三年高考(2017-2019)物理真题分项版解析——专题19 电学实验(解析版)
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1、专题19 电学实验1(2019新课标全国卷)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 ,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。(1)根据图(a)和题给条件,将(b)中的实物连接。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出改装的电表量程不是预期值,而是 。(填正确答案标号)A18 Ma B21 mA C25mA D28 mA(3)产生上述问题的原因可能是 。(填正确答案标号)A微安表内
2、阻测量错误,实际内阻大于1 200 B微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 CR值计算错误,接入的电阻偏小DR值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k= 。【答案】(1) (2)C (3)AC (4)【解析】(1)电表改装时,微安表应与定值电阻R并联接入虚线框内,则实物电路连接如下图所示:(2)由标准毫安表与该装表的读数可知,改装后的电流表,实际量程被扩大的倍数为:倍。故当原微安表表盘达到满偏时,实际量程为:,故本小题选C;(3)根据,得:,改装后的量程偏大的原因可能是,原微安表内
3、阻测量值偏小,即电表实际内阻真实值,大于1200;或者因为定值电阻R的计算有误,计算值偏大,实际接入定值电阻R阻值偏小。故本小题选AC;(4)由于接入电阻R时,改装后的表实际量程为25 mA,故满足;要想达到预期目的,即将微安表改装为量程为20 mA电流表,应满足,其中,联立解得:或。2(2019新课标全国卷)某小组利用图(a)所示的电路,研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系,图中V1和V2为理想电压表;R为滑动变阻器,R0为定值电阻(阻值100 );S为开关,E为电源。实验中二极管置于控温炉内,控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0
4、A时得到的某硅二极管UI关系曲线。回答下列问题:(1)实验中,为保证流过二极管的电流为50.0A,应调节滑动变阻器R,使电压表V1的示数为U1= mV;根据图(b)可知,当控温炉内的温度t升高时,硅二极管正向电阻 (填“变大”或“变小”),电压表V1示数 (填“增大”或“减小”),此时应将R的滑片向 (填“A”或“B”)端移动,以使V1示数仍为U1。(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系,硅二极管可以作为测温传感器,该硅二极管的测温灵敏度为= 103V/(保留2位有效数字)。【答案】(1)5.00 变小 增大 B (2)2.8【解析】(1)U1=IR0=100 50106 A=5103 V=
5、5 mV由,I不变,温度升高,U减小,故R减小;由于R变小,总电阻减小,电流增大;R0两端电压增大,即V1表示数变大,只有增大电阻才能使电流减小,故华东变阻器向右调节,即向B短调节。(2)由图可知, =2.8103V/3(2019新课标全国卷)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度。可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14 k),滑动变阻器R1(最大阻值1 500 ),滑动变阻器R2(最大阻值500 ),电阻箱(099 999.9 ),干电池(E=1.5 V,r=1.5 ),红、黑表笔和导
6、线若干。(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为_:滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)。(2)刻度欧姆表表盘通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为_、_。(3)校准红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向_k处;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图(c)所示,则电阻箱接入的阻值为_。【答案】(1) 900 R1 (2)45 5 (3)0 35 000.0
7、【解析】(1)连线如图:根据欧姆表的改装原理,当电流计满偏时,则,解得R=900;为了滑动变阻器的安全,则滑动变阻器选择R1;(2)在a处,解得Rxa=45k;在b处,则,解得Rxb=5k;(3)校准:红黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指到0 k处;由图可知,电阻箱接入的电阻为:R=35 000.0 。4(2019天津卷)现测定长金属丝的电阻率。(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是_。(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻约为,画出实验电路图,并标明器材代号。电源(电动势,内阻约为)电流表(量程,内阻)电流表(量程,内阻
8、约为)滑动变阻器(最大阻值,额定电流)开关及导线若干(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表的读数为,电流表的读数为,则这段金属丝电阻的计算式_。从设计原理看,其测量值与真实值相比_(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。【答案】(1)(均可) (2) (3) 相等【解析】(1)根据螺旋测微器的读数法则可知读数为。因该实验没有电压表,电流表A1的内阻已知,故用A1表当电压表使用,为了调节范围大,应用分压式滑动变阻器的接法,则点如图如图由电路图可知流过电流为,电阻两端的电压为,因此电阻该实验的电流为真实电流,电压也为真实电压,因此测得值和真实值相等。5(2019江苏卷)某同学测量一段长度已知的电阻丝
9、的电阻率实验操作如下:(1)螺旋测微器如题111图所示在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动 (选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。(题111图)(2)选择电阻丝的 (选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径(3)题112甲图中Rx,为待测电阻丝请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入题112乙图实物电路中的正确位置(题112甲图) (题112乙图)(4)为测量R,利用题112甲图所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1I1关系图象如题113图所示接着,将电
10、压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表:U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据,在方格纸上作出U2I2图象(5)由此,可求得电阻丝的Rx= 根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率【答案】(1)C (2)不同 (3) (4) (5)23.5(23.024.0都算对)【解析】(1)在测量时,为了不损坏被测物体,最后也改用微调方旋钮即C,直到听见“喀喀”的响声;(2)为了减小测量误差,应选用电阻丝不同位置进行多次测量;(3)按照原理图,将实物图连线如图:;(4)将表格中各组数据在坐标纸上描出,再连成一条
