高考物理二轮总复习专题能力训练15电学实验

专题能力训练15电学实验(时间:45分钟满分:100分)1.(18分)(2022·北京人大附中三模)图甲是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(1)小明首先在PQ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PQ之间的电压是V。

(2)小明仍然用“直流电压2.5V”挡位,又将红表笔接P,黑表笔接M,若电压表示数与PQ之间的电压完全相同,则可以判断必定是发生了断路。

(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表倍率“×10”的挡位,调零后红表笔接P,黑表笔接Q,发现电表指针迅速指向某一确定的值,之后并保持不动,考虑到电容器充放电的时间间隔,则由此可以判断必定是发生了断路。

2.(18分)要测绘一个标有“3V0.6W”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3V,并便于操作。已选用的器材有:电池组(电动势4.5V,内阻约1Ω);电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);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20Ω,额定电流1A)B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)(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2Ω的定值电阻R串联,接在电动势为1.5V、内阻为1Ω的电源两端,如图乙所示。每个小灯泡消耗的功率是W。

3.(20分)(2020·全国卷Ⅱ)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甲所示。(1)根据图甲,在图乙的实物图中画出连线。甲乙(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。I1/mA325585125144173I2/mA171229299379424470根据实验数据可算得,当I1=173mA时,灯丝电阻R=Ω(保留1位小数)。

(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0,其他不变,为了能够测量完整的伏安特性曲线,所用电阻的阻值不能小于Ω(保留1位小数)。

4.(22分)(2021·山东卷)热敏电阻是传感器中经常使用的元件,某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有:待测热敏电阻RT(实验温度范围内,阻值几百欧到几千欧);电源E(电动势1.5V,内阻r约为0.5Ω);电阻箱R(阻值范围0~9999.99Ω);滑动变阻器R1(最大阻值20Ω);滑动变阻器R2(最大阻值2000Ω);微安表(量程100μA,内阻等于2500Ω);开关两个,温控装置一套,导线若干。同学们设计了如图甲所示的测量电路,主要实验步骤如下:①按图示连接电路;②闭合S1、S2,调节滑动变阻器滑片P的位置,使微安表指针满偏;③保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开S2,调节电阻箱,使微安表指针半偏;④记录此时的温度和电阻箱的阻值。回答下列问题:(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值,滑动变阻器应选用(选填“R1”或“R2”)。

(2)请用笔画线代替导线,将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。乙(3)某温度下微安表半偏时,电阻箱的读数为6000.00Ω,该温度下热敏电阻的测量值为Ω(结果保留到个位),该测量值(选填“大于”或“小于”)真实值。

(4)多次实验后,学习小组绘制了如图丙所示的图像。由图像可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐(选填“增大”或“减小”)。

5.(22分)(2021·陕西咸阳高三二模)家用电热水壶上端有一双金属片,当热水壶内的水沸腾时,产生的蒸汽进入蒸汽开关。蒸汽开关中的双金属片受到蒸汽作用时温度会发生变化,进而变形,自动切断电源,停止加热。某课外实验小组欲利用如图甲所示的实验电路图,制作一可显示温度的控温器。提供的实验器材有:灵敏电流表(量程为3.0mA,内阻为300Ω),学生电源(输出电压为U=6.0V,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为3000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为1000Ω),单刀双掷开关,热敏电阻RT,双金属片(温度为90℃时会使电路断开,复位温度未知),导线若干。若热敏电阻的阻值与摄氏温度t(℃)的关系为R=(5t+50)Ω。请回答下列问题。(1)实验步骤如下,请补充完整。①按照图甲电路连接好实验器材。②为了不烧坏灵敏电流表,将滑动变阻器的滑片P调整到a端;然后将单刀双掷开关掷于c,调节滑动变阻器,使灵敏电流表指针指在(选填“中央刻线”或“满刻线”)位置,并在以后的操作中使滑片P(选填“位置不变”“置于a端”或“置于b端”)。

③把热敏电阻RT和双金属片置于可变的温度环境中,将单刀双掷开关掷于d,随着环境温度的升高,记录若干组灵敏电流表的示数,达到最高温度时,电路断开,断开后,随着环境温度的降低,刚好到达某个温度时,电路闭合,此时灵敏电流表的示数如图乙所示。④根据热敏电阻随温度变化的特性,计算出各个电流对应的温度,重新绘制灵敏电流表的刻度盘。(2)根据实验过程,电路中的滑动变阻器应选(选填“R1”或“R2”)。

(3)灵敏电流表的电流I与热敏电阻和双金属片所处环境温度t之间的函数关系式为I=A,温度最高时该灵敏电流表的示数为A,双金属片的复位温度为℃。

专题能力训练15电学实验1.答案:(1)1.80(2)R2(3)R2解析:(1)PQ之间的电压即表盘上的读数,刻度盘上每一小格表示0.05V,估读到0.01V,故指针在表盘上的示数为36×0.05V=1.80V。(2)将红表笔接P,黑表笔接M,若电压表示数与PQ之间电压完全相同,即从P到M不存在电势差,说明通过R2的电流为零,则可以判断必定是R2发生了断路。(3)若考虑电容器充放电的时间间隔,如果电容器接入电路,则在表笔接P、Q的瞬间,电容器充电,相当于导线,电表指针应先迅速指向0刻度,再返回至某一确定值保持不动,所以可以确定电容器未接入电路,由此可以判断必定是R2发生了断路。2.答案:(1)A(2)B(3)0.09解析:(1)由题意可知,本实验选择的是分压电路,因此滑动变阻器选择的是A。(2)因为小灯泡的电阻RL=U2P(3)设小灯泡的电流为I,电压为U,由U=E2I(R+r),代入数据得U=1.56I(V),作出小灯泡在题图乙电路中的电流—电压关系图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点,由此交点即可读出此时通过小灯泡的电流以及小灯泡两端的电压。由P=UI可得此时灯泡的功率。3.答案:(1)如图所示(2)I1(Rg1+R0)I2I1180(3)11.6(4)8.0解析:(1)注意连线不要交叉,电表的正接线柱接电源正极。(2)根据串并联关系,并联电压相等,小灯泡两端的电压U=I1(Rg1+R0);并联电路干路电流等于支路电流之和,流过小灯泡的电流I=I2I1;小灯泡的额定电压为3.6V,代入U=I1(Rg1+R0),求得I1的最大值为180mA。(3)小灯泡电压U=I1(Rg1+R0)=0.173×20V=3.46V,小灯泡电阻R=UI2-(4)完整的伏安特性曲线需要包含小灯泡的额定值,Rg1+Rx=U额Ig1=3.64.答案:(1)R1(2)见解析图(3)3500大于(4)减小解析:(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值,尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变,由于该支路与滑动变阻器前半部分并联,滑动变阻器的阻值越小,S2闭合前、后该部分电阻变化越小,从而电压的值变化越小,故滑动变阻器应选R1。(2)电路连接图如图所示。(3)微安表半偏时,该支路的总电阻为原来的2倍,即RT+RμA=6000Ω,可得RT=3500Ω。当断开S2,微安表半偏时,由于该支路的电阻增加,电压略有升高,根据欧姆定律,总电阻比原来2倍略大,也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻,而认为电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻,因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。(4)由于是lnRT1T图像,当温度T升高时,1T减小,从题图中可以看出lnRT减小,从而R5.答案:(1)②满刻线位置不变(2)R1(3)62050+5t2.4×103解析:(1)②为了不烧坏灵敏电流表,回路总电阻应始终满足