【全程復習方略】2021年高考物理二輪專題輔導與訓練：高效演練-6.12第12-講-電學實驗

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調(diào)整合適的觀看比例，答案解析附后。關閉Word文檔返回原板塊。高效演練1.(2022·浙江高考)小明對2B鉛筆芯的導電性能感愛好，于是用伏安法測量其電阻值。(1)圖甲是部分連接好的實物電路圖，請用電流表外接法完成接線并在圖甲中畫出。(2)小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性，并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到U-I圖上，如圖乙所示。在圖中，由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點是用(選填“○”或“×”)表示的。(3)請你選擇一組數(shù)據(jù)點，在圖乙上用作圖法作圖，并求出這段鉛筆芯的電阻為Ω?！窘忸}指南】解答本題時應從以下兩點進行分析：(1)知道內(nèi)接法和外接法的連接方式；(2)知道物理作圖方式?！窘馕觥?1)依據(jù)外接法的連接方式連接實物圖。(2)用“×”表示的數(shù)據(jù)點是由電流表外接法得到的，R=(1.1～1.3)Ω。(3)用“○”數(shù)據(jù)點連線，R=(1.5～1.7)Ω。答案：見解析2.(2022·武漢二模)市場上有一種在蚊帳內(nèi)使用的小型直流電動機電風扇，某物理爭辯性學習小組想測量電風扇正常運行時的機械功率，于是找到了一臺這樣的電風扇并從銘牌上讀出了額定電壓U，但其他字跡不清楚。該小組成員取出電池，并從電風扇連接的電池的正、負兩極各接出一條引線，供應的器材有電流表、電壓表、滑動變阻器(阻值較小)，備用電池若干節(jié)，開關、若干導線，固定電池的電池盒。(1)測量時，選擇的電路圖比較合理的是圖(選填“甲”或“乙”)。(2)該小組進行了如下試驗步驟，請補寫步驟③的試驗操作過程。①按事先設計的電路連接各元件，并將滑動變阻器的滑片移動到最左端。②合上開關，將滑片從最左端開頭緩慢向右移動，使電壓表和電流表都有明顯的示數(shù)，但電風扇并未轉動，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為U0、I0。③。④用測得的物理量表示電動機M正常運轉時輸出的機械功率P輸出=。(3)該小組同學找了甲、乙兩個不同規(guī)格的電風扇連續(xù)進行測量，用伏安法分別測出甲、乙兩個電風扇的伏安特性曲線如圖丙所示。若他們將甲、乙兩個電風扇串聯(lián)接在6V的恒定電源兩端，則甲的實際功率為W，乙的實際功率為W。【解析】(1)測量電風扇正常運行時的機械功率，由于滑動變阻器的阻值較小，故應選擇分壓電路，電路圖甲比較合理。(2)③移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)達到U時，此時電風扇正常工作，登記此時電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I。④由UI=P輸出+I2R，R=QUOTE，解得電動機M正常運轉時輸出的機械功率P輸出=UI-QUOTE。(3)由甲、乙兩個電風扇的伏安特性曲線可知，電流為0.7A對應的兩個電風扇的電壓分別為2V和4V，甲的實際功率為P甲=U甲I=2×0.7W=1.4W，乙的實際功率為P乙=U乙I=4×0.7W=2.8W。答案：(1)甲(2)③移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)達到U時，電風扇正常工作，登記此時電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I④UI-QUOTE(3)1.42.83.某同學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ。步驟如下：(1)用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖，由圖可知其長度為mm。(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖，由圖可知其直徑為mm。(3)用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖，則該電阻的阻值約為Ω(4)該同學想用伏安法更精確地測量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下：待測圓柱體電阻R電流表A1(量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω)電流表A2(量程0～10mA，內(nèi)阻約30Ω)電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ)電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ)直流電源E(電動勢4V，內(nèi)阻不計)滑動變阻器R1(阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A)滑動變阻器R2(阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流0.5A)開關S，導線若干為使試驗誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析，請在虛線框中畫出測量的電路圖，并標明所用器材的代號。(5)若該同學用伏安法跟用多用電表測量得到的R測量值幾乎相等，由此可估算此圓柱體材料的電阻率約為ρ=Ω·m。(保留2位有效數(shù)字)【解析】(1)50mm+3×0.05mm=50.15mm。(2)4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm。(3)22×10Ω=220Ω。(4)電源電動勢為4V，所以電壓表選用V1，通過待測電阻的電流最大值約為I=QUOTE=QUOTEA≈10mA，所以電流表選用A2；因QUOTE>QUOTE，所以電流表接受外接法；為測得多組數(shù)據(jù)應當接受分壓接法，變阻器若接受R2，不便于調(diào)整，故接受R1，電路圖如圖所示。