2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题二十 电学实验 B卷

2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练

专题二十 电学实验 B卷

1.某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表V的最大测量值为3 V，虚线框内为用电流计G改装的电流表.

（1）已知电流计G的满偏电流、内阻，电路中已将它改装为最大测量值为600 mA的电流表，则___________Ω（结果保留两位有效数字）.

（2）通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数I，作出如图乙所示的图像.某次测量时，电压表V的示数如图丙所示，则此时通过电源E的电流为_______mA（结果保留三位有效数字）；电源E的电动势等于___________V，内阻等于_______Ω（结果保留三位有效数字）.

（3）若用来改装电流表的电阻的实际阻值略小于计算值，则对电源电动势测量的结果__________（填“有”或“没有”）影响.

2.小强同学网购了一块太阳能电池板，查阅资料得知太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，而在没有光照时，可以视为一个电学器件.

（1）小强先根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究太阳能电池板在没有光照时的特性.所用的器材包括：太阳能电池板、电源E、电流表A、电压表V、滑动变阻器R、开关S及导线若干；为了达到上述目的，实验电路应选用图甲、乙中的图________（填“甲”或“乙”）.

（2）小强为了研究太阳能电池板的电动势和内阻跟光照强度的关系，选用的器材有电流表（200 μA，500 Ω）、电阻箱、开关、导线等.

①实验器材如图丙所示，请用笔画线代替导线将电路补充完整；

②以白炽灯为光源，太阳能电池板距离灯分别为40 cm和60 cm时进行测量.并用图像法研究太阳能电池板的电动势和内阻，在坐标系中描点、作图如图丁所示，“·”和“”分别表示太阳能电池板距离灯40 cm和60 cm两种光照条件下的数据点，请计算当太阳能电池板离灯40 cm时的电动势为_____________V（保留两位有效数字）；

③通过图像，可判断光照强度对太阳能电池板的电动势的影响是_________.

3.国家标准规定自来水在15 ℃时电阻率应大于，某同学利用图甲所示电路测量15 ℃的自来水的电阻率，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，以控制玻璃管内自来水的水量.玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略），右活塞固定，左活塞可自由移动，实验器材还有：

电源（电动势为3 V，内阻可忽略）；

电压表（量程为3 V，内阻很大）；

电压表（量程为3 V，内阻很大）；

定值电阻（阻值）；

定值电阻（阻值）；

电阻箱R（最大阻值）；

单刀双掷开关S；导线若干；游标卡尺；刻度尺.

实验步骤如下：

A.用游标卡尺测量玻璃管的内径；

B.向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；

C.把S拨到1位置，记录电压表的示数；

D.把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表的示数与电压表的示数相同，记录电阻箱的阻值R；

E.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；

F.断开S，整理好器材.

（1）玻璃管内水柱的电阻的表达式为_________（用表示）.

（2）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关系图象，自来水的电阻率_______（保留三位有效数字）.

（3）若电压表内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将_________（选填“偏大”“不变”或“偏小”）.

4.某兴趣小组要将一量程为1 mA、内阻约为的电流表G改装成量程为3 V的电压表.首先要测量该电流表的内阻，现有如下器材.

A.待测电流表G（量程1 mA、阻值约）

B.滑动变阻器（最大阻值、额定电流1 A）

C.滑动变阻器（最大阻值、额定电流1 A）

D.电阻箱（总阻值）

E.电源（电动势为1.5 V，内阻很小）

F.电源（电动势为3 V，内阻很小）

G.开关、导线若干

（1）该小组如果选择如图甲所示的电路来测量待测电流表G的内阻，则滑动变阻器应选择________（填字母），电源应选择__________（填字母）.

（2）实验时，先断开开关，闭合开关，调节滑动变阻器，使得G的示数为；保证的阻值不变，再闭合；调节电阻箱，使得G的示数为，此时电阻箱的示数如图乙所示，则G的内阻为________Ω.

（3）该实验中，G的内阻测量值____________真实值.（填“大于”或“小于”）

5.某兴趣小组从表中提供的实验器材中选取部分,设计一电路来测量电压表V的内阻.

(1)为了尽可能提高测量精度,要求两电表指针偏转至少达到满偏刻度的一半,并能测得多组数据,兴趣小组成员设计了以下四种不同的电路,其中合理的是_______.

A.  B.

C.  D.

(2)根据所选的电路图,在开关S闭合前,应把滑动变阻器的滑片置于______(填“a”或“b”)端.

(3)根据所选的电路图,实验中所用滑动变阻器R应选用_______(填“”或“”).

