《三维设计》2021届高考物理二轮复习-第一阶段-专题五-第2讲-专题特辑

押题训练(一)1．某同学试验小组在做“测定金属的电阻率”的试验时。(1)用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图1所示。读数为________mm。图1(2)用伏安法测金属丝的电阻时，测出了包括(0,0)在内的6组电流I和电压U的值，并已经标在了如图2所示的坐标纸上，请用铅笔和直尺在坐标纸上画出合理的图线，并求出该段金属丝的电阻Rx＝________Ω。图2(3)测该金属丝电阻时，可供该试验小组选择的器材如下：A．量程0.6A，内阻约0.5Ω的电流表A1B．量程3A，内阻约0.01Ω的电流表A2C．量程10mA，内阻rA＝50Ω的电流表A3D．量程15V，内阻约30kΩ的电压表VE．阻值为0～10Ω的滑动变阻器F．阻值为0～1000Ω的电阻箱G．两节干电池H．开关一个、导线若干如图3所示，试补画出该小组同学测金属丝电阻Rx接受的电路图，并标明所选用电表的符号，如A1或A2等。图3解析：(2)连线时留意让多数点在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧。U－I图线的斜率表示电阻Rx＝eq\f(U,I)＝5Ω。(3)电路中的最大电流I＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，电流表选用A1；电压表V量程太大，不能用，应考虑将A3与电阻箱R2串联改装成电压表；由于电压测量值是从0开头的，故滑动变压器应接受分压式接法。答案：(1)2.000(2)5连线如图甲所示(3)电路图如图乙所示2．(2022·安徽高考)图4为“测绘小灯泡伏安特性曲线”试验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V。图4(1)完成下列试验步骤：①闭合开关前，调整滑动变阻器的滑片，________；②闭合开关后，渐渐移动变阻器的滑片，________；③断开开关，……依据试验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。解析：(1)①滑动变阻器在最左端时，小灯泡电压最小，为了疼惜小灯泡不被烧坏，因此在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处在最左端。②在调整滑动变阻器时，应留意电压表的示数，不能超过小灯泡的额定电压。答案：(1)①使它靠近变阻器左端的接线柱②增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压(2)如图所示3．试验室中现有器材有：电池E，电动势约10V，内阻约1Ω；电流表A1，量程约10A，内阻r1约0.2Ω；电流表A2，量程300mA，内阻r2约5Ω；电流表A3，量程250mA，内阻r3约5Ω；电阻箱R1，最大阻值999.9Ω，最小值转变量为0.1Ω；滑动变阻器R2，最大值100Ω；开关S；导线若干。要求用图乙所示的电路测量图中电流表A的内阻。图5(1)在所给的3个电流表中，哪几个可以用此电路精确测出其内阻？答：________________________________________________________________________。(2)在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图甲上连成测量电路。(3)你要读出的物理量是________________，用这些物理量表示待测内阻的计算公式是________________________。解析：(1)电流表A1不能精确测出其内阻，因这时图中的电流表A′应为A2、A3中的一只，这使得电流表A1中的电流不能超过300mA，其指针的偏转极其微小，误差很大，而A2、A3可用此电路精确测出其内阻。(2)若测电流表A3的内阻，则需将电流表A3和电阻箱R1并联，再与电流表A2串联，实物连线如图所示。实物图连线时要留意电流从电表的正接线柱流入，从电表的负接线柱流出。(3)依据前面的分析，要读出的物理量是A、A′两电流表的示数I、I′和电阻箱的阻值R1。待测电流表和电阻箱并联，电压相等，即IRA＝(I′－I)R1，所以待测内阻的计算公式是RA＝eq\f(I′－I,I)R1。答案：(1)A2A3(2)实物连线图见解析(3)A、A′两电流表的示数I、I′和电阻箱的阻值R1RA＝eq\f(I′－I,I)R14．(2022·江苏高考)如图6甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。图6(1)在使用多用电表前，发觉指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的________(选填“A”、“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观看指针偏转状况。(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调整好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发觉，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路。