2021届高考物理二轮复习专题限时集训(A卷)(十六)-电学实验与创新-Word版含解析.docx

专题限时集训(十六)　电学试验与创新
(限时：45分钟)
1．(2022·天津高考)现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：
多用电表(仅可使用欧姆挡)；
一个电池组E(电动势6 V)；
一个滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流1 A)；
两个相同的电流表G(内阻Rg＝1 000 Ω，满偏电流Ig＝100 μA)；
两个标准电阻(R1＝29 000 Ω，R2＝0.1 Ω)；
一个电键S、导线若干。
(1)[多选]为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，接受“×10”挡，调零后测量该电阻，发觉指针偏转格外大，最终几乎紧挨满偏刻度停下来，下列推断和做法正确的是________(填字母代号)。
A．这个电阻阻值很小，估量只有几欧姆
B．这个电阻阻值很大，估量有几千欧姆
C．如需进一步测量可换“×1”挡，调零后测量
D．如需进一步测量可换“×1 k”挡，调零后测量
(2)依据粗测的推断，设计一个测量电路，要求测量尽量精确     并使电路能耗较小，画出试验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。
2．(2022·广东高考)某同学设计的可调电源电路如图甲所示，R0为爱护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S。

(1)用电压表测量A、B两端的电压：将电压表调零，选择0～3 V挡，示数如图乙所示，电压值为________ V。
(2)在接通外电路之前，为了保证外电路的平安，滑片P应先置于________端。
(3)要使输出电压U变大，滑片P应向________端滑动。
(4)若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在________的风险(填“断路”或“短路”)。
3．(2022·四川高考)如图甲所示是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是爱护电阻(10 Ω)，R1 是电阻箱(0～99.9 Ω)，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势10 V，内阻很小)。在保证平安和满足要求的状况下，使测量范围尽可能大。试验具体步骤如下：

甲
①连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；
②闭合S，从最大值开头调整电阻箱R1，先调R1为适当值，再调整滑动变阻器R，使A1示数I1＝0.15 A，登记此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；
③重复步骤②，再测量6组R1和I2值；
④将试验测得的7组数据在坐标纸上描点。
依据试验回答以下问题：
(1)现有四只供选用的电流表：
A．电流表(0～3 mA，内阻为2.0 Ω)
B．电流表(0～3 mA，内阻未知)
C．电流表(0～0.3 A，内阻为5.0 Ω)
D．电流表(0～0.3 A，内阻未知)
A1应选用________，A2应选用________。
(2)测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1＝0.15 A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值________(填“不变”、“变大”或“变小”)。
(3)在坐标纸上画出R1与I2的关系图。

乙
(4)依据以上试验得出Rx＝________ Ω。
4．(2022·江苏高考)某同学通过试验测量一种合金的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件________(填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图甲中的示数可读出合金丝的直径为________ mm。

(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发觉电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中________(填图中表示接线柱的数字)之间消灭了________(填“短路”或“断路”)。
(3)在电路故障被排解后，调整滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7 Ω。为了更精确     地测出合金丝的阻值，在不更换试验器材的条件下，对试验应作怎样的改进？请写出两条建议。
5．(2022·浙江高考)小明对2B铅笔芯的导电性能感爱好，于是用伏安法测量其电阻值。
(1)图甲是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出。

(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U­I图上，如图乙所示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________(填“○”或“×”)表示的。
(3)请你选择一组数据点，在图乙上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________ Ω。
6．(2022·全国新课标Ⅰ)利用如图(a)所示电路，可以测量电源的电动势和内阻，所用的试验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9 Ω)，电阻R0(阻值为3.0 Ω)，电阻R1(阻值为3.0 Ω)，电流表Ⓐ(量程为200 mA，内阻为RA＝6.0 Ω)，开关S。

试验步骤如下：
①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；
②多次调整电阻箱，登记电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；
③以为纵坐标，R为横坐标，作 ­R图线(用直线拟合)；
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题：
(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为________。
(2)试验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R＝3.0 Ω 时电流表的示数如图(b)所示，读出数据，完成下表。答：①________；②________。
R/Ω
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
I/A
0.143
0.125
①
0.100
0.091
0.084
0.077
/A－1
6.99
8.00
②
10.0
11.0
11.9
13.0

(3)在图(c)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，依据图线求得斜率k＝________ A－1·Ω－1，截距b＝________ A－1。
(4)依据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。
7．(2022·福建高考)某争辩性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻，试验原理如图甲所示，其中，虚线框内为用灵敏电流计○G 改装的电流表○A ，○V 为标准电压表，E为待测电池组，S为开关，R为滑动变阻器，R0是标称值为4.0 Ω的定值电阻。
(1)已知灵敏电流计○G 的满偏电流Ig＝100 μA、内阻rg＝2.0 kΩ，若要改装后的电流表满偏电流为200 mA，应并联一只________ Ω(保留一位小数)的定值电阻R1。
(2)依据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路。

(3)某次试验的数据如下表所示：
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
电压表○V
读数U/V
5.26
5.16
5.04
4.94
4.83
4.71
4.59
4.46
改装表○A
读数I/mA
20
40
60
80
100
120
140
160

