专题39 电学实验（解析版二）2020年全国百所名校最新高考物理模拟试题全解汇编

2020 年全国百所名校最新高考模拟试题全解汇编 电学实验（二） 1、（2020·高三下学期线上检测）如图甲所示是一种测量电容的实验电路图，实验是通过对 高阻值电阻放电的方法测出电容器充电至电压为 U 时所带的电荷量 Q，从而再求出待测电容器的电容 C。 某同学在一次实验时的情况如下： a．按图甲所示的电路图连接好电路； b．接通开关 S，调节电阻箱 R 的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数 I0=490μA，电压表的示数 U0=8.0V。 c．断开开关 S，同时开始计时，每隔 5s 或 10s 测读一次电流 I 的值，将测得数据填入表格，并标示在图乙 的坐标纸上（时间 t 为横坐标，电流 I 为纵坐标），结果如图中小黑点所示； (1)在图乙中画出 I-t 图线________________； (2)图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是__________________________； (3)该电容器电容为_________F(结果保留两位有效数字）； (4)若某同学实验时把电压表接在 E、D 两端，则电容的测量值比真实值_________（选填“偏大”“偏小”或“相 等”）。【答案】 (1). (2). 开始放电时，电容器所带电量 (3). 1.0×10-3 （0.95×10-3~1.2×10-3） (4). 偏小 【解析】 (1)[1]根据图中画出的点作平滑的曲线作图如图所示 (2)[2]由 知电荷量为 图象与坐标轴所包围的面积，则面积的物理意义为电容器在开始放电时所带的电荷量； (3)[3]数出图乙中图线与坐标轴所围成面积约为 32 格，即电容器的电荷量为 则有 (4)[4]电容的测量值比它的真实值偏小，原因是若把电压表接在 E、D 两端,则电容器在放电时，有一部分电 量会从电压表中通过，从而使得通过电流表中的电量小于电容器的带电量，从而使电容的测量值比它的真 实值偏小。 2、（2020·湘赣皖长郡中学等十五校高三下学期第一次考试）温度传感器的核心部分是一个热敏电阻。某课 Q I t∆ = ⋅∆ I t− 6 332 50 10 5C 8.0 10 CQ − −= × × × = × 3 38 10 F 1 10 F8 QC U − −×= = = ×外活动小组的同学在学习了伏安法测电阻之后，利用所学知识来测量由某种金属制成的热敏电阻的阻值。 可供选择的实验器材如下： A．直流电源，电动势 E=6V，内阻不计； B．毫安表 A1，量程为 600mA，内阻约为 0.5 ； C．毫安表 A2，量程为 10mA，内阻 RA=100 ； D．定值电阻 R0=400 ； E．滑动变阻器 R=5 ； F．被测热敏电阻 Rt，开关、导线若干。 (1)实验要求能够在 0~5V 范围内，比较准确地对热敏电阻的阻值 Rt 进行测量，请在图甲的方框中设计实验 电路______。 (2)某次测量中，闭合开关 S，记下毫安表 A1 的示数 I1 和毫安表 A2 的示数 I2，则计算热敏电阻阻值的表达式 为 Rt=______（用题给的物理量符号表示）。 (3)该小组的同学利用图甲电路，按照正确的实验操作步骤，作出的 I2－I1 图象如图乙所示，由图可知，该热 敏电阻的阻值随毫安表 A2 的示数的增大而____（填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)该小组的同学通过查阅资料得知该热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图丙所示。将该热敏电阻接入如 图丁所示电路，电路中电源电压恒为 9V，内阻不计，理想电流表示数为 0.7A，定值电阻 R1=30 ，则由以 上信息可求出定值电阻 R2 的阻值为______ ，此时该金属热敏电阻的温度为______℃。 