两表笔接的接点多用电表的示数a，b________Ωa，c10.0Ωb，c15.0Ω解析：(1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”A，使指针指到左边的“0”刻度线处。(2)为疼惜多用电表的内部元件，在测量黑箱中是否存在电源时，应短暂接触接点b。(3)欧姆表的读数为5×1Ω＝5Ω；每对接点间正反向电阻均相同，说明黑箱中没有二极管元件，依据表格中两接点间电阻的数值，可设计的电路图如图所示。答案：(1)A(2)短暂(3)5.0见解析图5．(2022·常州模拟)如图7所示，用伏安法测电源电动势和内阻的试验中，在电路中接一阻值为2Ω的电阻R0，通过转变滑动变阻器，得到几组电表的试验数据：图7U/(V)1.21.00.80.6I/(A)0.100.170.230.30(1)R0的作用是________________________________________________________。(2)用作图法在图8坐标系内作出U－I图线。(3)利用图线，测得电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。图8(4)某同学测另一串联电池组的输出功率P随外电阻R变化的曲线如图9所示。由所得图线可知，被测电池组电动势E＝________V，电池组的内阻r＝________Ω。图9解析：(1)R0的作用是防止电路短路，起到疼惜电源、电表的作用。(2)U－I图线如图所示。(3)由图可知E＝1.5V，r＝k－R0＝1.0Ω(4)当r＝R＝5Ω时电源输出功率最大，此时Pm＝(eq\f(E,r＋R))2·R，可解得：E＝30V。答案：(1)疼惜电源、电表，防止短路(2)见解析(3)1.51.0(4)305押题训练(二)1．(2022·江苏四市联考)某同学要测量一电阻Rx(阻值约18Ω)的阻值，试验室供应如下器材：电池组E(电动势3V，内阻约1Ω)；电流表eq\a\vs4\al(\o(A,\s\do4(○)))(量程0～0.6A，内阻约0.5Ω)；电压表eq\a\vs4\al(\o(V,\s\do4(○)))(量程0～3V，内阻约5kΩ)；电阻箱R(阻值范围0～99.99Ω，额定电流1A)；开关S，导线若干。(1)为使测量尽可能精确     ，应接受下面给出的________所示电路进行测量。图1(2)下表中记录了电阻箱阻值R及对应电流表eq\o\ac(○,A)、电压表eq\o\ac(○,V)的测量数据I、U，请在图2坐标纸上作出eq\f(I,U)－eq\f(1,R)图象，依据图象得出电阻Rx的测量值为________Ω。图2次数12345R/Ω812162024I/A0.440.360.320.290.25U/V2.302.402.562.602.70eq\f(I,U)/Ω－10.190.150.120.110.09eq\f(1,R)/Ω－10.130.080.060.050.04(3)此试验中电阻Rx的测量值与真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)。解析：(1)由于待测电阻阻值较小，接受电流表外接；由于电流表量程太大，需要给待测电阻并联一可读出电阻值的分流电阻，所以选择电路A。(2)利用描点法作出eq\f(I,U)－eq\f(1,R)图象，依据电路图A，利用欧姆定律和并联电路规律，U/R＋U/Rx＝I，解得eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)＋eq\f(1,Rx)。对比图象，图象在纵轴截距的倒数为待测电阻阻值，即Rx＝1/0.061Ω＝16.4Ω。(3)因电压表eq\o\ac(○,V)的分流作用，图象在纵轴上的截距应为eq\f(1,Rx)＋eq\f(1,RV)，因此测得的Rx值偏小。答案：(1)A(2)图象见解析16.4(3)偏小2．使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。试验时，将多用电表调至×1Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：(1)仪器连线如图3所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔a为________(填“红”或“黑”)色；(2)若适当调整电阻箱后，图12中多用电表、电流表图3与电阻箱的示数分别如图4(a)、(b)、(c)所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为________mA，电阻箱的读数为________Ω；图4(3)将图4中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为________mA；(保留3位有效数字)(4)计算得到多用电表内电池的电动势为________V。(保留3位有效数字)解析：(1)依据全部电器“红进黑出”的一般原则，对多用电表有，电流从红表笔进入多用电表，电流从黑表笔流出多用电表，由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极，故电流经过多用电表从a表笔流出，故a表笔为多用电表的黑表笔。(2)欧姆表读数为R＝14.0Ω；电流表读数为I＝53.0mA；电阻箱读数为4×1Ω＋6×0.1Ω＝4.6Ω。(3)多用电表接外电路时，考虑到多用电表表头的电流刻度是均匀的，其表头偏转的格数与表盘总格数之比为26∶50，而多用电表接外电路时，外电路电流表示数为I＝53.0mA，设两表笔短接时通过多用电表的电流为I0，则eq\f(26,50)＝eq\f(I,I0)，解得I0＝102mA。