全国通用2022高考物理二轮复习专题五第12讲电学实验提升训练

第12讲　电学实验专题提升训练1.(2022·中山二模)某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻R0，步骤如下：(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1甲所示，由图可知其长度为________mm。　　图1(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为________mm。(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图2，则该电阻的阻值约为________Ω。图2(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱体电阻R电流表A1(量程0～4mA，内阻约50Ω)电流表A2(量程0～10mA，内阻约30Ω)电压表V1(量程0～3V，内阻约10kΩ)电压表V2(量程0～15V，内组约25kΩ)直流电源E(电动势4V，内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A)滑动变阻器R2(阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A)开关S，导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在虚线框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号。8\n解析　(1)50mm＋3×0.05mm＝50.15mm。(2)4.5mm＋20.0×0.01mm＝4.700mm。(3)22×10Ω＝220Ω。(4)电源电动势为4V，所以电压表选用V1，通过待测电阻的电流最大值约为I＝＝A≈10mA，所以电流表选用A2；因＞，所以电流表采用外接法；为使实验误差较小，且能测得多组数据，滑动变阻器图应该采用分压式接法，变阻器若采用R2，不便于调节，故应采用R1，电路图如图所示。答案　(1)50.15　(2)4.700　(3)220　(4)见解析2.(2022·浙江理综，22)图3是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。图3图48\n(1)根据图3画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图4中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V。所示读数为：①________、②________、③________、④________。两组数据得到的电阻分别为________和________。解析　(1)实验电路图如图所示。(2)电流表量程为0.6A时，最小刻度为0.02A，读数读到小数点后两位，所以①表示数为0.10A，②表示数为0.24A；电压表量程为3V，最小刻度为0.1V，应估读到0.01V，所以③表示数为2.00V，④表示数为0.27V，根据欧姆定律R1＝＝＝8.3Ω，R2＝＝Ω＝2.7Ω。答案　(1)见解析图　(2)①0.10A(0.10±0.02均可)②0.24A(0.24±0.02均可)　③2.00V(2.00±0.02均可)　④0.27V(0.27±0.02均可)；8.3Ω(8.3±0.2均可)　2.7Ω(2.7±0.2均可)3.(2022·宁波市高三模拟)现有一特殊的电池，其电动势E约为9V，内阻r在35Ω～55Ω范围，最大允许电流为50mA。为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用图5甲的电路进行实验。图中电压表看做理想电表；R为电阻箱，阻值范围为0～9999.9Ω；R0为定值电阻。图5(1)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读出电压表的示数U8\n，再改变电阻箱阻值，测得多组数据，然后作出有关物理量的线性图象，如图乙所示，由图可求得电源的电动势和内阻。a.请写出该线性图象对应的函数表达式________。(用字母E、r、U、R、R0表示)b.请标明图乙中两个坐标轴所表示的物理量，横坐标________，纵坐标________。(2)根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为________V，内电阻r为________Ω。解析　(1)a.由闭合电路欧姆定律E＝·(r＋R0＋R)，经变换得＝·＋。b.自变量为，因变量。(2)由＝·＋及题图乙知，纵截距为＝0.1，所以E＝10V；斜率为＝≈4.6，所以r＝46Ω。答案　(1)a.＝·＋　b.　(2)10　46(44～48)4.LED绿色照明技术已经走进我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为500Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有A.电流表A1(量程为50mA，内阻RA1约为3Ω)B.电流表A2(量程为3mA，内阻RA2＝15Ω)C.定值电阻R1＝697ΩD.