教学资源 高中实验练习题

高考模拟·随堂集训1.[2022·山东高考]实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。可供使用的器材有：电流表：量程0.6A，内阻约0.2Ω；电压表：量程3V，内阻约9kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值5Ω；滑动变阻器R2：最大阻值20Ω；定值电阻：R0＝3Ω；电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干。回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至________(填“a”或“b”)端。(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为________V。(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字)。解析：(1)因控制电路是限流式接法，而测量电路总电阻在3.0Ω以上，为使测量电路有较大的调节范围，滑动变阻器应选用总阻值较大的R2。为了保证开关闭合时电路的安全，应使滑动变阻器接入电路中的阻值最大，即开关闭合前滑片应置于a端。(2)如图。(3)由图乙知该电压表的分度值为0.1V，故按“十分之一”估读法可知测量结果为2.30V。(4)测量电路的总电阻R0＋Rx＝eq\f(U,I)＝4.60Ω，故Rx＝1.60Ω。由Rx＝ρeq\f(l,S)可得l＝eq\f(RxS,ρ)，代入数据可得L≈94m。答案：(1)R2a(2)图见解析(3)2.30(2.29、2.31均正确)(4)94(93、95均正确)2.[2022·江苏高考]某同学通过实验测量一种合金的电阻率。(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图甲所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm。(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)。(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议。解析：(1)读数前应先旋紧B防止读数时测微螺杆发生转动。螺旋测微器读数＝0＋41.0×0.01mm＝0.410mm。(2)7、9之间发生断路，则内阻较大的电压表和内阻较小的电流表一起串联于电路中，此时改变阻值较小的滑动变阻器阻值时，对电压表和电流表的示数影响很小，符合题述现象，同时满足两表读数。(3)因为Rx＝58.7Ω＞eq\r(RV·RA)＝30Ω，所以应选用电流表内接法。为了减小偶然误差可测量多组电流和电压值，计算电阻的平均值。或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值。答案：(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)3.[2022·海南高考]图示电路可用来测量电阻的阻值。其中E为电源，R为已知电阻，Rx为待测电阻，eq\o(\s\up7(○),\s\do10(V))可视为理想电压表，S0为单刀单掷开关，S1、S2为单刀双掷开关。(1)当S0闭合时，若S1、S2均向左闭合，电压表读数为U1；若S1、S2均向右闭合，电压表读数为U2。由此可求出Rx＝________。(2)若电源电动势E＝1.5V，内阻可忽略；电压表量程为1V，R＝100Ω。此电路可测量的Rx的最大值为________Ω。解析：(1)由于是理想电压表，该表接入电路后不会影响电路的电流。S1、S2向左闭合，电压表读数是Rx两端电压，由欧姆定律得U1＝IRx；S1、S2向右闭合，电压表读数是R两端电压，U2＝IR，由以上两式得Rx＝eq\f(U1,U2)R。(2)当S1、S2向左闭合，且电压表的读数为1V，即Rx两端电压U1＝1V时，此时的Rx阻值为最大，R两端电压为U2＝E－U1＝0.5V，电路中电流I＝eq\f(U2,R)＝eq\f(0.5,100)A＝5×10－3A，Rxmax＝eq\f(U1,I)＝eq\f(1,5×10－3)Ω＝200Ω。答案：(1)eq\f(U1,U2)R(2)2004.[2022·福建宁德模拟]利用螺旋测微器、米尺和如图甲所示的器材(其中电流表的内阻为1Ω，电压表的内阻为5kΩ)测量一根粗细均匀的阻值约为5Ω的金属丝的电阻率。甲(1)用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成实物电路，要求尽量避免交叉，电流表、电压表应该选择合适的量程(已知电源的电动势为6V，滑动变阻器的阻值为0～20Ω)。(2)实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图乙所示，电流表、电压表的读数如图丙所示。由图可以读出金属丝两端的电压U＝________，流过金属丝的电流I＝_______，金属丝的长度L＝______，金属丝的直径d＝________。(3)该金属丝的电阻率是________。(保留两位有效数字)解析：(1)由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多，因此采用电流表外接法；由于金属丝的电阻比滑动变阻器的总电阻要小，因此采用限流式接法，为了保证滑动变阻器起限流作用，滑动变阻器应该连接“A(B)、C”或“A(B)、D”几个接线柱；电流表应该连接“＋”接线柱和“0.6”接线柱，具体连线如图所示。(2)由图可以看出：电压表的量程是3V，所以读数是2.20V；电流表的量程是0.6A，所以读数是0.440A；由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出，因此读数是1.850×10－3m；米尺的读数是40.50cm－10.00cm＝30.50cm。(3)由电阻定律得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(Uπd2,4Il)＝eq\f(2.20×3.14×1.850×10－32,4×0.440×30.50×10－2)＝4.4×10－5Ω·m。答案：(1)见解析(2)2.20V0.440A30.50cm1.850×10－3m(3)4.4×10－5Ω·m5.[2022·山东淄博一模]利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω。带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上。在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0V，内阻约为1Ω)；电流表A1(量程0～100mA，内阻约为5Ω)；电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为0.2Ω)；电阻箱R(0～999.9Ω)；开关、导线若干。实验操作步骤如下：A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；B.将选用的实验器材，按照图甲连接实验电路；C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大；D.将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关。记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；F.断开开关，整理好器材。(1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝________mm；(2)实验中电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)；(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R－L关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。(4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果________(选填“有”或“无”)影响。解析：(1)螺旋测微器的读数d＝0.5mm＋23.0×0.01mm＝0.730mm;(2)根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的最大电流Imax＝eq\f(E,Rx＋r)＝eq\f(3,1＋20)A＝143mA，所以电流表应选A1；(3)根据闭合电路欧姆定律得Ig＝eq\f(E,r＋Rx＋R)，则R＝eq\f(E,Ig)－r－Rx，根据电阻定律应得Rx＝ρeq\f(L,\f(1,4)πd2)，联立以上两式可得R＝－eq\f(4ρ,πd2)L＋eq\f(E,Ig)－r，根据函数斜率的概念得eq\f(4ρ,π