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三年高考(2017-2019)高考物理真题分项汇编 专题19 电学实验(含解析)

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(3)由图(b)可得到R1,在25 ℃~80°C范围内的温度特性,当t=44.0 ℃时,可得R1=____Ω; (4)将Rt握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为____Ω,则手心温度为____

__℃。

【答案】(1)b (2)如图所示

(3)450 (4)620.0 33.0

【解析】本题主要考查研究小灯泡的伏安特性实验、利用伏安特性曲线计算实际功率及其相关的知识点,意在考查考生对小灯泡伏安特性曲线的理解和灵活运用相关知识,解决实际问题的能力。 (1)图(a)的电路滑动变阻器采用限流接法,在闭合S1前,R1应该调节到接入电路部分的电阻值最大,使电路中电流最小,即图(a)中的R1的滑片应移到b端。

(2)将t=60 ℃和t=70 ℃对应的两组数据对应画在坐标图上,然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出R2–t图象。

(3)根据题述实验过程可知,测量的R2数据等于对应的热敏电阻RT的电阻值。由画出的R2–t图象可知,当t=44.0 ℃时,对应的RT=460 Ω。

(4)由画出的R2–t图象可知,当RT=620.0 Ω,则手心温度t=33.0 ℃。

【名师点睛】解答此题常见错误主要有:一是没有掌握滑动变阻器的分压接法和限流接法在开关闭合前滑动头的位置;二是没有认真阅读题述的实验过程,导致不能把电阻箱R的读数与热敏电阻阻值联系起来。

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12.(2017·天津卷)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的

内阻r1=1.0 kΩ,电阻R1=9.0 kΩ,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。 ①按图示电路进行连接后,发现aa?、bb?和cc?三条导线中,混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的,将电建S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、b?间电压,读数不为零,再测量a、a?间电压,若读数不为零,则一定是________导线断开;若读数为零,则一定是___________导线断开。

②排除故障后,该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组

I1、I2数据,作出图象如右图。由I1–I2图象得到电池的电动势E=________V,内阻r=_________Ω。

【答案】①aa? bb? ②1.41(1.36~1.44均可) 0.5(0.4~0.6均可)

【解析】①用电压挡检测电路故障,电压表的表头是电流计,原电路有断路,回路中无电流,将电压表接在ab?间后有示数,说明电路被接通,即ab?间有断路故障,再测量aa?间电压,电压表读数不为零,说明断路故障的范围被缩小到aa?间,则一定是aa?导线断开;若读数为零,则说明电路仍未被接通,断路故障的范围被确定在bb?间。 ②根据闭合电路的欧姆定律:

,I1=I2,上式可简化为

,读出两点坐标:(60,0.12)和(260,0.05),代入方程解得:电动

势E=1.41 V,内阻r=0.5 Ω。

【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么,闭合电路的欧姆定律是核心。

13.(2017·新课标全国Ⅰ卷)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

VV(量程3 V,内阻3 kΩ);电流表A(量程0.5 A,内阻0.5 V,额定电流0.32 A);电压表dΩ);固定电阻R0(阻值1 000 Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0 Ω);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0~3.8 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。

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d

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__________(填“增大”“不变”或“减小”)。

(3)用另一电源E0(电动势4 V,内阻1.00 Ω)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0~3.8 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I–U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大,再由电阻定律R??知,电阻率增大;

(3)当滑动变阻器的阻值为9 Ω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:

,当直线的斜率最大时,与灯泡的I–U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,

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lS

如右图所示,最大的功率为P2=UI=1.17 W。

【名师点睛】电路图主要是控制电路、测量电路的连接。小灯泡阻值为小电阻——外接法,电压从0开始测量——分压式接法。然后由伏安特性曲线分析阻值的变化,注意纵轴是电流。第(3)问求小灯泡消耗的实际功率较难,因小灯泡的阻值随电流的变化而变化,通过闭合电路的欧姆定律找到小灯泡实际的电流、电压值。

14.(2017·新课标全国Ⅱ卷)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA,内阻大

约为2 500 Ω)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 Ω,另一个阻值为2 000 Ω);电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω);电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2。C、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。

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(2)完成下列填空:

①R1的阻值为 Ω(填“20”或“2 000”)。

②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的 端(填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。

③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω,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”)。

④将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时,在接通S

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前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 Ω(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)连线见解析 (2)①20 ②左 ③相等 ④2 550 (3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程

【解析】(1)实物连线如图:

(2)①滑动变阻器R1要接成分压电路,则要选择阻值较小的20 Ω的滑动变阻器; ②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的左端对应的位置; ③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω,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接通前后在BD中无电流流过,可知B与D所在位置的电势相等;

Rz1RA?④设滑片P两侧电阻分别为R21和R22,因B与D所在位置的电势相等,可知;;同理当Rz和R21R22微安表对调后,仍有:

RARz2?;联立两式解得:R21R22。

(3)为了提高测量精度,调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程。

【名师点睛】此题考查电阻测量的方法;实质上这种方法是一种“电桥电路”,搞清电桥平衡的条件:

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