2022年高考物理二轮复习热点专题巩固练电学 实 验（原卷版）

电学实验（原卷版）【专题考向】电学实验每年都考，主要体现在：(1)基本仪器的原理和使用；(2)基本的实验目的、原理和实验思想，如实验器材的选取，电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式、电路故障的分析等；(3)处理实验数据的基本方法，如图象法、平均值法等。【知识、方法梳理】1．欧姆表的原理(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”。(2)测电阻的原理是闭合电路欧姆定律。当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0(即欧姆调零)，使灵敏电流计满偏，Ig＝，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀。2．测量电源的电动势和内阻的基本原理是闭合电路欧姆定律，数据处理的主要思想方法是“化曲为直”，常用的方法有三种：(1)伏安法——利用电压表和电流表。闭合电路方程为E＝U＋Ir，利用两组数据，联立方程求解E和r；也可作出U－I图象，图线的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。(2)伏阻法——利用电压表和电阻箱。闭合电路方程为E＝U(1＋)。利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为＝·＋或U＝－r＋E，作－图象或U－图象，利用图线的截距和斜率求E和r。(3)安阻法——利用电流表和电阻箱。闭合电路方程为E＝I(R＋r)，利用两组数据联立方程求解或将方程线性化，处理为＝·R＋，作－R图象，利用图线的截距和斜率求E和r。【热点训练】1、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G的满偏电流为250μA，内阻为480Ω。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1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡。 (1)图(a)中的A端与________(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”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________。(结果均保留三位有效数字)2、某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表V(量程3V，内阻3kΩ)；电流表A(量程0.5A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干。(1)实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻______(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)用另一电源E0(电动势4V，内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W。(结果均保留2位小数)3、某同学利用图甲所示电路测量电源电动势和内阻。 (1)实验中该同学记录的实验数据如下表，请在图乙的直角坐标系中画出U-I图象。U/V1.961.861.801.741.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55(2)根据所画的U-I图象，可求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(3)随着滑动变阻器滑片的移动，电压表示数及电源的输出功率都会发生变化，则下列图中能正确反映P与U关系的是________，电源的最大输出功率为________W(保留两位有效数字)。(4)实验完成后，该同学对实验方案进行了反思，认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患，并重新设计电路，在下列电路中，你认为相对合理的电路是________(Rx为未知小电阻)。4、某实验小组甲、乙两同学要测量一节干电池的电动势和内阻。实验室有如下器材可供选择：A．待测干电池(电动势约为1.5V，内阻约为0.8Ω)B．电压表V(量程15V)C．电流表A1(量程0～3mA，内阻RA1＝10Ω)D．定值电阻R(阻值为50Ω)E．电流表A2(量程0～0.6A，内阻RA2＝0.1Ω)F．电阻箱R0(0～9999.9Ω)G．滑动变阻器(0～20Ω，1.0A)H．开关、导线若干(1)甲同学采用伏安法测量，为了尽量减小实验误差，在下列四个实验电路中应选用________。 (2)甲同学根据实验所测(或经过转换)的数据描绘出电源的U-I图线如图甲所示，则被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果均保留三位有效数字)(3)乙同学采用电流表和电阻箱进行测量，所用电路图如图乙所示，闭合开关后，改变电阻箱阻值，当电阻箱阻值为R1时，电流表示数为I1；当电阻箱阻值为R2时，电流表示数为I2，请用RA2、R1、R2、I1、I2表示被测电池的电动势E＝____________，电池的内阻r＝____________。5、某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100μA，内阻大约为2500Ω)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20Ω，另一个阻值为2000Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99999.9Ω)；电源E(电动势约为1.5V)；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“2000”)。