高考物理二輪專題復(fù)習(xí)考點(diǎn)強(qiáng)化練習(xí)07《電學(xué)中的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)》(含答案詳解)

這是一份高考物理二輪專題復(fù)習(xí)考點(diǎn)強(qiáng)化練習(xí)07《電學(xué)中的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)》(含答案詳解)，共17頁(yè)。試卷主要包含了5 W　　　B，12 V-1,E≈，小勇在探究標(biāo)有“3 V　1，5 kΩ)，9 Ω);等內(nèi)容，歡迎下載使用。
  高頻考點(diǎn)強(qiáng)化(七)電學(xué)中的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(45分鐘　100分)1.(16分)現(xiàn)有一電池,電動(dòng)勢(shì)E約為9 V,內(nèi)阻r在35～55 Ω范圍內(nèi),允許通過(guò)的最大電流為50 mA。為測(cè)定該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖中R為電阻箱,阻值范圍為0～9 999 Ω;R0為保護(hù)電阻。?????????????  (1)可備選用的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用 (　　)A.20 Ω,2.5 W　　　 B.50 Ω,1.0 WC.150 Ω,1.0 W   D.1 500 Ω,5.0 W(2)按照?qǐng)D(a)所示的電路圖,接好電路,閉合電鍵后,調(diào)整電阻箱的阻值,記錄阻值R和相應(yīng)的電壓表示數(shù)U,取得多組數(shù)據(jù),然后作出-圖象,如圖(b)所示,由圖中所給的數(shù)據(jù)可知,電源的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,r=　　　　Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【解析】(1)電路最小總電阻約為:R== Ω=180 Ω,為保護(hù)電路安全,保護(hù)電阻應(yīng)選C。(2)由圖(a)所示電路圖可知,在閉合電路中,電源電動(dòng)勢(shì):E=U+Ir=U+r,則=·+,則-圖象是直線;根據(jù)-圖象可知,=0.12 V-1,E≈8.3 V,=k= Ω·V-1=6 Ω·V-1,解得:r=6×8.3 Ω≈50 Ω。答案:(1)C　(2)8.3　50【總結(jié)提升】測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的基本原理是閉合電路歐姆定律,數(shù)據(jù)處理的主要思想方法是“化曲為直”,常用的方法有三種:(1)伏安法——利用電壓表和電流表。閉合電路方程為E=U+Ir,利用兩組數(shù)據(jù),聯(lián)立方程求解E和r;也可作出U-I圖象,圖線的縱截距表示電源的電動(dòng)勢(shì),斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻。(2)伏阻法——利用電壓表和電阻箱。閉合電路方程為E=U(1+)。利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解或?qū)⒎匠叹€性化,處理為=·+或U=-r+E,作-圖象或U-圖象,利用圖線的截距和斜率求E和r。(3)安阻法——利用電流表和電阻箱。閉合電路方程為E=I(R+r),利用兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解或?qū)⒎匠叹€性化,處理為=·R+,作-R圖象,利用圖線的截距和斜率求E和r。【加固訓(xùn)練】某探究小組采用如圖甲所示的電路測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),發(fā)現(xiàn)量程為3 V的電壓表出現(xiàn)故障不能正常使用,實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有一個(gè)量程為500 μA,內(nèi)阻Rg=200 Ω的靈敏電流計(jì)和一個(gè)電阻箱R(0～9 999 Ω)。(1)為了把靈敏電流計(jì)改裝成量程為2 V的電壓表繼續(xù)實(shí)驗(yàn),電阻箱R應(yīng)調(diào)整至　　　　Ω。 (2)探究小組中一個(gè)同學(xué)用靈敏電流計(jì)和電阻箱設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)電路,同樣測(cè)出了干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。