统考版2025届高考物理二轮复习闯关导练热点16电学实验含解析

PAGE8-热点16电学试验1．[2024·山东省试验中学第三次月考]某同学要测量一圆柱体金属丝的电阻率ρ.(1)用游标卡尺和螺旋测微器分别测量其长度和直径，如图甲所示，则其长度L＝________cm，直径d＝________mm.(2)该同学用如图乙所示的指针式多用电表粗测其电阻．他将红黑表笔分别插入“＋”“－”插孔中，将选择开关置于“×1”挡位置，然后____________________；直至指针指在“0”处接着试验；用多用电表的电阻“×1”挡，按正确的操作步骤测此金属丝的电阻，表盘示数如图乙所示，则其阻值为________Ω.(3)现要进一步精确测量其阻值，试验室供应了下列可选用的器材：A．电压表V1(量程0～3V，内阻约3kΩ)B．电压表V2(量程0～15V，内阻约15kΩ)C．电流表A1(量程0～3A，内阻约0.01Ω)D．电流表A2(量程0～0.6A，内阻约0.1Ω)E．滑动变阻器R1(阻值范围为0～20Ω)F．滑动变阻器R2(阻值范围为0～500Ω)G．电源E(电动势为3.0V)及开关S和导线若干该同学从以上器材中选择合适的器材连接好电路进行测量，则电压表应选择________，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________，(选填各器材前的字母)．要求在流过金属丝的电流相同状况下，电源消耗功率最小，并能较精确地测出电阻丝的阻值，试验电路应选用下图的________(选填图下面对应的序号)．(4)利用上面所选电路测量的各种状况如图丙所示，电流表读数为________A，电压表读数为________V，则金属丝的阻值为________Ω.2．[2024·河南南阳一中入学考试]随着力传感器的测量精度的提高，不用“扭秤”进行试验来探讨点电荷间的相互作用力(库仑力)成为可能．如图所示是某科技试验小组设计的探讨点电荷间库仑力的装置，在抽成真空的玻璃容器A内，M、N为两个完全相同的金属小球(带电后可视为点电荷)，用绝缘支柱固定带电小球M，用可调丝线悬挂原来不带电的小球N，用来调控小球N的位置，通过等距离为d的刻度线0、1、2、3、4可精确确定小球M、N间的距离，通过固定在容器顶部并与丝线上端相连的高灵敏度拉力传感器B可以显示丝线上的拉力，放电杆可以让带电小球完全放电．试验小组完成了以下操作：①在小球N不带电时，读出传感器示数F0；②让小球N与小球M接触后，调整小球N到位置1，读出并记录传感器示数F1；③接着调整小球N分别到位置2、3、4，依次读出并记录传感器示数F2、F3、F4；④用放电杆使小球N完全放电，再让小球N与小球M接触后，放回到位置1，读出并记录传感器示数F5；⑤重复两次④的操作，依次读出并记录传感器示数F6、F7.(1)对于上述操作，下列推断正确的是________．A．依据②的操作，可求出小球N在不同状况下所受的库仑力的大小B．依据①②③的操作，可探讨库仑力的大小与点电荷距离之间的关系C．依据②④⑤的操作，可探讨库仑力的大小跟小球带电荷量之间的关系D．要测定静电力常量k，还需精确测出小球M的带电荷量(2)小球N第一次与小球M接触后调整小球N到位置1，此时小球M、N之间的库仑力大小为________．(3)试验中运用两个完全相同的金属小球，其作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.

3.[2024·湖北部分重点中学起点考试]某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图甲所示．微安表G是欧姆表表头，其满偏电流Ig＝500μA，内阻Rg＝950Ω.电源电动势E＝1.5V，内阻r＝1Ω.电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调整范围均为0～9999Ω.(1)图甲中的a端应与________(选填“红”或“黑”)表笔连接．(2)某同学将图甲中的a、b两端短接，为使微安表G满偏，则应调整R1＝________Ω；然后在a、b两端之间接入一电阻Rx后发觉微安表半偏，则接入的电阻阻值为Rx＝________Ω.(3)如图乙所示，该同学将微安表G与电阻箱R2并联，利用该电路图组装一个倍率为“×100”的欧姆表，要求欧姆表的刻度盘示意图如图丙所示，其中心刻度标为“15”，则该同学需调整R2＝________Ω；用此欧姆表测量一个阻值约为2000Ω的电阻，测量前应调整R1＝________Ω.4．[2024·河北衡水中学第一次月考]某同学测量一金属导体的电阻率，如图甲所示，该空心导体横截面外正方形的边长是内正方形边长的2倍．经粗略测量知，该金属导体电阻为5Ω左右．为了精确测量它的阻值R，以便进一步测出该材料的电阻率ρ，试验室备有下列器材：A．电源E(电动势为3V，内阻不计)；B．电流表A1(量程为0～1A，内阻r1约为0.1Ω)；C．电流表A2(量程为0～0.6A，内阻r2＝5Ω)；D．滑动变阻器R0(阻值范围为0～3Ω)；E．开关S，导线若干．(1)请在图乙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图．(2)做试验时，先把滑动变阻器滑片P滑动到A端，闭合开关S，滑动P到合适位置，记录电流表A1的读数I1，记录电流表A2的读数I2，可以求出金属导体电阻R＝________(用题中所给字母表示)，然后滑动滑片，多次测量求平均值，可得到更精确阻值．(3)该同学测得外正方形的边长为a，金属导体的长度为L.用已经测得的物理量I1、I2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为ρ＝________.5．