高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題能力訓(xùn)練15電學(xué)實(shí)驗(yàn)

專題能力訓(xùn)練15電學(xué)實(shí)驗(yàn)(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)1.(18分)(2022·北京人大附中三模)圖甲是某一電路中的一部分,由于其中的一個(gè)電阻發(fā)生了斷路,導(dǎo)致整個(gè)電路不能正常工作,小明和小亮兩位同學(xué)利用多用電表進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)操作,請(qǐng)根據(jù)他們的測量情況,回答相應(yīng)的問題。甲乙(1)小明首先在PQ間接上一直流電源,P接電源正極,多用電表的選擇開關(guān)置于“直流電壓2.5V”擋位,紅表筆接P,黑表筆接Q,穩(wěn)定后電表指針在表盤上的位置如圖乙所示,則PQ之間的電壓是V。

(2)小明仍然用“直流電壓2.5V”擋位,又將紅表筆接P,黑表筆接M,若電壓表示數(shù)與PQ之間的電壓完全相同,則可以判斷必定是發(fā)生了斷路。

(3)小亮同學(xué)在該部分電路不接電源的情況下,將多用電表選擇開關(guān)置于歐姆表倍率“×10”的擋位,調(diào)零后紅表筆接P,黑表筆接Q,發(fā)現(xiàn)電表指針迅速指向某一確定的值,之后并保持不動(dòng),考慮到電容器充放電的時(shí)間間隔,則由此可以判斷必定是發(fā)生了斷路。

2.(18分)要測繪一個(gè)標(biāo)有“3V0.6W”小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由0逐漸增大到3V,并便于操作。已選用的器材有:電池組(電動(dòng)勢4.5V,內(nèi)阻約1Ω);電流表(量程為0~250mA,內(nèi)阻約5Ω);電壓表(量程為0~3V,內(nèi)阻約3kΩ);開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(填字母代號(hào))。

A.滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω,額定電流1A)B.滑動(dòng)變阻器(最大阻值1750Ω,額定電流0.3A)(2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用(填字母代號(hào))。

(3)實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示?，F(xiàn)將兩個(gè)這樣的小燈泡并聯(lián)后再與一個(gè)2Ω的定值電阻R串聯(lián),接在電動(dòng)勢為1.5V、內(nèi)阻為1Ω的電源兩端,如圖乙所示。每個(gè)小燈泡消耗的功率是W。

3.(20分)(2020·全國卷Ⅱ)某同學(xué)要研究一小燈泡L(3.6V,0.30A)的伏安特性。所用器材有:電流表A1(量程200mA,內(nèi)阻Rg1=10.0Ω)、電流表A2(量程500mA,內(nèi)阻Rg2=1.0Ω)、定值電阻R0(阻值R0=10.0Ω)、滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10Ω)、電源E(電動(dòng)勢4.5V,內(nèi)阻很小)、開關(guān)S和若干導(dǎo)線。該同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示。(1)根據(jù)圖甲,在圖乙的實(shí)物圖中畫出連線。甲乙(2)若I1、I2分別為流過電流表A1和A2的電流,利用I1、I2、Rg1和R0寫出:小燈泡兩端的電壓U=,流過小燈泡的電流I=。為保證小燈泡的安全,I1不能超過mA。

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使開關(guān)閉合后兩電流表的示數(shù)為零。逐次改變滑動(dòng)變阻器滑片位置并讀取相應(yīng)的I1和I2。所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在下表中給出。I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可算得,當(dāng)I1=173mA時(shí),燈絲電阻R=Ω(保留1位小數(shù))。

(4)如果用另一個(gè)電阻替代定值電阻R0,其他不變,為了能夠測量完整的伏安特性曲線,所用電阻的阻值不能小于Ω(保留1位小數(shù))。

4.(22分)(2021·山東卷)熱敏電阻是傳感器中經(jīng)常使用的元件,某學(xué)習(xí)小組要探究一熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律。可供選擇的器材有:待測熱敏電阻RT(實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi),阻值幾百歐到幾千歐);電源E(電動(dòng)勢1.5V,內(nèi)阻r約為0.5Ω);電阻箱R(阻值范圍0~9999.99Ω);滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值20Ω);滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值2000Ω);微安表(量程100μA,內(nèi)阻等于2500Ω);開關(guān)兩個(gè),溫控裝置一套,導(dǎo)線若干。同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖甲所示的測量電路,主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:①按圖示連接電路;②閉合S1、S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置,使微安表指針滿偏;③保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變,斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱,使微安表指針半偏;④記錄此時(shí)的溫度和電阻箱的阻值。回答下列問題:(1)為了更準(zhǔn)確地測量熱敏電阻的阻值,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用(選填“R1”或“R2”)。

(2)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線,將實(shí)物圖(不含溫控裝置)連接成完整電路。乙(3)某溫度下微安表半偏時(shí),電阻箱的讀數(shù)為6000.00Ω,該溫度下熱敏電阻的測量值為Ω(結(jié)果保留到個(gè)位),該測量值(選填“大于”或“小于”)真實(shí)值。

(4)多次實(shí)驗(yàn)后,學(xué)習(xí)小組繪制了如圖丙所示的圖像。由圖像可知,該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高逐漸(選填“增大”或“減小”)。

