（江苏选考）2023版高考物理二轮复习第一部分专题五物理实验专题跟踪检测（二十三）电学实验与创新

PAGEPAGEPAGE1专题跟踪检测〔二十三〕电学实验与创新1．(2022·镇江一模)小明在研究由某种新材料制成的圆柱体电学元件(阻值较小)的过程中，进行了如下操作：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图1甲所示，由图可知其长度为________mm，用螺旋测微器测量其直径如图1乙所示，其直径为________mm。(2)小明为研究通过该电学元件的电流I随两端电压U变化的关系，设计了图2所示实验电路。为使该电学元件两端电压能从零开始调起，请你用笔画线代替导线帮他将电路实物图连接完整。(3)小明利用(2)中实验电路测得相关数据如下表所示，请你在如图3所示的坐标纸上绘出IU图像。U/V00.400.600.801.001.201.321.50I/A00.200.450.801.251.802.202.81(4)小明用一节电动势为1.5V、内阻为0.75Ω的干电池仅对该元件供电。那么该元件消耗的电功率为________W(结果保存两位有效数字)。解析：(1)游标卡尺的主尺读数为50mm，游标尺读数为0.05×9mm＝0.45mm，所以最终读数为50.45mm；螺旋测微器固定刻度为4.5mm，可动刻度为0.01×20.0mm＝0.200mm，所以最终读数为4.700mm。(2)由于要求电学元件两端电压从零开始调节，故应采用滑动变阻器分压接法，同时由于待测电学元件阻值较小，故应采用电流表外接法，连接实物图如图甲所示。(3)根据表中数据，利用描点法得出对应的图像如图乙所示。(4)在上图中作出电源的伏安特性曲线，如图丙所示，两图线的交点表示该元件的工作点，那么由图可知，电压为0.85V，电流I＝0.85A，那么功率P＝UI＝0.85×0.85W≈0.72W。答案：(1)50.454.700(2)见解析图甲(3)见解析图乙(4)0.722．(2022·泰州三模)为描绘小灯泡的伏安特性曲线，实验室备有以下器材：A．小灯泡(额定电压6V，额定电流600mA)B．电流表A1(量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω)C．电流表A2(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)D．电压表V(量程0～6V，内阻约为10kΩ)E．滑动变阻器R1(0～10Ω，2A)F．滑动变阻器R2(0～100Ω，1.5A)G．直流电源E(约6V)H．开关、导线假设干(1)实验中电流表应选用________；滑动变阻器应选用________(填器材前面的字母)。(2)请用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。(3)实验电路连接正确，闭合开关，从最左端向右端调节滑动变阻器滑片，记录电流表和电压表相应示数，根据实验数据在坐标系中描点如图乙所示，那么电路发生的故障是____________________________________________。解析：(1)小灯泡的额定电流为600mA，因此电流表应选择0～0.6A量程的A1，即B；本实验需采用滑动变阻器分压接法，因此滑动变阻器应选择总阻值较小的R1，即E。(2)根据原理可知，本实验滑动变阻器采用分压接法，同时小灯泡内阻较小，故电流表采用外接法，实物连接图如下图。(3)由伏安特性曲线可知，电路中电流和电压都存在，说明电路是完好的，但明显没有测出较小的电流和电压值，说明滑动变阻器变成了限流接法，因此故障应是电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路造成的。答案：(1)BE(2)见解析图(3)电源负极和滑动变阻器左下接线柱间的电路断路3．(2022·苏锡常二模)小华在测量干电池的电动势和内阻实验中，利用了如下实验器材：一只满偏电流为100μA的表头，一只开关，两只电阻箱(均为0～999.9Ω)和导线假设干。(1)小华先将表头与图1中电阻箱1进行连接，将电阻箱调节至图2所示阻值时，把表头改装成了量程为50mA的电流表，电阻箱接入电路的阻值为________Ω。(2)用笔画线代替导线，请将图1所示实物电路连接图补充完整。(3)通过改变电阻R，测得相应的电流I，并且经过相关计算后一并记录在下表中。实验次数123456R/Ω95.075.055.045.035.025.0I/mA15.018.724.829.536.048.0IR/V1.431.401.361.331.261.20①请在图3中描绘出IRI图线；②根据图线可求得电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(计算结果均保存三位有效数字)解析：(1)根据电阻箱的读数方法可知，电阻箱示数R＝5×10Ω＝50Ω。(2)由题意可知，本实验应采用改装后的电流表与电阻箱串联的方式进行，要扩大电流表量程应将电阻箱1与表头并联，再与电阻箱2串联，实物图如图甲所示。(3)①根据描点法可得出对应的图像如图乙所示。②根据闭合电路欧姆定律可知，IR＝E－Ir，那么可知图像与纵轴的交点表示电源的电动势，故E＝1.54V，r＝eq\f(1.54－1.1,0.06)Ω≈7.33Ω。答案：(1)50(2)见解析图甲(3)①见解析图乙②1.547.334．