（课标版）2020高考物理二轮复习 专题限时训练14 电学实验与创新（含解析）

专题限时训练14电学实验与创新时间：45分钟1一根均匀的细长空心金属圆管，其横截面如图甲所示，长度为l，电阻r约为5 ，这种金属的电阻率为，因管线内径太小无法直接测量，某同学设计下列实验方案尽可能精确地测定它的内径d.(1)用螺旋测微器测量金属管线外径d，图乙为螺旋测微器校零时的示数，用该螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200 mm，则所测金属管线外径d5.167 mm.(2)为测量金属管线的电阻r，取两节干电池(内阻不计)、开关和若干导线及下列器材：a电流表(00.6 a，内阻约0.05 )；b电流表(03 a，内阻约0.01 )；c电压表(03 v，内阻约10 k)；d电压表(015 v，内阻约50 k)；e滑动变阻器(010 ，额定电流为0.6 a)；f滑动变阻器(0100 ，额定电流为0.3 a)为准确测出金属管线阻值，电流表应选a，电压表应选c，滑动变阻器应选e.(均填器材前的字母)(3)如下图所示，请按实验要求将实物图中的连线补充完整答案：如下图所示(4)根据已知的物理量(长度l、电阻率)和实验中测量的物理量(电压表读数u、电流表读数i、金属管线外径d)，则金属管线内径表达式为d.解析：(1)螺旋测微器校零时的示数为3.30.01 mm0.033 mm；螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200 mm，则所测金属管线外径d5.200 mm0.033 mm5.167 mm.(2)两节新的干电池电动势为3 v，因此电压表选择3 v的量程，即c；因为电路中最大电流大约为im a0.6 a，为了测量精确，电流表应选择a；滑动变阻器采用限流式接法，因为待测电阻较小，所以滑动变阻器选择e.(3)由于待测电阻属于小电阻，所以电流表采用外接法，滑动变阻器采用限流式接法(4)该实验需要测量空心金属管线的内径，通过伏安法测出电阻的大小，结合电阻定律求出横截面积，从而根据外径求出内径的大小，根据欧姆定律得r，而r，则s，因为s22，解得d.2如图甲为多用电表的电路原理图已知选用的电流表内阻rg10 、满偏电流ig10 ma，当选择开关接3时为量程250 v的电压表该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，c为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数值没有标出(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为6.9_ma；选择开关接3时其读数为173_v(171175_v均可)(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，某同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：将选择开关接2，红黑表笔短接，调节r1的阻值使电表指针满偏；将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在c处，此时电阻箱如图丙所示，则c处刻度应为150_.计算得到多用电表内电池的电动势为1.5 v(保留2位有效数字)解析：(1)选择开关接1时测电流，其分度值为0.2 ma，示数为6.9 ma；选择开关接3时测电压，其分度值为5 v，其示数为173 v；(2)由题图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为01 000 1100 510 01 150 ；由题图乙所示可知，指针指在c处时，电流表示数为5 ma0.005 a，c处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 ，电源电动势ei(rr内)0.005(150150) v1.5 v.3(2019全国卷)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压u与温度t的关系，图中和为理想电压表；r为滑动变阻器，r0为定值电阻(阻值100 )；s为开关，e为电源实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出图(b)是该小组在恒定电流为50.0 a时得到的某硅二极管ut关系曲线回答下列问题：(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 a，应调节滑动变阻器r，使电压表的示数为u15.00 mv；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻变小(填“变大”或“变小”)，电压表示数增大(填“增大”或“减小”)，此时应将r的滑片向b(填“a”或“b”)端移动，以使示数仍为u1.(2)由图(b)可以看出u与t成线性关系硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为2.8103 v/(保留2位有效数字)解析：(1)实验中硅二极管与定值电阻r0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压u1ir050.0 a100 5.00 mv；由图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管两端电压减小，又图(b)对应的电流恒为50.0 a，可知硅二极管的正向电阻变小，由“串反”规律可知，定值电阻r0两端电压增大，即电压表示数增大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值以减小电路中的电流，从而使电压表示数保持不变，故应将r的滑片向b端移动(2)由图(b)可知| v/2.8103 v/.4某实验小组用如图甲所示的电路图来测量电流表(量程2 ma，内阻约为200 )的内阻，除待测电流表、1.5 v的电源、开关和导线外，还有下列可供选择的实验器材：a定值电阻r1b定值电阻r2c滑动变阻器r3(最大阻值为20 )d滑动变阻器r4(最大阻值为1 000 )e电阻箱rx(最大阻值为999.9 )f灵敏电流计g(内阻很小可忽略)(1)为确保安全，精准实验滑动变阻器应选用_c_(填写器材前对应的字母)(2)用笔画线代替导线，将实物图乙连接成实验电路图答案：见解析图(3)在闭合开关前滑动变阻器的滑片应置于b(选填“a”或“b”)端，然后闭合开关移动滑动变阻器的滑片使待测表的示数适当后再不移动滑片，只调节rx，发现当rx400 时灵敏电流计的示数正好为零；将电阻箱和待测电流表位置互换，其他不动，再次调节rx100 时灵敏电流计的示数又正好为零，由此可知待测电流表的内阻为200 .解析：(1)由于电源电动势较小，而两个滑动变阻器都没有给出额定电流可认为两个都是安全的，此时为便于调节滑动变阻器宜小不宜大，选c即可(2)实物图如图所示(3)为确保电路安全，闭合开关前滑片应置于b端，让分压电路的电压最小当rx400 时电流计的示数正好为零，表明；将电阻箱和待测电流表位置互换，电流计的示数又正好为零时有，于是有ra，代入数据得ra200 .5某实验小组要测定一铭牌上只有额定电压为10 v、而其他字迹不清楚的直流电动机正常工作时的机械效率，现实验室提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器(阻值较小)、备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒、细线、重物(1)小组成员设计如图甲、乙两个测量电路，其中比较合理的是乙图(选填“甲”或“乙”)(2)根据选取的电路图完善下面丙图中用电动机提升重物的实物电路连接答案：见解析(3)闭合电键前应将丙图中的滑动变阻器的滑片移到最右端(选填“左”或“右”)闭合电键后移动滑动变阻器，使电压表和电流表都有明显的示数，但电动机并未转动，读出此时电压表和电流表的示数分别为2 v、1 a继续移动滑动变阻器的滑片，将电压表的示数调为10 v，这时电流表的示数为0.4 a此时电动机输出的机械功率为3.68 w，若重物重为8 n，则重物上升的速度大小为0.46 m/s.解析：(1)乙电路能够使得电动机得到从零开始连续可调的电压，便于调节到在电压较低的情况下电动机不转时的电压表和电流表的值，便于测出电动机线圈的电阻，故选乙图较好(2)根据电路图连接实物图，如图所示，(3)为了使闭