5.(22分)(2021·陜西咸陽高三二模)家用電熱水壺上端有一雙金屬片,當(dāng)熱水壺內(nèi)的水沸騰時(shí),產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸汽開關(guān)。蒸汽開關(guān)中的雙金屬片受到蒸汽作用時(shí)溫度會(huì)發(fā)生變化,進(jìn)而變形,自動(dòng)切斷電源,停止加熱。某課外實(shí)驗(yàn)小組欲利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖,制作一可顯示溫度的控溫器。提供的實(shí)驗(yàn)器材有:靈敏電流表(量程為3.0mA,內(nèi)阻為300Ω),學(xué)生電源(輸出電壓為U=6.0V,內(nèi)阻不計(jì)),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為3000Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為1000Ω),單刀雙擲開關(guān),熱敏電阻RT,雙金屬片(溫度為90℃時(shí)會(huì)使電路斷開,復(fù)位溫度未知),導(dǎo)線若干。若熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t(℃)的關(guān)系為R=(5t+50)Ω。請(qǐng)回答下列問題。(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)補(bǔ)充完整。①按照?qǐng)D甲電路連接好實(shí)驗(yàn)器材。②為了不燒壞靈敏電流表,將滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)整到a端;然后將單刀雙擲開關(guān)擲于c,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使靈敏電流表指針指在(選填“中央刻線”或“滿刻線”)位置,并在以后的操作中使滑片P(選填“位置不變”“置于a端”或“置于b端”)。

③把熱敏電阻RT和雙金屬片置于可變的溫度環(huán)境中,將單刀雙擲開關(guān)擲于d,隨著環(huán)境溫度的升高,記錄若干組靈敏電流表的示數(shù),達(dá)到最高溫度時(shí),電路斷開,斷開后,隨著環(huán)境溫度的降低,剛好到達(dá)某個(gè)溫度時(shí),電路閉合,此時(shí)靈敏電流表的示數(shù)如圖乙所示。④根據(jù)熱敏電阻隨溫度變化的特性,計(jì)算出各個(gè)電流對(duì)應(yīng)的溫度,重新繪制靈敏電流表的刻度盤。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程,電路中的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(選填“R1”或“R2”)。

(3)靈敏電流表的電流I與熱敏電阻和雙金屬片所處環(huán)境溫度t之間的函數(shù)關(guān)系式為I=A,溫度最高時(shí)該靈敏電流表的示數(shù)為A,雙金屬片的復(fù)位溫度為℃。

專題能力訓(xùn)練15電學(xué)實(shí)驗(yàn)1.答案:(1)1.80(2)R2(3)R2解析:(1)PQ之間的電壓即表盤上的讀數(shù),刻度盤上每一小格表示0.05V,估讀到0.01V,故指針在表盤上的示數(shù)為36×0.05V=1.80V。(2)將紅表筆接P,黑表筆接M,若電壓表示數(shù)與PQ之間電壓完全相同,即從P到M不存在電勢差,說明通過R2的電流為零,則可以判斷必定是R2發(fā)生了斷路。(3)若考慮電容器充放電的時(shí)間間隔,如果電容器接入電路,則在表筆接P、Q的瞬間,電容器充電,相當(dāng)于導(dǎo)線,電表指針應(yīng)先迅速指向0刻度,再返回至某一確定值保持不動(dòng),所以可以確定電容器未接入電路,由此可以判斷必定是R2發(fā)生了斷路。2.答案:(1)A(2)B(3)0.09解析:(1)由題意可知,本實(shí)驗(yàn)選擇的是分壓電路,因此滑動(dòng)變阻器選擇的是A。(2)因?yàn)樾襞莸碾娮鑂L=U2P(3)設(shè)小燈泡的電流為I,電壓為U,由U=E2I(R+r),代入數(shù)據(jù)得U=1.56I(V),作出小燈泡在題圖乙電路中的電流—電壓關(guān)系圖線與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn),由此交點(diǎn)即可讀出此時(shí)通過小燈泡的電流以及小燈泡兩端的電壓。由P=UI可得此時(shí)燈泡的功率。3.答案:(1)如圖所示(2)I1(Rg1+R0)I2I1180(3)11.6(4)8.0解析:(1)注意連線不要交叉,電表的正接線柱接電源正極。(2)根據(jù)串并聯(lián)關(guān)系,并聯(lián)電壓相等,小燈泡兩端的電壓U=I1(Rg1+R0);并聯(lián)電路干路電流等于支路電流之和,流過小燈泡的電流I=I2I1;小燈泡的額定電壓為3.6V,代入U(xiǎn)=I1(Rg1+R0),求得I1的最大值為180mA。(3)小燈泡電壓U=I1(Rg1+R0)=0.173×20V=3.46V,小燈泡電阻R=UI2-(4)完整的伏安特性曲線需要包含小燈泡的額定值,Rg1+Rx=U額Ig1=3.64.答案:(1)R1(2)見解析圖(3)3500大于(4)減小解析:(1)用半偏法測量熱敏電阻的阻值,盡可能讓該電路的電壓在S2閉合前、后保持不變,由于該支路與滑動(dòng)變阻器前半部分并聯(lián),滑動(dòng)變阻器的阻值越小,S2閉合前、后該部分電阻變化越小,從而電壓的值變化越小,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1。(2)電路連接圖如圖所示。(3)微安表半偏時(shí),該支路的總電阻為原來的2倍,即RT+RμA=6000Ω,可得RT=3500Ω。當(dāng)斷開S2,微安表半偏時(shí),由于該支路的電阻增加,電壓略有升高,根據(jù)歐姆定律,總電阻比原來2倍略大,也就是電阻箱的阻值略大于熱敏電阻與微安表的總電阻,而認(rèn)為電阻箱的阻值等于熱敏電阻與微安表的總電阻,因此熱敏電阻的測量值比真實(shí)值偏大。(4)由于是lnRT1T圖像,當(dāng)溫度T升高時(shí),1T減小,從題圖中可以看出lnRT減小,從而R5.答案:(1)②滿刻線位置不變(2)R1(3)62050+5t2.4×103解析:(1)②為了不燒壞靈敏電流表,回路總電阻應(yīng)始終滿足