【志鸿优化设计】2022高考物理二轮总复习 专项突破训练 电学实验（含解析）

电学实验专项训练1.某工人用游标卡尺测出工件的直径,如图甲所示的读数是mm。用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,如图乙所示的读数是　　　mm。 2.某同学把较粗的铜丝和铁丝相隔较近插入苹果中,制成一个苹果电池,用如下器材研究苹果电池的电动势与内阻:开关、电阻箱(最大阻值为999Ω)、毫安表(量程Ig=1mA,内阻忽略不计)、导线若干。图1(1)在图1中用实线连接成实验电路。(2)闭合开关,改变电阻箱的阻值R,记录多组I、R的数据,作出R图象如图2中直线a。由此可知此时苹果电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。 (3)增大铜丝和铁丝的插入深度,重复上述步骤进行实验,作出的R图线如图2中直线b。由此可知,电极插入的深度增大,电池电动势　　　　,内阻　　　　。(均选填“增大”“减小”或“不变”) 图23.(2022·江西南昌模拟)发光二极管(LED)是一种节能、环保的元器件,被广泛应用到显示器、照明等各领域。某兴趣小组为探究工作电压是“1.4~4V”、正向直流电流是“5~20mA”的LED的IU曲线,设计了如图1所示的实验电路。实验室备有以下器材:图1电流表A1:量程0~50mA,内阻约为50Ω6\n电流表A2:量程0~200mA,内阻约为10Ω电压表V:量程0~5V,内阻约为10kΩ滑动变阻器R1:阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A滑动变阻器R2:阻值范围0~1kΩ,允许最大电流100mA直流电源E:输出电压6V,内阻不计开关(S),导线若干(1)为了提高实验结果的准确性,电流表应选择　　　　;滑动变阻器应选用　　　　。(以上填器材代号) (2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图2所示的IU图象,而发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图3所示。其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率Φ与供给发光二极管的电功率比值,则发光二极管效率达最大时其电阻RL=　　　　Ω,辐射的光功率Φ=　　　　W。 图2图34.(2022·宁夏银川一中小班辅导)某实验小组利用实验室提供的器材探究一种合金丝的电阻率ρ,所用器材包括:A.待测合金丝ac:长度约1m,电阻约20Ω;B.电压表:测量范围0~5V,内阻约50kΩC.电流表:测量范围0~0.5A,内阻约0.3ΩD.滑动变阻器:电阻变化范围0~10Ω;E.直流电源:电动势约9V;F.螺旋测微器、刻度尺、开关,导线若干。(1)将合金丝ac拉直后固定在绝缘刻度尺上,其中a端点固定在刻度尺的0刻度上,c端点固定在刻度尺的另一端,并在合金丝上夹上一个可移动的小金属夹,b是金属夹与合金丝的接触点。根据现有器材,图甲中实验电路应该选用的是　　　　。 6\n甲(2)用螺旋测微器测量合金丝的直径D,示数如图乙,则D=　　　　mm。 (3)实验的主要步骤如下:①正确连接电路,调节金属夹的位置,将滑动变阻器触头调到适当位置,合上开关;②反复调节滑动变阻器,让电流表的示数为I=0.360A,读出电压表的示数U,同时记录ab间合金丝对应的长度L;③断开开关,调节金属夹的位置,合上开关,重复②的操作。(4)依据原理可知,U与L应遵从的关系是U=　　　　。(用测得量和已知量的字母表示) (5)该小组依据测得的多组U与L的数据,作出了图丙所示的UL图线,由图可求得该合金丝的电阻率为ρ=　　　　Ω·m。(保留两位有效数字) 5.某同学对有故障的电热毯进行探究。图1是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接。图2为测试电路实物图,A、B为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表。①请画出与图2对应的电路图。②断开K1,用上述测试电路在1和1'之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的UI曲线如图3所示。已知电热线材料的电阻率为2.8×10-7Ω·m,电热线的直径为0.200mm,可求得此电热线的电阻为　　　　kΩ,总长度为　　　m。(结果均保留两位有效数字) 图16\n图2图3③为了进一步检查故障,该同学闭合开关K1和K2,用表笔A和B分别对图1中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路,位置在　　　　　　　之间(在“1和2”“1'和2'”“2和3”“2'和3'”中选填一项)。 测试点3和3'1和1'1和31和2'2'和3'电表指针有无偏转电压表有有无有无电流表无有有无有答案与解析电学实验专项训练1.答案:10.50　1.727(1.726~1.729)解析:20分度的游标卡尺的精度为0.05mm,图甲中游标卡尺的读数为10mm+10×0.05mm=10.50mm;图乙中螺旋测微器的读数为1.5mm+22.7×0.01mm=1.727mm。2.答案:(1)如图所示6\n(2)1.0　900　(3)不变　减小解析:本题考查“测量电源电动势和内阻”的实验,意在考查学生对电学实验的掌握和实验迁移能力。(1)由于实验给出电流表和电阻箱,电阻箱和电流表串联可代替电压表,利用闭合电路欧姆定律可求出电源电动势和内电阻,连接实物图如图所示。(2)由R图象可以看出图象斜率表示电源电动势,则E1=V=1.0V,图象的横轴截距表示电阻箱连入电路的电阻为零时的电流,则r==900Ω。(3)由于图象斜率不变,所以电源电动势不变,图象的横轴截距变小,表示短路电流的倒数变小,短路电流变大,故内阻变小。3.答案:(1)A1　R1　(2)267　0.00576解析:(1)因该LED的最大正向直流电流是20mA,所以电流表应选择A1,由题图1可知,供电电路采用分压式接法,所以选择的滑动变阻器应是阻值较小的R1。(2)由题图3可知发光二极管效率达最大时电流为6mA,由题图2可知其对应的电压为1.6V,故此时电阻RL==267Ω;根据题意可知60%=×100%,则辐射的光功率Φ=0.00576W。4.答案:(1)D　(2)0.300　(4)　(5)1.2×10-6解析:本题以“探究一种合金丝的电阻率ρ”为素材,考查螺旋测微器的读数、实验原理的理解、实验数据的分析处理等,意在考查考生应用数学图象分析、处理物理问题的能力和分析综合推理的能力。(1)滑动变阻器的最大电阻为10Ω,若采用限流式连接,电压的调控范围为6~9V,采用分压式连接,能把电阻丝的电压调整至5V,电压表的读数更有效,因Rac<,电流表采用外接法,选项D正确。(2)螺旋测微器读数为D=30.0×0.01mm=0.300mm。(4)对电阻丝,分别由欧姆定律和电阻定律得Rx=和Rx=ρ,联立解得U=。(5)由UL图线可得斜率k=V/m=6V/m,该合金丝的电阻率ρ==1.2×10-6Ω·m。5.答案:①电路图见解析　②0.58(0.57到0.59均可)　65(64到66均可)　③1'和2'解析:①电路图如图所示②UI曲线中,图线的斜率即为电阻的测量值,R=kΩ=0.58kΩ,根据R=ρ=ρ,代入数据得l=65m。③测3与3'间,电流表无示数,说明图中的电热线或某两点间断路;测1和1'间时,电流表有示数,说明电热线是好的;测1和3间电流表有示数,说明1和3间没有断路;测2'和3',电压表无示数,电流表有示数,说明2'和3'间没有断路;测1和2'6\n间电流表无示数,说明1和2'间断路,所以断路位置必在1'和2'间。6