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2020高考物理：电学实验(通用)练习及答案

2020高考物理电学实验（通用）练习及答案

专题：电学实验

1、(2019·全国卷Ⅱ)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U 与温度t 的关系，图中和为理想电压表；R 为滑动变阻器，R 0为定值电阻(阻值100 Ω)；S 为开关，E 为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t 由温度计(图中未画出)测出．图(b)是该小组在恒定电流为50.0 μA 时得到的某硅二极管U-t 关系曲线．回答下列问题：

(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA ，应调节滑动变阻器R ，使电压表的示数为U 1＝5.00 mV ；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t 升高时，硅二极管正向电阻变小(填“变大”或“变小”)，电压表示数增大(填“增大”或“减小”)，此时应将R 的滑片向B(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U 1.

(2)由图(b)可以看出U 与t 成线性关系．硅二极管可以作为测温传感器，该硅二

极管的测温灵敏度为????

??ΔU Δt ＝2.8×10－3 V/℃(保留2位有效数字)． 2、(2019·安徽宣城调研)

用下列器材组装一个电路：

A ．待测电池组

B ．待测小灯泡(2 A,2.5 V)

C ．电流表A(量程3 A ，内阻非常小)

D．电压表V1(量程6 V，内阻非常大)

E．电压表V2(量程1 V，内阻1 500 Ω)

F．滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流4 A)

G．定值电阻R1(3 000 Ω)

H．开关一只，导线若干

要求：既能测定电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的U-I曲线

(1)请在上图甲的虚线方框中将设计相对合理的实验电路图补充完整；

(2)每次实验操作需记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，经过多次测量换算，最后在U-I坐标系中，描绘出两条图线，且在P点相交，如图乙所示，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为__________ Ω；电池组的效率为________。(计算结果保留两位有效数字)

3、一同学在学习金属的电阻率知识时发现不同的材料电阻率一般不同．有些不法商人在一些导线中掺入杂质，导致导线的质量不达标，该同学想通过测量导线的电阻率来进一步确定导线是否合格，于是设计了如图(a)所示的实验电路．

(1)该同学剥掉导线的绝缘外层，用剪刀剪下一段，为了粗略测量该金属丝的电阻，该同学用如图(b)所示的多用电表在连接好的电路上进行测量.

①机械调零后将选择开关拨到“×1 Ω”挡．

②将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使______________________________ _____________________________________________________________.

③________________________________，将红表笔接P，黑表笔接Q，多用电表指针如图(c)所示，则金属丝总电阻约为________ Ω.

(2)用螺旋测微器测金属丝直径，测得该金属丝直径d＝0.360 mm.

(3)闭合开关S，保持电流表示数不变，改变并记录电阻箱的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据，作出R-L图线如图(d)所示．

(4)根据测得的金属丝直径d及R-L图线，求得金属丝的电阻率ρ＝________.(结果保留3位有效数字)

4、(2019·陕西省部分学校高三联考)

某物理小组欲利用如图8－2－23所示的电路测量一只有30格刻度的毫安表的量程、内阻且要得到光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。实验室能提供的实验器材有：学生电源(输出电压为U＝18.0 V，内阻不计)、电阻箱R(最大阻值9 999.9 Ω)、单刀双掷开关一只、导线若干。

图8－2－23

(1)该小组实验时先将电阻箱的阻值调至最大，然后将单刀双掷开关接至a端，开始调节电阻箱，发现将电阻箱的阻值调为1 700 Ω时，毫安表恰好能够偏转10个格的刻度，将电阻箱的阻值调为800 Ω时，毫安表刚好能偏转20个格的刻度，实验小组据此得到了该毫安表的最大量程为________ mA，内阻R g＝

________ Ω。

(2)该小组查阅资料得知，光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化很大，为了安全，该小组需将毫安表改装成最大量程为0.3 A的电流表，则需在毫安表两端________(选填“串联”或“并联”)一个阻值为________ Ω(保留三位有效数字)的电阻。

(3)电表改装之后，该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安

表的电流I(单位：mA)与光照强度E(单位：Lx)之间的大小关系满足I＝1

3E，由

此可得到光敏电阻的阻值R(单位：Ω)与光照强度E(单位：Lx)之间的大小关系为________。

5、(2019·河南濮阳三模)

如图所示为多用电表的原理示意图，已知表头G的满偏电流为2 mA、内阻为150 Ω，刻度盘上电阻刻度线正中央标有“30”。选择开关S旋到“2”时量程为0～10 mA，旋到“3”“4”“5”“6”时的量程未知，但测得R6＝570 Ω，R7＝900 Ω，E为两节新的干电池，内阻忽略。请回答下列问题：

