2020屆高考物理專題復(fù)習(xí)檢測專題六：電學(xué)實驗與創(chuàng)新

1、1 第 2 講電學(xué)實驗與創(chuàng)新( 建議用時 :40 分鐘滿分:100 分) 1.(14 分)(2019 江蘇徐州模擬 ) 某興趣小組對銅導(dǎo)線的電阻率進行小課題研究 . (1) 如圖(甲)所示, 用游標(biāo)卡尺采用繞線法測得10 匝銅導(dǎo)線 ( 已去除絕緣層 )總直徑, 為防止讀數(shù)時可動刻度發(fā)生變化, 應(yīng)調(diào)節(jié)旋鈕(選填“a”或“b”) 鎖定可動刻度 ,單匝銅導(dǎo)線直徑為mm. (2) 現(xiàn)取長度為 l=100 m的一捆銅導(dǎo)線 , 欲測其電阻率 . 在實驗前 , 事先了解到銅的電阻率很小 ,在用伏安法測量其電阻時, 設(shè)計如圖 (乙) 所示的電路 , 則電壓表的另一端應(yīng)接(選填“a”或“b”); 測量的電壓表示

2、數(shù)為 4.80 v,而電流表選擇 03.0 a 量程, 其讀數(shù)如圖(丙)所示, 則其讀數(shù)為a,可得銅的電阻率為m (計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). (3) 該興趣小組從課本上查閱到銅的電阻率為1.710-8m,發(fā)現(xiàn)計算得到的電阻率有一些偏差, 但是實驗的操作已經(jīng)十分規(guī)范, 測量2 使用的電表也已盡可能校驗準(zhǔn)確,你覺得造成這種偏差最有可能的原因是: . 解析:(1) 為防止讀數(shù)時可動刻度發(fā)生變化, 應(yīng)調(diào)節(jié)緊固螺釘 b來鎖定可動刻度 ; 如圖為 20 分度的游標(biāo)卡尺 , 主尺讀數(shù)為 12 mm,游標(biāo)尺第 7條與主尺對應(yīng)最齊 , 故游標(biāo)尺讀數(shù)為 70.05 mm=0.35 mm,10匝銅導(dǎo)線直徑為 1

3、2.35 mm,故單匝銅導(dǎo)線直徑為1.235 mm. (2) 銅導(dǎo)線的電阻很小 , 故電流表應(yīng)外接 , 則電壓表的另一端應(yīng)接在a;電流表的最小分度為0.1 a, 讀數(shù)應(yīng)估讀到下一位 , 故電流表讀數(shù)應(yīng)為2.50 a; 由歐姆定律知該段銅導(dǎo)線的電阻r= =1.92 , 根據(jù)電阻定律有 r= , 解得=2.310-8m. (3) 銅導(dǎo)體的電阻率和溫度有關(guān), 溫度越高 , 則電阻率越大 , 實驗中電阻率偏大 , 原因可能是電流過大電線發(fā)熱, 導(dǎo)致電阻率變大 . 答案:(1)b 1.235 (2)a 2.50 2.310-8(3) 電流過大電線發(fā)熱 , 導(dǎo)致電阻率變大2.(14 分)(2019 河南南

4、陽模擬 )容量和內(nèi)阻是電池的兩個重要參數(shù),電池的容量就是電池放電時能輸出的總電荷量, 通常以安培小時3 (ah) 或毫安小時 (ma h)作單位 . 某實驗小組為粗略測量手機電池在 25 下充滿電時的內(nèi)阻和容量, 進行了如下實驗 : 控制電池溫度為25 ; 正常使用手機至自動關(guān)機,取出電池 , 用數(shù)字電壓表 (視為理想電壓表)測出電池電壓 u0=2.75 v; 將電池裝入手機 ,用充電器對手機充電至100%; 將電池從手機中取出 ,按圖( 甲)接入電路 , 閉合 s1, 讀出數(shù)字電壓表的示數(shù) u1=4.18 v; 接著閉合 s2, 讀出數(shù)字電壓表和電流表的示數(shù)u2=4.16 v,i2=0.20

