2024高考物理二輪復(fù)習(xí)專題6物理實(shí)驗(yàn)第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新作業(yè)含解析

PAGE9-第2講電學(xué)試驗(yàn)及創(chuàng)新A組基礎(chǔ)實(shí)力練1．(2024·天津卷)某試驗(yàn)小組選用以下器材測定電池組的電動勢和內(nèi)阻，要求測量結(jié)果盡量精確．電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約為3kΩ)電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω)滑動變阻器(0～20Ω，額定電流1A)待測電池組(電動勢約為3V，內(nèi)阻約為1Ω)開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)該小組連接的實(shí)物電路如圖所示，經(jīng)細(xì)致檢查，發(fā)覺電路中有一條導(dǎo)線連接不當(dāng)，這條導(dǎo)線對應(yīng)的編號是_5__.(2)改正這條導(dǎo)線的連接后起先試驗(yàn)，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于滑動變阻器的_a__端(填“a”或者“b”)(3)試驗(yàn)中發(fā)覺調(diào)整滑動變阻器時，電流表讀數(shù)改變明顯但電壓表讀數(shù)改變不明顯．為了解決這個問題，在電池組負(fù)極和開關(guān)之間串聯(lián)一個阻值為5Ω的電阻，之后該小組得到了幾組電壓表讀數(shù)U和對應(yīng)的電流表讀數(shù)I，并作出U－I圖像，如圖所示．依據(jù)圖像可知，電池組的電動勢為_2.9__V，內(nèi)阻為_0.80__Ω.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)因?yàn)殡娫磧?nèi)阻較小，故對于電源來說應(yīng)當(dāng)采納電流表外接法，圖中采納的是電流表內(nèi)接；故導(dǎo)線5連接不當(dāng)，應(yīng)當(dāng)從電壓表正接線柱接到電流表正接線柱；(2)起先試驗(yàn)前應(yīng)當(dāng)讓滑動變阻器連入電路阻值最大，故應(yīng)將滑片置于a端；(3)由圖線可知圖線與縱軸的交點(diǎn)即為電源電動勢，故E＝2.9V；圖線與橫軸的交點(diǎn)為短路電流I＝0.50A，故可得等效內(nèi)阻為r＝eq\f(E,I)＝eq\f(2.9,0.5)Ω＝5.80Ω；又因?yàn)樵陂_關(guān)和電池負(fù)極之間接有5Ω的電阻，在計(jì)算過程中等效為內(nèi)阻，故電源內(nèi)阻為r′＝5.80Ω－5Ω＝0.80Ω.2．(2024·湖南懷化模擬)某一小型電風(fēng)扇額定電壓為5.0V，額定功率為2.5W．某試驗(yàn)小組想通過試驗(yàn)描繪出小電風(fēng)扇的伏安特性曲線．試驗(yàn)中除導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：A．電源E(電動勢為6.0V)B．電壓表V(量程為0～6V，內(nèi)阻約為8kΩ)C．電流表A1(量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D．電流表A2(量程3A，內(nèi)阻約0.05Ω)；E．滑動變阻器R1(最大阻值5kΩ，額定電流100mA)F．滑動變阻器R2(最大阻值25Ω，額定電流1A)(1)為了便于調(diào)整，減小讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差，試驗(yàn)中所用電流表應(yīng)選用_C__滑動變阻器應(yīng)選用_F__(填所選儀器前的字母序號)．(2)請你為該小組設(shè)計(jì)試驗(yàn)電路，并把電路圖畫在圖甲中的虛線框內(nèi)(小電風(fēng)扇的電路符號如圖甲所示)_見解析圖__．(3)操作過程中發(fā)覺，小電風(fēng)扇通電后受阻力作用，電壓表讀數(shù)小于0.5V時電風(fēng)扇沒啟動．