新教材2024高考物理二轮专题复习第三编高考夺分训练课时提升训练16电学实验（附解析）

这是一份新教材2024高考物理二轮专题复习第三编高考夺分训练课时提升训练16电学实验（附解析），共10页。试卷主要包含了20cm；，5V/m，5－1，0Ω，70－0，14×4等内容，欢迎下载使用。

a．测得样品截面的边长a＝0.20cm；
b．将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动；
c．将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L；
d．闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I＝0.40A，读出相应的电压表示数U，断开开关S；
e．改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U­L图像如图(b)所示，得到直线的斜率k.
回答下列问题：
(1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距离；
(2)写出电阻率的表达式ρ＝________(用k、a、I表示)；
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ＝________Ω·m(保留两位有效数字).
2．[2023·湖南怀化二模]某小组测量某金属细杆(如图甲)的电阻率，应用了学生电源E、定值电阻R0、电压表V1和V2、电阻箱R等器材，操作步骤如下：
(1)用刻度尺测量金属细杆的长度L，用游标卡尺在不同部位测量金属杆横截面的直径D，读数如图乙所示，示数为________cm；
(2)按图丙连接电路，a、b间器件表示金属杆，闭合开关，调节电阻箱，记录两块电压表和电阻箱的读数，绘制出图丁，可计算出金属杆的阻值R′＝________Ω，用L、D、R′表示出该金属杆的电阻率ρ＝________；
(3)从系统误差角度看，由图丁计算出的阻值R′________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”).
3．[2024·成都市石室中学检测]在2022北京冬奥会室内赛场利用温度传感器实时监控赛场温度，温度传感器的主要部件通常是热敏电阻，某科技小组网购了一个热敏电阻，设计了一个简易的“过热自动报警电路”。
(1)科技小组采用图甲的电路图探究热敏电阻与温度间的关系。将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为1.43V和26mA，则此时热敏电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)。这种方法测量的热敏电阻的阻值比真实值________(填“偏大”或”偏小”)。通过多次实验描绘出热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如图乙所示。
(2)该科技小组设计的“过热自动报警电路”如图丙所示，电源U1的电动势E＝1.5V．电源内阻可忽略，继电器线圈用漆包线绕成，阻值R0＝17Ω.将热敏电阻Rt安装在需要探测温度的地方，当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响起，同时指示灯熄灭．则图丙中警铃的接线柱C应与接线柱________(填“A”或“B”)相连，指示灯的接线柱D应与接线柱________(填“A”或“B”)相连；请计算说明，环境温度超过________℃时，警铃响起报警；若电源有一定的内阻，则警铃报警时对应的温度将________(填“升高”“降低”或“不变”).
4．[2024·江苏徐州一模]某同学测量一段粗细均匀金属丝的电阻率，器材如下：金属丝Rx，电源E(电动势3V、内阻不计)，电流表(量程0～0.6A、内阻0.5Ω)，电压表(量程0～3V、内阻约3kΩ)，滑动变阻器R(最大阻值15Ω)，毫米刻度尺，开关S及导线若干．实验步骤如下：
(1)首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度l＝50.00cm，再用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图甲所示，金属丝直径的测量值d＝________mm；
(2)为减小误差，应选用图乙中的________(选填“a”或“b”)连接线路；
(3)实验过程中，改变滑动变阻器的滑片位置，并记录两电表的读数，作出如图丙所示的U­I图像，可得金属丝的电阻Rx＝________Ω，电阻率ρ＝________Ω·m(结果均保留2位有效数字)；
(4)电路保持闭合，若测量时间较长，会使电阻率的测量结果________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
5．[2023·福建南平三模]某实验兴趣小组利用如图甲所示电路，测量电源的电动势E和表盘数字不清但刻度清晰的毫安表量程Ig.待测电源电动势E约为10V、内阻不计，图中内阻很大的电压表量程为10V，电阻箱R最大阻值为999.9Ω，毫安表内阻r0＝50Ω，定值电阻R0阻值约为500Ω，S为开关．(计算结果均保留两位有效数字)
(1)先对电表机械调零，闭合开关，多次调节电阻箱，记录多组阻值R和电压表的相应读数U；
(2)根据图甲所示电路，eq \f(1,U)＝________(用R、R0、E和r0表示)；
(3)画出eq \f(1,U)­eq \f(1,R＋r0)图像如图乙，电动势E＝________V；
(4)调节电阻箱阻值为450.0Ω时，电压表读数为5.0V，此时毫安表指针指在刻度盘中央位置，则毫安表的量程Ig＝________mA；
(5)将此毫安表与电阻箱、一节干电池(电动势1.5V)、开关及导线等改装成欧姆表，如图丙所示，用它来测量一未知电阻Rx，指针指在图丁的位置，则Rx＝________Ω.
