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2015届高三物理二轮专题复习测试卷(人教版):专题6 第2讲电 学 实 验


专题六

第二讲电 学 实 验

1.(2014· 太原模拟)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。步骤如下: (1)用 20 分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,可知其长度为________cm; (2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,可知其直径为________mm; (3)用多用电表的电阻“×1”挡,按正确的操作步骤测此

圆柱体的电阻,表盘的示数如 图丙,则该电阻的阻值约为________Ω。

[答案] (1) 5.015(5.020) (2)4.700 (3)22 [解析] (1)由图甲所示可知,游标卡尺主尺示数为 5 cm,游标尺示数为 3×0.05 mm= 0.15 mm=0.015 cm,游标卡尺示数为 5 cm+0.015 cm=5.015 cm; (2)由图乙所示可知, 螺旋测微器固定刻度示数为 4.5 mm, 游标尺示数为 20.0×0.01 mm =0.200 mm,螺旋测微器示数为 4.5 mm+0.200 mm=4.700 mm; (3)用多用电表的电阻“×1”挡,由图丙所示可知,电阻阻值为 22×1=22Ω。 2.(2014· 南京模拟)(1)用多用电表欧姆挡粗略测量某元件的电阻,选用×1 挡,测量结 果如图所示,则测得的电阻为________;

(2)为描绘该元件的 U-I 图线。提供了如下器材:

A.电流表 A(量程 0.6A,内阻约 0.9Ω) B.电压表 V(量程 3V,内阻约 3kΩ) C.滑动变阻器 R1(10Ω,2A) D.滑动变阻器 R2(1 000Ω,1A)

E.电源 E(电动势 6V,内阻约 0.1Ω) F.开关 S 及导线若干 ①实验中滑动变阻器应该选择________(填写器材序号即可),以保证实验过程中调节方 便; ②设计合适电路,在虚线框内画出实验电路图; ③如图中Ⅰ、Ⅱ图线,一条为元件真实的 U-I 图线,另一条是本次实验中测得的 U-I 图线,其中______是本次实验中测得的图线。

[答案] (1)13

(2)①C(或滑动变阻器 R1) ②如图所示 ③Ⅱ

[解析]

(1)从多用电表指针位臵可以读出示数为 13,乘以倍率,即可测得该元件的电

阻为 13Ω;(2)由于该元件电阻较小,所以电流表选用外接法,描绘该元件伏安特性曲线, 电压从零开始,且要测量多组数据,故滑动变阻器选用小阻值 R1 且采用分压式接法,选用 C;(3)由于电压表的分流,所以实验中测得的 U-I 图线,要比该元件真实的图线要低一些, 应选图线Ⅱ。 3.(2014· 江苏)某同学通过实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 1 图所示的部件________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径 为________mm。 (2)2 图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, 发现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________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选 填“短路”或“断路”)。

(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为 2.23V 和 38mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为 58.7Ω。为了更准确地测出合 金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进?请写出两条建议。 [答案] (1)B 0.410 (2)7.9 断路 (3)见解析

[解析] 本题考查电阻率的测量及电路故障的分析。解题的关键是弄清各用电器的连接 方式及实验的原理。 (1)螺旋测微器读数为 41.0×0.01mm=0.410mm。 (2)电压表和电流表都有示数,说明它们都连接在电源上,而各表的示数变化不大说明 线路中电阻很大,故电路中的 7.9 间出现断路现象。 (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,用图象法和电阻值) 4.(2014· 石家庄模拟)某小组进行“测定金属丝电阻率”的实验。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图甲所示,读数是________mm。用多用电表的电 阻“×1”挡,按正确的操作步 骤粗略测量金属丝的阻值, 表盘 的示数如图乙所示,读数是 ________Ω。

(2) 该组同学想更精确地测 量该金属丝电阻 Rx, 已经选好的

器材有: A.电压表 V1(量程 0~1V,内阻约 10kΩ) B.电压表 V2(量程 0~3V,内阻约 20kΩ) C.定值电阻 R0=20Ω D.被测电阻 Rx E.滑动变阻器(阻值范围 0~5Ω) F.电源(电动势 3V,内阻很小) G.导线若干,开关一个 ①为了减小误差,并尽可能多地测量几组数据,请在方框中画出测量电路图;

