2018届二轮电学实验专题卷（全国通用）.doc

专题18 电学实验

1．【2017·天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。
①按图示电路进行连接后，发现、和三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、间电压，读数不为零，再测量、间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是___________导线断开。
②排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。

【答案】① ②1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可）
【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么，闭合电路的欧姆定律是核心。
2．【2017·新课标Ⅱ卷】（9分）某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω）；电阻箱Rz（最大阻值为99 999.9 Ω）；电源E（电动势约为1.5 V）；单刀开关S1和S2。C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。

（1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线。

（2）完成下列填空：
①R1的阻值为 Ω（填“20”或“2 000”）。
②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的 端（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近。
③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1。将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置。最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势 （填“相等”或“不相等”）。
④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 Ω（结果保留到个位）。
（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议： 。[
【答案】（1）连线见解析 （2）①20 ②左 ③相等 ④2 550 （3）调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程
【解析】（1）实物连线如图：

【名师点睛】此题考查电阻测量的方法；实质上这种方法是一种“电桥电路”，搞清电桥平衡的条件：对角线电阻乘积相等，即可轻易解出待测电阻值；知道分压电路中滑动变阻器选择的原则及实物连线的注意事项。
3．【2016·全国新课标Ⅲ卷】（5分）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。
（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：
A．适当增加两导轨间的距离 B．换一根更长的金属棒 C．适当增大金属棒中的电流
其中正确的是 （填入正确选项前的标号）。
【答案】（1）如图所示 （2）AC

【方法技巧】对于高中实验，要求能明确实验原理，认真分析各步骤，从而明确实验方法；同时注意掌握图像的性质，能根据图像进行分析，明确对应规律的正确应用。
4．【2016·全国新课标Ⅰ卷】（10分）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过时就会报警），电阻箱（最大阻值为999.9 Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器（最大阻值为1 000 Ω），滑动变阻器（最大阻值为2 000 Ω），单刀双掷开关一个，导线若干。
在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。
（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。

（2）在电路中应选用滑动变阻器________（填“”或“”）。
（3）按照下列步骤调节此报警系统：
①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为______Ω；滑动变阻器的滑片应置于______（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是______。
②将开关向_填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至______。
（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
【答案】（1）连线如图所示 （2）R2 （3）①650.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警

【名师点睛】本题主要考查闭合电路欧姆定律的应用、等效替换法。要特别注意本题使用了等效替换法，先用电阻箱的阻值来代替热敏电阻来调节电路，再接入热敏电阻时，就可以直接工作，这种做法灵活、方便、安全。
5．【2016·江苏卷】（8分）小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系．已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω，R随t的升高而增大．实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度．
实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，…．然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，…．

（1）有以下两种电流表，实验电路中应选用 ．
（A）量程0~100 mA，内阻约2Ω （B）量程0~0.6 A，内阻可忽略
（2）实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 Ω调节至10.0Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是 ．
①将旋钮a由“0”旋转至“1” ②将旋钮b由“9”旋转至“0” ③将旋钮c由“9”旋转至“0”
（3） 实验记录的t和R的数据见下表：

请根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出R-t图线．

由图线求得R随t的变化关系为R=Ω．
【答案】（1）A （2）①②③（或①③②）（3）见下图 0.04t+8.8（0.04t+8.6~0.04t+9.0都算对）

【解析】（1）已知电源电动势为1.5V，R在常温下的阻值为约10Ω，当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，常温下电路的电流最小，约为75mA，所以电流表选择A；（2）先将旋钮a由“0”旋转至“1”，然后将个位数及小数位旋转至0，所以顺序为①②③；（3）描点画图，如图所示，，由图线可求R随t的变化关系为R=0.04t+8.8．
【方法技巧】通过估算电路中电压或电流的数值选择电表的量程，在描点画图时，尽可能使图像充满格子，纵坐标不一定要从0开始。

1．实验室有一种灵敏电流计G，满偏刻度为30格。某兴趣小组想要较精确地测出它的满偏电流Ig和内阻Rg，实验室中可供利用的器材有：
待测灵敏电流计G1 、G2
电流表A： (量程为1mA、内阻约为100Ω)
定值电阻R1：（阻值为400Ω）
定值电阻R2：（阻值为600Ω）
电阻箱R：（0~9999.9Ω，最小调节量0.1Ω）
滑动变阻器R3：（最大电阻2000Ω，额定电流1.5A）
直流电源：电动势1.5V，内阻不计；
开关一个，导线若干。

