2022高考物理二轮复习第1部分专题8物理实验第2讲电学实验限时检测含解析

PAGEPAGE7第2讲电学实验[限时45分钟；总分值80分]1．(10分)某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按图8－2－22甲所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。答复以下问题：(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线。(2)开关S闭合时，多用电表用于测量________(选填“电流〞“电压〞或“电阻〞)；开关S断开时，多用电表用于测量________(选填“电流〞“电压〞或“电阻〞)。(3)表笔A应为________色(选填“红〞或“黑〞)。(4)定值电阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω。(结果取三位有效数字)图8－2－22解析(2)开关S闭合时，电阻R1与电流表并联，多用电表用于测量电流；开关S断开时，电阻R2与电流表串联，多用电表用于测量电压。(3)根据电流应从电流表或电压表的正接线柱进，从负接线柱出，即从表笔A出，表笔A应为黑色，表笔B应为红色。(4)开关S断开时，由串联电路知识知，Ig(R2＋Rg)＝U，解得R2＝880Ω；开关S闭合时，由并联电路知识知，Ig(R2＋Rg)＝(I－Ig)R1，解得R1≈1.00Ω。答案(1)连线如下图(2)电流电压(3)黑(4)1.008802．(12分)(2022·陕西省局部学校高三联考)某物理小组欲利用如图8－2－23所示的电路测量一只有30格刻度的毫安表的量程、内阻且要得到光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源(输出电压为U＝18.0V，内阻不计)、电阻箱R(最大阻值9999.9Ω)、单刀双掷开关一只、导线假设干。图8－2－23(1)该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现将电阻箱的阻值调为1700Ω时，毫安表恰好能够偏转10个格的刻度，将电阻箱的阻值调为800Ω时，毫安表刚好能偏转20个格的刻度，实验小组据此得到了该毫安表的最大量程为________mA，内阻Rg＝________Ω。(2)该小组查阅资料得知，光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化很大，为了平安，该小组需将毫安表改装成最大量程为0.3A的电流表，那么需在毫安表两端________(选填“串联〞或“并联〞)一个阻值为________Ω(保存三位有效数字)的电阻。(3)电表改装之后，该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安表的电流I(单位：mA)与光照强度E(单位：Lx)之间的大小关系满足I＝eq\f(1,3)E，由此可得到光敏电阻的阻值R(单位：Ω)与光照强度E(单位：Lx)之间的大小关系为________。解析(1)设毫安表每格刻度表示的电流大小为I0，那么当电阻箱的阻值为R1＝1700Ω时，由闭合电路欧姆定律可得10I0(R1＋Rg)＝U；当电阻箱的阻值为R2＝800Ω时，那么有20(R2＋Rg)I0＝U，两式联立并代入数据可解得：Rg＝100Ω，I0＝1mA，该毫安表的最大量程为30mA。(2)要将最大量程为30mA的毫安表改成最大量程为IA＝0.3A的电流表，那么需在毫安表两端并联一个电阻，设并联电阻的阻值为R′，那么有IgRg＝(IA－Ig)R′，代入数据可解得R′＝eq\f(100,9)Ω≈11.1Ω。(3)由题意可知，改装后电流表的内阻为RA＝10Ω，设通过光敏电阻的电流大小为I′(单位：A)，那么有(R＋RA)I′＝U，且I′＝eq\f(Rg＋R′,R′)I×10－3，即(R＋10Ω)×10I×10－3＝18.0V，又I＝eq\f(1,3)E，整理可得R＝eq\f(5400,E)－10(Ω)。答案(1)30100(2)并联11.1(3)R＝eq\f(5400,E)－103．(12分)(2022·郑州一模)在“测定金属丝的电阻率〞实验中，所用的测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路局部的长度约为50cm。图8－2－24(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，某一次测量结果(接近屡次测量的平均值)如图1所示，其读数为______mm。(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx的阻值(约为15Ω)，实验提供了如下器材：A．电池组E(电动势为3V，内阻约为1Ω)B．电流表A1(量程为0～0.6A，内阻约为0.5Ω)C．电流表A2(量程为0～3A，内阻约为0.02Ω)D．电压表V1(量程为0～3V，内阻约为5kΩ)E．电压表V2(量程为0～15V，内阻约为5kΩ)F．电阻箱R(阻值范围为0～999.9Ω，额定电流为1A)G．开关S，导线假设干为使测量尽可能准确，电流表应选用________，电压表应选用________；(填器材前的字母标号)应采用图2给出的________电路进行测量。(3)根据记录的电阻箱阻值R及对应电流表示数I和电压表示数U，在坐标纸上作eq\f(I,U)－eq\f(1,R)图象如图3所示，根据图象可得金属丝的电阻Rx＝________Ω(保存两位有效数字)。(4)根据以上数据估算金属丝的电阻率约为______(填选项前的字母标号)。A．4×10－2Ω·mB．4×10－3Ω·mC．4×10－6Ω·mD．4×10－8Ω·m(5)关于本实验的误差，以下说法中正确的选项是______(填选项前的字母标号)。A．用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B．由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C．假设将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D．用eq\f(I,U)－eq\f(1,R)图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差解析(1)由图示螺旋测微器可知，其读数为：0mm＋39.9×0.01mm＝0.399mm。