2025版高考物理一轮复习高考热点强化8电学实验含解析

PAGE9-高考热点强化(八)电学试验(时间：40分钟)1．要精确测量一个直流电源的电动势和内阻，有下列试验器材可供选择：A．待测电源(电动势约为4.5V，内阻约为2Ω)B．电流表A(量程为0.6A，内阻为1Ω)C．电压表V1(量程为15V，内阻为3kΩ)D．电压表V2(量程为3V，内阻为2kΩ)E．定值电阻R1＝500ΩF．定值电阻R2＝1000ΩG．滑动变阻器R(阻值范围为0～20Ω)H．开关及导线若干(1)该试验中电压表应选________，定值电阻应选______(均选填器材前面的序号)。(2)在方框中画出试验电路图。[解析](1)待测电源的电动势约为4.5V，用量程为15V的电压表V1读数误差较大，选用量程为3V的电压表V2，需串联电阻扩大电压表V2的量程，串联的定值电阻R＝eq\f(E－UV,UV)RV＝1000Ω。故电压表应选D，定值电阻应选F。(2)如图所示。甲乙[答案](1)DF(2)见解析图2．(2024·湖南新高考适应性考试)太阳能电池是一种可将光能转换为电能的器件。一同学用图(a)所示电路测量某单晶硅太阳能电池的输出电流I和输出电压U之间的关系。探究该电池的伏安特性。用肯定强度的光照耀太阳能电池，闭合开关S，调整电阻箱，测得试验数据如下表所示。图(a)U/V0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6I/mA7.07.07.07.07.07.07.07.06.96.65.72.2(1)请在图(b)中补齐上表中后4组数据点，并作出该太阳能电池的伏安特性曲线；图(b)(2)依据所作伏安特性曲线可知，电池电阻________(填“是”或“不是”)常数，短路电流为________mA，电动势为________V(结果均保留2位有效数字)；(3)依据所作伏安特性曲线，估算该太阳能电池的最大输出功率为________mW(结果保留1位小数)。[解析](1)依据图中表格将点标出，并用平滑曲线连接如图(2)因为电源的伏安特性曲线不是一条直线，因此内阻不是常数，由图可得短路电流为7.0mA，电源电动势为2.7V。(3)图像的电流电压分别为干路电流和路端电压，由P＝UI可知图像的面积表示输出功率，可得当电流为6.6mA，电压为2.2V时输出功率最大，为P＝UI＝2.2×6.2＝14.5mW。[答案](1)见解析(2)不是7.02.7(3)14.53．某课外爱好小组利用图甲所示电路测量多用电表内电池的电动势和欧姆挡“×1”挡内部电路的总电阻。运用的器材有：多用电表；电流表(量程200mA，内阻为几欧)；滑动变阻器(最大阻值30Ω)；导线若干。甲乙丙回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到欧姆挡“×1”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点。(2)将图甲中多用电表的黑表笔和________(填“1”或“2”)端相连，红表笔和另一端相连。(3)调整滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电流表的读数分别为5.0Ω和150.0mA。从测量数据可知，电流表的内阻为________Ω。(4)将滑动变阻器滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电流表的示数如图丙所示。多用电表和电流表的读数分别为________Ω和________mA。(5)多用电表欧姆挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个志向电流表和一个电阻串联而成的电路，如图所示。依据前面的试验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为______V，欧姆挡“×1”挡内部电路的总电阻为________Ω。(结果保留2位有效数字)[解析](1)运用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零。(2)多用电表电流为“红进黑出”，图甲中外电路电流由2到1，所以黑表笔应连2端。(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，多用电表所测电阻为外电路电阻，即电流表内阻，所以电流表内阻为5.0Ω。(4)依据表盘上最上面的刻度线读数可知，结果为10×1Ω＝10Ω，由图丙知电流表读数为128mA。(5)由闭合电路欧姆定律得E＝I1(rA＋R内)，E＝I2(R外＋R内)，代入数据解得E＝4.4V，R内＝24Ω。[答案](1)短接(2)2(3)5.0(4)10128(5)4.4244．图(a)是测量电阻Rx的原理图。学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6A(内阻不计)，标有长度刻度的匀称电阻丝ab的总长为30.0cm。(a)(b)(c)①依据原理图连接图(b)的实物图。②断开S2，合上S1；调整电源输出电压为3.0V时，单位长度电阻丝的电压u＝________V/cm。记录此时电流表A1的示数。③保持S1闭合，合上S2；滑动c点变更ac的长度L，同时调整电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，记录长度L和A2的示数I。测量6组L和I值，测量数据已在图(c)中标出，写出Rx与L、I、u的关系式Rx＝______；依据图(c)用作图法算出Rx＝______Ω。