2020届高三物理一轮复习收尾二轮专题突破检测 电学、光学实验（均为2020年高考题及模拟题） 15页

电学、光学实验 ‎ ‎(60分钟　100分)‎ ‎1.(10分)(2020·福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图):‎ ‎(1)下列说法哪一个是错误的　　 。(填选项前的字母)‎ A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝 B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐 C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距Δx=‎ ‎(2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为　　　 mm。‎ ‎2.(10分)(2020·资阳二模)在“测定电源的电动势和内阻”的实验中,有以下器材:‎ A.待测干电池组E(电动势约为4.5V,内阻r约2Ω)‎ B.电压表(量程3 V、内阻很大)‎ C.电流表(量程0.5 A、内阻很小)‎ D.滑动变阻器(0～20Ω)‎ E.电阻箱R0(0～999.9Ω,用作定值电阻)‎ F.电键、导线若干 ‎(1)图甲中,电阻箱面板显示其阻值R0=　　　　Ω。‎ ‎(2)图乙为用以上器材连接的不完整的电路,为完成实验,请在乙图中补画出一根导线构成完整实验电路。‎ ‎(3)利用实验测得的多组电压表示数和对应的电流表示数,绘出了如图丙所示的U-I关系图线,若图线在U轴的截距为U0,在I轴的截距为I0,则可以求得电池组电动势E=　　　　,内阻r=　　　　　　。(用给定的物理量符号表示)。‎ ‎3.(10分)(2020·锦州模拟)实际电压表内阻并不是无限大,可等效为理想电压表与较大的电阻的并联。测量一只量程已知的电压表的内阻,器材如下:‎ ‎①待测电压表(量程3V,内阻约3kΩ待测)一只,‎ ‎②电流表(量程3A,内阻0.01Ω)一只,‎ ‎③电池组(电动势约为3V,内阻约1Ω),‎ ‎④滑动变阻器一个,‎ ‎⑤变阻箱(可以读出电阻值,0～9999Ω)一个,‎ ‎⑥开关和导线若干。‎ 某同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:‎ ‎(1)该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。为了更准确地测出该电压表内阻的大小,你认为其中相对比较合理的是　　　(选填“甲”或“乙”)电路。‎ ‎(2)用你选择的电路进行实验时,闭合开关S,改变阻值,记录需要直接测量的物理量:电压表的读数U和　　　　　　　(填上文字和符号)。‎ ‎(3)选择下面的坐标轴,作出相应的直线图线,其中合理的是　　　　。‎ A.U-I　　　B.U-　　　C.-R　　　D.U-R ‎(4)设直线图像的斜率为k、截距为b,请写出待测电压表内阻表达式RV=　　　　。‎ ‎4.(10分)(2020·漳州二模)某同学想用如图甲所示的电路描绘某一热敏电阻的伏安特性曲线,实验室提供下列器材:‎ A.电压表V1(0～5 V,内阻约5 kΩ)‎ B.电压表V2(0～15 V,内阻30 kΩ)‎ C.电流表A(0～25 mA,内阻约0.2Ω)‎ D.滑动变阻器R1(0～10Ω,额定电流1.5 A)‎ E.滑动变阻器R2(0～1000Ω,额定电流0.5 A)‎ F.定值电阻R0‎ G.热敏电阻RT H.直流电源(电动势E=6.0V,内阻r=1.0Ω)‎ I.开关一个、导线若干 ‎(1)为了保证实验的安全,滑动变阻器的滑片在开关闭合前应置于　　　(选填“a端”“中央”或“b端”)。‎ ‎(2)该同学选择了适当的器材组成描绘伏安特性曲线的电路,得到热敏电阻电压和电流的7组数据(如表),请你在坐标纸上作出热敏电阻的伏安特性曲线。‎ 电压U/V ‎0.0‎ ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎2.4‎ ‎3.0‎ ‎3.6‎ ‎4.0‎ 电流I/mA ‎0.0‎ ‎1.8‎ ‎5.8‎ ‎8.0‎ ‎11.8‎ ‎16.0‎ ‎20.0‎ ‎(3)由此曲线可知,该热敏电阻的阻值随电压的增大而　　　　(选填“增大”或“减小”)。