2024高考物理二轮复习专题6物理实验第2讲电学实验及创新作业含解析

PAGE9-第2讲电学试验及创新A组基础实力练1．(2024·天津卷)某试验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量精确．电压表(量程0～3V，内阻约为3kΩ)电流表(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)待测电池组(电动势约为3V，内阻约为1Ω)开关、导线若干(1)该小组连接的实物电路如图所示，经细致检查，发觉电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是_5__.(2)改正这条导线的连接后起先试验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的_a__端(填“a”或者“b”)(3)试验中发觉调整滑动变阻器时，电流表读数改变明显但电压表读数改变不明显．为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5Ω的电阻，之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I，并作出U－I图像，如图所示．依据图像可知，电池组的电动势为_2.9__V，内阻为_0.80__Ω.(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)因为电源内阻较小，故对于电源来说应当采纳电流表外接法，图中采纳的是电流表内接；故导线5连接不当，应当从电压表正接线柱接到电流表正接线柱；(2)起先试验前应当让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端；(3)由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势，故E＝2.9V；图线与横轴的交点为短路电流I＝0.50A，故可得等效内阻为r＝eq\f(E,I)＝eq\f(2.9,0.5)Ω＝5.80Ω；又因为在开关和电池负极之间接有5Ω的电阻，在计算过程中等效为内阻，故电源内阻为r′＝5.80Ω－5Ω＝0.80Ω.2．(2024·湖南怀化模拟)某一小型电风扇额定电压为5.0V，额定功率为2.5W．某试验小组想通过试验描绘出小电风扇的伏安特性曲线．试验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：A．电源E(电动势为6.0V)B．电压表V(量程为0～6V，内阻约为8kΩ)C．电流表A1(量程为0～0.6A，内阻约为0.2Ω)D．电流表A2(量程3A，内阻约0.05Ω)；E．滑动变阻器R1(最大阻值5kΩ，额定电流100mA)F．滑动变阻器R2(最大阻值25Ω，额定电流1A)(1)为了便于调整，减小读数误差和系统误差，试验中所用电流表应选用_C__滑动变阻器应选用_F__(填所选仪器前的字母序号)．(2)请你为该小组设计试验电路，并把电路图画在图甲中的虚线框内(小电风扇的电路符号如图甲所示)_见解析图__．(3)操作过程中发觉，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5V时电风扇没启动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图乙所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为_2.5__Ω，正常工作时的发热功率为_0.625__W，机械功率为_1.875__W.【解析】(1)电风扇的额定电流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(2.5,5.0)A＝0.5A，从读数误差的角度考虑，电流表选择C，电风扇的电阻比较小，则滑动变阻器选择总电阻为25Ω的误差较小，即选择F.(2)因为电压、电流需从零起先测起，则滑动变阻器采纳分压式接法，电风扇的电阻为R＝eq\f(U2,P)＝eq\f(52,2.5)Ω＝10Ω，远小于电压表内阻，属于小电阻，电流表采纳外接法．电路图如图所示．(3)电压表读数小于0.5V时电风扇没启动．依据欧姆定律得：R＝eq\f(U,I)＝eq\f(0.5,0.2)Ω＝2.5Ω，正常工作时电压为5V，依据图像知电流为0.5A，则电风扇发热功率为：P＝I2R＝0.52×2.5W＝0.625W，则机械功率P′＝UI－I2R＝2.5W－0.625W＝1.875W.3．(2024·广西岑溪市期中)某同学欲测量量程为300μA的微安表头G的内阻．可供选择的试验器材有：A．微安表头G(量程300μA，内阻约为几百欧姆)B．