统考版2024高考物理二轮专题复习专题强化训练14电学实验

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为了将表头电流刻度改为电阻刻度，该同学进行了如下操作：
第一步：先将两表笔短接，调整滑动变阻器，使表头指针指到满偏处；
第二步：在两表笔间接入电阻箱，调节电阻箱阻值为150kΩ时，表头示数为30μA；
在两表笔间接入电阻箱，调节电阻箱阻值为450kΩ时，表头示数为15μA.
根据以上信息，回答下列问题：
(1)图中a表笔是________(填“红表笔”或“黑表笔”)；
(2)叠层电池的电动势为________V，改装欧姆表的内阻是________Ω，表头的满偏电流Ig＝________μA；
(3)如果将电流刻度改为电阻刻度，电流为7.5μA处对应的电阻值为______Ω，电流为45μA处对应表盘的刻度值为______．
2．[2023·湖北省鄂东南教育联盟期中联考]某学习小组根据图1的电路连接器材来探究导体的电阻与其影响因素的定量关系．可供选择的器材如下：电源E(电动势3V，内阻未知)；电流表A(量程为0.3A，内阻未知)；电压表V1(量程为3V，内阻未知)；电压表V2(量程为10V，内阻未知)；滑动变阻器R(最大阻值为30Ω).实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度L，调节滑动变阻器的阻值，使电压表的读数U达到某一相同值时记录电流表的示数I，从而得到多个eq \f(I,U)的值，作出eq \f(1,U)­eq \f(1,L)图象，如图3中的图线a所示．
(1)本实验选用电压表为________(填“V1”或“V2”).
(2)在某次测量时，电流表的指针位置如图2所示，则读数I＝________A.
(3)已知合金丝甲的横截面积为S，图3中图象a的斜率为k、截距为d，则合金丝甲的电阻率ρ＝________，选用的电压表内阻RV＝________(用已知物理量的字母表示).
(4)图3中图线b是另一根长度相同、横截面积相同的合金丝乙采用同样的方法获得的eq \f(I,U)­eq \f(1,L)图象，由图可知合金丝乙的电阻率________合金丝甲的电阻率(选填“大于”“等于”或“小于”).
3．[2023·广东押题卷]某同学用以下器材组装一简易欧姆表：
毫安表A(量程0～50mA)
电阻箱R(阻值0～999.9Ω)
学生电源(输出电压0～16V)
红，黑表笔各一只
导线若干
实验步骤如下：
(1)用导线将毫安表A、电阻箱R、学生电源串联起来，两只表笔一只接毫安表的负极，一只接学生电源负极，为使电流从黑色表笔流出，和毫安表相连的表笔应为________(选填“红”或“黑”)表笔；
(2)将学生电源的电压调至2V，电阻箱调到100.0Ω，将两表笔短接，发现毫安表指针向右偏转，调节电阻箱阻值，当阻值为35.0Ω时，发现毫安表恰好满偏，此时电路中的总电阻为________Ω；(结果保留一位小数)
(3)断开两表笔，他在毫安表0刻度处标记“∞”，“50 mA”刻度处标记“0”，并在其他刻度处标上正确阻值成为一个简易欧姆表，则25mA处应标记________Ω；(结果保留一位小数)
(4)将学生电源的电压调至6V，将两表笔短接，调节电阻箱直到毫安表满偏，此时该欧姆表的倍率为________(选填“×2”“×3”或“×10”)，将一未知电阻接入两表笔之间，发现毫安表指在25mA处，该电阻的阻值为________Ω(结果保留一位小数).
4．[2023·河北押题卷]一金属线材料电阻未知且电阻分布不均匀，为了测量其阻值并将其截为阻值相等的两段，实验研究小组设计了如图所示电路，实验器材如下：
未知电阻，阻值约为4.8Ω；
微安表(零刻度在表盘中间)，一段接导线，另一端接表笔；
定值电阻R1，阻值为10Ω；
电阻箱R2，阻值0～99.9Ω；
电流表，量程0～0.6A，内阻RA＝1Ω；
电压表，量程0～3.0V，内阻约为3000Ω；
滑动变阻器，0～10Ω；
电源，电动势为3V；
电键，导线若干．
实验过程如下：
(1)按图连接电路，闭合电键之前，将滑动变阻器的滑片滑到最________端(填“左”或“右”)；
(2)将电阻箱R2的阻值调整到________Ω，闭合电键；
(3)将滑动变阻器R3的滑片调节到合适位置，连接微安表的表笔与未知电阻试触，防止微安表电流过大，不断改变表笔在未知电阻上的接触位置，直到________时，记录此次接触点的位置，即为等分电阻的位置；
(4)保持表笔与记录的接触位置的接触，读出此时电流表和电压表的读数分别为________A和________V.