该小组借鉴“争辩匀变速直线运动”试验中计算加速度的方法(逐差法)，计算出电池组的内阻r＝______ Ω(保留两位小数)；为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是______________________________________________________________________。
(4)[多选]该小组在前面试验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发觉：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误，则内阻测量值总是偏大的缘由是________。(填选项前的字母)
A．电压表内阻的影响
B．滑动变阻器的最大阻值偏小
C．R1的实际阻值比计算值偏小
D．R0的实际阻值比标称值偏大

参考答案
1．解析：(1)用欧姆表“×10”挡测电阻时，指针几乎满偏，说明被测电阻很小，估量只有几欧姆，A正确，B错误；要进一步测量应换用“×1”挡，欧姆调零后再进行测量，C正确，D错误。
(2)试验中要使电路能耗较小，滑动变阻器应接受限流接法，用两个电流计和两个定值电阻改装成一个量程U＝Ig(Rg＋R1)＝3 V的电压表，一个量程为I＝Ig＋＝1 A的电流表。由于改装后的电压表的分流可以直接测出，因此电流表接受外接法。

答案：(1)AC　(2)见解析图
2．解析：(1)电压表量程为3 V，因此精度为0.1 V，指针所指示数为
13.0×0.1 V＝1.30 V。
(2)在接通电路前，为了爱护用电器，可调电路的输出电压开头时应为零，因此滑动变阻器滑片P应先置于A端。
(3)要使输出电压变大，滑片P应向B端滑动。
(4)若电源电路中不接入R0，当滑片滑到B端且外电路消灭短路时，电源会消灭短路，因此存在短路的风险。
答案：(1)1.30　(2)A　(3)B (4)短路
3．解析：(1)该试验测Rx电阻的原理为并联电路两支路电压相等，即(Rx＋r2)I2＝(R0＋R1＋r1)I1，其中r1、r2分别为A1、A2两表的内阻。又由于Rx的阻值约几十欧，与R0＋R1在同一数量级，A1示数为I1＝0.15 A，表示电流表A1只能从C、D中选择，A2电流数量级与A1相同。由测量原理可知(Rx＋r2)I2＝(R0＋R1＋r1)I1，因Rx未知，故r2阻值应已知，故A1选D，A2选C。
(2)因A1示数I1＝0.15 A不变，R1变小，(R0＋R1＋r1)I1变小，滑动变阻器所分电压变大，R应变大。
(3)该图线为一条直线，离线较远的一组数据为错误数据，应舍去，其他点应对称分布在直线两侧。

(4)由试验原理得
(R0＋R1＋r1)I1＝(Rx＋r2)I2
其中R0＝10 Ω，r2＝5 Ω，I1＝0.15 A，从图线上选择两组R1、I2代入不同数值可解得Rx约为31 Ω。
答案：(1)D　C　(2)变大　(3)见解析图　(4)31
4．解析：(1)读数前先旋紧B，示数为0.01 mm×41.0＝0.410 mm。
(2)电压表的示数接近电源的电动势，电流表的示数很小，说明电压表串联在电路中，由此推断：合金丝没有接入电路中，即电路中的7、9之间消灭了断路。
(3)由于＜，可将电流表改为内接；多次测量求平均值，可以让测量误差更小；或者用U­I图象的斜率求出电阻。
答案：(1)B　0.410　(2)7、9　断路 (3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)
5．解析：(1)电路图如图甲所示。

(2)由图象可知用“○”表示的数据点测得的电阻比较大，说明电流表内接，所以电流表外接对应的数据点用“×”表示。
(3)连线作图如图乙所示，由图象斜率可知用“×”连线时可得R＝1.2 Ω；用“○”连线时可得R＝1.6 Ω。

答案：(1)见解析图甲　(2)× (3)见解析图乙；用“×”表示的数据连线时：1.2(1.1～1.3均正确)；用“○”表示的数据连线时：1.6(1.5～1.7均正确)
6．解析：(1)依据闭合电路欧姆定律，可得E＝，
可得＝R＋
。
(2)依据电流表读数原理可得：其读数为0.110 A，其倒数为9.09 A－1。
(3)依据图线可知，斜率k＝1.0 A－1·Ω－1，截距 b＝6.0 A－1。

(4)依据图线，＝1.0 A－1·Ω－1，电动势E＝3.0 V，·＝6.0 A－1，内阻r＝1.0 Ω。
答案：(1)＝R＋·或写成＝R＋(5.0＋r)　(2)①0.110　②9.09　(3)见解析图　1.0　6.0　(4)3.0　1.0
7．解析：(1)依据并联分流规律可知，Igrg＝(I－Ig)R1，代入解得R1＝1.0 Ω。
(2)连接实物电路图时，留意依据电流的方向依次连接各用电器，最终将电压表和电流计分别并入电路。

(3)依据电源的伏安特性曲线可知，电源的内阻r＝－R0，结合逐差法可得，r＋R0＝

÷4＝
≈5.66 Ω，所以r＝1.66 Ω；逐差法处理试验数据时能够充分利用已测得的数据，以减小试验的偶然误差。
(4)电动势测量值误差很小，说明电压表分流产生的误差可以忽视不计，而内阻测量值偏大，依据(3)中计算式可知，其可能缘由是R0标称值比实际值小，D正确；或者通过电源的电流的测量值小于真实值，即与电流计并联的电阻R1的实际值小于计算值，C正确。
答案：(1)1.0　(2)见解析图 (3)1.66　充分利用已测得的数据　(4)CD