②在某次测量中,若电压表 V1 读数为 U1,电压表 V2 读数为 U2,则待测金属丝电阻的 表达式 Rx=______。 [答案] (1)0.227(0.226~0.229 都对) 9 U1R0 U1R0 (2)①如图所示(两图均得分) ② (或 ) U2 U2-U1

[解析] (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径 d=0+0.227mm=0.227mm;采用多用电表 U1 U2-U1 的电阻“×1”挡,测量金属丝的阻值为 9Ω。(2)根据串并联电路特点,可得: = , Rx R0 U1R0 U1 U2 U1R0 则 Rx= (或 = ,则 Rx= )。 R R U2 U2-U1 x 0 5.(2014· 山东)实验室购买了一捆标称长度为 100m 的铜导线,某同学想通过实验测其 实际长度。该同学首先测得导线横截面积为 1.0mm2,查得铜的电阻率为 1.7×10 8Ω·m,再


利用图甲所示电路测出铜导线的电阻 Rx, 从而 确定导线的实际长度。可供使用的器材有:

电流表:量程 0.6A,内阻约 0.2Ω; 电压表:量程 3V,内阻约 9kΩ; 滑动变阻器 R1:最大阻值 5Ω; 滑动变阻器 R2:最大阻值 20Ω; 定值电阻:R0=3Ω 电源:电动势 6V,内阻可不计;开关、导线若干。

回答下列问题: (1) 实验中滑动变阻器应选 ________( 填 “R1” 或 “R2”) ,闭合开关 S 前应将滑片移至 ________端(填“a”或“b”)。 (2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接。 (3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为 0.50A 时,电压表示数如图 乙所示,读数为________V。 (4)导线实际长度为________m(保留 2 位有效数字)。 [答案] (1)R2;a (2)如下图所示

(3)2.30(2.29、2.31 均正确)。 (4)94(93、95 均正确)。 [解析] 本题考查了伏安法测电阻和电阻定律的应用。 解题的关键

是正确求出导线电阻。(1)滑动变阻器采用的是限流式接法,电流表的量 E 程为 0.50A,所以变阻器最小阻值为 R= =10Ω,故选 R2。闭合开关前应将滑片移至 a 端 I 防止烧坏用电器。 (2)根据电路图正确画出实物图。 (3)电压表的量程为 3V, 据此读数为 2.30V。 U 1 RS (4)导线电阻为 Rx= -R0=1.6Ω,由电阻定律 Rx=ρ ,可得导线的实际长度为 l= = I S ρ 1.6×1.0×10 6 m=94m。 - 1.7×10 8


6.(2014· 浙江)小明对 2B 铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值。 (1)图 1 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 1 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 U-I 图上,如图 2 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 2 上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为 ________Ω。

[答案]

(1) 如 图 1 所 示

(2)× (3)如图 2 所示 用“×” 连线 R = (1.1 ~ 1.3)Ω ,用 “0” 连

线,R=(1.5-1.7)Ω

[解析] 本题考查了伏安法测电阻的原理、连线、实验数据处理。解题关键根据实验原 理确定外接法的数据。 (1)连线如图 1 所示,注意连线要接在接线柱,不能出现交叉线,由于实验数据从 0 开 始变化,滑动变阻器必须使用分压接法。 (2)坐标纸上有两组数据,其中一组为外接法,一组为内接法。若电流表外接法,电路 如图所示,

RVR真 U U U 测量值 R 测= = = = <R ,即用外接法,测量值小于待测电阻真实 I Iv+Ix U U RV+R真 真 + Rv R真 值;而内接法时,R 测>R 真,两组数据中连线后倾斜度越大,表示测量电阻越大,因此两组 中倾斜度小的应为外接法测量的数据,即“×”为电流表外接法测得的数据。 (3)若选用“×”连线,如图 2 所示,测量电阻 R=1.2Ω;若选用“0”,连线,如图 2 所 示,测量电阻 R=1.6Ω。 电学实验连线:连线要连在接柱,先串后并不交叉,开关控制全电路。本题中画 U-I 图线:要使大部分点在同一条直线上,不在直线上的点均匀分布于直线两侧。 7.(2014· 郑州模拟)要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的

