高考物理二轮复习 专题15 电学实验押题专练.doc

专题15 电学实验1.某同学用以下器材接成如图2甲所示的电路，并将原微安表盘改成如图乙所示的欧姆表盘，成功地改装了一个简易的“r1 k”的欧姆表，使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在1020 k范围内的电阻时精确度令人满意，表盘上数字“15”为原微安表盘满偏电流一半处.所供器材如下：图2a.满偏电流ig100 a的微安表一个b.电动势e1.5 v，电阻可忽略不计的电池c.阻值调至14 k的电阻箱rd.红、黑测试表笔和导线若干(1)根据题中信息可知原微安表的内阻rg_ .(2)在图甲电路的基础上，不换微安表和电池，图乙的刻度也不改变，仅增加1个电阻，就能改装成“r1”的欧姆表.要增加的电阻应接在_之间(填a、b、c)，电阻阻值为_.(保留两位有效数字)(3)画出改装成“r1”的欧姆表后的电路图.答案(1)1 k(2)a、c15 (3)见解析图 (2)要把原表改装成“r1”的欧姆表，就要减少表的内阻，依题意，显然只有在ac之间并联一个小电阻r，才能使表内总电阻等于中值电阻r并15 .根据r并，代入r以及rg的数值可计算得r15 .(3)画出改装成“r1”的欧姆表后的电路图如图所示.2.一只小灯泡，额定功率为0.75 w，额定电压值已模糊不清.a小组的同学想测定其额定电压值，于是先用欧姆表测出该灯泡的电阻约为3 ，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压u1.5 v.b小组同学认为a小组测量方法有误，他们利用下面可供选择的器材设计一个电路，测量通过灯泡的电流和它两端的电压，并根据测量数据来绘制灯泡的ui图线，进而找到灯泡的额定电压.a.电压表v(量程3 v，内阻约3 k)b.电流表a1(量程1 500 ma，内阻约0.02 )c.电流表a2(量程500 ma，内阻约0.6 )d.滑动变阻器r1(010 )e.滑动变阻器r2(0100 )f.电源e(电动势4.0 v，内阻不计)g.开关s和导线若干h.待测灯泡l(额定功率0.75 w，额定电压未知)(1)在实验过程中，b小组的同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加，在下面所给的虚线框中画出实验的电路原理图.上述器材中，电流表选_(选填“a1”或“a2”)；滑动变阻器选_(选填“r1”或“r2”).(2)当电压达到1.23 v时，发现灯泡亮度很暗，当达到2.70 v时，灯泡功率已超过额定功率，便立即断开开关，并将所测数据记录在下面表格中.次数1234567u/v0.200.601.001.401.802.202.70i/ma80155195227255279310请你根据表中实验数据在图5中作出灯泡的ui图线.图5(3)由图象得出该灯泡的额定电压应为_ v；显然这一结果大于1.5 v，究其原因是_.答案(1)见解析图a2r1(2)见解析图(2)小灯泡的ui图象如图所示：(3)小灯泡的额定功率为0.75 w；当电压为2.5 v时，电流为0.3 a，此时电功率为：pui2.50.3 w0.75 w，恰好等于额定功率，故额定电压为2.5 v；显然这一结果大于1.5 v，究其原因是灯泡电阻随着温度的升高而变大.3.某同学利用如图1所示的电路，测定一个自感系数很大的线圈l的直流电阻rl，实验室提供下列器材：待测线圈l，阻值约为2 ，额定电流为2 a电流表a1量程为0.6 a，内阻r1为0.2 电流表a2量程为3 a，内阻r2约为0.2 变阻器r1阻值为010 ，变阻器r2阻值为01 k电池 e，电动势为9 v，内阻很小定值电阻 r310 ，r41 000 开关s1、s2图1要求实验时，改变变阻器的阻值，待电路稳定时，可使在尽可能大的范围内测得多组a1表、a2表的读数i1、i2，利用i2i1的图象，求出电感线圈的电阻.(1)实验中定值电阻应选用_，变阻器应选用_.(填代号)(2)i2i1对应的函数关系式为_.