2021物理统考版二轮复习专题限时集训14 电学实验及创新含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2021高考物理统考版二轮复习专题限时集训14电学实验及创新含解析专题限时集训(十四)(建议用时：40分钟）1．如图甲所示为实验室的一直流电流表,其使用说明书上附的该电流表的内部电路如图乙所示。甲乙（1）某次用0～3A量程测量时，示数如图丙所示，其读数为________A。丙(2)该电流表0～0.6A量程对应的内阻约为________Ω(结果保留两位小数）。(3)若电阻R1断路,则电流表允许通过的最大电流约为________mA(结果保留两位有效数字）.[解析］（1)电流表量程为0～3A，由图丙所示表盘可知，其分度值为0.1A，示数为1.20A.(2)由图乙所示电路图可知，电流表量程为0～0。6A时，电流表内阻为:R＝eq\f（R1＋R2R3＋Rg,R1＋R2＋R3＋Rg）＝eq\f(0。1＋0。4×5＋55，0.1＋0.4＋5＋55）Ω≈0.50Ω(3）由图示电路图可知，电流表量程为0~3A时:3A＝Ig＋eq\f（IgRg＋R3＋R2,R1）＝Ig＋eq\f（Ig5＋55＋0.4,0.1)＝605Ig解得：Ig≈0。0050A＝5.0mA。［答案］(1）1.20（2）0.50(3)5.02．(原创题)随着智能手机耗电的增加，充电宝成了手机及时充电的一种重要工具.可将充电宝视为跟蓄电池和干电池一样的可移动直流电源，其电动势约5V。某同学想测量该充电宝在充满电后的电动势和内阻，他剥开充电宝连接线的外绝缘层，里面有四根导线,红导线为充电宝的正极，黑导线为负极,另外两根导线空置不用。实验室还提供了如下器材:甲A．量程是3。0A，内阻约为0。2Ω的电流表；B．量程是6V，内阻约为6kΩ的电压表；C．量程是15V，内阻约为30kΩ的电压表；D．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；E．阻值为0～10Ω，额定电流为3A的滑动变阻器;F．阻值为2。5Ω的定值电阻；G．阻值为20Ω的定值电阻;H．开关S一个,导线若干。（1）实验中滑动变阻器应选用________.(选填相应器材前的字母)(2)根据所给器材，该同学设计了如图甲所示的电路,其中R0应选择________(选填相应器材前的字母)，它在电路中的作用是___________________。(3）该同学记录的8组数据如表中所示,请在图乙的坐标纸上画出该充电宝的U­I图线.由图线可知该充电宝的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。（保留到小数点后两位）次数12345678电流I/A0.170。310。660.931.181。371.631.89电压U/V5。055.035。004。974。944。934。904.86乙［解析]（1）滑动变阻器R用于改变电路中的电流，从安全和方便性原则应选E；（2)R0作为保护电阻，除了防止滑动变阻器调节过度导致电流表损坏外，还要保证测量,因此不能选G，只能选F;（3）由E＝U＋Ir可知，充电宝的电动势为E＝5.07V,U.I图线的斜率大小即为充电宝的内阻大小,则内阻为r＝0。11Ω。［答案］(1)E(2）F防止滑动变阻器调节过度导致电流表损坏(3）如图所示5.070。113．（2020·河北六校第一次联考)如图甲所示为某一电路中的一部分，由于其中的一个电阻发生了断路，导致整个电路不能正常工作,小明和小亮两位同学利用多用电表进行了以下实验操作，请根据他们的测量情况，回答相应的问题。甲乙丙(1）小明首先在P、Q间接上一直流电源，P接电源正极，多用电表的选择开关置于“直流电压2.5V”挡位，红表笔接P，黑表笔接Q，稳定后电表指针在表盘上的位置如图乙所示，则P、Q之间的电压是________V。(2）小明又将红表笔接P，黑表笔接M，若多用电表示数与P、Q之间的电压完全相同，则可以确定必定是______发生了断路.(3）小亮同学在该部分电路不接电源的情况下,将多用电表选择开关置于欧姆挡倍率“×10"的挡位，调零后红表笔接P,黑表笔接M，电表指针在表盘上的位置如图丙所示，由于多用电表最上面的刻度线被磨损得很严重,无法直接读取数据，他进一步观察发现，此时指针偏转的角度恰好位于表盘0～15Ω之间的正中位置,其中15Ω的位置是多用电表指针半偏时所指的位置,则此时多用电表所测的阻值是________Ω,小亮据此确定电阻R2没有断路，你认为他的判断是________(填“正确"或“错误”）的。［解析](1）根据多用电表电压挡读数规则,P、Q之间的电压为2.00V。(2)红表笔接P，黑表笔接M,若多用电表示数与P、Q之间的电压相同，说明多用电表测量的是电源电压，可以确定是R2发生了断路。（3）在该部分电路不接电源的情况下,将多用电表选择开关置于欧姆挡倍率“×10”的挡位，指针偏转eq\f(3,4)，根据多用电表欧姆挡测量原理，由闭合电路欧姆定律有Ig＝eq\f（E,R内)，eq\f(1，2)Ig＝eq\f（E，R内＋R中）,eq\f（3,4)Ig＝eq\f（E,R内＋R)，又R中＝150Ω，联立解得R＝50Ω。P、M之间的电阻值可能为R1和R3串联后的电阻值，小亮确定R2没有断路是错误的。［答案](1）2.00(2）R2（3)50错误4．(2019－2020学年济南市高三模拟考试）图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤，其中称重的关键元件是拉力传感器，其工作原理是：挂钩上挂上重物，拉力传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变，拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流）,从而完成将重物的重力变换为电信号的过程。甲乙小明找到了一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力变化的图象如图乙所示,小明设计了合适的电路图并按图制成了一个简易“吊秤”。实验室提供了如下器材:电源E（电动势为15V，内阻约2Ω）；灵敏毫安表（量程为10mA，内阻约50Ω);滑动变阻器R(最大阻值为10kΩ）；RL接在A、B两接线柱之间，通过光滑绝缘小滑环可将重物吊起;开关S和导线若干。