①多次調(diào)節(jié)電阻箱,記錄靈敏電流計(jì)的示數(shù)I和電阻箱的阻值R,電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別用E和r表示,則和R的關(guān)系式為　　　　　。 ②然后以為縱坐標(biāo),以R為橫坐標(biāo),作出-R圖線為一直線,如圖丙所示,測(cè)得直線在縱軸上的截距b=134,直線的斜率k=,則該電池的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　　 V,內(nèi)阻r=　　　　　 Ω。 【解析】(1)將電流計(jì)改裝成電壓表,應(yīng)串聯(lián)一個(gè)大電阻,根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律可知:R=(-200) Ω=3 800 Ω。(2)①根據(jù)閉合電路歐姆定律可知:I=變形可得:=+R;②根據(jù)圖象和公式可知:b=;k=,根據(jù)題意可知:E=1.5 V;r=1 Ω。答案:(1)3 800(2)①=+R　②1.5　12.(16分)(福州模擬)為了測(cè)量某種材料制成的特種電阻絲Rx的電阻率,提供的器材有:????????????? A.電流表?,內(nèi)阻 Rg=120 Ω,滿偏電流Ig=3 mA B.電流表?,內(nèi)阻約為10 Ω,量程為100 mAC.螺旋測(cè)微器,刻度尺D.電阻箱 R0(0～9 999 Ω,0.5 A)E.滑動(dòng)變阻器R(5 Ω,1 A)F.電池組E(6 V,0.05 Ω)G.一個(gè)開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線若干某同學(xué)進(jìn)行了下列操作(1)用多用電表粗測(cè)電阻絲的阻值,當(dāng)用“×1”擋時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,說(shuō)明電阻較　　     　　(選填“大”或“小”),應(yīng)換為“×10”擋,并重新進(jìn)行　　　　　　,測(cè)量時(shí)指針位置如圖甲所示 (2)把電流表?與電阻箱串聯(lián)改裝成量程為 6 V的電壓表,則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為R0=　　　　Ω。 (3)請(qǐng)用改裝好的電壓表設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電阻Rx阻值的實(shí)驗(yàn),根據(jù)提供的器材和實(shí)驗(yàn)需要,請(qǐng)將圖乙中電路圖補(bǔ)充完整。(4)電阻率的計(jì)算:測(cè)得電阻絲的長(zhǎng)度為L,電阻絲的直徑為d,電路閉合后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到合適位置,電流表?的示數(shù)為I1,電流表?的示數(shù)為I2,請(qǐng)用已知量和測(cè)量量的字母符號(hào)(各量不允許代入數(shù)值)寫(xiě)出計(jì)算電阻率的表達(dá)式ρ=　　　　。 【解題指導(dǎo)】歐姆表讀數(shù)時(shí),注意此刻度不均勻,盡量讓指針在中央附近,同時(shí)乘以倍率;確定滑動(dòng)變阻器與電流表的接法是正確解題的關(guān)鍵,測(cè)量電阻的方法除了伏安法外,還有“安安法”(即兩個(gè)電流表組合)、“伏伏法”(兩個(gè)電壓表組合)等。掌握電阻定律,同時(shí)注意利用電流表與電阻的關(guān)系,求出電壓的方法。【解析】(1)歐姆擋測(cè)量電阻時(shí),指針從最左邊開(kāi)始偏轉(zhuǎn),而最左邊對(duì)應(yīng)無(wú)窮大,所以指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小說(shuō)明被測(cè)電阻過(guò)大,應(yīng)采用高一擋測(cè)量,調(diào)好擋位后,需要重新歐姆調(diào)零。(2)改裝成電壓表,需要串聯(lián)一個(gè)電阻分壓,故6 V-IgRg=IgR0,代入數(shù)據(jù)可得R0=1 880 Ω(3)滑動(dòng)變阻器R(5 Ω,1 A),電源電壓為6 V,所以滑動(dòng)變阻器使用限流式,從圖甲中可得被測(cè)電阻大約70 Ω,所以電流表內(nèi)阻和被測(cè)電阻相接近,所以采用電流表外接法,如圖所示(4)由電阻定律可知,電阻為:Rx=ρ=ρ,則電阻率為:ρ=,根據(jù)歐姆定律有:Rx==,所以電阻率為:ρ=答案:(1)大　歐姆調(diào)零　(2)1 880(3)見(jiàn)解析圖　(4)3.(16分)(滄州模擬)小勇在探究標(biāo)有“3 V　1.5 W”字樣的小燈泡的伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)室除了導(dǎo)線,開(kāi)關(guān),內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為3 V的電池組和待測(cè)小燈泡外,還有如下的實(shí)驗(yàn)器材供選擇:   ????????????? A.