2021届高考物理二轮复习专题突破：实验专题复习之电学实验_试卷库

2021届高考物理二轮复习专题突破：实验专题复习之电学实验

年级：学科：类型：来源：91题库

一、实验探究题（共16小题）

1、某一小型电风扇额定电压为4.0V，额定功率为2.4W。某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：

A．电源E（电动势为4.5V，内阻忽略不计）

B．电压表V（量程为0～5V，内阻约为4kΩ）

C．电流表A₁（量程为0～0.6A，内阻约为0.2Ω）

D．电流表A₂（量程为0～3A，内阻约为0.05Ω）；

E．滑动变阻器R₁（最大阻值10Ω，额定电流1A）

F．滑动变阻器R₂（最大阻值2kΩ，额定电流100mA）

①为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用，滑动变阻器应选用．（填所选仪器前的字母序号）．

②请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线内。

③操作过程中发现，小电风扇通电后，电压表读数大于0.5V时，小电风扇才会开始转动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为，正常工作时的发热功率为，电风扇的机械功率为。（以上三空计算结果均保留到小数点后一位）

2、某实验小组要测量定值电阻Rx的阻值,实验室提供的器材规格如下：

A．待测电阻 $\text{[math]}$ 阻值约为 $\text{[math]}$ )

B．电流表G₁ $\text{[math]}$ 量程为10mA,内阻R_G1未知 $\text{[math]}$

C．电流表G₂ $\text{[math]}$ 量程为30mA,内阻R_G2未知 $\text{[math]}$

D．电阻箱 $\text{[math]}$ 最大阻值为 $\text{[math]}$ )

E.电池阻 $\text{[math]}$ 节干电池 $\text{[math]}$

F.开关一只,导线若干

该小组根据现有的器材设计了如图所示的电路,实验过程如下：

a.根据电路图,连接实验器材

b.先将电阻箱的阻值调到最大,然后闭合开关S,调节电阻箱的阻值,记录电流表 $\text{[math]}$ 的示数 $\text{[math]}$ 和电流表 $\text{[math]}$ 的示数, $\text{[math]}$ 及对应的电阻箱的阻值b.

$\text{[math]}$ 多次调节电阻箱的阻值,改变两个电流表的示数,并记录数据 $\text{[math]}$ 数据处理：以 $\text{[math]}$ 为纵坐标,以对应的电阻箱的阻值R为横坐标,描点连线得到如图所示的倾斜直线

(1)待测电阻 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。电流表G₁的内阻R_G1 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2)若将电流表 $\text{[math]}$ 与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表,应将电阻箱的阻值调为__ $\text{[math]}$ 。

3、某研究小组收集了两个电学元件：电阻R₀(约为2 kΩ)和手机中的锂电池(电动势E标称值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA)．实验室备有如下器材：

A．电压表V(量程3 V，电阻R_V约为4.0 kΩ)

B．电流表A₁(量程100 mA，电阻R_A1约为5 Ω)

C．电流表A₂(量程2 mA，电阻R_A2约为50 Ω)

D．滑动变阻器R₁(0～40 Ω，额定电流1 A)

E．电阻箱R₂(0～999.9 Ω)

F．开关S一只，导线若干

(1)为了测定电阻R₀的阻值，小明设计了一电路，如图甲所示为其对应的实物图，图中的电流表A应选 (选填“A₁”或“A₂”)，请将实物连线补充完整．

(2)为测量锂电池的电动势E和内阻r，小红设计了如图乙所示的电路图．根据测量数据作出 $\text{[math]}$ 图象，如图丙所示．若该图线的斜率为k，纵轴截距为b，则该锂电池的电动势E＝，内阻r＝ (用k、b和R₂表示)．该实验的测量值偏小，造成此系统误差的主要原因是．

4、某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如图1所示的电路研究某长薄板电阻R_x的压阻效应，已知R_x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：

A．电源E（电动势3V，内阻约为1Ω）

B．电流表A₁（0～0.6A，内阻r₁＝5Ω）

C．电流表A₂（0～0.6A，内阻r₂≈1Ω）

D．开关S，定值电阻R₀＝5Ω

(1)为了比较准确地测量电阻R_x的阻值，请完成虚线框内电路图的设计。

(2)在电阻R_x上加一个竖直向下的力F（设竖直向下为正方向），闭合开关S，记下电表读数，A₁的读数为I₁ ， A₂的读数为I₂ ，得R_x＝。（用字母表示）

(3)改变力的大小，得到不同的R_x值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R_x值。最后绘成的图象如图2所示，除观察到电阻R_x的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是。当F竖直向下时，可得F_x与所受压力F的数值关系是R_x＝。

5、如图甲所示，是一块厚度均匀、长宽比为5：4的长方形合金材料薄板式电阻器，a、b和c、d是其两对引线，长方形在a、b方向的长度大于在c、d方向的长度。已知该材料导电性能各向同性。某同学想测定该材料的电阻率。他选取的器材有：①多用电表；②游标卡尺；③螺旋测微器；④学生电源；⑤电压表V（量程：3V，内阻约为3kΩ）；⑥电流表A（量程：0.6A，内阻约为0.2Ω）；⑦滑动变阻器R₀（最大阻值10Ω）；⑧开关S、导线若干。

