2020年高三物理第二轮专题练习之电学实验(新人教)

2020年高三物理第二轮专题练习之电学实验(新人教)

电学实验 ‎1.（1）如图甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接。‎ （2） 某同学从标称为“220 V 25 W”、“220 V 500 W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示。该灯泡的阻值是___________，标称的额定功率为______________‎ ‎2.图示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的偏电流=300A,内阻Rg=100 ，可变电阻R的最大阻值为10 k，电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 ，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是 色，接正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx= k.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx其测量结果与原结果相比较 （填“变大”、“变小”或“不变”）。3.某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：‎ - 10 -‎ 器材（代号）‎ 规格 ‎ 电流表（A1）‎ 电流表（A2）‎ 电压表（V1）‎ 电压表（V2）‎ 滑动变阻器（R1）‎ 滑动变阻器（R2）‎ 直流电源（E）‎ 开关（S）‎ 导线若干 量程0~50mA，内阻约为50‎ 量程0~200mA，内阻约为10‎ 量程0~3V，内阻约为10k 量程0~15V，内阻约为25k 阻值范围0~15，允许最大电流1A 阻值范围0~1k，允许最大电流100mA 输出电压6V，内阻不计 ‎①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ；电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（以上均填器材代号）‎ ‎②为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。‎ ‎③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？‎ 相同点： ，‎ 不同点： 。‎ ‎ ‎ ‎4.如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根 导线以及电路中的各点连接。‎ ‎（1）为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的 挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的 挡。‎ ‎（2）在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明___ 可能有故障 - 10 -‎ ‎（3）将小灯泡拆离电路，写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。‎ ‎ ‎ ‎5.（12分）一直流电压表，连成为1V，内阻为1000Ω。现将一阻值在5000～7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的连成。为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为6～7V，内阻可忽略不计），一阻值R2=2000Ω的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线。‎ ‎（1）为达到上述目的，将答题卡上对应的图连成一个完整的实验电路图.‎ ‎（2）连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V，由此可以计算出改装后电压表的量程为 V，电源电动势为 V. ‎ ‎6.某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤：‎ ‎（1）检查多用电表的机械零点。‎ ‎（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至电阻测量挡适当的量程处。‎ ‎（3）将红、黑表笔____①_______，进行欧姆调零。‎ ‎（4）测反向电阻时，将____②______表笔接二极管正极，将____③_____表笔接二极管负极，读出电表示数。‎ ‎（5）为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘____④_______（填“左侧”、“右侧”或“中央”）；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3）、（4）。‎ ‎（6）测量完成后，将选择开关拔向_____________⑤________________位置。‎ ‎7.某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律。图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1∶2。当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放。结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30°。若本实验允许的最大误差为±4％，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？‎ A A mA ‎＋‎ ‎－‎ R0‎ S E ‎8.