知識點十四 電學實驗-2023年高考物理分類題庫

知識十四電學實驗1.(2023·全國乙卷·T23)一學生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率?，F有實驗器材:螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內阻非常大)、定值電阻R0(阻值為10.0Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關K、開關S、導線若干。圖(a)是學生設計的實驗電路原理圖。完成下列填空:(1)實驗時,先將滑動變阻器R接入電路的電阻調至最大,閉合S。(2)將K與1端相連,適當減小滑動變阻器R接入電路的電阻,此時電壓表讀數記為U1,然后將K與2端相連,此時電壓表讀數記為U2。由此得到流過待測金屬絲的電流I=,金屬絲的電阻r=。(結果均用R0、U1、U2表示)

(3)繼續(xù)微調R,重復(2)的測量過程,得到多組測量數據,如表所示:U1(mV)0.570.710.851.141.43U2(mV)0.971.211.451.942.43(4)利用上述數據,得到金屬絲的電阻r=14.2Ω。(5)用米尺測得金屬絲長度L=50.00cm。用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑,某次測量的示數如圖(b)所示,該讀數為d=mm。多次測量后,得到直徑的平均值恰與d相等。

(6)由以上數據可得,待測金屬絲所用材料的電阻率ρ=×10-7Ω·m。(保留2位有效數字)

【解析】(2)根據題意可知,R0兩端的電壓為U=U2-U1則流過R0即流過待測金屬絲的電流I=UR0金屬絲的電阻r=U聯立可得r=U(5)螺旋測微器的讀數為d=15.0×0.01mm=0.150mm(6)根據電阻定律r=ρLS,又S=π·(d2代入數據聯立解得ρ=5.0×10-7Ω·m答案:(2)U2-U1R0U1R0U2-U12.(2023·浙江6月選考·T17)在“測量干電池的電動勢和內阻”實驗中:(1)部分連線如圖1所示,導線a端應連接到(選填“A”“B”“C”或“D”)接線柱上。正確連接后,某次測量中電壓表指針位置如圖2所示,其示數為V。

(2)測得的7組數據已標在如圖3所示U-I坐標系上,用作圖法求干電池的電動勢E=V和內阻r=Ω。(計算結果均保留兩位小數)

【解析】(1)根據實驗原理可知,電壓表要連接在電源的兩端,因此導線a端應連接到B接線柱上。電壓表的量程是0~3V,分度值為0.1V,需要估讀到分度值的下一位,則示數為1.20V。(2)根據閉合電路歐姆定律可得:U=E-Ir作出U-I圖像如圖所示:根據圖像可知,縱截距為1.50V,斜率的絕對值為:k=1.50?1.000.48Ω=1.04Ω結合圖3可得U-I圖像的解析式為:U=1.50-1.04I由此可得:E=1.50V;r=1.04Ω。答案:(1)B1.20(2)1.501.043.(2023·浙江6月選考·T18)以下實驗中,說法正確的是(多選)。

A.“觀察電容器的充、放電現象”實驗中,充電時電流逐漸增大,放電時電流逐漸減小B.“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中,滴入油酸酒精溶液后,需盡快描下油膜輪廓,測出油膜面積C.“觀察光敏電阻特性”和“觀察金屬熱電阻特性”實驗中,光照強度增加,光敏電阻阻值減小;溫度升高,金屬熱電阻阻值增大D.“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中,如果可拆變壓器的“橫梁”鐵芯沒裝上,原線圈接入10V的交流電時,副線圈輸出電壓不為零【解析】“觀察電容器的充、放電現象”實驗中,充電時和放電時電流均逐漸減小,故A錯誤;“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中,滴入油酸酒精溶液后,讓油酸在水面盡可能散開,形成單分子油膜,再描下油膜輪廓,測出油膜面積,故B錯誤;“觀察光敏電阻特性”和“觀察金屬熱電阻特性”實驗中,光照強度增加,光敏電阻阻值減小;溫度升高,金屬熱電阻阻值增大,故C正確;“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中,如果可拆變壓器的“橫梁”鐵芯沒裝上,原線圈接入10V的交流電時,副線圈中仍會發(fā)生電磁感應現象,副線圈輸出電壓不為零,故D正確。答案:C、D4.(2023·遼寧選擇考·T12)導電漆是將金屬粉末添加于特定樹脂原料中制作而成的能導電的噴涂油漆?，F有一根用導電漆制成的截面為正方形的細長樣品(固態(tài)),某同學欲測量其電阻率,設計了如圖(a)所示的電路圖,實驗步驟如下:a.測得樣品截面的邊長a=0.20cm;b.將平行排列的四根金屬探針甲、乙、丙、丁與樣品接觸,其中甲、乙、丁位置固定,丙可在乙、丁間左右移動;c.將丙調節(jié)至某位置,測量丙和某探針之間的距離L;d.閉合開關S,調節(jié)電阻箱R的阻值,使電流表示數I=0.40A,讀出相應的電壓表示數U,斷開開關S;e.改變丙的位置,重復步驟c、d,測量多組L和U,作出U-L圖像如圖(b)所示,得到直線的斜率k?；卮鹣铝袉栴}:(1)L是丙到(選填“甲”“乙”或“丁”)的距離;