6．[2024·福州市质检]某同学要测量一新材料制成的圆柱形元件D的电阻率ρ，需要测量其尺寸和电阻．
(1)用游标卡尺测量其长度，如图甲，则其长度L＝________mm.
(2)某同学先利用多用电表粗测其阻值：选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，其指针偏转如图乙中所示，测量值为________Ω.
(3)某同学再用图丙所示电路测量其电阻值，V1、V2是规格相同的两个电压表，内阻可视为无穷大；R0为定值电阻．
①实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电压表的示数从零开始逐渐增大．请按此要求用笔画线代替导线在图丙实物接线图中完成余下导线的连接；
②实验室有三种规格的定值电阻，阻值分别为8000Ω、1500Ω、100Ω，R0应选择阻值为________Ω的定值电阻；
③U1、U2分别为V1、V2两电压表读数．L和d分别为圆柱形元件D的长度和直径，R0为定值电阻．则元件D的电阻率表达式ρ＝________(用已知物理量的字母表示)；
④若电压表内阻不是无穷大，元件D的电阻率ρ测量值________真实值(选填“大于”“等于”或“小于”).
7．已知实验室一热敏电阻阻值与温度的关系如表中所示，某同学想利用该热敏电阻测量当地某天中午十二点和零点的温差，实验室提供的器材如下：
A.直流电源E(电动势为12V)
B．电流表A1(量程为0～10mA，内阻为1kΩ)
C．电流表A2(量程为0～15mA，内阻约为1kΩ)
D．滑动变阻器R(最大阻值为100Ω，允许通过的最大电流为5A)
E．热敏电阻R0
F．开关S及导线若干
(1)连接电路时，滑动变阻器应该选择________(填“限流”或“分压”)接法．
(2)根据可选用的器材将设计的电路图画在图甲所示虚线框中．
(3)该同学在中午十二点、零点分别多次实验并将得到的数据描绘在I2­I1图像中，如图乙所示，根据图像可知，中午十二点和零点测量时R0的对应阻值分别为________kΩ和________kΩ.
(4)测得的中午十二点和零点的温差为________℃.
8．[2023·江苏无锡常镇四市二模]某兴趣小组尝试研究一块太阳能电池的相关性能．为控制光照强度，他们采用一18W的台灯作为光源，并在距离光源40cm处将太阳能电池正对灯管进行实验．
(1)该小组采用图甲所示电路研究该太阳能电池路端电压U与电流I的关系，通过实验记录及运算，获得了如下U和I的数据表．
他们在U­I坐标中描绘了序号为1～9的数据点．请完成序号为10～12的数据点的描绘，并绘制U­I图线．
(2)从描绘的各数据点来看，序号为1的数据存在实验错误，其可能的原因有哪些________.
A．电阻箱实际接入阻值大于电阻箱记录值
B．电阻箱实际接入阻值小于电阻箱记录值
C．测量该数据时将太阳能电池的朝向弄偏了
D．测量该组数据时将太阳能电池向灯靠近了
(3)通过实验图线可知，该太阳能电池的电动势为________V；若将该太阳能电池直接与R＝900Ω的定值电阻相连，则此时该电池的内阻约为________Ω(结果均保留三位有效数字).
(4)对太阳能电池来讲，最大输出功率是其重要参数．根据以上数据可以估算这块太阳能电池在该光照条件下的最大输出功率为________mW(结果保留两位有效数字).
