2023届高考物理（广东、浙江、海南）二轮专题分层突破训练17：电学实验（含答案）

1、专题分层突破练17电学实验A组1.(2022北京海淀高三期末)某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况,连接电路如图所示,实验时,先将开关S与1端相连,待电路稳定后,将开关掷向2端,传感器将信息传入计算机,屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的i-t图线、u-t图线。(1)由图可知,传感器2应为(选填“电流”或“电压”)传感器。(2)计算机屏幕上显示的i-t图线可能为下列选项中的,u-t图线可能为下列选项中的。(3)结合屏幕显示的i-t图线、u-t图线信息,可以估算出。A.电容器的电容B.电容器储存的电荷量2.(2022北京东城二模)在“练习使用多用电表”的实验中,某同学进行了如下操

2、作和思考。(1)利用多用电表测量未知电阻,用欧姆挡“100”测量时发现指针示数如图所示,为了得到比较准确的测量结果,下列选项中合理的步骤为(选填字母代号并按操作顺序排列)。A.将选择开关旋转到欧姆挡“1 k”的位置B.将选择开关旋转到欧姆挡“10”的位置C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 ”(2)该同学想进行如图所示的操作,下列说法正确的是(选填字母代号)。A.图甲中将选择开关旋转到直流电压挡,选择合适量程可测量小灯泡两端电压B.图乙中将选择开关旋转到直流电流挡,选择合适量程可测量流经小灯泡的电流C.图丙中将选择开关旋转到欧姆挡,选

3、择合适量程可测量闭合电路中小灯泡的电阻D.图丁中将选择开关旋转到欧姆挡,选择合适量程可观察到此时欧姆表示数很小3.(2022河北衡水二模)某学习小组欲测量某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r(电动势约为4 V,内阻为几欧),他们找到的器材有:电压表V(量程6 V,内阻很大)、定值电阻R0=10 、电阻箱R(0999.9 )、开关S一只、导线若干。(1)请以笔画线代替导线将图甲中的实物图补充完整。(2)闭合开关,调节电阻箱的阻值R,得到多组测量数据,根据测量数据作出U-UR图像,如图乙所示。则该锂电池的电动势E= V、内阻r= 。(结果均保留三位有效数字)4.(2022全国甲卷)某同学要测量微

4、安表内阻,可利用的实验器材有电源E(电动势1.5 V,内阻很小),电流表A(量程10 mA,内阻约10 ),微安表G(量程100 A,内阻Rg待测,约1 k),滑动变阻器R(最大阻值10 ),定值电阻R0(阻值10 ),开关S,导线若干。(1)将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图。(2)某次测量中,微安表的示数为90.0 A,电流表的示数为9.00 mA,由此计算出微安表内阻Rg= 。B组5.(2022山东烟台、德州高三一模)某实验小组要测定一节蓄电池的电动势及内阻,要求测量结果尽量准确,实验器材如下:电流表A1(量程200 A,内阻为800 )电流表A2(量程300 mA,内阻约为0

5、.3 )定值电阻R1(阻值为4 )定值电阻R2(阻值为9 200 )滑动变阻器R(最大阻值50 )待测蓄电池一节(电动势约为2 V)开关S一个,导线若干(1)实验小组连接的实物电路如图甲所示,图中虚线框内的电表应选(选填“A1”或“A2”),图中虚线框内的定值电阻应选(选填“R1”或“R2”)。甲(2)电流表A1示数用I1表示,电流表A2示数用I2表示,该小组多次改变滑动变阻器滑片位置,得到了多组I1、I2数据,并作出I1-(I1+I2)图像,如图乙所示。根据图像可知,被测蓄电池的电动势为 V,内阻为 。(结果均保留两位有效数字)乙(3)从实验设计原理来看,该蓄电池电动势的测量值(选填“大于”

6、“小于”或“等于”)真实值,内阻的测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。6.(2022广东卷)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器的敏感元件。某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系,实验过程如下:(1)装置安装和电路连接:如图甲所示,导电绳的一端固定,另一端作为拉伸端,两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图乙所示的电路中。甲乙丙(2)导电绳拉伸后的长度l及其电阻Rx的测量:将导电绳拉伸后,用刻度尺测量并记录A、B间的距离,即为导电绳拉伸后的长度l。将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2,闭合开关S1,调节R,使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数