該小組測繪出的小電風(fēng)扇的伏安特性曲線如圖乙所示，由此可以判定，小電風(fēng)扇的電阻為_2.5__Ω，正常工作時的發(fā)熱功率為_0.625__W，機(jī)械功率為_1.875__W.【解析】(1)電風(fēng)扇的額定電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(2.5,5.0)A＝0.5A，從讀數(shù)誤差的角度考慮，電流表選擇C，電風(fēng)扇的電阻比較小，則滑動變阻器選擇總電阻為25Ω的誤差較小，即選擇F.(2)因?yàn)殡妷?、電流需從零起先測起，則滑動變阻器采納分壓式接法，電風(fēng)扇的電阻為R＝eq\f(U2,P)＝eq\f(52,2.5)Ω＝10Ω，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采納外接法．電路圖如圖所示．(3)電壓表讀數(shù)小于0.5V時電風(fēng)扇沒啟動．依據(jù)歐姆定律得：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(0.5,0.2)Ω＝2.5Ω，正常工作時電壓為5V，依據(jù)圖像知電流為0.5A，則電風(fēng)扇發(fā)熱功率為：P＝I2R＝0.52×2.5W＝0.625W，則機(jī)械功率P′＝UI－I2R＝2.5W－0.625W＝1.875W.3．(2024·廣西岑溪市期中)某同學(xué)欲測量量程為300μA的微安表頭G的內(nèi)阻．可供選擇的試驗(yàn)器材有：A．微安表頭G(量程300μA，內(nèi)阻約為幾百歐姆)B．滑動變阻器R1(0～10kΩ)C．滑動變阻器R2(0～50kΩ)D．電阻箱(0～9999.9Ω)E．電源E(電動勢約為9V)F．開關(guān)、導(dǎo)線若干該同學(xué)先采納如圖所示的電路測量G的內(nèi)阻，試驗(yàn)步驟如下：①按圖連接好電路，將滑動變阻器的滑片調(diào)至圖中最右端的位置；②斷開S2，閉合S1，調(diào)整滑動變阻器的滑片位置，使G滿偏；③閉合S2，保持滑動變阻器的滑片位置不變，調(diào)整電阻箱的阻值，使G的示數(shù)為200μA，登記此時電阻箱的阻值．回答下列問題：(1)試驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選用_R2__(填“R1”或“R2”)．(2)若試驗(yàn)步驟③中記錄的電阻箱的阻值為R，則G的內(nèi)阻Rg＝eq\f(1,2)R.【解析】(1)閉合S2開關(guān)時認(rèn)為電路電流不變，事實(shí)上閉合開關(guān)S2時電路總電阻變小，電路電流增大，而電源電動勢越大、滑動變阻器阻值越大，閉合開關(guān)S2時微安表兩端電壓改變越小，試驗(yàn)誤差越小，為減小試驗(yàn)誤差，滑動變阻器應(yīng)選擇阻值較大的R2；(2)閉合開關(guān)S2時認(rèn)為電路電流不變，流過微安表電流為滿偏電流的eq\f(2,3)，則流過電阻箱的電流為滿偏電流的eq\f(1,3)，微安表與電阻箱并聯(lián)，流過并聯(lián)電路的電流與阻值成反比，則Rg＝eq\f(1,2)R.4．(2024·江西聯(lián)考)小李同學(xué)嘗試用電壓表量度彈簧的拉力．他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)裝置，其中MN是一條長20cm、電阻為20Ω的勻稱電阻絲．電阻不計(jì)的金屬彈簧下端與滑動接觸頭P相連，上端連有接線柱．將電阻絲固定在豎直位置，當(dāng)彈簧被拉長時，P可沿MN自由的滑動．直流電源的電動勢為4.5V，內(nèi)阻可忽視．將電阻箱的阻值設(shè)定為40Ω，當(dāng)拉力為零時，P剛好觸及電阻絲的端點(diǎn)M，此時讓接入的電壓表讀數(shù)為零．甲乙(1)為達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?，請你幫他完成?shí)物連線圖(導(dǎo)線要接在接線柱上)；(2)當(dāng)P觸及端點(diǎn)N時，電壓表的讀數(shù)為_1.50(1.5也對)__V；(3)已知該彈簧的伸長量x與拉力F關(guān)系圖線如圖乙所示，則彈簧拉力F與電壓表讀數(shù)U的關(guān)系式為F＝eq\f(80,3)U.