(2)寫出電阻率的表達式ρ=(用k、a、I表示);

(3)根據圖像計算出該樣品的電阻率ρ=Ω?m(保留兩位有效數字)。

【解析】(1)由于電壓表測量的是乙、丙之間的電壓,則L是丙到乙的距離。(2)根據電阻定律有R=ρLa2,再根據歐姆定律有R=UI,聯立有U=ρIa2L(3)根據圖像可知k=6.5V/m,則根據(2)代入數據有ρ=6.5×10-5Ω?m。答案:(1)乙(2)ka2I(3)6.5×5.(2023·山東等級考·T14)電容儲能已經在電動汽車,風、光發(fā)電,脈沖電源等方面得到廣泛應用。某同學設計圖甲所示電路,探究不同電壓下電容器的充、放電過程,器材如下:電容器C(額定電壓10V,電容標識不清);電源E(電動勢12V,內阻不計);電阻箱R1(阻值0~99999.9Ω);滑動變阻器R2(最大阻值20Ω,額定電流2A);電壓表V(量程15V,內阻很大);發(fā)光二極管D1、D2,開關S1、S2,電流傳感器,計算機,導線若干?；卮鹨韵聠栴}:(1)按照圖甲連接電路,閉合開關S1,若要升高電容器充電電壓,滑動變阻器滑片應向(選填“a”或“b”)端滑動。

(2)調節(jié)滑動變阻器滑片位置,電壓表表盤如圖乙所示,示數為V(保留1位小數)。

(3)繼續(xù)調節(jié)滑動變阻器滑片位置,電壓表示數為8.0V時,開關S2擲向1,得到電容器充電過程的I-t圖像,如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中估算油膜面積的方法,根據圖像可估算出充電結束后,電容器存儲的電荷量為C(結果保留2位有效數字)。

(4)本電路中所使用電容器的電容約為F(結果保留2位有效數字)。

(5)電容器充電后,將開關S2擲向2,發(fā)光二極管(選填“D1”或“D2”)閃光。

【解析】(1)閉合開關S1,若要升高電容器充電電壓,滑動變阻器滑片應向b端滑動;(2)電壓表V的量程為0~15V,每小格是0.5V,則電壓表的示數為6.5V;(3)根據電荷量的計算公式可得:q=It,I-t圖像與坐標軸圍成的面積表示電荷量。根據圖丙可知,每一小格表示的電荷量為:q0=0.2×10-3×0.5C=1×10-4C圖像下的小格數約為38格,則電容器存儲的電荷量為Q=38q0=38×1×10-4C=3.8×10-3C;(4)根據電容的定義式可得:C=QU=3.88×10-3F=4.75×10-4(5)開關S2擲向1時,電容器充電,根據圖甲可知電容器左極板帶正電;電容器充電后,將開關S2擲向2,電容器放電,D1導通、D2斷開,則發(fā)光二極管D1閃光。答案:(1)b(2)6.5(3)3.8×10-3(4)4.75×10-4(5)D16.(2023·湖南選擇考·T12)某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設計了一個測量微小壓力的裝置,其電路如圖(a)所示,R1、R2、R3為電阻箱,RF為半導體薄膜壓力傳感器,C、D間連接電壓傳感器(內阻無窮大)。(1)先用歐姆表“×100”擋粗測RF的阻值,示數如圖(b)所示,對應的讀數是Ω;

(2)適當調節(jié)R1、R2、R3,使電壓傳感器示數為0,此時,RF的阻值為(用R1、R2、R3表示);

(3)依次將0.5g的標準砝碼加載到壓力傳感器上(壓力傳感器上所受壓力大小等于砝碼重力大小),讀出電壓傳感器示數U,所測數據如表所示:次數123456砝碼質量m/g0.00.51.01.52.02.5電壓U/mV057115168220280根據表中數據在圖(c)上描點,繪制U-m關系圖線;(4)完成前面三步的實驗工作后,該測量微小壓力的裝置即可投入使用。在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力F0,電壓傳感器示數為200mV,則F0大小是N(重力加速度取9.8m/s2,保留2位有效數字);