该小组设计的实验电路图如图，连接好电路，并进行下列操作。
（1）闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表示数适当。
（2）若灵敏电流计G2中的电流由b流向a，再调节电阻箱，使电阻箱R的阻值________（选填“增大或“减小”），直到G2中的电流为0。
（3）读出电阻箱连入电路的电阻为1200Ω，电流表的示数为0.6 mA，灵敏电流计G1的指针指在20格的刻度处，则灵敏电流计满偏电流Ig=_____μA，内阻Rg=_Ω。
【答案】减小 300 800
【解析】（2）灵敏电流计G2中的电流由b流向a，说明b点电势比a点电势高，R2的阻值小于电阻箱接入电路的阻值，减小电阻箱R接入电路的阻值，当a、b两点电势相等时，流过G2的电流为0．
点睛：本题考查了应用电桥法测灵敏电流表内阻与满偏电流实验，知道实验原理、分析清楚电路结构、应用串并联电路特点与欧姆定律即可正确解题．
2．国标（GB/T）规定自来水在15℃时电阻率应大于13Ω•m。某同学利用图甲电路测量15℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右侧活塞固定，左侧活塞可自由移动。实验器材还有：
电源(电动势约为3V，内阻可忽略)
理想电压表(量程为3V）
理想电压表 (量程为3V）
定值电阻 (阻值4kΩ)
定值电阻 (阻值2kΩ)
电阻箱R(最大阻值9999Ω)
单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。

实验步骤如下：
A.用游标卡尺测量并记录玻璃管的内径d；
B.向玻璃管内注满自来水，确保无气泡；
C.用刻度尺测量并记录水柱长度L；
D.把S拨到1位置，记录电压表示数；
E.把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表示数与电压表示数相同，记录电阻箱的阻值R；
F.改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D、E；
G.断开S，整理好器材。
(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙，则d=_______mm；
(2)玻璃管内水柱的电阻的表达式为=_____； (用、、R表示)
(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图丙所示的图象。可求出自来水的电阻率ρ=__________Ω•m(保留三位有效数字)。
【答案】20.0 12.6
3．某同学利用图示装置练习使用多用电表。

（1）测所接电源的电动势 E：将多用电表的选择开关旋到_______挡并选择适当量程，把开关 S1 打____________填“a”或“b”），开关 S2 打向__________（填“c” 或“d”），读出并记下电表的示数，然后断开 S1 和 S2。
（2）测定值电阻的阻值 R（约为 1000Ω）：将多用电表的选择开关旋到欧姆挡的_______（填“1×”、“×10”、“×100”或“×1k”）挡并进行欧姆调零，把开关 S1打向__________（填“a”或“b”），开关 S2 打向__________（填“c”或“d”），读出并记 下电表的示数，然后断开 S1 和 S2。
（3）测电阻 R 中通过的电流 I：将多用电表的选择开关旋到直流“10mA”挡，把 开关 S1 打向 a，开关 S2 打向_________________填“c”或“d”），读出并记下电表的示数， 然后断开 S1 和 S2。
【答案】直流电压（或 V ） a c ×100 b c d
4．在“测定金属的电阻率”的实验中，提供两节内阻较小的干电池，待测金属丝阻值约为30Ω。使用的电压表有3V（内阻约为300kΩ）和15V（内阻约为5kΩ）两个量程，电流表有0.6A（内阻约为0.1Ω）和3A（内阻约为0.02Ω）两个量程，滑动变阻器有A（0～20Ω）、B（0～1500Ω）两种。用螺旋测微器测金属丝的直径如图甲所示，则：

(1)螺旋测微器的示数是____________mm．
(2)为减小电阻的测量误差，应选用乙图所示的________电路．（填“a”或“b”）
(3)若已测得该金属丝长度为L，直径为D，电压表示数为U，电流表示数为I，则该金属丝的电阻率用以上字母表示为ρ=_____________．
【答案】1.7070.001 b
【解析】（1）螺旋测微器的读数为d=1.5mm+20.6×0.01mm=1.706mm；
（2）由于两节干电池的电动势为3V，则电压表选择3V（内阻约为300kΩ）；电路中电流最大值，故电流表选择0.6A（内阻约为0.1Ω）； 待测电阻满足，电流表应用外接法，所以应选用b图所示的电路；
（3）由及 S=πd2可知 ，
点睛：应明确：①要分成“整数部分”和“小数部分”两部分来读，注意半毫米刻度线是否露出；②待测电阻满足，电流表应用外接法；反之用内接法．
5．为测量一根金属丝（电阻约5 Ω)的电阻率ρ选用的电学器材：电压表（量程3V，内阻约 3KΩ)，电流表（量程0. 6A，内阻约0.2 Ω)，滑动变阻器0-15 Ω)，学生电源（稳压输出3V)， 开关，导线若干。
（1）如图甲所示，用螺旋测微器测量金属丝的直径时，为了防止金属丝发生明显形变，同时防止损坏螺旋测微器，转动旋钮C至测砧、测微螺杆与金属丝将要接触时，应调节旋钮_______(选填'“A”“B” (或“D”）发出“喀喀”声时停止；某次的测量结果如图乙所示，其读数为 mm。
（2）请在答题卡上用笔画线代替导线将图丙的电路补充完整________。
（3）如图丁所示，实验数据已描在坐标纸上，作出图线_________，求出该金属丝的电阻值为_____Ω (结果保留两位有效数字）。
（4）有人认为用图象法求金属丝的电阻是为了减小系统误差，他的观点是否正确_________？请说明理由________；
【答案】（1）D； 0.540（0.539-0.541） （2）如图；
（3）如图；
4.2-4.6 （4）不正确； 多次测量取平均值只能减小偶然误差，不能减小系统误差；
6．某实验小组要测量电阻Rx的阻值
（1）首先，选用欧姆表“×10”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图甲所示，则该电阻的测量值为______ Ω．

