高考物理二轮复习专题六第2讲 电学实验及创新-课前自测诊断卷 (含解析)

专题六第二讲电学实验及创新——课前自测诊断卷命题角度一多用电表的原理及使用1.[考查利用多用电表测电阻、电压和电流](2019·南昌调研)一多用电表的简化电路图如图甲所示。已知表头内阻为400Ω，满偏电流为2mA；电池E＝1.5V，E′＝15V。(1)若R1＝1Ω，R2＝99Ω，当选择开关置于2时，多用电表测量的是________(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为________。(2)在(1)的条件下，若R5＝0.92×103Ω，R6＝9×103Ω，当选择开关置于6时，多用电表测量的是________(选填“电流”“电压”或“电阻”)，其测量的最大值(量程)为________。(3)在(1)的条件下，当选择开关置于3时，多用电表测量的是________(选填“电流”“电压”或“电阻”)。现要测量一个一千多欧的电阻，应当把选择开关置于________(选填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”)，正确测量时多用电表指针如图乙所示，则所测电阻的阻值为________Ω。解析：(1)结合题图甲可知，多用电表选择开关置于2时，R1、R2串联后与表头并联，此时多用电表测量的是电流，量程为2mA＋eq\f(400Ω×2mA,100Ω)＝10mA。(2)当选择开关置于6时，多用电表测量的是电压，此时表头与R1、R2可视为一个新表头(满偏电流为10mA，内阻为80Ω)，量程为10mA×(80＋920＋9000)Ω＝100V。(3)当选择开关置于3时，多用电表内含电池，测量的是电阻，由第(2)问分析可知，此时新表头的满偏电流为10mA，内阻为80Ω，若测量一个一千多欧的电阻，由闭合电路欧姆定律可知电池的电动势应选15V。题图乙中指针位于表盘刻度中央，此时所测电阻阻值等于多用电表的内阻，满偏电流为10mA，电压为15V，故多用电表的内阻即所测电阻的阻值为1500Ω。答案：(1)电流10mA(2)电压100V(3)电阻415002．[考查欧姆表的改装和校准](2019·全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999.9Ω)，干电池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，红、黑表笔和导线若干。图(a)(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________。图(b)(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω。图(c)解析：(1)欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即r＋R0＋RA＋R＝15kΩ，解得R＝900Ω。由于滑动变阻器R2的最大阻值为500Ω，所以滑动变阻器选R1。(2)根据闭合电路欧姆定律，得Ia＝eq\f(E,R内＋Ra)和Ib＝eq\f(E,R内＋Rb)，代入数据解得Ra＝45kΩ，Rb＝5kΩ。(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指在0kΩ上。电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1000×5＋10000×3)Ω＝35000.0Ω。答案：(1)如图所示900R1(2)455(3)035000.0命题角度二以测电阻为核心的实验3.[考查精确测定小灯泡正常工作时的电阻](2019·山东省实验中学一模)某实验小组要精确测定额定电压为2V的特种小灯泡正常工作时的电阻，已知该小灯泡正常工作时的电阻大约为500Ω。实验室提供的器材有：A．电流表A1(量程为20mA，内阻r1约为3Ω，读数记为I1)B．电流表A2(量程为3mA，内阻r2＝15Ω，读数记为I2)C．定值电阻R1＝985ΩD．定值电阻R2＝1985ΩE．滑动变阻器R(0～20Ω)F．电压表V(量程为6V，内阻RV＝1kΩ，读数记为U)G．蓄电池E(电动势为10V，内阻很小)H．开关S一个，导线若干(1)如图所示是某同学设计的实验电路图，请你帮他选择合适的器材，电表1应选________，电表2应选________，定值电阻应选________。(这三空均填写器材前的字母代号)(2)测量小灯泡电阻的表达式为Rx＝________(用字母表示)。实验时，不断改变滑动变阻器的阻值，当电表2的示数达到________时，其对应的结果为小灯泡正常工作时的电阻。解析：(1)要精确测定额定电压为2V的小灯泡正常工作时的电阻，需测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，由于电压表的量程较大，测量误差较大，不能用已知的电压表测量小灯泡两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压，故电表2为B；改装成3V量程的电压表的内阻：RV′＝eq\f(U,IA2)＝eq\f(3,0.003)Ω＝1000Ω，A2的内阻为15Ω，则定值电阻应选C；小灯泡正常工作时的电流约为I＝eq\f(U,R)＝eq\f(2,500)A＝4mA左右，电流表的量程较大，电流表不能精确测量电流；电压表内阻已知，对应满偏电流为：Im＝eq\f(6,1000)A＝0.006A＝6mA，故用电压表测量电流更为准确，因此电表1应选用电压表F。(2)测量小灯泡电阻的表达式为Rx＝eq\f(UL,IL)＝eq\f(I2R1＋r2,\f(U,RV)－I2)，因为改装后的电压表内阻为RV′＝1000Ω，则当I2＝2mA时，小灯泡两端的电压为2V，达到额定电压，测出来的电阻为正常工作时的电阻。答案：(1)FBC(2)eq\f(I2R1＋r2,\f(U,RV)－I2)2mA4．[考查测量电阻丝的电阻率](2019·江苏高考)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下：(1)螺旋测微器如图甲所示。在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。