高考分类题库考点13电学实验.docx

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高考分类题库考点13电学实验

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考点13电学实验

1.（2016·全国卷I·T23）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℃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升高而减小,在60℃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　　　　（选填“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　　　　（选填“a”或“b”）端附近,不能置于另一端的原因是　　　　。

②将开关向　　　　（选填“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。

【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:

（1）据临界电流值估算滑动变阻器接入电路的阻值,恰当选择滑动变阻器。

（2）利用状态的等效进行电路的调试。

【解析】

（1）电路连接如图所示

（2）据

可知电路中应选用滑动变阻器R2。

（3）调试时将电阻箱调到热敏电阻在60℃时的阻值,即650.0Ω,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即b端附近,若置于另一端,则流过报警器的电流超过20mA,报警器可能损坏。

开关向c端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至报警器开始报警,调试完成。

答案:

（1）见解析　

（2）R2　（3）①650.0　b　若置于另一端则流过报警器的电流超过20mA,报警器可能损坏　②c　报警器开始报警

2.（2016·全国卷II·T23）某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5V的电压表

的内阻（内阻为数千欧姆）,可供选择的器材有:

电阻箱R（最大阻值99999.9Ω）,滑动变阻器R1（最大阻值50Ω）,滑动变阻器R2（最大阻值5kΩ）,直流电源E（电动势3V）,开关1个,导线若干。

实验步骤如下:

①按电路原理图甲连接线路;

②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置,闭合开关S;

③调节滑动变阻器,使电压表满偏;

④保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值。

回答下列问题:

（1）实验中应选择滑动变阻器　　　　（选填“R1”或“R2”）。

（2）根据图甲所示电路将图乙中实物图连线。

（3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为　　　　Ω（结果保留到个位）。

（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为　　　　（填正确答案标号）。

A.100μA　　　B.250μA　　　C.500μA　　　D.1mA

【解析】

（1）由于电压表的总电阻较大,根据并联电路电压分配特点,只有当滑动变阻器电阻较小时,调节变阻箱电阻,才能近似认为接入滑动变阻器的并联支路总电压不变化,即滑动变阻器应选阻值小的,即选R1。

（2）实物图连线如图所示

（3）近似认为电压表所在电路的总电压不变,根据串联电路中分压规律:

则RV=4R=2520Ω

（4）由欧姆定律可知,I满=

A≈1mA,故选D。

答案:

（1）R1　

（2）见解析图　（3）2520　（4）D

3.（2016·全国卷III·T22）某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。

两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。

（1）在图中画出连线,完成实验电路。

要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。

（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:

A.适当增加两导轨间的距离

B.换一根更长的金属棒

C.适当增大金属棒中的电流

其中正确的是　　　　（填入正确选项前的标号）。

【解析】

（1）要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动,所以电流要从ab棒指向a1b1棒,滑动变阻器要连一上一下接线柱。

（2）要使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,需要增大安培力,根据公式F=BIL得,增大B、I、L均可,A、C正确;换一根更长的金属棒,但是有效长度L没变,故B错误。

答案:

（1）

（2）A、C

【误区警示】本题容易误认为换一根更长的金属棒也对,但是只要ab棒与a1b1棒的间距不变,有效长度就不变。

4.（2016·江苏高考·T10）小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系。

已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω,R随t的升高而增大。

实验电路如图所示,控温箱用以调节金属电阻的温度。

实验时闭合S,先将开关K与1端闭合,调节金属电阻的温度,分别记下温度t1,t2,…和电流表的相应示数I1,I2,…。

然后将开关K与2端闭合,调节电阻箱使电流表的示数再次为I1,I2,…,分别记下电阻箱相应的示数R1,R2,…。

（1）有以下两种电流表,实验电路中应选用　　　　。

A.量程0～100mA,内阻约2Ω

B.量程0～0.6A,内阻可忽略

（2）实验过程中,要将电阻箱的阻值由9.9Ω调节至10.0Ω,需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”,正确的操作顺序是　　　　。