5、 a,斷開開關(guān) ; 調(diào)節(jié)電阻 r至合適的阻值且保持不變, 閉合開關(guān) s1,s2的同時開始計時, 每隔一段時間記錄一次電流表和電壓表的示數(shù). 當(dāng)電壓表示數(shù)降為 u0=2.75 v 時斷開開關(guān) , 停止計時 . 下表是記錄的三組數(shù)據(jù) ,其他數(shù)據(jù)已描到圖 (乙)中: 電流 i/a 0.72 0.70 0.67 時間 t/h 2.0 3.0 4.5 4 完成下列問題 : (1) 該電池充滿電時的內(nèi)阻約為r= . (2) 將表中數(shù)據(jù)描在圖 ( 乙)中并繪出 i t 圖線. (3) 該鋰電池的容量約為ah( 保留兩位有效數(shù)字 ). (4) 之后, 實驗小組繼續(xù)用上述方法(r 的值不變 ) 描繪出該鋰電池在

6、20 ,5 和-10 溫度下電池的放電曲線如圖(丙)所示, 可知下列說法正確的是. a.同一電池充滿電后在高溫環(huán)境中比在低溫環(huán)境中內(nèi)阻小b.同一手機在低溫環(huán)境比在高溫環(huán)境中待機時間長c.鋰電池的內(nèi)阻是定值 ,無論如何使用均不會發(fā)生變化d.不同的使用方法和不同的使用環(huán)境, 鋰電池的實際容量會發(fā)生變化解析:(1) 由題意 e=4.18 v, 由閉合電路歐姆定律e=u+ir, 得 r=0.10 . (2) 將表格中的數(shù)據(jù)在圖中描出并用平滑的曲線連接起來, 如圖所示 . 5 ( 3) 圖 象與坐 標(biāo) 軸 所圍的 圖 形面 積 即為 該 鋰 電池 的容 量 , 約 為3.5 a h. (4) 由圖(丙)

7、可知, 在高溫環(huán)境中開始放電電流比低溫環(huán)境中開始放電電流大 , 所以同一電池充滿電后在高溫環(huán)境中比在低溫環(huán)境中內(nèi)阻小, 故 a正確,c 錯誤; 同一手機在高溫環(huán)境比在低溫環(huán)境中待機時間長, 故 b錯誤; 不同的使用方法和不同的使用環(huán)境, 鋰電池的實際容量會發(fā)生變化 , 故 d正確. 答案:(1)0.10 (2) 圖見解析(3)3.5(3.43.6 均可) (4)ad 3.(14 分)在研究某電路元件的伏安特性時, 得到如圖 (乙) 所示的伏安特性曲線 . 備選器材有 : 電壓表 v1(量程為 3 v,內(nèi)阻約為 6 k) 、電壓表 v2(量程為 15 v, 內(nèi)阻約為 150 k )、電流表 a1

8、(量程為 150 ma,內(nèi)阻約為 10 )、電流表 a2( 量程為 3 a, 內(nèi)阻約為 0.3 ) 、滑動變阻器 r1(20 ,1 a) 、滑動變阻器 r2(1 k ,0.2 a). (1) 實驗中電壓表應(yīng)選擇, 電流表應(yīng)選擇,滑動變阻器應(yīng)選擇(填寫器材的字母代號 ). (2) 請將(甲)圖中的連線補充完整 . 6 (3) 通過(乙)圖中的伏安特性曲線可知, 隨著電壓的提高 ,此元件的電阻(選填“增加”“不變”或“減小”). (4) 若把此元件與阻值為90 的定值電阻串接在某一電源上, 電源電動勢為 7.5 v, 內(nèi)阻為 3.75 , 則此時該元件消耗的功率為(小數(shù)點后保留兩位 ). 解析:(

9、1) 由圖(乙) 可知,電壓最大值接近 12 v, 故電壓表應(yīng)選擇 v2, 電流表選擇 a1, 由于電流從 0 開始變化 , 滑動變阻器采用分壓式接法, 故應(yīng)選擇一個小電阻 ,應(yīng)選擇 r1. (2) 本實驗滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法, 由題意可知 , 電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻阻值 ,電流表應(yīng)采用外接法 , 實物連接圖如圖 1 所示. 7 (3) 由圖示 i u圖線可知 , 隨著電壓 u增大, 電流 i 增大, 但電壓與電流的比值減小 , 由此可知元件阻值減小 ; (4) 在元件 i u坐標(biāo)系內(nèi)作出等效電源的i u圖線如圖 2 所示. 由圖示圖線可知 , 元件兩端電壓 u=6 v,流過元件的電流