甲(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。(3)乙图中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入丙图实物电路中的正确位置。乙丙(4)为测量Rx，利用乙图所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1­I1关系图像如图丁所示。接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据，在方格纸上作出U2­I2图像。丁(5)由此，可求得电阻丝的Rx＝________Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。解析：(1)旋转微调旋钮C。(2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测直径，然后取平均值作为测量值。(3)滑动变阻器采用分压式接入电路，注意线不能交叉，如图1所示。图1(4)将所给的5组数据标注在U­I图像中，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上，如图2所示。图2(5)由题意知：eq\f(U1,I1)＝Rx＋RA＋R0，由U1­I1图线的斜率可得eq\f(U1,I1)＝49.0Ω。eq\f(U2,I2)＝RA＋R0，由作出的U2­I2图线的斜率可得eq\f(U2,I2)＝25.5Ω。故Rx＝(49.0－25.5)Ω＝23.5Ω。答案：(1)C(2)不同(3)见解析图1(4)见解析图2(5)23.5(23.0～24.0都算对)命题角度三以测特性曲线为核心的实验5.[考查描绘小灯泡的伏安特性曲线](2019·杭州模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，实验室提供了小灯泡(2.5V,0.3A)、电流表、(1)图甲为实验中某同学连接好的实验电路图，在开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑动片P移到________位置(填“A端”或“B端”)；实验中滑动片P从中间位置向B端移动过程中会观察到电压表读数变________(填“大”或“小”)。(2)某同学由测出的数据画出I­U图像，如图乙所示，当小灯泡两端电压为2.00V时，小灯泡的电阻值R＝________Ω。(结果保留两位有效数字)解析：(1)由题给图甲所示电路图可知，在开关S闭合之前，应把滑动变阻器的滑动片P移到A端；实验中滑动片P从中间位置向B端移动过程中会观察到电压表读数变大。(2)由图像可知，当U＝2.0V时，对应的电流I＝0.26A，则小灯泡的电阻值R＝eq\f(2.0,0.26)Ω≈7.7Ω。答案：(1)A端大(2)7.76．[考查测量电源的电动势及内阻(伏阻法)](2019·河南名校联考)某实验小组设计如图甲所示电路图来测量电源的电动势及内阻，其中待测电源电动势约为2V、内阻较小；所用电压表量程为3V，内阻非常大，可看作理想电压表。(1)按实验电路图在图乙中补充完成实物连线。(2)先将电阻箱电阻调至如图丙所示，则其电阻读数为________Ω，闭合开关S，将S1打到b端，读出电压表的读数为1.10V；然后将S1打到a端，此时电压表读数如图丁所示，则其读数为________V。根据以上测量数据可得电阻R0＝________Ω。(计算结果保留两位有效数字)(3)将S1打到b端，读出电阻箱读数R以及相应的电压表读数U，不断调节电阻箱电阻，得到多组R值与相应的U值，作出eq\f(1,U)eq\f(1,R)图如图戊所示，则通过图像可以得到该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(计算结果保留三位有效数字)解析：(1)电路连接如图所示。(2)先将电阻箱电阻调至如题图丙所示位置，则其电阻读数为1×10Ω＋1×1Ω＝11.0Ω。电压表的读数为1.10V；由欧姆定律可知，电流为：I＝eq\f(1.1,11)A＝0.1A，然后将S1打到a端，此时电压表读数如题图丁所示，电压表量程为3V，最小分度为0.1V，其读数为1.50V。根据以上测量数据可得电阻为：R0＝eq\f(1.5,0.1)Ω－11Ω＝4.0Ω。(3)在闭合电路中，电源电动势为：E＝U＋I(r＋R0)＝U＋eq\f(U,R)(r＋R0)，eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(r＋R0,E)·eq\f(1,R)，由题图戊所示图像可知，b＝eq\f(1,E)＝0.6，E＝1.67V，图像斜率k＝eq\f(r＋R0,E)＝3，电源内阻为：r＝kE－R0＝5Ω－4Ω＝1.00Ω。答案：(1)见解析图(2)111.54.0(3)1.671.007．[考查测定电源的电动势和内阻(伏伏法)](2019·山东烟台联考)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，实验室各有如下器材：A．待测电池组(由两节干电池组成，每节电池电动势约为1.5V、内阻为几欧姆)B．直流电压表V1、V2(量程均为3V，内阻均约为3kΩ)C．定值电阻R0(阻值未知)D．滑动变阻器R(最大阻值为Rm)E．开关，导线若干某同学设计了如图甲所示的电路，他利用该电路先测出定值电阻R0的阻值，再测量待测电池组的电动势和内阻。步骤如下：(1)先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm，再闭合开关S，读出电压表V1和V2的示数分别为U10、U20，则可求出定值电阻R0的阻值为R0＝________(用U10、U20和Rm表示)。(2)移动滑动变阻器的滑片，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1­U2的关系图像如图乙所示。图中直线的斜率为k，直线与横轴的截距为U0，则待测电池组的总电动势E＝________，总内阻r＝________(均用k、U0、R0表示)。解析：(1)由题图甲所示电路图可知，定值电阻阻值：R0＝eq\f(U0,I0)＝eq\f(U20－