(2022·徐州二模)在探究“决定电阻丝电阻的因素〞实验中，实验小组根据下表中给出的电阻丝，分别探究电阻与长度、横截面积、材料的关系。(1)为探究电阻丝电阻与长度的关系，应选择表中________(填写编号)电阻丝进行实验。编号ABCDEFG材料镍铬合金康铜锰铜长度(m)1.00.51.01.51.01.01.0横截面积(mm2)1.01.00.51.02.01.01.0(2)实验小组设计了如图甲、乙所示的电路，其中R1和R2为两段电阻丝，为能直观反映两电阻大小比例关系，应选择________(选填“甲〞或“乙〞)电路进行实验。(3)实验小组采用图丙所示装置测量电阻丝的电阻率，通过改变鳄鱼嘴夹子在电阻丝的位置，改变接入电路电阻丝长度，测出接入电路电阻丝长度L和对应的电流表读数I。①请用笔画线代替导线在图丙中将实物电路连接完整；②实验中测出多组I和L的数据，作出eq\f(1,I)L图线，测得图线斜率为k，电源电动势为E，电阻丝横截面积为S，那么电阻丝的电阻率ρ＝________；③(多项选择)关于实验操作过程和误差分析，以下说法中正确的有________。A．开关闭合前，应将图丙中滑动变阻器的滑片移到最左端B．闭合开关，假设电流表指针不偏转，可用多用电表电压挡直接检查电路C．测量过程中，滑动变阻器接入电路的电阻应保持不变D．实验误差的主要来源是电流表和电源有内阻解析：(1)探究电阻丝电阻与长度的关系应保持电阻丝的材料与横截面积相同而长度不同，由表中实验数据可知，可以选择A、B、D材料进行实验。(2)由题图甲、乙可知，由图甲所示电路可以测出电阻R1两端电压及两电阻串联时的电压，应用串联电路特点可以求出电阻R2两端电压，然后求出两电阻阻值之比；图乙所示电路不能直接求出两电阻阻值之比，因此应选择图甲所示电路。(3)①由实验原理知，应把电源、开关、电流表、待测金属丝与滑动变阻器组成串联电路，电路图如下图：②由闭合电路欧姆定律可知：I＝eq\f(E,R＋R滑＋r)＝eq\f(E,ρ\f(L,S)＋R滑＋r)，整理得：eq\f(1,I)＝eq\f(ρ,SE)L＋eq\f(R滑＋r,E)，eq\f(1,I)L图像的斜率：k＝eq\f(ρ,SE)，那么电阻率：ρ＝kSE；③为保护电路，开关闭合前，应将图丙中滑动变阻器的滑片移到最右端，故A错误；闭合开关，假设电流表指针不偏转，电路可能存在断路，可用多用电表电压挡直接检查电路，故B正确；测量过程中，改变接入电路电阻丝长度过程中，滑动变阻器接入电路的电阻应保持不变，故C正确；应用图像法处理实验数据，电流表和电源有内阻不影响实验结果，故D错误。答案：(1)ABD(2)甲(3)①见解析图②kSE③BC5．(2022·徐州模拟)某同学查阅电动车使用说明书知道自家电动车的电源是铅蓄电池，他通过以下操作测量该电池的电动势和内阻。(1)先用多用电表粗测电池的电动势。把电表的选择开关拨到直流电压50V挡，将两只表笔与电池两极接触，此时多用电表的指针位置如图甲所示，读出该电池的电动势为________V。(2)再用图乙所示装置进一步测量。多用电表的选择开关拨向适宜的直流电流挡，与黑表笔连接的是电池的________(选填“正〞或“负〞)极。闭合开关，改变电阻箱的阻值R，得到不同的电流值I，根据实验数据作出eq\f(1,I)R图像如图丙所示。图中直线的斜率为k，纵轴截距为b，那么此电池的电动势E＝________，内阻r＝________。(结果用字母k、b表示)(3)他发现两次测得电动势的数值非常接近，请对此做出合理的解释：__________________________________。解析：(1)电压挡量程为50V，那么最小分度为1V，那么指针对应的读数为13.0V。(2)多用电表作为电流表使用时，应保证电流由红表笔流进，黑表笔流出，故黑表笔连接的是电池的负极；由闭合电路欧姆定律可得：I＝eq\f(E,r＋R)，变形可得：eq\f(1,I)＝eq\f(r,E)＋eq\f(1,E)·R，那么由题图丙可知：eq\f(r,E)＝b，eq\f(1,E)＝k；那么可解得：E＝eq\f(1,k)，r＝eq\f(b,k)。(3)因铅蓄电池的内阻远小于多用电表电压挡的内阻，因此直接用表笔接在蓄电池的两极时，电表的读数非常接近电源的电动势。答案：(1)13.0(2)负eq\f(1,k)eq\f(b,k)(3)因铅蓄电池的内阻远小于多用电表电压挡的内阻，因此直接用表笔接在蓄电池的两极时，电表的读数非常接近电源的电动势6．(2022·常州模拟)理想电压表内阻无穷大，而实际电压表并非如此，现要测量一个量程为0～3V、内阻约为3kΩ电压表的阻值。实验室备有以下器材：A．待测电压表V1：量程为0～3V、内阻约为3kΩB．电压表V2：量程为0～6V、内阻约为6kΩC．滑动变阻器R1：最大值20Ω、额定电流1AD．定值电阻R0E．电源：电动势6V、内阻约为1ΩF．开关一个、导线假设干(1)利用以上器材设计如图1所示测量电路，请你按图示电路将图2实验器材连接起来。(2)请写出按该电路测量电压表V1内阻RV的表达式，并指出表达式中各物理量的含义___________________________________________________________________。(3)在正确连接电路后，闭合开关S，不断地调节变阻器R1滑片位置，记录多组电压表V1、V2示数，作出U2U1图线如图3所示。假设R0＝1480Ω，由图线上的数据可得RV＝________Ω。解析：(1)实物连线图如下图：(2)根据串并联规律应有：U2＝U1＋eq\f(U1,RV