①将旋钮a由“0”旋转至“1”

②将旋钮b由“9”旋转至“0”

③将旋钮c由“9”旋转至“0”

（3）实验记录的t和R的数据见下表

温度t（℃）

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

阻值R（Ω）

9.6

10.4

11.1

12.1

12.8

请根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出R-t图线。

由图线求得R随t的变化关系为R=　　　　Ω。

【解析】

（1）电路中最大的电流为I=

=0.15A,选用B表指针偏转太小,所以选用A表。

（2）电阻箱的调节要从大到小,确保电路安全。

（3）描点连线画出图线,从图线得到R=0.04t+8.8（0.04t+8.6～0.04t+9.0）。

答案:

（1）A　

（2）①②③或①③②

（3）如图

0.04t+8.8（0.04t+8.6～0.04t+9.0）

5.（2016·天津高考·T9（3））某同学想要描绘标有“3.8V　0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线,要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。

可供该同学选用的器材除开关、导线外,还有:

电压表V1（量程0～3V,内阻等于3kΩ）

电压表V2（量程0～15V,内阻等于15kΩ）

电流表A1（量程0～200mA,内阻等于10Ω）

电流表A2（量程0～3A,内阻等于0.1Ω）

滑动变阻器R1（0～10Ω,额定电流2A）

滑动变阻器R2（0～1kΩ,额定电流0.5A）

定值电阻R3（阻值等于1Ω）

定值电阻R4（阻值等于10Ω）

定值电阻R5（阻值等于1kΩ）

电源E（E=6V,内阻不计）

（1）请画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

（2）该同学描绘出的I-U图象应是图中的　　　　。

【解题指南】解答本题时应从以下四点进行分析:

（1）器材的选取要遵从安全性原则和准确性原则。

（2）电压表和电流表的改装原理。

（3）电流表的内接法和外接法。

（4）滑动变阻器的分压式接法和限流式接法。

【解析】

（1）用电压表V1和定值电阻R5串联,可改装成量程为

的电压表;用量程为200mA的电流表A1与定值电阻R4并联可改装为量程为

的电流表;

描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压、电流要求从零开始取值,因此滑动变阻器用分压式接法;该接法中用小阻值的滑动变阻器操作方便,故选用滑动变阻器R1;待测小灯泡的阻值较小,电流表的阻值不能忽略,因此电流表应该选用外接法;故电路如图。

（2）小灯泡的阻值随温度的升高而增大,故该同学描绘的I-U图象应该是B。

答案:

（1）电路如图

（2）B

【误区警示】误区一:

选取大量程的电压表和电流表,原因在于只考虑了安全性原则而没考虑到电表的改装。

误区二:

电流表内接,原因在于没有考虑到被测小灯泡的阻值较小。

误区三:

滑动变阻器采用限流式接法,原因在于没有考虑到描绘小灯泡的伏安特性曲线要求电压、电流从零开始连续变化。

6.（2016·海南高考·T12）某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路。

（1）已知表头G满偏电流为100μA,表头上标记的内阻值为900Ω。

R1、R2和R3是定值电阻。

利用R1和表头构成1mA的电流表,然后再将其改装为两个量程的电压表。

若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1V;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3V。

则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1=　　　Ω,R2=

　　　　Ω,R3=　　　　　Ω。

（2）用量程为3V,内阻为2500Ω的标准电压表

对改装表3V挡的不同刻度进行校准。

所用电池的电动势E为5V;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为

50Ω和5kΩ。

为方便实验中调节电压,图中R应选用最大阻值为　　　　　Ω的滑动变阻器。

（3）校准时,在闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应靠近　　　　　（选填“M”或“N”）端。

（4）若由于表头G上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,则表头G内阻的真实值　　　（选填“大于”或“小于”）900Ω。

【解析】

（1）根据题意,R1与表头G构成1mA的电流表,则:

IgRg=（I-Ig）R1,整理得R1=100Ω;若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1V,则

;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3V,则

。

（2）标准电压表与之并联之后,电阻小于2500Ω,对于分压式电路,要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分,同时还要便于调节,故滑动变阻器选择小电阻,即选择50Ω的电阻。

（3）在闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应靠近M端,这样把并联部分电路短路,起到保护作用。

（4）造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,说明通过表头G的电流偏小,则其实际电阻偏大,故其实际阻值大于900Ω。

答案:

（1）100　910　2000　

（2）50

（3）M　（4）大于

7.（2016·北京高考·T21

（1））热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。

如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。

由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力　　　　

（选填“增强”或“减弱”）;相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的响应更　　　　（选填“敏感”或“不敏感”）。

【解析】从图中可看出,温度上升时,热敏电阻的阻值越小,即对电流的阻碍作用越小,导电能力越强。

从图中还可看出在温度变化相同时,热敏电阻的阻值变化更大,故热敏电阻对温度变化的响应更敏感。

答案:

增强　敏感

8.（2016·四川高考·T8II）用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。

实验器材:

待测电源（电动势约3V,内阻约2Ω）,保护电阻R1（阻值10Ω）和R2（阻值5Ω）,滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。

实验主要步骤:

（1）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关。

（2）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I。

（3）以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线（U、I都用国际单位）。

（4）求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。

回答下列问题:

（1）电压表最好选用　　　　;电流表最好选用　　　　。

A.电压表（0～3V,内阻约15kΩ）

B.电压表（0～3V,内阻约3kΩ）

C.电流表（0～200mA,内阻约2Ω）

D.电流表（0～30mA,内阻约2Ω）

（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大。

两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是　　　　。

A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱

B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱

C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱

D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱

（3）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=　　　　,

r=　　　　,代入数值可得E和r的测量值。

【解析】

（1）本实验误差在于电压表的分流,内阻越大越好,故选A;电路中能达到的最大电流

电流表最好选C。

（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,说明外电路的电阻变大,滑动变阻器的电阻变大,则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端或右端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱,选C。

（3）在U-I图象中纵截距等于电源的电动势,则E=ka;斜率等于内阻与R2的和,故r=k-R2。

答案:

（1）A　C　

（2）C　（3）ka　k-R2

9.（2016·浙江高考·T22）某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。

采用分压电路接线,图甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中的R1,其阻值约为5Ω。

（1）测R1阻值的最优连接方式为导线①连接　　　　（选填“a”或“b”）、导线②连接　　　　（选填“c”或“d”）。

（2）正确接线测得实验数据如表,用作图法求得R1的阻值为　　　　Ω。

U/V

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

2.40

I/A

0.09

0.19

0.27

0.35

0.44

0.53

（3）已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体,R2的边长是R1的

若测R2的阻值,则最优的连线应选　　　　（填选项）。

A.①连接a,②连接c　　　　B.①连接a,②连接d

C.①连接b,②连接cD.①连接b,②连接d

【解析】

（1）内阻约为3kΩ的电压表大约是待测电阻的600倍,待测电阻阻值约为0.1Ω的电流表的50倍,通过比较可知待测电阻是小电阻,所以采用外接法,导线①连接a点,题目要求采用分压电路接线,导线②连接d点。

（2）根据给定的数据画出如图的U-I图象,通过图象得R2

（3）如图R1的沿电流方向的长度是R2长度的10倍,R1的横截面积是R2横截面积的10倍,由电阻定律

可知导体R1和R2的电阻相同,则最优的连线应选B。

答案:

（1）a　d　

（2）4.5　（3）B

【误区警示】本题要求运用滑动变阻器分压式接法,由于电压表的内阻不是无穷大,电压表有分流作用,电流表的电阻不是零,根据电压表和电流表的内阻分析待测电阻属于小电阻,采用电流表外接法。