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2020年高考物理《电学实验综合一(测电阻)》专项练习及答案解析

1、高考物理高考物理电学实验综合一(测电阻)电学实验综合一(测电阻)专项练习专项练习 1.(2017海南物理卷)某同学用伏安法测量待测电阻的阻值。现有器材为:待测电阻R(阻值约为 5 ), 电源(电动势 3 V),滑动变阻器(阻值范围 010 ),电流表(量程 0.6 A,3 A),电压表(量程 3 V,15 V), 开关,导线若干。实验要求在测量电路中将电流表外接,滑动变阻器起限流作用。 回答下列问题: (1)按照实验要求在图中画出实物连接图。 (2)若已按实验要求接线,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数始终约为 3 V,电流表的示数 始终接近于零。写出产生这种现象的一个原因: _。

2、(3)在连线正确后,闭合开关。电压表和电流表的示数分别如图甲和乙所示。由图可知,电压表读数为 _V,电流表读数为_A。由此可得待测电阻的阻值为_(结果保留三位有效数字)。 【答案】 : (1)如解析图所示(2)电阻R断路(3)2.20 0.48 4.58 【解析】 : (1)因为电源的电动势为 3 V,所以电压表量程选择 3 V;由欧姆定律可得I 3 V 5 0.6 A,电 路中最大电流不超过 0.6 A,所以电流表量程选择 0.6 A;根据题意要求,按“从电源的某一极出发,先干 路后支路”的原则连线,如图所示。 (2)电压表的示数为 3 V,电流表的示数接近零,说明接入电路的电阻很大,电压表

3、所测范围电路断路,相 当于电压表内阻直接接入电路。由图可判定电阻R断路。 (3)电压表读数为 2.20 V,电流表读数为 0.48 A。 由欧姆定律可得,待测电阻的阻值R2.20 0.48 4.58 。 2某探究小组利用课外时间做了如下探究实验。先利用如图所示的电路来测量两个电压表的内阻,实验分 两个过程,先用替代法测出电压表 V1的内阻,然后用半偏法测出电压表 V2的内阻。供选用的器材如下: A待测电压表 V1,量程为 2.0 V,内阻为 1030 k B待测电压表 V2,量程为 3.0 V,内阻为 3040 k C电阻箱,阻值范围为 099 999.9 D滑动变阻器,阻值范围 01 000

4、 ,额定电流为 0.5 A E滑动变阻器,阻值为 020 ,额定电流为 2 A F电池组、电动势为 6.0 V,内阻为 0.5 G单刀单掷开关、单刀双掷开关各一个,导线若干 (1)实验器材除选择 A、B、C、F、G 外,滑动变阻器R应选用_。(用器材前的字母表示) (2)下面是主要的实验操作步骤,将所缺的内容补充完整。 用替代法测待测电压表 V1的内阻 根据电路图连接实验电路,并将滑动变阻器R的滑动触头置于最左端;将单刀双掷开关 S2置于触点 2,调 节滑动变阻器R,使电压表 V2的指针指在刻度盘第N格,然后将单刀双掷开关 S2置于触点 1,调节电阻箱 R使电压表 V2的指针指在_,记下此时电

5、阻箱R的阻值; 用半偏法测待测电压表 V2的内阻 将单刀双掷开关 S2置于触点 1,电阻箱的阻值调为零,闭合开关 S1,调节滑动变阻器使电压表 V2的指针满 偏。保持滑动变阻器R的滑动触头位置不变,调节电阻箱R,使电压表 V2的指针指在_,记下电阻 箱R的阻值。 【答案】 : (1)E (2)刻度盘的第N格;刻度盘的中央 【解析】 :(1)由于滑动变阻器采用了分压式接法,因此滑动变阻器的最大阻值越小越好,应选用 E; (2)当单刀双掷开关分别接 1 和 2 时,通过调节电阻箱的阻值使得两次电压表 V2的指针指在同一位置,则 表明两次电路中电阻相同,即电阻箱的阻值等于电压表 V1的内阻,因此 V

6、2的指针应指在刻度盘的第N格; 在测量电压表 V2的内阻时,首先将电阻箱的阻值调为零,调节R的滑片使电压表 V2的示数满偏,然后 保持R滑片位置不变, 调节电阻箱的阻值使电压表 V2的指针指在刻度盘的中央时, 可认为电阻箱的阻值等 于电压表 V2的内阻。 3.(2015课标23)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 100 ,满偏电流为 1 mA;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 3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为 10 mA。由题给条件和数据,可以求出R1 _,R2_。 (2)现用一

7、量程为 3 mA、内阻为 150 的标准电流表对改装电表的 3 mA 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、3.0 mA。电池的电动势为 1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格, 阻值分别为 300 和 1 000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为 750 和 3 000 。则R0应 选用阻值为_的电阻,R应选用最大阻值为_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 “

