2017全国高考物理电学实验部分真题附详细解析

2017全国高考物理电学实验部分真题附详细解析

‎（全国卷1）某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L（额定电压3.8 V，额定电流‎0.32 A）；电压表（量程3 V，内阻3 kΩ）；电流表（量程‎0.5 A，内阻0.5 Ω）；固定电阻R0（阻值1 000 Ω）；滑动变阻器R（阻值0~9.0 Ω）；电源E（电动势5 V，内阻不计）；开关S；导线若干。‎ ‎（1）实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。‎ ‎（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示。‎ 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_________（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率__________（填“增大”“不变”或“减小”）。‎ ‎（3）用另一电源E0（电动势4 V，内阻1.00 Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为____________W，最大功率为___________W。（结果均保留2位小数）‎ ‎【答案】（1）‎ ‎（2）增大；增大；（3）0.39w 1.17w ‎【解析】（1）要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，‎ 故滑动变阻器用分压式接法，小灯泡为小电阻，电流表用外接法，如图 ‎（2）由I-U图象知，切线的斜率在减小，故灯泡的电阻随电流的增大而增大，再由电阻定律知，电阻率增大；（3）当滑动变阻器的阻值为9Ω时，电路电流最小，灯泡实际功率最小，此时E=U+I（r+R）得U=-10I+4，在图中作出该直线如图所以 ‎，交点坐标约为U=1.75V，I=225mA，P1=UI=0.39W；整理得：，当直线的斜率最大时，与灯泡的I-U曲线的交点坐标最大，即灯泡消耗的功率最大。当滑动变阻器电阻值R=0时，灯泡消耗的功率最大，此时交点坐标为U=3.67V，I=‎0.32A，如图所示，最大的功率为P2=UI=1.17W。‎ ‎（全国卷2）某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20 Ω，另一个最大阻值为2000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．‎ ‎　‎ ‎(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．‎ ‎(2)完成下列填空：‎ ‎①R1的最大阻值为________(填“20”或“2000”)Ω.‎ ‎②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的________(填“左”或“右”)端对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近．‎ ‎③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0 Ω，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置．最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)．‎ ‎④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．‎ ‎(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：____________________________________________．‎ ‎ [答案] (1)连线如图 ‎(2)①20　②左　③相等　④2550‎ ‎(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程 ‎[解析] (2)①滑动变阻器的分压式接法要求选用最大阻值较小的滑动变阻器，因此R1要选择最大阻值为20 Ω的滑动变阻器．‎ ‎②开始时将R1的滑片移动到滑动变阻器的左端对应的位置，可使得微安表上的电压最小，从而保护了微安表．‎ ‎③接通S1前后，微安表的示数保持不变，这说明S1接通前后在BD中无电流流过，可知 B与D所在位置的电势相等．‎ ‎④因B与D电势相等，＝，对调后＝，解得RA＝＝2550 Ω.‎ ‎（全国卷3）图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。‎ ‎（1）图（a）中的A端与______（填“红”或“黑”）色表笔相连接。 ‎ ‎（2）关于R6的使用，下列说法正确的是_______（填正确答案标号）。‎ A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“‎0”‎位置 B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“‎0”‎位置 C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 ‎（3）根据题给条件可得R1+R2=______Ω，R4=_______Ω。‎ ‎（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示。若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________。（结果均保留3位有效数字）‎ ‎【答案】（1）黑（2）B （3）160880（4）1.47mA（或1.48 mA）1100Ω2.95V ‎【解析】‎ 试题分析：（1）与多用电表内电源正极相连的是黑表笔。‎ ‎（2）R6是可变电阻，它的作用是欧姆表调零，使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。