课时提升训练16
1．解析：（1）由于电压表测量的是乙、丙之间的电压，则L是丙到乙的距离．
（2）根据电阻定律有R＝ρeq \f(L,a2)
再根据欧姆定律有R＝eq \f(U,I)
联立有U＝eq \f(ρI,a2)L
则ρ＝eq \f(ka2,I)
（3）根据图像可知k＝6.5V/m
则根据（2）代入数据有ρ＝6.5×10－5Ω·m
答案：（1）乙 （2）eq \f(ka2,I) （3）6.5×10－5
2．解析：（1）游标卡尺的分度值为0.1mm，根据游标卡尺读数规则可得，示数为10mm＋7×0.1mm＝10.7mm＝1.07cm
（2）由题意及电路图可得eq \f(U1,R)＝eq \f(U2－U1,R′)，eq \f(U2,U1)＝1＋eq \f(R′,R)
图线斜率即为金属杆的电阻大小，即R′＝eq \f(7.5－1.0,2.5Ω－1)＝2.6Ω
由题意可得，金属杆的电阻率为R′＝ρeq \f(L,S)＝ρeq \f(L,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(D,2)))\s\up12(2))＝ρeq \f(4L,πD2)，ρ＝eq \f(πR′D2,4L)
（3）由上述电路图分析可得，由图丁计算出的电路金属杆两端的电压准确，通过的电流比真实值小，忽略了电压表V1的电流，因此由图丁计算出的阻值大于真实值．
答案：（1）1.07 （2）2.6 eq \f(πR′D2,4L) （3）大于
3．解析：（1）由R＝eq \f(U,I)，得热敏电阻的阻值为R＝55.0Ω.
由于测得的电流包含电压表的电流，故电流偏大，测得的电阻偏小．
（2）当环境温度超过某一值，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响，所以警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连．
当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器衔铁将被吸合，由闭合电路的欧姆定律有E＝I（R0＋Rt），得Rt＝eq \f(E,I)－R0＝13Ω，由图乙可得，此时的环境温度约为9.5℃.
若电源有一定的内阻，由于总电阻不变，热敏电阻的电阻将减小，则警铃报警时对应的温度将升高．
答案：（1）55.0 偏小 （2）B A 9.5（9.4～9.7都可以） 升高
4．解析：（1）用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图甲所示，金属丝直径的测量值
d＝0.5mm＋0.0×0.01mm＝0.500mm
（2）由于电源内阻不计，而电压表的内阻未知，电流表的内阻已知，为减小误差，应选用图乙中的“a”连接线路；
（3）根据图a，可得U＝I（Rx＋RA）
作出如图丙所示的U­I图像，可得直线斜率为k＝eq \f(ΔU,ΔI)＝eq \f(2.70－0.90,0.60－0.20)Ω＝4.5Ω＝RA＋Rx
可得金属丝的电阻Rx＝4.0Ω
根据电阻定律可得，
电阻率ρ＝eq \f(πRxd2,4l)＝eq \f(3.14×4.0×（0.500×10－3）2,4×50.00×10－2)Ω·m≈1.6×10－6Ω·m
（4）电路保持闭合，若测量时间较长，金属丝发热，温度升高，会使金属丝的电阻率增大，所以测量结果将偏大．
答案：（1）0.500 （2）a
（3）4.0 1.6×10－6 （4）偏大
5．解析：（2）由图甲，根据欧姆定律得E＝I（r0＋R0＋R）
U＝I（R＋r0）
联立可得eq \f(1,U)＝eq \f(R0,E)·eq \f(1,R＋r0)＋eq \f(1,E)
（3）由图乙可知纵轴截距为0.11V－1.
由上式可得b＝eq \f(1,E)＝0.11V－1
解得E＝9.1V
（4）当R＝450.0Ω，U＝5.0V时，由欧姆定律可得I1＝eq \f(U,R＋r0)＝0.01A
则毫安表的量程Ig＝2I1＝0.02A＝20mA
（5）此欧姆表的内阻为R内＝eq \f(1.5V,Ig)＝75Ω
此时毫安表的示数为eq \f(3,5)Ig，则未知电阻阻值为Rx＝eq \f(1.5V,\f(3,5)Ig)－75Ω＝50Ω
答案：（2）eq \f(R0,E)·eq \f(1,R＋r0)＋eq \f(1,E) （3）9.1 （4）20 （5）50
6．解析：（1）游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上游标卡尺的读数（mm的小数位），由图可读出为L＝11mm＋12×0.05mm＝11.60mm.
