物理电学实验高考真题汇编含答案.docx
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物理电学实验高考真题汇编含答案
电学实验
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
=1.0k
1
0
,Ω电阻R=9.0k,Ω为了方便读数和作图,给电池串联一个R=3.0
Ω的电阻。
①按图示电路进行连接后,发现aa、bb
和cc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、b间电
压,读数不为零,再测量、
a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】①aabb②1.41(1.36~1.44均可)0.5(0.4~0.6均可)
【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3.8V,额定电流0.32
A);电压表V
V(量程3V,内阻3kΩ);电流表A(量程0.5A,内阻0.5Ω);固定电阻
R0(阻值1000
Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;
导线若干。
(1)实验要求能够实现在0~3.8V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4V,内阻1.00Ω)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)0.391.17
【解析】
(1)要求能够实现在0~3.8V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R
l
知,电阻率增大;
S
(3)当滑动变阻器的阻值为9Ω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=1.75V,I=225mA,P1=UI=0.39
1
U
E
,当直线的斜率最大时,与灯泡的I–U
曲线的交点坐
W;整理得:
I
Rr
R
r
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=3.67V,I=0.32A,如右图所示,最大的功率为P2=UI=1.17W。
【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2500
)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20Ω,另一个阻值为
2000Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99999.9
Ω);电源E(电动势约
为1.5V);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”“2000)。
”
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2500.0Ω,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
2601.0
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
④2550
(3)调节
R上的分压,
1
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20Ω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
2500.0Ω,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
R
和R,因B与D所在位置的电势相等,
可知;Rz1
RA
;
21
22
R21
R22
同理当Rz和微安表对调后,仍有:
RARz2;联立两式解得:
R21R22
RARz1RZ2250026012550。
(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。
【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
G
的满偏电流为
250
μA,内阻为
480Ω。
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
1V挡和
5V挡,直流电流
1mA
挡和
2.5mA
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)1.47mA(或
1.48mA)
1100
Ω
2.95V
【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15mA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
Ω
20,
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(3V,内阻不计)、电源E2(6V,内阻不计)、滑动变
阻器R1(0~200
Ω
R2(0~500
Ω
Rt,继电器、电阻箱(0~999.9
)、滑动变阻器
)、热敏电阻
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,
、
、
(选
则应发现表笔接入ab时指针
(选填“偏转”或“不偏转”),接入ac时指针
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
108.1Ω
【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
199.5
Ω
℃时,热敏电阻阻值为
,继电器的阻
值
R0
Ω
流为15mA时,E=I(Rt+R0)=3.3V,所以电源选
E2,80℃时,热敏电
=20
,当电
阻阻值Rt=49.1Ω,则
E2=I(Rt+R0+R),此时变阻器阻值R=330.9Ω,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108.1Ω,所以应将电阻箱阻值调至108.1Ω,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.
【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.
23.(11分)[2010全·国I卷]用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT,在给定温度
范围内,其阻值随温度的变化是非线性的。
某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2
连成图虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变
化近似为线性的,且具有合适的阻值范围。
为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不
同温度下RL的阻值,测量电路如图所示,图中的电压表内阻很大。
RL的测量结果如表
所示。
温度t(℃)30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
RL阻值(Ω)54.3
51.0
47.5
44.3
41.0
37.9
34.7
回答下列问题:
(1)根据图所示的电路,在实物图上连线。
(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作RL-t关系图线。