11、直线,如图:;当电压表按甲图连接时,电压表测的电压为的电压之和,当电压表接在a、b间时,电压表测的电压为的电压,由图可得:,所以。6(2019浙江选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx,小明设计了如图所示的电路。(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点先后与a、b点连接,发现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将c点接_(选填“a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果_(选填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真实值。(2)根据实验测得的6组数据,在图2中描点,作出了2条图线。你认为正确的是_(选填“”或“”),并由图线求出电阻Rx=_。(
12、保留两位有效数字)【答案】(1)a点 小于 (2) 7.5【解析】(1)电压表示数变化较大,说明电流表分压较大,而电流表示数基本不变,说明电压表分流较小,可以忽略,故采用电流表外接法,即c接a点;电压表测量的电压为准确值,但电流表测量的电流为电阻和电压表电流表之和,即电流测量值偏大,根据可得电阻测量值偏小;(2)因为电压表测量的是被测电阻两端电压,所以当其两端电压为零时,电流也为零,故图线正确;图像的斜率表示电阻,故;7(2018江苏卷)一同学测量某干电池的电动势和内阻。(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处_;_。(
13、2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见下表:根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出关系图象_。由图象可计算出该干电池的电动势为_V;内阻为_。R/8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A16.76.05.34.53.8(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图所示,则该干电池的电动势应为_V;内阻应为_。【答案】(1)开关未断开 电阻箱阻值为零 (2)图象如图所示:1.4(1.301.44都算对) 1.2(1.
14、01.4都算对) (3)1.4(结果与(2)问第一个空格一致) 1.0(结果比(2)问第二个空格小0.2)【解析】(1)连接电路时电源应与电路断开,所以开关要断开;另一错误是电阻箱接入电路的电阻是零,这样容易烧坏电流表和电源。(2)将数据描点连线,做出一条倾斜的直线。根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)得,所以图线的斜率表示电源电动势 V=1.37 V,截距绝对值表示r=0.43.0 =1.20 ;用电压表与电流表并联,可测得电流表的内阻,考虑电表内阻对实验的影响,则E=I(R+RA+r),得,所以图线的斜率仍表示电动势,电动势的准确值为1.37V,图线的截距表示(RA+r),所以内阻精确值为
15、r=(1.200.20)=1.00 。【名师点睛】本题考查应用电流表和电阻箱测量电源电动势和内电阻实验,本题创新之处在于用一个电压表并联在电流表的两端测出电流表的电阻,从而提高测量电源内阻的精确度。8(2018新课标全国II卷)某同学组装一个多用电表。可用的器材有:微安表头(量程100 ,内阻900 );电阻箱R1(阻值范围0999.9 );电阻箱R2(阻值范围099 999.9 );导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和
16、R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱_。(2)电阻箱的阻值_;R2=_(保留到个位)【答案】(1)如图所示(2)100 2 910【解析】(1)R1的电阻比较小,所以R1与表头并联构成大量程的的电流表,R2的阻值比较大,与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表,设计电路图如图所示;改装电流表需要并联一个电阻,要改装1 mA的电流表需要并联的电阻,,所以选用与变阻箱R1并联,并联后的总电阻为,要改装3 V电压表需要串联电阻,串联电阻的阻值为。9(2018天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 k),除了Rx,开关S、导线外,还有下列器材供选用:A电压表(量
17、程01 V,内阻约为10 k)B电压表(量程010 V,内阻约为100 k)C电流表(01 mA内阻约为30 )D电流表(00.6 A,内阻约为0.05 )E电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)F电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)G滑动变阻器R0(阻值范围010 ,额定电流2 A)为使测量尽量准确,电压表选用_,电流表选用_,电源选用_。(均填器材的字母代号);画出测量Rx阻值的实验电路图_。该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会_其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是_。【答案】B C F 大于 电压表的读数大于待测电
18、阻两端实际电压(其他正确表述也可)【解析】由于本题的被测电阻达到10 k,所以电源要选择电动势大的,然后根据电路电流选择电流表,电压表;若采用限流接法,则电路中电流和电压变化不明显,故采用滑动变阻器的分压接法,根据和的关系分析电流表的接法;根据电流表的接法判断实验误差所在;若选用电源1.5 V,由于被测电阻很大,电路中电流非常小,不利于实验,即电源选用12 V的,即F;则电压表就应该选取B;电路中的最大电流为,故选用电流表C;因为给的滑动变阻器的最大阻值只有10 ,若采用限流接法,则电路中电流和电压变化不明显,故采用滑动变阻器的分压接法,由于,所以采用电流表内接法,电路图如图所示,由于电流表的
19、分压,导致电压测量值偏大,而电流准确,根据可知测量值偏大;10(2018新课标全国III卷)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0 );V可视为理想电压表。S1为单刀开关,S2位单刀双掷开关,E为电源,R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验:(1)按照实验原理线路图(a),将图(b)中实物连线_;(2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置,闭合S1;(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器动端的位置,记下此时电压表V的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表V的示数U2;(4)待测电阻阻值的表达式Rx=_(用R0、U1、U2表示);(5)重复
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