統(tǒng)考版2024屆高考物理二輪專項分層特訓(xùn)卷第二部分核心熱點專項練專項13電學實驗

專項13電學實驗1．[2023·新課標卷]在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干．(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓．檢測時，紅表筆應(yīng)該與電池的________(填“正極”或“負極”)接觸．(2)某同學設(shè)計的實驗電路如圖(a)所示．先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時間的變化．電容器充電完成后，開關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是________．(填正確答案標號)A．迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定B．亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定C．迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1)，再次將開關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時間的變化情況．兩次得到的電流I隨時間t變化如圖(b)中曲線所示，其中實線是電阻箱阻值為________(填“R1”或“R2”)時的結(jié)果，曲線與坐標軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(填“電壓”或“電荷量”).2．[2023·全國乙卷]一學生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率．現(xiàn)有實驗器材：螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內(nèi)阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關(guān)K、開關(guān)S、導(dǎo)線若干．圖(a)是學生設(shè)計的實驗電路原理圖．完成下列填空：(1)實驗時，先將滑動變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大，閉合S(2)將K與1端相連，適當減小滑動變阻器R接入電路的電阻，此時電壓表讀數(shù)記為U1，然后將K與2端相連，此時電壓表讀數(shù)記為U2.由此得到流過待測金屬絲的電流I＝________，金屬絲的電阻r＝________．(結(jié)果均用R0、U1、U2表示)(3)繼續(xù)微調(diào)R，重復(fù)(2)的測量過程，得到多組測量數(shù)據(jù)，如下表所示：U1(mV)0.570.710.851.141.43U2(mV)0.971.211.451.942.43(4)利用上述數(shù)據(jù)，得到金屬絲的電阻r＝14.2Ω.(5)用米尺測得金屬絲長度L＝50.00cm.用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑，某次測量的示數(shù)如圖(b)所示，該讀數(shù)為d＝________mm.多次測量后，得到直徑的平均值恰與d相等．(6)由以上數(shù)據(jù)可得，待測金屬絲所用材料的電阻率ρ＝________×10－7Ω·m.(保留2位有效數(shù)字)3．某同學用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，實驗所用電壓表內(nèi)阻約為6kΩ，電流表內(nèi)阻約為1.5Ω.實驗中有圖(a)和(b)兩個電路圖供選擇．(1)實驗中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖(c)所示，該同學選擇的電路圖是圖________(填“a”或“b”)(2)若選擇另一個電路圖進行實驗，用實線畫出實驗中應(yīng)得到的I-U關(guān)系曲線的示意圖．4．[2022·廣東卷]彈性導(dǎo)電繩逐步成為智能控制系統(tǒng)中部分傳感器的敏感元件．某同學測量彈性導(dǎo)電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關(guān)系，實驗過程如下：(1)裝置安裝和電路連接如圖(a)所示，導(dǎo)電繩的一端固定，另一端作為拉伸端，兩端分別用帶有金屬夾A、B的導(dǎo)線接入如圖(b)所示的電路中．(2)導(dǎo)電繩拉伸后的長度L及其電阻Rx的測量①將導(dǎo)電繩拉伸后，用刻度尺測量并記錄A、B間的距離，即為導(dǎo)電繩拉伸后的長度L.②將滑動變阻器R的滑片滑到最右端．斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)R，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適位置．記錄兩表的示數(shù)U和I1.③閉合S2，電壓表的示數(shù)________(選填“變大”或“變小”).調(diào)節(jié)R使電壓表的示數(shù)仍為U，記錄電流表的示數(shù)I2，則此時導(dǎo)電繩的電阻Rx＝________(用I1、I2和U表示).