专题13 电学实验-2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编（解析版）

专题13 电学实验-2017年高考题和高考模拟题物理分项版汇编（解析版）

‎ ‎ ‎1．【2017·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】① ②1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可）‎ ‎【学科网考点定位】实验——用伏安法测干电池的电动势和内阻 ‎【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心。‎ ‎2．【2017·新课标Ⅰ卷】（10分）‎ 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V（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）如图所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17‎ ‎【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，如答案图所示；‎ ‎（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9 Ω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左图所示，交点坐标约为U=1.75 V，I=225 mA，P1=UI=0.39 W；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=3.67 V，I=0.32 A，如右图所示，最大的功率为P2=UI=1.17 W。学科@网 ‎ ‎ ‎【学科网考点定位】研究小灯泡的伏安特性曲线 ‎【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。小灯泡阻值为小电阻——外接法，电压从0开始测量——分压式接法。然后由伏安特性曲线分析阻值的变化，注意纵轴是电流。第（3）问求小灯泡消耗的实际功率较难，因小灯泡的阻值随电流的变化而变化，通过闭合电路的欧姆定律找到小灯泡实际的电流、电压值。‎ ‎3．【2017·新课标Ⅱ卷】（9分）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2 500 Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 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的阻值为 Ω（填“20”或“2 000”）。‎ ‎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 端（填“左”或“右”）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2 500.0 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2 601.0 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）连线见解析 （2）①20 ②左 ③相等 ④2 550 （3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程 ‎【解析】（1）实物连线如图：‎ ‎（2）①滑动变阻器R1要接成分压电路，则要选择阻值较小的20 Ω的滑动变阻器；‎ ‎②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中滑动变阻器的左端对应的位置；‎ ‎③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 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接通前后在BD中无电流流过，可知B与D 所在位置的电势相等；‎ ‎④设滑片P两侧电阻分别为R21和R22，因B与D所在位置的电势相等，可知；；同理当Rz和微安表对调后，仍有：；联立两式解得：。‎ ‎（3）为了提高测量精度，调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程。学科@网 ‎【学科网考点定位】电阻的测量 ‎【名师点睛】此题考查电阻测量的方法；实质上这种方法是一种“电桥电路”，搞清电桥平衡的条件：对角线电阻乘积相等，即可轻易解出待测电阻值；知道分压电路中滑动变阻器选择的原则及实物连线的注意事项。‎ ‎4．【2017·新课标Ⅲ卷】（9分）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）160 880 （4）1.47 mA（或1.48 mA） 1 100 Ω 2.95V ‎【学科网考点定位】多用电表的使用、电表的改装 ‎【名师点睛】会规范使用多用电表，能正确读出多用电表的示数，是解决本题的关键。在平时实验训练过程中要多加注意规范操作和器材的正确使用方法，多用电表的读数，重点是分清测量的物理量不同，读数方法不同。‎ ‎5．