2025年高考物理復(fù)習(xí)十三：電學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合（含解析）

PAGE專題強(qiáng)化練(十三)電學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合(40分鐘40分)1.(6分)(2023·合肥模擬)飛飛同學(xué)在做“測(cè)量金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)時(shí),設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所使用的器材有:電源E(電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻為r);電流表A(量程為0~0.6A,內(nèi)阻為1Ω);電阻箱R(0~99.99Ω);金屬絲;開關(guān)K;導(dǎo)線若干。(1)他先用螺旋測(cè)微器對(duì)金屬絲的直徑進(jìn)行了測(cè)量,如圖乙所示,該金屬絲的直徑為________mm。

(2)他連接好電路,將金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度和電阻箱均調(diào)到一個(gè)較大的值,閉合開關(guān)K,記錄下電流表讀數(shù)和金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度。保持電阻箱阻值不變,多次改變并記錄金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度L,并同時(shí)記錄相對(duì)應(yīng)的電流表讀數(shù)I。利用實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù),描繪出1I-L圖像。由圖丙可得該金屬絲的電阻率為________(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)若已知實(shí)驗(yàn)中電阻箱接入電路中的電阻為2.00Ω,則所用電源內(nèi)阻為________Ω。

(4)若實(shí)驗(yàn)所用電源因?yàn)殚L(zhǎng)期使用,電動(dòng)勢(shì)略有下降,則因此得出的金屬絲電阻率比真實(shí)值________(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。

2.(8分)有一根細(xì)而均勻的圓柱體導(dǎo)體棒樣品(如圖1),電阻約為100Ω,為了測(cè)量其電阻率ρ,現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材:10分度的游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器,電流表A1(量程50mA,內(nèi)阻r1為100Ω);電流表A2(量程100mA,內(nèi)阻r2約為40Ω);電流表A3(量程1A,內(nèi)阻r3約為0.1Ω);滑動(dòng)變阻器R(20Ω,額定電流1A)、直流電源E(12V,內(nèi)阻不計(jì))、圓柱體導(dǎo)體棒樣品Rx、開關(guān)一只、導(dǎo)線若干。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得該樣品的長(zhǎng)度如圖2所示,其示數(shù)L=________cm;用螺旋測(cè)微器測(cè)得該樣品的直徑如圖3所示,其示數(shù)D=________mm。

(2)為了盡可能精確地測(cè)量樣品電阻Rx,電路原理圖如圖4所示,圖中甲電流表應(yīng)選________;乙電流表應(yīng)選________。(均選填“A1”“A2”或“A3”)

(3)閉合開關(guān),測(cè)量出需要測(cè)量的物理量是____________。

(4)根據(jù)(1)(3)步測(cè)量的數(shù)據(jù)字母,表示出電阻率ρ=________。

3.(8分)(2023·石家莊模擬)某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材,設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量電阻阻值的實(shí)驗(yàn)。測(cè)量電路如圖所示,實(shí)驗(yàn)器材如下:電池組E(電動(dòng)勢(shì)為9V,內(nèi)阻較小可忽略不計(jì));電壓表V1(量程為0~6V,內(nèi)阻為3000Ω);電壓表V2(量程為0~10V,內(nèi)阻為5000Ω);定值電阻R0(阻值為5000Ω);滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為3000Ω);待測(cè)電阻Rx;單刀單擲開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2,導(dǎo)線若干。(1)斷開開關(guān),將滑動(dòng)變阻器R的滑片移到阻值最大的一端,按照電路圖連接電路。閉合開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2接1,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表指針指在滿刻度的12處。該同學(xué)選擇的電壓表為________(選填“V1”或“V2”);此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為________Ω。(2)保持滑動(dòng)變阻器的阻值不變,單刀雙擲開關(guān)S2接2,電壓表指針指在滿刻度的35處,則Rx的測(cè)量值為________Ω。(3)本實(shí)驗(yàn)中,未考慮電池組的內(nèi)阻,這對(duì)Rx的測(cè)量值________(選填“有”或“無(wú)”)影響。

