高考物理（广东专用）第一轮复习练习：专题5　电学实验专题（含解析）

高考物理（广东专用）第一轮复习练习：专题5　电学实验专题（含解析）

专题(五)　[专题 5　电学实验专题] 基础热身 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 R x，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 1 U－ 1 R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 I U/Ω－1 0.19 0.15 0.12 0.11 0.09 1 R/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< RARV，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　 U1R U2－U1 [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 U1 RV＝ U2－U1 R ，则 RV＝ U1R U2－U1. 5．(1) 直流电压　(2)1.5 (3)①如图所示 ② U I－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＝I 2Rt＝0.452×5×6 J＝6.1 J，若用 5.4 V 的电压充电，则 Q＝ ( E R＋R′) 2 Rt′＝(5.4 6 ) 2 ×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＝ 2 0.027 Ω－6 Ω ＝68 Ω，又 R0＋Rx< RARV，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＝ U I，则 Rx＝ U I－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＝ U R＋ U Rx，则 I U＝ 1 R＋ 1 Rx，图象的纵轴截距 1 Rx＝ 0.06，测量值 Rx＝16.7 Ω. (3)考虑电压表的并联分流，则 I U＝ 1 R＋ 1 Rx＋ 1 RV，图象的纵轴截距为 1 R真＋ 1 RV＝ 1 R测，此实验 中电阻 Rx 的测量值与真实值相比偏小．