（广西专用）2020高考物理二轮复习 专题能力训练15 电学实验（含解析）

专题能力训练15电学实验(时间:45分钟满分:100分)1.(14分)(1)图甲是多用电表的简化电路图,作为电压表使用时,选择开关应接;甲作为欧姆表使用时,选择开关应接(均选填“1”“2”或“3”)。使用多用电表时,电流一定从(选填“a”或“b”)端流入多用电表。(2)利用多用电表和电阻箱测量一电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱,记录多组电阻箱示数r和多用电表示数i,作出r- 1i的图线如图丙所示。由图丙可求得电动势e=v,内阻r=。(结果均保留2位有效数字)如果忽略偶然误差,本实验测得的e测、r测与真实值比较:e测e真,r测r真。(均选填“”)乙丙答案:(1)32a(2)2.9(2.83.0)1.2(1.11.3)=解析:(1)由题图甲可知,作为电压表使用时,选择开关应接位置3;作为欧姆表使用时,选择开关应接2,内部电源被接通,可测量电阻;使用时,电流一定从红表笔流入,即从a端流入。(2)根据闭合电路欧姆定律,e=ir+ir,则r=1ie-r,可知图线斜率表示电动势,在纵轴上截距的绝对值表示内阻,则e=k=(6+1.2)2.5a-1=2.9v,r=1.2。将多用电表的内阻等效到电源的内部,则测量的内阻等于电源的实际内阻与多用电表的内阻之和,所以内阻测量值偏大。当电阻箱阻值无穷大时,电流表分压可以忽略,故本实验中电动势的测量准确。2.(16分)电动自行车具有环保、节能、便捷等优点,但电动自行车的电池用久以后性能会下降,表现之一为电池的电动势变小,内阻变大。某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电,取下四块电池,分别标为a、b、c、d,测量它们的电动势和内阻。甲乙丙(1)用多用电表直流电压“50 v”挡测量每块电池的电动势。测量电池a时,多用电表的指针如图甲所示,其读数为 v。(2)用图乙所示的电路测量a、b、c、d四块电池的电动势e和内阻r,图中r0为保护电阻,其阻值为5 。改变电阻箱的阻值r,测出对应的电流i,根据测量数据分别作出a、b、c、d四块电池的1i-r图线,如图丙所示。由图线c可知电池c的电动势e= v,内阻r= 。(3)分析图丙可知,电池(选填“a”“b”“c”或“d”)性能最优。答案:(1)11.0(2)121(3)c解析:(1)中间刻度线为直流电压挡,量程50v,而刻度共计50格,每格为1v,要估读到0.1v,指针指到第11格,因此读数为11.0v。(2)根据串联电路可得i=er0+r+r,即1i=1er+1e(r0+r),则1i-r图线的斜率为1e=0.56,e=12v,由图线c可以看出,当电阻箱连入电路中的电阻为0时电流表的示数为2a,则r0+r=6,故电源电动势为12v,内阻为1。(3)1i-r图线的延长线与横轴的交点离原点越远表示电池的内阻越大,图线c的延长线与横轴的交点离坐标原点最近,所以电池c性能最优。3.(16分)理想电压表的内阻无穷大,而实际电压表并非如此,现要测量一个量程为03 v、内阻约为3 k的电压表的阻值,实验室备有以下器材:甲a.待测电压表v1:量程为03 v,内阻约为3 kb.电压表v2:量程为06 v,内阻约为6 kc.滑动变阻器r1:最大阻值20 ,额定电流1 ad.定值电阻r0e.电源:电动势6 v,内阻约1 f.开关一个、导线若干(1)利用以上器材设计如图甲所示测量电路,请你按图甲所示电路将图乙中的实验仪器连接起来。乙丙(2)请写出按该电路测量电压表v1内阻rv的表达式:。(3)在正确连接电路后,闭合开关s,不断调节滑动变阻器r1的滑片位置,记录多组电压表v1、v2示数,作出u2-u1图线如图丙所示。若r0=1 480 ,由图线上的数据可得rv= 。答案:(1)如图所示(2)rv=u1u2-u1r0(3)2 960解析:本题考查并联电路特点及欧姆定律,意在考查学生由实验目的确定实验原理完成实验的能力。由并联电路两端电压相等可知,定值电阻r0两端的电压为u0=u2-u1,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流为i0=u0r0=iv1,因此电压表v1的内阻rv=u1iv1,解以上三式得rv=u1u2-u1r0,将其变形得到u2=1+r0rvu1,由图像斜率k=1.5=1+r0rvrv=2960。4.(16分)某物理实验兴趣小组探究测定某品牌矿泉水的电阻率,用一两端开口的玻璃管通过密封塞封住一定量的矿泉水,如图丁所示。(1)某同学用如图甲所示的游标卡尺的(选填“a”“b”或“c”)部位去测玻璃管的内径,测出的读数如图乙,则玻璃管的内径d为 cm。