電流表(0～0.6 A、內(nèi)阻為1 Ω)B.電流表(0～3 A、內(nèi)阻為0.2 Ω)C.電壓表(0～3 V、內(nèi)阻約為2 kΩ)D.電壓表(0～10 V、內(nèi)阻約為4.5 kΩ)E.滑動(dòng)變阻器(0～100 Ω)F.滑動(dòng)變阻器(0～20 Ω)(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,電流表應(yīng)選　　　;電壓表應(yīng)選　　　;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選　　　;(填器材前面的字母代號(hào))小勇利用所選用的實(shí)驗(yàn)器材描繪了小燈泡的伏安特性曲線,如圖甲所示,則該小燈泡的阻值隨兩端電壓的升高而　　　(選填“增大”“減小”或“不變”)。 (2)連接完整的實(shí)物圖如圖乙所示。(3)如果小勇在進(jìn)行該操作時(shí),誤將a、b間的導(dǎo)線接在a、c間,在閉合開(kāi)關(guān)后,無(wú)論小勇如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,小燈泡始終發(fā)光,則小燈泡在該過(guò)程中所消耗的電功率的最小值為　　　　　 W。 【解析】(1)電壓表選擇0～3 V量程的 C,電流表量程應(yīng)略大于電路中最大電流,燈泡的額定電流I= A=0.5 A,故電流表選擇A;因本實(shí)驗(yàn)采用分壓式接法,故滑動(dòng)變阻器選F;根據(jù)U-I圖象可知,隨著燈泡兩端電壓的升高燈泡電阻增大。(2)滑動(dòng)變阻器采用分壓接法,而由于燈泡內(nèi)阻較小,故燈泡采用電流表外接法,實(shí)物圖如圖所示:(3)小燈泡獲最小功率時(shí),電路的總電阻最大,此時(shí)滑動(dòng)變阻器的兩段電阻絲并聯(lián)的總電阻為5 Ω,把滑動(dòng)變阻器兩段電阻絲并聯(lián)后的總電阻和電流表內(nèi)阻當(dāng)成電源的內(nèi)阻,則短路電流I= A=0.5 A,在U-I圖象中作出路端電壓與電路中電流的圖象,如圖所示,兩圖線交點(diǎn)坐標(biāo)為(0.34,0.94),所以小燈泡消耗的電功率最小值P=0.34×0.94 W≈0.32 W。答案:(1)A　C　F　增大　(2)見(jiàn)解析圖(3)0.324.(16分)在測(cè)定金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中,用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑時(shí)的刻度位置如圖所示:????????????? (1)從圖中讀出金屬絲的直徑為　　　　 mm。 (2)實(shí)驗(yàn)中為了減小電流表和電壓表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差,采用圖示電路: ①閉合電鍵S1,將S2接2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1和R2,使電壓表讀數(shù)盡量接近滿量程,讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1和I1;②將S2接1 ,讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2和I2。則金屬絲電阻Rx=　　　　。 (3)若金屬絲的長(zhǎng)度為l,直徑為D,電阻為Rx,則該金屬絲電阻率的表達(dá)式為ρ=　　　　。 【解析】(1)由圖示螺旋測(cè)微器可知,固定刻度示數(shù)是0.5 mm,可動(dòng)刻度示數(shù)是12.0×0.01 mm=0.120 mm,則螺旋測(cè)微器示數(shù)是0.5 mm+0.120 mm=0.620 mm。(2)由題意知:Rx+RA+R2=,RA+R2=,得到Rx=-。(3)根據(jù)Rx=ρ,解得ρ==。答案:(1)0.620　(2)-　(3)【加固訓(xùn)練】某實(shí)驗(yàn)小組利用提供的器材測(cè)量某種電阻絲(電阻約為20 Ω)材料的電阻率。他們首先把電阻絲拉直后將其兩端固定在刻度尺兩端的接線柱a和b上,在電阻絲上夾上一個(gè)與接線柱c相連的小金屬夾,沿電阻絲移動(dòng)金屬夾,可改變其與電阻絲接觸點(diǎn)P的位置,從而改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度?？晒┻x擇的器材還有:電池組E(電動(dòng)勢(shì)為3.0 V,內(nèi)阻約1 Ω);電流表A1(量程0～100 mA,內(nèi)阻約5 Ω);電流表A2(量程0～0.6 A,內(nèi)阻約0.2 Ω);電阻箱R(0～999.9 Ω);開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。