北京各区2019年高考物理专题11实验题专题讲练——电学部分（含解析） 16页

专题11实验题——电学部分1、描绘小灯泡的伏安特性曲线【2019东城二模】21．（18分）实验题为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，提供以下实验器材：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，内阻约0.5Ω)电阻箱R0(0～9999.9Ω)滑动变阻器R1(阻值0～5Ω，2A)滑动变阻器R2(阻值0～200Ω，1A)学生电源E(电动势4V，内阻不计)开关S及导线若干．（1）关于控制电路中滑动变阻器的连接方法，应选择_______A．分压式连接B．限流式连接（2）为了减小系统误差，关于测量电路中电压表和电流表的连接方式，应选择________A．安培表内接法B．安培表外接法（3）实验提供的电压表量程小于小灯泡的额定电压，需要把电压表的量程扩大到4伏，改装电压表时，应将电阻箱阻值调至_________Ω，并与题中所给电压表___________。(选填“串联”或“并联”)（4）请在方框中画出该实验的电路图。（5）为操作方便，实验中滑动变阻器应选择_____________(选填R1或R2)．你的选择理由是__________________________________________________________________________.n（6）实验中得到小灯泡的伏安特性曲线曲线如下图（a）所示，由实验曲线可知，随着电压的增加小灯泡的电阻______(填“增大”“不变”或“减小”)（7）现将与题中完全相同的两个小灯泡与另一电源E0（电动势4V，内阻1.0Ω）和一阻值为9Ω的定值电阻连接成如图（b）所示电路。此电路中每个小灯泡的两端的实际电压为_________V（结果保留两位有效数字）。【答案】：（1）A（2分）（2）B（2分）（3）1000.0（2分）串联（2分）（4）（2分）（5）R1（2分）；选择R1时，移动滑片，小灯泡两端的电压示数变化比较均匀（线性关系较好）（2分）（6）增大；（2分）（7）1.1V（2分）【考点】：描绘小灯泡的伏安特性曲线【解析】：（1）该实验中，小灯泡两端的电压和通过的电流均要从0开始，所以滑动变阻器要选用分压接法。所以该题正确答案选A。n（2）如果采用电流表内接法，实验误差来源于电流表的分压作用；如果采用电流表外接法，实验误差来源于电压表的分流作用。因为本实验中，电压表的内阻是小灯泡电阻的300倍左右，小灯泡电阻是电流表内阻的20倍左右。这说明电流表的分压作用产生的误差要大于电压表的分流作用产生的误差，所以该实验要采用电流表的外接法，故正确答案选B。（3）改装电压表，应在原电压表上串联一个定值电阻，故应将电阻箱阻值调至（4）实验的电路图如答案图中所示。（5）分压接法，滑变应选用阻值小的，即R1。选用小滑变，小灯泡两端的电压示数变化比较均匀，线性关系较好；如果选用大滑变，一开始小灯泡两端的电压示数没什么明显变化，接近于滑变右端时，小灯泡两端的电压示数会有一个急剧地变化，调节不便，因此要选用小滑变R1。（6）图像的斜率表示小灯泡电阻倒数（即）的变化情况，从实验曲线可以看出，图像的斜率越来越小，说明随着电压的增加，小灯泡的电阻越来越大。（7）方法一：此时，将定值电阻等效到电源内阻中，于是电源的内阻相当于10.0Ω；将两个小灯泡等效成一个小灯泡，等效后的灯泡和原来一个灯泡的情况比较，相当于在原来每个状态时，电流不变，电压扩大为原来的两倍。把等效后的新电源和等效后的灯泡所对应的伏安特性曲线再分别画到图像中，找到二者的交点，读出交点纵坐标的值再除以2即可得到此电路中每个小灯泡两端的实际电压，如下图1所示。由图可知，。n方法二：由闭合电路欧姆定律得：，即，代入数据得：，相当于将原来的小灯泡与一个、的等效电源接在一起。所以只要将该电源的伏安特性曲线画到图像中，找到二者交点，读出交点纵坐标的值，即可得到答案。如上图2所示。2、测定金属的电阻率【2019顺义二模】（2）小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，他确定了一段铅笔芯做为研究对象，用螺旋测微器测得笔芯的直径如图1所示。他利用伏安法测量其电阻值，测量出7组铅笔芯两端的电压和通过它的电流的数据如下表所示。1234567电流I/A00.100.200.300.400.500.60电压U/V00.170.290.460.630.800.97①螺旋测微器的示数为________________mm。n②请按电流表外接法用笔画线代替导线在答题卡中的实物接线图中完成余下导线的连接。③请在答题卡中的坐标纸上绘出U-I图线。根据图线求得这段铅笔芯电阻的测量值为________。(结果保留两位有效数字)④该测量值与其真实值比较偏（选填“大”或“小”），造成这一系统误差的原因是。