一毫安表头满偏电流为9.90 mA，内阻约为300 Ω．要求将此毫安表头改装成量程为1‎ - 10 -‎ ‎ A的电流表，其电路原理如图所示．图中， 是量程为2 A的标准电流表，R0为电阻箱，R为滑动变阻器，S为开关，E为电源．‎ ‎⑴完善下列实验步骤：‎ ‎①虚线框内的实物图按电路原理图连线；‎ ‎②滑动变阻器的滑动头调至 端（填“a”或“b”），电阻箱R0的阻值调至零；‎ ‎③合上开关；‎ ‎④调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为1 A；‎ ‎⑤调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）；‎ ‎⑥多次重复步骤④⑤，直至标准电流表的读数为 ，同时毫安表指针满偏．‎ ‎⑵回答下列问题：‎ ‎①在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3.1 Ω，由此可知毫安表头的内阻为 ．‎ ‎②用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流 为 ‎ ‎③对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：‎ ‎ 。‎ ‎9.在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。‎ ‎（1）画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。‎ ‎（2）写出主要的实验操作步骤 ‎10.有一电阻R ，其阻值大约在40Ω至50Ω之间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组ε，电动势为9 V，内阻忽略不计；电压表V，量程为0至10 V，内阻20KΩ；电流表A1，量程为0至50ｍＡ，内阻约20Ω；电流表A2，量程为0至300mＡ，内阻约4Ω；滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A；滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.3Ａ，开关Ｓ及导线若干。实验电路图如图１所示，实验中要求多测几组电流、电压值。在实验中应选        电流表和       滑动变阻器。‎ - 10 -‎ ‎11.Ⅰ用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。‎ Ⅱ用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：‎ ‎（a）电流表（量程0.6A、3A）；‎ ‎（b） 电压表（量程3V、15V）‎ ‎（c） 定值电阻（阻值1、额定功率5W）‎ ‎（d）定值电阻（阻值10，额定功率10W）‎ ‎（e）滑动变阻器（阴值范围0--10、额定电流2A）‎ ‎（f）滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A）‎ 那么 ‎（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A； R0应选择 的定值电阻，R应选择阻值范围是 的滑动变阻器。‎ ‎（2）引起该实验系统误差的主要原因是 。‎ ‎ ‎ - 10 -‎ 参考答案及解析 ‎1.【答案】（1）如图；（2）150，“220V 300W”‎ ‎【解析】本题考查多用电表 和电路设计 ‎(1)如图所示。实验要求电压从零开始调整，滑动变阻器采用分压式接法。‎ ‎（2）15×10=150Ω，P=标称300W的灯泡 ‎2.【答案】红，5，变大 ‎【解析】本题考查欧姆的结构、测量原理和相关计算，还涉及测量误差的分析。‎ 欧姆表是电流表改装的，必须满足电流的方向“+”进“-”出，即回路中电流从标有“+”标志的红表笔进去，所以与A相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接(即Rx=0)时，电流表应调至满偏电流Ig，设此时欧姆表的内阻为R内此时有关系 得；当指针指在刻度盘的正中央时I=Ig/2，有，代入数据可得；当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式，欧姆表内阻 R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。‎ ‎3.【答案】①A2 V1 R1‎ ‎ ②如图 - 10 -‎ ‎③相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系，该元件的电阻随电压的增大而减小，而笑电珠的电阻值随电压的升高而增大。‎ ‎【解析】 ①图像中电流0～0.14A，电流表选A2；电源电压6V，但图像只要求电压在0～3V之间调整，为了测量准确电压表选V1；由于绘制图像的需要，要求电压从0～3V之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了能很好调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R1。‎ ‎②该元件约几十Ω，，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法。‎ ‎③从图像的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图像上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数。‎ ‎4.【答案】（1）电压；欧姆 ‎ （2）开关或连接点5、6‎ ‎（3）①调到欧姆档 ‎②将红、黑表笔相接,检查欧姆档能否正常工作 ‎③测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大,表明小灯泡有故障.‎ ‎【解析】(1)在1、2两点接好的情况下,应当选用多用电表的电压档,在1、2同时断开的情况下,应选用欧姆档 ‎(2)表明5、6两点可能有故障.