Ω Ω Ω Ω Ω Ω【答案】 (1). (2). (3). 增大 (4). 17.5 (5). 55 【解析】 (1)[1] ． 题 目 中 没 有 电 压 表 ， 可 用 已 知 内 阻 的 电 流 表 A2 与 定 值 电 阻 R0 串 联 构 成 量 程 为 的电压表；滑动变阻器用分压电路，电路如图： (2)[2]．由电流可知 (3)[3]．根据 可得 则该热敏电阻的阻值随毫安表 A2 的示数的增大，斜率 变大，可知 Rt 变大。 (4)[4][5]．通过 R1 的电流 ( )2 A 0 1 2 I R R I I + − 0( ) 0.01 (100 400)V=5Vg AU I R R= + = × + ( )2 A 0 1 2 t I R RR I I + −= ( )2 A 0 1 2 t I R RR I I + −= 0 2 1 A 1 1 t IR R R I + = + A 0 1 1 t R R R + + 1 1 0.3AUI R = =则通过 R2 和 Rt 的电流为 0.4A；由 I2-I1 图像可知，I2=4mA，此时 Rt 两端电压为 2V，则 R2 两端电压为 7V， 则 根据 Rt-t 图像可知 解得 t=55℃ 3、（2020·四川省宜宾市四中高三下学期第一次在线月考）某同学想通过实验测定一个金属圆柱体的电阻率， 实验室提供的器材有： A.电源(电源电动势 E=8V，内阻约 10Ω) B 电流表 G，内阻 Rg=120Ω，满偏电流 Ig=6mA C.电压表 V，量程为 0~6V，内阻约为 1000Ω D.电阻箱 R0(0~99.99Ω) E.滑动变阻器 R1(0~20Ω) F.开关及导线若干 G.被测金属圆柱体 Rx (1)实验设计时，把电流表 G 与电阻箱并联，改装成量程为 0~0.6A 的电流表使用，则电阻箱的阻值应调为 R0=_________Ω(保留 3 位有效数字)； (2)为了多测止几组数据，并且尽量精确测量圆柱体的电阻，请在下面的方框内画出实验电路图_________； . 2 7 17.50.4R = Ω = Ω 2 50.4tR = Ω = Ω 1 4 15 3tR t= +(3)将实验中测得的多组电压表和电流计的示数，在 U－I 图象中描点，如图所示，请根据描点作图______， 并求出金属圆柱体的电阻值 Rx=_________Ω(保留 3 位有效数字)。 (4)若测得圆柱体的长度为 L，截面直径为 D，测得圆柱体的电阻为 Rx。写出计算电阻率的表达式 ρ=_________(用 L、D、Rx 表示)，本实验_________(填“存在”或“不存在”)因电表内阻产生的系统误差。 【答案】 (1). 1.21 (2). (3). (4). 12.2 (5). (6). 不存在 【解析】 (1)[1]实验设计时，把电流表 G 与电阻箱并联，改装成量程为 0~0.6A 的电流表使用，则电阻箱的阻值应调 为 (2)[2]由于电流表内阻已知，电压表内阻未知，所以电流表应采用内接法，可以消除电流表分流作用带来的 2π 4 xR D L 3 0 3 6 10 120 Ω 1.21Ω0.6 6 10 g g g I RR I I − − × ×= = =− − ×误差，滑动变阻器最大阻值为 20Ω，若采用限流式，最大电流为 最小电流为 而实验数据的最小值为 ，所以滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示 (3)[3]将实验中测得的多组电压表和电流计的示数，在 U－I 图象中描点，请根据描点作图如图所示 [4]把电流表 G 与电阻箱并联，改装成量程为 0~0.6A 的电流表，量程增大为 100 倍，金属圆柱体的电阻值 (4)[5]测得圆柱体的长度为 L，截面直径为 D，测得圆柱体的电阻为 Rx，根据电阻定律 解得电阻率的表达式 max x 6 A 0.5A12.0 UI R = = = max x 6 A 0.19A20 12 UI R = = =+ 0.05A 5 0 Ω 12.2Ω0.41 0x UR I −= = =− x 2π( )2 LR D ρ=[6]由于电阻率的表达式不含电表内阻，电阻率只与圆柱体的长度 L，截面直径 D，圆柱体的电阻 Rx 有关， 所以本实验不存在因电表内阻产生的系统误差。 