该同学选择的电压表是　　　(选填“A”或“B”),选择的滑动变阻器是　　　(选填“D”或“E”)。‎ ‎(4)若将该热敏电阻RT与一定值电阻R0和电源组成如图乙所示电路,现测得电路中电流为15mA,则定值电阻的阻值R0=　　　　Ω。‎ ‎5.(15分)(2020·北京高考)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。‎ ‎(1)现有电源(4V,内阻可不计),滑动变阻器(0～50Ω,额定电流2A),开关和导线若干以及下列电表 A.电流表(0～3 A,内阻约0.025Ω)‎ B.电流表(0～0.6 A,内阻约0.125Ω)‎ C.电压表(0～3 V,内阻约3 kΩ)‎ D.电压表(0～15 V,内阻约15 kΩ)‎ 为减小测量误差,在实验中,电流表应选用　　　,电压表应选用　　　(选填器材前的字母);实验电路应采用图中的　　　 (选填“甲”或“乙”)。‎ ‎(2)如图是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图中实物间的连线。‎ ‎(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图所示,可得该电阻的测量值Rx==　　　　Ω(保留两位有效数字)。‎ ‎(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是　　　;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是　　　。(选填选项前的字母)‎ A.电流表测量值小于流经Rx的电流值 B.电流表测量值大于流经Rx的电流值 C.电压表测量值小于Rx两端的电压值 D.电压表测量值大于Rx两端的电压值 ‎(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压U也随之增加,下列反映U-x关系的示意图中正确的是　　　 。‎ ‎6.(15分)使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至“×1Ω”挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:‎ ‎(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作,则表笔a为　　　(选填“红”或“黑”)色;‎ ‎(2)若适当调节电阻箱后,图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为　　　 　Ω,电流表的读数为 ‎　　　　mA,电阻箱的读数为　　　　Ω;‎ ‎(3)将图甲中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为　　　mA;(保留3位有效数字)‎ ‎(4)计算得到多用电表内电池的电动势为　　 　V。(保留3位有效数字)‎ ‎7.(15分)(2020·山东高考)(1)图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢笔帽的内径时,应该用游标卡尺的　　　　(选填“A”“B”或“C”)进行测量;示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为　　　　mm。‎ ‎(2)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH为霍尔电压,且满足UH=k,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。‎ ‎①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与　　　　(选填“M”或“N”)端通过导线相连。‎ ‎②已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如表所示。