【创新设计】2015届高考物理二轮精选题组：专练16 电学实验(含解析)

www.ks5u.com 专练16　电学实验　 1．(2014·扬州市高三期末检测)小明同学想测量一节旧干电池的电动势和内电阻，身边仅有下列器材：一个多用电表、一个定值电阻R1、一个滑动变阻器R2(0～20 Ω)、一个开关S、导线若干．小明设计了实验原理图(如图1所示)，并进行了如下实验： 图1 ①根据原理图，连接实验器材，且S断开； ②多用电表选择“×1”挡，先________，后用红表笔接a端，黑表笔接b端，记录下R1示数(如图2所示)； ③S闭合，多用电表选择“直流电压2.5 V”挡，________表笔接a端，________表笔接b端(填“红”或“黑”)，记录下示数U1；然后再测出b、c间的电压，记录下示数U2； ④调节滑动变阻器，重复步骤③，得到如下表所示的6组数据； U1/V 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 U2/V 1.05 0.90 0.75 0.70 0.45 0.30               图2 图3 (2)由图2可知R1测量值为________Ω； (3)请在如图3所示的坐标纸中画出U2－U1关系图； (4)该电池的内电阻为________Ω.(保留两位有效数字) 解析　(1)多用电表测电阻，选定合适倍率后，要先进行电阻调零．测电压时红、黑表笔代表电压表的正、负接线柱，因此，红表笔接a端，黑表笔接b端；(2)测量结果为R1＝8.0×1 Ω＝8.0 Ω；(3)由表中数据描点连线，得到U2－U1关系图线如图；(4)对闭合电路有E＝U1＋U2＋ r，解得U2＝E－ U1.由此可知 ＝－k.由图象可知k＝－1.5，代入R1＝8.0 Ω及k＝－1.5解得r＝4.0 Ω. 答案　(1)欧姆调零(写“电阻调零”也算对)　红　黑　(2)8.0 (3)如图 (4)4.0 2．[2014·天津卷，9(3)]现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有： 多用电表(仅可使用欧姆挡); 一个电池组E(电动势6 V)； 一个滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流1 A)； 两个相同的电流表G(内阻Rg＝1 000 Ω，满偏电流Ig＝100 μA)； 两个电阻(R1＝29 000 Ω，R2＝0.1 Ω) 一个电键S、导线若干． (1)为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是________(填字母代号)． A．这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆 B．这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆 C．如需进一步测量可换“×1”挡，调零后测量 D．如需进一步测量可换“×1 k”挡，调零后测量 (2)根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁． 解析　(1)因为电表指针几乎满偏，故可知所测电阻很小，只有几欧姆，所以选项A正确、B错误；根据欧姆表的特点，若要进一步精确测量，应换用小倍率，并重新进行欧姆调零，所以选项C正确、D错误； (2)根据伏安法测电阻原理和串、并联电路规律，可将一个电流表串联电阻R1后改装成电压表测量电压，另一个电流表并联R2后改装成电流表测量电流，题目要求能耗较小，故变阻器采用限流式，所以电路设计如下图所示： 答案　(1)AC　(2)见解析 3．某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值． (1)现有电源(4 V，内阻可不计)，滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流2 A)，开关和导线若干，以及下列电表 A．电流表(0～3 A，内阻约0.025 Ω) B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω) C．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ) D．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ) 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图4中的________(选填“甲”或“乙”)． (2)图5是测Rx的实验器材实物图，图5中已连接了部分导线．请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图4中实物间的连线． (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图5所示，可得该电阻的测量值为________Ω(保留两位有效数字)． 图4 图5 图6 解析　(1)因为只给出了一个电源，所以电源必选；估算最大电流：I＝ ＝ A＝0.8 A；根据电表选取之一：指针偏转程度(即读数)要超过最大量程的 ～ ，以减小偶然误差．故(根据最大电流)电流表应选取B；(根据电源电动势)电压表应选取C；比较被测电阻与电流表的内阻，可知电流表应该外接．或者比较Rx与 ， ＝ Ω＝ Ω>Rx，故Rx属于小电阻，电流表应该外接．故应选择甲电路． (2)实物电路连接如图中虚线所示：画出任意两条即可(画出三条则有一条是多余的)． (3)由题意可知：Rx＝ ＝ Ω＝5.2Ω(据题意要求，保留两位有效数字)． 