2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题17 电学实验

2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编专题17 电学实验

专题17 电学实验 ‎1.（15江苏卷）小明利用如题10-1图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻 ‎（1）题10-1图中电流表的示数为__________A ‎（2）调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下 请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出U-I图线 由图线求得：电动势E=_________V;内阻r=_________________Ω ‎（3）实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为_______________‎ 答案：（1）0.44‎ ‎（2）U-I图线见右图 1. 60 （1. 58 ~ 1. 62 都算对） 1.2（1.18 ~1.26 都算对）‎ ‎（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大.‎ 解析：本题做图象时，纵轴的标度要注意，一是初始点不为0而是1.0，二是每5个小格为 ‎0.1而不是10个小格，否则，不是图象画不全就是延长线到图象外才与纵轴相交.平常做作业，学生常常认为作图象不要做，考试时就会了，本题图象说明，平常做作业，做图象题也要做，否则，考试时画不好.‎ ‎2.（15福建卷）（12分）某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接.‎ ‎①实验要求滑动变阻器的 滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大.请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；‎ ‎②某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为 A ‎③该小组描绘的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将 只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3V、内阻为1欧的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为 W（保留两位小数）‎ 答案：：见解析；0.44A；4 2.25‎ 解析：实物图如图所示；由图知电流表量程为0.6A，所以读数为0.44A；电源内阻为1欧，所以当外 电路总电阻等于电源内阻时，消耗电功率最大，此时外电路电压等于内电压等于1.5V，由图知当小电珠电压等于1.5V时电流约为0.38A，此时电阻约为，并联后的总电阻为1欧，所以需要4个小电珠，小电珠消耗的总功率约为 ‎.‎ ‎3.（15四川卷）（11分）用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有：‎ 电流表A1（量程0～30mA）；‎ 电流表A2（量程0～100mA）；‎ 电压表V（量程0～6V）；‎ 滑动变阻器R1（阻值0～5Ω）；‎ 滑动变阻器R2（阻值0～300Ω）；‎ 开关S一个，导线若干条.‎ 某同学的实验过程如下：‎ Ⅰ．设计如图3所示的电路图，正确连接电路.‎ Ⅱ．将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录.以U为纵轴，I为横轴，得到如图4所示的图线.‎ Ⅲ．断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变.重复Ⅱ的步骤，得到另一条U-I图线，图线与横轴I的交点坐标为（I0，0），与纵轴U的交点坐标为（0，U0）.‎ 回答下列问题：‎ ‎①电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 ；‎ ‎②由图4的图线，得电源内阻r＝ Ω；‎ ‎③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝ ，代入数值可得Rx；‎ ‎④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围 ，电压表示数变化范围 .（选填“相同”或“不同”）‎ 答案：①A2 R2 ②25 ③－r ④相同 不同 解析：根据题设条件中电池的电动势约为6V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧，可估算出电路中的电流为数十毫安，因此电流表应选用A2，为了电路正常工作，以及方便调节，多测几组数据，滑动变阻器应选用R2.‎ ‎②根据图3电路结构可知，电压表测量了电路的路端电压，电流表测量了电路的总电流，因此图4中，图线斜率绝对值即为电源的内阻，有：r＝|k|＝||Ω＝25Ω.‎ ‎③当改接电路后，将待测电阻与电源视为整体，即为一“等效电源”，此时图线的斜率为等效电源的内阻，因此有：r′＝r＋Rx＝|k′|＝，解得：Rx＝－r ‎④若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，电路的总电阻可变范围不变，因此电流表的示数变化范围相同，Rx接在B、C之间时，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，而Rx接在A、B之间时，电压表测量的是滑动变阻器与Rx两端电压的和，由于对应某一滑动变阻器阻值时，电路的电流相同，因此电压表的读数不同，所以电压表示数变化范围也不同.‎ ‎4.（15安徽卷）某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100 μA，内阻为2500 Ω的表头，一个开关，两个电阻箱（0—999.9 Ω）和若干导线.