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2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項版匯編專題13電學實驗含解析 1．【xx天津卷】某探究性學習小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內阻。其中電流表A1的內阻r1=1.0 kΩ，電阻R1=9.0 kΩ，為了方便讀數和作圖，給電池串聯一個R0=3.0 Ω的電阻。 ①按圖示電路進行連接后，發(fā)現、和三條導線中，混進了一條內部斷開的導線。為了確定哪一條導線內部是斷開的，將電建S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、間電壓，讀數不為零，再測量、間電壓，若讀數不為零，則一定是________導線斷開；若讀數為零，則一定是___________導線斷開。 ②排除故障后，該小組順利完成實驗。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數據，作出圖象如右圖。由I1–I2圖象得到電池的電動勢E=_________V，內阻r=__________Ω。 【答案】① ②1.41（1.36~1.44均可） 0.5（0.4~0.6均可） 【考點定位】實驗——用伏安法測干電池的電動勢和內阻 【名師點睛】由圖象法處理實驗數據的關鍵是要理解圖線的物理意義——縱軸截距和斜率表示什么，閉合電路的歐姆定律是核心。 2．【xx新課標Ⅰ卷】（10分） 某同學研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A）；電壓表V（量程3 V，內阻3 kΩ）；電流表（量程0.5 A，內阻0.5 Ω）；固定電阻R0（阻值1 000 Ω）；滑動變阻器R（阻值0~9.0 Ω）；電源E（電動勢5 V，內阻不計）；開關S；導線若干。 （1）實驗要求能夠實現在0~3.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖。 （2）實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖（a）所示。 由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_________（填“增大”“不變”或“減小”），燈絲的電阻率__________（填“增大”“不變”或“減小”）。 （3）用另一電源E0（電動勢4 V，內阻1.00 Ω）和題給器材連接成圖（b）所示的電路，調節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關S，在R的變化范圍內，小燈泡的最小功率為____________W，最大功率為___________W。（結果均保留2位小數） 【答案】（1）如圖所示 （2）增大 增大 （3）0.39 1.17 【解析】（1）要求能夠實現在0~3.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，故滑動變阻器用分壓式接法，小燈泡為小電阻，電流表用外接法，如答案圖所示； （2）由I–U圖象知，切線的斜率在減小，故燈泡的電阻隨電流的增大而增大，再由電阻定律知，電阻率增大； （3）當滑動變阻器的阻值為9 Ω時，電路電流最小，燈泡實際功率最小，此時E=U+I（r+R）得U=–10I+4，在圖中作出該直線如左圖所示，交點坐標約為U=1.75 V，I=225 mA，P1=UI=0.39 W；整理得：，當直線的斜率最大時，與燈泡的I–U曲線的交點坐標最大，即燈泡消耗的功率最大。當滑動變阻器電阻值R=0時，燈泡消耗的功率最大，此時交點坐標為U=3.67 V，I=0.32 A，如右圖所示，最大的功率為P2=UI=1.17 W。 【考點定位】研究小燈泡的伏安特性曲線 【名師點睛】電路圖主要是控制電路、測量電路的連接。小燈泡阻值為小電阻——外接法，電壓從0開始測量——分壓式接法。然后由伏安特性曲線分析阻值的變化，注意縱軸是電流。第（3）問求小燈泡消耗的實際功率較難，因小燈泡的阻值隨電流的變化而變化，通過閉合電路的歐姆定律找到小燈泡實際的電流、電壓值。 3．【xx新課標Ⅱ卷】（9分）某同學利用如圖（a）所示的電路測量一微安表（量程為100 μA，內阻大約為2 500 Ω）的內阻。可使用的器材有：兩個滑動變阻器R1、R2（其中一個阻值為20 Ω，另一個阻值為2 000 Ω）；電阻箱Rz（最大阻值為99 999.9 Ω）；電源E（電動勢約為1.5 V）；單刀開關S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。 （1）按原理圖（a）將圖（b）中的實物連線。 （2）完成下列填空： ①R1的阻值為 Ω（填“20”或“2 000”）。 ②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖（a）中的滑動變阻器的 端（填“左”或“右”）對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近。 ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1。