‎ ‎（3）B端与“2”相连时，是量程较小的电流表，所以；B端与“4”‎ 相连时，是量程较小的电压表，所以。‎ ‎（4）若此时B端与“1”相连，多用电表是量程为2.5 mA的电流表，则读数为1.47mA；若此时B端与“3”相连，多用电表是欧姆×100 Ω挡，则读数为1100Ω；若此时B端与“5”相连，多用电表是量程为5 V的电压表，则读数为2.95V。‎ 考点：多用电表的使用、电表的改装 ‎（江苏卷）某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图11-1图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示 ‎（1）提供的实验器材有：电源E1（3 V，内阻不计）、电源E2（6 V，内阻不计）、滑动变阻器R1（0~200Ω）、滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt，继电器、电阻箱（0~999.9 Ω）、开关S、导线若干。‎ 为使该装置实现对30~‎80℃‎之间任一温度的控制，电源E应选用 （选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用 （选填“R1”或“R2”）。‎ ‎（2）实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图11-2图所示的选择开关旋至 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）‎ ‎（3）合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在题11-1图中，若只有b、c 间断路，则应发现表笔接入a、b时指针 （选填“偏转”或“不偏转”），接入a、c时指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。‎ ‎（4）排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为‎50℃‎时被吸合，下列操作步骤正确顺序是 。（填写各步骤前的序号）‎ ‎①将热敏电阻接入电路 ‎②观察到继电器的衔铁被吸合 ‎③断开开关，将电阻箱从电路中移除 ‎④合上开关，调节滑动变阻器的阻值 ‎⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1Ω ‎【答案】（1）E2 R2 （2）C （3）不偏转 偏转 （4）⑤④②③①‎ ‎【解析】(1)由表格数据知，当温度为30°时，热敏电阻阻值为199.5Ω，继电器的阻值R0=20Ω，当电流为15mA时，E=I（Rt+R0）=3.3V，所以电源选E2，80°时，热敏电阻阻值Rt=49.1Ω，则 E2=I(Rt+R0+R)，此时变阻器阻值R=330.9Ω，所以变阻器选择R2；（2）多用电表做电压表测量电压，旋钮旋至直流电压档C处；（3）若只有b、c间断路，表笔接入a、b时，整个回路断路，电表指针不偏转，接入a、c时电流流经电表，故指针偏转；（4）‎50℃‎时，热敏电阻阻值为108.1Ω，所以应将电阻箱阻值调至108.1Ω，调节变阻器，使衔铁吸合，再将电阻箱换成热敏电阻，故顺序为⑤④②③①‎ ‎（海南卷）某同学用伏安法测量待测电阻的阻值。现有器材为：待测电阻R（阻值约为5 Ω），电源（电动势3 V），滑动变阻器（阻值范围0~10 Ω），电流表（量程‎0.6 A，‎3 A），电压表（量程3 V，15 V ‎），开关，导线若干。实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器起限流作用。回答下列问题：‎ ‎（1）按照实验要求在图（a）中画出实物连线图。‎ ‎（2）若已按实验要求接线，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数始终约为3 V，电流表的示数始终接近0。写出产生这种现象的一个原因：_______________。‎ ‎（3）在连线正确后，闭合开关。电压表和电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示。由图可知，电压表读数为_______V，电流表读数为______A。由此可得待测电阻的阻值为_____Ω（结果保留3位有效数字）。‎ ‎【答案】（1）实物连线图见解析（2）待测电阻R出现断路（3）2.2；0.48；4.58‎ ‎【分值】12分 ‎【解析】(1)因为待测电阻R（阻值约为5 Ω），电源（电动势3 V），则可估算电路中的最大电流为：，所以电流表选‎0.6A的量程；根据精确性原则，电压表选3V的量程；实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器起限流作用，则实物连线图如下图所示：‎ ‎（2）由于电流表的示数始终接近0，则可知电路出现断路故障，又电压表的示数始终约为3 V，根据电压表的改装原理可知，电压表与电源肯定构成了回路，则可判断出待测电阻R出现断路故障；‎ ‎（3）根据实验原理，由图示电压表可知，其量程为3V，分度值为0.1V，示数为2.2V；由图示电流表可知，其量程为‎0.6A，分度值为‎0.02A，示数为‎0.48A；根据欧姆定律可知，，则待测电阻的阻值为；‎ ‎（天津卷）某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。‎ ‎①按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量、间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是___________导线断开。‎ ‎②排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。‎ ‎【答案】（3）①②1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可）‎