高考物理第一轮复习专题5　电学实验专题（含解析）

高考物理第一轮复习专题5　电学实验专题（含解析）

‎ 专题(五)　[专题5　电学实验专题]‎ ‎1．2012·松江期末太阳能是一种清洁、绿色能源．在上海举办的2010年世博会上，大量使用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能；在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组通过实验，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性．所用的器材包括：太阳能电池、电源E、电流表、电压表、滑动变阻器R、开关S及导线若干．‎ 甲　　　　　　　　　乙 图Z5－1‎ ‎(1)为了描绘出完整的I－U特性曲线，在图Z5－1甲中A处接________表，B处接________表，并将图甲连成完整的实验电路图．‎ ‎(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I－U图象，图中PQ为过P点的切线．由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻________(选填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为________Ω.‎ ‎2．2012·杨浦测试实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联，测量实际电流表G内阻Rg的电路如图Z5－2所示．所用电流表G的满偏电流Ig为200 μA，内阻Rg估计在400～600 Ω之间．‎ 图Z5－2‎ ‎(1)按图Z5－2测定电流表G的内阻Rg，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下：‎ A．滑动变阻器(阻值范围0～200 Ω)‎ B．滑动变阻器(阻值范围0～175 Ω)‎ C．电阻箱(阻值范围0～999 Ω)‎ D．电阻箱(阻值范围0～99999 Ω)‎ E．电源(电动势6 V，内阻0.3 Ω)‎ F．电源(电动势12 V，内阻0.6 Ω)‎ 按实验要求，R最好选用________，R′最好选用________，E最好选用________．(填入选用器材的字母代号)‎ ‎(2)请将以下各实验步骤填写完整．‎ ‎①依照电路原理图将实物连接成实验线路，开始时两个开关均断开．‎ ‎②将R阻值调至最大，闭合开关________，调节________的阻值，使电流表达到满刻度．‎ ‎③闭合________，调节R′的阻值使电流表达到________．‎ ‎④读出R′的读数，即为电流表的内阻．‎ ‎(3)这种方法测出的电流表的内阻Rg比它的真实值______(选填“偏大”“偏小”或“相等”)．‎ ‎3．2012·中山期末为了测量某一未知阻值的电阻Rx，实验小组找来以下器材：电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)、电流表(0～‎0.6 A，内阻约1 Ω)、滑动变阻器(0～15 Ω，‎2 A)、电源(3 V，内阻很小)、开关与导线，该小组同学实验操作如下，请你按要求填写：‎ ‎①断开开关，请按图Z5－3甲所示的电路图在图乙中连接实物图；‎ ‎　　　甲 ‎　　　　　　乙 图Z5－3‎ ‎　 ②如图乙所示，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于________端．‎ ‎③闭合开关，缓慢调节滑动变阻器，得到多组电压表与电流表的读数，建立合适的坐标系作出I－U图如图Z5－4所示；‎ 图Z5－4‎ ‎④整理仪器．‎ ‎(1)根据I－U图可得，该未知电阻的阻值为Rx＝______．(保留两位有效数字)‎ ‎(2)由于实验中使用的电表不是理想电表，会对实验结果造成一定的影响，‎ 则该小组同学实验测出的电阻值____________ Rx的真实值(填“大于”“小于”或“等于”)．‎ ‎(3)利用现有的仪器，为了更加精确地测量这个电阻的阻值，你给该实验小组的建议是：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎4．2012·贵州五校联考测量一量程已知的电压表的内阻，器材如下：‎ A．待测电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ)‎ B．电流表(量程‎3 A，内阻为0.01 Ω)‎ C．定值电阻(R＝3 kΩ，额定电流‎0.5 A)‎ D．电池组(电动势略小于3 V，内阻不计)‎ E．开关两只 F．导线若干 ‎(1)为了能更准确地测出该电压表内阻的大小，请将你设计的实验电路图画在方框内．‎ ‎(2)用你设计的电路进行实验时，需要直接测量的物理量有 ____________和____________；用上述所测各物理量表示电压表内阻，其表达式应为RV＝__________．‎ ‎5．2012·株洲检测中国机器人农民发明家吴玉禄只有小学文化，为了给他的机器人找一个可充电电池，他在废品站找到了一个像电池一样有两个电极的装置，上面标有“TNT”字样，他高兴地拿回去充电，结果差点丢了性命．如果你是他的儿女，为了安全起见，你能给他提出一些建议或帮助吗？‎ ‎(1)经上网查找，这是只工业电雷管，在充电时电能转化成热能会引发爆炸．给你一个多用电表你会选择________(填“直流电流”“直流电压”或“电阻”)挡来判断它是否为电池，可保证既安全又方便．‎ ‎(2)经核实该电雷管全电阻值为6 Ω，其中电热丝阻值为5 Ω，引脚线长‎2 m，阻值为1 Ω，当通以‎0.45 A电流时约6 s爆炸，若吴玉禄用5.4 V的电压给它充电，理论上约________s爆炸．