2025版高考物理二轮复习第1部分专题突破方略专题6第2讲电学实验及创新试题

第一部分专题六第2讲电学试验及创新基础题——学问基础打牢1．(2024·福建福州质检)利用图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量减小试验误差．试验室供选择的器材有：A．电流表A(0～0.6A)B．电压表V1(0～3V)C．电压表V2(0～15V)D．滑动变阻器R(0～20Ω)E．定值电阻R0＝1ΩF．开关一个，导线若干(1)试验中电压表应选用B(选填相应器材前的字母)；(2)闭合开关，电压表和电流表均有示数，但是无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表的读数改变都特别小．同学们探讨后，在原电路的基础上又加了一个定值电阻R0，问题得到解决．请你在虚线框内画出改进后的电路图．该小组用改进后的电路图，记录了6组数据，对应的点已经标在坐标纸上．请在图乙坐标纸上画出U－I图线，并依据所画图线可得出干电池的电动势E＝1.5V，内电阻r＝0.14(0.12～0.16)Ω(保留两位有效数字)．【答案】(2)见解析图【解析】(1)试验中因为测量一节干电池的电动势，则电压表应选用B；(2)改进后的电路图如图；画出U－I图线如图；由图可知电源内阻，r＝eq\f(ΔU,ΔI)－R0＝eq\f(1.5－1.0,0.44)－1Ω＝0.14Ω.2．(2024·福建龙岩质检)图甲为欧姆表“×10”挡的内部电路，电流表G的满偏电流Ig＝10mA，内阻Rg＝90Ω.(1)某同学为了测量电路中电源的电动势，先将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器R，使电流表G的指针满偏，接着在两表笔间接一阻值为82.0Ω的定值电阻，电流表G的指针位置如图乙所示，则电流表G的电流读数为6.5mA，可求出电源的电动势为1.5V(结果保留两位有效数字)．(2)该同学欲将此欧姆表改装为“×1”的倍率，可在图甲中电流表G两端并联一个阻值为10Ω的定值电阻．【解析】(1)电流表G的电流读数为6.5mA；依据闭合电路欧姆定律，两表笔短接时有E＝Ig(R＋Rg＋r)，两表笔间接82.0Ω的定值电阻时有E＝I(Rx＋R＋Rg＋r)，联立解得E＝1.5V(2)欲将此欧姆表改装为“×1”的倍率，就是将电流表内阻变为原来的eq\f(1,10)，设并联的电阻为R1，eq\f(Rg·R1,Rg＋R1)＝eq\f(1,10)Rg，解得R1＝10Ω3．(2024·河北“五个一名校联盟”联考)如图(a)为简易多用电表的电路图．图中E是电动势为1.5V的干电池；R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250μA，内阻为600Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，分别为：直流电压2.5V挡位和10V挡位；直流电流1mA挡位和10mA挡位；欧姆×100挡位．(1)依据题给条件可得R1＋R2＝200Ω，R4＝2_350Ω.(2)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为4.0mA；若此时B端是与“3”相连的，则读数为2_200Ω；若此时B端是与“4”相连的，则读数为1.00V.(3)表内干电池由于运用时间较长了，导致电池的电动势变小，内阻变大了，但还能进行欧姆调零．此时测量一电阻的电阻值，在各项操作都无误的状况下，电阻的测量值大于(选填“大于”“小于”或“等于”)电阻的真实值．【解析】(1)由电流表的改装原理可知，接1时电流表的量程较大，为10mA挡，接2时为1mA挡位，由串并联学问可得R1＋R2＝eq\f(250×10－6×600,0.001－250×10－6)Ω＝200Ω表头G与R1、R2的总电阻为R＝150Ω，接4为2.5V挡，由电压表的改装原理可得R4＝eq\f(2.5－0.001×150,0.001)Ω＝2350Ω(2)B端与“1”相连时为10mA挡，最小分度为0.2mA，不用估读到下一位，故读数为4.0mA．B端与“3”相连时为电阻×100挡，故读数为22×100＝2200ΩB端与“4”相连时为电压2.5V挡，最小分度为0.05V，不用估读到下一位，读数为1.00V.