（2）接着，用伏安法测量该电阻的阻值，可选用的实验器材有：
电压表V（3V，内阻约3kΩ）； 电流表A（20 mA，内阻约2Ω）；待测电阻Rx；
滑动变阻器R1（0-2kΩ）；滑动变阻器R2（0-200Ω）；干电池2节；开关、导线若干．
在图乙、图丙电路中，应选用图______（选填“乙”或“丙”）作为测量电路，滑动变阻器应选用_______（选填“R1”或“R2”）．
（3）根据选择的电路和器材，在图丁中用笔画线代替导线完成测量电路的连接_________．

（4）为更准确测量该电阻的阻值，可采用图戊所示的电路，G为灵敏电流计（量程很小），R0为定值电阻，R、R1、R2为滑动变阻器．操作过程如下：①闭合开关S，调节R2，减小R1的阻值，多次操作使得G表的示数为零，读出此时电压表V和电流表A的示数U1、I1；②改变滑动变阻器R滑片的位置，重复①过程，分别记下U2、I2，…，Un、In；③描点作出U-I图象，根据图线斜率求出Rx的值．下列说法中正确的有______．
A．闭合S前，为保护G表，R1的滑片应移至最右端
B．调节G表的示数为零时，R1的滑片应位于最左端
C． G表示数为零时，a、b两点间电势差为零
D．该实验方法避免了电压表的分流对测量结果的影响
【答案】（1）145-149 （2）丙 R2 （3）如图；
（4）CD

点睛：本题关键要明确电阻的测量方法、原理和实验误差的处理，其中用伏安法测量电阻时电流表内、外接法和滑动变阻器的接法选择是重点所在．要知道惠斯通电桥测量电阻值的优点．

1．某物理兴趣小组想测量某玩具汽车的电池(电动势约为1. 5 V，内阻约为1Ω)的电动势和内阻
(1)张同学用电压表直接接在该电池两端，粗略测量电池的电动势，这样测出的电动势比真实值______(填“偏大”或“偏小”)。
(2)李同学按照图甲所示电路，选定合适的器材，正确连接好实验电路。已知滑动变阻器的最大阻值远大于保护电阻R0的阻值; 闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电压表的示数几乎不变，而电流表的示数几乎为零。若电路中只有一处故障，则该故障可能是_____。（填选项前的字母）
A.bc间断路
B. a、b间短路
C.保护电阻R0断路

(3)王同学利用图乙所示电路测量电池的电动势和内阻,经正确操作后得到几组数据，并根据这几组数据作出电压表示数U的倒数1/U随变阻器R的阻值的倒数1/R变化的规律如图丙所示。由图象可知，该电池的电动势为_______V,内阻为_____Ω （结果均保留两位有效数字）
【答案】偏小 A 1.4 1.1
2．理想电压表内阻无穷大，而实际电压表并非如此，现要测量一个量程为0～3V、内阻约为 电压表的阻值。实验室备有以下器材：

A．待测电压表:量程为0—3V、内阻约为
B．电压表:量程为0-6V、内阻约为
C．滑动变阻器R1:最大值、额定电流1A
D．定值电阻
E．电源：电动势6V，内阻约
F．开关一个、导线若干
（1）利用以上器材设计如图所示测量电路，请你按图示电路将实验仪器连接起来（ ）

