（課標(biāo)版）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時訓(xùn)練14 電學(xué)實驗與創(chuàng)新（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、專題限時訓(xùn)練14　電學(xué)實驗與創(chuàng)新 時間：45分鐘 1．一根均勻的細(xì)長空心金屬圓管，其橫截面如圖甲所示，長度為L，電阻R約為5 Ω，這種金屬的電阻率為ρ，因管線內(nèi)徑太小無法直接測量，某同學(xué)設(shè)計下列實驗方案盡可能精確地測定它的內(nèi)徑d. (1)用螺旋測微器測量金屬管線外徑D，圖乙為螺旋測微器校零時的示數(shù)，用該螺旋測微器測量的管線外徑讀數(shù)為5.200 mm，則所測金屬管線外徑D＝5.167 mm. (2)為測量金屬管線的電阻R，取兩節(jié)干電池(內(nèi)阻不計)、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材： A．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻約0.05 Ω)； B．電流表(0～3 A，內(nèi)阻約0.01 Ω)； C．

2、電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約10 kΩ)； D．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻約50 kΩ)； E．滑動變阻器(0～10 Ω，額定電流為0.6 A)； F．滑動變阻器(0～100 Ω，額定電流為0.3 A)． 為準(zhǔn)確測出金屬管線阻值，電流表應(yīng)選A，電壓表應(yīng)選C，滑動變阻器應(yīng)選E.(均填器材前的字母) (3)如下圖所示，請按實驗要求將實物圖中的連線補充完整． 答案：如下圖所示． (4)根據(jù)已知的物理量(長度L、電阻率ρ)和實驗中測量的物理量(電壓表讀數(shù)U、電流表讀數(shù)I、金屬管線外徑D)，則金屬管線內(nèi)徑表達(dá)式為d＝. 解析：(1)螺旋測微器校零時的示數(shù)為3.3×0.01 mm＝0

3、.033 mm；螺旋測微器測量的管線外徑讀數(shù)為5.200 mm，則所測金屬管線外徑D＝5.200 mm－0.033 mm＝5.167 mm. (2)兩節(jié)新的干電池電動勢為3 V，因此電壓表選擇3 V的量程，即C；因為電路中最大電流大約為Im＝＝ A＝0.6 A，為了測量精確，電流表應(yīng)選擇A；滑動變阻器采用限流式接法，因為待測電阻較小，所以滑動變阻器選擇E. (3)由于待測電阻屬于小電阻，所以電流表采用外接法，滑動變阻器采用限流式接法． (4)該實驗需要測量空心金屬管線的內(nèi)徑，通過伏安法測出電阻的大小，結(jié)合電阻定律求出橫截面積，從而根據(jù)外徑求出內(nèi)徑的大小，根據(jù)歐姆定律得R＝，而R＝ρ，則S

4、＝，因為S＝π2－π2，解得d＝. 2．如圖甲為多用電表的電路原理圖．已知選用的電流表內(nèi)阻Rg＝10 Ω、滿偏電流Ig＝10 mA，當(dāng)選擇開關(guān)接3時為量程250 V的電壓表．該多用電表表盤如圖乙所示，下排刻度均勻，C為上排刻度線的中間刻度，由于粗心，上排刻度線對應(yīng)數(shù)值沒有標(biāo)出． (1)若指針指在圖乙所示位置，選擇開關(guān)接1時其讀數(shù)為6.9_mA；選擇開關(guān)接3時其讀數(shù)為173_V(171～175_V均可)． (2)為了測該多用電表歐姆擋的電阻和表內(nèi)電源的電動勢，某同學(xué)在實驗室找到了一個電阻箱，設(shè)計了如下實驗： ①將選擇開關(guān)接2，紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏； ②將多

5、用電表紅黑表筆與電阻箱相連，調(diào)節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處，此時電阻箱如圖丙所示，則C處刻度應(yīng)為150_Ω. ③計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為1.5 V．(保留2位有效數(shù)字) 解析：(1)選擇開關(guān)接1時測電流，其分度值為0.2 mA，示數(shù)為6.9 mA；選擇開關(guān)接3時測電壓，其分度值為5 V，其示數(shù)為173 V； (2)②由題圖丙所示電阻箱可知，電阻箱示數(shù)為0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω；③由題圖乙所示可知，指針指在C處時，電流表示數(shù)為5 mA＝0.005 A，C處電阻為中值電阻，則電表內(nèi)阻為150 Ω，電源電動勢E＝I(R＋R內(nèi))＝0.00

6、5×(150＋150) V＝1.5 V. 3．(2019·全國卷Ⅱ)某小組利用圖(a)所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關(guān)系，圖中和為理想電壓表；R為滑動變阻器，R0為定值電阻(阻值100 Ω)；S為開關(guān)，E為電源．實驗中二極管置于控溫爐內(nèi)，控溫爐內(nèi)的溫度t由溫度計(圖中未畫出)測出．圖(b)是該小組在恒定電流為50.0 μA時得到的某硅二極管U-t關(guān)系曲線．回答下列問題： (1)實驗中，為保證流過二極管的電流為50.0 μA，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電壓表的示數(shù)為U1＝5.00 mV；根據(jù)圖(b)可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)的溫度t升高時，硅二極管正向電阻變小(填“

