《(課標版)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》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(課標版)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(7頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
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)適當后再不移動滑片,只調(diào)節(jié)Rx,發(fā)現(xiàn)當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?。擱x=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.