2020届高考物理课标版二轮复习训练题：专题六第13讲 电学实验与创新 Word版含解析

 www.ks5u.com第13讲　电学实验与创新

1.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200 Ω,电压表的内阻约为2 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则　　　(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1　　　(填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2　　　(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 

答案　Rx1　大于　小于

解析　=20,=10,因此Rx属于大电阻,用电流表内接法时测量值更接近真实值,即Rx1更接近真实值;因Rx1==Rx+RA,故Rx1>Rx,Rx2==R并(即Rx与RV的并联值),故Rx2<Rx。

2.(2019辽宁大连模拟)用如图甲所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。

(1)请根据下列步骤完成电阻测量:

①旋动部件　　　　,使指针对准电流的“0”刻度线。 

②将K旋转到电阻挡“×100”位置。

③将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件　　　　,使指针对准电阻的“0”刻度线。 

(2)将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻,P的两端分别为a、b,指针指示位置如图乙所示。则通过P的电流方向是　　　　(选填“a→b”或“b→a”),为使测量比较精确,应将选择开关旋到　　　　的倍率挡位上,并需要重新调零,再进行测量。 

答案　(1)①S　③T　(2)b→a　×10

解析　(1)①首先要对表盘机械校零,所以旋动部件是S。③欧姆表选挡后要进行欧姆调零,将“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件T,让表盘指针指在最右端零刻度处。(2)表盘上的负极接欧姆表内部电源的正极,所以通过P的电流方向是b到a;题图乙中指针偏转角度太大,为了得到比较准确的测量结果,必须使指针指在中间刻度附近,所以要将倍率调小。

3.(2019陕西宝鸡一模)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,为了安全、准确、方便地测出电阻丝的电阻Rx,设计了如图所示实验电路图来完成实验,实验器材如下:

A.待测金属丝(Rx约5 Ω)

B.电压表V(量程为0~1 V,内阻RV=1 kΩ)

C.电流表A(量程为0~0.6 A,内阻RA=1 Ω)

D.定值电阻R1(阻值R1=0.5 kΩ)

E.定值电阻R2(阻值R2=2 kΩ)

F.滑动变阻器R3(0~10 Ω)

G.滑动变阻器R4(0~1 000 Ω)

H.电源(电动势为3 V,内阻很小)

I.开关一个,导线若干

(1)实验中定值电阻应选用　　　　,滑动变阻器应选用　　　　(选填器材前面字母); 

(2)用图中电路测量该金属丝的电阻,若某次测量中,电压表的读数为U,电流表的读数为I,该金属丝电阻的表达式为Rx=　　　　(用测出或已知的物理量的符号表示)。 

答案　(1)E　F　(2)-RA

解析　(1)电源的电动势为3 V,而电压表V的量程为0~1 V,内阻RV=1 kΩ,必须通过串联电阻来扩大量程,因此定值电阻应选用R2(阻值R2=2 kΩ),从而达到0~3 V量程,待测金属丝阻值Rx约5 Ω,且滑动变阻器是限流式接法,因此滑动变阻器应选用R3(0~10 Ω)。

(2)电压表的读数为U,那么金属丝与电流表两端的总电压为3U,由于电流表的读数为I,则金属丝电阻Rx=-RA。

4.(2019湖南重点中学模拟)用下列器材组装成一个电路,要求既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线。

A.电压表V1(量程0~6 V,内阻很大)

B.电压表V2(量程0~3 V,内阻很大)

C.电流表A(量程0~3 A,内阻很小)

D.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流4 A)

E.小灯泡L(2 A,5 W)

F.电池组(电动势E,内阻r)

G.开关一个,导线若干

实验时,调节滑动变阻器的阻值,多次测量后发现:若电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小。

(1)请将设计的实验电路图在如图所示的虚线框中补充完整。

(2)每一次操作后,同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数,组成两个坐标点(I1,U1)、(I2,U2),标到U-I坐标系中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图所示,则电池组的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω(保留两位有效数字)。 

(3)在U-I坐标系中两条图线在P点相交,此时滑动变阻连入电路的阻值应为　　　　Ω。 

答案　(1)见解析　(2)4.5　1.0　(3)0

解析　(1)伏安法测电源电动势与内阻实验中,电压表测路端电压,电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大;描绘小灯泡伏安特性曲线实验中,电流表测流过灯泡的电流,灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小;调节滑动变阻器时,电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小。由于小灯泡额定电压U额==2.5 V,与电压表V2量程比较接近,故V2测灯泡两端电压,V1测路端电压,电路图如图所示。