【解析】(1)直流電源的電動勢為4.5V，所以電壓表選3V擋，電路如圖所示：(2)當(dāng)P觸及端點(diǎn)N時，電壓表測MN兩端的電壓，電壓表的讀數(shù)為：UR1＝IR1＝eq\f(E,R1＋R2)R1＝eq\f(4.5,20＋40)×20V＝1.50V.(3)由圖可知：F＝200x，電壓為：U＝eq\f(E,R1＋R2)R1＝eq\f(4.5,20＋40)×20×eq\f(x,0.20)V，聯(lián)立可得：U＝eq\f(3,80)F，則F＝eq\f(80,3)U.B組素養(yǎng)提升練5．(2024·江西上饒考前模擬)光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生改變的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻R的阻值隨照度改變的曲線如圖甲所示．(1)如圖乙所示是街道路燈自動限制模擬電路所需元件．利用直流電源給電磁鐵供電，利用220V溝通電源給路燈供電．為達(dá)到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，請用筆畫線代替導(dǎo)線，正確連接電路元件_見解析圖__．(2)用多用電表“×100”Ω擋，測量圖中電磁鐵線圈電阻時，指針偏轉(zhuǎn)角度太大，為了更精確的測量其阻值，接下來應(yīng)選用_×10__Ω擋(填“×1k”或“×10”)，進(jìn)行歐姆調(diào)零后，重新測量其示數(shù)如圖丙所示，則線圈的電阻為_140__Ω.(3)已知當(dāng)線圈中的電流大于或等于2mA時，繼電器的銜鐵將被吸合．圖中直流電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻忽視不計(jì)，滑動變阻器有三種規(guī)格可供選擇：R1(0～10Ω，2A)、R2(0～200Ω，1A)、R3(0～1750Ω，1A)要求天色漸暗照度降低至1.0lx時點(diǎn)亮路燈，滑動變阻器應(yīng)選擇_R3__(填“R1”、“R2”或“R3”)．為使天色更暗時才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)豞減小__(填“增大”或“減小”)滑動電阻器的電阻．【解析】(1)光敏電阻的電阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小，所以白天時間敏電阻的電阻值小，電路中的電流值大，電磁鐵將被吸??；靜觸點(diǎn)與C接通；晚上時的光線暗，光敏電阻的電阻值大，電路中的電流值小，所以靜觸點(diǎn)與B接通．所以要達(dá)到晚上燈亮，白天燈滅，則路燈應(yīng)接在AB之間．電路圖如圖：(2)歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度太大，說明電阻太小，應(yīng)換作小倍率的“×10”Ω擋；讀數(shù)是先讀出表盤的刻度，然后乘以倍率，表盤的刻度是14，倍率是“×10Ω”，所以電阻值是14×10＝140Ω；(3)天色漸暗照度降低至1.0Lx時點(diǎn)亮路燈，此時間敏電阻的電阻值是2kΩ，電路中的電流是2mA，R＝eq\f(E,I)－R光＝eq\f(6,2×10－3)－2000＝1000Ω，所以要選擇滑動變阻器R3，由于光變暗時，光敏電阻變大，分的電壓變大，所以為使天色更暗時才點(diǎn)亮路燈，應(yīng)適當(dāng)?shù)販p小滑動變阻器的電阻．6．(2024·高三高考沖刺物理模擬)某探究小組要盡可能精確地測量電流表A1的滿偏電流，可供選用的器材如下：A．待測電流表A1(滿偏電流Ig約為800μA、內(nèi)阻r1約為100Ω，表盤刻度勻稱、總格數(shù)為N)B．電流表A2(量程為0.6A、內(nèi)阻r2＝0.1Ω)C．電壓表V(量程為3V、內(nèi)阻RV＝3kΩ)D．滑動變阻器R(最大阻值為20Ω)E．電源E(電動勢有3V、內(nèi)阻r約為1.5Ω)F．