8、b或“c”)相连。 判断依据是:_。 【答案】 : (1)15 35 (2)300 3 000 (3)c 闭合开关时,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1;若电 表指针不动,则损坏的电阻是R2 【解析】 : (1)由并联电路各支路两端电压相等有:使用a和b两个接线柱时 1 mA100 (31) mA (R1R2);使用a和c两个接线柱时 1 mA(100 R2)(101) mAR1,联立可得R115 ,R235 。 (2)由题意知校准时电路中电流的范围为 0.5 mAI3.0 mA,则由闭合电路欧姆定律知电路中总电阻R总 E I满足 500 R 总3 000 ,而两电表的总电阻RA150 1 m

9、A100 3 mA 183 ,故R0R应满足 317 R0R2 817 ,可知R0只能选用 300 的,R只能选用 3 000 的。 (3)在图(b)电路中,当d接c时,若R1损坏则毫安表仍接入电路而有示数,若R2损坏则毫安表不接入电路 而无示数,故可由毫安表有无示数来判断损坏的电阻;当d接b时,无论R1还是R2损坏,对毫安表示数的 影响相同,从而不能进行判定。 4.(2016全国 1)某同学利用图(a)所示电路测量量程为 2.5 V 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 99 999.9 ),滑动变阻器R1(最大阻值 50 ),滑动变阻器R2(最大阻 值

10、5 k),直流电源E(电动势 3 V),开关 1 个,导线若干。 实验步骤如下: 电路原理图(a)连接线路; 将电阻箱阻值调节为 0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关 S; 调节滑动变阻器,使电压表满偏; 保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为 2.00 V,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_(填“R1”或“R2”)。 (2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线。 (b) (3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为 630.0 ,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_(结果保留到个

11、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)。 A100 A B250 A C500 A D1 mA 【答案】 : (1)R1 (2)如解析图所示 (3)2 520 (4)D 【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)电阻箱阻值为 0 时,电压表满偏电压Ug2.5 V,电阻箱阻值R630.0 时,电压表的示数UV2.00 V, 此时电阻箱两端

12、的电压URUgUV0.5 V,根据串联电路电压与电阻成正比可得U V UR Rg R, 故RgU V URR 2.00 0.5 630.0 2 520 。 (4)电压表的满偏电流为Ig,则IgRgUg, 故IgU g Rg 2.5 2 520 A1 mA,选项 D 正确。 5.(2017全国卷某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为 100 A,内阻大约为 2 500 )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 20 ,另一个阻值为 2 000 );电阻箱 Rz(最大阻值为 99 999.9 );电源 E(电动势约为 1.5 V);单刀开关S1和S2。C、

13、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: R1的阻值为_(填“20”或“2 000”)。 为了保护微安表,开始时将 R1的滑片 C 滑到接近图(a)中滑动变阻器的_端(填“左”或“右”)对 应的位置;将 R2的滑片 D 置于中间位置附近。 将电阻箱 RZ的阻值置于 2 500.0 ,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”)。 将电阻箱 RZ和微安表位置对调,其他条件保持不变,

14、发现将 RZ的阻值置于 2 601.0 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_(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:_。 【答案】 : (1)见解析图 (2)20 左 相等 2 550 (3)调节 R1上的分压,尽可能 【解析】 : (1)根据原理图(a),将图(b)中的实物连线如图所示。 (2)滑动变阻器 R1在实验中为控制电路, 且为分压接法, 应选总阻值小的滑动变阻器, 故 R1的阻值为20 。 为了保护微安表,S1闭合时,微安表上的电压为零,故开始时应将 R1的滑片 C 滑到滑动变阻器的左端。 接通S2前后,微安表的示数保持不变,

15、说明S2闭合后,没有电流流过S2,故 B、D 两点的电势相等。 实验过程中,由于测量电路,即由 RZ、R2组成的电路的阻值很大,可认为测量电路两端的电压不变, 故与 RZ互换后通过 R2、RZ和的电流不变,电路如图所示。 由于 B、D 两点的电势相等,对于图甲,I1RAI2R I1RZ1I2R,即R A RZ1 R R 对于图乙,I1RZ2I2R I1RAI2R,即R Z2 RA R R 所以R A RZ1 RZ2 RA 所以 RA RZ1RZ2 2 5002 601 2 550 。 (3)提高测微安表内阻的精度,可减小系统误差,如调节 R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程。 6.(2017

16、新课标 1)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 3.8 V,额定 电流 0.32 A) ;电压表VV(量程 3 V,内阻 3 k) ;电流表A(量程 0.5 A,内阻 0.5 ) ;固定电阻 R0(阻值 1 000 ) ;滑动变阻器 R(阻值 09.0 ) ;电源 E(电动势 5 V,内阻不计) ;开关 S;导线若 干。 (1)实验要求能够实现在 03.8 V 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_