(选用题干所给出的物理符号表示)(3)实验结束时应先断开开关_，后断开开关_.(4)由i2i1图象得出的平均值为6.0，则电感线圈的直流电阻为_.(结果保留3位有效数字)答案(1)r3r1(2)i2i1(3)s2s1(4)2.04 解析(1)采用已知内阻的小量程电流表a1替代电压表测量电压，需要串联一个大于等于r 0.2 6.5 的定值电阻，所以实验中定值电阻应选用阻值为10 的r3，要用分压电路，选择较小的滑动变阻器，滑动变阻器应选用阻值为010 的r1.4.高电阻放电法测电容的实验，是通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电电压为u时所带的电荷量q，从而再求出待测电容器的电容c，某同学的实验情况如下：图2(1)按图2甲所示电路连接好实验电路.(2)接通开关s，调节电阻箱r的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下这时电流表的示数i0500 a、电压表的示数u06.0 v，i0 和u0 分别是电容器放电的初始电流和初始电压，此时电阻箱r的阻值为8.5 k，则电流表的内阻为_ k.(3)断开开关s，同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次电流i的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据在坐标纸上标出以时间t为横坐标、电流i为纵坐标的点，如图乙中用“”表示的点.(4)请在图乙中描绘出电流随时间变化的图线，并根据图线估算出该电容器两端电压为u0时所带的电荷量q0约为_ c；(结果保留两位有效数字)(5)根据公式_来计算电容器的电容.(只要求写出表达式，不要求计算结果)答案(2)3.5(4)如图所示8.0103(5)c解析(2)由欧姆定律有：u0i0(rgr)得：rgr 8.5103 3.5103 3.5 k(4)用平滑曲线连接各点，查出所画的曲线与坐标轴所围的格数以求得面积.因qit即为曲线与坐标轴所围的格数的面积，则利用数格子方法，估算出电容器两端电压为u0时的电量为：q0322.5104 c8.0103 c(5)根据电容的定义式可知，利用c可求出电容c.5.某同学为了测量金属热电阻在不同温度下的阻值，设计了如图7甲所示的电路，其中r0为电阻箱，rx为金属热电阻，电压表可看做理想电表，电源使用的是稳压学生电源(内阻不计)，实验步骤如下：按照电路图连接好电路记录当前温度t将单刀双掷开关s与1闭合，记录电压表读数u，电阻箱阻值r1将单刀双掷开关s与2闭合，调节变阻箱使电压表读数仍为u，记录电阻箱阻值r2改变温度，重复 的步骤图7(1)则该金属热电阻在某一温度下的阻值表达式为：rx _，根据测量数据画出其电阻rx随温度t变化的关系如图乙所示；(2)若调节电阻箱阻值，使r0 120 ，则可判断，当环境温度为_时，金属热电阻消耗的功率最大.答案(1)(2)20 6.实验室里有一只“wa200”型的二极管，但它两端的“”“”号被磨掉了.小王想测出它的正负极，并测量它的正向电阻、反向电阻.小王先在网上查出该型二极管的正向电阻约5 、反向电阻约50 .小王在实验室找出以下器材：电流表a，量程0.6 a，内阻ra0.1 电压表v1，量程2 v，内阻rv1 k电压表v2，量程3 v，内阻约为2 k定值电阻r1，阻值r140 滑动变阻器r2，阻值范围05 电源e，电动势3 v，内阻不计开关及导线若干图8(1)小王先在二极管两端标上a和b，按如图8甲所示电路连接.他发现电流表、电压表的示数都几乎不随滑动变阻器r2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好)，说明哪端是二极管的正极_(填a或b).(2)小王标出了二极管的正负极，接着他设计了如图乙所示的电路.某次测量中读出电压表读数为u、电流表的读数为i，则二极管“正向电阻”的精确计算式r_(用读数和字母表示).(3)请您选用上面器材，帮小王设计一个测量二极管“反向电阻”的电路，填在图丙的方框内.