答案　(1)B　C　甲 (2) (3)5.2 4．有一个额定电压为2.8 V，额定功率约为0.8 W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线，有下列器材供选用： A．电压表(0～3 V，内阻6 kΩ) B．电压表(0～15 V，内阻30 kΩ) C．电流表(0～3 A，内阻0.1 Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻0.5 Ω) E．滑动变阻器(10 Ω，5 A) F．滑动变阻器(200 Ω，0.5 A) G．蓄电池(电动势6 V，内阻不计) 图7 (1)用如图7甲所示的电路进行测量，电压表应选用________，电流表应选用________．滑动变阻器应选用________．(用字母序号表示) (2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．若某次测量中电压表的示数为2.60 V，则灯泡此时的电阻为________Ω，此时的功率为________W(保留两位有效数字)． (3)若将此灯泡与电动势为6 V、内阻不计的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为________Ω的电阻(保留两位有效数字)． 解析　(1)小灯泡的额定电压为2.8 V，故电压表选用量程为0～3 V的电压表；额定功率约为0.8 W，故小灯泡的额定电流约为0.29 A，电流表应选用量程为0～0.6 A的电流表；在分压式电路中，一般选择最大阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器． (2)图乙的横坐标电压2.60 V对应的纵坐标电流为0.27 A，根据欧姆定律得灯泡的电阻为 RL＝ ＝ Ω＝9.6 Ω； 此时的功率为P＝UI＝2.60×0.27 W＝0.70 W. (3)由图乙可知，当灯泡正常发光时回路中的电流为I1＝0.28 A，则电阻两端的电压为UR＝6 V－2.8 V＝3.2 V．根据欧姆定律可知电阻的阻值为R＝ ＝ ＝11 Ω. 答案　(1)A　D　E (2)9.6　0.70　(3)11 5．(2014·浙江卷，22)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值． 图8 图9 (1)图8是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图7中画出． (2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U－I图上，如图9所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________(填“○”或“×”)表示的． (3)请你选择一组数据点，在图9上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________ Ω. 解析　(1)电压表直接测铅笔两端电压，由图象可知电压从0开始，所以滑动变阻器接分压式，如答案图． (2)因电流表外接法在电压一定的条件下，测得的电流偏大，其待测阻值偏小，由图知得到的数据点是用“×”表示的． (3)用“×”连线如图所示，这条直线的斜率k＝ ＝1.2 Ω. 答案　(1) (2)“×” (3)图见解析　1.1～1.3 6．(2014·海南卷，12)用伏安法测量一电池的内阻．已知该待测电池的电动势E约为9 V，内阻约为十欧，允许输出的最大电流为50 mA，可选用的实验器材有： 电压表V1(量程5 V)； 电压表V2(量程10 V)； 电流表A1(量程50 mA)； 电流表A2(量程100 mA)； 滑动变阻器R(最大电阻300 Ω)； 定值电阻R1(阻值为200 Ω，额定功率为 W)； 定值电阻R2(阻值约220 Ω，额定功率为1 W)； 开关S；导线若干． 测量数据如图10坐标纸上U－I图线所示． 图10 (1)在虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号． (2)在设计的电路中，选择定值电阻的根据是__________________________ _________________________________________________________________. (3)由U－I图线求得待测电池的内阻为________Ω. (4)在你设计的电路中，产生系统误差的主要原因是_____________________ _________________________________________________________________. 解析　(1)该实验通过电源的输出特性曲线计算电源内阻，电源允许输出的最大电流为50 mA，故电流表选择 ，电源电动势约为9 V，故电压表选择 ，考虑到电流和功率，保护电阻选R2. (2)定值电阻的功率为 W时，通过它的电流为 A＝0.025 A＝25 mA，而电路中的电流会接近50 mA，故应选R1. (3)U－I图线的斜率表示电源内阻，选择图象中的较远的两点用r＝ 可求得电源内阻约为51.0 Ω. (4)该实验中的干路电流应为电流表的读数加上通过电压表的电流，故该实验的系统误差来源为忽略了电压表的分流，从而使干路电流测量值偏小． 答案　(1) (2)定值电阻在电路中的功率会超过 W，R2的功率满足要求 (3)51.0(49.0～53.0范围内均可) (4)忽略了电压表的分流