教學資源 高中實驗練習題

高考模擬·隨堂集訓1.[2022·山東高考]實驗室購買了一捆標稱長度為100m的銅導線，某同學想通過實驗測定其實際長度。該同學首先測得導線橫截面積為1.0mm2，查得銅的電阻率為1.7×10－8Ω·m，再利用圖甲所示電路測出銅導線的電阻Rx，從而確定導線的實際長度?？晒┦褂玫钠鞑挠校弘娏鞅恚毫砍?.6A，內(nèi)阻約0.2Ω；電壓表：量程3V，內(nèi)阻約9kΩ；滑動變阻器R1：最大阻值5Ω；滑動變阻器R2：最大阻值20Ω；定值電阻：R0＝3Ω；電源：電動勢6V，內(nèi)阻可不計；開關、導線若干?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中滑動變阻器應選________(填“R1”或“R2”)，閉合開關S前應將滑片移至________(填“a”或“b”)端。(2)在實物圖中，已正確連接了部分導線，請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器，當電流表的讀數(shù)為0.50A時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為________V。(4)導線實際長度為________m(保留2位有效數(shù)字)。解析：(1)因控制電路是限流式接法，而測量電路總電阻在3.0Ω以上，為使測量電路有較大的調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器應選用總阻值較大的R2。為了保證開關閉合時電路的安全，應使滑動變阻器接入電路中的阻值最大，即開關閉合前滑片應置于a端。(2)如圖。(3)由圖乙知該電壓表的分度值為0.1V，故按“十分之一”估讀法可知測量結(jié)果為2.30V。(4)測量電路的總電阻R0＋Rx＝eq\f(U,I)＝4.60Ω，故Rx＝1.60Ω。由Rx＝ρeq\f(l,S)可得l＝eq\f(RxS,ρ)，代入數(shù)據(jù)可得L≈94m。答案：(1)R2a(2)圖見解析(3)2.30(2.29、2.31均正確)(4)94(93、95均正確)2.[2022·江蘇高考]某同學通過實驗測量一種合金的電阻率。(1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應先旋緊圖甲所示的部件________(選填“A”“B”“C”或“D”)。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為________mm。(2)如圖乙所示是測量合金絲電阻的電路，相關器材的規(guī)格已在圖中標出。合上開關，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化。由此可以推斷：電路中________(選填圖中表示接線柱的數(shù)字)之間出現(xiàn)了________(選填“短路”或“斷路”)。(3)在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23V和38mA，由此，該同學算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7Ω。為了更準確地測出合金絲的阻值，在不更換實驗器材的條件下，對實驗應作怎樣的改進？請寫出兩條建議。解析：(1)讀數(shù)前應先旋緊B防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動。螺旋測微器讀數(shù)＝0＋41.0×0.01mm＝0.410mm。(2)7、9之間發(fā)生斷路，則內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表一起串聯(lián)于電路中，此時改變阻值較小的滑動變阻器阻值時，對電壓表和電流表的示數(shù)影響很小，符合題述現(xiàn)象，同時滿足兩表讀數(shù)。(3)因為Rx＝58.7Ω＞eq\r(RV·RA)＝30Ω，所以應選用電流表內(nèi)接法。為了減小偶然誤差可測量多組電流和電壓值，計算電阻的平均值?；驕y量多組電流和電壓值，用圖象法求電阻值。答案：(1)B0.410(2)7、9斷路(3)電流表改為內(nèi)接；測量多組電流和電壓值，計算出電阻的平均值。(或測量多組電流和電壓值，用圖象法求電阻值)3.[2022·海南高考]圖示電路可用來測量電阻的阻值。其中E為電源，R為已知電阻，Rx為待測電阻，eq\o(\s\up7(○),\s\do10(V))可視為理想電壓表，S0為單刀單擲開關，S1、S2為單刀雙擲開關。(1)當S0閉合時，若S1、S2均向左閉合，電壓表讀數(shù)為U1；若S1、S2均向右閉合，電壓表讀數(shù)為U2。由此可求出Rx＝________。(2)若電源電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻可忽略；電壓表量程為1V，R＝100Ω。此電路可測量的Rx的最大值為________Ω。解析：(1)由于是理想電壓表，該表接入電路后不會影響電路的電流。S1、S2向左閉合，電壓表讀數(shù)是Rx兩端電壓，由歐姆定律得U1＝IRx；S1、S2向右閉合，電壓表讀數(shù)是R兩端電壓，U2＝IR，由以上兩式得Rx＝eq\f(U1,U2)R。(2)當S1、S2向左閉合，且電壓表的讀數(shù)為1V，即Rx兩端電壓U1＝1V時，此時的Rx阻值為最大，R兩端電壓為U2＝E－U1＝0.5V，電路中電流I＝eq\f(U2,R)＝eq\f(0.5,100)A＝5×10－3A，Rxmax＝eq\f(U1,I)＝eq\f(1,5×10－3)Ω＝200Ω。