【名師伴你行】2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題提能專訓(xùn)：14電學(xué)實(shí)驗(yàn)

提能專訓(xùn)(十四)電學(xué)試驗(yàn)時(shí)間：90分鐘滿分：100分試驗(yàn)題(本題共8小題，共100分)1．(10分)關(guān)于多用電表的使用，請(qǐng)完成下列兩題．(1)用多用電表的歐姆擋測(cè)量阻值約為幾十千歐的電阻Rx，以下給出的是可能的試驗(yàn)操作步驟，其中S為選擇開關(guān)，P為歐姆調(diào)零旋鈕．把你認(rèn)為正確步驟前的字母按合理的挨次填寫在下面的橫線上．a(chǎn)．將兩表筆短接，調(diào)整P使指針對(duì)準(zhǔn)刻度盤上歐姆擋的0刻度，斷開兩表筆；b．將兩表筆分別連接到被測(cè)電阻的兩端，讀出Rx的阻值后，斷開兩表筆；c．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“×1k”；d．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“×100”e．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對(duì)準(zhǔn)溝通500V擋，并拔出兩表筆．______________________________________________________.依據(jù)如圖所示的指針位置，此被測(cè)電阻的阻值約為________．(2)下列關(guān)于使用多用電表歐姆擋測(cè)電阻的說(shuō)法，正確的是()A．測(cè)量電阻時(shí)，假如指針偏轉(zhuǎn)過大，應(yīng)將選擇開關(guān)S撥至倍率較大的擋位，重新調(diào)零后測(cè)量B．測(cè)量電阻時(shí)，假如紅、黑表筆分別插在負(fù)、正插孔，則會(huì)影響測(cè)量結(jié)果C．測(cè)量電路中的某個(gè)電阻，應(yīng)當(dāng)把該電阻與電路斷開D．測(cè)量阻值不同的電阻時(shí)，都必需重新調(diào)零答案：(1)c、a、b、e30kΩ(2)C解析：(1)題目中要求測(cè)量幾十千歐的電阻，所以應(yīng)當(dāng)選擇“×1k”的歐姆擋，再進(jìn)行歐姆調(diào)零，然后進(jìn)行測(cè)量，最終將S旋至指向溝通500V擋，并拔出表筆，所以正確挨次為c、a、b、e.依據(jù)歐姆表的讀數(shù)原理，可以得出歐姆表讀數(shù)為30kΩ.(2)指針偏角過大，說(shuō)明電阻較小，所以應(yīng)選擇倍率較小的擋位，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電阻的阻值與電流流向無(wú)關(guān)，所以紅、黑表筆接反不影響測(cè)量的結(jié)果，B項(xiàng)錯(cuò)誤；不將被測(cè)電阻與外電路斷開，流經(jīng)歐姆表的電流會(huì)受影響，影響讀數(shù)甚至燒毀器材，C項(xiàng)正確；只要不換擋位就不需要重新調(diào)零，D項(xiàng)錯(cuò)誤．2．(2022·云南一模)(10分)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的試驗(yàn)時(shí)，所用電流表內(nèi)阻約為幾歐，電壓表內(nèi)阻約為十幾千歐．試驗(yàn)中得到了多組數(shù)據(jù)，通過描點(diǎn)連線在I-U坐標(biāo)系中得到了小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示．(1)在虛線框中畫出試驗(yàn)電路原理圖，并在圖乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路．(2)依據(jù)圖甲，可確定小燈泡的功率P與U2、P與I2的關(guān)系，下列示意圖中合理的是________．(3)將被測(cè)小燈泡、定值電阻R和電源串聯(lián)成如圖丙所示的電路．電源電動(dòng)勢(shì)為6.0V，內(nèi)阻為1.0Ω.若電路中的電流為0.40A，則定值電阻R所消耗的電功率為________W.丙答案：(1)電路圖、實(shí)物圖如圖(2)D(3)0.64解析：(1)描繪小燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開頭變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)接受分壓接法，由圖甲所示圖象可知，燈泡電阻約為R＝eq\f(U,I)＝eq\f(7,0.48)Ω≈14.6Ω，電流表內(nèi)阻約為幾歐，電壓表內(nèi)阻約為十幾千歐，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻，電流表應(yīng)接受外接法，試驗(yàn)電路圖如答案圖所示．