高考物理二輪復(fù)習(xí)專題七第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新練習(xí)(含解析)

PAGE8-電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新1．(高考全國卷Ⅱ)某同學(xué)組裝一個多用電表．可選用的器材有：微安表頭(量程100μA，內(nèi)阻900Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99999.9Ω)；導(dǎo)線若干．要求利用所給器材先組裝一個量程為1mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表．組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋．回答下列問題：(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱．(2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝________Ω，R2＝________Ω.(保留到個位)解析：(1)微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個小電阻，電流表改裝成一個電壓表需要串聯(lián)一個大電阻，所以并聯(lián)的電阻箱應(yīng)為R1，串聯(lián)的電阻箱應(yīng)為R2，電路如答案圖所示．(2)微安表頭改裝成電流表需要并聯(lián)一個小電阻R1＝eq\f(Igrg,I－Ig)＝100Ω，電流表改裝成一個電壓表應(yīng)串聯(lián)一個大電阻R2＝eq\f(U－Igrg,I)＝2910Ω.答案：(1)如圖所示(2)10029102．(湖南五校聯(lián)考)為了精確測量一電阻的阻值Rx，現(xiàn)有以下器材：蓄電池組E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，電阻箱RP，開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計了如圖甲所示的電路，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：a．閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R和RP，使電流表和電壓表的示數(shù)適當(dāng)，記下兩表示數(shù)分別為I1、U1；b．保持S1閉合、RP阻值不變，閉合S2，記下電流表和電壓表示數(shù)分別為I2、U2.(1)按圖甲所示的電路圖將如圖乙所示的實(shí)物連成電路．(2)被測電阻的阻值Rx＝________(用兩電表的示數(shù)表示)．(3)由于電流表、電壓表都不是理想電表，則被測電阻的阻值Rx的測量值________真實(shí)值(選填“大于”“小于”或“等于”)．解析：(1)如圖所示．(2)由題意易知RP＝eq\f(U1,I1)，又RP、Rx并聯(lián)的阻值為R并＝eq\f(U2,I2)，又eq\f(1,RP)＋eq\f(1,Rx)＝eq\f(1,R并)，聯(lián)立解得Rx＝eq\f(U1U2,U1I2－U2I1).(3)若考慮電流表和電壓表不是理想電表，則在分析時應(yīng)考慮電壓表的內(nèi)阻，即在第(2)問的分析中eq\f(U1,I1)表示的就是RP和RV并聯(lián)時的總電阻，結(jié)合后面的分析可知此時Rx的測量值仍等于真實(shí)值．答案：(1)見解析圖(2)eq\f(U1U2,U1I2－U2I1)(3)等于3．(2017·高考全國卷Ⅲ)圖(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖．圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭G的滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為480Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連．該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋和2.5mA擋，歐姆×100Ω擋．(1)圖(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接．(2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是________(填正確答案標(biāo)號)．A．在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C．使用電流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝____________Ω，R4＝____________Ω.(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示．若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為________．(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)解析：(1)A端與電池正極相連，電流從A端流出，A端與黑表筆相連．(2)使用多用電表前，應(yīng)機(jī)械調(diào)零，即應(yīng)調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指在表盤左端電流“0”位置，與R6無關(guān)，選項(xiàng)A錯；使用歐姆擋時，需要紅、黑表筆短接，使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項(xiàng)B對；使用電流擋時，B端與“1”或“2”相連，與R6無關(guān)，C錯．(3)B端與“1”“2”相連時，該多用電表擋位分別為直流2.5mA擋、直流1mA擋，如圖1所示，由電表的改裝原理可知，B端與“2”相連時，有I2＝IG＋eq\f(IGrG,R1＋R2)，解得R1＋R2＝160Ω；B端與“4”相連時，如圖2所示，多用電表為直流電壓1V擋，表頭并聯(lián)部分電阻R0＝eq\f(IGrG,I2)，R4＝eq\f(U4,I2)－R0＝880Ω.(4)B端與“1”相連時，電表讀數(shù)為1.47mA；B端與“3”相連時，多用電表為歐姆×100Ω擋，讀數(shù)為11.0×100Ω＝1.10×103Ω；B端與“5”相連時，多用電表為直流電壓5V擋，讀數(shù)為eq\f(147.5,250)×5V＝2.95V.答案：(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA1.10×103Ω2.95V4．(河南師范大學(xué)附屬中學(xué)檢測)某同學(xué)做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)：(1)該同學(xué)先用多用電表粗測小燈泡的電阻，他將多用電表的選擇開關(guān)打到歐姆擋“×1”倍率擋處，測量結(jié)果如圖甲所示，則小燈泡的燈絲電阻為R＝________Ω.(2)他根據(jù)測量結(jié)果連接好了如圖乙所示的實(shí)物圖，請根據(jù)圖乙畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表和兩組電壓表的示數(shù)如圖中的①②③④所示，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～3V，所示讀數(shù)為①________、②________、③________、④________．兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別是________和________．解析：(1)根據(jù)多用電表讀數(shù)的規(guī)則可知，小燈泡的電阻為R＝10Ω.(2)從實(shí)物圖中可知電壓表測量燈泡兩端的電壓，電流表采用外接法，滑動變阻器采用分壓式接法，故電路圖如圖所示．(3)電流表的量程為0～0.6A，所以每小格的分度值為0.02A，故①的讀數(shù)為0.10A，②的讀數(shù)為0.24A；電壓表的量程為0～3V，則每一小格表示0.1V，所以③的讀數(shù)為2.00V，在④中電壓表接0～3V量程時，指針在0～1V之間，固定刻度值是0.2V，估讀數(shù)為0.07V，則總讀數(shù)為0.27V．