②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________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2500.0Ω，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2601.0Ω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：____________________________________________________________________________________________________。6、某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、滑动变阻器(最大阻值为5Ω，额定电流为1A)、电源、开关、导线等．(1)使用多用电表粗测元件X的电阻．选择“×1”欧姆挡测量，示数如图1甲所示，读数为________Ω。(2)现要研究元件X的伏安特性，请你根据所给的实验仪器设计合理的实验电路，把理论电路图画在乙方框内。(3)根据合理的实验电路对元件X进行研究后，将元件X换成元件Y，重复实验．根据实验数据作出的U－I图线如图丙所示，由图可判断元件_______(填“X”或“Y”)是非线性元件。7、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)、导线若干、开关若干。(1)甲同学设计如图2(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________(选填字母代号即可)．③实验操作时，先将滑动变阻器的滑动触头移到最________(选填“左”或“右”)端，再接通开关S；保持S2断开，闭合S1，调节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R的阻值．(2)乙同学利用电路(c)进行实验，改变电阻箱R0的值，读出电流表相应的电流I，由测得的数据作出－R0图线如图(d)所示，图线纵截距为m，斜率为k，则电阻R的阻值为________(用m、k表示)．(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？________。原因是________________________________________________________________________。8、某实验小组用图甲实验装置探究电源内、外电路的关系，其中电压表V1接在电源的正负极M、N上，电压表V2接在靠近电源正负极的探针P、Q上，V2可以测量出电源的内电压。改变滑动变阻器的阻值，可读取多组电压表V1、V2和电流表A的示数U1、U2和I，并在图乙中描绘出U1－I图象和U2－I图象。请回答如下问题：(1)由于缺少一个0～3V的电压表，可以用一个阻值为________Ω的定值电阻与电流表(量程为0～2mA，内阻为300Ω)________(选填“串联”或“并联”)改装而成。(2)乙图中图线________(选填“①”或“②”)是U2－I图象；分析两图线可知，在误差允许的范围内，电路中两电压表的示数之和________(选填“不变”“变小”或“变大”)。(3)若实验中，探针P离电源正极M的距离过大，会产生明显的实验误差，此时在图乙中所绘出的两图线的交点相对于准确的交点________。A．沿图线①向上移动B．沿图线①向下移动C．沿图线②向上移动D．沿图线②向下移动9、电阻温度计是根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度的。铂电阻温度计是最精确的温度计，因为铂的化学惰性，成为－272.5℃至961.78℃范围内的首选材料，其电阻与温度成一次函数关系。某实验小组利用如图甲所示的电路探究铂金属的温度特性．所用器材有：铂金丝RPt，电源，电流表，滑动变阻器R1，电阻箱R2，单刀开关S1，单刀双掷开关S2。 实验步骤如下：①按电路图甲，连好实物图乙；②将RPt置于冰水混合物中，开关S2与1接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电流表的读数为I0；③保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，开关S2与2接通，调节R2，使电流表的读数仍为I0；④断开S2，记下此时R2的读数100.0Ω；⑤再将RPt置于标准大气压下沸水中，重复上述过程，此时R2的读数为138.5Ω。回答下列问题：(1)在图乙中，将实物连线补充完整；(2)闭合S1前，图乙中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端；(3)在如图所示的坐标纸上作出RPt－t图线；(4)当测得R2的阻值为247.09Ω时，RPt处在______℃的环境中(保留到个位数)；(5)实验后，小明用螺旋测微器测得铂金丝的直径如图丙所示，则铂金丝的直径为_______mm。10、如图甲为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线，其中RB表示有磁场时磁敏电阻的阻值，R0表示无磁场时磁敏电阻的阻值．为测量某磁场的磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值。(1)某同学首先测量待测磁场中磁敏电阻的阻值，利用下面提供的器材，请将图乙中的导线补充完整。提供的器材如下： A．磁敏电阻，无磁场时阻值R0＝140ΩB．滑动变阻器R，全电阻约20ΩC．电流表A，量程2.5mA，内阻RA＝100ΩD．电压表V，量程3V，内阻约3kΩE．直流电源E，电动势3V，内阻不计F．开关S，导线若干(2)正确接线后，测量数据如下表，请利用表格数据在图中描点作图：序号123456U(V)0.000.450.911.501.792.71I(mA)0.000.300.601.001.201.80(3)根据U－I图象尽可能准确地求出磁敏电阻的阻值RB＝________Ω，结合图甲可知待测磁场的磁感应强度B＝________T。(结果均保留两位有效数字)