(4)实验中电压表V读数为U,电流表mA的读数为I,试写出计算电压表V内阻的表达式_________.(用题中字母表示)

6.某同学欲测量一电池的电动势和内阻，现有如下器材可供选择：

①标准电池1（电动势，内阻可以忽略）

②标准电池2（电动势，内阻可以忽略）

③检流计（量程，内阻未知）

④滑动变阻器（已知总绕线长度为，且滑片P移至任意位置对应的绕线长度L可读）

⑤定值电阻（阻值已知）

⑥单刀单掷开关三个，记为

⑦待测电池（电动势约为6 V，内阻）

⑧导线若干

该同学设计了如图所示的电路完成实验.两个标准电池只能选一个使用，在图中记为.

（1）请帮助该同学在虚线框内将电路图补充完整.

（2）为了完成实验，标准电池应选择_________（填“1”或“2”）.

（3）该同学按照如下步骤完成该实验：

①将滑片P移至A端，闭合开关；

②保持断开，调节滑片P位置，直至闭合开关时，示数为0，记录此时滑动变阻器段绕线长度；

③保持闭合，再调节滑片P位置，直至闭合开关时，示数为0，记录此时滑动变阻器段绕线长度.

（4）待测电源电动势的表达式为_______，待测电源内阻的表达式为_______.（用表示）

（5）考虑到标准电池有内阻，对上述测量结果进行误差分析.的测量值_______，的测量值__________.（填“偏大”“偏小”或“无影响”）

7.在“练习使用多用电表”的实验中：

（1）某同学用多用电表测量电阻，电路如图甲所示，若选择开关置于“”挡，按正确使用方法测量电阻的阻值，指针位于图乙所示位置，则_________Ω.

（2）若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述，其测量结果与原结果相比将_________（选填“变大”“变小”或“不变”）.

（3）某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表，其电路如图丙所示.

①关于该欧姆表，下列说法正确的是________.

A.电阻刻度的零位置在表盘的右端 B.表盘上的电阻刻度是均匀的

C.测量前，不需要将红、黑表笔短接调零 D.测量后，应将开关S断开

②某同学进行如下操作：当未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏.当接入表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，则待测电阻的阻值为__________（已知电流表的内阻为，电池的内阻为r，可变电阻接入电路的阻值为R）.

8.在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用的测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.

（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，某一次测量结果（接近多次测量的平均值）如图1所示，其读数为_________mm.

（2）用伏安法测金属丝的电阻的阻值（约为），实验室提供了如下器材：

A.电源E（电动势为3 V，内阻约为）；

B.电流表（量程为0~0.6 A，内阻约为）；

C电流表（量程为0~3 A，内阻为）；

D.电压表（量程为0~3 V，内阻约为）；

E.电压表（量程为0~15 V，内阻为）；

F.电阻箱R（阻值范围为0~，额定电流为1 A）；

G.开关S，导线若干.

为使测量结果尽可能准确，电流表应选用_______（填器材前的字母标号），电压表应选用_______（填器材前字母标号）；应采用图2给出的_____电路进行测量.

（3）根据记录的电阻箱阻值R及对应电流表示数I和电压表示数U，在坐标纸上作图象如图3所示，根据图象可得金属丝的电阻______Ω（保留两位有效数字）.

（4）根据以上数据估算金属丝的电阻率约为_________.

A. B. C. D.

（5）关于本实验的误差，下列说法正确的是_______.

A.用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于系统误差

B.由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

C.若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由仪表引起的系统误差

D.用图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差

答案以及解析

1.答案：（1）0.15

（2）300；2.93；1.00

（3）没有

解析：（1）根据欧姆定律可知，代入数据解得.

（2）根据题图内可知电压表读数为2.60 V，根据题图乙可知电流计的读数为100 mA，通过电阻的电流等于通过电流计G电流的2倍，则电路的总电流为300 mA；根据图像可知，电源的电动势为，因改装的电流表的内阻为，则电源内阻.

（3）电源电动势等于电流表读数为零时电压表的读数，可知电表改装时，若用来改装电流表的电阻的实际阻值略小于计算值，则对电源电动势测量的结果没有影响.

2.答案：（1）甲

（2）①见解析

②0.82

③光照强度越大，太阳能电池板的电动势也越大

解析：（1）描绘电学器件的伏安特性曲线要求电表示数从零开始变化，所以滑动变阻器采用分压式接法，故应选择甲实验电路图.

（2）①实物图如图所示.

②根据实验电路图，由闭合电路欧姆定律得，

变形为，

根据关系式结合题图丁可得斜率，解得.

③太阳能电池板距离灯40 cm和60 cm的图像中，40 cm对应的斜率比60 cm对应的斜率小，即40 cm对应的电动势比60 cm对应的电动势大，离太阳能电池板越近光照强度越强，太阳能电池板的电动势也越大，即可得出光照强度越强，太阳能电池板的电动势也越大的结论.