(1)选择开关S旋到“6”时的量程为________。

A．0～15 A B．0～3 V

C．0～12 V D．0～15 V

(2)正确使用欧姆挡测量电阻时，滑动变阻器R3连入的阻值为________ Ω。

(3)电池用久后，电动势变小了，内阻变大了，但仍能欧姆调零，用此表去测电阻，则其测量值比真实值________。(填“偏小”“偏大”或“不变”)

6、新能源汽车是今后汽车发展的主流方向，如图(a)所示为车载动力电池，其技术参数是额定容量约120 Ah，额定电压约3.3 V，内阻约0.03 Ω，现有一个用了很长时间已经老化的这种电池，某研究小组想测量这个电池的电动势和内阻，但实验器材仅有一个电流表(量程100 mA、内阻9 Ω)、一个定值电阻R0＝1 Ω、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图(b)所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．

次数 1 2 3 4 5

R(Ω)0.9 4.2 7.3 10.8 14.1

I0(mA) 100 50 34 25 20

(1)实验中将电流表与定值电阻并联实质上是把电流表改装成了大量程的电流表，则改装后的电流表的测量值I 与原电流表的读数I 0的关系为

_________________________________________________________________；

(2)若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作______(选填“R-I ”或“R-1I ”)

图象；

(3)利用测得的数据在坐标纸上作出适当的图象；

(4)由图象可知，该电池的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.

7、(2019·郑州一模)

在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用的测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm 。

图8－2－24

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，某一次测量结果(接近多次测量的平均值)如图1所示，其读数为______mm 。

(2)用伏安法测金属丝的电阻R x 的阻值(约为15 Ω)，实验提供了如下器材：

A ．电池组E(电动势为3 V ，内阻约为1 Ω)

B ．电流表A 1(量程为0～0.6 A ，内阻约为0.5 Ω)

C ．电流表A 2(量程为0～3 A ，内阻约为0.02 Ω)

D．电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为5 kΩ)

E．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为5 kΩ)

F．电阻箱R(阻值范围为0～999.9 Ω，额定电流为1 A)

G．开关S，导线若干

为使测量尽可能准确，电流表应选用________，电压表应选用________；(填器材前的字母标号)应采用图2给出的________电路进行测量。

(3)根据记录的电阻箱阻值R及对应电流表示数I和电压表示数U，在坐标纸上

作I

U－1

R图象如图3所示，根据图象可得金属丝的电阻R x＝________Ω(保留两

位有效数字)。

(4)根据以上数据估算金属丝的电阻率约为______(填选项前的字母标号)。A．4×10－2Ω·m B．4×10－3Ω·m

C．4×10－6Ω·m D．4×10－8Ω·m

(5)关于本实验的误差，下列说法中正确的是______(填选项前的字母标号)。A．用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B．由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

C．若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差

D．用I

U－

R图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差

2020高考物理电学实验（通用）练习及答案

专题：电学实验

1、(2019·全国卷Ⅱ)某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 Ω)；S为开关，E为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出．图(b)是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线．回答下列问题：

(2)由图(b)可以看出U 与t 成线性关系．硅二极管可以作为测温传感器，该硅二

极管的测温灵敏度为????

??ΔU Δt ＝2.8×10－3 V/℃(保留2位有效数字)．解析：(1)实验中硅二极管与定值电阻R 0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压U 1＝IR 0＝50.0 μA ×100 Ω＝5.00 mV ；由图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管两端电压减小，又图(b)对应的电流恒为50.0 μA ，可知硅二极管的正向电阻变小，由“串反”规律可知，定值电阻R 0两端电压增大，即电压表示数增大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值以减小电路中的电流，从而使

电压表示数保持不变，故应将R 的滑片向B 端移动．(2)由图(b)可知|ΔU Δt |＝

0.44－0.3080－30

V/℃＝2.8×10－3 V/℃. 2、(2019·安徽宣城调研)

用下列器材组装一个电路：

A ．待测电池组

B ．待测小灯泡(2 A,2.5 V)

C．电流表A(量程3 A，内阻非常小)

D．电压表V1(量程6 V，内阻非常大)

E．电压表V2(量程1 V，内阻1 500 Ω)

F．滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流4 A)

G．定值电阻R1(3 000 Ω)

H．开关一只，导线若干

要求：既能测定电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的U-I曲线

(1)请在上图甲的虚线方框中将设计相对合理的实验电路图补充完整；

解析(1)伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表V1测路端电压，电流表A 测量电流；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表A测流过灯泡的电流，考虑到电压表V2量程偏小，可与定值电阻R1串联增大量程；此时电压表V2的内阻与R1之和远大于灯泡内阻，可用电流表外接法，则电路如图所示。

(2)电源的U-I图像是一条倾斜的直线，由图像可知，电源电动势E＝4.5 V，电

源内阻r＝ΔU

ΔI＝

4.5－2.5

2.0Ω＝1.0 Ω。两图像的交点坐标，即灯泡两端电压U L＝

2.5 V，电路电流I＝2.0 A，此时电源电动势E＝Ir＋U L＋IR滑，即4.5 V＝2.0

A×1.0 Ω＋2.5 V＋2.0 A×R滑，则R滑＝0；电池组的效率η＝P出

P总

×100%＝

×100%＝U L

E×100%＝

2.5

4.5×100%≈56%。

答案(1)如图所示(2)056%

(1)该同学剥掉导线的绝缘外层，用剪刀剪下一段，为了粗略测量该金属丝的电阻，该同学用如图(b)所示的多用电表在连接好的电路上进行测量.