要求：能够多次测量、尽量精确.答案(1)b(2)ra(3)见解析图7.某同学用如图9所示电路进行实验，测定电源电动势、电压表内阻及电流表量程.器材如下：电源e(电动势大小、内阻未知)；电流表g(总刻度30小格，量程未知，内阻不计)；电阻箱r(09 999.9 )；电压表v(03 v)；单刀双掷开关s及导线若干.实验步骤如下：a.单刀双掷开关s接1，调节电阻箱阻值，使电流表满偏(指针偏转30格)，读出此时电阻箱阻值为800.0 .b.继续调节电阻箱阻值，当电流表半偏(指针偏转15格)时，读出电阻箱阻值为1 800.0 .c.开关s接2，把电阻箱阻值调为0，读出此时电流表指针偏转10格，电压表示数2.80 v.请回答下列问题：(1)开关s闭合前应把电阻箱阻值调为_；(填“最大值”或“最小值”)(2)由以上测量数据可推算得到电压表内阻rv_ ，电流表量程为_ ma，电源电动势e_ v；(3)若电流表和电阻箱中只有一个断路；该同学利用电路中的电压表来检查故障，具体做法为：开关s断开，用一根导线一端连接2，则另一端应接电路_点(填“a”或“b”).判断依据是_.答案(1)最大值(2)2 8003.03.0(3)b若电压表有读数，则故障为电阻箱断路；若电压表无读数，则故障为电流表断路解析(1)为了让电流由最小值开始调节，故应将电阻箱的阻值调为最大值；(2)设每一格代表电流为i，当开关接1时，电流表满偏时有：30i半偏时有：15i而电阻箱电阻为零时有：10i，u10irv联立解得：rv2 800 ；i1104 a；e3.0 v；则可知电流表量程为30i3.0 ma.(3)电路断开，一根导线一端连接2，则另一端应接电路b点，可将电压表与g串联接到电源两端，若电压表有读数，则故障为电阻箱断路；若电压表无读数，则故障为电流表断路.8.led绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3 v的led灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为500 ，电学符号与小灯泡电学符号相同.实验室提供的器材有：a.电流表a1(量程为50 ma，内阻ra1约为3 )b.电流表a2(量程为3 ma，内阻ra215 )c.定值电阻r1697 d.定值电阻r21 985 e.滑动变阻器r(020 )f.电压表v(量程012 v，内阻rv1 k)g.蓄电池e(电动势为12 v，内阻很小)h.开关s(1)部分电路原理图如图1所示，请选择合适的器材，电表1为_，电表2为_，定值电阻为_.(填写器材前的字母编号)图1(2)将电路图补充完整.(3)写出测量led灯正常工作时的电阻表达式rx_(用已知量和测量量表示)，当表达式中的_(填字母)达到_，记下另一电表的读数代入表达式，其结果为led灯正常工作的电阻.答案(1)fbd(2)如图所示(3)i21.5 ma9.某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系，可用的器材如下：电源(电动势为3 v，内阻为1 )、电键、滑动变阻器(最大阻值为20 )、电压表、电流表、小灯泡、导线若干.(电压表和电流表均视为理想电表)图2(1)实验中得到了小灯泡的ui图象如图2甲所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而_.(选填“增大”“减小”或“不变”)(2)根据图甲，在图乙中把缺少的导线补全，连接成实验的电路.(3)若某次连接时，把ab间的导线误接在ac之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡获得的最小功率是_ w.(计算结果保留2位有效数字)答案(1)增大(2)见解析图(3)0.33解析(1)根据欧姆定律r知，小灯泡的电阻随电压增大而增大.(2)由图甲可知，电压从零开始调节的，因此滑动变阻器采用的是分压式接法，由于灯泡电阻较小，因此电流表需要外接，由此可正确连接实物图如图所示：10.