【志鸿优化设计】2022高考物理二轮总复习 专项能力训练 专题15 电学实验（含解析）

专题15　电学实验(时间:45分钟　满分:100分)1.(14分)(2022·天津理综,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);一个开关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,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是　　　　(填字母代号)。 A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量(2)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。2.(14分)(2022·河南开封模拟)利用如图所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势。图中Ex为待测电源,Es为标准电源(电动势Es已准确测出),E为工作电源,为电路提供电流。G为零刻度在中央的灵敏电流计,AB为一根粗细均匀的电阻丝,C、D为AB上的两个活动接触点,可以在电阻丝上移动。与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺,可以测出CD之间的长度。实验步骤如下:(1)按电路图连接好电路,K1处于断开状态,K2处于两个触点都不接的状态。(2)先闭合K1,调整RP至合适位置。(3)将K2掷于1位置,调整C、D触头使电流计指向零刻度,记下　　　　　　。 (4)将K2掷于2位置,重新调整C、D位置,使　　　　　　,并记下　　　　　　。 (5)断开K1,计算待测电源的电动势的表达式为Ex=　　　　。 3.(16分)甲(2022·河北唐山模拟)理想电压表的内阻无穷大,而实际电压表并非如此,现要测量一个量程为0~3V、内阻约为3kΩ的电压表的阻值,实验室备有以下器材:A.待测电压表V1:量程为0~3V,内阻约为3kΩB.电压表V2:量程为0~6V,内阻约为6kΩ6\nC.滑动变阻器R1:最大阻值20Ω,额定电流1AD.定值电阻R0E.电源:电动势6V,内阻约1ΩF.开关一个、导线若干(1)利用以上器材设计如图甲所示测量电路,请你按图甲所示电路将图乙中的实验仪器连接起来;乙丙(2)请写出按该电路测量电压表V1内阻RV的表达式:　　　　; (3)在正确连接电路后,闭合开关S,不断调节滑动变阻器R1的滑片位置,记录多组电压表V1、V2示数,作出U2U1图线如图丙所示。若R0=1480Ω,由图线上的数据可得RV=　　　　Ω。 4.(18分)(2022·山东理综,22)实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度。可供使用的器材有:电流表:量程0.6A,内阻约0.2Ω;电压表:量程3V,内阻约9kΩ;滑动变阻器R1:最大阻值5Ω;滑动变阻器R2:最大阻值20Ω;定值电阻:R0=3Ω;电源:电动势6V,内阻可不计;开关、导线若干。回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应选　　　　(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至　　　　6\n(选填“a”或“b”)端。 (2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接。(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图乙所示,读数为　　　　V。 (4)导线实际长度为　　　　m(保留2位有效数字)。 5.(18分)(2022·安徽皖南八校联考)甲一电压表的量程标定不准确,某同学利用图甲所示电路测量该电压表的实际量程Umax。所用器材有:量程标定为3V的不准确的电压表V1,内阻r1=3kΩ;量程标定为15.0V的标准电压表V2;标准电阻R0,阻值为9kΩ;滑动变阻器R,总电阻为20.0Ω;电源E,电动势为18.0V,内阻可忽略;开关S;导线若干。回答下列问题:(1)按电路图甲连接实物图乙。(2)开关S闭合前,滑动变阻器的滑动端P应滑至　　　　(选填“a”或“b”)端。 (3)开关S闭合后,调节滑动变阻器,使电压表V1满偏;若此时电压表V2的示数为U2,则V1的量程为　　　　。 (4)若测量时电压表V1未调到满偏,两电压表的示数如图丙,从图丙中读出V1的示数U1=　　　　,V2的示数U2=　　　　;由读出的数据计算Umax=　　　　。