依據(jù)試驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路圖，如答案圖所示．(2)由圖甲所示圖象可知，隨燈泡電流與電壓的增大，電壓與電流的比值增大，即隨燈泡電流與電壓的增大，燈泡電阻增大．依據(jù)P＝eq\f(U2,R)可知，燈泡電阻隨U2增大，P-U2斜率減小，故A、B錯(cuò)誤；依據(jù)P＝I2R可知，P-I2圖象斜率增大，C錯(cuò)誤，D正確．(3)由圖甲所示圖象可知，電流為0.4A時(shí)，燈泡兩端電壓為4V，電阻兩端電壓UR＝E－Ir－UL＝(6－0.4×1－4)V＝1.6V，電阻消耗的電功率P＝URI＝1.6×0.4W＝0.64W.3．(2022·山東德州一模)(15分)某同學(xué)要測(cè)量一個(gè)由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ.步驟如下：(1)游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖甲所示，可知其長(zhǎng)度為_______mm；(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為_______mm；甲乙丙(3)選用多用電表的電阻“×1”(4)為更精確地測(cè)量其電阻，可供選擇的器材如下：電流表A1(量程300mA，內(nèi)阻約為2Ω)；電流表A2(量程150mA，內(nèi)阻約為10Ω)；電壓表V1(量程1V，內(nèi)阻r＝1000Ω)；電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻約為3000Ω)；定值電阻R0＝1000Ω；滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為5Ω)；滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為1000Ω)；電源E(電動(dòng)勢(shì)約為4V，內(nèi)阻r約為1Ω)；開關(guān)，導(dǎo)線若干．為了使測(cè)量盡量精確?????，測(cè)量時(shí)電表讀數(shù)不得小于其量程的eq\f(1,3)，電壓表應(yīng)選_______，電流表應(yīng)選_______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_______．(填填器材代號(hào))依據(jù)你選擇的器材，請(qǐng)?jiān)诰€框內(nèi)畫出試驗(yàn)電路圖．答案：(1)50.15(2)4.700(3)22(4)V1A2R1如圖解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為50mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.05×3mm＝0.15mm，所以最終讀數(shù)為50mm＋0.15mm＝50.15mm.(2)螺旋測(cè)微器固定刻度為4.5mm，可動(dòng)刻度為0.01×20.0＝0.200mm，所以最終讀數(shù)為4.5mm＋0.200mm＝4.700mm.(3)該電阻的阻值約為22×1Ω＝22Ω.(4)電源電動(dòng)勢(shì)為4V，直接使用電壓表V1量程太小，為了使測(cè)量盡量精確?????，測(cè)量時(shí)電表讀數(shù)不得小于其量程的eq\f(1,3)，使用電壓表V2量程又太大，可以把電壓表V1與定值電阻R0串聯(lián)，增大其量程進(jìn)行試驗(yàn)，故電壓表選擇V1，電阻中最大電流約為Imax＝eq\f(4,22＋1＋2)A＝160mA，所以電流表選A2；為精確?????測(cè)量電阻阻值，應(yīng)測(cè)多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器可以接受分壓接法，為保證電路平安、便利試驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1.依據(jù)eq\f(RV＋R0,Rx)＝eq\f(2000,22)>eq\f(Rx,RA)＝eq\f(22,10)，所以接受電流表外接法．如圖所示：4．(2022·遼寧重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)(10分)用下列器材測(cè)量一電阻絲的電阻Rx：電源E，適當(dāng)量程的電流表、電壓表各一只，滑動(dòng)變阻器R，電阻箱RP，開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干．