【答案】（2）①2.525②实物图连接如下图所示③图线如上图所示电阻的测量值为1.6Ω④偏小，造成这一系统误差的原因是电压表内阻的分流作用【考点】：伏安法测电阻【解析】：①由图可知，螺旋测微器的示数为（2.5+0.01×2.5）mm=2.525mm；②由表格中给出的数据可初步估算出笔芯的电阻值不到1.0Ω，再结合电压表内阻较大，电流表内阻较小，所以电流表外接法误差较小。由表格中给出的数据，电压电流从0开始，所以滑动变阻器要用分压接法。实物图连接如上图所示。③图线如上图所示，。④本实验测量原理是部分电路欧姆定律，即：。在处理数据时，认为是两端的电压，是通过的电流。但实际上，电压表测量的是两端的电压，没有误差，电流表测量的是通过和电压表的共同电流，即通过电流的测量值大于真实值，因此的测量值小于其真实值，造成这一系统误差的原因是电压表内阻的分流作用。n【2019房山二模】21．（18分）在“测量金属电阻率”实验中，某同学为了选用合适的器材，先用多用电表粗测了一段粗细均匀的被测电阻丝的阻值。（1）他用表盘如图所示的多用电表测量电阻丝的电阻。先将选择开关调到电阻挡的“×10”位置，将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，把两笔尖相互接触，调节（选填“S”或“T”），使多用电表的指针指向电阻挡的__________刻线（选填“0”或“∞”）。（2）将红、黑表笔的笔尖分别与电阻丝两端接触，发现指针偏转角度过大，为了测量准确，他应将选择开关调到电阻挡的__________位置（选填“×1”或“×100”）。（3）经过初步测量和分析小明决定采取安培表外接法测量电阻丝的电阻。如图所示是实验室测量该电阻丝实验器材的实物图，图中已连接了部分导线，请补充完整。（4）用刻度尺测量连入电路部分的电阻丝长度为L，用螺旋测微器测量电阻丝的外径d，示数如图所示，电阻丝外径d为________mm。（5）用测得的I、U、L、d等物理量，写出电阻率表达式ρ=_________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。n（6）为了进一步研究滑动变阻器对实验的影响，某同学选择合适的电路后，分别用最大阻值是5Ω、50Ω、2000Ω的三种滑动变阻器做限流电阻。当滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动的过程中，根据实验数据，分别做出电压表读数U随滑片移动距离x的关系曲线a、b、c，如图所示。用最大阻值为2000Ω的滑动变阻器做实验得到的图线是图中的（选填“a”、“b”、“c”）；如果待测电阻两端电压需要有较大的调节范围，同时操作还要尽量方便，应选择图中的（选填“a”、“b”、“c”）所对应的滑动变阻器。【答案】：（1）T，03分（2）×13分（3）见图3分（4）0.725±0.002mm3分（5）3分（6）a、b3分（写对2个给3分，写对一个给1分）【考点】：测量金属电阻率。【解析】：（1）n用多用电表的欧姆档测电阻时，测量前，应将红黑表笔短接，进行欧姆调零，即手动调节表盘右边中偏下的“调零旋钮”，也就是图中的“T”，使指针指向表盘最上面一行右端的“0刻线”。（2）指针偏转角度过大，指的是指针更靠近右侧的0刻度线，说明表盘上读出的数小，选用的×10倍率大，应换用×1的倍率，使表盘上读出的数大一些。（3）实物图连接如上答案图所示。（4）螺旋测微器测量的电阻丝外径d读数为：（0.5+0.01×22.5）mm=0.725mm。（5）由、、三式联立得：。（6）电路图中，电压表测量的是待测电阻丝两端电压，实验中我们需要通过滑动变阻器达到这样一种效果：滑动变阻器的滑片由阻值为零的一端逐渐向阻值最大的另一端移动过程中，电压表的示数有一个明显的变化，即：第一、待测电阻丝两端电压有较大的调节范围，第二、操作尽量方便。因此，滑动变阻器就应该选一个比待测金属丝阻值稍大一些的，这就是限流接法中滑变的选取原则。因此，b图线对应的是最大阻值是50Ω的滑动变阻器。如果选用的滑动变阻器的最大阻值太大，实验中就会出现，刚开始时电压表示数有一个急剧的变化，到后来示数变化不明显且逐渐趋近于零，因此，a图线对应的是最大阻值是2000Ω的滑动变阻器。如果选用的滑动变阻器的最大阻值太小，实验中就会出现，此时电路中的电压大部分在待测电阻丝上，滑动变阻器的调节不起什么作用，电压表示数一直变化不明显，因此，c图线对应的是最大阻值是5Ω的滑动变阻器。3、测电源的电动势和内阻【2019西城二模】21.（18分）用图1所示的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻。蓄电池的电动势E约为2V，内阻r比较小，为了实验的方便，电路中串联了一个定值电阻R0。（1）现有蓄电池、电流表（量程0~0.6A）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干，以及下面的器材：A．电压表（0~3V）B．