(5)通过两表读数可以得到未知电阻的阻值为________Ω.
5．[2023·邯郸三模]小玲同学在进行电学实验时需要一只量程为5V左右的电压表，而实验室仅有的可用器材有：
①一只量程为3mA、内阻50Ω的电流表；
②两可用定值电阻，一电阻R1＝400Ω，另一电阻R2的阻值在1000～2000Ω之间；
③一直流电源(电动势2～4V，内阻可忽略不计)；
④S1、S2及若干线；
⑤小玲决定将电流表与R2串联，通过电学知识确定改装后电表量程的准确值．
(1)请帮小玲完成确定电压表量程的电路图，并将图甲中的实物图连成完整电路．
(2)连线完成以后，将S1与S2闭合，电流表的示数如图乙，为________mA；
(3)当S1闭合，S2断开时，电流表的示数如图丙，为________mA；
(4)由此可以计算出改装后电压表的量程为________V，电源电动势为________V．
6．在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中．
(1)下图中，A代表电流传感器，B代表电压传感器，R为变阻器，R1为定值电阻．则下面各电路图中，图________是最合理正确实验电路图．
(2)某次实验得到的电源的U­I图线，其拟合方程为y＝－1.2x＋2.9可得，该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
(3)根据实验测得的该电源的U、I数据，若令y＝UI，x＝U/I，则通过计算机拟合得出y­x图线如图所示，则图线最高点A点的坐标x＝________Ω，y＝________W．(结果均保留两位有效数字)
7．[2023·湖南省长沙市一中等名校联考]小刘同学用如图甲所示电路测量两节干电池的电动势和内阻，有以下器材可供选择：
A．理想电压表，量程为3.0V；
B．电阻箱R，0～9.99Ω；
C．定值电阻R1，阻值约0.90Ω；
D．两节干电池，电动势约为3.0V，内阻约为0.2Ω；
E．单刀双掷，单刀单掷开关各一个，导线若干．
实验步骤如下：
(1)将S2接到a端，闭合S1，拨动电阻箱旋钮，使电阻箱阻值为2.00Ω，此时电压表的读数如图乙所示，则其读数为________V；然后保持电阻箱示数不变，将S2切换到b端，闭合S1，电压表读数为2.70V，由此可算出电阻R1的阻值为________Ω(结果保留三位有效数字).
(2)该同学将S2切换到a端，闭合S1，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U.
(3)由测得的数据，绘出了如图丙所示的eq \f(1,U)­eq \f(1,R)图线，由此可求得电源电动势E＝________V，电源内阻r＝________Ω(结果保留两位小数).
(4)进行实验后小李同学说将单刀双掷开关接到b也可测量电源的电动势和内电阻．你认为哪种测量方法好________(填“小刘”或“小李”)，理由是________________________________________________________________________
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专题强化训练14 电学实验
1．解析：（1）电流从红表笔流入、黑表笔流出，从电池负极流入、正极流出，所以图中a表笔是红表笔．
（2）设叠层电池的电动势为E，改装欧姆表的内阻为r，根据闭合电路欧姆定律有E＝I1（r＋R1）＝I2（r＋R2），解得E＝9V，r＝1.5×105Ω.表头的满偏电流为Ig＝eq \f(E,r)＝60μA.
（3）电流为7.5μA处对应的电阻值为R3＝eq \f(E,I3)－r＝1050kΩ＝1.05×106Ω.电流为45μA处对应的电阻值为R4＝eq \f(E,I4)－r＝50kΩ，“×10k”倍率，则对应的刻度值为5.
答案：（1）红表笔 （2）9 1.5×105 60 （3）1.05×106 5
2．解析：（1）电动势3V，则本实验选用电压表为V1.
（2）电流表读数I＝0.160A
（3）根据R甲＝eq \f(U,I－\f(U,RV))＝ρeq \f(L,S)，则eq \f(I,U)＝eq \f(S,ρ)·eq \f(1,L)＋eq \f(1,RV)，图象的斜率k＝eq \f(S,ρ)，则合金丝甲的电阻率ρ＝eq \f(S,k)，截距为d＝eq \f(1,RV)，则选用的电压表内阻RV＝eq \f(1,d).