他們的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:A.用螺旋測(cè)微器在三個(gè)不同的位置分別測(cè)量電阻絲的直徑d;B.根據(jù)提供的器材,設(shè)計(jì)并連接好如圖甲所示的電路;C.調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值最大,閉合開(kāi)關(guān)S;D.將金屬夾夾在電阻絲上某位置,調(diào)節(jié)電阻箱接入電路中的電阻值,使電流表滿偏,記錄電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度L;E.改變金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置,調(diào)節(jié)電阻箱接入電路中的電阻值,使電流表再次滿偏。重復(fù)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(zhǎng)度L。F.斷開(kāi)開(kāi)關(guān),拆除電路并整理好器材。(1)小明某次用螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲直徑時(shí)其示數(shù)如圖乙所示,則這次直徑的測(cè)量值d=　　　　 mm。 (2)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇　　　　(選填“A1”或“A2”)。 (3)小明用記錄的多組電阻箱的電阻值R和對(duì)應(yīng)的接入電路中電阻絲長(zhǎng)度L的數(shù)據(jù),繪出了如圖丙所示的R-L關(guān)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(cè)出的電阻絲直徑d,可求出這種電阻絲材料的電阻率ρ=　　　　(用給定的物理量符號(hào)和已知常數(shù)表示)。 【解析】(1)由圖示螺旋測(cè)微器可知,固定刻度是0.5 mm,可動(dòng)刻度是22.6×0.01 mm=0.226 mm,金屬絲直徑d=0.5 mm+0.226 mm=0.726 mm。(2)電路中最大電流約為I== A≈0.14 A,不到0.6 A的四分之一,如果使用電流表A2實(shí)驗(yàn)誤差較大,因此電流表應(yīng)選A1。(3)由實(shí)驗(yàn)步驟可知,外電路電阻不變,由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知,外電路總電阻R總=R+R電阻絲=R+ρ=R+ρ=R+ρ,由題圖丙可知,當(dāng)電阻絲接入電路的長(zhǎng)度為零時(shí),電路總電阻R總=R0,則R+ρ=R0,R=R0-ρ,圖象斜率的絕對(duì)值|k|==,則電阻率ρ=。答案:(1)0.726(0.725～0.727)　(2)A1(3)5.(18分)(黃岡模擬)(1)為了測(cè)量電阻,現(xiàn)取一只已經(jīng)完成機(jī)械調(diào)零的多用電表,如圖1甲所示,請(qǐng)根據(jù)下列步驟完成電阻測(cè)量:①將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置。②將插入“+”“-”插孔的表筆短接,旋動(dòng)部件　　　　　(選填“C”或“D”),使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0”刻度線。 ③將調(diào)好零的多用電表按正確步驟測(cè)量一電學(xué)元件P的電阻,P的兩端分別為a、b,指針指示位置如圖甲所示。為使測(cè)量比較精確,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)旋到　　　　(選填“×1”“×10”或“×1 k”)的倍率擋位上,并重新調(diào)零,再進(jìn)行測(cè)量。 (2)多用電表電阻擋的內(nèi)部電路如圖1乙虛線框中所示,電源電動(dòng)勢(shì)為 E、內(nèi)阻為r,R0為調(diào)零電阻,Rg為表頭內(nèi)阻,電路中電流I與待測(cè)電阻的阻值Rx的關(guān)系式為　　　　。 (3)某同學(xué)想通過(guò)多用電表中的歐姆擋去測(cè)量一量程為3 V的電壓表內(nèi)阻。該同學(xué)將歐姆擋的選擇開(kāi)關(guān)撥至“×1 k”的倍率擋,并將紅、黑表筆短接調(diào)零后,應(yīng)選用圖2中　　　　(選填“A”或“B”)方式連接。在進(jìn)行了正確的連接、測(cè)量后,歐姆表的讀數(shù)如圖3甲所示,讀數(shù)為　　　　 Ω,這時(shí)電壓表的讀數(shù)如圖乙所示。