7、U和I1。闭合S2,电压表的示数(选填“变大”或“变小”)。调节R使电压表的示数仍为U,记录电流表的示数I2,则此时导电绳的电阻Rx =(用I1、I2和U表示)。断开S1,增大导电绳拉伸量,测量并记录A、B间的距离,重复步骤和。(3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值(选填“有”或“无”)影响。(4)图丙是根据部分实验数据描绘的Rx-l图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上,当机械臂弯曲后,测得导电绳的电阻Rx为1.33 k,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为 cm,即为机械臂弯曲后的长度。7.(2022全国乙卷)一同学探究阻值约为550 的待测电阻Rx在05 mA范围内的伏安特性。可用器材有电

8、压表V(量程为3 V,内阻很大),电流表A(量程为1 mA,内阻为300 ),电源E(电动势约为4 V,内阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选10 或1.5 k),定值电阻R0(阻值可选75 或150 ),开关S,导线若干。甲(1)要求通过Rx的电流可在05 mA范围内连续可调,将图甲所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图。(2)实验时,图甲中的R应选最大阻值为(选填“10 ”或“1.5 k”)的滑动变阻器,R0应选阻值为(选填“75 ”或“150 ”)的定值电阻。(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图乙和图丙所示,则此时Rx两端的电压为 V,

9、流过Rx的电流为 mA,此组数据得到的Rx的阻值为 (保留3位有效数字)。乙丙8.(2021全国甲卷)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有:小灯泡(额定电压2.5 V,额定电流0.3 A)、电压表(量程300 mV,内阻300 )、电流表(量程300 mA,内阻0.27 )、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值020 )、电阻箱R2(最大阻值9 999.9 )、电源E(电动势6 V,内阻不计)、开关S、导线若干。完成下列填空:图(a)(1)有3个阻值分别为10 、20 、30 的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在0300 mA的U-I曲线,R0应选取阻值为 的定值电阻;(

10、2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的(选填“a”或“b”)端;(3)在流过电流表的电流较小时,将电阻箱R2的阻值置零,改变滑动变阻器滑片的位置,读取电压表和电流表的示数U、I,结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10 mA时,小灯泡的电阻为 (保留1位有效数字);图(b)(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V,该同学经计算知,应将R2的阻值调整为 。然后调节滑动变阻器R1,测得数据如下表所示:U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.02

11、80.0300.0(5)由图(b)和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻(选填“增大”“减小”或“不变”);(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160 mA,可得此时小灯泡电功率W1= W(保留2位有效数字);当流过电流表的电流为300 mA时,小灯泡的电功率为W2,则W2W1=(保留至整数)。答案：1.答案 (1)电压(2)BD(3)AB解析 (1)传感器2与电阻R并联,应为电压传感器。(2)随着电容器放电,电容器电荷量减小,由C=QU可知电容器两端电压减小,电阻R保持不变,故电流传感器、电压传感器示数均减小,故i-t图像选B,u-t图像选D。(3)根据i-t图像

12、的面积可以估算出电荷量,根据电容定义式C=QU可以算出电容,故A、B正确。2.答案 (1)BDC(2)AB解析 (1)欧姆挡测电阻时指针偏转角度过大,是由于挡位过大,需选取小挡位,进行欧姆调零后再测阻值,故顺序为BDC。(2)图甲中将选择开关旋转到直流电压挡,选择合适量程可测量小灯泡两端电压,A正确;图乙中将选择开关旋转到直流电流挡,选择合适量程可测量流经小灯泡的电流,B正确;测量小灯泡电阻时,小灯泡必须与外部电路断开,C错误;由图结合欧姆表的内部电路可知,二极管两端为负向电压,此时二极管电阻无穷大,可观察到此时欧姆表示数很大,D错误。3.答案 (1)见解析(2)3.75(3.743.76都对

