2020高考物理二轮复习第1部分专题8物理实验第2讲电学实验限时检测含解析

2020高考物理二轮复习第1部分专题8物理实验第2讲电学实验限时检测含解析

第2讲　电学实验 ‎[限时45分钟；满分80分]‎ ‎1．(10分)某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图8－2－22甲所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。回答下列问题：‎ ‎(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线。‎ ‎(2)开关S闭合时，多用电表用于测量________(选填“电流”“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量________(选填“电流”“电压”或“电阻”)。‎ ‎(3)表笔A应为________色(选填“红”或“黑”)。‎ ‎(4)定值电阻的阻值R1＝________ Ω，R2＝________ Ω。(结果取三位有效数字)‎ 图8－2－22‎ 解析　(2)开关S闭合时，电阻R1与电流表并联，多用电表用于测量电流；开关S断开时，电阻R2与电流表串联，多用电表用于测量电压。‎ ‎(3)根据电流应从电流表或电压表的正接线柱进，从负接线柱出，即从表笔A出，表笔A应为黑色，表笔B应为红色。‎ ‎(4)开关S断开时，由串联电路知识知，Ig(R2＋Rg)＝U，解得R2＝880 Ω；开关S闭合时，由并联电路知识知，Ig(R2＋Rg)＝(I－Ig)R1，解得R1≈1.00 Ω。‎ 答案　(1)连线如图所示 ‎(2)电流　电压　(3)黑　(4)1.00　880‎ 7‎ ‎2．(12分)(2019·陕西省部分学校高三联考)某物理小组欲利用如图8－2－23所示的电路测量一只有30格刻度的毫安表的量程、内阻且要得到光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源(输出电压为U＝18.0 V，内阻不计)、电阻箱R(最大阻值9 999.9 Ω)、单刀双掷开关一只、导线若干。‎ 图8－2－23‎ ‎(1)该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现将电阻箱的阻值调为1 700 Ω时，毫安表恰好能够偏转10个格的刻度，将电阻箱的阻值调为800 Ω时，毫安表刚好能偏转20个格的刻度，实验小组据此得到了该毫安表的最大量程为________ mA，内阻Rg＝________ Ω。‎ ‎(2)该小组查阅资料得知，光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化很大，为了安全，该小组需将毫安表改装成最大量程为0.3 A的电流表，则需在毫安表两端________(选填“串联”或“并联”)一个阻值为________ Ω(保留三位有效数字)的电阻。‎ ‎(3)电表改装之后，该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安表的电流I(单位：mA)与光照强度E(单位：Lx)之间的大小关系满足I＝E，由此可得到光敏电阻的阻值R(单位：Ω)与光照强度E(单位：Lx)之间的大小关系为________。‎ 解析　(1)设毫安表每格刻度表示的电流大小为I0，则当电阻箱的阻值为R1＝1 700 Ω时，由闭合电路欧姆定律可得10I0(R1＋Rg)＝U；当电阻箱的阻值为R2＝800 Ω时，则有20(R2＋Rg)I0＝U，两式联立并代入数据可解得：Rg＝100 Ω，I0＝1 mA，该毫安表的最大量程为30 mA。(2)要将最大量程为30 mA的毫安表改成最大量程为IA＝0.3 A的电流表，则需在毫安表两端并联一个电阻，设并联电阻的阻值为R′，则有IgRg＝(IA－Ig)R′，代入数据可解得R′＝ Ω≈11.1 Ω。(3)由题意可知，改装后电流表的内阻为RA＝10 Ω，设通过光敏电阻的电流大小为I′(单位：A)，则有(R＋RA)I′＝U，且I′＝I×10－3，即(R＋10 Ω)×10I×10－3＝18.0 V，又I＝E，整理可得R＝－10 (Ω)。‎ 答案　(1)30　100　(2)并联　11.1　(3)R＝－10‎ ‎3．(12分)(2019·郑州一模)在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用的测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。