2022届高考物理二轮专练 专题25 电学实验（二）

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专题25  电学实验（二）1.（9分）（2021新高考湖南卷）某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为）、一个电流表（内阻为）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：（1）将器材如图（a）连接：（2）开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的__________端（填“a”或“b”）；（3）改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数，得到多组数据；（4）整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图（b）所示，图线斜率为，与纵轴截距为，设单位角度对应电阻丝的阻值为，该电池电动势和内阻可表示为__________，__________ （用、、、、表示）（5）为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验，在图（c）方框中画出实验电路图（电阻丝用滑动变阻器符号表示）；（6）利用测出的，可得该电池的电动势和内阻。   【参考答案】(2)b   （4）r0/k    -（RA+ R0）。  （5）电路如图。
【解题思路】本题考查测量电动势和内阻实验、图像法处理实验数据尺及其相关知识点，主要考查实验探究能力.（2）开关闭合前，金属夹应该夹在电阻丝的b端。（4）设金属丝单位角度对应的电阻为r0，则电阻R=θr0，对图（a）所示电路，利用闭合电路欧姆定律，E=I（RA+R+r+R0）= I（RA+θr0+r+R0）， 变化为与图像相符的函数关系式，=θ+.由=k，解得电动势E= r0/k；由=d解得r=-（RA+ R0）。（5）采用伏安法测量电阻丝总电阻R，实验电路图如图所示。得出总电阻R后，金属丝单位角度对应的电阻为r0=R/300.【方法总结】用图像法处理实验数据，要根据题给电路利用物理规律列出方程，并且把方程变化为与图像相符的函数关系式。2．（8分）（2021高考新课程I卷山东卷）热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：待测热敏电阻（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；电源E（电动势，内阻r约为）；电阻箱R（阻值范围）；
滑动变阻器（最大阻值）；滑动变阻器（最大阻值）；微安表（量程，内阻等于）；开关两个，温控装置一套，导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：            图示连接电路；②闭合、，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏；④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题：（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________（填“”或“”）。（2）请用笔画线代替导线，在答题卡上将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为，该温度下热敏电阻的测量值为_______（结果保留到个位），该测量值________（填“大于”或“小于”）真实值。（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐_______（填“增大”或“减小”）。
【参考答案】．（1）（2）如图所示（3）3500，大于      （4）减小【名师解析】（1）由于待测热敏电阻在实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧，电路采用滑动变阻器分压接法，为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用阻值较小的。（2）用笔画线代替导线，按照图甲的电路将实物图连接成完整电路。（3）由 I（RT+RA）=0.5I（RT+6000+RA），解得RT =3500Ω，由于断开，调节电阻箱，使微安表指针半偏时电路中总电阻增大，导致分压电路的电压增大，所以该测量值大于真实值。（4）          由图乙所示的图像可知lnRT随1/T的增大而增大，所以该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐减小。 3.（9分）（2021年高考广东学业水平选择性测试）某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律，根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材．（1）先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势．选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔         ，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边“0Ω”处，测量时观察到两表笔热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而         ．（2）再按图9连接好电路进行测量．