（2）请写出按该电路测量电压表内阻Rv的表达式，并指出表达式中各物理量的含义___________；
（3）在正确连接电路后，闭合电键S，不断的调节变阻器R1滑片位置，记录多组电压表V1、V2示数，作出U2—U1图线如图所示。若，由图线上的数据可得Rv=___ 。
【答案】 ，其中, 、 分别表示待测电压表 与电压表 的示数, 表示定值电阻阻值；2960
3．如图所示，某同学设计了一个测量金属丝电阻率的实验，将直径为d的待测金属丝固定在接线柱a、b上，在金属丝上安一个小金属滑片c，连接好电路，电路中R0是保护电阻．已知电压表的内阻远大于金属丝的电阻，电压表的分流作用可以忽略不计．闭合开关后电流表的读数为I0 ． 调节滑片c的位置，分别测量出长度L及所对应的电压值U，并根据实验数据作出U﹣L图象如图所示．

（1）试根据设计方案在虚线方框中画出电路原理图_____；（电路原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注）
（2）根据你所画的电路原理图在题中所给的实物图上画出连接导线_____
（3）在图线上取一点P，P点的横坐标值为L0， 纵坐标值为U0， 由此可得该金属丝的电阻率为________（用题目中所给的字母表示）
【答案】
解得：
点睛：根据大内小外原则，判断电流表内接和外接，画出实验电路；根据电路图将实物图，顺次连接；利用欧姆定律和电阻定律列式综合求解。
4．欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组（3V，内阻10Ω）；
B．电流表（0～3A，内阻0.0125Ω）；
C．电流表（0～06A，内阻0.125Ω）；
D．电压表（0～3V，内阻3kΩ）；
E．电压表（0～15V，内阻15kΩ，）；
F．滑动变阻器（0～50Ω，额定电流1A）；
G．滑动变阻器（0～5000Ω，额定电流0.3A）；
H．开关、导线
（1）要求较准确地侧出其阻值，电流表应选_____，电压表应选_____，滑动变阻器应选_____．（填序号）
（2）在本题虚线方框中画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图_____．

【答案】（1）C D F （2）如图所示

5．欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A．电池组（3 V，内阻1Ω）
B．电流表（0～3 A，内阻0．0125Ω）
C．电流表（0～0．6 A，内阻0．125Ω）
D．电压表（0～3 V，内阻3 kΩ）
E．电压表（0～15 V，内阻15 kΩ）
F．滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1 A）
G．滑动变阻器（0～2 000Ω，额定电流0．3 A）
H．开关、导线
（1）滑动变阻器应选用的是_____________。（填写器材的字母代号）
（2）实验电路应采用电流表___接法（填“内”或“外”），采用此接法测得的电阻值比其真实值偏___（填“大”或“小”），造成这种误差的主要原因是_______________。
（3）设实验中，电流表、电压表的某组示数如下图所示，图示中I=____A，U=___V。

（4）为使通过待测金属导线的电流能在0～0．5A范围内改变，请按要求在方框内画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图_____________。
【答案】（1）F， （2）外， 小， 电压表的分流作用 ； （3）0．48， 2．20； （4）如下图所示．
点睛：电学实验要注意以下问题：（1）仪表的选择；（2）电路的接法；（3）数据的处理；要学会根据实验的原理同时结合安全性、准确性原则进行分析．
6． （1）在“测定金属的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度L，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R。
①请写出测金属丝电阻率的表达式：ρ =__________ (用上述测量的字母表示)
②若实验中测量金属丝的长度时如图所示，则金属丝长度的测量值为L= _______ cm

（2）某同学想通过“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的方法来测量一小灯泡的额定功率。所用器材如下：
a.待测小灯泡一只：额定电压为2.5V，电阻约为几欧
b.电压表一只：量程为3V，内阻约为3kΩ
c.电流表一只：量程为0.6A，内阻约为0.1Ω
d.滑动变阻器一只，干电池两节，开关一个，导线若干

①在图甲中补全测量小灯泡额定功率的电路图_______
②图甲中开关S闭合之前,滑动变阻器的滑片应置于______(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)；
③若该同学测量过程中发现电压表损坏,他找来一块万用表代替电压表测量灯泡的电压,则万用表的______(选填“红”、“黑”)表笔应该与灯泡的左端相连。
④该同学通过实验作出了小灯泡的伏安特性曲线,如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W；若将小灯泡直接与电动势E=3.0V,内阻r =7.5Ω的电源相连,小灯泡的功率为______W。(结果均保留两位有效数字)
【答案】（1） 60.50 （2）
B端 黑 1.1 0.26,(0.22∼0.30之间均正确)
点晴：解决本题的关键掌握电流表内外接选择的方法，难点是与电源连接求实际功率，因为灯泡的电阻是随U的变化而变化的，所以必须用图象的方法来解决．