（4）图线b的斜率较大，则合金丝乙的电阻率小于合金丝甲的电阻率．
答案：（1）V1 （2）0.160 （3）eq \f(S,k) eq \f(1,d) （4）小于
3．解析：（1）根据电流流向，可以判断与毫安表相连的应为黑表笔；
（2）毫安表满偏，根据R＝eq \f(E,Ig)，解得R＝40.0Ω；
（3）毫安表指向25mA时，毫安表半偏，待测电阻等于内阻，此处标记40.0Ω；
（4）学生电源的电压调至6V，欧姆表的内阻为120.0Ω，故欧姆表的倍率为×3，毫安表指在25mA处，该电阻的阻值为40.0×3Ω＝120.0Ω.
答案：（1）黑 （2）40.0 （3）40.0 （4）×3 120.0
4．解析：（1）按图连接电路，闭合电键之前，要保护电路，让电流最小，则将滑动变阻器的滑片滑到最右端，让阻值最大．
（2）由于为了测量其阻值并将其截为阻值相等的两段，则将电阻箱R2的阻值调整与定值电阻R1相等，调为10Ω.
（3）利用了串联电阻的分压作用，当两电阻阻值相等时，电势降低一样，则两触点的电势相等，流过微安表的电流为零，所以为了等分电阻，只需要调节表笔在未知电阻上的接触位置，直到流过微安表的电流为零时，记录此次接触点的位置，即为等分电阻的位置．
（4）电流表的最小刻度为0.02A，读数时，只需要同位估读，所以电流表的读数为0.50A.
电压表的最小刻度为0.1V，读数时，需要估读到下一位，所以电压表的读数为2.50V.
（5）并联电阻的阻值为R并＝eq \f(U,I)＝eq \f(2.50,0.50)＝5Ω
根据并联电路电阻关系有eq \f(1,R并)＝eq \f(1,Rx)＋eq \f(1,R1＋R2)
代入数据解得Rx≈6.7Ω
答案：（1）右 （2）10
（3）流过微安表的电流为零
（4）0.50 2.50 （5）6.7
5．解析：（1）根据实验步骤，结合电流表的示数，电路是R1和R2的串联电路，且S2是与R1并联的，具体实物连线如图：
（2）～（4）电流表量程为3mA，刻度线共计30小格，每格刻度值为0.1mA，读数需要估读到下一位，故图乙读数为2.00mA，图丙读数为1.60mA.
开关均闭合时，根据闭合电路欧姆定律有：E＝I1（RA＋R2）；
S1闭合，S2断开时，根据闭合电路欧姆定律有：E＝I2（RA＋R2＋R1）
联立两式解得：E＝3.2V，
RA＋R2＝1600Ω；
改装电压表量程U＝Ig（RA＋R2），代入数据得U＝4.8V.
答案：（1）图见解析 （2）2.00 （3）1.60 （4）4.8 3.2
6．解析：（1）测电源的电动势和内阻，需要测量路端电压和干路电流，定值电阻是为了保护电路，开关应该接入干路中，故电路图选c；
（2）根据闭合电路欧姆定律可知U＝E－Ir
电源的U­I图线，其拟合方程为y＝－1.2x＋2.9
可得E＝2.9V，r＝1.2Ω
（3）若令y＝UI＝P出，x＝eq \f(U,I)＝R
由此可知y­x图线表示电源输出功率随外电阻变化图线，根据P出＝I2R＝（eq \f(E,R＋r)）2R＝eq \f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r)
当R＝r时，输出功率达到最大值P出＝eq \f(E2,4r)
故图线最高点坐标x＝1.2Ω，y＝1.8W.
答案：（1）c （2）2.9 1.2 （3）1.2 1.8
7．解析：（1）电压表的量程为3.0V，所以每一小格为0.1V，所以读数为Ua＝1.80V．将S2切换到b端电压表读数为2.70V，根据串联分压eq \f(Ua,R)＝eq \f(Ub－Ua,R1)，解得R1＝1.00Ω.
（3）由闭合电路欧姆定律可得E＝U＋eq \f(U,R)（R1＋r），变形可得eq \f(1,U)＝eq \f(1,E)＋eq \f(（R1＋r）,E)·eq \f(1,R)，对比图象可知eq \f(1,E)＝0.34V－1，eq \f(R1＋r,E)＝eq \f(0.50－0.34,0.40)A－1，解得E＝2.94V，r＝0.18Ω.
（4）小刘同学的测量方法较好，因为将S2接到a端，把R1看成电源的内阻的一部分，当电阻箱阻值变化时，内电压变化大，根据闭合电路的欧姆定律，外电压变化幅度大，画出eq \f(1,U)­eq \f(1,R)图线斜率较大．
答案：（1）1.80 1.00 （3）2.94 0.18
（4）小刘 将S2接到a端，把R1看成电源的内阻的一部分，当电阻箱阻值变化时，外电压变化幅度大，画出eq \f(1,U)­eq \f(1,R)图线斜率较大