2021新高考物理二輪復(fù)習(xí)專題限時(shí)集訓(xùn)17電學(xué)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新

專題限時(shí)集訓(xùn)(十七)(建議用時(shí)：40分鐘)1．如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)室的一直流電流表，其使用說明書上附的該電流表的內(nèi)部電路如圖乙所示。甲乙(1)某次用0～3A量程測量時(shí)，示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為________A。丙(2)該電流表0～0.6A量程對應(yīng)的內(nèi)阻約為________Ω(結(jié)果保留兩位小數(shù))。(3)若電阻R1斷路，則電流表允許通過的最大電流約為________mA(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。[解析](1)電流表量程為0～3A，由圖丙所示表盤可知，其分度值為0.1A，示數(shù)為1.20A。(2)由圖乙所示電路圖可知，電流表量程為0～0.6A時(shí)，電流表內(nèi)阻為：R＝eq\f(R1＋R2R3＋Rg,R1＋R2＋R3＋Rg)＝eq\f(0.1＋0.4×5＋55,0.1＋0.4＋5＋55)Ω≈0.50Ω(3)由圖示電路圖可知，電流表量程為0～3A時(shí)：3A＝Ig＋eq\f(IgRg＋R3＋R2,R1)＝Ig＋eq\f(Ig5＋55＋0.4,0.1)＝605Ig解得：Ig≈0.0050A＝5.0mA。[答案](1)1.20(2)0.50(3)5.02．(原創(chuàng)題)隨著智能耗電的增加，充電寶成了及時(shí)充電的一種重要工具?？蓪⒊潆妼氁暈楦铍姵睾透呻姵匾粯拥目梢苿又绷麟娫矗潆妱觿菁s5V。某同學(xué)想測量該充電寶在充滿電后的電動勢和內(nèi)阻，他剝開充電寶連接線的外絕緣層，里面有四根導(dǎo)線，紅導(dǎo)線為充電寶的正極，黑導(dǎo)線為負(fù)極，另外兩根導(dǎo)線空置不用。實(shí)驗(yàn)室還提供了如下器材：甲A．量程是3.0A，內(nèi)阻約為0.2Ω的電流表；B．量程是6V，內(nèi)阻約為6kΩ的電壓表；C．量程是15V，內(nèi)阻約為30kΩ的電壓表；D．阻值為0～1kΩ，額定電流為0.5A的滑動變阻器；E．阻值為0～10Ω，額定電流為3A的滑動變阻器；F．阻值為2.5Ω的定值電阻；G．阻值為20Ω的定值電阻；H．開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。(1)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選用________。(選填相應(yīng)器材前的字母)(2)根據(jù)所給器材，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，其中R0應(yīng)選擇________(選填相應(yīng)器材前的字母)，它在電路中的作用是_______________。(3)該同學(xué)記錄的8組數(shù)據(jù)如表中所示，請?jiān)趫D乙的坐標(biāo)紙上畫出該充電寶的U-I圖線。由圖線可知該充電寶的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)次數(shù)12345678電流I/A0.170.310.660.931.181.371.631.89電壓U/V5.055.035.004.974.944.934.904.86乙[解析](1)滑動變阻器R用于改變電路中的電流，從安全和方便性原則應(yīng)選E；(2)R0作為保護(hù)電阻，除了防止滑動變阻器調(diào)節(jié)過度導(dǎo)致電流表損壞外，還要保證測量，因此不能選G，只能選F；(3)由E＝U＋I(xiàn)r可知，充電寶的電動勢為E＝5.07V，U-I圖線的斜率大小即為充電寶的內(nèi)阻大小，則內(nèi)阻為r＝0.11Ω。[答案](1)E(2)F防止滑動變阻器調(diào)節(jié)過度導(dǎo)致電流表損壞(3)如圖所示5.070.113．(2020·河北六校第一次聯(lián)考)如圖甲所示為某一電路中的一部分，由于其中的一個(gè)電阻發(fā)生了斷路，導(dǎo)致整個(gè)電路不能正常工作，小明和小亮兩位同學(xué)利用多用電表進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)操作，請根據(jù)他們的測量情況，回答相應(yīng)的問題。甲乙丙(1)小明首先在P、Q間接上一直流電源，P接電源正極，多用電表的選擇開關(guān)置于“直流電壓2.5V”擋位，紅表筆接P，黑表筆接Q，穩(wěn)定后電表指針在表盤上的位置如圖乙所示，則P、Q之間的電壓是________V。(2)小明又將紅表筆接P，黑表筆接M，若多用電表示數(shù)與P、Q之間的電壓完全相同，則可以確定必定是______發(fā)生了斷路。(3)小亮同學(xué)在該部分電路不接電源的情況下，將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋倍率“×10”的擋位，調(diào)零后紅表筆接P，黑表筆接M，電表指針在表盤上的位置如圖丙所示，由于多用電表最上面的刻度線被磨損得很嚴(yán)重，無法直接讀取數(shù)據(jù)，他進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，此時(shí)指針偏轉(zhuǎn)的角度恰好位于表盤0～15Ω之間的正中位置，其中15Ω的位置是多用電表指針半偏時(shí)所指的位置，則此時(shí)多用電表所測的阻值是________Ω，小亮據(jù)此確定電阻R2沒有斷路，你認(rèn)為他的判斷是________(填“正確”或“錯(cuò)誤”)的。[解析](1)根據(jù)多用電表電壓擋讀數(shù)規(guī)則，P、Q之間的電壓為2.00V。(2)紅表筆接P，黑表筆接M，若多用電表示數(shù)與P、Q之間的電壓相同，說明多用電表測量的是電源電壓，可以確定是R2發(fā)生了斷路。