10、 i=16 ma,故元件實際功率 p=ui=60.016 w0.10 w. 答案:(1)v2a1r1(2) 圖見解析(3) 減小(4)0.10 w 4.(19 分)(2019 山東濟寧模擬 ) 某同學(xué)在實驗室做“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗時 ,發(fā)現(xiàn)實驗桌上還有一個定值電阻r0. 于是設(shè)計了如圖(甲)所示的電路來測量電源電動勢e、內(nèi)阻 r 和定值電阻 r0的阻值. (1) 該同學(xué)根據(jù) ( 甲)圖將滑動變阻器的滑片p移動到某位置時 , 記下電表 v1,v2,a 的讀數(shù)分別為 u1,u2,i,可根據(jù)此組數(shù)據(jù)求出定值電阻r0= (用測得的 u1,u2,i表示), 若實驗中的所有操作和數(shù)據(jù)處理無錯誤

11、, 用該方法測得的 r0值(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值 . 8 (2) 該同學(xué)根據(jù)記錄的u1,u2,i 的一系列值 , 作出了如圖 ( 乙)所示的a,b 兩條圖線 ,u1i 圖線是圖 (乙) 中的(選填“a”或“ b”)圖線, 由圖( 乙)中數(shù)據(jù)可知電動勢e= v,內(nèi)電阻 r= , 定值電阻 r0= . 解析:(1) 由電路圖 ,根據(jù)歐姆定律得 u2-u1=ir0, 整理得 r0=, 由于電壓表 v1分流, 電流表的示數(shù)小于流過r0的電流, 故用該方法測得的電阻值要大于真實值 . (2) 根據(jù)閉合電路歐姆定律得u1+i(r0+r)=e,u2+ir=e, 整理得 u1=e-i (r0

12、+r),u2=e-ir, 故 u2i 圖象的斜率表示內(nèi)阻r,u1i 圖象的斜率表示等效內(nèi)阻 (r0+r), 故 u1i 圖線是圖 ( 乙)中的 b圖線; 由 b圖線得 e= 3.0 v,r0+r=5 , 由 a圖線得 r=1.0 ,聯(lián)立解得r0=4.0 . 答案:(1)大于(2)b 3.0 1.0 4.0 5.(19 分)(2019 山東泰安模擬 ) 某實驗小組想組裝一個雙量程(3 v,15 v) 的電壓表 , 提供的器材如下 : a.電流表 g:滿偏電流為 1 ma,內(nèi)阻未知 ; b.電池 e:電動勢為 3 v, 內(nèi)阻未知 ; c.滑動變阻器 r1: 最大阻值約為 6 k , 額定電流為 1

13、 a; d.滑動變阻器 r2: 最大阻值約為 2 k , 額定電流為 3 a; e.電阻箱 r0:0 9 999.9 ; f. 定值電阻 r3:額定電流為 0.1 a; 9 g.開關(guān)兩個 , 導(dǎo)線若干 . (1) 用圖(甲)所示電路測量電流表的內(nèi)阻rg, 則滑動變阻器 r應(yīng)選用(選填“ c”或“d”). (2) 將開關(guān) s1,s2都斷開, 連接好實物圖 , 滑動變阻器接入電路的電阻達到最大后 , 接通開關(guān) s1, 調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表g的示數(shù)為 0.9 ma;再閉合開關(guān) s2,調(diào)節(jié)電阻箱 r0的阻值為 300 時, 電流表 g的示數(shù)為0.6 ma, 則電流表 g的內(nèi)阻為. (3) 雙量程電壓

14、表的電路原理圖如圖( 乙)所示, 則電路中電阻箱 r0應(yīng)取值為;定值電阻 r3的阻值為 k . 解析:(1) 應(yīng)用半偏法測電流表內(nèi)阻, 閉合開關(guān) s2時認(rèn)為電路電流不變 ,滑動變阻器接入電路的阻值越大,閉合開關(guān) s2時電路電流變化越小 ,實驗誤差越小 ,為減小實驗誤差 , 應(yīng)選擇阻值大的滑動變阻器, 因此應(yīng)選擇 c. (2) 閉合開關(guān) s2后認(rèn)為電路電流不變 , 電流表示數(shù)為 0.6 ma, 則流過電阻箱的電流為 0.3 ma, 由并聯(lián)電路特點可知 , 電阻箱阻值為電流表內(nèi)阻的 2 倍, 則電流表內(nèi)阻 rg= =150 . (3) 由圖(乙)可知, 電阻 r0= -rg=（-150） =2 8