(1)请在图丙中帮助小明将设计的实验电路图补充完整。丙(2)小明根据设计好的电路图，连接好实验电路，完成下列操作：a．滑环下不吊重物时，调节滑动变阻器，当电流表为某一合适示数时，读出电流表的示数I1；b．滑环下吊上待测重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ，保持滑动变阻器滑片位置不变,读出此时电流表的示数I2。设RL.F图象的斜率为k，待测重物的重力G的表达式为G＝________________(用物理量的符号表示)。(3）小明在实验的过程中不慎将灵敏毫安表烧坏，现手头只有量程为2mA、内阻(标称值)为200Ω的电流表，还有定值电阻R1(50Ω)、定值电阻R2（10Ω)可供选择，为了使实验顺利进行,小明决定改装电流表，将2mA的量程扩大至10mA，小明改装的方法是电流表应该和定值电阻________(选填“串联"或“并联"），且定值电阻应选择________(在空格内填写字母代号)。（4）由于量程为2mA、内阻为200Ω的电流表内阻的真实值比标称值略大,导致改装后的电流表示数与真实示数相比________(选填“偏大”或“偏小”)，应该使选择的定值电阻阻值适当________（选填“增大”“减小"或“不变”）。［解析］(2)对待测重物受力分析，由平衡条件得2Fcosθ＝G，由题图乙得F＝eq\f（RL－R0,k)，R0＝103Ω，由闭合电路欧姆定律得R0＝eq\f（E，I1）－(R＋Rg＋r），RL＝eq\f(E，I2)－(R＋Rg＋r）,故RL－R0＝eq\f(E,I2）－eq\f（E，I1)，联立解得G＝eq\f(2Ecosθ，k)eq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\f（1，I2）－eq\f(1，I1）））。(3）将2mA的电流表的量程扩大至10mA，根据并联分流原理，电流表应该和定值电阻并联，由并联电路电压相等可知，IgRg＝（I－Ig）R′，解得R′＝50Ω,故选择R1。(4）改装的电流表的分流电阻分得的电流偏大,改装后电流表示数比真实值偏小,根据改装电流表的原理，内阻真实值比标称值大，并联的分流电阻也应比50Ω大，故应适当增大分流电阻的阻值。[答案］（1)如图所示（2)eq\f(2Ecosθ,k）eq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1（eq\f（1,I2)－eq\f（1,I1）））（3)并联R1(4)偏小增大5．（2020·全国卷Ⅰ·T22）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1kΩ，电流表内阻为0.5Ω，该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图（a)所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间,测量得到如图(b)所示的两条U。I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。图（a)回答下列问题：（1)图(b）中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在______（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的.（2)根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(保留1位小数）.图(b）（3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)。［解析］(1)当用电流表内接法时，测量值为Rx1＝Rx＋RA＞Rx，当用电流表外接法时,测量值为Rx2＝eq\f（RxRV，Rx＋RV)＜Rx，图（b）中图线Ⅱ的斜率较小,所以应为使用电流表外接法测量的结果，即电压表跨接在O、P间测量得到的.（2）由图线可得Rx约为50。0Ω，可知Rx＞eq\r（RARV），所以用电流表内接法测量的结果误差较小，即由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值,测量结果Rx1＝eq\f(ΔU，ΔI)＝50。5Ω。(3)因为Rx1＝Rx＋RA，所以Rx＝Rx1－RA＝50.0Ω.［答案]（1）O、P(2）Ⅰ50.5(3)50。06．（2019·全国卷Ⅲ·T23）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)由题知当两表笔间接入15kΩ的电阻时,电流表示数为50μA，由闭合电路欧姆定律有eq\f（Ig，2）＝eq\f（E，Rg＋r＋Rx＋R0＋R),代入数据解得R＝900Ω，所以滑动变阻器选择R1。（2)欧姆表的内阻Rg′＝Rg＋r＋R0＋R＝15kΩ，当电流为25μA时有eq\f(Ig，4)＝eq\f（E,Rg′＋Rx′)⇒Rx′＝3Rx＝45kΩ；；当电流为75μA时有eq\f（3Ig,4）＝eq\f（E，Rg′＋Rx″）⇒Rx″＝eq\f（1,3)Rx＝5kΩ。(3）红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处。题图（c）中电阻箱读数为35000.0Ω.[答案］(1)如图所示900R1(2）455（3)035000.07．(2020·全国卷Ⅱ·T23）某同学要研究一小灯泡L（3.6V，0.30A)的伏安特性。所用器材有：电流表A1(量程200mA，内阻Rg1＝10。0Ω)、电流表A2(量程500mA，内阻Rg2＝1。0Ω)、定值电阻R0（阻值R0＝10。0Ω)、滑动变阻器R1（最大阻值10Ω)、电源E（电动势4.5V，内阻很小)、开关S和若干导线.该同学设计的电路如图(a）所示.(1)根据图(a)，在图（b)的实物图中画出连线。图（a）图(b）(2）若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出:小灯泡两端的电压U＝________，流过小灯泡的电流I＝________.为保证小灯泡的安全，I1不能超过________mA。（3)实验时，调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出。I