甲乙(2)该同学用多用电表的电阻挡测量玻璃管中矿泉水的电阻,选择开关置于“100”挡,发现指针如图丙所示,则该同学接着需要做的实验步骤:换选(选填“10”或“1 k”)挡; 。丙丁(3)该组同学按图丁连好电路后,调节滑动变阻器的滑片,从最右端向左端移动的整个过程中,发现电压表有示数但几乎不变,不可能的原因是。a.滑动变阻器阻值太小b.电路中5、6之间断路c.电路中7、8之间断路戊(4)该组同学在改进实验后,测出玻璃管中有水部分的长度为l,电压表示数为u,电流表示数为i,改变玻璃管中的水量,测出多组数据,并描绘出相应的图像如图戊所示,若图线的斜率为k,则矿泉水的电阻率=(用题中字母表示)。答案:(1)a2.120(2)1 k欧姆调零(3)b(4)d24k解析:(1)游标卡尺的a位置是测量圆筒内径的,故用a部位去测玻璃管的内径;通过读游标卡尺得玻璃管的内径d为21mm+100.02mm=21.20mm=2.120cm。(2)由于欧姆表的指针偏转较小,说明被测电阻较大,故需要换成更大挡位,即“1k”挡;换了挡位后,再测电阻时还需要欧姆调零。(3)由于电压表的示数几乎不变,即仍有一定的示数,而将5、6之间断开时,电路中就没有了电流,电压表的示数为零,故它是不可能的,选项b正确。(4)由公式可知矿泉水的电阻率=rsl=uid22l,因为k=lui,则=d24k。5.(16分)(2019全国卷)某同学要将一量程为250 a的微安表改装为量程为20 ma的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 ,经计算后将一阻值为r的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图甲所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。甲乙(1)根据图甲和题给条件,将图乙中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 ma时,微安表的指针位置如图丙所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是。(填正确答案标号)丙a.18 mab.21 mac.25 mad.28 ma(3)产生上述问题的原因可能是。(填正确答案标号)a.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 b.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 c.r值计算错误,接入的电阻偏小d.r值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为r的电阻换为一个阻值为kr的电阻即可,其中k=。答案:(1)连线如图所示(2)c(3)ac(4)9979解析:(1)量程为250a的微安表改装成量程为20ma的电流表时应将电阻与微安表并联。根据电路图,从电源正极出发,电表正极对应电源正极,依次连接,注意连线不要交叉。(2)通过电流表的电流与偏角成正比,表盘160a对应16ma,则表盘250a对应25ma。(3)根据igrg=(i-ig)r得i=1+rgrig,改装后的量程偏大的原因可能是,原微安表内阻测量值偏小,其实际内阻rg大于1200;或者因为定值电阻的阻值r计算有误,计算值偏大,实际接入定值电阻阻值偏小。故选ac。(4)并联电路电压相等,igrg=(i-ig)r,即160arg=(16ma-160a)r,200arg=(16ma-200a)kr,得k=9979。6.(22分)要测绘一个标有“3 v0.6 w”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由0逐渐增大到3 v,并便于操作。已选用的器材有:电池组(电动势4.5 v,内阻约1 );电流表(量程为0250 ma,内阻约5 );电压表(量程为03 v,内阻约3 k);开关一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选(填字母代号)。a.滑动变阻器(最大阻值20 ,额定电流1 a)b.滑动变阻器(最大阻值1 750 ,额定电流0.3 a)(2)实验的电路图应选用(填字母代号)。(3)实验得到的小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2 的定值电阻r串联,接在电动势为1.5 v、内阻为1 的电源两端,如图乙所示。每个小灯泡消耗的功率是 w。答案:(1)a(2)b(3)0.09解析:本题考查测绘小灯泡的伏安特性曲线实验,意在考查学生对该实验的掌握情况。(1)由题意可知,本实验选择的是分压电路,因此