2015届高考物理二轮复习专题测试：电学实验 Word版含解析

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2015届高考物理二轮复习专题测试：电学实验

1.(2014·新课标全国卷Ⅰ)利用如图甲所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:

待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9Ω),电阻R0(阻值为3.0Ω),电阻R1(阻值为3.0Ω),电流表(量程为200 mA,内阻为RA=6.0Ω),开关S。实验步骤如下:

①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;

②多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R; ③以错误！未找到引用源。为纵坐标,R为横坐标,作?R图线(用直线拟合);

④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。回答下列问题:

(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则错误！未找到引用源。与R的关系式为。

(2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R =3.0Ω时电流表的示数如图乙所示,读出数据,完成下表。

答:① ,② 。

1I第 1 页共 31 页

R/Ω I/A I-1/A-1 1.0 0.143 6.99 2.0 0.125 8.00 3.0 ① ② 4.0 0.100 10.0 5.0 0.091 11.0 6.0 0.084 11.9 7.0 0.077 13.0

(3)在图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率

k= A-1Ω-1,截距b= A-1。

(4)根据图线求得电源电动势E= V,内阻r= Ω。【解题指南】本题要首先利用闭合电路欧姆定律得出I与R的函数关系,然后变形成y=kx+b这样的一次函数。

【解析】本题考查了测量电源电动势和内电阻。(1)电流表电阻是R1的2倍,所以干路电流为3I,根据闭合电路欧姆定律

E?3I(r?R0?R)?IRA代入数据,化简得

133r?15?R?。 IEE(2)电流表每小格表示2 mA,因此电流表读数是0.110 A,倒数是9.09 A-1。

(3)根据坐标纸上给出的点,画出一条直线,得出斜率k=1.0A-1Ω-1,截距b=6.0A-1。

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33r?153bE?5?1.0?。 ,因此E??3.0V,截距b?,r?k3EE133r?15答案:(1) ?R? (2)0.110 9.09 (3)1.0(或在0.96～

IEE(4)斜率k?1.04之间) 6.0(或在5.9～6.1之间) (4)3.0(或在2.7～3.3之间) 1.0(或在0.6～1.4之间)

2.(2014·北京高考)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。

(1)应该选择的实验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。

(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干以及以下器材: A.电压表(0～15 V) B.电压表 (0～3 V) C.滑动变阻器(0～50Ω) D.滑动变阻器(0～500Ω)

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实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用。(选填相应器材前的字母)

(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。

序号电压U/V 电流I/A 1 1.45 0.060 2 1.40 0.120 3 1.30 0.240 4 1.25 0.260 5 1.20 0.360 6 1.10 0.480

(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r=

Ω。

(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是。

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【解析】(1)干电池的内阻较小,电压表的分流作用可以忽略,所以选甲图电路。

(2)依据安全、精确、方便的原则:电源电压为一节干电池,大约为1.5 V,所以电压表应选B;滑动变阻器串联在电路中,其阻值应选与待测电阻阻值(大约几欧)相当的,应该选C。

(3)先描点,再作图,第四个点误差较大,应该舍去,如图所示。

(4)U轴的截距为电动势,为1.50V,直线的斜率为内阻r=未找到引用源。0.83Ω。

(5)随着U的增大,外电阻是不断增大的,当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时,电源的输出功率最大;当U与E相等时,则意味着外电阻为

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?U=错误！?I1.5?1.0Ω≈ 0.6

动变阻器,R0是标称值为4.0Ω的定值电阻。

①已知灵敏电流计的满偏电流Ig=100μA、内阻rg=2.0kΩ,若要改装后的电流表满偏电流为200mA,应并联一只 Ω(保留一位小数)的定值电阻R1;

②根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;

③某次实验的数据如下表所示: 测量次数电压表 5.26 读数U/V 改装表读数I/mA 该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r= Ω(保留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是。

④该小组在前面实验的基础上,为探究图甲电路中各元器件的实际阻

20 40 60 80 100 120 140 160 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 1 2 3 4 5 6 7 8 第 11 页共 31 页

值对测量结果的影响,用一已知电动势和内阻的标准电池组,通过上述方法多次测量后发现:电动势的测量值与已知值几乎相同,但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是。(填选项前的字母) A.电压表内阻的影响 B.滑动变阻器的最大阻值偏小 C.R1的实际阻值比计算值偏小 D.R0的实际阻值比标称值偏大

【解题指南】解答本题时应明确以下三点: (1)电表的改装原理; (2)“逐差法”的理解与迁移; (3)等效内阻与误差分析。

【解析】①据(I-Ig)R1=Igrg可得R1=1.0Ω。 ②依电路图连接实物图如图所示

③借鉴逐差法有 r

内

+R0=

U5?U1?U6?U2?U7?U3?U8?U4II?I?5.656?内阻5?1?I62?I7?I3?I,电池组的8?I4=r-R0=5.66Ω-

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内

4.0Ω=1.66Ω,逐差法的优点是充分利用已测得的数据,减小偶然误差。

④若考虑电压表内阻的影响,则内阻的测量值比真实值小,滑动变阻器的最大值对测量结果无影响,A、B错误;据r内=r-R0可知R0的实际阻值比标称值大,则内阻的测量值总是偏大,D正确;R1的实际阻值比计算值小,则实际通过电流表的电流大于示数,据r?测量值偏大,C正确。

