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2021届高考物理二轮复习 专题六 第2讲 电学实验作业

2021届高考物理二轮复习 专题六 第2讲 电学实验作业

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- 11 -

第2讲 电学实验
(45分钟)
[基础题组专练]
1．(1)如图甲所示，当电流表使用的量程为0～0.6 A时，对应刻度盘上每一小格代表________ A，图中表针示数为________ A；当电流表使用的量程为0～3 A时，对应刻度盘中每一小格代表________ A，图中表针示数为________ A。

(2)如图乙所示，当电压表使用的量程为0～3 V时，每小格表示________ V，图中表针的示数为________ V；当电压表使用的量程为0～15 V时，则表盘刻度每小格表示________ V，图中表针示数为________ V。
解析：(1)当电流表使用的量程为0～0.6 A时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针所指的示数为0.44 A；当电流表使用的量程为0～3 A时，每一小格为0.1 A，表针所指的示数为2.20 A。
(2)当电压表使用的量程为0～3 V时，每小格表示0.1 V，表针所指的示数为1.70 V；当电压表使用的量程为0～15 V时，每小格表示0.5 V，表针所指的示数为8.5 V。
答案：(1)0.02　0.44　0.1　2.20
(2)0.1　1.70　0.5　8.5
2．某实验小组利用如图所示的电路，测量某一玩具电动机M(有正、负接线柱)的电阻，实验方案如下：

(1)插上红、黑表笔，把多用电表的选择开关拨到欧姆挡的“×10”位置，将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指到欧姆表的0刻度处。
(2)考虑到电动机的两个接线柱标有正、负，为了和电动机的标注一致，将图甲中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端，在电动机不转的情况下读数，结果发现多用电表指针偏转过大，因此需选择________(选填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡，并重新欧姆调零后进行测量，多用电表的示数如图乙所示，则测量结果为________ Ω。
解析：(2)多用电表电流为“红进黑出”，题图甲中外电路电流由“2”到“1”，所以红表笔应连“1”端，指针偏角过大换小挡，因此需选择“×1”倍率的电阻挡。如题图乙所示，多用电表的示数为7 Ω。
答案：(2)1　×1　7
3．(2020·河北衡水中学高三下学期5月期中)某同学自行设计了一种多用电表，设计电路如图所示。已知灵敏电流计的满偏电流Ig＝10 mA，Rg＝100 Ω。

(1)当选用“1”“2”接线柱时该表的量程为0～0.1 A，则电阻R1＝________ Ω(结果保留一位小数)；
(2)当选用“1”“3”接线柱，将单刀双掷开关掷向a时，该表为________(选填“电流表”“电压表”或“欧姆表”)，“1”接线柱应插入________(选填“红”或“黑”)表笔；
(3)当选用“1”“3”接线柱，将单刀双掷开关掷向b时，该表为________(选填“电流表”“电压表”或“欧姆表”)，若R2＝9 990 Ω，此时该表的量程为________；
(4)若使用该表测量电阻的功能时，由于电表长时间不用，电源内阻r增大(假设电动势不变)，则需将调零电阻的阻值________(选填“减小”或“增加”)，从而使电表仍能调零。
解析：(1)灵敏电流计与R1并联，可得IA＝Ig＋，
解得R1≈11.1 Ω。
(2)由于当选用“1”“3”接线柱，将单刀双掷开关掷向a时，电路中有电源，故该表为欧姆表，由于是表内部的电源供电，根据多用电表的电流方向为“红进黑出”，可知“1”接线柱与电源的负极相连，应插入红表笔。
(3)当选用“1”“3”接线柱，将单刀双掷开关掷向b时，该表为电压表，灵敏电流计与R1并联后再与R2串联，此时该表的满偏电压为U＝(＋Ig)·(＋R2)＝1 000 V，故其量程为0～1 000 V。
(4)利用欧姆表测电阻时，电表指针满偏时有IA＝，若使用该表测量电阻的功能时，由于电表长时间不用，电源内阻r增大(假设电动势不变)，若使电表仍能调零，则需指针仍偏转至满偏处，则应将调零电阻R0的阻值减小。
答案：(1)11.1　(2)欧姆表　红
(3)电压表　0～1 000 V　(4)减小
4．某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。

(1)已知表头G满偏电流为200 μA，表头上标记的内阻值为800 Ω，R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V，则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝________Ω，R2＝________ Ω和R3＝________ Ω。
(2)若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值________(选填“大于”或“小于”)800 Ω。
解析：(1)改装成1 mA电流表时，由I＝Ig＋，可得R1＝200 Ω
使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V，则U1＝I(R＋R2)
其中R为新电流表内阻，其阻值为R＝＝160 Ω
解得R2＝840 Ω
使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V，则U2＝I(R＋R2＋R3)
解得R3＝2 000 Ω。
(2)改装后读数偏小，说明流过表头的电流偏小，故表头电阻的真实值偏大，即大于800 Ω。
答案：(1)200　840　2 000　(2)大于
5．某物理研究小组尝试利用图甲所示电路测量一节干电池(电动势约1.5 V，内阻为几欧姆)的电动势和内阻。其中：电流表A(量程IA＝200 mA，内阻RA＝10 Ω)、电阻箱R(99.99 Ω，额定电流1 A)、定值电阻R0(R0＝5 Ω)。