4.(9分)某興趣小組研究熱敏電阻在通以恒定電流時(shí),其阻值隨溫度的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,實(shí)驗(yàn)設(shè)定恒定電流為50.0μA,主要實(shí)驗(yàn)器材有:恒壓直流電源E、加熱器、測(cè)溫儀、熱敏電阻RT、可變電阻R1、電流表A、電壓表V。(1)用加熱器調(diào)節(jié)RT的溫度后,為使電流表的示數(shù)仍為50.0μA,須調(diào)節(jié)___________(選填一種給定的實(shí)驗(yàn)器材)。當(dāng)RT兩端未連接電壓表時(shí),電流表示數(shù)為50.0μA;連接電壓表后,電流表示數(shù)顯著增大,須將原電壓表更換為內(nèi)阻____________(選填“遠(yuǎn)大于”“接近”或“遠(yuǎn)小于”)RT阻值的電壓表。

(2)測(cè)得RT兩端的電壓隨溫度的變化如圖所示,由圖可得溫度從35.0℃變化到40.0℃的過程中,RT的阻值隨溫度的平均變化率是________kΩ·℃-1(保留2位有效數(shù)字)。

5.(9分)為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場(chǎng)所用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng),光控開關(guān)可用光敏電阻控制,如圖甲所示是某光敏電阻阻值隨光的照度變化曲線,照度可以反映光的強(qiáng)弱,光越強(qiáng)照度越大,照度單位為:勒克斯(lx)。(1)如圖乙所示,電源電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻不計(jì),當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓上升至2V時(shí),控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。要求當(dāng)天色漸暗照度降至1.0lx時(shí)控制開關(guān)接通照明系統(tǒng),則R1=________kΩ。

(2)某同學(xué)為了測(cè)量光敏電阻在不同照度下的阻值,設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路進(jìn)行測(cè)量,電源(E=3V,內(nèi)阻未知),電阻箱(0~99999Ω)。實(shí)驗(yàn)時(shí)將電阻箱阻值調(diào)至最大,閉合S1,將S2與1相連,減小電阻箱阻值,使靈敏電流計(jì)的示數(shù)為I,圖丁為實(shí)驗(yàn)時(shí)電阻箱的阻值,其讀數(shù)為________kΩ;然后將S2與2相連,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值如圖戊所示,此時(shí)電流表的示數(shù)恰好為I,則光敏電阻的阻值為______kΩ(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。

解析版1.(6分)(2023·合肥模擬)飛飛同學(xué)在做“測(cè)量金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)時(shí),設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所使用的器材有:電源E(電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻為r);電流表A(量程為0~0.6A,內(nèi)阻為1Ω);電阻箱R(0~99.99Ω);金屬絲;開關(guān)K;導(dǎo)線若干。(1)他先用螺旋測(cè)微器對(duì)金屬絲的直徑進(jìn)行了測(cè)量,如圖乙所示,該金屬絲的直徑為________mm。

(2)他連接好電路,將金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度和電阻箱均調(diào)到一個(gè)較大的值,閉合開關(guān)K,記錄下電流表讀數(shù)和金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度。保持電阻箱阻值不變,多次改變并記錄金屬絲接入電路中的長(zhǎng)度L,并同時(shí)記錄相對(duì)應(yīng)的電流表讀數(shù)I。利用實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù),描繪出1I-L圖像。由圖丙可得該金屬絲的電阻率為________(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)若已知實(shí)驗(yàn)中電阻箱接入電路中的電阻為2.00Ω,則所用電源內(nèi)阻為________Ω。

(4)若實(shí)驗(yàn)所用電源因?yàn)殚L(zhǎng)期使用,電動(dòng)勢(shì)略有下降,則因此得出的金屬絲電阻率比真實(shí)值________(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。