‎ 7‎ 图8－2－24‎ ‎(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，某一次测量结果(接近多次测量的平均值)如图1所示，其读数为______mm。‎ ‎(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx的阻值(约为15 Ω)，实验提供了如下器材：‎ A．电池组E(电动势为3 V，内阻约为1 Ω)‎ B．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)‎ C．电流表A2(量程为0～3 A，内阻约为0.02 Ω)‎ D．电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为5 kΩ)‎ E．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为5 kΩ)‎ F．电阻箱R(阻值范围为0～999.9 Ω，额定电流为1 A)‎ G．开关S，导线若干 为使测量尽可能准确，电流表应选用________，电压表应选用________；(填器材前的字母标号)应采用图2给出的________电路进行测量。‎ ‎(3)根据记录的电阻箱阻值R及对应电流表示数I和电压表示数U，在坐标纸上作－图象如图3所示，根据图象可得金属丝的电阻Rx＝________Ω(保留两位有效数字)。‎ ‎(4)根据以上数据估算金属丝的电阻率约为______(填选项前的字母标号)。‎ A．4×10－2Ω·m　　　　　　　B．4×10－3Ω·m C．4×10－6Ω·m D．4×10－8Ω·m ‎(5)关于本实验的误差，下列说法中正确的是______(填选项前的字母标号)。‎ A．用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B．由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C．若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D．用－图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差 解析　(1)由图示螺旋测微器可知，其读数为：‎ ‎0 mm＋39.9×0.01 mm＝0.399 mm。‎ 7‎ ‎(2)电源电动势为3 V，则电压表选D电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为5 kΩ)；通过电阻丝的最大电流约为：Imax≈＝ A＝0.2 A，电流表选择B电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)；‎ 由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应选择外接法；由题意可知，待测电阻阻值约为15 Ω，电阻箱最大阻值为999.9 Ω，为测多组实验数据，电阻箱应与待测电阻并联，如果串联所测实验数据太少，应选择图甲所示实验电路。‎ ‎(3)由图甲所示实验电路，根据并联电路特点与欧姆定律得：I＝＋，整理得：＝＋，－图象的截距：b＝＝0.06 Ω－1，则待测电阻阻值：Rx＝≈17 Ω。‎ ‎(4)由电阻定律可知：Rx＝ρ＝ρ，则电阻率ρ＝＝ Ω·m≈4×10－6 Ω·m，故选C。‎ ‎(5)读数引起的误差是由人为因素引起的，属于偶然误差，用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A项错误；由电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不是偶然误差，故B项错误；若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，故C项正确；用－图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差，不能消除系统误差，故D项正确。‎ 答案　(1)0.399　(2)B　D　甲　(3)17　(4)C　(5)CD ‎4．(15分)现有一块电流表A1，量程IA1＝300 mA，内阻r1约为5 Ω，要把它改装成较大量程的电流表。首先要测量其内阻的准确值。实验室备有以下器材：‎ 电流表A2：量程IA2＝600 mA，内阻约为r2＝1 Ω 电压表V：量程15 V，内阻约为3 kΩ；‎ 定值电阻：R0＝5 Ω；‎ 滑动变阻器R1：最大电阻值10 Ω，额定电流为1 A 滑动变阻器R2：最大电阻值250 Ω，额定电流为0.3 A 电源E：电动势为3 V，内阻较小 开关和导线若干。