根據(jù)歐姆定律可知①④為同一組數(shù)據(jù)，故得到的電阻為R1＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(0.27,0.10)Ω＝2.7Ω；②③為同一組數(shù)據(jù)，故得到的電阻為R2＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(2.00,0.24)Ω≈8.3Ω.答案：(1)10(2)見解析圖(3)0.10A0.24A2．00V0.27V2.7Ω8.3Ω5．小明利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量一干電池的電動勢和內(nèi)阻．(1)圖中電流表的示數(shù)為________A.(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下：U(V)1.451.361.271.161.06I(A)0.120.200.280.360.44請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在上面的方格紙上作出U－I圖線．由圖線求得：電動勢E＝________V；內(nèi)阻r＝____________Ω.(3)實(shí)驗(yàn)時，小明進(jìn)行了多次測量，花費(fèi)了較長時間，測量期間一直保持電路閉合．其實(shí)，從實(shí)驗(yàn)誤差考慮，這樣的操作不妥，因?yàn)開_________________________________．解析：(1)由圖可知，電流表的量程為0.6A，精度為0.02A，因此電流表的示數(shù)為0.02A×22＝0.44A.(2)U－I圖線如圖所示，由圖象與縱軸的截距得電動勢為1.60V，斜率即內(nèi)阻為r＝eq\f(1.60－1.0,0.49)Ω＝1.22Ω.(3)如果一直保持電路閉合，干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大．答案：(1)0.44(2)U－I圖線如解析圖1.60(1.58～1.62都算對)1.22(1.18～1.26都算對)(3)干電池長時間使用后，電動勢和內(nèi)阻會發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大6．(山東六校聯(lián)考)某同學(xué)利用圖甲所示電路測量量程為2.5V的電壓表V的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流電源E(電動勢3V)，開關(guān)1個，導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按電路原理圖甲連接線路；②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖甲中最左端所對應(yīng)的位置，閉合開關(guān)S；③調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00V，記下電阻箱的阻值．回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中選擇滑動變阻器________(填“R1”或“R2”)．(2)根據(jù)圖甲所示電路將圖乙中實(shí)物圖連線．(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變．計算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個位)．(4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標(biāo)號)．A．100μA B．250μAC．500μA D．1mA解析：(1)為了使電阻箱調(diào)節(jié)時，滑動變阻器分得的電壓變化很小，分壓電路中滑動變阻器的最大阻值越小越好，因此應(yīng)選用R1.(3)如果認(rèn)為滑動變阻器分得的電壓不變，則調(diào)節(jié)電阻箱后，電壓表兩端的電壓為2.00V，電阻箱兩端的電壓為0.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，eq\f(RV,R)＝eq\f(2.00,0.5)，求得電壓表的內(nèi)阻RV＝4×630.0Ω＝2520Ω.(4)如果此電壓表由一個表頭與一個電阻串聯(lián)組成，可知此表頭的滿偏電流為Ig＝eq\f(2.5V,2520Ω)＝1mA，D項(xiàng)正確．答案：(1)R1(2)連線如圖所示(3)2520(4)D7．在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)．待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm.(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖甲所示，其讀數(shù)應(yīng)為________mm(該值接近多次測量的平均值)．(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx.實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組(電動勢3V，內(nèi)阻約1Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干．某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用下圖中的________(選填“乙”或“丙”)圖．(3)如圖丁是測量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端．請根據(jù)(2)所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖丁中實(shí)物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞．(4)這個小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系．如圖戊所示，圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標(biāo)點(diǎn)．請在圖中標(biāo)出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U－I圖線．由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝________Ω.(保留兩位有效數(shù)字)(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為________(填選項(xiàng)前的符號)．A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m(6)任何實(shí)驗(yàn)測量都存在誤差．本實(shí)驗(yàn)所用測量儀器均已校準(zhǔn)．下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項(xiàng)是________．A．用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B．由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C．若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D．用U－I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差解析：(1)主尺半刻度線未露出，讀數(shù)為0mm，螺旋尺的讀數(shù)為39.8×0.01mm＝0.398mm，所以此螺旋測微器讀數(shù)為(0＋0.398)mm＝0.398mm.(2)由圖表數(shù)據(jù)可知，待測電阻阻值約為5Ω，若電路采用限流接法，回路最小電流I＝eq\f(E,Rx＋R滑＋r)，代入數(shù)值約為0.11A，不可能達(dá)到0.020A，所以應(yīng)該是分壓接法．(3)實(shí)物連圖時要注意：開關(guān)閉合前，滑動變阻器應(yīng)處于零阻值處，以使待測電阻的電壓最?。粦?yīng)保證開關(guān)能控制整個電路的通斷；電流從電壓表和電流表正極流入．(4)在坐標(biāo)系中描出2、4、6次測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn)，然后連線．由于第6個數(shù)據(jù)描點(diǎn)偏差太大，舍棄不用；圖線的斜率即為Rx的阻值，由圖象可知，Rx＝4.5Ω.(5)由電阻定律知R＝ρeq\f(l,S)，則ρ