(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图3、4所示。
电流表的读数为
电压表的读数为。
此时等效电阻RL的阻值为,热敏电阻所处环境的温
度约为。
,
解:
(1)如图:
(2)如图:
(3)115.0mA,5.00V,43.5Ω,64.0℃。
解析:
由部分电路欧姆定律得:
R=UI=0.115A5.0V=43.5Ω,对照图找出相应的温度为
64.0℃。
考点:
[电阻率与温度的关系、传感器]。
22.(5分)[2011全·国I卷]为了测量一微安表头
A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。
图中,A0是标准电流表,
R0和
RN分别是滑动变阻器和电阻箱,
S和
S1分别是单刀双掷
开关和单刀开关,
E是电池。
完成下列实验步骤中的填空:
(1)
将S拨向接点1,接通S1,调节
,使待测表头指针偏转到适当位置,记下
此时
的读数I;
(2)
然后将S拨向接点2,调节
,使
,记下此时RN的读
数;
(3)
多次重复上述过程,计算RN读数的
,此即为待测微安表头内阻的测量值。
解:
(1)R0;A0;
(2)RN;A0的读数仍为I;(3)平均值
点评:
[测量微安表头的内阻、替代法
]。
23.(10分)[2012全·国I卷]图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。
现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力,
来测量磁场的磁感应强度大小、
并判定其
方向。
所用部分器材已在图中给出,
其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,
两侧边竖直且等长;E为直流电源;R为电阻箱;A为电流表;S为开关。
此外还有细
○
沙、天平、米尺和若干轻质导线。
(1)
在图中画线连接成实验电路图。
(2)
完成下列主要实验步骤中的填空:
①按图接线。
②保持开关S断开,在托盘内加入适量细沙,使
D处于平衡状态;然后用天平称出细
沙质量m1。
③闭合开关S,调节R的值使电流大小适当,在托盘内重新加入适量细沙,使
D;然后读出,并用天平称出。
④用米尺测量。
(3)用测得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,可以得出B
=
。
(4)
判定磁感应强度方向的方法是:
若
,磁感应强度方向垂直纸面向外;反
之,磁感应强度方向垂直纸面向里。
解:
(1)连线如图所示
(2)③重新处于平衡状态;电流表的示数
I;此时细沙的质量m2;
④D的底边长度l
(3)
|m2-m1|g
(4)m2>m1
Il
23.(8分)[2013全·国I卷]某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×lk挡”内部电路的总电阻。
使用的器材有:
多用电表;
电压表:
量程5V,内阻十几千欧;
滑动变阻器:
最大阻值5kΩ
导线若干。
回答下列问题:
(1)
将多用电表挡位调到电阻
“×lk挡,”再将红表笔和黑表笔
,调零点。
(2)
图(a)中多用电表的红表笔和
(填“1或”“2)”端相连,黑表笔连接另一端。
(3)
将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图
(b)所示,这时电压表的示
数如图(c)所示。
多用电表和电压表的读数分别为
kΩ和
V。
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。
此时多用电表和电压表的读数分
别为12.0kΩ和4.00V。
从测量数据可知,电压表的内阻为kΩ。
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(d)所示。
根据前面的实验数据计算可得,
此多用电表内电池的电动势为V,电阻“×lk挡”内部电路的总电阻为kΩ。
解:
(1)短接;
(2)1;(3)15.0,3.60;(4)12.0;(5)9.00,15.0。
解析:
(1)欧姆表测电阻时,先选档;然后进行欧姆调零,将红、黑表笔短接,调整欧姆调
零旋钮,使指针指到欧姆表刻度的零位置;再测量、读数。
(2)电流流过多用电表原则:
“红进黑出”。
(3)多用电表欧姆档的测量值等于表盘上读数乘以倍率,电阻“×1k”读第一排,读数为15.0×1k
=15.0kΩ;直流电压5V,最小分度为0.1V,估读到分度值下一位,读数为3.60V。
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零,多用电表的读数即为电压表的内阻。
(5)由第(3)步:
E=
3.6
3r+
3.6
3×15×103,即:
E=
3.6
3r+4.5。
12×10
12×10
12×10
4
由第(4)步:
E=12×103r+4。
解得:
E=9.00V,r=15.0kΩ。
23.(9分)[2014全·国I卷]利用如图(a)所示电路,可以测量电源电动势和内阻,所用的
实验器材有:
待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9Ω),电阻R0(阻值为3.0Ω),电阻
R1(阻值为3.0Ω),电流表○A(量程为200mA,内阻为RA=6.0Ω),开关S。
实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关
S;
②多次调节电阻箱,记下电流表的示数
I和电阻箱相应的阻值
R;
③以1I为纵坐标,
R为横坐标,作
1I-R图线(用直线拟合)
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题:
(1)
1与R的关系式为
。
分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则I
(2)
实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻
R=3.0
Ω时电流表的示数如图(b)所示,
读出数据,完成下表。
答:
①
,②
。
R/Ω
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
I/A
0.143
0.125
①
0.100
0.091
0.084
0.077
I
-1
-1
6.99
8.00
②
10.0
11.0
11.9
13.0
/A
(3)
在答题卡图
(c)的坐标纸上所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率
k=
A-1Ω-1,截距b=
A-1。
(4)
根据图线求得电源电动势
E=
V,内阻r=
Ω。
解:
(1)1=
3R+
15+3r;
(2)如图,0.110,9.09;(3)1,6.0;(4)3,1.0
I
E
E
解析:
k=13-6=1,3=1,15+3r=6。
7
E
E
23.(9分)[2015全·国
I卷]
图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫
安表的改装电路。
(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω,满偏电流为lmA;R1和R2为阻值固定的电阻。
若使
用a和b两个接线柱,电表量程为3mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10mA。
由题给条件和数据,可以求出R1=Ω,R2=Ω。
(2)现用一量程为3mA、内阻为l50Ω的标准电流
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