【创新设计】2021高考物理(山东专用)三轮体系大通关-专练16-电学实验

专练16电学试验1．(2022·菏泽市三模)可记忆电阻有很多新颖特性，例如负差分电阻效应、多重与可控导电率、迟滞效应等等．从资料上获知某可记忆电阻Rx的I－U特性曲线如图1所示．现要利用试验亲自描绘此元件加正向电压时的I－U特性曲线，除Rx外，另有器材如下：A．直流电源(6V，内阻不计)B．电压表V(量程6V，内阻约6kΩ)C．电流表A1(量程60mA，内阻约10Ω)D．电流表A2(量程10mA，内阻约20Ω)E．滑动变阻器R(总阻值为20Ω)开关1个、导线若干图1(1)由已知的I－U图象可得出，电压在0～2.5V范围时，可记忆电阻的电阻值约为________Ω；(2)为较精确     地描绘可记忆电阻的I－U图线，需要在0～3.5V和3.5～6V两个电压段上接受不同的电路和电流表．在描绘0～3.5V电压下的I－U图线时，应选图2甲、乙、丙、丁四个电路中的________电路，电流表应选________(填C或D)；描绘3.5～6V电压下的I－U图线时，应选甲、乙、丙、丁四个电路中的________电路，电流表应选________(填C或D)．图2解析(1)由图1所示图象可知，电压在0～2.5V范围时，可记忆电阻的电阻值约为R＝eq\f(U,I)＝eq\f(2.5,0.05)Ω＝50Ω.(2)由图1所示图象可知，在0～3.5V电压段上，电流最大值为50mA，则电流表应选C，在该段电阻最大值约为50Ω，电流表内阻约为10Ω，电压表内阻约为6000Ω，电压表内阻远大于电阻阻值，电流表应接受外接法，由图象可知，在该电压段上，电压与电流从零开头变化，滑动变阻器应接受分压接法，因此电路图应选甲；由图1所示图象可知，在3.5～6V电压段上，最大电流小于10mA，则电流表应选D，最小电阻约为R＝eq\f(U,I)＝eq\f(3.5,0.008)＝437.5Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω，因此滑动变阻器应接受分压接法，电流表内阻约为20Ω，电压表内阻约为6000Ω，相对来说，电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应接受内接法，试验电路图选乙．答案(1)50(2)甲C乙D2．[2022·天津卷，9(3)]现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：多用电表(仅可使用欧姆挡);一个电池组E(电动势6V)；一个滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流1A)；两个相同的电流表G(内阻Rg＝1000Ω，满偏电流Ig＝100μA)；两个标准电阻(R1＝29000Ω，R2＝0.1Ω)一个电键S、导线若干．(1)为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，接受“×10”A．这个电阻阻值很小，估量只有几欧姆B．这个电阻阻值很大，估量有几千欧姆C．如需进一步测量可换“×1”D．如需进一步测量可换“×1k”挡，调零后测量(2)依据粗测的推断，在虚线框内设计一个测量电路，要求测量尽量精确     并使电路能耗较小，画出试验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．解析(1)由于电表指针几乎满偏，故可知所测电阻很小，只有几欧姆，所以选项A正确、B错误；依据欧姆表的特点，若要进一步精确测量，应换用小倍率，并重新进行欧姆调零，所以选项C正确、D错误；(2)依据伏安法测电阻原理和串、并联电路规律，可将一个电流表串联电阻R1后改装成电压表测量电压，另一个电流表并联R2后改装成电流表测量电流，题目要求能耗较小，故变阻器接受限流式，所以电路设计如下图所示：答案(1)AC(2)见解析3．某同学通过试验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值．(1)现有电源(4V，内阻可不计)，滑动变阻器(0～50Ω，额定电流2A)，开关和导线若干，以及下列电表A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)为减小测量误差，在试验中，电流表应选用________，电压表应选用________(选填器材前的字母)；试验电路应接受图3中的________(选填“甲”或“乙”)．(2)图4是测Rx的试验器材实物图，图中已连接了部分导线．请依据在(1)问中所选的电路图，补充完成图4中实物间的连线．(3)接通开关，转变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图5所示，可得该电阻的测量值为________Ω(保留两位有效数字)．图3图4图5解析(1)由于只给出了一个电源，所以电源必选；估算最大电流：I＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(4,5)A＝0.8A；依据电表选取原则之一：指针偏转程度(即读数)要超过最大量程的eq\f(1,4)～eq\f(1,3)，以减小偶然误差．故(依据最大电流)电流表应选取B；(依据电源电动势)电压表应选取C；比较被测电阻与电流表的内阻，可知电流表应当外接．或者比较Rx与eq\r(RARV)，eq\r(RARV)＝eq\r(0.125×3000)Ω＝eq\r(375)Ω>Rx，故Rx属于小电阻，电流表应当外接．故应选择甲电路．