(3)在該部分電路不接電源的情況下，將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆擋倍率“×10”的擋位，指針偏轉(zhuǎn)eq\f(3,4)，根據(jù)多用電表歐姆擋測量原理，由閉合電路歐姆定律有Ig＝eq\f(E,R內(nèi))，eq\f(1,2)Ig＝eq\f(E,R內(nèi)＋R中)，eq\f(3,4)Ig＝eq\f(E,R內(nèi)＋R)，又R中＝150Ω，聯(lián)立解得R＝50Ω。P、M之間的電阻值可能為R1和R3串聯(lián)后的電阻值，小亮確定R2沒有斷路是錯(cuò)誤的。[答案](1)2.00(2)R2(3)50錯(cuò)誤4．(2019－2020學(xué)年濟(jì)南市高三模擬考試)圖甲所示是大型機(jī)械廠里用來稱重的電子吊秤，其中稱重的關(guān)鍵元件是拉力傳感器，其工作原理是：掛鉤上掛上重物，拉力傳感器中拉力敏感電阻絲在拉力作用下發(fā)生形變，拉力敏感電阻絲的電阻也隨著發(fā)生變化，再經(jīng)過相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(電壓或電流)，從而完成將重物的重力變換為電信號的過程。甲乙小明找到了一根拉力敏感電阻絲RL，其阻值隨拉力變化的圖象如圖乙所示，小明設(shè)計(jì)了合適的電路圖并按圖制成了一個(gè)簡易“吊秤”。實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材：電源E(電動勢為15V，內(nèi)阻約2Ω)；靈敏毫安表(量程為10mA，內(nèi)阻約50Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為10kΩ)；RL接在A、B兩接線柱之間，通過光滑絕緣小滑環(huán)可將重物吊起；開關(guān)S和導(dǎo)線若干。(1)請?jiān)趫D丙中幫助小明將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完整。丙(2)小明根據(jù)設(shè)計(jì)好的電路圖，連接好實(shí)驗(yàn)電路，完成下列操作：a．滑環(huán)下不吊重物時(shí)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)電流表為某一合適示數(shù)時(shí)，讀出電流表的示數(shù)I1；b．滑環(huán)下吊上待測重物，測出電阻絲與豎直方向的夾角為θ，保持滑動變阻器滑片位置不變，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)I2。設(shè)RL-F圖象的斜率為k，待測重物的重力G的表達(dá)式為G＝________________(用物理量的符號表示)。(3)小明在實(shí)驗(yàn)的過程中不慎將靈敏毫安表燒壞，現(xiàn)手頭只有量程為2mA、內(nèi)阻(標(biāo)稱值)為200Ω的電流表，還有定值電阻R1(50Ω)、定值電阻R2(10Ω)可供選擇，為了使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，小明決定改裝電流表，將2mA的量程擴(kuò)大至10mA，小明改裝的方法是電流表應(yīng)該和定值電阻________(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)，且定值電阻應(yīng)選擇________(在空格內(nèi)填寫字母代號)。(4)由于量程為2mA、內(nèi)阻為200Ω的電流表內(nèi)阻的真實(shí)值比標(biāo)稱值略大，導(dǎo)致改裝后的電流表示數(shù)與真實(shí)示數(shù)相比______(選填“偏大”或“偏小”)，應(yīng)該使選擇的定值電阻阻值適當(dāng)______(選填“增大”“減小”或“不變”)。[解析](2)對待測重物受力分析，由平衡條件得2Fcosθ＝G，由題圖乙得F＝eq\f(RL－R0,k)，R0＝103Ω，由閉合電路歐姆定律得R0＝eq\f(E,I1)－(R＋Rg＋r)，RL＝eq\f(E,I2)－(R＋Rg＋r)，故RL－R0＝eq\f(E,I2)－eq\f(E,I1)，聯(lián)立解得G＝eq\f(2Ecosθ,k)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,I2)－\f(1,I1)))。(3)將2mA的電流表的量程擴(kuò)大至10mA，根據(jù)并聯(lián)分流原理，電流表應(yīng)該和定值電阻并聯(lián)，由并聯(lián)電路電壓相等可知，IgRg＝(I－Ig)R′，解得R′＝50Ω，故選擇R1。(4)改裝的電流表的分流電阻分得的電流偏大，改裝后電流表示數(shù)比真實(shí)值偏小，根據(jù)改裝電流表的原理，內(nèi)阻真實(shí)值比標(biāo)稱值大，并聯(lián)的分流電阻也應(yīng)比50Ω大，故應(yīng)適當(dāng)增大分流電阻的阻值。[答案](1)如圖所示(2)eq\f(2Ecosθ,k)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,I2)－\f(1,I1)))(3)并聯(lián)R1(4)偏小增大5．(2020·全國卷Ⅰ·T22)某同學(xué)用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1kΩ，電流表內(nèi)阻為0.5Ω，該同學(xué)采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖(a)所示電路的O、P兩點(diǎn)之間，另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間，測量得到如圖(b)所示的兩條U-I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。