如圖甲所示，具體做法：先閉合S1，斷開S2，調(diào)整R和RP，使電流表和電壓表示數(shù)合理，登記兩表示數(shù)為I1、U1；再保持RP阻值不變，閉合S2，登記電流表和電壓表示數(shù)為I2、U2.(1)按電路圖在圖乙上連線，電壓表取3V量程，電流表取0.6A量程．(2)被測(cè)電阻Rx＝____________(用電表的示數(shù)表示)．(3)此試驗(yàn)中因電流表有內(nèi)阻，電壓表內(nèi)阻不是無(wú)限大，使被測(cè)電阻的測(cè)量值________真實(shí)值．(填“大于”、“小于”或“等于”)．甲乙答案：(1)如圖所示(2)eq\f(U1U2,U1I2－U2I1)(3)等于解析：(2)先閉合S1，斷開S2，調(diào)整R和RP，使電流表和電壓表示數(shù)合理，登記兩表示數(shù)為I1、U1，設(shè)電壓表內(nèi)阻為RV，eq\f(I1,U1)＝eq\f(1,RP)＋eq\f(1,RV)；再保持RP不變，閉合S2，登記電流表和電壓表示數(shù)為I2、U2，eq\f(I2,U2)＝eq\f(1,RP)＋eq\f(1,RV)＋eq\f(1,Rx)，求得：Rx＝eq\f(U1U2,U1I2－U2I1).(3)由試驗(yàn)原理可知，雖然此試驗(yàn)中因電流表有內(nèi)阻，電壓表內(nèi)阻不是無(wú)限大，但對(duì)測(cè)量結(jié)果沒有影響，因此被測(cè)電阻的測(cè)量值等于其真實(shí)值．5．(15分)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的試驗(yàn)中，某同學(xué)連接了如圖甲所示的實(shí)物電路圖．閉合開關(guān)，發(fā)覺燈泡不亮，電流表的示數(shù)為零．甲乙(1)他借助多用電表檢查小燈泡．先斷開開關(guān)，把多用電表的選擇開關(guān)旋到“×1Ω”擋，再進(jìn)行________調(diào)零；又將紅、黑表筆分別接觸①、②接線柱，多用電表的表盤恰好如圖乙所示，說(shuō)明小燈泡正常，此時(shí)的電阻為________Ω.(2)他將多用電表選擇開關(guān)旋于某直流電壓擋，將紅、黑表筆分別接觸②、③接線柱；閉合開關(guān)，發(fā)覺電壓表的示數(shù)約等于電源電動(dòng)勢(shì)，說(shuō)明②、③接線柱間的導(dǎo)線消滅了________(填“斷路”或“短路”)．(3)故障排解后，為了使電流表的示數(shù)能夠從零開頭連續(xù)變化，要在________(填“①、④”或“③、④”)接線柱間再連接一根導(dǎo)線，并在閉合開關(guān)前把滑動(dòng)變阻器的滑片置于最________(填“左”和“右”)端．答案：(1)歐姆6(或6.0)(2)斷路(3)③、④左解析：(1)選好擋位后先進(jìn)行歐姆調(diào)零，表盤示數(shù)為6乘所選擋位1，故燈泡的電阻為6Ω；(2)“②、③”導(dǎo)線間的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，說(shuō)明“②、③”兩點(diǎn)間發(fā)生了斷路；(3)燈泡兩端的電壓要從零開頭調(diào)整，需要用分壓法，依據(jù)分壓法的連接特點(diǎn)知應(yīng)將“③、④”連接，開頭時(shí)要使燈泡兩端的電壓為零，滑片應(yīng)置于最左端．6．(15分)圖甲是測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的原理圖．R0＝2.5Ω為定值愛護(hù)電阻，電流表內(nèi)阻不計(jì)，單位長(zhǎng)度電阻r0＝0.10Ω/cm的電阻絲ac上標(biāo)有長(zhǎng)度刻度．(1)請(qǐng)依據(jù)原理圖連接圖乙的實(shí)物圖；(2)閉合開關(guān)S，記錄ab的長(zhǎng)度L和電流表A的示數(shù)I；滑動(dòng)b點(diǎn)轉(zhuǎn)變ab的長(zhǎng)度L，測(cè)得6組L和I值，并算出對(duì)應(yīng)的eq\f(1,I)值，寫出eq\f(1,I)與L、E、r、R0、r0的關(guān)系式eq\f(1,I)＝________________；(3)圖丙中的“×”是已標(biāo)出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)作出eq\f(1,I)隨L變化的圖線；(4)依據(jù)eq\f(1,I)-L圖線算出電源電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(計(jì)算結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)答案：(1)如圖(a)(2)eq\f(r0,E)·L＋eq\f(R0＋r,E)(3)如圖(b)(b)(4)1.48(1.40～1.50均可)0.61(0.55～0.66均可)解析：(2)依據(jù)閉合電路的歐姆定律得E＝I(R0＋r＋r0L)，變形得eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)(R0＋r)＋eq\f(r0,E)L；(3)作圖時(shí)使盡量多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去；(4)依據(jù)圖象得斜率eq\f(r0,E)＝eq\f(1,14.8)，解得E＝1.48V，縱截距eq\f(1,E)(R0＋r)＝2.1，解得r＝0.61Ω.7．