闭合开关S，改变电阻箱的阻值R，读出对应的电流表的读数I。然后再把相应的数据转换成和，填入如下表格中。
数据组
1
2
3
4
5
6
7
/(10－2 Ω－1)
2.5
3.3
4.0
5.0
6.7
8.3
10.0
/A－1
15.5
16.0
16.4
17.0
18.0
19.0
20.0
回答下列问题：
(1)请把第4组数据点补充在­图中，并画出­的图线。
(2)根据­图线求出电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________Ω。(保留两位有效数字)
解析：(1)根据描点法将第4组数据画在图中，并将各点拟合成一条直线，如图所示。

(2)RA＋R0＝R1＝(10＋5)Ω＝15 Ω，由闭合电路欧姆定律得E＝IR1＋(＋I)r。由上式可得＝·＋，则在­图像中，图像的斜率k＝，图像的截距a＝，根据(1)中图像可求出电源的电动势E＝1.5 V，内阻r＝6.0 Ω。
答案：(1)图见解析　(2)1.5　6.0
[能力题组专练]
6．电压表改装前需要测量其内阻，测量电压表内阻RV的电路如图甲所示，所用电源是内阻可以忽略的干电池，定值电阻R1＝6 000 Ω，R2＝3 000 Ω。

(1)根据原理图甲所示电路连接实物图乙；
(2)首先闭合S1，断开S2，调节电阻箱R，记下多组R的大小及其对应的电压表示数的大小；
(3)然后闭合S2，同样调节电阻箱R，记下多组R的大小及其对应的电压表示数的大小，将以上两次测得的多组数据，分别在坐标纸上描点连线，得到如图丙中所示两条图线；
(4)若图像中交点的横坐标为10 kΩ，可求出电压表内阻RV＝________，还可判断出闭合S2时，所得数据描绘的是图线________(选填“AB”或“CD”)；
(5)为了将该电压表的量程由0～3 V扩大到0～15 V，需要在电压表内________(选填“串”或“并”)联一个阻值为________的定值电阻。
解析：(1)电路连接如图所示。

(4)当R＝0时，对于电源内阻可以忽略的电源，电压表读数即为电源电动势，即为3.0 V；
两曲线交点处R＝10 kΩ，电压表示数为1.0 V，结合电阻的分压规律可得
＝＝
解得电压表内阻为RV＝5 000 Ω
根据电桥平衡可得＝
解得RV＝
断开S2时，在图线的前半段，电压表相对于闭合S2后电压表和R2并联，分压应该更大，读数更大，故AB图线为断开S2时图线，CD图线为闭合S2时图线。
(5)串联分压电阻，可以扩大电压表量程；电压表满量程时，流过表头的电流不变，则
＝
则Rx＝4RV＝20 kΩ。
答案：(1)图见解析　(4)5 000 Ω　CD　(5)串　20 kΩ
7．(2020·高考全国卷Ⅲ)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。
(1)在虚线框中所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。

(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(保留两位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。

(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图(a)求得，此时室温为________ ℃(保留三位有效数字)。

(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(选填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________ kΩ(保留两位有效数字)。
解析：(1)滑动变阻器最大阻值仅20 Ω，采用分压式接法，电压表为理想电表，采用毫安表外接法，测量电路图如图所示。

(2)热敏电阻的阻值R＝＝≈1.8 kΩ。
(3)根据R­t图像，R＝2.2 kΩ时，t＝26.0 ℃。
(4)温度升高时，R2两端电压变大，R1两端电压变小。根据R­t图像知，温度升高时热敏电阻的阻值减小，则热敏电阻应为R1，t＝50 ℃时，R1＝0.8 kΩ，根据串联电路中电阻与电压的关系可得＝，解得R2＝1.2 kΩ。
答案：(1)图见解析　(2)1.8　(3)26.0　(4)R1　1.2
8．图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头Ⓖ的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。

(1)图(a)中的A端与________(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________ Ω，R4＝________ Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为________。(结果均保留三位有效数字)
解析：(1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，A端与黑表笔相连。
(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R6无关，选项A错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B对；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R6无关，C错。
(3)B端分别与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图a所示，由电表的改装原理可知，B端与“2”相连时，有I2＝Ig＋，解得R1＋R2＝160 Ω；B端与“4”相连时，如图b所示，多用电表为直流电压 1 V挡，表头并联部分电阻R0＝，R4＝－R0＝880 Ω。
(4)B端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA；B端与“3”相连时，多用电表为欧姆×100 Ω挡，读数为11.0×100 Ω＝1.10×103 Ω；B端与“5”相连时，多用电表为直流电压5 V挡，读数为2.94 V。

答案：(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA　1.10×103 Ω　2.94 V