①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片滑到端         （选填“a”或“b”）.　将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01．闭合开关S，调节滑动变阻器R1，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置．记录此时电压表和电流表的示数、T和R01．断开开关S．再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S．反复调节R0和R1，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同．记录此时电阻箱的阻值R02．断开开关S．②实验中记录的阻值R01          R02（选填“大于”、“小于”或“等于”)．此时热敏电阻阻值RT＝           ．（3）改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律．【参考答案】（1）短接 减小  （2）b   大于    R01-R02。【关键能力】 本题考查研究热敏电阻随温度变化规律实验，意在考查考生实验探究能力。【学科素养】本题考查的学科素养主要是实验探究，考生要能够根据题述情景和实验步骤，能从实验探究的视角分析解决问题。【解题思路】（1）多用电表欧姆档测量电阻时，在选择倍率后，需要先将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮调零。电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，说明热敏电阻阻值随温度升高而减小。（2）闭合开关S前，应该使测量电路的电压最低，电流最小，因此将滑动变阻器R1的滑片滑动到b端。温度为T时，R01=R02+RT，显然R01大于R02，此时热敏电阻阻值RT= R01-R02。4.(7分) （2021年1月浙江选考）(1)在“测定电池的电动势和内阻”实验中，①用如图1所示的电路图测量，得到的一条实验数据拟合线如图2所示，则该电池的电动势E＝    V(保留3位有效数字);内阻r＝     (保留2位有效数字)。
②现有如图3所示的实验器材，照片中电阻箱阻值可调范围为0～9999Ω，滑动变阻器阻值变化范围为0～10Ω，电流表G的量程为0～3mA、内阻为200Ω，电压表的量程有0～3V和0～15V。请在图3中选择合适的器材，在答题纸相应方框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图。【参考答案】（1）①1.45~1.47   0.63~0.67    ②【名师解析】①由闭合电路欧姆定律，E=U+Ir，变化为与图2图像相符的关系式U=E-Ir，由图2图像可知，该电池的电动势E＝1.46 V;内阻r＝0.65Ω。②图3所示的实验器材有电压表、电流表、电阻箱、滑动变阻器等，可以利用电压表和电阻箱并联连接在电池和开关两端，组成测量电动势和内阻的测量电路；由于电流表内阻为200Ω
，不能采用电流表和电阻箱串联连接在电池和开关两端，组成测量电动势和内阻的测量电路；可以将电流表和电阻箱并联扩大电流表量程，与滑动变阻器串联后再与电压表并联，连接在电池和开关两端，组成测量电动势和内阻的测量电路。5. (2) （2021年1月浙江选考）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图4所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于        (单选)。A.平面abcd  B.平面 abfe  C.平面abgh  D.平面aehd【名师解析】可拆变压器中硅钢片应平行于平面aehd，这样既可以不影响磁路，又可以减小涡流损失。6．（12分）（2021新高考天津卷）（1）某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程．为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为T的连续7幅画面合成到同一张图中，示意如图．依次测得小球各相邻位置间的距离为、、、、、．①写出小球在位置1的速度表达式________．②要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式________．③在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是________误差．（填“偶然”或“系统”）（2）随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择．充电宝可以视为与电池一样的直流电源．一充电宝的电动势约为，内阻很小，最大放电电流为，某实验小组测定它的电动势和内阻．他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里而有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流，定值电阻，两只数字多用电表M、N，两表均为理想电表，并与开关S连成如图所示电路．
①图中测量电流的电表是_______，测量电压的电表是________．（均填写字母M或N）②调节滑动变阻器，测得多组I、U数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可以发现表中第________次的记录数据有误．（填测量次数的序号）次数1234567电流0.2990.4770.6840.8771.0651.2811.516电压4.9704.9524.9324.9424.8944.8724.848③电路中接入可以达到下列哪个效果．_______（填选项前的字母）A．使测电流的电表读数变化明显      B．为了更准确地测量充电宝内阻C．避免使充电宝的放电电流过大      D．减小测量电压的电表分流作用【参考答案】（12分）（1）①  ②  ③偶然（2）①N  M  ②4  ③C【解题思路】（1）①根据匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得小球在位置1的速度表达式v1=。②利用位移差公式和逐差法，得出小球运动过程中的加速度表达式。③在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是偶然误差。（2）①图中测量电流的电表是与滑动变阻器串联的N，测量电压的电表是与滑动变阻器和电流表串联电路并联的M．②调节滑动变阻器，随着电流增大，电压表读数应该逐渐减小，所以第4组数据错误。