‎ I/×10-3A ‎3.0‎ ‎6.0‎ ‎9.0‎ ‎12.0‎ ‎15.0‎ ‎18.0‎ UH/×10-3V ‎1.1‎ ‎1.9‎ ‎3.4‎ ‎4.5‎ ‎6.2‎ ‎6.8‎ 根据表中数据在给定坐标纸上画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为　　　　　　　　　　　×10-3V·m·A-1·T-1(保留2位有效数字)。‎ ‎③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路。S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。为使电流自Q端流入,P端流出,应将S1掷向　　　　(选填“a”或“b”),S2掷向　　　　(选填“c”或“d”)。‎ 为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串接在电路中。在保持其他连接不变的情况下,该定值电阻应串接在相邻器件　　　　　和 ‎　　　　(填器件代号)之间。‎ ‎8.(15分)(2020·南京模拟)某同学要测量一电阻Rx(阻值约18Ω)的阻值,实验室提供如下器材:电池组E(电动势3V,内阻约1Ω);电流表(量程0～0.6A,内阻约0.5Ω);电压表(量程0～3V,内阻约5kΩ);电阻箱R(阻值范围0～99.99Ω,额定电流1A);开关S,导线若干。‎ ‎(1)为使测量尽可能准确,应采用下面图甲给出的　　　　所示电路进行测量。‎ ‎(2)如表中记录了电阻箱阻值R及对应电流表、电压表的测量数据I、U,请在图乙坐标纸上作出-图像,根据图像得出电阻Rx的测量值为　　　　Ω。‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ R/Ω ‎8‎ ‎12‎ ‎16‎ ‎20‎ ‎24‎ I/A ‎0.44‎ ‎0.36‎ ‎0.32‎ ‎0.29‎ ‎0.25‎ U/V ‎2.30‎ ‎2.40‎ ‎2.57‎ ‎2.60‎ ‎2.70‎ ‎/Ω-1‎ ‎0.19‎ ‎0.15‎ ‎0.12‎ ‎0.11‎ ‎0.09‎ ‎/Ω-1‎ ‎0.13‎ ‎0.08‎ ‎0.06‎ ‎0.05‎ ‎0.04‎ ‎(3)此实验中电阻Rx的测量值与真实值相比　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。‎ 答案解析 ‎1. 【解析】(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝,A选项不正确。目镜分划板中心应与亮纹中心对齐,使得移动过程测出的条纹间距较为准确,B选项正确。目镜移过n条亮纹,则亮条纹间距Δx=,C选项正确,故选A。‎ ‎(2)主尺读数是1.5mm,螺旋读数是47.0×0.01 mm,因此示数为1.970 mm。‎ 答案:(1)A　(2)1.970‎ ‎2.【解析】(1)电阻箱面板阻值 R0=(100×0+10×0+8×1+0.1×0)Ω=8.0Ω ‎(2)乙图中电压表未连入电路,可使电压表的“+”接线柱和电阻箱连接,如图所示 ‎(3)电路I=0时,E=U0,滑动变阻器连入电阻为零时,电流最大,最大I0=,所以r=-R0。‎ 答案:(1)8.0　(2)见解析 ‎(3)U0　-R0‎ ‎3.【解析】由于电压表内阻约3kΩ ‎,若电压表与电流表串联测量,则电流小于1mA,对于量程3A的电流表,指针几乎不偏转,改变滑动变阻器的电阻时,电路中的电流基本不变,所以不能准确地测出该电压表内阻的大小,电路甲不合理;对于电路乙,闭合开关S,选取电阻箱的不同阻值R,对应记录电压表的读数U,记录需要直接测量的物理量:电压表的读数U和电阻箱的阻值R。由闭合电路欧姆定律,E=U+U·(R+r),可变换成=+r+R,由于电压表内阻远大于电池组内阻r,可以略去r项,写成=+R,选择-R,作出相应的直线图线。图线斜率k=,截距b=,所以电压表内阻RV=。‎ 答案:(1)乙　(2)电阻箱的阻值R ‎(3)C　(4)‎ ‎4.【解析】(1)为了保证实验的安全,在闭合开关的瞬间,应使流过电流表的电流最小,则应将滑片置于a端。