(5)若在步驟(4)中換用非理想毫伏表測量C、D間電壓,在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力F1,此時非理想毫伏表讀數為200mV,則F1(選填“>”“=”或“<”)F0。

【解析】(1)歐姆表讀數為10×100Ω=1000Ω;(2)當電壓傳感器讀數為零時,CD兩點電勢相等,即UCB=UDB,即UABR1+RFRF=UABR2+R3R3,解得RF=R1R3R2;(3)根據表中數據描點作圖;(4)由圖像可知,當電壓傳感器的讀數為200mV時,所放物體質量為1.75g,則F0=mg=1.75×10-3×9.8N=1.7×10-2N;(5)可將CD以外的電路等效為新的電源,CD兩點電壓看作路端電壓,因為換用非理想電壓傳感器,當讀數為200mV時,答案:(1)1000(或1000.0)(2)R1R3R2(4)1.7×10-2(5)>7.(2023·江蘇選擇考·T12)小明通過實驗探究電壓表內阻對測量結果的影響。所用器材有:干電池(電動勢約1.5V,內阻不計)2節(jié);兩量程電壓表(量程0~3V,內阻約3kΩ;量程0~15V,內阻約15kΩ)1個;滑動變阻器(最大阻值50Ω)1個;定值電阻(阻值50Ω)21個;開關1個及導線若干。實驗電路如1圖所示。(1)電壓表量程應選用(選填“3V”或“15V”)。

(2)2圖為該實驗的實物電路(右側未拍全)。先將滑動變阻器的滑片置于如圖所示的位置,然后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱(選填“B”“C”或“D”)連接,再閉合開關,開始實驗。

(3)將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變,依次測量電路中O與1,2,…,21之間的電壓。某次測量時,電壓表指針位置如3圖所示,其示數為V。根據測量數據作出電壓U與被測電阻值R的關系圖線,如4圖中實線所示。

(4)在1圖所示的電路中,若電源電動勢為E,電壓表視為理想電壓表,滑動變阻器接入的阻值為R1,定值電阻的總阻值為R2,當被測電阻為R時,其兩端的電壓U=(用E、R1、R2、R表示),據此作出U-R理論圖線如4圖中虛線所示。小明發(fā)現被測電阻較小或較大時,電壓的實測值與理論值相差較小。

(5)分析可知,當R較小時,U的實測值與理論值相差較小,是因為電壓表的分流小,電壓表內阻對測量結果影響較小。小明認為,當R較大時,U的實測值與理論值相差較小,也是因為相同的原因。你是否同意他的觀點?請簡要說明理由

【解析】(1)所用電源為兩節(jié)干電池,電動勢為3V,則所用電壓表量程為3V;(2)閉合開關之前,滑動變阻器阻值應該調到最大,則由2圖可知,電池盒上的接線柱A應該與滑動變阻器的接線柱D連接;(3)電壓表量程為3V,最小刻度為0.1V,則示數為1.50V;(4)由閉合電路歐姆定律可得I=ER1+R2,當被測電阻阻值為R時,電壓表讀數U=IR=ERR1+R2;(5)不同意;當R較大時,則電壓表內阻不能忽略,則電路中的電流當R較大時,R=R2時R最大,此時U=ER1因RV?R1,則電壓表讀數接近于U=ER1R答案:(1)3V(2)D(3)1.50(4)ERR1+R2(8.(2023·全國甲卷·T22)某同學用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線,實驗所用電壓表內阻約為6kΩ,電流表內阻約為1.5Ω,實驗中有圖(a)和圖(b)兩個電路圖供選擇。(1)實驗中得到的電流I和電壓U的關系曲線如圖(c)所示,該同學選擇的電路圖是圖()(選填“a”或“b”)。

(2)若選擇另一個電路圖進行實驗,在圖(c)上用實線畫出實驗中應得到的關系曲線的示意圖。【解析】(1)由于RVRA≈95Ω,而小燈泡的電阻約為r=U2P=12Ω,則電流表應采用外接法,(2)若選用另一個電路圖即圖(b)實驗,當小燈泡正常發(fā)光時,電流表的示數為0.5A,而電壓表的示數要大于6V,在6.75V附近,故得到的關系示意圖應如圖實線所示。答案:(1)a(2)見解析圖9.(2023·新課標全國卷·T22)在“觀察電容器的充、放電現象”實驗中,所用器材如下:電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關以及導線若干。(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時,紅表筆應該與電池的(選填“正極”或“負極”)接觸。

(2)某同學設計的實驗電路如圖(a)所示。先將電阻箱的阻值調為R1,將單刀雙擲開