‎ ‎(1)有同学根据提供的器材，设想把电压表直接和电流表并联测量电流表A1的内阻，如图8－2－25甲所示，仔细分析后发现是不可行的，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ 7‎ 图8－2－25‎ ‎(2)请你选择合适的器材，设计一个测量电流表A1内阻的电路原理图，要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数据，尽可能减小误差。‎ ‎(3)若测得电流表A1的内阻r1＝5.0 Ω，就可以将A1改装成0.6 A和3 A两个量程的电流表。如图乙所示，则电阻Ra＝________ Ω，Rb＝________ Ω。‎ 解析　(1)电压表的量程为15 V，而电流表的满偏电压只有1.5 V，显然测量误差较大，不能达到测量精确值的目的。‎ ‎(2)测量电流表的内阻的关键是测量电流表两端的电压，定值电阻R0的阻值为5 Ω，定值电阻R0和电流表A1并联，电流表A2放在干路，利用两电流表示数之差可以间接计算出电流表A1两端的电压；题目中明确要求“电流表A1的示数从零开始变化”，所以采用滑动变阻器的分压接法，选用滑动变阻器R1，故画出电路图，如图所示：‎ ‎(3)当电流表改装在0.6 A的量程时，有：‎ I1＝＋IA1，当电流表改装成3 A的量程时，有：I2＝＋IA1，代入数据可得：Ra＝1 Ω，Rb＝4 Ω。‎ 答案　(1)电压表的量程为15 V，而电流表的满偏电压只有1.5 V，指针偏角较小，测量误差较大　(2)见解析图　(3)1　4‎ ‎5．(15分)某型号电池的电动势约3.7 V，内阻约2 Ω，现欲测定其电动势E和内阻r，给定的器材有：‎ 待测电池E 滑动变阻器R(0～15 Ω，1 A)‎ 直流电压表V(量程3 V，内阻约为6 kΩ)‎ 直流毫安表mA(量程100 mA，内阻Rg＝5 Ω)‎ 开关S一个；导线若干。‎ ‎(1)为了把毫安表改装成量程为0.6 A的电流表，需要给毫安表并联一个阻值R0‎ 7‎ ‎＝________ Ω的定值电阻。‎ ‎(2)按图8－2－26甲所示连接好电路，实验过程中要使电压表读数变大，则滑动变阻器滑片应________移动(选填“向左”或“向右”)。‎ 图8－2－26‎ ‎(3)用该电路测量出多组数据，作出图乙所示的U－I图象(I为毫安表示数)，横坐标截距为a，纵坐标截距为b，则待测电池电动势E＝________，内阻r＝____________(用a、b表示)。‎ 解析　(1)电流表扩大量程时，需要并联一个小电阻，根据并联电路规律可知：R0＝＝ Ω＝1 Ω。‎ ‎(2)要使电压表示数增大应增大外电阻，因此应将滑动变阻器滑片向右移动。‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律以及电表的改装原理可知：U＝E－，代入数据并变形可得：U＝E－I(6r＋5)，根据图象可知：E＝b；(6r＋5)＝，解得：r＝＝－。‎ 答案　(1)1　(2)向右　(3)b　－ ‎6．(16分)某兴趣小组想用伏安法较准确地测定阻值约为1 500 Ω的新型合金材料的电阻率，实验室可供选用的器材有：‎ A．电压表V1(量程为3 V，内阻约为3 kΩ)‎ B．电压表V2(量程为15 V，内阻约为15 kΩ)‎ C．电流表A1(量程为3 mA，内阻约为20 Ω)‎ D．电流表A2(量程为10 mA，内阻约为7 Ω)‎ E．滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω)‎ F．电源E(电动势为4.5 V，内阻约为0.5 Ω)‎ G．开关S，导线若干 ‎(1)要使电流表和电压表的示数都能达到满偏的三分之一以上，在所提供的电流表中就选用________，电压表就选用________。(均选填器材前的字母)‎ 7‎ ‎(2)在方框中画出测定该电阻丝电阻的实验电路图，并对选用的器材进行标注。‎ ‎(3)若测得电阻丝的长度为l、直径为d和阻值为R，则该新型材料的电阻率ρ＝________。‎ 解析　(1)由于用伏安法测量该电阻丝的电阻，根据所给的电源电压大致求出电路中的电流I＝ A＝0.003 A，所以选择量程较小的电流表C；为使读数更准确，电压表选量程较小的A。‎ ‎(2)电路图采用伏安法如图所示。‎ ‎(3)根据电阻定律R＝ρ和面积公式S＝π2得到：‎ ρ＝。‎ 答案　(1)C　A　(2)见解析图　(3) 7‎