③电路中接入，可以避免使充电宝的放电电流过大，选项C正确。 7. （10分）（2021高考全国乙卷）     一实验小组利用图（a）所示的电路测量一电池的电动势(约为1.5V)和内阻（小于2Ω）。图中电压表量程为1V，内阻=380.0Ω；定值电阻=20.0Ω；电阻箱,最大阻值为999.9Ω；S为开关，按电路图连接电路。完成下列填空：      图（a）                                     图（b）（1）为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选________Ω（填“5.0”或“15.0”）；（2）闭合开关，多次调解电阻箱，记录下阻值和电压表的相应读数；（3）根据图（a）所示电路，用、、、和表示，得=________；（4）利用测量数据，做图线，如图（b）所示；（5）通过图（b）可得=________V（保留2位小数），=________Ω（保留1位小数）；（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，得到的电源电动势为,由此产生的误差为×100%=________%。
【参考答案】（1）15.0   （3）+（+）r+（+）R；（5）1.53  2.6  （6）1.3【名师解析】（1）由于电压表量程只有1V，定值电阻=20.0Ω，为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值不小于10Ω，可以选15.0Ω；（3）根据图（a）所示电路，利用闭合电路欧姆定律，E=U+（+）（R+r），变化为=+（+）（R+r），，即用、、、和表示，得=+（+）r+（+）R； （5）延长图（b）中的图线，与纵轴交点为0.88，图线斜率k=0.033，由+（+）r =0.86，（+）=0.033，可得=1.53V，=2.6Ω；（6）若将图（a）中的电压表当成理想电表，则有=0.033，得到的电源电动势为,由此产生的误差为×100%=1.3%。8. （2020海南高考）在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表（量程，内阻），电压表（量程，内阻），滑动变阻器R（额定电流，最大阻值），待测定值电阻，电源E（电动势，内阻不计），单刀开关S，导线若干：回答下列问题：（I）实验中滑动变阻器应采用________接法（填“限流”或“分压”）；（2）将虚线框中的电路原理图补充完整_____________；
（3）根据下表中的实验数据（、分别为电压表﹑的示数），在图（a）给出的坐标纸上补齐数据点，并绘制图像__________；测量次数123451.001.502.002.503.001.612.413.214.024.82（4）由图像得到待测定值电阻的阻值________（结果保留三位有效数字）；（5）完成上述实验后，若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻（阻值约为）的阻值，在不额外增加器材的前提下，要求实验精度尽可能高，请在图（b）的虚线框内画出你改进的电路图______。【参考答案】（1）分压    （2）如图。（3）绘制图像如图。（4）1.82×103Ω    （5）如图。
【名师解析】（1）由于电源电动势大于电压表的量程，待测部分电路电阻远远大于滑动变阻器的总阻值，所以实验中滑动变阻器应采用分压接法。（2）用笔画线代替导线连线如图。（3）利用描点法，先描出数据点，然后过尽可能多的点画出直线。（4）根据并联电路规律U2=U1 +Rx=（）U1，图像斜率=1.605，解得Rx =1.82×103Ω。（5）由于待测定值电阻（阻值约为）的阻值较小，若仍与电压表V1串联，则分压较小，计算过程中的误差较大。要求实验精度尽可能高，可以采用将待测电阻与一电压表并联后再与另一电压表串联。由于电源电动势只有6V，为让待测电阻分得较大电压，可以采用待测电阻Ry与电压表V2并联后与电压表V1串联电路。改进后的电路如图所示。9．（8分）（2020新高考山东卷）实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:干电池一节（电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω）;电压表V （量程3 V，内阻约3 kΩ）;电流表A （量程0.6 A，内阻约1 Ω）;滑动变阻器R （最大阻值为20 Ω）;定值电阻R1 （阻值2 Ω）;定值电阻R2 （阻值5 Ω）;开关一个，导线若干。（1）该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U-I
坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是___。（单选，填正确答案标号） A.电压表分流                  B.干电池内阻较小 C.滑动变阻器最大阻值较小      D.电流 表内阻较小（2）针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。序号1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52请根据实验数据，回答以下问题:①答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图像。②根据实验数据可知，所选的定值电阻为______ （填“R1”或“R2”）。③用笔画线代替导线，请在答题卡上按照改进后的方案，将实物图连接成完整电路。 【参考答案】(1)B（2）如下左图    R1   如下右图。
【命题意图】本题考查电池电动势和内阻的测量实验及其相关知识点，考查的核心素养是实验探究。【名师解析】（1）电源的伏安特性曲线斜率大小表示电池的内阻，出现电压表示数变化较小的原因干电池内阻太小，选项B正确。（2）先利用描点法作出数据点，然后过尽可能多的点拟合成直线，作出U——I图线。分别取第1组和第7组实验数据，可知电流变化为△I=0.40A-0.08A=0.32A，电压变化△U=1.35V-0.52=0.83V，其△U/△I=2.5，由此可知，所选的定值电阻为R1=2Ω。将定值电阻与电池串联作为等效电源，将实物图连接成完整的电路。