17、(填“增大” “不变”或“减小” ) 。 (3)用另一电源 E0(电动势 4 V,内阻 1.00 )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) 【答案】 (1)如图所示 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17 【解析】 (1)要求能够实现在 03.8 V 的范围内对小灯泡的电压进行测量,故滑动变阻器用分压式接法, 小灯泡为小电阻,电流表用外接法,如答案图所示; (2)由 IU 图象知,切线的斜率在减小,故灯泡的电阻随电流的增大而增

18、大,再由电阻定律 l R S 知, 电阻率增大; (3)当滑动变阻器的阻值为 9 时,电路电流最小,灯泡实际功率最小,此时 E=U+I(r+R)得 U=10I+4, 在图中作出该直线如左图所示,交点坐标约为 U=1.75 V,I=225 mA,P1=UI=0.39 W;整理得: 1E IU RrRr ,当直线的斜率最大时,与灯泡的 IU 曲线的交点坐标最大,即灯泡消耗的功率最 大。当滑动变阻器电阻值 R=0 时,灯泡消耗的功率最大,此时交点坐标为 U=3.67 V,I=0.32 A,如右图所 示,最大的功率为 P2=UI=1.17 W。 7.(2016海南)某同学改装和校准电压表的电路图如图所

19、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 100 A,表头上标记的内阻值为 900 。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表 头构成量程为 1 mA 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 1 V;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为 3 V。则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1 _,R2_,R3_。 (2)用量程为 3 V,内阻为 2 500 的标准电压表对改装表 3 V 挡的不同刻度进行校准。所用电池的 电动势E为 5 V;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为 50 和 5 k,为了方便实验中调节电压, 图中

20、R应选用最大阻值为_的滑动变阻器。 (3)校准时,在闭合开关 S 前,滑动变阻器的滑动端P应靠近_(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_(填“大于”或“小于”)900 。 【答案】 : (1)100 910 2 000 (2)50 (3)M (4)大于 【解析】 : (1)根据题意,R1与表头 G 构成量程为 1 mA 的电流表,则:IgRg(IIg)R1,整理:R1100 ; 若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为 1 V,则R2U abIgRg I 10.09 110 3 910 ;若使用

21、a、c两个 接线柱,电压表的量程为 3 V,则R3U acIgRgIR2 I 30.09110 3910 110 3 2 000 。 (2)电压表与之并联之后,电阻小于 2 500 ,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 50 的电阻。 (3)在闭合开关 S 前,滑动变阻器的滑动端P应靠近M端,这样把并联部分电路短路,起到一种保护作用。 (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,则实际其电阻偏大, 故其实际阻值大于 900 。 8.(2019 全国 1)某同学要将一量程为 250A 的

22、微安表改装为量程为 20 mA 的电流表。该同学测得微安表 内阻为 1 200 ,经计算后将一阻值为 R 的电阻与微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据 图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表) 。 (1)根据图(a)和题给条件,将(b)中的实物连接。 (2)当标准毫安表的示数为 16.0mA 时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出改装的电表量 程不是预期值,而是_。 (填正确答案标号) A18 mA A21 mA C25mA D28 mA (3)产生上述问题的原因可能是_。 (填正确答案标号) A微安表内阻测量错误,实际内阻大于 1 200 B微

23、安表内阻测量错误,实际内阻小于 1 200 CR 值计算错误,接入的电阻偏小 DR 值计算错误,接入的电阻偏大 (4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是都正确,都不必重新测量,只需要将阻值为 R 的电阻换为一个 阻值为 kR 的电阻即可,其中 k=_。 【答案】 (1). (2). C (3). AC (4). 99 79 【解析】 (1)电表改装时,微安表应与定值电阻 R 并联接入虚线框内,则实物电路连接如下图所示: ( 2 ) 由 标 准 毫 安表 与该 装 表 的 读 数 可知 ,改 装 后 的 电 流 表, 实际 量 程 被 扩 大 的倍 数为 : 3 16 100 160 10 mA

24、 n mA 倍。故当原微安表表盘达到满偏时,实际量程为: 3 250 1010025mA ,故 本小题选 C; (3)根据 ggg I RIIR ,得: 1 g g R II R ,改装后的量程偏大的原因可能是,原微安表内阻测量 值偏小,即电表实际内阻 g R 真实值,大于 1200;或者因为定值电阻 R 的计算有误,计算值偏大,实际接 入定值电阻 R 阻值偏小。故本小题选 AC; (4)由于接入电阻 R 时,改装后的表实际量程为 25mA,故满足 25 ggg I RIR ;要想达到预期目的, 即将微安表改装为量程为 20mA 电流表,应满足 20 ggg I RIkR , 其中 250A0