圖(a)回答下列問題：(1)圖(b)中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在______(填“O、P”或“O、Q”)兩點(diǎn)的方案測量得到的。圖(b)(2)根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖(b)可判斷，由圖線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實(shí)值，結(jié)果為________Ω(保留1位小數(shù))。(3)考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響，需對(2)中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測電阻的阻值為________Ω(保留1位小數(shù))。[解析](1)當(dāng)用電流表內(nèi)接法時(shí)，測量值為Rx1＝Rx＋RA＞Rx，當(dāng)用電流表外接法時(shí)，測量值為Rx2＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)＜Rx，圖(b)中圖線Ⅱ的斜率較小，所以應(yīng)為使用電流表外接法測量的結(jié)果，即電壓表跨接在O、P間測量得到的。(2)由圖線可得Rx約為50.0Ω，可知Rx＞eq\r(RARV)，所以用電流表內(nèi)接法測量的結(jié)果誤差較小，即由圖線Ⅰ得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實(shí)值，測量結(jié)果Rx1＝eq\f(ΔU,ΔI)＝50.5Ω。(3)因?yàn)镽x1＝Rx＋RA，所以Rx＝Rx1－RA＝50.0Ω。[答案](1)O、P(2)Ⅰ50.5(3)50.06．(2020·山東學(xué)業(yè)水平等級考試·T14)實(shí)驗(yàn)方案對實(shí)驗(yàn)測量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了探究。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：干電池一節(jié)(電動勢約1.5V，內(nèi)阻小于1Ω)；電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電流表A(量程0.6A，內(nèi)阻約1Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)；定值電阻R1(阻值2Ω)；定值電阻R2(阻值5Ω)；開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。(1)該小組按照圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在U-I坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖乙所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是________。(單選，填正確答案標(biāo)號)A．電壓表分流B．干電池內(nèi)阻較小C．滑動變阻器最大阻值較小D．電流表內(nèi)阻較小甲乙丙丁(2)針對電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題，該小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案，重新測量得到的數(shù)據(jù)如下表所示。序號1234567I/A0.080.140.200.260.320.360.40U/V1.351.201.050.880.730.710.52請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答以下問題：①圖丙上已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請?jiān)趫D丙上標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)并畫出U-I圖像。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為________(填“R1”或“R2”)。③用筆畫線代替導(dǎo)線，請按照改進(jìn)后的方案，將圖丁中的實(shí)物圖連接成完整電路。[解析](1)路端電壓U＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))，若電源內(nèi)阻遠(yuǎn)小于外電路總電阻，則電壓表示數(shù)總是接近電源的電動勢，變化范圍小，故B項(xiàng)正確。(2)②由畫出的U-I圖線知等效電源內(nèi)阻r′＝eq\f(1.55,0.60)Ω≈2.58Ω，因此選的定值電阻為R1。③連接實(shí)物圖時(shí)，從電源正極出發(fā)，依次連接各器材，電壓表并聯(lián)在滑動變阻器和電流表兩端，注意電流從正接線柱流入，負(fù)接線柱流出。[答案](1)B(2)①如圖1所示②R1③如圖2所示圖1圖27．(2020·全國卷Ⅱ·T23)某同學(xué)要研究一小燈泡L(3.6V，0.30A)的伏安特性。所用器材有：電流表A1(量程200mA，內(nèi)阻Rg1＝10.0Ω)、電流表A2(量程500mA，內(nèi)阻Rg2＝1.0Ω)、定值電阻R0(阻值R0＝10.0Ω)、滑動變阻器R1(最大阻值10Ω)、電源E(電動勢4.5V，內(nèi)阻很小)、開關(guān)S和若干導(dǎo)線。該同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖(a)所示。(1)根據(jù)圖(a)，在圖(b)的實(shí)物圖中畫出連線。圖(a)圖(b)(2)若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流，利用I1、I2、Rg1和R0寫出：小燈泡兩端的電壓U＝________，流過小燈泡的電流I＝________。為保證小燈泡的安全，I1不能超過______