【解析】(1)金屬絲的直徑為d=2mm+0.01×0.0mm=2.000mm。(2)由圖丙知,當(dāng)1I1=1.2A-1,L1=0時(shí),由閉合回路可得EI1=R+RA+r,解得R+r=2.2.2A-1,L2=0.6m時(shí),由閉合回路可得EI2=R+RA+r+Rx,解得Rx=3Ω,又Rx=ρL2π(d2(3)由(2)分析可知R+r=2.6Ω,則r=0.60Ω(4)由(2)分析可知EI2=EI1+Rx,解得Rx=(I1-I2)EI1I2,電源因?yàn)殚L(zhǎng)期使用,電動(dòng)勢(shì)略有下降,則計(jì)算時(shí)答案:(1)2.000(2)1.6×10-5Ω·m(3)0.60(4)偏大2.(8分)有一根細(xì)而均勻的圓柱體導(dǎo)體棒樣品(如圖1),電阻約為100Ω,為了測(cè)量其電阻率ρ,現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材:10分度的游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器,電流表A1(量程50mA,內(nèi)阻r1為100Ω);電流表A2(量程100mA,內(nèi)阻r2約為40Ω);電流表A3(量程1A,內(nèi)阻r3約為0.1Ω);滑動(dòng)變阻器R(20Ω,額定電流1A)、直流電源E(12V,內(nèi)阻不計(jì))、圓柱體導(dǎo)體棒樣品Rx、開關(guān)一只、導(dǎo)線若干。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得該樣品的長(zhǎng)度如圖2所示,其示數(shù)L=________cm;用螺旋測(cè)微器測(cè)得該樣品的直徑如圖3所示,其示數(shù)D=________mm。

(2)為了盡可能精確地測(cè)量樣品電阻Rx,電路原理圖如圖4所示,圖中甲電流表應(yīng)選________;乙電流表應(yīng)選________。(均選填“A1”“A2”或“A3”)

(3)閉合開關(guān),測(cè)量出需要測(cè)量的物理量是____________。

(4)根據(jù)(1)(3)步測(cè)量的數(shù)據(jù)字母,表示出電阻率ρ=________。

【解析】(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則有6cm+5×0.1mm=6.05cm。根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)法則有3.5mm+13.0×0.01mm=3.630mm。(2)實(shí)驗(yàn)器材中沒有電壓表,可以用已知內(nèi)阻的電流表A1與待測(cè)電阻并聯(lián)測(cè)電壓,即電流表甲選擇A1;乙電流表若選擇A3則量程過大,則應(yīng)選A2。(3)需要測(cè)量的物理量是電流表A1的讀數(shù)I1,電流表A2的讀數(shù)I2。(4)由電阻定律可知Rx=ρLS=ρL由歐姆定律可知待測(cè)電阻阻值Rx=I1聯(lián)立解得電阻率ρ=πI答案:(1)6.053.630(2)A1A2(3)電流表A1的讀數(shù)I1,電流表A2的讀數(shù)I2(4)π3.(8分)(2023·石家莊模擬)某同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有器材,設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量電阻阻值的實(shí)驗(yàn)。測(cè)量電路如圖所示,實(shí)驗(yàn)器材如下:電池組E(電動(dòng)勢(shì)為9V,內(nèi)阻較小可忽略不計(jì));電壓表V1(量程為0~6V,內(nèi)阻為3000Ω);電壓表V2(量程為0~10V,內(nèi)阻為5000Ω);定值電阻R0(阻值為5000Ω);滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為3000Ω);待測(cè)電阻Rx;單刀單擲開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2,導(dǎo)線若干。(1)斷開開關(guān),將滑動(dòng)變阻器R的滑片移到阻值最大的一端,按照電路圖連接電路。閉合開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2接1,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表指針指在滿刻度的12處。該同學(xué)選擇的電壓表為________(選填“V1”或“V2”);此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為________Ω。(2)保持滑動(dòng)變阻器的阻值不變,單刀雙擲開關(guān)S2接2,電壓表指針指在滿刻度的35處,則Rx的測(cè)量值為________Ω。(3)本實(shí)驗(yàn)中,未考慮電池組的內(nèi)阻,這對(duì)Rx的測(cè)量值________(選填“有”或“無(wú)”)影響。