(2)电源电动势为3V，那么电压表选D电压表V1(量程为0～3V，内阻约为5kΩ)；通过电阻丝的最大电流约为：Imax≈eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,15)A＝0.2A，电流表选择B电流表A1(量程为0～0.6A，内阻约为0.5Ω)；由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应选择外接法；由题意可知，待测电阻阻值约为15Ω，电阻箱最大阻值为999.9Ω，为测多组实验数据，电阻箱应与待测电阻并联，如果串联所测实验数据太少，应选择图甲所示实验电路。(3)由图甲所示实验电路，根据并联电路特点与欧姆定律得：I＝eq\f(U,Rx)＋eq\f(U,R)，整理得：eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)＋eq\f(1,Rx)，eq\f(I,U)－eq\f(1,R)图象的截距：b＝eq\f(1,Rx)＝0.06Ω－1，那么待测电阻阻值：Rx＝eq\f(1,b)≈17Ω。(4)由电阻定律可知：Rx＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,\f(1,4)πd2)，那么电阻率ρ＝eq\f(πd2Rx,4L)＝eq\f(3.14×(0.399×10－3)2×17,4×0.50)Ω·m≈4×10－6Ω·m，应选C。(5)读数引起的误差是由人为因素引起的，属于偶然误差，用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A项错误；由电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不是偶然误差，故B项错误；假设将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，故C项正确；用eq\f(I,U)－eq\f(1,R)图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差，不能消除系统误差，故D项正确。答案(1)0.399(2)BD甲(3)17(4)C(5)CD4．(15分)现有一块电流表A1，量程IA1＝300mA，内阻r1约为5Ω，要把它改装成较大量程的电流表。首先要测量其内阻的准确值。实验室备有以下器材：电流表A2：量程IA2＝600mA，内阻约为r2＝1Ω电压表V：量程15V，内阻约为3kΩ；定值电阻：R0＝5Ω；滑动变阻器R1：最大电阻值10Ω，额定电流为1A滑动变阻器R2：最大电阻值250Ω，额定电流为0.3A电源E：电动势为3V，内阻较小开关和导线假设干。(1)有同学根据提供的器材，设想把电压表直接和电流表并联测量电流表A1的内阻，如图8－2－25甲所示，仔细分析后发现是不可行的，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。图8－2－25(2)请你选择适宜的器材，设计一个测量电流表A1内阻的电路原理图，要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数据，尽可能减小误差。(3)假设测得电流表A1的内阻r1＝5.0Ω，就可以将A1改装成0.6A和3A两个量程的电流表。如图乙所示，那么电阻Ra＝________Ω，Rb＝________Ω。解析(1)电压表的量程为15V，而电流表的满偏电压只有1.5V，显然测量误差较大，不能到达测量精确值的目的。(2)测量电流表的内阻的关键是测量电流表两端的电压，定值电阻R0的阻值为5Ω，定值电阻R0和电流表A1并联，电流表A2放在干路，利用两电流表示数之差可以间接计算出电流表A1两端的电压；题目中明确要求“电流表A1的示数从零开始变化〞，所以采用滑动变阻器的分压接法，选用滑动变阻器R1，故画出电路图，如下图：(3)当电流表改装在0.6A的量程时，有：I1＝eq\f(IA1r1,Ra＋Rb)＋IA1，当电流表改装成3A的量程时，有：I2＝eq\f(IA1(r1＋Rb),Ra)＋IA1，代入数据可得：Ra＝1Ω，Rb＝4Ω。答案(1)电压表的量程为15V，而电流表的满偏电压只有1.5V，指针偏角较小，测量误差较大(2)见解析图(3)145．(15分)某型号电池的电动势约3.7V，内阻约2Ω，现欲测定其电动势E和内阻r，给定的器材有：待测电池E滑动变阻器R(0～15Ω，1A)直流电压表V(量程3V，内阻约为6kΩ)直流毫安表mA(量程100mA，内阻Rg＝5Ω)开关S一个；导线假设干。(1)为了把毫安表改装成量程为0.6A的电流表，需要给毫安表并联一个阻值R0＝________Ω的定值电阻。(2)按图8－2－26甲所示连接好电路，实验过程中要使电压表读数变大，那么滑动变阻器滑片应________移动(选填“向左〞或“向右〞)。图8－2－26(3)用该电路测量出多组数据，作出图乙所示的U－I图象(I为毫安表示数)，横坐标截距为a，纵坐标截距为b，那么待测电池电动势E＝________，内阻r＝____________(用a、b表示)。解析(1)电流表扩大量程时，需要并联一个小电阻，根据并联电路规律可知：R0＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝eq\f(0.1×5,0.6－0.1)Ω＝1Ω。(2)要使电压表示数增大应增大外电阻，因此应将滑动变阻器滑片向右移动。(3)根据闭合电路欧姆定律以及电表的改装原理可知：U＝E－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(IRg,R0)))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(r＋\f(RgR0,Rg＋R0)))，代入数据并变形可得：U＝E－I(6r＋5)，根据图象可知：E＝b；(6r＋5)＝eq\f(b,a)，解得：r＝eq\f(b－5a,6a)＝eq\f(b,6a)－eq\f(5,6)。答案(1)1(2)向右(3)beq\f(b,6a)－eq\f(5,6)6．(16分)某兴趣小组想用伏安法较准确地测定阻值约为1500Ω的新型合金材料的电阻率，实验室可供选用的器材有：A．电压表V1(量程为3V，内阻约为3kΩ)B．电压表V2(量程为15V，内阻约为15kΩ)C．电流表A1(量程为3mA，内阻约为20Ω)D．电流表A2(量程为10mA，内阻约为7Ω)E．滑动变阻器R(最大阻值为10Ω)F．电源E(电动势为4.5V，内阻约为0.5Ω)G．开关S，导线假设干(1)要使电流表和电压表的示数都能到达满偏的三分之一以上，在所提供的电流表中就选用________，电压表就选用________。(均选填器材前的字母)(2)在方框中画出测定该电阻丝电阻的实验电路图，并对选用的器材进行标注。(3)假设测得电阻丝的长度