答案：(1)eq\f(U1,U2)R(2)2004.[2022·福建寧德模擬]利用螺旋測微器、米尺和如圖甲所示的器材(其中電流表的內(nèi)阻為1Ω，電壓表的內(nèi)阻為5kΩ)測量一根粗細均勻的阻值約為5Ω的金屬絲的電阻率。甲(1)用筆畫線代替導線，將圖甲中的器材連接成實物電路，要求盡量避免交叉，電流表、電壓表應該選擇合適的量程(已知電源的電動勢為6V，滑動變阻器的阻值為0～20Ω)。(2)實驗時，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑和用米尺測量金屬絲的長度示數(shù)如圖乙所示，電流表、電壓表的讀數(shù)如圖丙所示。由圖可以讀出金屬絲兩端的電壓U＝________，流過金屬絲的電流I＝_______，金屬絲的長度L＝______，金屬絲的直徑d＝________。(3)該金屬絲的電阻率是________。(保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)由于金屬絲的電阻比電壓表的內(nèi)阻小得多，因此采用電流表外接法；由于金屬絲的電阻比滑動變阻器的總電阻要小，因此采用限流式接法，為了保證滑動變阻器起限流作用，滑動變阻器應該連接“A(B)、C”或“A(B)、D”幾個接線柱；電流表應該連接“＋”接線柱和“0.6”接線柱，具體連線如圖所示。(2)由圖可以看出：電壓表的量程是3V，所以讀數(shù)是2.20V；電流表的量程是0.6A，所以讀數(shù)是0.440A；由于螺旋測微器的半毫米刻度線已經(jīng)露出，因此讀數(shù)是1.850×10－3m；米尺的讀數(shù)是40.50cm－10.00cm＝30.50cm。(3)由電阻定律得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(Uπd2,4Il)＝eq\f(2.20×3.14×1.850×10－32,4×0.440×30.50×10－2)＝4.4×10－5Ω·m。答案：(1)見解析(2)2.20V0.440A30.50cm1.850×10－3m(3)4.4×10－5Ω·m5.[2022·山東淄博一模]利用如圖甲所示的電路測量某種電阻絲材料的電阻率，所用電阻絲的電阻約為20Ω。帶有刻度尺的木板上有a和b兩個接線柱，把電阻絲拉直后固定在接線柱a和b上。在電阻絲上夾上一個帶有接線柱c的小金屬夾，沿電阻絲移動金屬夾，可改變其與電阻絲接觸點P的位置，從而改變接入電路中電阻絲的長度?？晒┻x擇的器材還有：電池組E(電動勢為3.0V，內(nèi)阻約為1Ω)；電流表A1(量程0～100mA，內(nèi)阻約為5Ω)；電流表A2(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω)；電阻箱R(0～999.9Ω)；開關、導線若干。實驗操作步驟如下：A.用螺旋測微器在電阻絲上三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑；B.將選用的實驗器材，按照圖甲連接實驗電路；C.調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大；D.將金屬夾夾在電阻絲上某位置，閉合開關，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表滿偏，然后斷開開關。記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L；E.改變金屬夾與電阻絲接觸點的位置，閉合開關，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表再次滿偏。重復多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長度L；F.斷開開關，整理好器材。(1)某次測量電阻絲直徑d時，螺旋測微器示數(shù)如圖乙所示，則d＝________mm；(2)實驗中電流表應選擇________(選填“A1”或“A2”)；(3)用記錄的多組電阻箱的阻值R和對應的接入電路中電阻絲長度L的數(shù)據(jù)，繪出了如圖丙所示的R－L關系圖線，圖線在R軸的截距為R0，在L軸的截距為L0，再結(jié)合測出的電阻絲直徑d，寫出電阻絲的電阻率表達式ρ＝________(用給定的物理量符號和已知常數(shù)表示)。(4)本實驗中，電流表的內(nèi)阻對電阻率的測量結(jié)果________(選填“有”或“無”)影響。解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)d＝0.5mm＋23.0×0.01mm＝0.730mm;(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中的最大電流Imax＝eq\f(E,Rx＋r)＝eq\f(3,1＋20)A＝143mA，所以電流表應選A1；(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得Ig＝eq\f(E,r＋Rx＋R)，則R＝eq\f(E,Ig)－r－Rx，根據(jù)電阻定律應得Rx＝ρeq\f(L,\f(1,4)πd2)，聯(lián)立以上兩式可得R＝－eq\f(4ρ,πd2)L＋eq\f(E,Ig)－r，根據(jù)函數(shù)斜率的概念得eq\f(4ρ,π