要测量一节内阻较大的干电池的电动势和内阻，某同学设计了如图3所示的实验电路，电路中的定值电阻r18 .图3(1)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调到最右端.闭合开关后，调节滑动变阻器，记录多组电压表的示数u1、u2，填在下表中，请根据表格数据在图4所示的坐标系中作出u2u1的图象.u1/v0.100.200.300.400.500.60u2/v1.050.900.750.700.450.30图4根据作出的图象可得到电池的电动势e_ v，电池的内阻r_ .(2)由于电压表_(填“v1”或“v2”)内阻的存在，测得的干电池电动势_(填“大于”“等于”或“小于”)电动势的真实值，测得的干电池内阻_(填“大于”“等于”或“小于”)内阻的真实值.答案(1)如图所示1.204.0(2)v1等于大于11.为了测量某种材料制成的电阻丝rx的电阻率，提供的器材有：a.电流表g，内阻rg120 ，满偏电流ig6 mab.电压表v，量程为6 vc.螺旋测微器，毫米刻度尺d.电阻箱r0 (099.99 )e.滑动变阻器r(最大阻值为5 )f.电池组e(电动势为6 v，内阻约为0.05 )g.一个开关s和导线若干图5(1)用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用_挡(填“1”或“100”)，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图5甲所示.(2)把电流表g与电阻箱并联改装成量程为0.6 a的电流表使用，则电阻箱的阻值应调为r0_ .(结果保留三位有效数字)(3)为了用改装好的电流表测量电阻丝rx的阻值，请根据提供的器材和实验需要，将图乙中电路图补画完整.(4)测得电阻丝的长度为l，电阻丝的直径为d，电路闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，电压表v的示数为u，电流表g的示数为i.请用已知量和测量量的字母符号，写出计算电阻率的表达式_.答案(1)1(2)1.21(3)见解析图(4)解析(1)因欧姆表不均匀，要求欧姆表指针指在欧姆表中值电阻附近时读数较准，当用“10”挡时发现指针偏转角度过大，说明倍率较大，应选择“1”挡.(2)将电流表g与电阻箱并联改装成量程为0.6 a的电压表，而电流表g(内阻rg120 ，满偏电流ig6 ma)，因此电阻箱的阻值应调为：r0 1.21 ；(3)由图甲所示可知，待测电阻阻值为：141 14 ，电压表内阻很大，约为几千甚至几万欧姆，电压表内阻远大于电流表内阻，电流表应采用外接法，滑动变阻器最大阻值为5 ，小于待测电阻阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图所示：(4)由电阻定律可知，电阻：rx，则电阻率：，根据欧姆定律得：rx，电阻率：.12.某探究活动小组自主设计了实验装置来测量物体的带电量.如图6所示是一个外表面镀有金属膜的空心带电小球，用绝缘丝线悬挂于o点，o点固定一个可测量丝线偏离竖直方向角度的量角器，m、n是两块相同的、正对着竖直平行放置的金属板(金属板间电场可看做匀强电场).另外还要用到的器材有天平、刻度尺、电压表、电流表(已知内阻ra1 )、开关、滑动变阻器r及导线若干.已知重力加速度为g.图6根据题意回答下列问题：(1)实验电路如图甲已接好，在实验中能够准确读出多组相应的电压表示数u、电流表示数i和丝线偏离竖直方向的角度；探究小组同学以电压u为纵坐标，以tan 为横坐标，建立直角坐标系.通过绘制图线得到一条倾斜直线(题中未画出)，得出斜率为k.为了求出小球所带电荷量q，该小组同学还必须测量的物理量有_、_(写出物理量名称及其符号)，则小球的带电荷量q_(用题目中给出的和测量的物理量符号表示)；(2)实验探究过程中，有同学提出用此电路可以测电源电动势和内阻，通过改变滑动变阻器的位置，从而改变电表的示数，他设计出以电压u为纵坐标，以电流