电压表（0~15V）C．定值电阻（2Ω）D．定值电阻（10Ω）n实验中电压表应选用；R0应选用（选填相应器材前的字母）。（2）图2是实验器材实物图，已连接了部分导线。请根据图1，补充完成实物间的连线。在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最_______端(选填“左”或“右”)。指示灯开关+输出|||||||||||||||||||||V051015|||||||||||||||||||||A051015图2（3）某位同学根据实验记录的数据做出如图3所示的U-I图线，可得出蓄电池的电动势E=__________V，图线的斜率k=____________Ω，电源内电阻r=____________Ω。（4）采用图1电路测量电源电动势和内阻，产生系统误差的主要原因是（）A．电流表的分压作用B．电流表的分流作用C．电压表的分流作用D．电压表的分压作用（5）某位同学在实际操作中发现：开关断开时，电流表的示数为零，电压表却还有较大示数；闭合开关，移动滑片，电压表和电流表示数能够正常变化，获得多组数据。那么，这种闭合开关时所获得的多组数据_________（选填“可以”或“不可以”）n用于求电动势和内阻。结合图2，简要说明“开关断开时，电压表还有较大示数”的原因。【答案】：（1）A;C（2）连线图：右（3）2.03~2.072.45~2.600.45~0.60（4）C（5）可以；具体原因说明见下面解析。【考点】：测定电池的电动势和内阻【解析】：（1）因为蓄电池电动势E约为2V，所以电压表应选用0~3V的，这样可以让电压表指针偏转角度大，测量误差小。因为电流表量程是0~0.6A，结合蓄电池的电动势E约为2V，可估算出蓄电池内阻和定值电阻R0的总和为3Ω左右，此结论也可以根据后面的U-I图像斜率绝对值得出，所以定值电阻R0应选用2Ω。（2）该实验滑变应使用限流接法，相对于电源，电流表应使用外接法，实物连线如上答案图所示。为了保护电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最右端。（3）由U-I图线纵截距，得蓄电池电动势，图线斜率绝对值，电源内电阻。（4）本实验测量原理是闭合电路欧姆定律，即：。考虑问题时，将定值电阻R0n等效到电源内阻中。在处理数据时，认为是路端电压，是通过内阻的电流。电压表测量的就是路端电压，没有误差。电流表测量的是通过滑变的电流，通过电源内阻的电流应该是通过滑变的电流与通过电压表电流之和，在处理数据时没有考虑到电压表所在支路的分流作用，所以本实验系统误差产生的主要原因是电压表分流，所以C选项正确。（5）说明：a连接电压表的正极到开关的连线有误，使开关外接，而导致电源、电压表和定值电阻直接形成回路，所以开关打开时电压表仍有示数；b在上述回路中，由于电压表的内阻远大于回路的其他电阻，所以导致“开关断开时，电压表还有较大示数”。4、练习使用多用电表【2019海淀二模】（1）用多用电表测量一电阻的阻值。①下列操作符合多用电表使用规范的是。A．测量前无需进行机械调零B．先将被测电阻与工作电路断开，再进行测量C．更换不同倍率的欧姆挡测量，无需再进行欧姆调零D．测量结束后，应将选择开关置于“OFF”挡②当选择开关置于倍率为“×100”的欧姆挡时，表盘指针位置如图所示，则被测电阻的阻值为____W。【答案】：（1）①BD（2分）②3200（2分）【考点】：多用电表测电阻【解析】：（1）①多用电表在测量前，必须保证指针在表盘左端欧姆档“”处，如不在则需要用螺丝刀调节表盘中间的“机械调零”旋钮，A选项错误。在测量被测电阻时，应将其与工作电路断开，再进行测量，否则会受到工作电路中其它元器件的影响，致使测量结果不准，所以选项B正确。更换不同倍率的欧姆挡测量时，必须重新进行欧姆调零，所以选项C错误。测量结束后，应将选择开关置于“OFF”挡n或者交流电压最高档，选项D正确。②表盘最上面一行表示欧姆表的表盘，从表盘上可以读出示数为32，再乘以倍率100，即可得到被测电阻的阻值为3200Ω。【2019海淀二模反馈】（1）如图所示为多用电表的示意图，现用它测量某一待测电阻，具体测量步骤如下：①调节_____，使电表指针停在表盘左侧的零刻度线处。②将选择开关旋转到“Ω”档的×100位置。③将红、黑表笔分别插入“+”、“－”插孔，将两表笔，调节，使电表指针指向表盘的(填"0刻线"或"∞刻线")。④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_______的顺序进行操作，再完成读数测量。A．将K旋转到电阻挡"×1k"的位置B．将K旋转到电阻挡"×10"的位置C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准⑤测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。