‎ ‎(3)某兴趣小组发扬吴玉禄精神，用伏安法设计了一实际测量上述单只电雷管电阻的电路．准备了以下实验器材：‎ 待测电雷管Rx，炸药桶(保护作用，防爆破)‎ 电流表A1：量程‎0.5 A 、内阻约0.5 Ω 电流表A2：量程30 mA、内阻约30 Ω 电压表V1：量程30 V、内阻约10 kΩ 电压表V2：量程2 V、内阻约3 kΩ 滑动变阻器R：0～10 Ω 电阻箱R0：0～999.9 Ω，‎‎0.1 A 干电池E：电动势1.5 V，内阻约0.1 Ω 开关S及导线若干．‎ ‎①请设计一个较合理的电路原理图，画在方框内，要求通过电雷管的电流不超过27 mA，电压能从零调节，尽可能减小误差．‎ ‎②写出Rx的计算公式Rx＝____________；说明公式中各物理量的意义：________________________________________________________________________.‎ ‎6．2012·苏北四市二模某同学要测量电阻Rx(阻值约18 Ω)的阻值，实验室提供如下器材：电池组E(电动势3 V，内阻约1 Ω)；电流表A(量程0～‎0.6 A，内阻约0.5 Ω)；电压表V(量程0～3 V，内阻约5 kΩ)；电阻箱R(阻值范围0～99.99 Ω，额定电流‎1 A)；开关S，导线若干．‎ ‎(1)为使测量尽可能准确，应采用图Z5－5________________________________________________________________________‎ 所示的电路进行测量．‎ ‎　　　　　A　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D 图Z5－5‎ ‎(2)下表中记录了电阻箱阻值R及对应电流表A、电压表V的测量数据I、U，请在图Z5－6上作出－图象，根据图象得出电阻Rx的测量值为__________Ω.‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ R/Ω ‎8‎ ‎12‎ ‎16‎ ‎20‎ ‎24‎ I/A ‎0.44‎ ‎0.36‎ ‎0.32‎ ‎0.29‎ ‎0.25‎ U/V ‎2.30‎ ‎2.40‎ ‎2.56‎ ‎2.60‎ ‎2.70‎ /Ω－1‎ ‎0.19‎ ‎0.15‎ ‎0.12‎ ‎0.11‎ ‎0.09‎ /Ω－1‎ ‎0.13‎ ‎0.08‎ ‎0.06‎ ‎0.05‎ ‎0.04‎ 图Z5－6‎ ‎(3)此实验中电阻Rx的测量值与真实值相比________________________________________________________________________‎ ‎(选填“偏大”或“偏小”)．‎ 专题(五)‎ ‎1．(1)电压　电流　如图所示　(2)很大　1.0×103‎ ‎[解析] (1)在图甲中并联元件A为电压表，串联元件B为电流表，因为电流和电压从0开始可调，所以滑动变阻器选择分压式接法．‎ ‎(2)当电压小于2.0 V时，电流趋近0，太阳能电池的电阻很大；当电压为2.80 V时，电流约为2.8 mA，太阳能电池的电阻约为1000 Ω.‎ ‎2．(1)D　C　F　(2)②S1　R　③S2　半偏　(3)偏小 ‎[解析] (1)为保证闭合S2前后干路的电流几乎不变，R应选大电阻，即R最好选用D；R′的最大阻值要比电流表内阻略大，最好选用C；应使R≫R′，R的电阻越大，测量电路的系统误差越小，电源E最好选用F；‎ ‎(2)本题属半偏法测电阻，关键的实验步骤是先满偏，再半偏，即②中将R阻值调至最大，闭合开关S1，调节R的阻值，使电流表达到满刻度；③中闭合S2，调节R′的阻值使电流表达到半偏．‎ ‎(3) 当表头半偏时干路电流就大于表头的满偏电流，流过电阻箱的电流就大于流过表头的电流，所以电阻箱的阻值略小于表头内阻．‎ ‎3．如图所示a ‎(1)5.0 Ω　(2)大于　(3)电流表外接 ‎[解析] 闭合开关前，应使滑动变阻器的滑片处于电阻最大的位置，即置于a端；I－U图线的斜率为该电阻的阻值：Rx＝5.0 Ω；实验中使用的电流表串联分压，电压表的读数大于Rx两端的实际电压，实验测出的电阻值大于Rx的真实值；由于待测电阻Rx<，电流表采用外接法．‎ ‎4．(1)如图所示 ‎(2)S1闭合，S2断开时电压表的读数U1　S1、S2均闭合时电压表的读数U2　 ‎[解析] 当S1闭合，S2断开时，电压表读数U1＝E－UR；当S1、S2均闭合后，电压表读数U2＝E，由串联电路中电流相等，有＝ ，则RV＝.‎ ‎5．(1) 直流电压　(2)1.5‎ ‎(3)①如图所示 ‎②－R0　U为电压表读数，I为电流表读数，R0 电阻箱读数 ‎[解析] (1)判断它是否为电池，应选用多用电表的直流电压档；‎ ‎(2)爆炸需要的热量Q＝I2Rt＝0.452×5×6 J＝6.1 J，若用5.4 V的电压充电，则Q＝Rt′＝×5×t′＝6.1 J，则t′≈1.5 s.‎ ‎(3)电压能从零调节，滑动变阻器用分压式连接；要求通过电雷管的电流不超过27 mA，电流表选A2，最大电压Um＝ImR＝162 mV，要求用伏安法测量，电压表选V2足够，还需要与待测电雷管Rx串联电阻分压保证电压表读数有效．串联电阻最小阻值R0＝ Ω－6 Ω＝68 Ω，又R0＋Rx<，电流表选用外接法，电路图如图所示；对Rx和R0部分电路，R0＋Rx＝，则Rx＝－R0.‎ ‎6．(1)A　(2) 如图所示　16.7　(3)偏小 ‎[解析] (1)用电压表测量Rx两端的电压时，通过Rx的最大电流约‎0.17 A，若用电流表直接测量此电流，电流表指针偏转角度过小，故应把电阻箱R与待测电阻Rx并联；‎ ‎(2)对电阻Rx和R并联的部分电路，有I＝＋，则＝＋，图象的纵轴截距＝0.06，测量值Rx＝16.7 Ω.‎ ‎(3)考虑电压表的并联分流，则 ＝＋＋，图象的纵轴截距为＋＝，此实验中电阻Rx的测量值与真实值相比偏小．‎