定值电阻R2＝1985ΩE.滑动变阻器R(0～20Ω)F.电压表V(量程0～12V，内阻RV＝1kΩ)G.蓄电池E(电动势为12V，内阻很小)H.开关S(1)部分电路原理图如图6所示，请选择合适的器材，电表1为________，电表2为________，定值电阻为________。(填写器材前的字母编号)图68\n(2)将电路图(图6)补充完整。(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝________(用已知量和测量量表示)，当表达式中的________(填字母)达到________，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为LED灯正常工作时的电阻。解析　(1)电表2与定值电阻串联，应是电流表，根据电流表示数可得LED两端的电压，由于电流表A1阻值未知，所以电表2选用A2，定值电阻R1阻值太小，因此定值电阻应选用R2；电流表A1量程太大，电压表内阻已知，可以当电流表使用，所以电表1选用电压表。(3)电压表示数为U，电流表示数为I2，＝I2＋，可得Rx＝；当I2(R2＋RA2)＝3V，即I2＝1.5mA时LED灯正常工作，Rx的值为LED灯正常工作时的电阻。答案　(1)F；B；D　(2)如图所示　(3)；I2；1.5mA5.(2022·安徽理综，21，Ⅱ)某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100μA、内阻为2500Ω的表头，一个开关，两个电阻箱(0～999.9Ω)和若干导线。(1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表，则应将表头与电阻箱________(填“串联”或“并联”)，并将该电阻箱阻值调为________Ω。(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图7所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表。图7123456R(Ω)95.075.055.045.035.025.0I(mA)15.018.724.829.536.048.0IR(V)1.421.401.361.331.261.20①根据表中数据，图8中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图8中，并画出8\nIR－I图线；图8②根据图线可得电池的电动势E是________V，内阻r是________Ω。解析　(1)要将电流表量程扩大，需要并联电阻，由并联电路特点：IgRg＝(I－Ig)R并，将I＝50mA，Ig＝100μA，Rg＝2500Ω代入解得R并＝5.0Ω。(2)①作IR－I图线，如图所示。(2)根据实验电路知，IR表示电源的路端电压，I表示电路的电流，故IR－I图线的纵轴截距即为电池的电动势，则E＝1.53V，图线斜率的绝对值即为电池的内阻，则r＝||＝2.0Ω。答案　(1)并联　5.0　(2)①如解析图所示　②1.53　2.06.为测量某金属丝的电阻率，现截取了其中的一段，用米尺测出金属丝的长度L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表粗测其电阻约为R。(1)将米尺的0刻度线与金属丝的左端对齐，图9甲中读出其长度L＝________mm；(2)用螺旋测微器测金属丝的直径，图乙中读出其直径D＝________mm；(3)选择多用电表“×10”挡粗测金属丝的电阻，图丙中读出其电阻R＝________Ω。8\n图9(4)接着，该同学用伏安法尽可能精确地测出该金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率。实验室提供的器材有：A.直流电源E(电动势4V，内阻不计)B.电流表A1(量程0～3mA，内阻约50Ω)C.电流表A2(量程0～15mA，内阻约30Ω)D.电压表V1(量程0～3V，内阻10kΩ)E.电压表V2(量程0～15V，内阻25kΩ)F.滑动变阻器R1(阻值范围0～15Ω，允许通过的最大电流2.0A)G.滑动变阻器R2(阻值范围0～2kΩ，允许通过的最大电流0.5A)H.待测电阻丝Rx，开关、导线若干要求较准确地测出其阻值，电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________。(填题首字母)(5)在如图10所示的实物上画出连线(部分线已画出)。图10解析　(1)由刻度尺读出长度为L＝191.2mm；(2)由螺旋测微器读出其直径为D＝0.5mm＋18.0×0.01mm＝0.680mm；(3)由欧姆表读出其阻值为R＝22×10Ω＝220Ω；(4)最大电流约为A＝18mA，电流表选量程为0～15mA的A2；由于最大电压为4V，电压表选量程为0～3V的V1；由于尽可能精确测量其阻值，要求电流、电压值分布范围大，滑动变阻器采用分压式连接，选阻值较小的R18\n；(5)将待测电阻的阻值与所选电流表和电压表的内阻进行比较可知，待测电阻为阻值较小的电阻，电流表外接，滑动变阻器分压式连接，实物连线图如答图所示。答案　(1)191.2(191.1～191.6均可)　(2)0.680(3)220Ω　(4)C　D　F　(5)如图所示8