(3)由于电池的电动势变小，内阻变大了，导致中值变大，故读数总体会偏大，即电阻的测量值大于电阻的真实值．4．(2024·广东六校联考)某同学要测量量程为3V电压表的内阻值，步骤如下：(1)先用多用电表的欧姆挡测量量程为3V电压表的内阻值，用欧姆“×100”挡测量，表盘示数如图甲所示，则电压表示数为2.20V，阻值约为2_200Ω；(2)要进一步精确测量电压表其阻值，试验室中可供应的器材有：①电阻箱R，最大电阻为9999Ω②定值电阻r＝2kΩ③电动势约为6V，内阻不计的电源E④开关、导线若干．试验的电路图如图乙所示，先正确连好电路，再调整电阻箱R的电阻值，使得电压表的指针半偏，登记此时电阻箱R的电阻值R1＝4450Ω；然后调整电阻箱R的值，使电压表的指针满偏，登记此时电阻箱R的电阻值R2＝150Ω.(3)此试验计算电压表内阻RV的表达式为RV＝2_150Ω；(4)若电源的内阻不能忽视，则电压表内阻RV的测量值将A.A．偏大B．不变C．偏小D．不能确定，要视电压表内阻的大小而定【解析】(1)电压表的最小分度为0.1V，应估读到0.01V，故读数为2.20V.阻值为22×100＝2200Ω(3)设电压表半偏时电流为I，则电压表满偏时电流为2I，由闭合电路欧姆定律可得E＝I(RV＋R1＋r)E＝2I(RV＋R2＋r)联立代入数据可解得RV＝2150Ω.(4)若电源的内阻不能忽视，假设为r′，则闭合电路欧姆定律应为E＝I(RV＋R1＋r＋r′)＝2I(RV＋R2＋r＋r′)，代入数据可解得电压表内阻的实际值为RV＝2150Ω－r′，则电压表内阻RV的测量值偏大，A正确．5．(2024·河北张家口一模)电流表G的量程为0～100μA，内阻r＝180Ω，把它改装成如图所示的一个多量程多用电表，当开关S接到1或2位置时为电流挡，其中小量程为0～1mA，大量程为0～10mA．当开关S接到4时为电压挡，电压表量程为0～3V.(1)开关S接位置2(填“1”或“2”)时，电流表的量程为0～1mA，图中电阻R1＝2Ω，R2＝18Ω，R4＝2_982Ω.(2)图中电源E的电动势为1.5V，当把开关S接到位置3时，短接A、B进行欧姆调零后，此欧姆挡内阻为1_500Ω，现用该挡测一电阻阻值，指针偏转到30μA，则该电阻的阻值为3_500Ω.【解析】(1)依据电流表改装的规律，并联电阻越小，量程越大，所以开关S接位置2时，为小量程．接2时，有eq\f(r,R1＋R2)＝eq\f(1000－100,100)＝eq\f(9,1)接1时，有eq\f(r＋R2,R1)＝eq\f(10000－100,100)＝99解得R1＝2Ω，R2＝18Ω接4时，有100×10－6×180＋0.001R4＝3V，解得R4＝2982Ω(2)表笔短接，电流表满偏，则有r′＝eq\f(E,I)＝eq\f(1.5,0.001)Ω＝1500Ω依据闭合电路的欧姆定律得R＝eq\f(E,I′)－r′＝eq\f(1.5,0.3×0.001)－1500Ω＝3500Ω6．(2024·湖北武汉质检)某试验小组测量一捆长度为L＝100m铜芯线的电阻率，试验如下：(1)如图甲所示，用螺旋测微器测得铜芯的直径为1.402mm；(2)如图乙所示，取整捆铜芯线、2节干电池和相关器材，为了使电压表示数能从零起先连续调整，请补充连接好实物电路；(3)正确连接实物电路后，闭合开关，调整滑动变阻器，测得电流表示数为2.00A，此时电压表示数如图丙所示，则其示数为2.40V.计算得到铜芯线的电阻率为ρ测＝1.8×10－8Ω·m(计算结果保留两位有效数字)；(4)试验小组查阅教材得知：在t0＝20℃时铜的电阻率为ρ0＝1.7×10－8Ω·m.明显ρ测>ρ0，你认为造成这种偏差的可能缘由是CD.A．电流表测得的电流大于通过铜芯线的电流B．用螺旋测微器测得铜芯的直径偏小C．试验时铜芯线的温度高于20℃D．