④斷開S1，增大導(dǎo)電繩拉伸量，測量并記錄A、B間的距離，重復(fù)步驟②和③.(3)該電壓表內(nèi)阻對導(dǎo)電繩電阻的測量值________(選填“有”或“無”)影響．(4)圖(c)是根據(jù)部分實驗數(shù)據(jù)描繪的Rx-L圖線．將該導(dǎo)電繩兩端固定在某種機械臂上，當機械臂彎曲后，測得導(dǎo)電繩的電阻Rx為1.33kΩ，則由圖線可讀出導(dǎo)電繩拉伸后的長度為________cm，即為機械臂彎曲后的長度．5．[2022·全國甲卷]某同學要測量微安表內(nèi)阻，可利用的實驗器材有：電源E(電動勢1.5V，內(nèi)阻很小)，電流表(量程10mA，內(nèi)阻約10Ω)，微安表(量程100μA，內(nèi)阻Rg待測，約1kΩ)，滑動變阻器R(最大阻值10Ω)，定值電阻R0(阻值10Ω)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干．(1)將圖中所示的器材符號連線，畫出實驗電路原理圖；(2)某次測量中，微安表的示數(shù)為90.0μA，電流表的示數(shù)為9.00mA，由此計算出微安表內(nèi)阻Rg＝________Ω.6．[2022·山東卷]某同學利用實驗室現(xiàn)有器材，設(shè)計了一個測量電阻阻值的實驗．實驗器材：干電池E(電動勢1.5V，內(nèi)阻未知)；電流表A1(量程10mA，內(nèi)阻為90Ω)；電流表A2(量程30mA，內(nèi)阻為30Ω)；定值電阻R0(阻值為150Ω)；滑動變阻器R(最大阻值為100Ω)；待測電阻Rx；開關(guān)S，導(dǎo)線若干．測量電路如圖所示．(1)斷開開關(guān)，連接電路，將滑動變阻器R的滑片調(diào)到阻值最大一端．將定值電阻R0接入電路；閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片位置，使電流表指針指在滿刻度的eq\f(1,2)處．該同學選用的電流表為________(填“A1”或“A2”)；若不考慮電池內(nèi)阻，此時滑動變阻器接入電路的電阻值應(yīng)為________Ω.(2)斷開開關(guān)，保持滑片的位置不變，用Rx替換R0，閉合開關(guān)后，電流表指針指在滿刻度的eq\f(3,5)處，則Rx的測量值為________Ω.(3)本實驗中未考慮電池內(nèi)阻，對Rx的測量值________(填“有”或“無”)影響．7．實驗小組測定某種特殊電池的電動勢和內(nèi)阻．其電動勢E約為12V，內(nèi)阻r約為3Ω.實驗室提供的器材有：A．電流表G(量程為0～10mA，內(nèi)阻未知)；B．電阻箱R1(總阻值為9999.9Ω，額定電流為1A)；C．電阻箱R2(總阻值為999.9Ω，額定電流為0.5A)；D．滑動變阻器R3(0～100Ω，額定電流為2A)；E．滑動變阻器R4(0～2000Ω，額定電流為1A)；F．開關(guān)2個，導(dǎo)線若干．(1)先用如圖甲所示的電路圖來測定電流表G的內(nèi)阻．請補充完整實驗步驟：①為實現(xiàn)測量目的，滑動變阻器R′應(yīng)該選取________(選填“R3”或“R4”)；②連接好電路，斷開S1、S2，將R′的滑片滑到________(選填“a”或“b”)端；③閉合S1，調(diào)節(jié)R′，使電流表G的指針滿偏；④保持R′不變，再閉合S2，當調(diào)節(jié)電阻箱電阻R1＝20.0Ω時，電流表G的示數(shù)為4mA；⑤若調(diào)節(jié)電阻箱電阻時，干路上電流幾乎不變，則電流表G的內(nèi)阻Rg＝________．(2)按圖乙所示電路圖連接電路，將電阻箱R1的阻值調(diào)為R10＝1170.0Ω.再閉合開關(guān)S1、S2，多次調(diào)節(jié)電阻箱R2，并記錄每次電阻箱的阻值及對應(yīng)的電流表的示數(shù)．作出eq\f(1,I)-eq\f(1,R2)圖象如圖丙所示，根據(jù)兩次操作測得的數(shù)據(jù)求出電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.(結(jié)果保留1位小數(shù))8．[2022·全國乙卷]一同學探究阻值約為550Ω的待測電阻Rx在0～5mA范圍內(nèi)的伏安特性．可用器材有：電壓表(量程為3V，內(nèi)阻很大)，電流表(量程為1mA，內(nèi)阻為300Ω)，電源E(電動勢約為4V，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器R(最大阻值可選10Ω或1.5kΩ)，定值電阻R0(阻值可選75Ω或150Ω)，開關(guān)S，導(dǎo)線若干．(1)要求通過Rx的電流可在0～5mA范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，將圖(a)所示的器材符號連線，畫出實驗電路的原理圖；(2)實驗時，圖(a)中的R應(yīng)選最大阻值為________(填“10Ω”或“1.5kΩ”)的滑動變阻器，R0應(yīng)選阻值為________(填“75Ω”或“150Ω”)的定值電阻；(3)測量多組數(shù)據(jù)可得Rx的伏安特性曲線．若在某次測量中，電壓表、電流表的示數(shù)分別如圖(b)和圖(c)所示，則此時Rx兩端的電壓為________V，流過Rx的電流為________mA，此組數(shù)據(jù)得到的Rx的阻值為________Ω(保留3位有效數(shù)字).專項13電學實驗1．