某试验小组用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20Ω，连接电路的实物图如图a所示．(1)该电路连接错误和不规范的做法是________．A．滑动变阻器不起变阻作用B．电流表接线有错C．电流表量程选择不当D．电压表接线有错(2)本试验所用的电路如图b所示，小组测得五组数据，依据这些数据在图c中作出U­I图线，已知R0＝1Ω.由此可知被测电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(3)某同学将测量电路连接成如图d所示，其他操作正确，由电压表的读数U和电流表的读数I，作出U­I图线如图e所示，可得电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)热点16电学试验1．答案：(1)7.0204.600(4.598～4.602之间均正确)(2)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零5(3)ADE④(4)0.502.605.20解析：(1)游标卡尺的主尺读数为7cm，游标尺读数为0.05×4mm＝0.20mm，所以最终读数为7cm＋0.020cm＝7.020cm；螺旋测微器的固定刻度读数为4.5mm，可动刻度读数为0.01×10.0mm＝(2)将选择开关置于“×1”挡位置，然后将红、黑表笔短接调零即欧姆调零；用多用电表的电阻“×1”挡测电阻，由图乙表盘可以知道，其示数为5Ω.(3)电源电动势为3.0V，故电压表选V1；电路中的最大电流约为eq\f(E,5Ω)＝0.6A，为提高精确度，减小读数误差，应选小量程电流表A2；由于要求在流过金属丝的电流相同状况下，电源消耗功率最小，并能较精确地测出电阻丝的阻值，故滑动变阻器采纳限流式接法；采纳限流式接法时，为便于调整，滑动变阻器最大值应为金属丝的2～4倍比较合适，所以滑动变阻器选R1，eq\f(RV1,5Ω)＝eq\f(3000,5)＝600>eq\f(5Ω,RA2)＝eq\f(5,0.1)＝50，可知电流表应采纳外接法，故电路图选择④.(4)由图丙可知，I＝0.50A、U＝2.60V，则金属丝的阻值应为Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(2.60,0.50)Ω＝5.20Ω.2．答案：(1)BD(2)F0－F1(3)使小球N与带电小球M接触时可以将小球M所带的电荷平分解析：(1)依据②的操作，只能求出小球N在位置1时所受的库仑力的大小，选项A错误；依据①②③的操作，通过传感器的示数可知两球之间的库仑力大小，因各个位置的距离已知，则可探讨库仑力的大小与点电荷距离之间的关系，选项B正确；因两球所带电荷量的详细值不确定，则依据②④⑤的操作，不行探讨库仑力的大小与小球带电荷量之间的关系，选项C错误；要测定静电力常量k，还需精确测出小球M的带电荷量，选项D正确．(2)在小球N不带电时读出传感器示数F0，小球N第一次与小球M接触后调整小球N到位置1，此时传感器示数F1，则小球M、N间的库仑力大小为(F0－F1)．(3)试验中运用两个完全相同的金属小球，其作用是使小球N与带电小球M接触时可以将小球M所带的电荷平分．3．答案：(1)红(2)20493000(3)9501024解析：(1)依据多用电表的内部电流流向可知电流从红表笔进，黑表笔出，则a端接红表笔．(2)欧姆调零时，依据闭合电路的欧姆定律Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R1)，解得R1＝eq\f(E,Ig)－(Rg＋r)＝2049Ω；当接入Rx后，电流为满偏的一半，则eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,Rg＋r＋R1＋Rx)，可得Rx＝Rg＋r＋R1＝3000Ω.(3)因欧姆表的中心刻度为15，倍率为“×100”，则欧姆表的内阻R内＝15×100Ω＝1500Ω，故调零时的满偏电流为I＝eq\f(E,R内)＝1×10－3A，表头和R2并联改装为电流表，由并联分流电压相等IgRg＝(I－Ig)R2，解得R2＝950Ω，改装后的欧姆表须要进行欧姆调零，则R内＝1500Ω＝eq\f(RgR2,Rg＋R2)＋R1＋r，解得R1＝1024Ω.4．答案：(1)见解析图(2)eq\f(I2r2,I1－I2)(3)eq\f(3a2I2r2,4LI1－I2)解析：(1)由题中的试验器材可知，滑动变阻器的最大电阻值小于待测金属材料的电阻值，因此滑动变阻器应用分压接法，利用伏安法测电阻时电路图如图所示．(2)由并联学问和电阻定义式可知R＝eq\f(I2r2,I1－I2.)(3)该导体横截面积为S＝a2－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)a))2＝eq\f(3,4)a2，由电阻定律R＝ρeq\f(L,S)，可得ρ＝eq\f(3a2I2r2,4LI1－I2).5．答案：(1)ABC(2)3.000.38(3)2.90.50解析：(1)依据电路图可知，滑动变阻器同时接下面两个接线栏，被接成了定值电阻，不起变阻作用，电流表正、负接线柱接反了，即电流表接线错误，电流表量程不对，故错误和不规范的做法应是A、B、C.(2)在画出的U­I图线中，纵轴的截距表示电源电动势，斜率大小的肯定值表示内阻，依据题图c可得：E＝3.00V，r＋R0＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(3.00－1.20,1.30)Ω＝1.38Ω，又R0＝1