將R1的滑片置于適當位置，再反復調節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后，微安表的示數保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢 （填“相等”或“不相等”）。 ④將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發(fā)現將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時，在接通S2前后，微安表的示數也保持不變。待測微安表的內阻為 Ω（結果保留到個位）。 （3）寫出一條提高測量微安表內阻精度的建議： 。 【答案】（1）連線見解析 （2）①20 ②左 ③相等 ④2 550 （3）調節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程 【解析】（1）實物連線如圖： （2）①滑動變阻器R1要接成分壓電路，則要選擇阻值較小的20 Ω的滑動變阻器； ②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖（a）中滑動變阻器的左端對應的位置； ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1；將R1的滑片置于適當位置，再反復調節(jié)R2的滑片D的位置；最終使得接通S2前后，微安表的示數保持不變，這說明S2接通前后在BD中無電流流過，可知B與D所在位置的電勢相等； ④設滑片P兩側電阻分別為R21和R22，因B與D所在位置的電勢相等，可知；；同理當Rz和微安表對調后，仍有：；聯立兩式解得：。 （3）為了提高測量精度，調節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程。 【考點定位】電阻的測量 【名師點睛】此題考查電阻測量的方法；實質上這種方法是一種“電橋電路”，搞清電橋平衡的條件：對角線電阻乘積相等，即可輕易解出待測電阻值；知道分壓電路中滑動變阻器選擇的原則及實物連線的注意事項。 4．【xx新課標Ⅲ卷】（9分）圖（a）為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250 μA，內阻為480 Ω。虛線方框內為換擋開關，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆100 Ω擋。 （1）圖（a）中的A端與______（填“紅”或“黑”）色表筆相連接。 （2）關于R6的使用，下列說法正確的是_______（填正確答案標號）。 A．在使用多用電表之前，調整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置 B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置 C．使用電流擋時，調整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置 （3）根據題給條件可得R1+R2=______Ω，R4=_______Ω。 （4）某次測量時該多用電表指針位置如圖（b）所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數為________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數為________。（結果均保留3位有效數字） 【答案】（1）黑 （2）B （3）160 880 （4）1.47 mA（或1.48 mA） 1 100 Ω 2.95V 【考點定位】多用電表的使用、電表的改裝 【名師點睛】會規(guī)范使用多用電表，能正確讀出多用電表的示數，是解決本題的關鍵。在平時實驗訓練過程中要多加注意規(guī)范操作和器材的正確使用方法，多用電表的讀數，重點是分清測量的物理量不同，讀數方法不同。 5．【xx江蘇卷】（10分）某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置，實驗原理電路圖如圖11–1圖所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯接在電源E兩端，當繼電器的電流超過15 mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實現溫控．繼電器的電阻約為20 Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關系如下表所示 （1）提供的實驗器材有：電源E1（3 V，內阻不計）、電源E2（6 V，內阻不計）、滑動變阻器R1（0~200 Ω）、滑動變阻器R2（0~500 Ω）、熱敏電阻Rt，繼電器、電阻箱（0~999.9 Ω）、開關S、導線若干． 為使該裝置實現對30~80 ℃之間任一溫度的控制，電源E應選用 （選填“E1”或“E2”），滑動變阻器R應選用 （選填“R1”或“R2”）． （2）實驗發(fā)現電路不工作．