3.答案：（1）

（2）25.1

（3）偏大

解析：（1）把S拨到1位置时，电压表的示数为U，则此时电路中的电流为，总电压，当把S拨到2位置时，调整电阻箱阻值，使电压表的示数与电压表的示数相同也为U，则此时电路中的电流为，总电压，由于两次总电压相等，都等于电源电压E，可得，解得.

（2）由题图乙可知，当时，，此时玻璃管内水柱的电阻，水柱横截面积，则自来水的电阻率.

（3）若电压表内阻不是很大，则把S拨到1位置时，此时电路中电流大于，实际总电压将大于，所以测量的将偏大，因此自来水电阻率测量结果将偏大.

4.答案：（1）B；F

（2）96

（3）小于

解析：（1）由于要将电流表G改装成量程为3 V的电压表，所以选电动势为3 V的电源，故电源应选择F；待测电流表G量程是1 mA，则通过的最大电流，电路中的总电阻，所以滑动变阻器应选择B.

（2）使得G的示数为，则通过电阻箱的电流为，因电流表G与电阻箱并联，因此它们两端电压相等，根据电路结构则有，解得.

（3）测电流表内阻时，闭合开关后整个电路电阻变小，电路中电流变大，电流表G的示数为，流过电阻箱的电流大于，电阻箱阻值小于电流表内阻的2倍，即电流表内阻测量值偏小.

5.答案：(1)A

(2)a

(3)

(4)

解析：(1)由于要多测几组数据尽可能提高测量的精度,所以排除限流接法CD,选用分压式接法A或B,已知电动势为10 V,如果采用B电路,电流的大小约为,电流表无法达到题设中两电表指针偏转至少达到满刻度一半的要求,故B电路图不合理,而电流表的内阻已知,可以当电压表使用,题设需要测电压表的内阻,所以选项A中电压表可以当电流表使用,由于其内阻为待测量,故可通过转换为测量定值电阻R.列出表达式从而推导出电压表内阻,并且通过计算可知A电路符合两电表指针偏转至少达到满刻度一半的要求,所以电路应为A.

(2)A电路是滑动变阻器分压式接法,闭合开关前滑动变阻器的分压电阻应调最小,即滑片置于a端.

(3)采用分压式接法,滑动变阻器阻值小易调节,故应选用.

(4)利用伏安法测电阻,通过转换为测量定值电阻列出表达式,再转换成求电压表的内阻,即得.

6.答案：（1）见解析图

（2）2

（4）；

（5）偏大；无影响

解析：（1）设计的电路图如图所示.

（2）根据电路的要求，标准电池要比待测电池的电动势大，才符合要求，所以标准电池选2.（4）当保持断开，检流计的示数为0时，之间的电压，所以；当保持闭合，检流计的示数为0时，由欧姆定律可知，联立可求得.（5）考虑到标准电池的内阻，则当保持断开，检流计的示数为0时，，其中为标准电池的内阻，为滑动变阻器的最大阻值，可知电动势的测量值偏大，但内阻未受到影响.

7.答案：（1）700

（2）变大

（3）①CD

②

解析：（1）欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率，即待测电阻的阻值，图示读数为.

（2）当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆表需要重新调零，归于满偏电流不变，由公式可知，欧姆表内阻应调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由可知，当变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了.

（3）①由图丙可知，该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值，电阻刻度的零位置在表盘的左端，由闭合电路欧姆定律可知，表盘上的电阻刻度是不均匀的，测量前，不需要将红、黑表笔短接调零，测量后，应将开关S断开，故选项A、B错误，C、D正确.

②当未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开，调节可变电阻使电流表满偏，由闭合电路欧姆定律得，当接入表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，由闭合电路欧姆定律得，联立解得.

8.答案：（1）0.399

（2）B；D；甲

（3）17

（4）C

（5）CD

解析：（1）由图1所示的螺旋测微器可知，其读数为.

（2）电源电动势为3 V，则电压表选D（量程为0~3 V，内阻约为）；

通过金属丝的最大电流约为，电流表选择B（量程为0~0.6 A，内阻约为）.

由题意可知，电压表内阻远大于待测金属丝的阻值，电流表应选择外接法；

由题意可知，待测金属丝的阻值约为，电阻箱最大阻值为，为测多组实验数据，尽可能使电压变化范围较大，电阻箱应与待测金属丝并联，如果串联所测实验数据太少，应选择图2中甲所示实验电路进行测量.

（3）由图2中甲所示实验电路，根据并联电路特点与欧姆定律得，整理得图象的截距，则待测金属丝的阻值.

（4）由电阻定律可知，则电阻率，故选C.

（5）用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A项错误；由电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不是偶然误差，故B项错误；若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由仪表引起的系统误差，故C项正确；用图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差，不能消除系统误差，故D项正确.