电学实验高考真题.docx
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电学实验高考真题
电学实验
1.【2017·天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。
其中电流表A1的内阻r1=1.0kΩ,电阻R1=9.0kΩ,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0Ω的电阻。
①按图示电路进行连接后,发现
、
和
三条导线中,混进了一条内部断开的导线。
为了确定哪一条导线内部是断开的,将电建S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、
间电压,读数不为零,再测量、
间电压,若读数不为零,则一定是________导线断开;若读数为零,则一定是___________导线断开。
②排除故障后,该小组顺利完成实验。
通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据,作出图象如右图。
由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V,内阻r=__________Ω。
【考点定位】实验——用伏安法测干电池的电动势和内阻
【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么,闭合电路的欧姆定律是核心。
2.【2017·新课标Ⅰ卷】(10分)
某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:
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
(量程0.5A,内阻0.5Ω);固定电阻R0(阻值1000Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω);电源E(电动势5V,内阻不计);开关S;导线若干。
(1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。
闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为____________W,最大功率为___________W。
(结果均保留2位小数)
【考点定位】研究小灯泡的伏安特性曲线
【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。
小灯泡阻值为小电阻——外接法,电压从0开始测量——分压式接法。
然后由伏安特性曲线分析阻值的变化,注意纵轴是电流。
第(3)问求小灯泡消耗的实际功率较难,因小灯泡的阻值随电流的变化而变化,通过闭合电路的欧姆定律找到小灯泡实际的电流、电压值。
3.【2017·新课标Ⅱ卷】(9分)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100μA,内阻大约为2500Ω)的内阻。
可使用的器材有:
两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20Ω,另一个阻值为2000Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99999.9Ω);电源E(电动势约为1.5V);单刀开关S1和S2。
C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。
(2)完成下列填空:
①R1的阻值为Ω(填“20”或“2000”)。
②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的端(填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。
③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω,接通S1。
将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置。
最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势(填“相等”或“不相等”)。
④将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变。
待测微安表的内阻为Ω(结果保留到个位)。
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:
。
。
【考点定位】电阻的测量
【名师点睛】此题考查电阻测量的方法;实质上这种方法是一种“电桥电路”,搞清电桥平衡的条件:
对角线电阻乘积相等,即可轻易解出待测电阻值;知道分压电路中滑动变阻器选择的原则及实物连线的注意事项。
4.【2017·新课标Ⅲ卷】(9分)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头
的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。
虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。
该多用电表有5个挡位,5个挡位为:
直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×100Ω挡。
(1)图(a)中的A端与______(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是_______(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1+R2=______Ω,R4=_______Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。
若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为________;若此时B端是与“3”相连的,则读数为________;若此时B端是与“5”相连的,则读数为________。
(结果均保留3位有效数字)
【考点定位】多用电表的使用、电表的改装
【名师点睛】会规范使用多用电表,能正确读出多用电表的示数,是解决本题的关键。
在平时实验训练过程中要多加注意规范操作和器材的正确使用方法,多用电表的读数,重点是分清测量的物理量不同,读数方法不同。
5.【2017·江苏卷】(10分)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图11–1图所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约为20Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示
(1)提供的实验器材有:
电源E1(3V,内阻不计)、电源E2(6V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200Ω)、滑动变阻器R2(0~500Ω)、热敏电阻Rt,继电器、电阻箱(0~999.9Ω)、开关S、导线若干.
为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”).
(2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图11–2图所示的选择开关旋至(选填“A”、“B”、“C”或“D”).
(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在题11–1图中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针(选填“偏转”或“不偏转”).
(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,下列操作步骤正确顺序是.(填写各步骤前的序号)
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关,将电阻箱从电路中移除
④合上开关,调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1Ω
【考点定位】多用电表的使用闭合电路的欧姆定律传感器
【名师点睛】结合表格中数据,利用欧姆定律估算电动势和电阻的数值,选择电源和滑动变阻器.明确实验的目的是实现对30~80℃之间任一温度的控制,其中30~80℃就是提示的信息,结合表格数据,可知电阻值的取值.