【答案】：（1）①调零螺丝③短接调零旋钮"0刻线"④ADC【考点】：多用电表测电阻【解析】：（1）①多用电表在测量前，必须进行机械调零，即用螺丝刀调节表盘中央的“调零螺丝”，使电表指针指在表盘左侧的零刻度线处。n③用多用电表的欧姆档测电阻时，测量前，应将红黑表笔短接，进行欧姆调零，即手动调节表盘右边中偏下的“调零旋钮”，使指针指向表盘最上面一行右端的“0刻线”。④指针偏转角度过小，说明原来选用的×100倍率小，应换用×1k的倍率。换挡后必须重新进行欧姆调零，然后才能正常测量待测电阻。所以接下来的操作顺序为ADC。【2019昌平二模】（1）在练习使用多用电表（如图8）的实验中，①用多用电表正确测量了一个13Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约为2kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请在以下操作步骤中选择必须的操作，并按操作顺序排列：_____________（选填选项前的字母）。A．用螺丝刀调节表盘下中间部位的指针定位螺丝，使表针指0B．将红表笔和黑表笔接触C．把选择开关旋转到“×1k”位置D．把选择开关旋转到“×100”位置E．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点②如图9所示，甲图是用电流档测小灯泡电流的原理示意图，乙图是用电压档测量小灯泡电压的原理示意图，丙图是用欧姆档测量电阻阻值的原理示意图。其中甲、乙、丙三图中开关在测量时都处于闭合状态。实验中不符合操作规程的是_____________。（选填“甲”、“乙”或“丙”）n【答案】：（1）①DBE　（3分）②丙　（3分）【考点】：练习使用多用电表【解析】：（1）①按照欧姆表的使用规则，接下来先要根据被测电阻的大约值选择合适的倍率，再重新进行欧姆调零。被测电阻的阻值大约是2kΩ，为了减小实验误差，测量时让指针偏转到表盘的中间附近，所以应选用×100档；欧姆调零即红黑表笔短接，手动调节欧姆表右边中略偏下部的“欧姆调零”旋钮使表针指向欧姆零点。因此答案为DBE。②测电流时，用多用电表上合适量程的电流档直接与电路中待测的用电器串联在一起即可，注意电流“红进黑出”，所以甲图正确无误。测电压时，用多用电表上合适量程的电压档直接并联在电路中用电器的两端即可，同样要注意电流“红进黑出”，所以乙图正确无误。测电阻时，要将该用电器从电路中断开测量，否则阻值的测量结果会受到电路中其它用电器元件的影响，产生误差，所以丙图不符合操作规程。【2019朝阳二模】（2）在“练习使用多用电表”的实验中，图1为某多用电表的面板。①若用此电表测量一阻值约为1000Ω的定值电阻，选择开关应调到电阻挡的______（选填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”）位置。②图2为一正在测量中的多用电表表盘。如果选择开关在电阻挡“×100”，则读数为______Ω；如果选择n开关在直流电压挡“50V”，则读数为______V。③若将一个满偏电流为3mA的电流表改装成欧姆表，调零后用它测量阻值为500Ω的标准电阻时，指针恰好在刻度盘的正中间。如果用它测量某待测电阻时，指针指在1mA处，则该待测电阻的阻值为________。A．1000ΩB．1500ΩC．2000ΩD．2500Ω④某欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变小，但此表仍能欧姆调零。现按正确操作方法测量一个阻值为3000Ω的电阻，从理论上分析，该电阻的测量结果________（选填“偏大”、“不变”或“偏小”），其原因是。【答案】：（2）①×100………………………………………………………………………………（2分）②1500…………………………………………………………………………………（2分）25.0…………………………………………………………………………………（2分）③A……………………………………………………………………………………（2分）④偏大…………………………………………………………………………………（2分）具体原因见下面解析……………………………………………………（2分）【考点】：练习使用多用电表【解析】：（2）①用多用电表的欧姆档测量电阻时，为了减小实验误差，应选用合适的倍率，使指针指向表盘刻度的中间附近。因此当被测电阻的阻值约为1000Ω时，应选用×100的倍率。②当选择开关在电阻挡“×100”时，读数为15×100Ω=1500Ω；当选择开关在直流电压挡“50V”时，精度为1V，误差产生在下一位上，所以读数结果为小数点后一位，因此读数结果为25.0。③设改装成的欧姆表电动势为，内阻为，结合题意，根据闭合电路欧姆定律得：、和，联立三式得：，因此选项A正确。④设表头满偏电流为Ig，电池电动势为E，欧姆表内阻为R内，待测电阻为Rx。由和可n得，。因为E变小，所以I变小，即指针偏转角度变小，读数偏大。