高考物理全国甲、乙卷3年(2021-2023)真题汇编-08电学实验
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一、实验题
1.(2021·全国·高考真题)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约)和内阻r(小于)。图中电压表量程为,内阻:定值电阻;电阻箱R,最大阻值为;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:
(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选___________(填“5.0”或“15.0”);
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;
(3)根据图(a)所示电路,用R、、、E和r表示,得___________;
(4)利用测量数据,做图线,如图(b)所示:
(5)通过图(b)可得___________V(保留2位小数),___________(保留1位小数);
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为,由此产生的误差为___________%。
2.(2021·全国·高考真题)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性,所用器材有:
小灯泡(额定电压2.5V,额定电流0.3A)
电压表(量程300mV,内阻300)
电流表(量程300mA,内阻0.27)
定值电阻R0
滑动变阻器R1(阻值0-20)
电阻箱R2(最大阻值9999.9)
电源E(电动势6V,内阻不计)
开关S、导线若干。
完成下列填空:
(1)有3个阻值分别为10、20、30的定值电阻可供选择,为了描绘小灯泡电流在0~300mA的U-I曲线,R0应选取阻值为___________的定值电阻;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的___________(填“a”或“b”)端;
(3)在流过电流表的电流较小时,将电阻箱R2的阻值置零,改变滑动变阻器滑片的位置,读取电压表和电流表的示数U、I,结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10mA时,小灯泡的电阻为___________(保留1位有效数字);
(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V,该同学经计算知,应将R2的阻值调整为_______。然后调节滑动变阻器R1,测得数据如下表所示:
U/mV | 24.0 | 46.0 | 76.0 | 110.0 | 128.0 | 152.0 | 184.0 | 216.0 | 250.0 |
I/mA | 140.0 | 160.0 | 180.0 | 200.0 | 220.0 | 240.0 | 260.0 | 280.0 | 300.0 |
(5)由图(b)和上表可知,随流过小灯泡电流的增加,其灯丝的电阻___________(填“增大”“减小”或“不变”);
(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA,可得此时小灯泡电功率P1=_______W(保留2位有效数字);当流过电流表的电流为300mA时,小灯泡的电功率为P2,则=_______(保留至整数)。
3.(2022·全国·统考高考真题)某同学要测量微安表内阻,可利用的实验器材有:电源E(电动势,内阻很小),电流表(量程,内阻约),微安表(量程,内阻待测,约),滑动变阻器R(最大阻值),定值电阻(阻值),开关S,导线若干。
(1)在答题卡上将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图_____;
(2)某次测量中,微安表的示数为,电流表的示数为,由此计算出微安表内阻_____。
4.(2022·全国·统考高考真题)一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有:电压表V(量程为,内阻很大),电流表A(量程为,内阻为),电源E(电动势约为,内阻不计),滑动变阻器R(最大阻值可选或),定值电阻(阻值可选或),开关S,导线若干。
(1)要求通过的电流可在范围内连续可调,在答题卡上将图(a)所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图________;
(2)实验时,图(a)中的R应选最大阻值为______(填“”或“”)的滑动变阻器,应选阻值为______(填“”或“”)的定值电阻;
(3)测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示,则此时两端的电压为______V,流过的电流为_____,此组数据得到的的阻值为______(保留3位有效数字)。
5.(2023·全国·统考高考真题)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材:螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻(阻值)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空:
(1)实验时,先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大,闭合S
(2)将K与1端相连,适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻,此时电压表读数记为,然后将K与2端相连,此时电压表读数记为。由此得到流过待测金属丝的电流I=_______,金属丝的电阻_____。(结果均用、、表示)
(3)继续微调R,重复(2)的测量过程,得到多组测量数据,如下表所示:
() | 0.57 | 0.71 | 0.85 | 1.14 | 1.43 |
() | 0.97 | 1.21 | 1.45 | 1.94 | 2.43 |
(4)利用上述数据,得到金属丝的电阻。
(5)用米尺测得金属丝长度。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为______mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与d相等。
(6)由以上数据可得,待测金属丝所用材料的电阻率______。(保留2位有效数字)
6.(2023·全国·统考高考真题)某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线,实验所用电压表内阻约为,电流表内阻约为.实验中有图(a)和(b)两个电路图供选择。
(1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图(c)所示,该同学选择的电路图是图________(填“a”或“b”)
(2)若选择另一个电路图进行实验,在答题卡所给图上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图______。
参考答案:
1. 15.0 1.55 1.0 5
【详解】(1)[1]为了避免电压表被烧坏,接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大,则由并联电路分压可得
代入数据解得
因此选。
(3)[2]由闭合回路的欧姆定律可得
化简可得
(5)[3][4]由上面公式可得
由图象计算可得
代入可得
将代入解析式可得
解得
(6)[5]如果电压表为理想电压表,则可有
则此时
因此误差为
2. 10 a 0.7 2700 增大 0.0074 100
【详解】(1)[1]因为小灯泡额定电压2.5V,电动势6V,则滑动滑动变阻器时,为了保证电路安全,需要定值电阻分担的电压
则有
则需要描绘小灯泡在0~300mA的伏安特性曲线,即R0应选取阻值为10;
(2)[2]为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于变阻器的a端;
(3)[3]由图可知当流过电流表的电流为10mA时,电压为7mV,则小灯泡的电阻为
(4)[4]由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时,有
解得
(5)[5]由图(b)和表格可知流过小灯泡电流增加,图像中变大,则灯丝的电阻增大;
(6)[6]根据表格可知当电流为160mA时,电压表的示数为46mV,根据(4)的分析可知此时小灯泡两端电压为0.046V,则此时小灯泡电功率
P1=0.046V×0.16A≈0.0074W
[7]同理可知当流过电流表的电流为300mA时,小灯泡两端电压为2.5V,此时小灯泡电功率
P2=2.5V×0.3A=0.75W
故有
3. 见解析 990
【详解】(1)[1]为了准确测出微安表两端的电压,可以让微安表与定值电阻R0并联,再与电流表串联,通过电流表的电流与微安表的电流之差,可求出流过定值电阻R0的电流,从而求出微安表两端的电压,进而求出微安表的内电阻,由于电源电压过大,并且为了测量多组数据,滑动电阻器采用分压式解法,实验电路原理图如图所示
(2)[2]流过定值电阻R0的电流
加在微安表两端的电压
微安表的内电阻
4.
【详解】(1)[1]电流表内阻已知,电流表与并联扩大电流表量程,进而准确测量通过的电流,电压表单独测量的电压;滑动变阻器采用分压式接法,电表从开始测量,满足题中通过的电流从连续可调,电路图如下
(2)[2]电路中应选最大阻值为的滑动变阻器,方便电路的调节,测量效率高、实验误差小;
[3]通过的电流最大为,需要将电流表量程扩大为原来的倍,根据并联分流的规律示意图如下
根据并联分流,即并联电路中电流之比等于电阻的反比,可知
解得
(3)[4]电压表每小格表示,向后估读一位,即;
[5]电流表每小格表示,本位估读,即,电流表量程扩大倍,所以通过的电流为;
[6]根据欧姆定律可知
5. 0.150 5.0
【详解】(1)[1]根据题意可知,两端的电压为
则流过即流过待测金属丝的电流
[2]金属丝的电阻
联立可得
(5)[3]螺旋测微器的读数为
(6)[4]根据电阻定律
又
代入数据联立解得
6. a
【详解】(1)[1]灯泡电阻
由U-I图像可知,当U=6V时,I=0.5A,此时电阻
可知电表内阻对电路的影响较小,因,则该同学采用电流表外接法,则该同学选择的电路图是图(a)。
[2]若选用另一个电路图即图(b)实验,会有
U = U灯+IRA
则分别代入电流200mA、400mA、500mA,可知对应的电压应为1.3V、4.0V、6.75V,描点连线有
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