23.(11分)[2010·全国I卷]用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的。
某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围。
为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值,测量电路如图所示,图中的电压表内阻很大。
RL的测量结果如表所示。
温度t(℃)
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
RL阻值(Ω)
54.3
51.0
47.5
44.3
41.0
37.9
34.7
回答下列问题:
(1)根据图所示的电路,在实物图上连线。
(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作RL-t关系图线。
(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图3、4所示。
电流表的读数为,电压表的读数为。
此时等效电阻RL的阻值为,热敏电阻所处环境的温度约为。
。
考点:
[电阻率与温度的关系、传感器]。
22.(5分)[2011·全国I卷]为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。
图中,A0是标准电流表,R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关,E是电池。
完成下列实验步骤中的填空:
(1)将S拨向接点1,接通S1,调节,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时的读数I;
(2)然后将S拨向接点2,调节,使,记下此时RN的读数;
(3)多次重复上述过程,计算RN读数的,此即为待测微安表头内阻的测量值。
点评:
[测量微安表头的内阻、替代法]。
23.(10分)[2012·全国I卷]图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。
现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。
所用部分器材已在图中给出,其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,两侧边竖直且等长;E为直流电源;R为电阻箱;
为电流表;S为开关。
此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
(1)在图中画线连接成实验电路图。
(2)完成下列主要实验步骤中的填空:
①按图接线。
②保持开关S断开,在托盘内加入适量细沙,使D处于平衡状态;然后用天平称出细沙质量m1。
③闭合开关S,调节R的值使电流大小适当,在托盘内重新加入适量细沙,使D;然后读出,并用天平称出。
④用米尺测量。
(3)用测得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,可以得出B=。
(4)判定磁感应强度方向的方法是:
若,磁感应强度方向垂直纸面向外;反之,磁感应强度方向垂直纸面向里。
23.(8分)[2013·全国I卷]某学生实验小组利用图(a)所示电路,测量多用电表内电池的电动势和电阻“×lk”挡内部电路的总电阻。
使用的器材有:
多用电表;
电压表:
量程5V,内阻十几千欧;
滑动变阻器:
最大阻值5kΩ
导线若干。
回答下列问题:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×lk”挡,再将红表笔和黑表笔,调零点。
(2)图(a)中多用电表的红表笔和(填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图(b)所示,这时电压表的示数如图(c)所示。
多用电表和电压表的读数分别为kΩ和V。
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。
此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V。
从测量数据可知,电压表的内阻为kΩ。
(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(d)所示。
根据前面的实验数据计算可得,
此多用电表内电池的电动势为V,电阻“×lk”挡内部电路的总电阻为kΩ。
23.(9分)[2014·全国I卷]利用如图(a)所示电路,可以测量电源电动势和内阻,所用的实验器材有:
待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9Ω),电阻R0(阻值为3.0Ω),电阻R1(阻值为3.0Ω),电流表
(量程为200mA,内阻为RA=6.0Ω),开关S。
实验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
②多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;
③以
为纵坐标,R为横坐标,作
-R图线(用直线拟合)
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题:
(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则
与R的关系式为。
(2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R=3.0Ω时电流表的示数如图(b)所示,读出数据,完成下表。
答:
①,②。
R/Ω
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
I/A
0.143
0.125
①
0.100
0.091
0.084
0.077
I-1/A-1
6.99
8.00
②
10.0
11.0
11.9
13.0
(3)在答题卡图(c)的坐标纸上所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k=A-1Ω-1,截距b=A-1。
(4)根据图线求得电源电动势E=V,内阻r=Ω。
23.(9分)[2015·全国I卷]图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。
(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω,满偏电流为lmA;R1和R2为阻值固定的电阻。
若使用a和b两个接线柱,电表量程为3mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10mA。
由题给条件和数据,可以求出R1=Ω,R2=Ω。
(2)现用一量程为3mA、内阻为l50Ω的标准电流表
对改装电表的3mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA。
电池的电动势为1.5V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300Ω和1000Ω;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750Ω和3000Ω。
则R0应选用阻值为Ω的电阻,R应选用最大阻值为Ω的滑动变阻器。
(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。
图(b)中的R′为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。
则图中的d点应和接线柱(填“b”或“c”)相连。
判断依据是:
。
23.(10分)[2016·全国I卷]现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60°C时,系统报警。
提供的器材有:
热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。
在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在60°C时阻值为650.0Ω。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
(2)电路中应选用滑动变阻器(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为Ω;滑动变阻器的滑片应置于(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。
②将开关向(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至。
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。
点评:
[传感器电路设计]