解析：（1）多用電表紅表筆流入電流，黑表筆流出電流，故電流表紅表筆應(yīng)該與電池的正極接觸；（2）電容器充電完成后，開始時兩極板電量較多，電勢差較大，當閉合“2”接入小燈泡，回路立即形成電流，燈泡迅速變亮；隨著時間的積累，兩極板電量變少，電勢差變小，流過燈泡的電流減小，直至兩極板電荷量為零不帶電，則無電流流過，小燈泡熄滅，故選C.（3）開始充電時兩極板不帶電，兩極板電勢差為零，設(shè)電源內(nèi)阻為r，則開始充電時有E＝I（R＋r）由圖像可知開始充電時實線的電流較小，故電路中的電阻較大，因此電阻箱阻值為R2；圖像的物理意義為充電過程中電流隨時間的變化圖線，故曲線與坐標軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的電荷量．答案：（1）正極（2）C（3）R2電荷量2．解析：（2）根據(jù)題意可知，R0兩端的電壓為U＝U2－U1則流過R0即流過待測金屬絲的電流I＝eq\f(U,R0)＝eq\f(U2－U1,R0)金屬絲的電阻r＝eq\f(U1,I)聯(lián)立可得r＝eq\f(U1R0,U2－U1)（5）螺旋測微器的讀數(shù)為d＝15.0×0.01mm＝0.150mm（6）根據(jù)電阻定律r＝ρeq\f(L,S)又S＝π·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(2)代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得ρ＝5.0×10－7Ω·m答案：（2）eq\f(U2－U1,R0)eq\f(U1R0,U2－U1)（5）0.150（6）5.03．解析：（1）由于eq\r(RVRA)≈95Ω而小燈泡的電阻約為r≈eq\f(U2,P)＝12Ω則電流表應(yīng)采用外接法，則該同學選擇的電路圖是圖（a）.（2）若選用另一個電路圖即圖（b）實驗，會有U＝U燈＋IRA則分別代入電流200mA、400mA、500mA，可知對應(yīng)的電壓應(yīng)為1.4V、4.0V、6.75V，描點連線有答案：（1）a（2）4．解析：（2）斷開開關(guān)S2，根據(jù)歐姆定律可得定值電阻的阻值R0＝eq\f(U,I1).閉合開關(guān)S2，導(dǎo)電繩與定值電阻并聯(lián)，并聯(lián)后的總電阻小于定值電阻的阻值R0，電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)變?。{(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)仍為U，設(shè)導(dǎo)電繩與定值電阻并聯(lián)后的總電阻為R′，則R′＝eq\f(R0Rx,R0＋Rx)，根據(jù)歐姆定律得R′＝eq\f(U,I2)，聯(lián)立解得Rx＝eq\f(U,I2－I1).（3）考慮電壓表內(nèi)阻時，有eq\f(I1,U)＝eq\f(1,R0)＋eq\f(1,RV)，eq\f(I2,U)＝eq\f(1,R0)＋eq\f(1,Rx)＋eq\f(1,RV)，聯(lián)立解得Rx＝eq\f(U,I2－I1)，與（2）中分析的結(jié)果相同，故電壓表內(nèi)阻對導(dǎo)電繩電阻的測量值無影響．（4）由Rx-L圖線可知，導(dǎo)電繩電阻Rx＝1.33kΩ對應(yīng)的導(dǎo)電繩拉伸后的長度L＝51.80cm.答案：（2）變小eq\f(U,I2－I1)（3）無（4）51.805．解析：流過電阻R0的電流I0＝I－Ig＝9mA－0.09mA＝8.91mA，由歐姆定律可知，Rg＝eq\f(I0R0,Ig)＝eq\f(8.91×10,0.09)Ω＝990Ω.答案：（1）如圖所示（2）9906．解析：（1）器材選擇需要結(jié)合測量電路，用假設(shè)法初步分析，電流表半偏時，若電流表為A1，由閉合電路歐姆定律可計算出電路中總電阻為300Ω，定值電阻與電流表A1的內(nèi)阻之和為240Ω，不考慮電池內(nèi)阻，此時滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為60Ω，實驗器材可滿足需求；若電流表為A2，電流表半偏時，電路中總電阻為100Ω，不符合題意．（2）由閉合電路歐姆定律有E＝eq\f(I,2)（rA1＋R0＋r＋R），E＝eq\f(3I,5)（rA1＋Rx＋r＋R），（1）問得到的滑動變阻器接入電路的阻值60Ω，實際上是滑動變阻器R和電池內(nèi)阻r串聯(lián)后的總阻值，聯(lián)立可得Rx＝100Ω.（3）由（2）問分析可得，是否考慮電池內(nèi)阻對實驗結(jié)果無影響．答案：（1）A160（2）100（3）無7．解析：（1）①測量電流表內(nèi)阻用的是“半偏法”，要使干路中的電流幾乎不變，則需要滿足滑動變阻器的阻值遠大于電流表的內(nèi)阻，又eq\f(12V,0.01A)＝1200Ω，故R′選大阻值的滑動變阻器R4.②滑動變阻器采用限流接法接入電路時，閉合開關(guān)前滑動變阻器阻值要調(diào)到最大，所以滑片要滑到a端．⑤干路中的總電流等于滿偏電流10mA，電流表的示數(shù)為4mA時，則流過電阻箱R1的電流為6mA，由并聯(lián)電路的規(guī)律可知eq\f(Rg,R1)＝eq\f(6mA,4mA)，解得Rg＝30.0Ω.（2）在圖乙中，電流表G與電阻箱R1串聯(lián)成一個電壓表（內(nèi)阻RV＝Rg＋R10＝1200.0Ω），與電阻箱R2并聯(lián)，在實驗原理上就是“伏阻法