答案:①1.0 ②见解析图 ③1.66 充分利用已测得的数据,减小偶然误差 ④C、D

6.(2014·四川高考)如图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图,图中R0是保护电阻(10Ω),R1是电阻箱(0～99.9Ω),R是滑动变阻器,A1和A2是电流表,E是电源(电动势10V,内阻很小)。

?U可知内阻的?I

在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下:

(ⅰ)连接好电路,将滑动变阻器R调到最大;

(ⅱ)闭合S,从最大值开始调节电阻箱R1,先调R1为适当值,再调节滑动变阻器R,使A1示数I1=0.15A,记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2;

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(ⅲ)重复步骤(ⅱ),再测量6组R1和I2值; (ⅳ)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。根据实验回答以下问题: ①现有四只供选用的电流表: A.电流表(0～3mA,内阻为2.0Ω) B.电流表(0～3mA,内阻未知) C.电流表(0～0.3A,内阻为5.0Ω) D.电流表(0～0.3A,内阻未知)

A1应选用 ,A2应选用。 ②测得一组R1和I2值后,调整电阻箱R1,使其阻值变小,要使A1示数I1=0.15A,应让滑动变阻器R接入电路的阻值 (选填“不变”“变大”或“变小”)。

③在坐标纸上画出R1与I2的关系图。

④根据以上实验得出Rx= Ω。【解析】①假设Rx约为20Ω,则流过A2的电流约为

10A?0.5A,则电流20表的量程应选0～0.3A,若已知A2的内阻,R1与I2可组成一次函数图像,

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便于求出Rx。

②R1阻值变小,并联部分电阻变小,不计电源内阻,若保持I1不变,应使R接入电路的阻值变大。 ③如图所示

④由题意知I2(Rx?RA2)?I1(R0?R1?RA1),即R1?(Rx?RA2)I2?R0?RA1,由I1图像的斜率可求得错误！未找到引用源。=240,代入数据解得Rx=31Ω。

答案:①D C ②变大 ③见解析图 ④31

7.(2014·广东高考)某同学设计的可调电源电路如图甲所示,R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合电键S。

①用电压表测量A、B两端的电压:将电压表调零,选择0～3V挡,示数

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正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。

②红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图乙相同,可判定发生故障的器件是 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。【解题指南】解答本题需注意以下三点:

(1)多用电表直流50V的刻度值为1V,读数时需估读到0.1V。 (2)电压表有示数,则电压表与电源组成的电路为通路,该部分电路无故障。

(3)电压表无示数,则电压表与电源组成的电路为断路,该部分电路有故障。

【解析】①多用电表直流50V的量程读中间均匀部分,共50格,每格1V,应该估读到0.1V,指针在11～12之间,读数为11.5V。开关断开,相当于电压表并联在蓄电池两端,读出了蓄电池的电压,故蓄电池是正常的。

②两表笔接b、c之间并闭合开关,测得相同电压,说明a、b之间是通路,b、c之间是断路,故障器件是小灯。答案:①11.5(11.2～11.8) 蓄电池 ②小灯

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11.(2014·新课标全国卷Ⅱ)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表的内阻约为2kΩ,电流表的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式Rx=错误！未找到引用源。

U计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示I数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则 (选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。

【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:

(1)当Rx?RARV时采用内接法,当Rx?RARV时采用外接法; (2)内接法测量值大于电阻的真实值,外接法测量值小于电阻的真实值。

【解析】由于Rx?RARV,所以采取电流表内接法测量更准确,即题图甲电路测量,Rx1更接近待测电阻真实值;题图甲电路测量由于电流表的分压使测量值大于真实值;题图乙电路测量由于电压表的分流使测量值小于真实值。答案:Rx1 大于小于

12.(2014·天津高考)现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用

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的器材有:

多用电表(仅可使用欧姆挡); 一个电池组E(电动势6 V);

一个滑动变阻器R(0～20Ω,额定电流1 A);

两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA); 两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω); 一个电键S、导线若干。

①为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是 (填字母代号)。 A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆 B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆 C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量 D.如需进一步测量可换“×1 k”挡,调零后测量

②根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

【解析】①因为多用电表指针几乎满偏,故可知所测电阻很小,只有几欧姆,A对,B错;根据欧姆表的特点,若要进一步精确测量,应换用小倍率,并进行欧姆调零,C对,D错。

②根据伏安法测电阻原理和串、并联电路规律,可将一个电流表串联电阻R1后测量电压,另一个电流表并联R2后测量电流,题目要求能耗

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较小,故滑动变阻器采用限流式,所以电路设计如图所示:

答案:①A、C ②见解析

13.(2014·上海高考)在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及若干导线连接成电路如图甲所示。图中未接导线的A端应接在点(选填“B”“C”“D”或“E”)。

(2)实验得到的U-I关系如图乙中的直线Ⅰ所示,则电池组的电动势为

V,内电阻阻值为 Ω。

(3)为了测量定值电阻的阻值,应在图甲中将“A”端重新连接到点(选填“B”“C”“D”或“E”),所得到的U-I关系如图乙中的直线Ⅱ所示,则定值电阻的阻值为 Ω。【解题指南】解答本题注意以下两点:

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(1)在路端电压的U-I关系图像中,纵截距为电池组的电动势,斜率的绝对值为内电阻阻值;