(计算结果保留三位有效数字) 6.6\n(20分)(2022·武汉武昌区调研)一位同学想将一个量程约为5V有清晰刻度但没有示数、内电阻约为10kΩ的电压表Vx改装成一个量程为15V的电压表,可以使用的实验器材如下:A.电源(电动势约15V,内电阻小于2Ω)B.标准电压表V0(量程为15V,内电阻约30kΩ)C.电阻箱(阻值范围0~9999.9Ω)D.电阻箱(阻值范围0~99999.9Ω)E.滑动变阻器(阻值为0~20Ω)F.滑动变阻器(阻值为0~20kΩ)G.开关S和导线若干为了正确改装,需要测量出电压表Vx的量程和内电阻,该同学的实验操作过程为:(1)将实验仪器按图甲所示电路连接,电阻箱R1应选　　　　,滑动变阻器R0应选　　　　(填仪器前的字母序号); 甲(2)将电阻箱R1的阻值调至最大,将滑动变阻器的滑片P移至滑动变阻器的接近右端处,闭合开关S;接着调节电阻箱,直至电压表Vx满偏,记录此时电阻箱的阻值和标准电压表V0的示数U;(3)向左移动滑片P至滑动变阻器的另一位置,再次调节电阻箱R1直至电压表Vx满偏,记录此时电阻箱的阻值和标准电压表V0的示数;(4)重复步骤(3)3~5次;(5)该同学将实验中记录的各组电阻箱的阻值R和标准电压表V0的示数U的数据在UR坐标系中正确地描好点(如图乙),请你在图中完成UR图线。乙(6)根据图线可以求得电压表Vx的量程为　　　V,内电阻为　　　　Ω。将电压表Vx与一个阻值为　　　　Ω的电阻串联就可以组成量程为15V的电压表。 答案与解析专题15　电学实验6\n1.答案:(1)AC　(2)解析:(1)根据指针偏角很大可知待测电阻阻值很小,应换“×1”挡位,重新调零后测量,所以选项A、C正确。(2)根据实验目的可知需测量待测电阻的电压、电流,为此需要将其中一个电流表G改装成一个电压表(将电流表G与R1串联,改装后量程为3V),将另一个电流表(将电流表G与R2并联改装成一个电流表,量程为1A),然后用改装后的电表采用“伏安法”测电阻Rx,由于Rx阻值较小,所以采用电流表外接法。滑动变阻器采用“限流式”接法,可使电路能耗较小。设计电路见答图。2.答案:(3)CD间的长度l1　(4)电流计指针指向零刻度　CD间的长度l2　(5)Es解析:本题考查测定电源的电动势的实验,意在考查考生对实验原理的分析能力。(3)由题意知应记下CD间的长度l1。(4)使电流计指针指向零刻度并记下此时CD间的长度l2。(5)根据电阻定律得R1=ρ,R2=ρ,由电路特点可得I=,联立可得,Ex=Es。3.答案:(1)如图　(2)RV=R0　(3)2960解析:本题考查并联电路特点及欧姆定律,意在考查考生由实验目的确定实验原理完成实验的能力。由并联电路两端电压相等可知,定值电阻R0两端的电压为U0=U2-U1,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流为I0==IV1,因此电压表V1的内阻RV=,解以上三式得RV=R0,将其变形得到U2=(1+)U1,由图象斜率k=1.5=1+⇒RV=2960Ω。4.答案:(1)R2;a。　(2)如图所示。(3)2.30(2.29、2.31均正确)。　(4)94(93、95均正确)。6\n解析:(1)由R=ρ得,铜线电阻Rx约1.7Ω,电路中Rx+R0约4.7Ω,若选R1=5Ω的滑动变阻器,则电路中电流将超过电流表量程,故滑动变阻器选R2。为保护电路,闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端,使其电阻为最大。(2)连接图见答案。(3)电压表量程3V,指针在2后第3条刻度线,故读数为2.30V,估读为2.29或2.31均可。(4)R0+Rx=Ω=4.6Ω,Rx=1.6Ω,由Rx=ρ得l=94m。5.答案:(1)如图所示　(2)a　(3)　(4)2.50V　12.0V　3.60V解析:实物连线如图所示;在闭合开关前,应使分压部分电压为零,即滑片应置于a端。闭合开关后,并联部分电压相等,则电压表V1的量程为。题图丙中两电压表读数为U1=2.50V和U2=12.0V;电压表的量程为Umax,则有,解得Umax=3.60V。6.答案:(1)D　E　(5)图线如下图(6)4.5　9000　21000解析:本题考查电压表改装的实验,意在考查考生对电压表改装的掌握情况,以及对该实验的理解。电压表内阻约为10kΩ,电阻箱应选择D;电路为分压电路,因此滑动变阻器应该选择E;描点连线作出图象,由图象可知,纵轴截距表示Vx的量程,由题图可知为4.5V;当电压表示数为Vx量程的2倍时,电阻箱分压与电压表Vx分压相等,此时电阻箱的电阻值等于电压表Vx的内阻。要将该电压表改装为量程为15V的电压表,需要串联21000Ω的电阻。6