电表内阻所带来的系统误差，他用两只相同的电压表，设计了如图所示的测量电路。实验操作步骤如下：

①按电路图连接好实验器材；

②闭合S1，断开S2，读出此时电压表V1的示数U，电流表的示数I；

③再闭合S2，调节滑动变阻器R，使电流表的示数仍为I，此时读出电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2。

用测得的物理量表示待测电阻的阻值Rx＝__________。

解析：(1)①根据闭合电路欧姆定律可知，通过待测金属丝的最大电流为Imax＝＝

 A＝60 mA，所以电流表应选用C；当滑动变阻器采用限流接法时，电路中需要的最大电阻为Rmax＝＝ Ω＝360 Ω，显然滑动变阻器应选用F，由于F的最大阻值比待测金属丝的阻值小得多，所以应采用分压接法。②由上述分析可知，滑动变阻器应采用分压接法，所以应采用题图甲。③根据R＝及R＝，可得ρ＝。

(2)当S2断开时应有U＝I(RA＋Rx)，当S2闭合时应有U1＝IRA＋U2，解得Rx＝。

答案：(1)①C　F　②甲　③　(2)

7.压敏电阻由在压力作用下发生形变进而导致电阻率发生变化的材料组成，为了探究某压敏材料的特性，有人设计了如图甲所示的电路，其中电源电动势为3 V、内阻约为1 Ω，两个电流表量程相同均为0.6 A，一个电流表内阻r已知，另外一个电流表内阻较小但阻值未知。

(1)电路图甲中哪个电流表的内阻r已知________(填“A1”或“A2”)。

(2)在某一个压力测试下，两个电流表A1和A2的读数分别为I1和I2，则压敏电阻的阻值Rx＝__________。

(3)经过测试获得压敏电阻的阻值和压力的关系如图乙所示，以竖直向下为正方向，则阻值和压力的关系式是__________。

解析：(1)没有电压表，但内阻已知的电流表不仅可以测出通过自身的电流，还可当作电压表使用，根据题图甲判断A1可作为电压表测量压敏电阻两端的电压，所以A1的内阻r已知。

(2)压敏电阻两端的电压为I1r，电流为I2－I1，所以压敏电阻的阻值Rx＝。

(3)由题图乙知图像为一次函数图像，根据数学知识可得Rx＝16－2F。

答案：(1)A1　(2)　(3)Rx＝16－2F