‎ ‎(2)根据表中数据在坐标纸上描点,再用平滑的曲线连接各点,图像如图所示。‎ ‎(3)图像中曲线的斜率表示电阻的倒数,所以热敏电阻的阻值随电压的增大而减小;图像中电压测量的最大值为4.0V,故电压表应选A;为了便于调节滑动变阻器,应在安全的情况下选最大阻值较小的D。‎ ‎(4)当电路中电流I=15mA时,由图像可得U=3.5V,则R0+r=,解得R0=166Ω。‎ 答案:(1)a端　(2)图见解析 ‎(3)减小　A　D　(4)166‎ ‎5.【解析】(1)由于电源电动势为4V,15 V的电压表量程太大,读数误差太大,故电压表应选C;当电压表满偏时,电路中的最大电流约为Im==0.6A,电流表应选B;又因为=600≫=40,电流表应外接,故电路应选甲。‎ ‎(2)根据电路图甲进行实物连接,如图所示。‎ ‎(3)根据电表读数I=0.50A,U=2.60V,则被测电阻为Rx==5.2Ω。‎ ‎(4)甲图中电流表测量的是流过被测电阻与电压表的电流之和,故B正确;乙图中电压表测量的是被测电阻与电流表的电压之和,故D正确。‎ ‎(5)由于随着滑片的移动,Rx两端的电压增大,说明电路中电流增大,变阻器接入电路的电阻减小,设变阻器的最大电阻为R,单位长度电阻丝阻值为k,则Rx两端的电压为U=,由此得随x的增大,U增大,但不是简单的线性关系,又当x=0时,U最小,且U=>0,随x的增大,电压的变化加快,故A正确。‎ 答案:(1)B　C　甲　(2)见解析图　(3)5.2‎ ‎(4)B　D　(5)A ‎6.【解析】(1)根据“红进黑出”的一般原则,对多用电表,电流从红表笔进入多用电表,从黑表笔流出多用电表,由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极,故a表笔为多用电表的黑表笔。‎ ‎(2)多用电表读数为R=14.0Ω;电流表读数为I=53.0mA;电阻箱读数为4×1Ω+6×0.1Ω=4.6Ω。‎ ‎(3)多用电表接外电路时,考虑到多用电表表头的电流刻度是均匀的,其表头偏转的格数与表盘总格数之比为26∶50,而多用电表接外电路时,外电路电流表示数为I=53.0mA,设两表笔短接时通过多用电表的电流为I0,则=,解得I0=102mA。‎ ‎(4)设多用电表内阻为r,已知外电路电阻为R=14.0Ω,多用电表接外电路时:E=I(r+R),多用电表两表笔短接时:E=I0‎ r,联立解得多用电表内电池的电动势E=1.54V。‎ 答案:(1)黑　(2)14.0　53.0　4.6　(3)102　(4)1.54‎ ‎7.【解析】(1)根据游标卡尺的特点可知,应用游标卡尺的短测量角A测量物体的内径;游标卡尺为20分度,因此,游标卡尺的精确度为0.05mm,该钢笔帽的内径为d=11mm+0.05mm×6=11.30mm;‎ ‎(2)①该题中电流是由正电荷的定向移动形成的,根据左手定则可知,正电荷由P向Q运动的过程中,在洛伦兹力的作用下向M一侧偏转,因此,M一侧积累了正电荷,N侧积累了负电荷,M、N之间存在电势差,且M一侧为正极,电压表的正极应该与M连接;②在坐标纸上描出各坐标点,用一条平滑的直线连接各坐标点,在坐标纸上作出UH-I图线。‎ 根据图线可知=k=,将B=0.10T,d=0.40mm代入,‎ 解得:k=1.5×10-3V·m·A-1·T-1‎ ‎③为使电流自Q端流入,P端流出,S1应掷向b,S2掷向c;为了保证测量安全,串接在电路中的定值电阻应该在任何操作下都确保所有仪器安全,定值电阻应该接在干路上,且对电源有保护作用,故定值电阻应该接在S1与E之间(或接在S2与E之间)。‎ 答案:(1)A　11.30　(2)①M　②UH-I图线见解析　1.5　③b　c　S1　E(或S2　E)‎ ‎8.【解析】(1)由于待测电阻阻值较小,采用电流表外接;由于电流表量程太大,需要给待测电阻并联一可读出电阻值的分流电阻,所以选择电路图A。‎ ‎(2)利用描点法作出-图像,根据电路图A,利用欧姆定律和并联电路规律,+=I,解得=+。对照图像,图像在纵轴截距的倒数为待测电阻阻值,即Rx=Ω=16.4Ω。‎ ‎(3)因电压表的分流作用,图像在纵轴上的截距应为+,因此测得的Rx值偏小。‎ 答案:(1)A　(2)图像见解析　16.4　(3)偏小