(2)实物电路连接如图中虚线所示：画出任意两条即可(画出三条则有一条是多余的)．(3)由题意可知：Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(2.60,0.50)Ω＝5.2Ω(据题意要求，保留两位有效数字)．答案(1)BC甲(2)(3)5.24．有一个额定电压为2.8V，额定功率约为0.8W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线，有下列器材供选用：A．电压表(0～3V，内阻6kΩ)B．电压表(0～15V，内阻30kΩ)C．电流表(0～3A，内阻0.1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻0.5Ω)E．滑动变阻器(10Ω，5A)F．滑动变阻器(200Ω，0.5A)G．蓄电池(电动势6V，内阻不计)图6(1)用如图6甲所示的电路进行测量，电压表应选用________，电流表应选用________．滑动变阻器应选用________．(用字母序号表示)(2)通过试验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．若某次测量中电压表的示数为2.60V，则灯泡此时的电阻为________Ω，此时的功率为________W(保留两位有效数字)．(3)若将此灯泡与电动势为6V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω的电阻(保留两位有效数字)．解析(1)小灯泡的额定电压为2.8V，故电压表选用量程为0～3V的电压表；额定功率约为0.8W，故小灯泡的额定电流约为0.29A，电流表应选用量程为0～0.6A的电流表；在分压式电路中，一般选择最大阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器．(2)图乙的横坐标电压2.60V对应的纵坐标电流为0.27A，依据欧姆定律得灯泡的电阻为RL＝eq\f(U,I)＝eq\f(2.60,0.27)Ω＝9.6Ω；此时的功率为P＝UI＝2.60×0.27W＝0.70W.(3)由图乙可知，当灯泡正常发光时回路中的电流为I1＝0.28A，则电阻两端的电压为UR＝6V－2.8V＝3.2V．依据欧姆定律可知电阻的阻值为R＝eq\f(UR,I1)＝eq\f(3.2V,0.28A)Ω＝11Ω.答案(1)ADE(2)9.60.70(3)115．(2022·浙江卷，22)小明对2B铅笔芯的导电性能感爱好，于是用伏安法测量其电阻值．图7图8(1)图7是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图7中画出．(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图8所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________(填“○”或“×”)表示的．(3)请你选择一组数据点，在图8上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.解析(1)电压表直接测铅笔两端电压，由图象可知电压从0开头，所以滑动变阻器接分压式，如答案图．(2)因电流表外接法在电压肯定的条件下，测得的电流偏大，其待测阻值偏小，由图知得到的数据点是用“×”表示的．(3)用“×”连线如图所示，这条直线的斜率k＝eq\f(0.6,0.5)＝1.2Ω.答案(1)(2)“×”(3)图见解析1.1～1.36．(2022·海南卷，12)用伏安法测量一电池的内阻．已知该待测电池的电动势E约为9V，内阻约为十欧，允许输出的最大电流为50mA，可选用的试验器材有：电压表V1(量程5V)；电压表V2(量程10V)；电流表A1(量程50mA)；电流表A2(量程100mA)；滑动变阻器R(最大电阻300Ω)；定值电阻R1(阻值为200Ω，额定功率为eq\f(1,8)W)；定值电阻R2(阻值约220Ω，额定功率为1W)；开关S；导线若干．测量数据如图9坐标纸上U－I图线所示．图9(1)在虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号．(2)在设计的电路中，选择定值电阻的依据是_________________.(3)由U－I图线求得待测电池的内阻为________Ω.(4)在你设计的电路中，产生系统误差的主要缘由是_________________.解析(1)该试验通过电源的输出特性曲线计算电源内阻，电源允许输出的最大电流为50mA，故电流表选择，电源电动势约为9V，故电压表选择，考虑到电流和功率，爱护电阻选R2.(2)定值电阻的功率为eq\f(1,8)W时，通过它的电流为eq\r(\f(0.125,200))A＝0.025A＝25mA，而电路中的电流会接近50mA，故应选R1.(3)U－I图线的斜率表示电源内阻，选择图象中的较远的两点用r＝eq\f(ΔU,ΔI)可求得电源内阻约为51.0Ω.(4)该试验中的干路电流应为电流表的读数加上通过电压表的电流，故该试验的系统误差来源为忽视了电压表的分流，从而使干路电流测量值偏小．答案(1)(2)定值电阻在电路中的功率会超过eq\f(1,8)W，R2的功率满足要求(3)51.0(49.0～53.0范围内均可)(4)忽视了电压表的分流三、计算题专练[专练定位]冲刺满分——38分本专练主要针对高考题经常消灭的几种命题形式进行强化训练．高考高频命题形式主要有：①牛顿其次定律和运动学公式的综