①机械调零后将选择开关拨到“×1 Ω”挡．

②将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使

_____________________________________

____________________________________________________________________ ____.

③________________________________，将红表笔接P，黑表笔接Q，多用电表指针如图(c)所示，则金属丝总电阻约为________ Ω.

(2)用螺旋测微器测金属丝直径，测得该金属丝直径d＝0.360 mm.

(3)闭合开关S，保持电流表示数不变，改变并记录电阻箱的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据，作出R-L图线如图(d)所示．

(4)根据测得的金属丝直径d及R-L图线，求得金属丝的电阻率ρ＝________.(结果保留3位有效数字)

解析：(1)②欧姆调零时，将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表盘零刻度处(或使指针指在电流满偏的位置)．③测量时，需将多用电表接在金属丝两端，且电路处于断路状态，所以应断开开关S，取下线夹(或断开开关S，将线夹夹到Q端)．

(4)根据R＝－ρL

S＋b，可知R-L图线斜率的绝对值为

S＝10 Ω·m

－1，S＝

4πd

2, 代

入数据可得ρ＝1.02 × 10－6Ω·m.

答案：(1)②指针指在欧姆表盘零刻度处(或指针指在电流满偏的位置)③断开开关S，取下线夹(或断开开关S，将线夹夹到Q端)5(4)1.02×10－6Ω·m 4、(2019·陕西省部分学校高三联考)

图8－2－23

________ Ω。

(3)电表改装之后，该小组将单刀双掷开关接至b端，通过实验发现，流过毫安

表的电流I(单位：mA)与光照强度E(单位：Lx)之间的大小关系满足I ＝13E ，由

此可得到光敏电阻的阻值R(单位：Ω)与光照强度E(单位：Lx)之间的大小关系为________。

【解析】 (1)设毫安表每格刻度表示的电流大小为I 0，则当电阻箱的阻值为R 1＝1 700 Ω时，由闭合电路欧姆定律可得10I 0(R 1＋R g )＝U ；当电阻箱的阻值为R 2＝800 Ω时，则有20(R 2＋R g )I 0＝U ，两式联立并代入数据可解得：R g ＝100 Ω，I 0＝1 mA ，该毫安表的最大量程为30 mA 。(2)要将最大量程为30 mA 的毫安表改成最大量程为I A ＝0.3 A 的电流表，则需在毫安表两端并联一个电阻，设并联

电阻的阻值为R ′，则有I g R g ＝(I A －I g )R ′，代入数据可解得R ′＝1009 Ω≈11.1

Ω。(3)由题意可知，改装后电流表的内阻为R A ＝10 Ω，设通过光敏电阻的电流

大小为I ′(单位：A)，则有(R ＋R A )I ′＝U ，且I ′＝R g ＋R ′R ′

I ×10－3，即(R ＋10 Ω)×10I ×10－3＝18.0 V ，又I ＝13E ，整理可得R ＝5 400E －10 (Ω)。

【答案】 (1)30 100 (2)并联 11.1 (3)R ＝5 400E －10

5、(2019·河南濮阳三模)

如图所示为多用电表的原理示意图，已知表头G 的满偏电流为2 mA 、内阻为150 Ω，刻度盘上电阻刻度线正中央标有“30”。选择开关S 旋到“2”时量程为0～10 mA ，旋到“3”“4”“5”“6”时的量程未知，但测得R 6＝570 Ω，R 7＝900 Ω，E 为两节新的干电池，内阻忽略。请回答下列问题：

(1)选择开关S 旋到“6”时的量程为________。

A ．0～15 A

B ．0～3 V

C ．0～12 V

D ．0～15 V

(2)正确使用欧姆挡测量电阻时，滑动变阻器R 3连入的阻值为________ Ω。

(3)电池用久后，电动势变小了，内阻变大了，但仍能欧姆调零，用此表去测电

阻，则其测量值比真实值________。(填“偏小”“偏大”或“不变”) 解析 (1)开关S 旋到“6”时为电压表，量程为：U ＝I g R g ＋I(R 6＋R 7)＝10×10－3×(570＋900) V ＋2×10－3×150 V ＝15 V ，故选D 项。