(4)设多用电表内阻为r，已知外电路电阻为R＝14Ω，多用电表接外电路时：E＝I(r＋R)，多用电表两表笔短接时：E＝I0r，联立解得多用电表内的电池电动势E＝1.54V。答案：(1)黑(2)14.053.04.6(3)102(4)1.543．(2022·福建高考)某争辩性学习小组欲测定一块电池的电动势E。(1)先直接用多用电表测定该电池电动势。在操作无误的状况下，多用电表表盘示数如图5所示，其示数为________V。图5(2)然后，用电压表、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势。①依据电路图，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路。图6②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表相应示数U。该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的eq\f(1,R)与eq\f(1,U)的值。请用表中数据在坐标纸上描点，并作出eq\f(1,U)－eq\f(1,R)图线。图7R/(Ω)166.771.450.033.325.020.0U/(V)8.35.94.84.23.22.9eq\f(1,R)/(×10－2Ω－1)0.601.402.003.004.005.00eq\f(1,U)/(V－1)0.120.170.210.240.310.34③从图线中可求得E＝____________V。解析：(1)多用电表使用10V电压挡，刻度盘上每小格对应的示数为0.2V，所以读数为9.4V。(2)由电路图可知E＝U＋eq\f(U,R)(R0＋r)，所以eq\f(1,U)＝eq\f(R0＋r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)，故eq\f(1,U)轴上的截距为eq\f(1,E)，由图线可求得E的值。答案：(1)9.4(2)①连线如图所示②所作图象如图所示③10.0(9.5～11.1V均正确)4．在“描绘小灯泡伏安特性曲线的试验”中(1)为减小试验误差，便利调整，请在给定图17甲的A、B、C、D四个电路图和E、F、G三个滑动变阻器中选取适当的电路图和器材，并将它们的编号填在横线上。应选取的电路图是________，滑动变阻器应选取________。E．总阻值15Ω，允许通过的最大电流为2A的滑动变阻器F．总阻值200Ω，允许通过的最大电流为2A的滑动变阻器G．总阻值1000Ω，允许通过的最大电流为1A的滑动变阻器(2)由试验得到小灯泡的伏安特性曲线如图乙中b线。将该小灯泡与一干电池组成闭合回路，该电池两极间的电压随电路中电流的变化关系图线如图18中a线所示，则小灯泡与电池连接后的实际功率为________W；若再将一阻值为0.75Ω的电阻串联在电路中，则小灯泡的实际功率为________W。图8图9解析：(1)由小灯泡的伏安特性曲线(图中b线)可知，小灯泡电阻很小，不超过1Ω，且电表示数从零开头读数，因此电流表接受外接法，滑动变阻器应当接受分压式接法，C图正确；滑动变阻器接受分压式接法，为了便于调整，应接受总阻值较小的，故应选择E。(2)两图线的交点坐标即为小灯泡的电压和电流，实际功率P＝UI＝0.72W；依据电池的U－I图线可知，电池的内阻为0.75Ω，若再将一阻值为0.75Ω的电阻串联在电路中，相当于小灯泡与等效内阻为1.5Ω的电源连接，在U－I坐标系内，连接(0,1.5V)和(1.0A,0)两个点，作出等效电源的U－I图线，读出该图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标为(0.80A,0.30V)，此即为小灯泡的电流和电压值，故灯泡的实际功率为0.24W。答案：(1)CE(2)0.720.245．(2022·北京高考)在“测定金属的电阻率”试验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图10所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)。图10(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。试验所用器材为：电池组(电动势3V，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行试验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上试验数据可知，他们测量Rx是接受图11中的________图(选填“甲”或“乙”)。图11(3)图12是测量Rx的试验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请依据(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。图12(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图13所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图18中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数