25、.25mA g I ,联立 解得: 1.25k 或 99 79 k 。 9.(2019 江苏)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率实验操作如下: (1)螺旋测微器如题图所示在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动 (选填“A” “B”或“C” ) ,直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏 选择电阻丝的 (选填“同一”或“不同” )位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径 (3)题 11-2 甲图中 Rx,为待测电阻丝请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入题 11-2 乙图实物电路中 的正确位置 (题 11-2 甲图) (题 11-2 乙图

26、) (4)为测量 R,利用题 11-2 甲图所示的电路,调节滑动变阻器测得 5 组电压 U1 和电流 I1 的值,作出的 U1I1 关系图象如题 11-3 图所示接着,将电压表改接在 a、b 两端,测得 5 组电压 U2 和电流 I2 的值, 数据见下表: U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 请根据表中的数据,在方格纸上作出 U2I2 图象 由此,可求得电阻丝的 Rx= 根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率 【答案】 (1). C (2). 不同 (3). (4). (5). 23.5(23.024.0 都算对

27、) 【解析】 (1)在测量时,为了不损坏被测物体,最后也改用微调方旋钮即 C,直到听见“喀喀”的响声; (2)为了减小测量误差,应选用电阻丝不同位置进行多次测量; (3)按照原理图,将实物图连线如图: ; (4)将表格中各组数据在坐标纸上描出,再连成一条直线,如图: ; 当电压表按甲图连接时,电压表测的电压为 0 ,? x RR的电压之和,当电压表接在a、b间时,电压表测的电压 为 0 R的电压,由图可得: 00 1.962.04 49 ,25.5 0.040.08 x RRR ,所以23.5 x R 。 10(2018清江中学月考)如图,甲为一段粗细均匀的新型导电材料棒,现测量该材料的电阻率

28、。 (1)首先用多用电表的欧姆挡(倍率为“100”)粗测其电阻,指针位置如图乙所示,其读数R_。 (2)用螺旋测微器测量此金属导线的直径d,测量结果如图丙所示,则d_mm;用游标卡尺测量此 新型导电材料的长度L,测量结果如丁所示,则L_mm。 (3)采用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻: A电流表:量程为 0.6 A,内阻约为 0.2 B电压表:量程为 3 V,内阻约为 3 k C滑动变阻器:最大值为 20 ,额定电流 1 A D电源 E电动势 6 V F开关 S,导线若干 在方框中画出实验电路图。 (4)某同学设计了如下的实验电路,但是在实验过程中却发现导电材料棒电阻率的测量值明显偏小

29、,经检查 发现实物图中有一根导线连接错误,该导线是:_(用导线的序号表示)。 (5)如果(3)问实验电路中电流表示数为I,电压表示数为U,并测出该棒的长度为L、直径为d,则该材料 的电阻率_(用I、U、L、d表示)。 【答案】 : (1)2 000 (2)3.204 50.15 (3)见解析图 (4) (5)Ud 2 4LI 【解析】 : (1)多用电表的读数:20100 2 000 ; (2)d3 mm0.01 mm20.4 3.024 mm; L5 cm0.05 mm350.15 mm; (3)如图所示: (4)因待测电阻的阻值较大,则采用电流表内接电路,故导线接错位置; (5)根据欧姆定

30、律及电阻定律:RU I L S L 1 4d 2,解得: Ud 2 4LI 。 11.(2018苏州一模)一实验小组准备探究元件Q的伏安特性曲线,他们设计了如图所示的电路图。请回答 下列问题: (1)请将图中的实物连线按电路图补充完整。 (2)考虑电表内阻的影响,该元件电阻的测量值_(填“大于” “等于”或“小于”)真实值。 (3)在电路图中闭合开关 S,电流表、电压表均有示数,但无论怎样移动变阻器滑动片,总不能使电压表的 示数调为零。原因可能是图中的_(填“(a” “b“ “c” “d” “e”或“f)处接触不良。 (4)实验测得表格中的 7 组数据。请在坐标纸上作出该元件的I U图线。 z

31、 (5)为了求元件Q在I U图线上某点的电阻,甲同学利用该点的坐标I、U,由RU I求得。乙同学作出该点 的切线,求出切线的斜率k,由R1 k求得。其中_(填“甲”或“乙”)同学的方法正确。 【答案】 : (1)图见解析 (2)小于 (3)f (4)见解析 (5)甲 【解析】 : (1)根据电路图,连接实物,如图所示。 (2)如图知,电流的测量偏大,根据RU I知,电阻的测量偏小,即小于真实值。 (3)无论怎样移动变阻器滑动片,总不能使电压表的示数调为零,是因为滑动变阻器是限流式接法,故是导 线f断路。 (4)描点画图,如图所示。 (5)根据欧姆定律电阻应等于割线的斜率RU I,切线的斜率不等于电阻,所以甲同学的方法正确。