电压需要由零逐渐增大到 3V,并便于操作。已选用的器材有: 电池组(电动势 4.5V,内阻约 1Ω);

电流表(量程为 0~250mA,内阻约 5Ω); 电压表(量程为 0~3V,内阻约 3kΩ); 电键一个、导线若干。 (1)实验中所用的滑动变阻器应选________(填字母代号)。 A.滑动变阻器(最大阻值 20Ω,额定电流 1A) B.滑动变阻器(最大阻值 1750Ω,额定电流 0.3A) (2)实验的电路图应选用________(填字母代号)。

(3)实验得到的小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与 一个 2Ω 的定值电阻 R 串联,接在电动势为 1.5V,内阻为 1Ω 的电源两端,如图乙所示。每 个小灯泡消耗的功率是________W。

[答案] (1)A

(2)B (3)0.09 U2 =15Ω,和电流表电阻相近,故应采用电流表外接法,因此应选 P

[解析] (1)由该实验可知,本实验选择的是分压电路,因此滑动变阻器选择的是 A。(2) 因为小灯泡的电阻 RL=

用 B 电路。(3)设小灯泡的电流为 I,电压为 U,由 U=E-2I(R+r),代入数据得 U=1.5- 6I,作出小灯泡在图乙电路中的电压电流关系图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点,由此交 点即可读出此时通过小灯泡的电流以及小灯泡两端的电压。 由 P=UI, 可得此时灯泡的功率。 8.(2014· 福建)某研究性学习小组利用伏安法侧定某一电池组的电动势和内阻,实验原 理如图甲所示,其中、虚线框内为用灵敏电流计 改装的电流表 , 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 4.0Ω 的定值电阻。 (1)已知灵敏电流计 的满偏电流 Ig=100μA、内阻 rg=2.0kΩ,若要改装后的电流表满 偏电流为 200mA,应并联一只________Ω(保留一位小数)的定值电阻 R1; (2)根据图甲,用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路;

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

该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实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)该小组在前面实验的基础上,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现: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 的原因是________。(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 [答案] (1)1.0 (4)参见下图(其他正确连接同样给分)

(3)1.66 充分利用已测得的数据 (4)CD

[解析] (1)由欧姆定律得 Igrg=(I-Ig)R1 100×10 6×2.0×103 Igrg R1= = - - Ω=1.0Ω I-Ig 200×10 3-100×10 6


(2)连线如图所示 U5-U1 U6-U2 U7-U3 ΔU (3)根据实验原理 r′=| |, 由“逐差法”类比得 =r′1, =r2′, ΔI I1-I5 I2-I6 I3-I7 U8-U4 =r3′, =r4′ I4-I8 代入数据得 r1′=5.38Ω,r2′=5.63Ω,r3′=5.63Ω,r4′=6.00Ω r′1+r2′+r3′+r4 r′的平均值为 r′= =5.66Ω, 4 所以电源的内阻 r=r′-R0=1.66Ω 利用逐差法可以充分利用已测得的数据。 (4) 根据实验内阻测量值偏大,而电动势测量值几乎与真实值相 同,作出真实 U-I 图线 a 及测量 U-I 图线 b,内电阻测量值偏大说 明在电压测量相同的情况下,电流值偏小。滑动变阻器的阻值只要能 控制电路对测量结果没有影响,B 错误。若 R1 的实际阻值的计算值偏 小, 则改装成电流表内阻偏大, 使电路中的电流偏小, 如图象所示, 可导致内阻测量值偏大, C 正确。因为 R0 的实际值大,则测得的 R0 与内阻之和 r′偏大,再减去比 R0 小得标称电阻 值,将使测量的内阻更大,D 正确。 由于电压表的分流作用,使测得值 r′是电源内阻与 R0 串联再与电压表内阻的并联值, 则测得值偏小而不是偏大。A 错误,解决实验问题需对实验的原理,方法,操作,实验数据 处理,误差分析等都熟练掌握,结合电学规律,图象等进行分析。


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