铜芯线不纯，含有杂质【答案】(2)见解析【解析】(1)螺旋测微器测得铜芯的直径为1mm＋40.2×0.01mm＝1.402mm(2)滑动变阻器采纳分压式接法，电流表采纳外接法，连接电路如图所示(3)由于电压表接3V量程，因此电压表读数为2.40V电阻的测量值R测＝eq\f(U,I)＝1.2Ω，依据R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(L,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)，整理得ρ测＝1.8×10－8Ω·m(4)依据R＝eq\f(U,I)，假如电流表测得的电流大于通过铜芯线的电流，会导致电阻测量值偏小，从而导致电阻率测量值偏小，A错误；用螺旋测微器测得铜芯的直径偏小，导致横截面积测量值偏小，从而导致电阻率测量值偏小，B错误；随着温度上升，电阻率增大，因此可能试验时铜芯线的温度高于20℃，导致电阻率偏大，C正确；铜芯线不纯，含有杂质导致电阻率偏大，D正确．故选CD.应用题——强化学以致用7．(2024·湖北八市联考)某试验小组用如图(a)所示的电路测量一个电动势E约为9V、内阻r在0～15Ω范围内、允许通过的最大电流为0.6A的电池的电动势和内阻，虚线框内表示的是由量程只有6V、内阻为3000Ω的电压表和一只电阻箱R1共同改装成的新电压表．R2是爱护电阻，R3也是电阻箱．(1)若改装成的新电压表的量程为9V，则电阻箱R1的阻值应当调整为1_500Ω；(2)可备选用的定值电阻有以下几种规格，则R2宜选用C；A．5Ω，2.5W B．15Ω，1.0WC．15Ω，10W D．150Ω，5.0W(3)接好电路，闭合开关S，调整电阻箱R3，记录R3的阻值和改装成的电压表的示数U.测量多组数据，通过描点的方法在图(b)的坐标系中得到了一条在纵坐标上有肯定截距的直线．若该小组选定纵轴表示电压的倒数eq\f(1,U)，则横轴应为eq\f(1,R2＋R3)；(4)该小组利用图(a)测量另一电源的电动势和内阻时，选取R2为10Ω的定值电阻，将改装好的新电压表正确地接在A、C之间．调整电阻箱R3，测出若干R3的阻值和R2上相应的电压U1.用描点的方法绘出图(c)所示的图像．依据图像，可以测出电源的电动势E＝7.5V，内阻r＝5.0Ω(结果均保留两位有效数字)．【解析】(1)由题意可知，改装前的电压表参数为UV＝6V，RV＝3000Ω则其满偏电流为I＝eq\f(UV,RV)＝eq\f(1,500)A将其改装成新电压表，则改装后的电压表的内阻为RV′＝eq\f(UV′,I)＝4500Ω则可得R1＝RV′－RV＝1500Ω(2)由题意可知，该电路的最大电流为0.6A，则电路中最小总电阻约为Rmin＝eq\f(E,Imax)＝15Ω其功率为P＝Ieq\o\al(2,m)R＝5.4W，故选C.(3)由闭合电路欧姆定律可得E＝U＋eq\f(U,R2＋R3)r化简可得eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r,E)·eq\f(1,R2＋R3)因此，若该小组选定纵轴表示电压的倒数eq\f(1,U)，则横轴应为eq\f(1,R2＋R3).(4)由闭合电路欧姆定律可得E＝U＋eq\f(U,R2)(R3＋r)其中R2＝10Ω化简可得eq\f(1,U)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,E)＋\f(r,10E)))＋eq\f(1,10E)R3结合图(c)可得E＝7.5Vr＝5.0Ω8．(2024·广东名校联盟联考)“测量土豆电池的电动势和内阻”的试验中．供应有以下器材①簇新土豆一个(质量约为300g)②铜片和铁片各一块③量程为200μA、内阻为RA＝500Ω的电流表A④电阻箱R(0～9999.9Ω)⑤开关及导线若干(1)请在方框内画出试验电路图．(2)先将铜片和铁片分别插入土豆中合适的位置，连接线路时，应将铜片与电流表的＋(填“＋”或“－”)接线柱相接．(3)甲同学依据测量数据，选用合适的坐标轴作出一线性图像，依据图像，求出了电动势和内电阻，则他作的图像可能是D.(I为电流表示数，R为电阻箱读数)A．I－R图像 B．I－eq\f(1,R)图像C．eq\f(1,I)－eq\f(1,R)图像 D．eq\f(1,I)－R图像(4)另一同学乙依据测量数据，作出了IR－I图像如图，依据图像可得该水果电池的电动势为0.88～0.92V，内电阻为4.2～4.6kΩ.(保留2位有效数字)【答案】(1)见解析图【解析】(1)因没有电压表，故本试验可以采纳安阻法测电源电动势与内阻须要电阻箱与电流表，电路图如图所示：(2)电荷从铁片一端流向铜片一端，即电流从铜片流向铁片，即铜片为正，所以应和电流表的“＋”相连；(3)电阻箱阻值越大，电流表示数越小，不是线性图线，A错误；依据欧姆定律可知E＝I(R