滑动变阻器R1(0～10kΩ)C．滑动变阻器R2(0～50kΩ)D．电阻箱(0～9999.9Ω)E．电源E(电动势约为9V)F．开关、导线若干该同学先采纳如图所示的电路测量G的内阻，试验步骤如下：①按图连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置；②断开S2，闭合S1，调整滑动变阻器的滑片位置，使G满偏；③闭合S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调整电阻箱的阻值，使G的示数为200μA，登记此时电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)试验中滑动变阻器应选用_R2__(填“R1”或“R2”)．(2)若试验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R，则G的内阻Rg＝eq\f(1,2)R.【解析】(1)闭合S2开关时认为电路电流不变，事实上闭合开关S2时电路总电阻变小，电路电流增大，而电源电动势越大、滑动变阻器阻值越大，闭合开关S2时微安表两端电压改变越小，试验误差越小，为减小试验误差，滑动变阻器应选择阻值较大的R2；(2)闭合开关S2时认为电路电流不变，流过微安表电流为满偏电流的eq\f(2,3)，则流过电阻箱的电流为满偏电流的eq\f(1,3)，微安表与电阻箱并联，流过并联电路的电流与阻值成反比，则Rg＝eq\f(1,2)R.4．(2024·江西联考)小李同学尝试用电压表量度弹簧的拉力．他设计了如图甲所示的试验装置，其中MN是一条长20cm、电阻为20Ω的匀称电阻丝．电阻不计的金属弹簧下端与滑动接触头P相连，上端连有接线柱．将电阻丝固定在竖直位置，当弹簧被拉长时，P可沿MN自由的滑动．直流电源的电动势为4.5V，内阻可忽视．将电阻箱的阻值设定为40Ω，当拉力为零时，P刚好触及电阻丝的端点M，此时让接入的电压表读数为零．甲乙(1)为达到试验目的，请你帮他完成实物连线图(导线要接在接线柱上)；(2)当P触及端点N时，电压表的读数为_1.50(1.5也对)__V；(3)已知该弹簧的伸长量x与拉力F关系图线如图乙所示，则弹簧拉力F与电压表读数U的关系式为F＝eq\f(80,3)U.【解析】(1)直流电源的电动势为4.5V，所以电压表选3V挡，电路如图所示：(2)当P触及端点N时，电压表测MN两端的电压，电压表的读数为：UR1＝IR1＝eq\f(E,R1＋R2)R1＝eq\f(4.5,20＋40)×20V＝1.50V.(3)由图可知：F＝200x，电压为：U＝eq\f(E,R1＋R2)R1＝eq\f(4.5,20＋40)×20×eq\f(x,0.20)V，联立可得：U＝eq\f(3,80)F，则F＝eq\f(80,3)U.B组素养提升练5．(2024·江西上饶考前模拟)光敏电阻是阻值随着光的照度而发生改变的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R的阻值随照度改变的曲线如图甲所示．(1)如图乙所示是街道路灯自动限制模拟电路所需元件．利用直流电源给电磁铁供电，利用220V沟通电源给路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件_见解析图__．(2)用多用电表“×100”Ω挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，为了更精确的测量其阻值，接下来应选用_×10__Ω挡(填“×1k”或“×10”)，进行欧姆调零后，重新测量其示数如图丙所示，则线圈的电阻为_140__Ω.(3)已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合．图中直流电源的电动势E＝6V，内阻忽视不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10Ω，2A)、R2(0～200Ω，1A)、R3(0～1750Ω，1A)要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择_R3__(填“R1”、“R2”或“R3”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地_减小__(填“增大”或“减小”)滑动电阻器的电阻．【解析】(1)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时间敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通．所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间．