‎ ‎(3) ①调到欧姆档②将红黑表笔相接,检查欧姆档能否正常工作③测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大,表明小灯泡有故障.‎ ‎5.【答案】7，6.3‎ ‎【解析】将待测电压表与标准电阻串联后与电源连接即可。设电源电动势为E，则由闭合电路欧姆定律，当两开关都闭合时，R2被短路，有：当S1闭合，S2断开时，解两式得：R1=6000Ω ，E=6.3V；根据串联分压原理，可得电压表量程为7V。‎ ‎6.【答案】（3）短接 ‎（4）红 黑 - 10 -‎ ‎（5）中央 ‎（6）OFF ‎【解析】本题考查多用电表的使用.首先要机械调零.在选择量程后还要进行欧姆调零而且每一次换量程都要重复这样的过程.(3)将红黑表笔短接,即为欧姆调零.测量二极管的反向电阻时应将红笔接二极管的正极,黑接负极.欧姆表盘的刻度线分布不均匀,在中央的刻度线比较均匀,所以尽量让指针指向表盘的中央.测量完成后应将开关打到off档.‎ ‎7.【解析】设摆球A、B的质量分别为、，摆长为l，B球的初始高度为h1，碰撞前B球的速度为vB.在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得 ‎ ① ‎ ‎ ②‎ 设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为P1、P2。有P1=mBvB ③‎ 联立①②③式得 ④‎ 同理可得 ⑤‎ 联立④⑤式得 ⑥‎ 代入已知条件得 ⑦‎ 由此可以推出≤4% ⑧‎ 所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律。‎ ‎8.【答案】⑴①连线如图 ‎ ②b ‎ ⑤减小 ‎ ⑥1 A ‎ ⑵①310 Ω ‎②0.495（0.494～0.496均可）‎ ‎③例如：电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；标准表和毫安表的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比；等等 - 10 -‎ ‎【解析】（1）将滑动变阻器的滑动头调至b点是为了保护毫安表；在调节电阻箱时，由于接入回路的电阻增加，故电流表电流会减小；为了能成功改装为1A的量程的电流表，需要通过调节滑动变阻器使标准电流表示数回到1A；（2）电阻箱的电阻读数为3.1Ω，此时毫安表满偏，电阻箱上的电流为1000mA－9.9mA=990.1mA，根据并联电阻值与电流值成反比，可计算毫安表的内阻为310Ω；若毫安表半偏，电阻箱的电流也减半为495mA=0.495A；本实验可能因电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化，导致标准电流表的示数无法精准显示1A，还有电表本身读数上的误差，以及电表指针偏转本身不是随电流均匀偏转等都可能影响改装后的电流表的准确程度。‎ ‎9.【解析】‎ ‎（1）实验电路如右图所示。‎ ‎（2）①将S2与Rx相接，记下电流表指针所指位置 ‎②将S2与R1相接，保持R2不变，调节R1的阻值，使电流表的指针在原位置上，记下R1的值，则Rx＝R1。‎ ‎10.【解析】首先估算电路中可能达到的最大电流值，假设选电流表A1，则 ‎，超过了A1的量程，假设选电流表A2，‎ 则，未超出A2的量程，故应选电流表A2，这一选择遵循了安全性原则。‎ 对滑动变阻器的选择。假设选R1，电路中的最小电流约为，‎ 故电路中的电流强度范围为0.06A～0.18A。又假设选R2，电路中的最小电流约为.‎ 故电路中的电流强度范围为0.005A～0.18A，因为电流表A2的量程为0.3Ａ，电流强度为0.06Ａ时，仅为电流表A2量程的1/5，如果移动滑动变阻器阻值再增大，其电流表的示数将更小，读数误差会更大，因此对于R2‎ - 10 -‎ 而言，有效的调节长度太小，将导致电流强度值随滑动片位置的变化太敏感。调节不方便，故应选滑动受阻器R1。这一选择就遵循了方便性原则。‎ ‎11.【答案】I．‎ 指针位置 选择开关所处的档位 读 数 a 直流电流100mA ‎23.0mA 直流电压2.5V ‎0.57V b 电阻×100‎ ‎320Ω II．‎ ‎（1）3，0.6，1，0～10。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。‎ ‎【解析】I．直流电流100mA档读第二行“0～10”一排，最小度值为2mA估读到1mA就可以了；直流电压2.5V档读第二行“0~250”一排，最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了；电阻×100档读第一行，测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率“100”。‎ 直流电流100mA档读第二行“0～10”一排，最小度值为2mA估读到1mA就可以了；直流电压2.5V档读第二行“0~250”一排，最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了；电阻×100档读第一行，测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率“100”。‎ II．由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几Ω左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取0～10Ω能很好地控制电路中的电流和电压，若取0～100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。‎ 关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测

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