【2017·江苏卷】（10分）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（0~200 Ω）、滑动变阻器R2（0~500 Ω）、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108.1 Ω ‎【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199.5 Ω，继电器的阻值R0=20 Ω，当电流为15 mA时，E=I（Rt+R0）=3.3 V，所以电源选E2，80 ℃时，热敏电阻阻值Rt=49.1 Ω，则 E2=I（Rt+R0+R），此时变阻器阻值R=330.9 Ω，所以变阻器选择R2；（2）多用电表做电压表测量电压，旋钮旋至直流电压挡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108.1 Ω，所以应将电阻箱阻值调至108.1 Ω，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．‎ ‎【学科网考点定位】多用电表的使用 闭合电路的欧姆定律 传感器 ‎【名师点睛】结合表格中数据，利用欧姆定律估算电动势和电阻的数值，选择电源和滑动变阻器．明确实验的目的是实现对30~80 ℃之间任一温度的控制，其中30~80 ℃就是提示的信息，结合表格数据，可知电阻值的取值．学科*网 ‎1．【2017·安徽省江淮十校第三次联考】在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，某同学先用多用电表的250mA挡测量通过小灯泡的电流。‎ ‎（1）在图甲电路中，需要将多用电表的两表笔连接到a、b两处，其中黑表笔应与_____连接（填“a”或“b”）。‎ ‎（2）将得到的数据记录在表格中，当电源为1．50V时，对应的多用电表指针指示如图乙所示，其读数为_______mA。‎ ‎（3）由于长期使用多用电表，表内电池的电动势会降低，仍按第（2）步骤测量电路中的电流，则测量示数会_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。‎ ‎【答案】 （1）． b （2）． 174（或173） （3）． 不变 ‎2．【2017·郑州市第三次质量预测】实验小组要测力一个电池组的电动势E和内阻r，并测量保护电阻的阻值Rx。巳知电池组的电动势约为6V，电池内阻和待测电阻阻值均约为几十欧。可选用的实验脸器材有：‎ 电流表A1（量程0-30mA）‎ 电流表A2（量程0-100mA）‎ 电压我V1和V2（量程均为0-6V）‎ 滑动变阻器R1（阻值0-5Ω）‎ 汾动变阻器R2（阻位0-300Ω）‎ 开关S一个，导线若干 某同学设计的实验过程如下：‎ ‎①实验电路图如图1所示，正确连接电路；将变阻器R接入电路的组值调到最大，闭合开关S；‎ ‎②逐渐减小变阻器R的阻值，测量并记录多组电压表和电流表的数据U1、U2、I．‎ 根据上面信息，回答下列问题：‎ ‎（1）实验中电流表应选用_________，滑动变阻器应选用__________。‎ ‎（2）如图2是根据步骤③的测量数据作出的U1—I图象，由图象可知，电源电动势E=__________V，电源内阻r=_____Ω（结果均保留两位有效数字）‎ ‎（3）用U1、U2、I表示待测保护电阻的阻值为R1=________,考虑电表内阻对测量结果的影晌，实验中待测电阻的测量值与真实值相比_______（填“偏小”“偏大”或“相等”）。‎ ‎【答案】（1）A2 R2 （2）5．9V 25 Ω （3） 偏大 ‎【名师点睛】①根据题目中给出的电源及待测电阻的大约阻值，略算对应的电流，则可明确电流表及滑动变阻器应选择的仪器；②由图象的性质及闭合电路欧姆定律可得出电源内阻；③根据电路结构，利用闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式．可知待测电阻的测量值与真实值相比偏大。学科*网 ‎3．【2017·广东省惠州市4月模拟】（9分）某同学利用图甲电路测量自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞（活塞电阻可忽略），右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源（电动势约为3 V，内阻可忽略），电压表V1（量程为3 V，内阻很大），电压表V2（量程为3 V，内阻很大），定值电阻R1（阻值4 ‎ kΩ），定值电阻R2（阻值2 kΩ），电阻箱R（最大阻值9 999 Ω），单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。实验步骤如下：‎ A．用游标卡尺测量玻璃管的内径d；‎ B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；‎ C．把S拨到1位置，记录电压表V1示数；‎ D．把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；‎ E．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；‎ F．断开S，整理好器材。‎ ‎（1）测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙，则d=_________mm。‎ ‎（2）玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为：Rx=__________________（用R1、R2、R表示）。‎ ‎（3）利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图丙所示的R﹣关系图象。