某同學為排查電路故障，用多用電表測量各接點間的電壓，則應將如圖11–2圖所示的選擇開關旋至 （選填“A”、“B”、“C”或“D”）． （3）合上開關S，用調節(jié)好的多用電表進行排查，在題11–1圖中，若只有b、c間斷路，則應發(fā)現表筆接入a、b時指針 （選填“偏轉”或“不偏轉”），接入a、c時指針 （選填“偏轉”或“不偏轉”）． （4）排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50 ℃時被吸合，下列操作步驟正確順序是 ．（填寫各步驟前的序號） ①將熱敏電阻接入電路 ②觀察到繼電器的銜鐵被吸合 ③斷開開關，將電阻箱從電路中移除 ④合上開關，調節(jié)滑動變阻器的阻值 ⑤斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調至108.1 Ω 【答案】（1）E2 R2 （2）C （3）不偏轉 偏轉 （4）⑤④②③① 【解析】（1）由表格數據知，當溫度為30 ℃時，熱敏電阻阻值為199.5 Ω，繼電器的阻值R0=20 Ω，當電流為15 mA時，E=I（Rt+R0）=3.3 V，所以電源選E2，80 ℃時，熱敏電阻阻值Rt=49.1 Ω，則 E2=I（Rt+R0+R），此時變阻器阻值R=330.9 Ω，所以變阻器選擇R2；（2）多用電表做電壓表測量電壓，旋鈕旋至直流電壓擋C處；（3）若只有b、c間斷路，表筆接入a、b時，整個回路斷路，電表指針不偏轉，接入a、c時電流流經電表，故指針偏轉；（4）50 ℃時，熱敏電阻阻值為108.1 Ω，所以應將電阻箱阻值調至108.1 Ω，調節(jié)變阻器，使銜鐵吸合，再將電阻箱換成熱敏電阻，故順序為⑤④②③①． 【考點定位】多用電表的使用 閉合電路的歐姆定律 傳感器 【名師點睛】結合表格中數據，利用歐姆定律估算電動勢和電阻的數值，選擇電源和滑動變阻器．明確實驗的目的是實現對30~80 ℃之間任一溫度的控制，其中30~80 ℃就是提示的信息，結合表格數據，可知電阻值的取值． 1．【xx安徽省江淮十校第三次聯考】在描繪小燈泡伏安特性曲線的實驗中，某同學先用多用電表的250mA擋測量通過小燈泡的電流。 （1）在圖甲電路中，需要將多用電表的兩表筆連接到a、b兩處，其中黑表筆應與_____連接（填“a”或“b”）。 （2）將得到的數據記錄在表格中，當電源為1．50V時，對應的多用電表指針指示如圖乙所示，其讀數為_______mA。 （3）由于長期使用多用電表，表內電池的電動勢會降低，仍按第（2）步驟測量電路中的電流，則測量示數會_________（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。 【答案】 （1）． b （2）． 174（或173） （3）． 不變 2．【xx鄭州市第三次質量預測】實驗小組要測力一個電池組的電動勢E和內阻r，并測量保護電阻的阻值Rx。巳知電池組的電動勢約為6V，電池內阻和待測電阻阻值均約為幾十歐?？蛇x用的實驗臉器材有： 電流表A1（量程0-30mA） 電流表A2（量程0-100mA） 電壓我V1和V2（量程均為0-6V） 滑動變阻器R1（阻值0-5Ω） 汾動變阻器R2（阻位0-300Ω） 開關S一個，導線若干 某同學設計的實驗過程如下： ①實驗電路圖如圖1所示，正確連接電路；將變阻器R接入電路的組值調到最大，閉合開關S； ②逐漸減小變阻器R的阻值，測量并記錄多組電壓表和電流表的數據U1、U2、I． 根據上面信息，回答下列問題： （1）實驗中電流表應選用_________，滑動變阻器應選用__________。 （2）如圖2是根據步驟③的測量數據作出的U1—I圖象，由圖象可知，電源電動勢E=__________V，電源內阻r=_____Ω（結果均保留兩位有效數字） （3）用U1、U2、I表示待測保護電阻的阻值為R1=________,考慮電表內阻對測量結果的影晌，實驗中待測電阻的測量值與真實值相比_______（填“偏小”“偏大”或“相等”）。 【答案】（1）A2 R2 （2）5．9V 25 Ω （3） 偏大 【名師點睛】①根據題目中給出的電源及待測電阻的大約阻值，略算對應的電流，則可明確電流表及滑動變阻器應選擇的儀器；②由圖象的性質及閉合電路歐姆定律可得出電源內阻；③根據電路結構，利用閉合電路歐姆定律可得出對應的表達式．可知待測電阻的測量值與真實值相比偏大。 3．【xx廣東省惠州市4月模擬】（9分）某同學利用圖甲電路測量自來水的電阻率，其中內徑均勻的圓柱形玻璃管側壁連接一細管，細管上加有閥門K以控制管內自來水的水量，玻璃管兩端接有導電活塞（活塞電阻可忽略），右活塞固定，左活塞可自由移動。實驗器材還有：電源（電動勢約為3 V，內阻可忽略），電壓表V1（量程為3 V，內阻很大），電壓表V2（量程為3 V，內阻很大），定值電阻R1（阻值4 kΩ），定值電阻R2（阻值2 kΩ），電阻箱R（最大阻值9 999 Ω），單刀雙擲開關S，導線若干，游標卡尺，刻度尺。實驗步驟如下： A．用游標卡尺測量玻璃管的內徑d； B．向玻璃管內注滿自來水，并用刻度尺測量水柱長度L； C．把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數； D．把S撥到2位置，調整電阻箱阻值，使電壓表V2示數與電壓表V1示數相同，記錄電阻箱的阻值R； E．改變玻璃管內水柱長度，重復實驗步驟C、D，記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R； F．斷開S，整理好器材。 （1）測玻璃管內徑d時游標卡尺示數如圖乙，則d=_________mm。 （2）玻璃管內水柱的電阻Rx的表達式為：Rx=__________________（用R1、R2、R表示）。 （3）利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數據，繪制出如圖丙所示的R﹣關系圖象。自來水的電阻率ρ=______Ωm（保留兩位有效數字）。 （4）本實驗中若電壓表V1內阻不是很大，則自來水電阻率測量結果將___________（填“偏大”“不變”或“偏小”）。 【答案】（1）30．00 （2） （3）14 （4）偏大 （1）游標卡尺的主尺讀數為3．0cm=30mm，游標尺上第0個刻度和主尺上刻度對齊，所以最終讀數為30．00mm； （2）設把S撥到1位置時，電壓表V1示數為U，則此時電路電流為，總電壓 當把S撥到2位置，調整電阻箱阻值，使電壓表V2示數與電壓表V1示數相同也為U，則此時電路中的電流為，總電壓，由于兩次總電壓相等，都等于電源電壓E，可得，解得 （3）從圖丙中可知，時，，此時玻璃管內水柱的電阻，水柱橫截面積，由電阻定律得 （4）若電壓表V1內阻不是很大，則把S撥到1位置時，此時電路電流大于，實際總電壓將大于，所以測量的將偏大，因此自來水電阻率測量結果將偏大； 4．【xx河南省南陽、信陽等六市高三第二次聯考】為了測量一節(jié)干電池的電動勢和內電阻，某實驗小組設計了如圖甲所示的電路，實驗室準備了下列器材供選用 A．待測干電池一節(jié) B．直流電流表A1（量程0～0．6A，內阻約為0．1Ω） C．直流電流表A2（量程0～3A，內阻約為0．02Ω） D．直流電壓表V1（量程0～3V，內阻約為5 kΩ） E．直流電壓表V2（量程0～15V，內阻約為25 kΩ） F．滑動變阻器R1（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A） G．滑動變阻器R2（阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為2A） H．開關 I．導線若干 （1）實驗中電匪表應選用____；電流表應選用_____；滑動變阻器應選用_____．（填字母代號） （2）實驗小組在進行實驗時，初始滑片P在最右端，但由于滑動變阻器某處發(fā)生斷路，合上開關S后發(fā)現滑片P向左滑過一段距離x后電流表才有讀數，于是該組同學分別作出了電壓表讀數U與x、電流表讀數I與x的關系圖，如圖乙所示，則根據圖像可知，電池的電動勢為_____ V，內阻為____Ω． 【答案】 （1）V1 A1 R1 （2）1．5（1．49～1．51） 0．5（0．48～0．53） 【解析】試題分析：①干電池電動勢約為1．5V，電壓表應選V1，由于電路中電流較小，因此電流表應選A1，為方便實驗操作，滑動變阻器應選R1； ②由圖可知當I1=0．20A時，U1=1．40V；當I2=0．40A時，U2=1．30A； 根據U=E-Ir得： 1．40=E-0．20r 1．30=E-0．40r 解得：E=1．5V r=0．5Ω 考點：測量電源的電動勢及內阻． 5．【xx四川省涼山州高三第三次診斷】 某實驗小組要探究一小燈泡的伏安特性曲線，并研究小燈泡在不同電壓下的實際功率，實驗電路如圖甲所示： （1）實驗閉合電鍵前，滑動變阻器的劃片應在_____端（填“a”或“b”） （2）實驗中閉合開關，把滑動片向一端移動過程中，發(fā)現電流表與電壓表均有明顯讀數且讀數幾乎不變，則電路中出現故障的元件可能是______（填“A”或“B”） A．小燈泡 B．滑動變阻器 （3）該小組根據實驗數據描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示，可判定在圖乙中小燈泡的功率與加在兩端電壓的平方U2的圖像正確的是_______（選填“1”、“2”、“3”） （4）某同學將兩個完全相同的這種小燈泡并聯接在電源兩端，已知電源的電動勢E=3V、內阻r=2Ω，則此時每個小燈泡的實際功率為_________ （結果保留兩位有效數字） 【答案】（1） a； （2）B； （3）3； （4）0．44（0．42-0．46均得分）（燈泡兩端的電壓為，流過每個燈泡的電流為，則，得） （3）由,隨著小燈泡兩端電壓的增大,燈絲溫度升高,電阻增大,P隨U2的變化變緩,即圖線為3; （4） 燈泡兩端的電壓為，流過每個燈泡的電流為，則，得,畫出電源的U-I圖線如圖, 交點坐標,,所以小燈泡消耗的電功率為:。 6．【xx廣東省揭陽市高三二模】有一約7V數碼電池，無法從標簽上看清其電動勢等數據?，F要更加準確測量其電動勢E和內電阻r，實驗室備有下列器材： A．電流表（量程0．6 A，內阻為3Ω）　　 B．電壓表（量程3 V，內阻為3 kΩ） C．電壓表（量程30 V，內阻為30 kΩ） D．定值電阻R1=500Ω E．定值電阻R2=5000Ω F．滑動變阻器（阻值范圍0～30Ω） G．開關及導線 （1）該實驗中電壓表應選______，定值電阻應選______。（均選填選項前的字母序號） （2）電路圖如圖所示，將實物連線圖補充完整_________。 （3）若將滑動變阻器滑片滑到某一位置，讀出此時電壓表讀數為U，電流表讀數為I，則電源電動勢和內阻間的關系式為________。 【答案】 （1）B E （2）如圖所示 （3） 【解析】（1）C量程太大，誤差大。選擇B，串聯5000Ω的定值電阻，可以測8v的電壓，滿足要求。 （2）實物連線圖如下： （3）電壓表讀數為U，電流表讀數為I時， 路端電壓為，干路電流為，根據閉合電路歐姆定律得：