(2)由闭合电路欧姆定律可得：R 3＝E －I g

R g I ＝3－2×10－3×15010×10－3

Ω＝270 Ω。 (3)电池用久了，电源电动势E 变小内阻增大，欧姆表调零时，内阻变小，应用欧姆表测电阻时，I ＝E R 内＋R 测＝I m R 内R 内＋R 测＝I m 1＋R 测R 内

，由于R 内偏小，则电流I 偏小，欧姆表指针偏转角度较小，电阻测量值偏大。

答案 (1)D (2)270 (3)偏大

6、新能源汽车是今后汽车发展的主流方向，如图(a)所示为车载动力电池，其技术参数是额定容量约120 Ah ，额定电压约3.3 V ，内阻约0.03 Ω，现有一个用了很长时间已经老化的这种电池，某研究小组想测量这个电池的电动势和内阻，但实验器材仅有一个电流表(量程100 mA 、内阻9 Ω)、一个定值电阻R 0＝1 Ω、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图(b)所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．

次数

1 2 3 4 5 R(Ω)

0.9 4.2 7.3 10.8 14.1 I 0(mA) 100 50 34 25 20

(1)表，则改装后的电流表的测量值I 与原电流表的读数I 0的关系为

________________________________________________________________________；

(2)若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作______(选填“R-I ”或“R-1I ”)

图象；

(3)利用测得的数据在坐标纸上作出适当的图象；

(4)由图象可知，该电池的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.

解析：(1)根据并联电路的分流公式可知，I R0I 0＝R A R 0

＝91＝9，I R0＝9I 0，即改装后的电流表的测量值为I ＝I R0＋I 0＝10I 0.

(2)由闭合电路欧姆定律，可列式E ＝I(R ＋r ＋R 并)，R 并＝9×19＋1

＝0.9 Ω，要建立关于电流和外电阻的函数关系，则要将其变形为R ＝E 1I －(r ＋R 并)，要使图线具

有线性关系，则应作R-1I 图象．

(3)如图所示．

(4)由图象可得：E ＝k ＝

14.1－0.95.0－1.0

V ＝3.3 V ， r ＝1.1 Ω.

答案：(1)I ＝10I 0 (2)R-1I (3)如解析图所示

(4)3.3 1.1

7、(2019·郑州一模)

在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用的测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm 。

图8－2－24

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，某一次测量结果(接近多次测量的平均值)如图1所示，其读数为______mm。

(2)用伏安法测金属丝的电阻R x的阻值(约为15 Ω)，实验提供了如下器材：A．电池组E(电动势为3 V，内阻约为1 Ω)

B．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)

C．电流表A2(量程为0～3 A，内阻约为0.02 Ω)

D．电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为5 kΩ)

E．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为5 kΩ)

F．电阻箱R(阻值范围为0～999.9 Ω，额定电流为1 A)

G．开关S，导线若干

为使测量尽可能准确，电流表应选用________，电压表应选用________；(填器材前的字母标号)应采用图2给出的________电路进行测量。

(3)根据记录的电阻箱阻值R及对应电流表示数I和电压表示数U，在坐标纸上

作I

U－1

R图象如图3所示，根据图象可得金属丝的电阻R x＝________Ω(保留两

位有效数字)。

(4)根据以上数据估算金属丝的电阻率约为______(填选项前的字母标号)。A．4×10－2Ω·m B．4×10－3Ω·m

C．4×10－6Ω·m D．4×10－8Ω·m

C．若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差

D．用I

U－

R图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差

【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，其读数为：

0 mm＋39.9×0.01 mm＝0.399 mm。

(2)电源电动势为3 V，则电压表选D电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为5 kΩ)；

通过电阻丝的最大电流约为：I max≈E

R x＝

15A＝0.2 A，电流表选择B电流表

A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)；

由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应选择外接法；由题意可知，待测电阻阻值约为15 Ω，电阻箱最大阻值为999.9 Ω，为测多组实验数据，电阻箱应与待测电阻并联，如果串联所测实验数据太少，应选择图甲所示实验电路。

(3)由图甲所示实验电路，根据并联电路特点与欧姆定律得：I＝U

R x＋

R，整理得：

U＝1

R＋

R x，

U－

R图象的截距：b＝

R x＝0.06 Ω

－1，则待测电阻阻值：R x＝

b≈17

Ω。

(4)由电阻定律可知：R x＝ρL

S＝ρ

4πd

，则电阻率ρ＝

πd2R x

4L＝

3.14×(0.399×10－3)2×17

4×0.50

Ω·m≈4×10－6Ω·m，故选C。

(5)读数引起的误差是由人为因素引起的，属于偶然误差，用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A项错误；由电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不是偶然误差，故B项错误；若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，故C项正确；

用I

U－1

R图象处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差，不能消除系统误差，

故D项正确。

【答案】(1)0.399(2)B D甲(3)17(4)C(5)CD