若該歐姆擋內(nèi)阻為24 kΩ,則可算出歐姆擋內(nèi)部所用電池的電動(dòng)勢(shì)為　　　 V(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 【解題指導(dǎo)】(1)電流的流向一定是“紅進(jìn)黑出”。(2)歐姆表的中值電阻為R中=。【解析】(1)②將插入“+”“-”插孔的表筆短接,旋動(dòng)部件D,使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的“0”刻度線;③指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大,說(shuō)明所選擋位太大,應(yīng)換“×10”擋。(2)根據(jù)圖乙,多用電表測(cè)電阻的原理是閉合電路歐姆定律,則有:I=。(3)歐姆表的正極插孔與內(nèi)部電源的負(fù)極相連,與電壓表構(gòu)成一閉合回路,電流從負(fù)極流出,進(jìn)入電壓表的正極,所以選擇圖A正確;歐姆表的讀數(shù)為:30×1 kΩ=30 kΩ,電壓表的讀數(shù)為:1.60 V。由題意知?dú)W姆表的內(nèi)阻為24 kΩ,與電壓表的內(nèi)阻30 kΩ串聯(lián),由歐姆定律可知:E=I(R+r)=×(2.4×104+3×104) V≈2.9 V。答案:(1)D　“×10”　(2)I=(3)A　3×104　2.96.(18分)(2017·全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測(cè)量一微安表(量程為100 μA,內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻。可使用的器材有:兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20 Ω,另一個(gè)阻值為2 000 Ω);電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 Ω);電源E(電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V);單刀開(kāi)關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片。(1)按原理圖甲將圖乙中的實(shí)物連線。(2)完成下列填空:①R1的阻值為　　　　Ω(選填“20”或“2 000”)。 ②為了保護(hù)微安表,開(kāi)始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖甲中滑動(dòng)變阻器的　　　(選填“左”或“右”)端對(duì)應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近。 ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置,最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說(shuō)明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)　　　　　　(選填“相等”或“不相等”)。 ④將電阻箱Rz和微安表位置對(duì)調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時(shí),在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變。待測(cè)微安表的內(nèi)阻為　　　 Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)。 (3)寫(xiě)出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議:　                   。 【解析】(1)電路連接如圖所示(2)①R1主要作用是分壓,應(yīng)選擇阻值較小的20 Ω 的滑動(dòng)變阻器;②為了保護(hù)微安表,開(kāi)始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖甲中的滑動(dòng)變阻器的左端,使測(cè)量電路電壓接近零;③微安表的示數(shù)保持不變,這說(shuō)明S2接通前后在BD中無(wú)電流流過(guò),可知B與D所在位置的電勢(shì)相等;④設(shè)滑片D兩側(cè)電阻分別為R21和R22,因B與D所在位置的電勢(shì)相等,可知:=;同理當(dāng)Rz和微安表對(duì)調(diào)時(shí),仍有:=;聯(lián)立兩式解得:RA== Ω=2 550 Ω。(3)為了提高測(cè)量精度,調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程。答案:(1)見(jiàn)解析圖(2)①20　②左　③相等　④2 550(3)見(jiàn)解析