（2）选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，其指针偏转如图乙中所示，测量值为100×40Ω＝4000Ω.
（3）①实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电压表的示数从零开始逐渐增大，故电压表分压式连接，故电路图连接如图所示．
②欧姆表测量电阻约4000Ω，两电压表规格相同，故选择阻值相近的电阻测量误差较小，故选择“1500Ω”的定值电阻．
③待测电阻与定值电阻串联，由串联电路特点可知eq \f(U1,Rx)＝eq \f(U2,R0)，由电阻的决定式Rx＝ρeq \f(l,S)＝ρeq \f(4L,πd2)，联立可得ρ＝eq \f(πd2R0U1,4LU2).
④由于电压表分流作用，经过待测电阻的电流大于定值电阻的电流，得Rx真＜eq \f(U1R0,U2)，故元件D的电阻率ρ测量值大于真实值．
答案：（1）11.60 （2）4000
（3）①图见解析 ②1500 ③eq \f(πd2R0U1,4LU2) ④大于
7．解析：（1）分析实验数据和器材可知，滑动变阻器的阻值相对较小，故应选择分压接法．
（2）实验器材中没有电压表，同时电流表A1量程和内阻、电流表A2量程均已知，故可以将热敏电阻R0与电流表A1并联后与电流表A2串联，则两电流表示数之差即为通过热敏电阻R0的电流，电路图如图所示．
（3）根据欧姆定律可知（I2－I1）R0＝I1RA1，化简可得I2＝eq \f(R0＋RA1,R0)I1，由图乙可知，两图线的斜率分别为eq \f(4,3)、eq \f(7,6)，求得中午十二点和零点测量时R0的对应阻值分别为3kΩ、6kΩ
（4）通过表中数据可知热敏电阻R0为6kΩ和3kΩ时分别对应温度为20℃和40℃，故测得的中午十二点和零点的温差为20℃.
答案：（1）分压 （2）图见解析 （3）3 6 （4）20
8．解析：（1）根据表格数据在U­I图像中描绘序号为10～12的数据点，作出U­I图线如图所示
（2）从描绘的各数据点来看，序号为1的数据存在实验错误．
电阻箱实际接入阻值大于电阻箱记录值，根据U＝IR
可知电压测量值小于真实值，故A正确；
电阻箱实际接入阻值小于电阻箱记录值，根据U＝IR
可知电压测量值大于真实值，故B错误；
测量该数据时将太阳能电池的朝向弄偏了，则测量时电动势偏小，电流和电压测量值偏小，故C正确；测量该组数据时将太阳能电池向灯靠近了，则测量时电动势偏大，电流和电压测量值偏大，故D错误．故选AC.
（3）当电流I＝0时，通过实验图线可知，该太阳能电池的电动势为E＝1.40V
若将该太阳能电池直接与R＝900Ω的定值电阻相连，在图像中作出定值电阻的U­I图线，如图所示
根据图像交点可知，此时外电压为0.70V，电流为I＝0.80mA，根据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋Ir
解得此时该电池的内阻为r＝eq \f(E－U,I)＝eq \f(1.40－0.70,0.80×10－3)Ω＝875Ω
（4）这块太阳能电池的输出功率为P＝UI
由U­I图像可知，这块太阳能电池在该光照条件下的最大输出功率约为Pm＝0.9×0.7mW＝0.63mW
答案：（1）见解析 （2）AC （3）1.40（1.37～1.43） 875（825～890） （4）0.63（0.60～0.65）
温度/℃
20
21
22
23
24
…
37
38
39
40
阻值/kΩ
6.00
5.78
5.58
5.37
5.20
…
3.28
3.12
3.08
3.00
序号
1
2
3
4
5
6
I/mA
0.11
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
U/V
1.05
1.36
1.35
1.34
1.33
1.31
序号
7
8
9
10
11
12
I/mA
0.32
0.40
0.55
0.80
0.86
0.90
U/V
1.27
1.21
1.10
0.72
0.43
0.10