(2)电源的U-I图线是一条倾斜直线,由题图线可知,电源电动势E=4.5 V,电源内阻r== Ω=1.0 Ω。

(3)由题图所示图像可知,两图线的交点P的坐标为(2.0 A,2.5 V),即灯泡电压UL=2.5 V,此时电路电流I=2.0 A,电动势E=Ir+UL+IR滑,解得R滑=0。

5.(2019广东肇庆模拟)某实验小组设计了如图甲的电路,其中RT为热敏电阻,电压表量程为0~3 V,内阻RV约为10 kΩ,电流表量程为0~0.5 A,内阻RA约为几欧,R为电阻箱。(计算结果保留两位有效数字)

甲

乙

(1)该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验。闭合开关,调节电阻箱,记录不同情况下电压表的示数U1、电流表的示数I和电阻箱的阻值R,在I-U坐标系中,将各组U1、I的数值标记在相应位置,描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线,如图乙中曲线所示。为了完成该实验,应将导线c端接在　　　　(选填“a”或“b”)点。 

(2)利用(1)中记录的数据,通过分析计算可得外电路的电压U2的计算式为　　　　　　　　。(用U1、I、R和RA表示) 

(3)实验小组利用(2)中的公式,计算出各组的U2,将U2和I的数据也描绘在I-U坐标系中,如图乙中直线所示。根据图像分析可知:电源的电动势E=　　　　V,内电阻r=　　　　 Ω。 

(4)实验中查询得到RA=4.0 Ω,当电阻箱的阻值调到6 Ω时,热敏电阻消耗的电功率P=　　　　W。 

答案　(1)a　(2)U2=U1+I(R+RA)

(3)6.0　5.0　(4)0.60(0.58~0.62均可)

解析　(1)利用伏安法测电阻,由题图可知热敏电阻的阻值远小于电压表内阻,所以采用电流表外接法;故导线c应接在a点。

(2)根据串、并联电路规律可知,外电压U2=U1+I(R+RA)。

(3)由U2=E-Ir,故电源的电动势为6.0 V,内电阻r= Ω=5.0 Ω。

(4)等效电源内阻r0=(5.0+4.0+6.0) Ω=15 Ω;在I-U图像中作等效电源的外电路伏安特性曲线U=6-15I,如图所示;与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标为(2.5 V,0.24 A),所以热敏电阻的电功率为0.60 W。

6.(2019湖北武汉模拟)用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度和某导电液体(有大量的正、负离子)的电阻率。水平管道长为l、宽度为d、高为h,置于竖直向上的匀强磁场中。管道上下两面是绝缘板,前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流计G(内阻为Rg)连接。管道内始终充满导电液体,液体以恒定速度v自左向右通过。闭合开关S,调节电阻箱的阻值,记下相应的电流表读数。

甲

(1)图乙所示电阻箱接入电路的电阻值为　　　　 Ω。 

乙

(2)与N板相连接的是电流计G的　　　　极(选填“正”或“负”)。 

(3)图丙所示的电流计读数为　　　　 μA。 

丙

(4)将实验中每次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流计读数I绘制出-R图像为图丁所示的倾斜直线,其延长线与两轴的交点坐标分别为(-a,0)和(0,b),则磁场的磁感应强度为　　　　,导电液体的电阻率为　　　　。 

丁

答案　(1)290.1　(2)负　(3)25.0　(4)　

解析　(1)电阻箱的示数R=2×100 Ω+9×10 Ω+1×0.1 Ω=290.1 Ω。

(2)根据左手定则可知,带正电的离子向前表面偏转,带负电的离子向后表面偏转,故N板带负电,则与N板相连接的是电流计G的负极。

(3)题图丙所示的电流计读数为25.0 μA。

(4)液体以恒定速度v自左向右通过管道,则所受的电场力与洛伦兹力平衡,即Bqv=qE,又E=,解得U=Bdv,则回路中产生的电流为I==,变形得=·R+·(Rg+r),由题知斜率k==,解得B=,纵截距b=·(Rg+r),解得r=a-Rg,根据电阻定律得r=ρ,其中l'=d,S=lh,联立解得ρ=。