4、（2020·高三下学期综合演练八）利用以下实验器材测定电流表内阻RA 和描绘小灯泡 伏安特性曲线 小灯泡 L（规格为“2.5V，1.2W”） 电流表 A（量程为 0～0.6A，内阻 RA 未知） 电压表 V（量程为 0～1.5V，内阻 1500Ω） 理想电源 E（电动势约为 3V，内阻可忽略） 电阻箱 R1（最大阻值 99 9Ω） 电阻箱 R2（最大阻值 9 999.9Ω） 电键 K 及导线若干 (1)该实验中由于电压表的量程小于小灯泡的额定电压，为了保证实验进行，将电压表改装成量程为 2.5V 的 新电压表，必须________联（填“串”或“并”）电阻箱________（填 R1 或 R2），并将电阻箱的阻值调到 ________Ω； (2)该实验电路如图（a）所示其中符号 V 表示改装后的电压表，示数为改装表示数，当 R＝11.0Ω 时，电流 表示数为 0.200A，电压表示数为 0.40V；当 R＝2.2Ω 时，电流表示数为 0.400A，电压表示数为 1.32V；则 . 2 xπ 4 R Dρ L =电源电动势 E＝________V，电流表内阻 RA＝________Ω；（结果保留三位有效数字） (3)多次改变电阻箱的阻值，得到多组小灯泡的电流 I 与电压 U 的关系，在坐标纸上作出小灯泡伏安特性曲 线如图（b）所示，若将此灯泡和一个 6Ω 的定值电阻、电源 E 串联，则灯泡的实际功率为________W（结 果保留三位有效数字）。 【答案】 (1). 串 (2). R2 (3). 1000 (4). 3.00 (5). 2.00 (6). 0.384 【解析】 (1)[1][2][3]当电压表满偏时 要想改成 2.5V 的电压表需要串联电阻 则只能选择 R2； (2)[4][5]根据改装原理可知，改装后的电压值为电压表量程的 倍，根据闭合电路欧姆定律可知 代入数据可知 解得 (3)[6]将 6Ω 的定值电阻看作电源内阻，作出电源的 U－I 图象，交点为灯泡实际的电流电压值，由图可知， 电压为 1.2V，电流为 0.32A；根据 P=UI 可得小灯泡的功率为 31.5 A 10 A1500mI −= = 3 2.5 1.5 Ω 1000Ω10R − −= = 5 3 V A AE U I R R= + +（ ） A 5 0.4 0.2 (11 )3E R= × + × + A 5 1.32 0.40 (2.2 )3E R= × + × + A3.00V, 2.00ΩE R= =5、（2020·山东省济南钢铁高中高三下学期 3 月初模拟）某待测电阻 Rx 的阻值在 80Ω～100Ω）之间，现要 测量其电阻的阻值，实验室提供如下器材 A．电流表 A1（量程 50mA、内阻 r1=10Ω） B．电流表 A2（量程 200mA、内阻 r2 约为 2Ω） C．电流表 A3（量程 0.6A、内阻 r3 约为 0.2Ω） D．定值电阻 R0=30Ω E．滑动变阻器 R（最大阻值约为 10Ω） F．电源 E（电动势为 4V） G．开关 S、导线若干 ①某同学设计了测量电阻尺电阻的一种实验电路原理如图甲所示，为保证测量时电流表读数不小于其量程 的 ，M、N 两处的电流表应分别选用：M 为______；N 为______．（填器材选项前相应的英文字母） ②在下列实物图乙中已画出部分线路的连接，请你以笔画线代替导线，完成剩余的线路连接（ ）． ③若 M、N 电表的读数分别为 IM、IN，则 Rx 的计算式为 Rx=______． 1.2 0.32W 0.384WP = × = 1 3【答案】 (1). A (2). B (3). (4). R0-r1 【解析】 （1）[1][2]．M 处电流表测量支路 Rx 的电流，所以选用小量程的 A，N 处测量的是干路电流，所以选用大 量程的电流表 B． （2）[3]．