‎ ‎（1）由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50 mA的电流表，则应将表头与电阻箱 （填“串联”或“并联”），并将该电阻箱阻值调为 Ω.‎ ‎（2）接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图1所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表.‎ mA R E r ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ R(Ω)‎ ‎95.0‎ ‎75.0‎ ‎55.0‎ ‎45.0‎ ‎35.0‎ ‎25.0‎ I(mA)‎ ‎15.0‎ ‎18.7‎ ‎24.8‎ ‎29.5‎ ‎36.0‎ ‎48.0‎ IR(V)‎ ‎1.42‎ ‎1.40‎ ‎1.36‎ ‎1.33‎ ‎1.26‎ ‎1.20‎ 图2‎ 图1‎ ‎①根据表中数据，图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图2中，并画IR—I图线 I/A IR/V ‎1.6‎ ‎1.5‎ ‎1.4‎ ‎1.3‎ ‎1.2‎ ‎1.1‎ ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ ‎70‎ ‎②根据图线可得电池的电动势E是 V，内阻r是 Ω.‎ 答案：（1）并联 5.0； （2）①倾斜直线（略）；②1.53 2.0‎ 解析：（1），，量程，根据并联分流原理，改装成大量程电流表需并联的电阻；（2）根据闭合电路欧姆定律，，即，所以图像的纵轴截距即等于电池的电动势E的大小，斜率的绝对值即等于电池内阻r的大小，由图像可求出E=1.53 V，．‎ ‎5.（2015新课标2卷）电压表满偏时通过该表的电流是半偏是通过该表的电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法）实验室提供材料器材如下：‎ 待测电压表（量程3V，内阻约为3000欧），电阻箱R0‎ ‎(最大阻值为99999.9欧)，滑动变阻器R1（最大阻值100欧，额定电压2A），电源E（电动势6V，内阻不计），开关两个，导线若干 ‎（1）虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整 ‎（2）根据设计的电路写出步骤 ‎（3）将这种方法测出的电压表内阻记为R1v与内阻的真实值Rv先比R1v Rv （添“>”“=”或“<”）主要理由是 答案：（1）（2）见解析；‎ ‎（3）>；见解析 解析：（1）实验电路如图所示 （2） 移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表指针满偏，保证滑动变阻器的滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，是电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，即为测得的电压表内阻 （3） 断开S2，调节电阻箱使电压表呈半偏状态，电压表所在支路的总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RV’＞RV ‎6.2015·广东·34⑵：某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻约为3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等.‎ ‎ ‎ ‎ 图15‎ ‎①使用多用电表粗测元件X的电阻.选择“×1”欧姆档测量，示数如图15（a）所示，读数为 Ω.据此应选择图15中的 （填“b”或“c”）电路进行实验.‎ ‎②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐 （填“增大”或“减小”）；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验.‎ ‎ ‎ ‎ 图16‎ ‎③图16（a）是根据实验数据作出的U-I图线，由图可判断元件 （填“X”或“Y”）是非线性元件.‎ ‎④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池组的电动势E和电阻r，如图16（b）所示.闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V，利用图16（a）可算得E＝ V，r＝ Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）.‎ 答案：①10，b；②增大；③Y；④3.2，0.50‎ 解析：①由图15（a）可知，指针指在“10刻度线”位置处，由于“10刻度线”左右两边的最小刻度都不是“1份”单位，因此不需要估读下一位，又因为多用电表选择开关选择了“×1”挡，所以最终读数为10Ω，此值约为所用电压表内阻的1/300，电流表内阻的10倍，因而相对较小，为了减小电表内阻引起的实验测量误差，应选用电流表的外接法，即图15（b）电路.‎ ‎②图15（b）电路中采用了滑动变阻器的分压式接法，在滑片P从左向右滑动的过程中，测量电路部分分得的电压逐渐增大，因此电流表读数应逐渐增大.‎ ‎③由图16（a）可知，X对应的U-I关系图线为直线，Y对应的U-I关系图线为曲线，即Y是非线性元件.‎ ‎④由图16（a）可知，当线性元件X两端电压为3.00V时，对应流经它的电流为0.30A，电压为1.00V时，对应流经它的电流为0.10A，所以元件X的电阻为RX＝10Ω，根据闭合电路欧姆定律E＝I（＋r）可知，当闭合S1和S2时，R被短路，E＝0.30A×（RX＋r），断开S2后，R与元件X串联接在电源两端，E＝0.10A×（RX＋R＋r），解得：E＝3.15V＝3.2V，r＝0.50Ω.‎