[解析]①依据原理图，实物连接如图(a)所示。(a)②由于电阻丝匀称，故单位长度电阻丝的电压u＝eq\f(3.0,30.0)V/cm＝0.1V/cm。③调整电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，即通过电阻丝ac段的电流恒定，则Rx两端的电压与电阻丝的长度成正比，即U＝uL，依据欧姆定律得Rx的表达式Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(uL,I)，L＝eq\f(Rx,u)I，L­I图象如图(b)所示。依据L＝eq\f(Rx,u)I知图象的斜率k＝eq\f(Rx,u)。由图象知，斜率为k＝60cm/A，故Rx＝ku＝6Ω。(b)[答案]①如图(a)所示②0.1③eq\f(uL,I)65．某试验小组要测量一节旧干电池的电动势和内电阻，用到下列器材：灵敏电流计Ⓖ(内阻为50Ω)；电压表(0～3V，内阻约为10kΩ)；电阻箱R1(0～999.9Ω)；滑动变阻器R2；开关；导线若干。甲由于灵敏电流计的量程太小，该试验小组用电阻箱R1与灵敏电流计Ⓖ并联，可使其量程扩大为原来的20倍，则改装后的电流表内阻为________Ω。乙扩大量程后灵敏电流计的刻度盘并没有变更，将器材连接成如图甲所示的电路，调整滑动变阻器，读出了多组电压表示数U和灵敏电流计的示数IG，并作出了U­IG图线如图乙所示，由作出的U­IG图线及题中的相关信息，可求得干电池的电动势E＝_______V，内阻r＝_______Ω。[解析]改装后的电流表内阻为r′g＝eq\f(1,20)rg＝eq\f(1,20)×50Ω＝2.5Ω；由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋20IG(r＋r′g)，则U­IG图线在纵轴的截距为电动势E＝1.40V，斜率为20(r＋r′g)＝eq\f(1.40－0.80,3.0×10－3)＝200，解得内阻r＝7.5Ω。[答案]2.51.407.56．为了测量一电压表V的内阻，某同学设计了如图甲所示的电路。其中V0是标准电压表，R0和R分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E是电源。甲乙(1)用笔画线代替导线，依据如图甲所示的试验原理图将如图乙所示的实物图连接完整。(2)试验步骤如下：①将S拨向接点1，接通S1，调整________，使待测表头指针偏转到适当位置，登记此时________的读数U；②然后将S拨向接点2，保持R0不变，调整________，使________________，登记此时R的读数；③多次重复上述过程，计算R读数的________，即为待测电压表内阻的测量值。(3)试验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还有哪些可能的缘由，请写出其中一种可能的缘由：_______________________。[解析](1)电路连线如图所示：(2)①将S拨向接点1，接通S1，调整R0，使待测表头指针偏转到适当位置，登记此时标准电压表V0的读数U；②然后将S拨向接点2，保持R0不变，调整R，使标准电压表V0仍为U，登记此时R的读数；③多次重复上述过程，计算R读数的平均值，即为待测电压表内阻的测量值。(3)缘由：电阻箱阻值不连续；电流通过电阻时电阻发热导致电阻阻值发生变更；电源连续运用较长时间，电动势降低，内阻增大等。[答案](1)见解析图(2)①R0标准电压表V0②R标准电压表V0仍为U③平均值(3)电阻箱阻值不连接；电流通过电阻时电阻发热导致电阻阻值发生变更；电源连续运用较长时间，电动势降低，内阻增大等7．同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为志向电压表。(1)若运用图1所示电路图进行试验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的______点(选填“b”或“c”)。图1(2)测得电阻丝的U­I图象如图2所示，则Rx为______Ω(保留两位有效数字)。图2(3)试验中，随电压进一步增加电阻丝渐渐进入炙热状态。某同学发觉对炙热电阻丝吹气，其阻值会变更。他们对此现象进行探究，在限制电阻丝两端的电压为10V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变更关系如图3所示。由图可知当风速增加时，Rx会________(选填“增大”或“减小”)。在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10V，须要将滑动变阻器RW的滑片向________端调整(选填“M”或“N”)。图3(4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图4所示的电路。其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，为待接入的志向电压表。假如要求在测量中，风速从零起先增加，电压表的示数也从零起先增加，则电压表的“＋”端和“－”端应分别连接到电路中的________点和________点(在“a”“b”“c”“d”中选填)。图4[解析](1)由于电流表的内阻与Rx相当，选择内接法会使电阻的测量值偏大，而电压表为志向电压表，选择电流表外接法可以减小电阻的测量误差，故连接c点。(2)由部分电路的欧姆定律R＝eq\f(U,I)知U­I图象的斜率代表电阻，求得Rx＝eq\f(0.80,0.190)Ω≈4.2Ω。(3)由图3知风速增大后