(2022·浙江五校聯(lián)考)(10分)現(xiàn)有一種特殊的電池，它的電動(dòng)勢(shì)E約為9V，允許通過的最大電流約為50mA.為了測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)利用圖甲所示的電路進(jìn)行試驗(yàn)．圖中電壓表的內(nèi)阻很大，對(duì)電路的影響可不考慮；R為電阻箱，阻值范圍為0～9999Ω；R0是定值電阻，起愛護(hù)電路的作用．(1)試驗(yàn)室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格，符合要求的是()A．10Ω2.5W B．50Ω1.0WC．200Ω1.0W D．2000Ω5.0W(2)該同學(xué)將符合要求的R0接入電路后，閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱的阻值，讀取電壓表的示數(shù)U，再轉(zhuǎn)變電阻箱的阻值，取得多組數(shù)據(jù)，作出了如圖乙所示的圖象．依據(jù)該同學(xué)所作的圖象，可求得該電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.答案：(1)C(2)1046(45～48均可)解析：(1)此電路中愛護(hù)電阻的作用是愛護(hù)電源，應(yīng)使電路中的總電流不超過電池允許通過的最大電流．在電阻箱R的阻值取零時(shí)，計(jì)算可得需要的愛護(hù)電阻的阻值最小為180Ω，而此電阻允許通過的最大電流為71mA，故C項(xiàng)滿足要求．(2)利用圖線的截距和斜率來(lái)解答．先寫出試驗(yàn)電路中eq\f(1,U)和eq\f(1,R0＋R)的函數(shù)關(guān)系式，再作解答．過程如下：由閉合電路歐姆定律可得E＝U＋eq\f(U,R0＋R)r，則有eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r,E)·eq\f(1,R0＋R)，eq\f(1,U)-eq\f(1,R0＋R)圖象應(yīng)為直線，它在縱軸上的截距為電源電動(dòng)勢(shì)的倒數(shù)，斜率即為內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)的比值．8．(15分)為探究小燈泡的電功率P和電壓U的關(guān)系，某同學(xué)測(cè)量小燈泡的電壓U和電流I，利用P＝UI得到電功率．試驗(yàn)所使用的小燈泡規(guī)格為“6.0V,3.0W”，電源為12V的電池，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω.(1)該同學(xué)預(yù)先用多用表測(cè)量小燈泡的電阻，選用“×10”倍率的電阻擋測(cè)量，發(fā)覺多用電表指針偏轉(zhuǎn)過大，因此需選擇________(填“×1”或“×100”)倍率的電阻擋，并________________再進(jìn)行測(cè)量，多用表的示數(shù)如圖甲所示，測(cè)量結(jié)果為________Ω，對(duì)比小燈泡規(guī)格你認(rèn)為此測(cè)量結(jié)果正確嗎？________(填“正確”或“甲(2)請(qǐng)依據(jù)預(yù)備使用的實(shí)物電路圖乙，在圖丙內(nèi)畫出完整的電路圖；(3)該同學(xué)處理數(shù)據(jù)后將P、U2描點(diǎn)在坐標(biāo)紙上，并作出了一條直線，如圖丁所示．請(qǐng)指出圖象中不恰當(dāng)?shù)牡胤剑篲_____________；(4)測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，拆除________兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，最終整理好器材．答案：(1)×1重新進(jìn)行歐姆調(diào)零1正確(2)電路圖如解析圖所示(3)圖線不應(yīng)畫成直線(4)電池解析：(1)用多用表測(cè)量小燈泡的電阻，選用“×10”倍率的電阻擋測(cè)量，多用電