电路图如图：(2)欧姆表指针偏转角度太大，说明电阻太小，应换作小倍率的“×10”Ω挡；读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10Ω”，所以电阻值是14×10＝140Ω；(3)天色渐暗照度降低至1.0Lx时点亮路灯，此时间敏电阻的电阻值是2kΩ，电路中的电流是2mA，R＝eq\f(E,I)－R光＝eq\f(6,2×10－3)－2000＝1000Ω，所以要选择滑动变阻器R3，由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻．6．(2024·高三高考冲刺物理模拟)某探究小组要尽可能精确地测量电流表A1的满偏电流，可供选用的器材如下：A．待测电流表A1(满偏电流Ig约为800μA、内阻r1约为100Ω，表盘刻度匀称、总格数为N)B．电流表A2(量程为0.6A、内阻r2＝0.1Ω)C．电压表V(量程为3V、内阻RV＝3kΩ)D．滑动变阻器R(最大阻值为20Ω)E．电源E(电动势有3V、内阻r约为1.5Ω)F．开关S一个，导线若干(1)该小组设计了图甲、图乙两个电路图，其中合理的是_图乙__(选填“图甲”或“图乙”)；(2)所选合理电路中虚线圈处应接入电表_C__(选填“B”或“C”)；(3)在开关S闭合前，应把滑动变阻器的滑片P置于_b__端(选填“a”或“b”)；(4)在试验中，若所选电表的读数为Z，电流表A1的指针偏转了n格，则可算出待测电流表A1的满偏电流Ig＝eq\f(ZN,nRV)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(ZN,3000n))).【解析】(1)因为变阻器的总电阻小于电流表内阻，所以变阻器应采纳分压式接法，所以合理的是图乙电路；(2)因为电压表V的满偏电流I＝eq\f(U,RV)＝eq\f(3,3000)＝0.001A＝1mA＝1000μA，与待测电流表量程800μA接近，所以虚线处应接电表C；(3)闭合电键前，应将变阻器的滑片置于输出电压最小的b端；(4)依据电流关系可知：eq\f(Z,RV)＝eq\f(n,N)Ig，解得：Ig＝eq\f(NZ,nRV).7．(2024·广东佛山二模)小明手里有一块多用电表A，其功能完好，但刻度值已不清楚．他想通过试验测定该多用表(简称A表，下同)“×10Ω”挡欧姆调零后的内阻R0和内置电源的电动势E.他找来了另一个多用电表B(简称B表，下同)、一个电阻箱、一个开关和若干导线作为试验的器材．试验的操作如下：(1)小明将A表调到“×10Ω”挡，将B表调到“mA”挡，打算如图(甲)将全部的器材串联起来作为试验电路．请你在图中连好剩余的导线_连线图见解析__；(2)先运用B表的电流挡测量A表“×10Ω”挡的满偏电流．将电阻箱阻值调为0，将A表调到欧姆挡“×10Ω”挡位置．几次试测后，确定B表应运用“10mA”挡，调整A表的欧姆调零旋钮直至A表满偏，此时B表的读数如图(乙)所示，记录下B表读数为_8.0__mA；(3)断开开关，保持A、B表挡位不变，将A表_红黑表笔__短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路．(4)调整电阻箱，闭合开关，当B表读数为6.0mA时，读出电阻箱阻值为R1(Ω)；接着调整电阻箱阻值，当B表读数为4.0mA时，读出电阻箱阻值为R2(Ω)；(5)断开电路，整理器材．依据以上测量数据，可算出A表“×10Ω”挡内置电源的电动势E＝eq\f(3R2－R1,250)V，A表“×10Ω”挡欧姆调零后的内阻R0＝eq\f(3R2－R1,2)Ω，B表量程“10mA”挡的内电阻RB＝eq\f(R2－3R1,2)Ω.(以上3空的结果用R1、R2表示)【解析】(1)电路连线如图；(2)因为B表应运用“10mA”挡，则B表读数为8.0mA；(3)断开开关，保持A、B表挡位不变，将A表红黑表笔短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路；(5)设电表A欧姆×10挡的内阻为R0，则有I0＝eq\f(E,R0)＝8mA设电表B量程为10mA挡的内阻为RB，则eq\f(E,R0＋RB＋R1)＝6mAeq\f(E,R0＋RB＋R2)＝4mA解得E＝eq\f(3R2－R1,250)(V)R0＝eq\f(3R2－R1,2)(Ω)RB＝eq\f(R2－3R1,2)(Ω)8．(2024·大庆试验中学模拟)两个学习小组分别用下面两种方案测量电源电动势和内阻．(1)用内阻为3kΩ、量程为1V的电压表，爱护电阻R0，电阻箱R，开关S测量一节干电池的电动势和内阻．①由于干电池电动势为1.5V，须要把量程为1V的电压表扩大量程．若定值电阻R1可供选择的阻值有1kΩ、1.5kΩ、2kΩ，其中