13、)5.00(4.905.10都对)解析 (1)根据题图乙的图像可知电压表测量电阻箱两端的电压,实物图连接如下。(2)根据闭合电路欧姆定律得E=U+UR(R0+r),化简得U=E-UR(R0+r),所以U-UR图像的纵截距表示电源电动势,即E=3.75 V;图像的斜率表示定值电阻R0和电源内阻r的和,即R0+r=3.75-1.50.15 ,所以电源内阻r=5.00 。4.答案 (1)电路图连接如图所示(2)990解析 (1)为准确测出微安表两端的电压,可让微安表与定值电阻R0并联,再与电流表串联。由于电源电压过大,并且为了测量多组数据,因此滑动变阻器采用分压式接法,实验电路原理图如图所示。(2)

14、流过定值电阻R0的电流I=IA-Ig=9.00 mA-0.09 mA=8.91 mA微安表两端的电压U=IR0=8.9110-2 V微安表的内阻Rg=UIg=8.9110-290.010-6 =990 。5.答案 (1)A2R2(2)1.91.0(3)等于等于解析 (1)虚线框内的电表应选A2,因为虚线框在干路上,选择量程大的电流表。蓄电池的电动势为2 V,改装后电压表量程为2 V,所以串联电阻R=UIg-RA1=9 200 ,故选R2。(2)根据I1(R2+RA1)=E-(I1+I2)(r+R1),整理得I1=ER2+RA1-(I1+I2)r+R1R2+RA1,所以ER2+RA1=19010

15、-6 A,r+R1R2+RA1=(150-70)10-6(240-80)10-3,解得E=1.9 V 、r=1.0 。(3)因为考虑了电表内阻,所以电动势的测量值等于真实值,内阻测量值等于真实值。6.答案 (2)变小UI2-I1(3)无(4)51.80解析 (2)因为闭合S2,并联部分阻值减小,根据串联分压可知电压表的示数变小。设定值电阻的阻值为R0,则有R0=UI1;闭合S2,调节R使电压表的示数仍为U,记录电流表的示数I2,则有1Rx+1R0=I2U,解得Rx=UI2-I1。(3)在闭合S2之前,电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表的电流,闭合S2之后,加在电压表两端的电压保持不变,

16、因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1,故流过导电绳的电流(I2-I1)与电压表内阻无关,电压表内阻对电阻的测量值没有影响。(4)根据题图丙可得导电绳的电阻Rx为1.33 k时,导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。7.答案 (1)见解析图(2)10 75 (3)2.304.20548解析 (1)电流表内阻已知,电流表与R0并联扩大电流表量程,进而测量通过Rx的电流,电压表测量Rx两端的电压;滑动变阻器采用分压式接法,满足通过Rx的电流在05 mA内连续可调的条件,电路图如下。(2)电路中R应选最大阻值为10 的滑动变阻器,方便电路的调节,测量效率高、实验误差小;通过Rx的电流最大为5 mA

17、,需要将电流表量程扩大为原来的5倍,根据并联分流,即并联电路中电流之比等于电阻的反比,可知5mA-1 mA1 mA=300 R0,解得R0=75 。(3)电压表每小格表示0.1 V,向后估读一位,即U=2.30 V;电流表每小格表示0.02 mA,本位估读,即读数为0.84 mA,电流表量程扩大为原来的5倍,所以通过Rx的电流为I=4.20 mA;根据欧姆定律可知Rx=UI=548 。8.答案 (1)10(2)a(3)0.7(4)2 700(5)增大(6)7.410-210解析 (1)描绘小灯泡的伏安曲线,需要达到额定功率,其最大电阻为Rmax=E-U灯I灯=6-2.50.3 =11.7 ,只能选10 的,其他的调不到。(2)将滑片置于a端,整个电路电阻最大,待测灯泡电压为零,这种接法最安全。(3)根据电阻定义R=UI=710 =0.7 。(4)电压表的满偏电流Ig=UgR=300300 mA=1 mA,串联的电阻R2=UVIg-Rg=3V1mA-300 =2 700 。(5)根据分压原理,ULUV=2 700+300300=10,即UL=10UV。再根据R=UI,可知电阻增大。