【解析】(1)單刀雙擲開關(guān)S2接1,電壓表指針指在滿刻度的12處,若選擇的電壓表為V1,則電壓表示數(shù)為3V,電壓表V1與R0并聯(lián)的等效電阻R1=R0RV1R0+RV1=150008Ω,由串聯(lián)電路規(guī)律,大于滑動(dòng)變阻器R的最大阻值3000Ω;若選擇的電壓表為V2,則電壓表示數(shù)為5V,電壓表V2與R0并聯(lián)的等效電阻R2=R0RV2R0+RV2解得R接入電路的阻值R'=2000Ω,小于滑動(dòng)變阻器R的最大阻值3000Ω,所以該同學(xué)選擇的電壓表為V2。(2)單刀雙擲開關(guān)S2接2,電壓表指針指在滿刻度的35處,電壓表示數(shù)U3=6V由串聯(lián)電路規(guī)律,有U3R3=E-U3R',解得R3=4000Ω,由R(3)根據(jù)上述運(yùn)算可知,可以把電池內(nèi)阻與滑動(dòng)變阻器的電阻合在一起考慮,因此本實(shí)驗(yàn)未考慮電池內(nèi)阻,這對(duì)Rx的測(cè)量值無(wú)影響。答案:(1)V22000(2)20000(3)無(wú)4.(9分)某興趣小組研究熱敏電阻在通以恒定電流時(shí),其阻值隨溫度的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,實(shí)驗(yàn)設(shè)定恒定電流為50.0μA,主要實(shí)驗(yàn)器材有:恒壓直流電源E、加熱器、測(cè)溫儀、熱敏電阻RT、可變電阻R1、電流表A、電壓表V。(1)用加熱器調(diào)節(jié)RT的溫度后,為使電流表的示數(shù)仍為50.0μA,須調(diào)節(jié)___________(選填一種給定的實(shí)驗(yàn)器材)。當(dāng)RT兩端未連接電壓表時(shí),電流表示數(shù)為50.0μA;連接電壓表后,電流表示數(shù)顯著增大,須將原電壓表更換為內(nèi)阻____________(選填“遠(yuǎn)大于”“接近”或“遠(yuǎn)小于”)RT阻值的電壓表。

(2)測(cè)得RT兩端的電壓隨溫度的變化如圖所示,由圖可得溫度從35.0℃變化到40.0℃的過程中,RT的阻值隨溫度的平均變化率是________kΩ·℃-1(保留2位有效數(shù)字)。

【解析】(1)由題知恒壓直流電源E的電動(dòng)勢(shì)不變,而用加熱器調(diào)節(jié)RT的溫度后,導(dǎo)致整個(gè)回路的總電阻改變。而要確保電流表的示數(shù)仍為50.0μA,則需控制整個(gè)回路的總電阻不變,故須調(diào)節(jié)可變電阻R1。連接電壓表后,電流表示數(shù)顯著增大,則說明電壓表與RT并聯(lián)后R總減小,則根據(jù)并聯(lián)電阻的關(guān)系有R總=RTRVRT+RV=RTR(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)定恒定電流為50.0μA,由題圖可得溫度為35.0℃時(shí)電壓表的電壓為1.6V,則根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)熱敏電阻RT1=32kΩ;溫度為40.0℃時(shí)電壓表的電壓為1.3V,則根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)熱敏電阻RT2=26kΩ,則溫度從35.0℃變化到40.0℃的過程中,RT的阻值隨溫度的平均變化率是k=ΔRTΔt=-1.2kΩ·℃-1,答案:(1)可變電阻R1遠(yuǎn)大于(2)-1.25.(9分)為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場(chǎng)所用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng),光控開關(guān)可用光敏電阻控制,如圖甲所示是某光敏電阻阻值隨光的照度變化曲線,照度可以反映光的強(qiáng)弱,光越強(qiáng)照度越大,照度單位為:勒克斯(lx)。(1)如圖乙所示,電源電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻不計(jì),當(dāng)控制開關(guān)兩端電壓上升至2V時(shí),控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。要求當(dāng)天色漸暗照度降至1.0lx時(shí)控制開關(guān)接通照明系統(tǒng),則R1=________kΩ。

(2)某同學(xué)為了測(cè)量光敏電阻在不同照度下的阻值,設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路進(jìn)行測(cè)量,電源(E=3V,內(nèi)阻未知),電阻箱(0~99999Ω)。實(shí)驗(yàn)時(shí)將電阻箱阻值調(diào)至最大,閉合S1,將S2與1相連,減小電阻箱阻值,使靈敏電流計(jì)的示數(shù)為I,圖丁為實(shí)驗(yàn)時(shí)電阻箱