自来水的电阻率ρ=______Ω·m（保留两位有效数字）。‎ ‎（4）本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将___________（填“偏大”“不变”或“偏小”）。‎ ‎【答案】（1）30．00 （2） （3）14 （4）偏大 ‎（1）游标卡尺的主尺读数为3．0cm=30mm，游标尺上第0个刻度和主尺上刻度对齐，所以最终读数为30．00mm；‎ ‎（2）设把S拨到1位置时，电压表V1示数为U，则此时电路电流为，总电压 当把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同也为U，则此时电路中的电流为，总电压，由于两次总电压相等，都等于电源电压E，可得，解得 ‎（3）从图丙中可知，时，，此时玻璃管内水柱的电阻，水柱横截面积，由电阻定律得 ‎（4）若电压表V1内阻不是很大，则把S拨到1位置时，此时电路电流大于，实际总电压将大于，所以测量的将偏大，因此自来水电阻率测量结果将偏大；‎ ‎4．【2017·河南省南阳、信阳等六市高三第二次联考】为了测量一节干电池的电动势和内电阻，某实验小组设计了如图甲所示的电路，实验室准备了下列器材供选用 A．待测干电池一节 B．直流电流表A1（量程0～0．6A，内阻约为0．1Ω）‎ C．直流电流表A2（量程0～3A，内阻约为0．02Ω）‎ D．直流电压表V1（量程0～3V，内阻约为5 kΩ）‎ E．直流电压表V2（量程0～15V，内阻约为25 kΩ）‎ F．滑动变阻器R1（阻值范围为0～15Ω，允许最大电流为1A）‎ G．滑动变阻器R2（阻值范围为0～1000Ω，允许最大电流为2A）‎ H．开关 I．导线若干 ‎ （1）实验中电匪表应选用____；电流表应选用_____；滑动变阻器应选用_____．（填字母代号）‎ ‎ （2）实验小组在进行实验时，初始滑片P在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断路，合上开关S后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表才有读数，于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系图，如图乙所示，则根据图像可知，电池的电动势为_____ V，内阻为____Ω．‎ ‎【答案】 （1）V1 A1 R1 （2）1．5（1．49～1．51） 0．5（0．48～0．53）‎ ‎【解析】试题分析：①干电池电动势约为1．5V，电压表应选V1，由于电路中电流较小，因此电流表应选A1，为方便实验操作，滑动变阻器应选R1；‎ ‎②由图可知当I1=0．20A时，U1=1．40V；当I2=0．40A时，U2=1．30A；‎ 根据U=E-Ir得：‎ ‎1．40=E-0．20r ‎1．30=E-0．40r 解得：E=1．5V r=0．5Ω 考点：测量电源的电动势及内阻．‎ ‎5．【2017·四川省凉山州高三第三次诊断】 某实验小组要探究一小灯泡的伏安特性曲线，并研究小灯泡在不同电压下的实际功率，实验电路如图甲所示：‎ ‎ ‎ ‎（1）实验闭合电键前，滑动变阻器的划片应在_____端（填“a”或“b”）‎ ‎（2）实验中闭合开关，把滑动片向一端移动过程中，发现电流表与电压表均有明显读数且读数几乎不变，则电路中出现故障的元件可能是______（填“A”或“B”）‎ A．小灯泡 B．滑动变阻器 ‎（3）该小组根据实验数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示，可判定在图乙中小灯泡的功率与加在两端电压的平方U2的图像正确的是_______（选填“1”、“2”、“3”）‎ ‎（4）某同学将两个完全相同的这种小灯泡并联接在电源两端，已知电源的电动势E=3V、内阻r=2Ω，则此时每个小灯泡的实际功率为_________ （结果保留两位有效数字） ‎ ‎【答案】（1） a； （2）B； （3）3； （4）0．44（0．42-0．46均得分）（灯泡两端的电压为，流过每个灯泡的电流为，则，得）‎ ‎（3）由,随着小灯泡两端电压的增大,灯丝温度升高,电阻增大,P随U2的变化变缓,即图线为3;‎ ‎（4） 灯泡两端的电压为，流过每个灯泡的电流为，则，得,画出电源的U-I图线如图,‎ 交点坐标,,所以小灯泡消耗的电功率为:。学科*网 ‎6．【2017·广东省揭阳市高三二模】有一约7V数码电池，无法从标签上看清其电动势等数据。现要更加准确测量其电动势E和内电阻r，实验室备有下列器材：‎ A．电流表（量程0．6 A，内阻为3Ω）　　 ‎ B．电压表（量程3 V，内阻为3 kΩ） C．电压表（量程30 V，内阻为30 kΩ） ‎ D．定值电阻R1=500Ω E．定值电阻R2=5000Ω ‎ F．滑动变阻器（阻值范围0～30Ω）‎ G．开关及导线 ‎（1）该实验中电压表应选______，定值电阻应选______。（均选填选项前的字母序号）‎ ‎（2）电路图如图所示，将实物连线图补充完整_________。‎ ‎ ‎ ‎（3）若将滑动变阻器滑片滑到某一位置，读出此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电源电动势和内阻间的关系式为________。‎ ‎【答案】 （1）B E （2）如图所示 （3） ‎ ‎【解析】（1）C量程太大，误差大。选择B，串联5000Ω的定值电阻，可以测8v的电压，满足要求。‎ ‎（2）实物连线图如下：‎ ‎（3）电压表读数为U，电流表读数为I时， 路端电压为，干路电流为，根据闭合电路欧姆定律得：‎