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干(1)該小組設(shè)計(jì)了圖甲、圖乙兩個電路圖，其中合理的是_圖乙__(選填“圖甲”或“圖乙”)；(2)所選合理電路中虛線圈處應(yīng)接入電表_C__(選填“B”或“C”)；(3)在開關(guān)S閉合前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片P置于_b__端(選填“a”或“b”)；(4)在試驗(yàn)中，若所選電表的讀數(shù)為Z，電流表A1的指針偏轉(zhuǎn)了n格，則可算出待測電流表A1的滿偏電流Ig＝eq\f(ZN,nRV)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(ZN,3000n))).【解析】(1)因?yàn)樽冏杵鞯目傠娮栊∮陔娏鞅韮?nèi)阻，所以變阻器應(yīng)采納分壓式接法，所以合理的是圖乙電路；(2)因?yàn)殡妷罕鞻的滿偏電流I＝eq\f(U,RV)＝eq\f(3,3000)＝0.001A＝1mA＝1000μA，與待測電流表量程800μA接近，所以虛線處應(yīng)接電表C；(3)閉合電鍵前，應(yīng)將變阻器的滑片置于輸出電壓最小的b端；(4)依據(jù)電流關(guān)系可知：eq\f(Z,RV)＝eq\f(n,N)Ig，解得：Ig＝eq\f(NZ,nRV).7．(2024·廣東佛山二模)小明手里有一塊多用電表A，其功能完好，但刻度值已不清楚．他想通過試驗(yàn)測定該多用表(簡稱A表，下同)“×10Ω”擋歐姆調(diào)零后的內(nèi)阻R0和內(nèi)置電源的電動勢E.他找來了另一個多用電表B(簡稱B表，下同)、一個電阻箱、一個開關(guān)和若干導(dǎo)線作為試驗(yàn)的器材．試驗(yàn)的操作如下：(1)小明將A表調(diào)到“×10Ω”擋，將B表調(diào)到“mA”擋，打算如圖(甲)將全部的器材串聯(lián)起來作為試驗(yàn)電路．請你在圖中連好剩余的導(dǎo)線_連線圖見解析__；(2)先運(yùn)用B表的電流擋測量A表“×10Ω”擋的滿偏電流．將電阻箱阻值調(diào)為0，將A表調(diào)到歐姆擋“×10Ω”擋位置．幾次試測后，確定B表應(yīng)運(yùn)用“10mA”擋，調(diào)整A表的歐姆調(diào)零旋鈕直至A表滿偏，此時B表的讀數(shù)如圖(乙)所示，記錄下B表讀數(shù)為_8.0__mA；(3)斷開開關(guān)，保持A、B表擋位不變，將A表_紅黑表筆__短接進(jìn)行歐姆調(diào)零，然后重新連入原來電路．(4)調(diào)整電阻箱，閉合開關(guān)，當(dāng)B表讀數(shù)為6.0mA時，讀出電阻箱阻值為R1(Ω)；接著調(diào)整電阻箱阻值，當(dāng)B表讀數(shù)為4.0mA時，讀出電阻箱阻值為R2(Ω)；(5)斷開電路，整理器材．依據(jù)以上測量數(shù)據(jù)，可算出A表“×10Ω”擋內(nèi)置電源的電動勢E＝eq\f(3R2－R1,250)V，A表“×10Ω”擋歐姆調(diào)零后的內(nèi)阻R0＝eq\f(3R2－R1,2)Ω，B表量程“10mA”擋的內(nèi)電阻RB＝eq\f(R2－3R1,2)Ω.(以上3空的結(jié)果用R1、R2表示)【解析】(1)電路連線如圖；(2)因?yàn)锽表應(yīng)運(yùn)用“10mA”擋，則B表讀數(shù)為8.0mA；(3)斷開開關(guān)，保持A、B表擋位不變，將A表紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零，然后重新連入原來電路；(5)設(shè)電表A歐姆×10擋的內(nèi)阻為R0，則有I0＝eq\f(E,R0)＝8mA設(shè)電表B量程為10mA擋的內(nèi)阻為RB，則eq\f(E,R0＋RB＋R1)＝6mAeq\f(E,R0＋RB＋R2)＝4mA解得E＝eq\f(3R2－R1,250)(V)R0＝eq\f(3R2－R1,2)(Ω)RB＝eq\f(R2－3R1,2)(Ω)8．(2024·大慶試驗(yàn)中學(xué)模擬)兩個學(xué)習(xí)小組分別用下面兩種方案測量電源電動勢和內(nèi)阻．(1)用內(nèi)阻為3kΩ、量程為1V的電壓表，愛護(hù)電阻R0，電阻箱R，開關(guān)S測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻．①由于干電池電動勢為1.5V，須要把量程為1V的電壓表擴(kuò)大量程．若定值電阻R1可供選擇的阻值有1kΩ、1.5kΩ、2kΩ，其中