剩余的线路连接如下图： （3）[4]．通过定值电阻 R0 的电流为 IN-IM，定值电阻与待测电阻 Rx、A1 并联，根据欧姆定律有： IM(Rx+r1)=(IN-IM)R0 所以待测电阻 Rx= R0-r1. 6、（2020·江西省南昌市十中高三下学期综合模拟）为了测定电阻的阻值，实验室提供下列器材： 待测电阻 R（阻值约 100Ω）、滑动变阻器 R1（0～100Ω）、滑动变阻器 R2（0～10Ω）、电阻箱 R0（0～ 9999.9Ω）、理想电流表 A（量程 50mA）、直流电源 E（3V，内阻忽略）、导线、电键若干． N M M I I I − N M M I I I −（1）甲同学设计（a）所示的电路进行实验． ①请在图（b）中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接______． ②滑动变阻器应选_________（填入字母）． ③实验操作时，先将滑动变阻器的滑动头移到______（选填“左”或“右”）端，再接通开关 S；保持 S2 断开， 闭合 S1，调滑动变阻器使电流表指针偏转至某一位置，并记下电流 I1． ④断开 S1，保持滑动变阻器阻值不变，调整电阻箱 R0 阻值在 100Ω 左右，再闭合 S2，调节 R0 阻值使得电流 表读数为______时，R0 的读数即为电阻的阻值． （2）乙同学利用电路（c）进行实验，改变电阻箱 R0 值，读出电流表相应的电流 I，由测得的数据作出 图线如图（d）所示，图线纵轴截距为 m，斜率为 k，则电阻的阻值为______． （3）若电源内阻是不可忽略的，则上述电路（a）和（c），哪种方案测电阻更好______？为什么？ ______________________________． 【答案】 (1). (2). R2 (3). 左 (4). I1 (5). (6). 方案(a) 较好 (7). 原因是此方案不受电源内阻的影响 【解析】 (1)①[1]．连线图如图所示: 0 1 RI − m k②[2]．因为变阻器采用分压式接法时,阻值越小调节越方便,所以变阻器应选 ; ③[3]．实验操作时,应将变阻器的滑动触头置于输出电压最小的最左端; ④[4]．根据欧姆定律若两次保持回路中电流读数变，则根据电路结构可知，回路中总电阻也应该相等，结 合回路中的电阻计算，可知 R0 的读数即为电阻的阻值． (2)[5]．根据闭合电路欧姆定律应有 解得 结合数学知识可知 , 解得 (3)[6][7]．若电源内阻是不可忽略的，则电路(a)好，因为电源内阻对用(a)测电阻没有影响。 7、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第二次检测）测金属丝的电阻率实验． (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图(a)，其示数为_______mm； 2R ( )0E I R R= + 01 RR I E E = + Rm E = 1k E = 1E k = mR Em k = =(2)实验电路如图(b)，请用笔画线代替导线，完成图(c)的实物连线______； (3)开启电源，合上开关，记录 ap 的长度 L 和电流表 A 的示数 I；移动线夹改变 ap 的长度 L，测得多组 L 和 I 值，做出 —L 的图线，求得图线斜率为 k； (4)若稳压电源输出电压为 U，金属丝的横截面积为 S，则该金属丝的电阻率 ρ=___________（用 k、U、S 表 示）． 【答案】 (1). (1)0.360； (2). (2)如图； (3). (4) kUS； 【解析】 （1）金属丝的直径为：0.01mm×36.0=0.360mm； （2）实物连线如图： 1 I（4）由闭合电路的欧姆定律：U=I(Rx+R0)，而 ；联立解得： ，则 ，解得 . x LR S ρ= 01 RLI US U ρ= + =kUS ρ =kUSρ