15、50 ,r3= -rg-r0=（-150-2 850 ） =12 000 =12 k. 10 答案:(1)c (2)150 (3)2 850 12 6.(20 分)(2019 山東濟南三模 ) 攝影中常用測光表來測定光的強度以便確定合適的曝光時間. 光的強弱可以用照度來計量, 光越強照度越大, 照度單位為 lx. 光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件, 如圖(甲)所示為某光敏電阻rp, 在不同照度下的阻值變化情況. 某同學(xué)按照圖 (乙) 所示的電路圖連成電路測出在不同照度值下對應(yīng)的電流值 , 將照度值標(biāo)在電流表對應(yīng)的刻線上, 就將電流表改裝成一個簡易的測光表 . 現(xiàn)有的器材及規(guī)格如下 :

16、 光敏電阻 rp; 電流表 a(量程 0500 a,內(nèi)阻等于 500 ); 兩節(jié)干電池 e(每節(jié)電動勢為 1.5 v, 內(nèi)阻約為 0.5 ); 定值電阻 r1(阻值等于 5 500 ); 定值電阻 r2(阻值等于 4 500 ); 開關(guān) s. (1) 根據(jù)所給圖象可知光敏電阻rp的阻值隨光的照度增大而(選填“增大”或“減小”). (2) 此簡易測光表上較小的照度值應(yīng)該對應(yīng)(選填“較大”或“較小” )的電流值 . 11 (3) 若此簡易測光表測量量程的最大照度值為1 200 lx,電路中串聯(lián)的保護電阻 r應(yīng)該選擇(選填“ r1”或“r2”). (4) 隨著干電池使用時間變長 , 干電池的內(nèi)阻會變

17、大 . 若不及時更換干電池, 會導(dǎo)致測得的光的照度值比真實值(選填“大”或“小” ). 解析:(1) 由圖(甲) 所示圖線可知 ,光敏電阻 rp的阻值隨光的照度增大而減小 . (2) 由圖(乙)所示電路圖可知 , 電路電流為 i=,隨光照強度減小, 光敏電阻阻值增大 , 電路電流 i 減小, 由此可知較小的照度值應(yīng)該對應(yīng)較小的電流值 . (3) 由圖(甲)可知, 照度為 1 200 lx時, 對應(yīng)的電阻為 1 k , 根據(jù)ig=可得 r=4 500 , 則定值電阻應(yīng)選擇r2. (4) 由圖(乙)所示電路圖可知 , 電路電流 i=, 內(nèi)阻 r 變大, 則電路電流減小 , 相當(dāng)于光敏電阻阻值增大,

18、 對應(yīng)照度減小 . 答案:(1) 減小(2) 較小(3)r2(4) 小 教師備用 (15分)(2019 北京卷 ,23) 電容器作為儲能器件 , 在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用 . 對給定電容值為 c的電容器充電 , 無論采用何種充電方式 , 其兩極間的電勢差u 隨電荷量 q 的變化圖象都相同 . 12 (1) 請在圖 1中畫出上述 u q 圖象. 類比直線運動中由 v t 圖象求位移的方法 , 求兩極間電壓為 u時電容器所儲存的電能ep. (2) 在如圖 2 所示的充電電路中 ,r 表示電阻 ,e 表示電源 (忽略內(nèi)阻 ).通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進行兩次充電, 對應(yīng)的 q t曲線如圖 3 中所示 . a. 兩條曲線不同是(選填“e”或“r”)的改變造成的 ; b. 電容器有時需要快速充電,有時需要均勻充電 . 依據(jù) a 中的結(jié)論 , 說明實現(xiàn)這兩種充電方式的途徑. (3) 設(shè)想使用理想的“恒流源”替換(2) 中電源對電容器充電 , 可實現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加. 請思考使用“恒流源”和(2) 中電源對電容器的充電過程 ,填寫下表 ( 選填“