(5)ρ=QUOTE=QUOTEΩ·m=7.6×10-2Ω·m。答案：(1)50.15(2)4.700(3)220(4)見解析(5)7.6×10-24.(2022·新課標全國卷Ⅰ)利用如圖甲所示電路，可以測量電源的電動勢和內(nèi)阻，所用的試驗器材有：待測電源，電阻箱R(最大阻值999.9Ω)，電阻R0(阻值為3.0Ω)，電阻R1(阻值為3.0Ω)，電流表(量程為200mA，內(nèi)阻為RA=6.0Ω)，開關S。試驗步驟如下：①將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關S；②多次調(diào)整電阻箱，登記電流表的示數(shù)I和電阻箱相應的阻值R；③以QUOTE為縱坐標，R為橫坐標，作QUOTE-R圖線(用直線擬合)；④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。回答下列問題：(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內(nèi)阻，則QUOTE與R的關系式為。(2)試驗得到的部分數(shù)據(jù)如下表所示，其中電阻R=3.0Ω時電流表的示數(shù)如圖乙所示，讀出數(shù)據(jù)，完成下表。答：①，②。R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077I-1/A-16.998.00②10.011.011.913.0(3)在圖丙的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，依據(jù)圖線求得斜率k=A-1Ω-1，截距b=A-1。(4)依據(jù)圖線求得電源電動勢E=V，內(nèi)阻r=Ω。【解題指南】本題要首先利用閉合電路歐姆定律得出I與R的函數(shù)關系，然后變形成y=kx+b這樣的一次函數(shù)?！窘馕觥勘绢}考查了測量電源電動勢和內(nèi)電阻。(1)電流表電阻是R1的2倍，所以干路電流為3I，依據(jù)閉合電路歐姆定律E=3I(r+R0+R)+IRA，代入數(shù)據(jù)，化簡得QUOTE=QUOTER+QUOTE。(2)電流表每小格表示2mA，因此電流表讀數(shù)是0.110A，倒數(shù)是9.09A-1。(3)依據(jù)坐標紙上給出的點，畫出一條直線，得出斜率k=1.0A-1Ω-1，截距b=6.0A-1。(4)斜率k=QUOTE，因此E=QUOTE=3.0V，截距b=QUOTE，r=QUOTE-5Ω=1.0Ω。答案：(1)QUOTE=QUOTER+QUOTE(2)①0.110②9.09(3)1.0(或在0.96～1.04之間)6.0(或在5.9～6.1之間)(4)3.0(或在2.7～3.3之間)1.0(或在0.6～1.4之間)5.為測定一節(jié)干電池(電動勢約1.5V，內(nèi)阻約1.0Ω)的電動勢和內(nèi)阻，試驗室備有電流計G(滿偏電流為3mA，內(nèi)阻為25Ω)、定值電阻R0=0.126Ω、開關和若干導線及以下器材：A.量程0～3V，內(nèi)阻約1000Ω的電壓表B.量程0～15V，內(nèi)阻約1500Ω的電壓表C.總阻值為10Ω、額定電流為2A的滑動變阻器D.總阻值為100Ω、額定電流為1A的滑動變阻器(1)因電流表量程太小，需將R0與電流計以擴大量程。(2)電壓表應選擇；滑動變阻器應選擇。(填代號)(3)請在虛線框內(nèi)完成試驗電路圖。(4)依據(jù)所畫出的電路圖，分析引起該試驗系統(tǒng)誤差的主要緣由是?！窘馕觥勘绢}中給出了電壓表，雖沒有電流表，但給了電流計，且內(nèi)阻已知，同時還給出了定值電阻，因此需考慮將電流計改裝成電流表，即將電流計與定值電阻并聯(lián)，然后用伏安法測量電源電動勢和內(nèi)阻，依據(jù)試驗可畫出電路圖；依據(jù)電源電動勢的大約值，可選擇使用量程為3V的電壓表；又由于電源內(nèi)阻很小，若滑動變阻器的總阻值遠大于電源內(nèi)阻，則在減小滑動變阻器阻值時，開頭電壓表示數(shù)幾乎不變，最終電壓表和電流表會突然變化，造成讀數(shù)誤差很大，故應選用總阻值為10Ω的滑動變阻器；本試驗中由于電壓表的分流作用，使得改裝后的電流表測得的電流偏小(讀數(shù)只是通過滑動變阻器的電流)，造成測得的電動勢和內(nèi)阻均偏小。答案：(1)并聯(lián)(2)AC(3)如圖所示(4)由于電壓表的分流作用造成改裝后電流表讀數(shù)總是比電池實際輸出電流小6.(2022·舟山二模)(1)小寧同學在課外讀物上看到一些果蔬也可以制成電池，于是嘗試用新穎的馬鈴薯來當“電池”，并利用試驗室里供應的靈敏電流計G(內(nèi)阻未知，量程為300μA)，電阻箱(0～9999.9Ω)，鋅板、鉛板各一塊，開關一只，導線若干，依據(jù)圖甲連好電路來測量該“馬鈴薯電池”的電動勢，調(diào)整電阻箱，得到了多組數(shù)據(jù)，其中兩組為I1=140μA，R1=5000Ω，I2=210μA，R2=2700Ω，則可求出該電池的電動勢E=V(保留3位有效數(shù)字)。(2)小華認為利用第(1)題的兩組數(shù)據(jù)也可以求得電池內(nèi)阻，但是由于G表內(nèi)阻未知，不是很精確，為了精確測量出內(nèi)阻應先測出G表內(nèi)阻Rg，他依據(jù)圖乙連好電路(其中電位器相當于阻值極大的滑動變阻器，G1、G2為完全相同的電表)，具體操作如下：①S1閉合前，調(diào)整電位器阻值達到最大，閉合S1、S2，斷開S3；②調(diào)整電位器使G1、G2示數(shù)均為I=200μA；③保持電位器阻值不變，閉合S1、S3，斷開S2；④調(diào)整電阻箱阻值，使G1示數(shù)I′=200μA，此時電阻箱示數(shù)如圖丙。依據(jù)以上步驟得到的結果，求出“馬鈴薯電池”的內(nèi)阻r=Ω。(3)小明想利用圖像法處理數(shù)據(jù)，更為精確地測量該“馬鈴薯電池”的電動勢和內(nèi)阻，請在下列方框里設計數(shù)據(jù)記錄表格。【解析】(1)依據(jù)閉合電路的歐姆定律可得E=I1R1+I1r，E=I2R2+I2r，代入數(shù)據(jù)解得：E=0