7、變大”或“變小”)，電壓表示數(shù)增大(填“增大”或“減小”)，此時應(yīng)將R的滑片向B(填“A”或“B”)端移動，以使示數(shù)仍為U1. (2)由圖(b)可以看出U與t成線性關(guān)系．硅二極管可以作為測溫傳感器，該硅二極管的測溫靈敏度為＝2.8×10－3 V/℃(保留2位有效數(shù)字)． 解析：(1)實驗中硅二極管與定值電阻R0串聯(lián)，由歐姆定律可知，定值電阻兩端電壓U1＝IR0＝50.0 μA×100 Ω＝5.00 mV；由圖(b)可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)溫度升高時，硅二極管兩端電壓減小，又圖(b)對應(yīng)的電流恒為50.0 μA，可知硅二極管的正向電阻變小，由“串反”規(guī)律可知，定值電阻R0兩端電壓增大，即電壓表示數(shù)增

8、大，應(yīng)增大滑動變阻器接入電路的阻值以減小電路中的電流，從而使電壓表示數(shù)保持不變，故應(yīng)將R的滑片向B端移動．(2)由圖(b)可知||＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃. 4．某實驗小組用如圖甲所示的電路圖來測量電流表(量程2 mA，內(nèi)阻約為200 Ω)的內(nèi)阻，除待測電流表、1.5 V的電源、開關(guān)和導(dǎo)線外，還有下列可供選擇的實驗器材： A．定值電阻R1 B．定值電阻R2 C．滑動變阻器R3(最大阻值為20 Ω) D．滑動變阻器R4(最大阻值為1 000 Ω) E．電阻箱Rx(最大阻值為999.9 Ω) F．靈敏電流計G(內(nèi)阻很小可忽略) (1)為確保安全，精準(zhǔn)實驗．滑動變阻器

9、應(yīng)選用__C__ (填寫器材前對應(yīng)的字母)． (2)用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物圖乙連接成實驗電路圖． 答案：見解析圖 (3)在閉合開關(guān)前滑動變阻器的滑片應(yīng)置于b(選填“a”或“b”)端，然后閉合開關(guān)移動滑動變阻器的滑片使待測表的示數(shù)適當(dāng)后再不移動滑片，只調(diào)節(jié)Rx，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Rx＝400 Ω時靈敏電流計的示數(shù)正好為零；將電阻箱和待測電流表位置互換，其他不動，再次調(diào)節(jié)Rx′＝100 Ω時靈敏電流計的示數(shù)又正好為零，由此可知待測電流表的內(nèi)阻為200 Ω. 解析：(1)由于電源電動勢較小，而兩個滑動變阻器都沒有給出額定電流可認(rèn)為兩個都是安全的，此時為便于調(diào)節(jié)滑動變阻器宜小不宜大，選C即可．

10、(2)實物圖如圖所示． (3)為確保電路安全，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于b端，讓分壓電路的電壓最?。?dāng)Rx＝400 Ω時電流計的示數(shù)正好為零，表明＝；將電阻箱和待測電流表位置互換，電流計的示數(shù)又正好為零時有＝，于是有RA＝，代入數(shù)據(jù)得RA＝200 Ω. 5．某實驗小組要測定一銘牌上只有額定電壓為10 V、而其他字跡不清楚的直流電動機正常工作時的機械效率，現(xiàn)實驗室提供的器材有電流表、電壓表、滑動變阻器(阻值較小)、備用電池若干節(jié)，開關(guān)、若干導(dǎo)線、固定電池的電池盒、細(xì)線、重物． (1)小組成員設(shè)計如圖甲、乙兩個測量電路，其中比較合理的是乙圖(選填“甲”或“乙”)． (2)根據(jù)選取的電

11、路圖完善下面丙圖中用電動機提升重物的實物電路連接． 答案：見解析 (3)閉合電鍵前應(yīng)將丙圖中的滑動變阻器的滑片移到最右端(選填“左”或“右”)．閉合電鍵后移動滑動變阻器，使電壓表和電流表都有明顯的示數(shù)，但電動機并未轉(zhuǎn)動，讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)分別為2 V、1 A．繼續(xù)移動滑動變阻器的滑片，將電壓表的示數(shù)調(diào)為10 V，這時電流表的示數(shù)為0.4 A．此時電動機輸出的機械功率為3.68 W，若重物重為8 N，則重物上升的速度大小為0.46 m/s. 解析：(1)乙電路能夠使得電動機得到從零開始連續(xù)可調(diào)的電壓，便于調(diào)節(jié)到在電壓較低的情況下電動機不轉(zhuǎn)時的電壓表和電流表的值，便于測出電動機線圈的電阻，故選乙圖較好． (2)根據(jù)電路圖連接實物圖，如圖所示， (3)為了使閉合電鍵時滑動變阻器的輸出電壓為零，應(yīng)將丙圖中的滑動變阻器的滑片移到最右端． 根據(jù)歐姆定律可得：電動機線圈的內(nèi)阻：r＝＝ Ω＝2 Ω. 加額定電壓時，電動機的輸出功率即機械功率： P機＝U2I2－Ir＝10×0.4 W－(0.4)2×2 W＝3.68 W. 若重物的重力為8 N，由瞬時功率公式：P機＝mgv 可得重物上升的速度為v＝＝ m/s＝0.46 m/s.