(1)用多用电表粗测该电阻器的电阻值。他首先调整多用电表“指针定位螺丝”，使指针指在零刻度；再将选择开关旋至电阻挡“×1”挡位，两支表笔金属部分直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω”。然后，用两支表笔分别连接电阻器的a、b引线，多用电表表盘指针位置如图乙所示。a、b两引线之间的电阻值R＝Ω。

(2)用游标卡尺和螺旋测微器分别测量薄板的宽度和厚度，结果如图丙所示，则宽度L_cd＝mm，厚度D＝mm。

(3)为了精确测定a、b两引线之间的电阻值R，该同学在图丁所示的实物中，已经按图丁中电路图正确连接了部分电路；请用笔画线代替导线，完成剩余电路的连接。

(4)若该同学保持电路不变，只将a、b引线改接为c、d引线，测量c、d之间的电阻值，则测量c、d之间电阻值的相对误差（填“大于”、“小于”或“等于”）测量a、b之间电阻值的相对误差。

(5)计算该材料电阻率的表达式ρ＝。[式中用到的物理量的符号均要取自（1）（2）（3）问]

6、某小组要测量 $\text{[math]}$ 微安表的内阻，选用的器材有：

待测微安表 $\text{[math]}$ （量程0~200 $\text{[math]}$ ，内阻约几百欧）；微安表 $\text{[math]}$ （量程0~300 $\text{[math]}$ ，内阻约几百欧）；电压表V（量程0~3V，内阻约为3kΩ）；滑动变阻器R₁（阻值0~10Ω）；滑动变阻器R₂（阻值0~20kΩ）；电阻箱R₀（阻值0~9999Ω）；电源（电动势3V，内阻不计）；导线和开关若干。要求尽可能减小实验误差，甲、乙、丙三位同学分别进行实验：

(1)甲同学设计了如图（a）的电路，利用伏安法测量 $\text{[math]}$ 表的内阻，该电路是（填“合理”或“不合理”）的；

(2)乙同学设计了如图（b）的电路，滑动变阻器R应选用（填“R₁”或“R₂”），主要实验步骤如下：

①断开S₂、接通S₁ ，调节R，使微安表 $\text{[math]}$ 指针指在200 $\text{[math]}$ 处；

②保持R的滑片不动，再接通S₂ ，调节R₀ ，使电流表指针指在150 $\text{[math]}$ 处，读出R₀的阻值为1350Ω，则微安表 $\text{[math]}$ ，的内阻测量值为Ω，与真实值相比（填“偏大”或“偏小”）；

(3)丙同学设计了如图（c）的电路，主要实验步骤如下：先把开关S掷到1，微安表 $\text{[math]}$ 的读数为I，再把开关S掷到2，调节电阻箱R₀ ，直至微安表的读数也为I，记录此时电阻箱R₀的读数即为微安表

$\text{[math]}$ 的阻值。但该同学在操作时发现，电阻箱R₀在几百欧的范围内调节时，微安表 $\text{[math]}$ 的读数几乎是不变的，因此该方法实际上很难准确测出微安表 $\text{[math]}$ 的阻值，其主要原因是。

7、某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：

(1)用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1k、×100、×10、×1，该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大（指针位置如图中虚线所示）。为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：

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a．；

b．两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0处；

c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是Ω。

(2)为了尽量准确测该电阻，要求测量时，电表指针有较大偏转，测量多组数据。除被测电阻外，还备有如下实验仪器，请选择仪器，设计实验电路。

A．电压表V（量程20V，内阻约为25kΩ）

B．电流表A₁（量程50mA、内电阻r₁=20Ω）

C．电流表A₂（量程100mA、内电阻约5Ω）

D．定值电阻R₀（80Ω）

E．滑动变阻器R（ $\text{[math]}$ ）

F．电源：电动势E=6V，内电阻较小

G．导线、开关若干

请在虚线框内画出能准确测量电阻R_x的电路图（要求在电路图上标出元件符号），请根据设计的电路图写出R_x的测量值表达式R_x=。

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8、现有一个阻值大约为20Ω 的电阻,为了更精确地测量其电阻,实验室给出了以下器材：

①电流表G₁（0～50mA，内阻r₁=3Ω）

②电流表G₂（0～100mA，内阻r₂=1Ω）

③定值电阻R₁（R₁=150Ω）

④定值电阻R₂（R₂=15Ω）

⑤滑动变阻器R（0～5Ω）

⑥干电池（1.5V，内阻不计）

⑦开关S及导线若干

(1)某同学设计了如图甲所示的电路图，其中A、B一个为被测电阻、一个为定值电阻，请问图中电阻为被测电阻（填“A”或“B”），定值电阻应选（填“R₁”或“R₂”）

(2)若某次测得电流表G₁、G₂的示数分别为I₁、I₂_．则被测电阻的大小为（用已知和测量物理量的符号表示）．

(3)若通过调节滑动变阻器，该同学测得多组I₁、I₂的实验数据，根据实验数据做出I₁、I₂的图象如图乙所示，并求得图象的斜率k =1.85，则被测电阻的大小为Ω（保留三位有效数字）．

9、⑴某实验小组为了测量某一电阻Rx的阻值，他们先用多用电表进行粗测，测量出Rx的阻值约为18Ω左右．为了进一步精确测量该电阻，实验台上有以下器材：

A．电流表(量程15mA，内阻未知)

B．电流表(量程0.6A，内阻未知)

C．电阻箱(0～99.99Ω)

D．电阻箱(0～999.9Ω)

E.电源(电动势约3V，内阻约1Ω)

F.单刀单掷开关2只

G.导线若干

甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材，按照如下步骤完成实验：

a.先将电阻箱阻值调到最大，闭合S₁ ，断开S₂ ，调节电阻箱阻值，使电阻箱有合适的阻值R₁ ，此时电流表指针有较大的偏转且示数为I；

b.保持开关S₁闭合，再闭合开关S₂ ，调节电阻箱的阻值为R₂ ，使电流表的示数仍为I．

①根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择，电阻箱应选择（选填器材前的字母）

②根据实验步骤可知，待测电阻Rx= （用步骤中所测得的物理量表示）．

⑵同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻．若已知所选电流表的内阻R_A=2.0Ω，闭合开关S₂ ，调节电阻箱R，读出多组电阻值R和电流I的数据；由实验数据绘出的 $\text{[math]}$ -R图象如图乙所示，由此可求得电源电动势E= V，内阻r= Ω．(计算结果保留两位有效数字)

10、

(1)螺旋测微器如图甲所示。在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动（选填“A”、“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。其中某一次测量结果如图乙所示，其读数应为mm。

(2)用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：

①旋动部件，使指针对准电流的“0”刻线。

②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。

③将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件，使指针对准电阻档的“0”刻度线。

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接在被测电阻的两根引线上

D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准

11、某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：

(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为mm。

(2)用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径为mm。

(3)用多用电表的电阻“×10Ω”档，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的电阻值约为Ω。若使用的是直流电压“10V”档，则该电压的读数为V。

(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：

待测圆柱体电阻R；开关S；导线若干；

电流表A₁（量程0~4 mA，内阻约50 Ω）电流表A₂（量程0~10 mA，内阻约30 Ω）；

电压表V₁（量程0~3 V，内阻约10 kΩ）电压表V₂（量程0~15 V，内阻约25 kΩ）；

直流电源E（电动势4 V，内阻不计）

滑动变阻器R₁（阻值范围0~15 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A）；

滑动变阻器R₂（阻值范围0~2 kΩ，允许通过的最大电流为0.5 A）

为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，电阻R两端的电压从零调起，在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，电流表应选用。电压表应选用滑动变阻器应选用（填写器材序号）。

12、某物理学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元件R₁（6 V，2.5 W）的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：

A．直流电源（6 V，内阻不计） B．电流表G（满偏电流3 mA，内阻Rg=10 Ω）

C．电流表A（0~0.6 A，内阻未知） D．滑动变阻器R（0~20 Ω ，5 A）

E.滑动变阻器R′（0~200 Ω ，1 A） F.定值电阻R₀（阻值1 990 Ω） G.开关与导线若干

(1)在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用。（填写器材序号）

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(2)根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件R₁伏安特性曲线的电路原理图（R₁可用“

”表示）。（画在方框内）

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(3)将上述电子元件R₁和另一电子元件R₂接入如图所示的甲电路中，它们的伏安特性曲线分别如图乙中Oa、Ob所示。电源的电动势E=6.0 V，内阻忽略不计。调节滑动变阻器R，使电子元件R₁和R₂消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件R₁的阻值为Ω，（结果保留两位有效数字）。

13、

(1)某实验小组在“测定金属丝的电阻率”的实验过程中，先如图甲所示用多用表 $\text{[math]}$ 挡粗测金属丝的电阻为 $\text{[math]}$ ；然后如图乙所示用游标卡尺测得金属丝的长度l为cm、用螺旋测微器测得金属丝的直径d为mm；最后如图丙所示测出流过金属丝的电流和金属丝两端电压，则电流和电压的读数值依次是、。

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(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 $\text{[math]}$ ，电流表内阻约几欧，电压表内阻约 $\text{[math]}$ 电源为干电池 $\text{[math]}$ 不宜在长时间、大功率状况下使用 $\text{[math]}$ ，电动势 $\text{[math]}$ ，内阻很小。则以下电路图中 $\text{[math]}$ 填电路图下方的字母代号 $\text{[math]}$ 电路为本次实验应当采用的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏。

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(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值 $\text{[math]}$ ，那么精确测量金属丝电阻 $\text{[math]}$ 的最佳电路应是图中的电路 $\text{[math]}$ 填电路图下的字母代号。此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 用题中字母代号表示 $\text{[math]}$ 金属丝的电阻率为 $\text{[math]}$ 用直接测量的字母表示 $\text{[math]}$ 。