（課標(biāo)版）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)訓(xùn)練14 電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新（含解析）-人教版高三全冊(cè)物理試題

專題限時(shí)訓(xùn)練14電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新時(shí)間：45分鐘1一根均勻的細(xì)長(zhǎng)空心金屬圓管，其橫截面如圖甲所示，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電阻R約為5 ，這種金屬的電阻率為，因管線內(nèi)徑太小無(wú)法直接測(cè)量，某同學(xué)設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)方案盡可能精確地測(cè)定它的內(nèi)徑d.(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬管線外徑D，圖乙為螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)，用該螺旋測(cè)微器測(cè)量的管線外徑讀數(shù)為5.200 mm，則所測(cè)金屬管線外徑D5.167 mm.(2)為測(cè)量金屬管線的電阻R，取兩節(jié)干電池(內(nèi)阻不計(jì))、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A電流表(00.6 A，內(nèi)阻約0.05 )；B電流表(03 A，內(nèi)阻約0.01 )；C電壓表(03 V，內(nèi)阻約10 k)；D電壓表(015 V，內(nèi)阻約50 k)；E滑動(dòng)變阻器(010 ，額定電流為0.6 A)；F滑動(dòng)變阻器(0100 ，額定電流為0.3 A)為準(zhǔn)確測(cè)出金屬管線阻值，電流表應(yīng)選A，電壓表應(yīng)選C，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E.(均填器材前的字母)(3)如下圖所示，請(qǐng)按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)物圖中的連線補(bǔ)充完整答案：如下圖所示(4)根據(jù)已知的物理量(長(zhǎng)度L、電阻率)和實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的物理量(電壓表讀數(shù)U、電流表讀數(shù)I、金屬管線外徑D)，則金屬管線內(nèi)徑表達(dá)式為d.解析：(1)螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)為3.3×0.01 mm0.033 mm；螺旋測(cè)微器測(cè)量的管線外徑讀數(shù)為5.200 mm，則所測(cè)金屬管線外徑D5.200 mm0.033 mm5.167 mm.(2)兩節(jié)新的干電池電動(dòng)勢(shì)為3 V，因此電壓表選擇3 V的量程，即C；因?yàn)殡娐分凶畲箅娏鞔蠹s為Im A0.6 A，為了測(cè)量精確，電流表應(yīng)選擇A；滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，因?yàn)榇郎y(cè)電阻較小，所以滑動(dòng)變阻器選擇E.(3)由于待測(cè)電阻屬于小電阻，所以電流表采用外接法，滑動(dòng)變阻器采用限流式接法(4)該實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量空心金屬管線的內(nèi)徑，通過(guò)伏安法測(cè)出電阻的大小，結(jié)合電阻定律求出橫截面積，從而根據(jù)外徑求出內(nèi)徑的大小，根據(jù)歐姆定律得R，而R，則S，因?yàn)镾22，解得d.2如圖甲為多用電表的電路原理圖已知選用的電流表內(nèi)阻Rg10 、滿偏電流Ig10 mA，當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)接3時(shí)為量程250 V的電壓表該多用電表表盤(pán)如圖乙所示，下排刻度均勻，C為上排刻度線的中間刻度，由于粗心，上排刻度線對(duì)應(yīng)數(shù)值沒(méi)有標(biāo)出(1)若指針指在圖乙所示位置，選擇開(kāi)關(guān)接1時(shí)其讀數(shù)為6.9_mA；選擇開(kāi)關(guān)接3時(shí)其讀數(shù)為173_V(171175_V均可)(2)為了測(cè)該多用電表歐姆擋的電阻和表內(nèi)電源的電動(dòng)勢(shì)，某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到了一個(gè)電阻箱，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將選擇開(kāi)關(guān)接2，紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏；將多用電表紅黑表筆與電阻箱相連，調(diào)節(jié)電阻箱使多用電表指針指在C處，此時(shí)電阻箱如圖丙所示，則C處刻度應(yīng)為150_.計(jì)算得到多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V(保留2位有效數(shù)字)解析：(1)選擇開(kāi)關(guān)接1時(shí)測(cè)電流，其分度值為0.2 mA，示數(shù)為6.9 mA；選擇開(kāi)關(guān)接3時(shí)測(cè)電壓，其分度值為5 V，其示數(shù)為173 V；(2)由題圖丙所示電阻箱可知，電阻箱示數(shù)為0×1 000 1×100 5×10 0×1 150 ；由題圖乙所示可知，指針指在C處時(shí)，電流表示數(shù)為5 mA0.005 A，C處電阻為中值電阻，則電表內(nèi)阻為150 ，電源電動(dòng)勢(shì)EI(RR內(nèi))0.005×(150150) V1.5 V.3(2019·全國(guó)卷)某小組利用圖(a)所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關(guān)系，圖中和為理想電壓表；R為滑動(dòng)變阻器，R0為定值電阻(阻值100 )；S為開(kāi)關(guān)，E為電源實(shí)驗(yàn)中二極管置于控溫爐內(nèi)，控溫爐內(nèi)的溫度t由溫度計(jì)(圖中未畫(huà)出)測(cè)出圖(b)是該小組在恒定電流為50.0 A時(shí)得到的某硅二極管U­t關(guān)系曲線回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)中，為保證流過(guò)二極管的電流為50.0 A，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使電壓表的示數(shù)為U15.00 mV；根據(jù)圖(b)可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)的溫度t升高時(shí)，硅二極管正向電阻變小(填“變大”或“變小”)，電壓表示數(shù)增大(填“增大”或“減小”)，此時(shí)應(yīng)將R的滑片向B(填“A”或“B”)端移動(dòng)，以使示數(shù)仍為U1.(2)由圖(b)可以看出U與t成線性關(guān)系硅二極管可以作為測(cè)溫傳感器，該硅二極管的測(cè)溫靈敏度為2.8×103 V/(保留2位有效數(shù)字)解析：(1)實(shí)驗(yàn)中硅二極管與定值電阻R0串聯(lián)，由歐姆定律可知，定值電阻兩端電壓U1IR050.0 A×100 5.00 mV；由圖(b)可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)溫度升高時(shí)，硅二極管兩端電壓減小，又圖(b)對(duì)應(yīng)的電流恒為50.0 A，可知硅二極管的正向電阻變小，由“串反”規(guī)律可知，定值電阻R0兩端電壓增大，即電壓表示數(shù)增大，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值以減小電路中的電流，從而使電壓表示數(shù)保持不變，故應(yīng)將R的滑片向B端移動(dòng)(2)由圖(b)可知| V/2.8×103 V/.4某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的電路圖來(lái)測(cè)量電流表(量程2 mA，內(nèi)阻約為200 )的內(nèi)阻，除待測(cè)電流表、1.5 V的電源、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線外，還有下列可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：A定值電阻R1B定值電阻R2C滑動(dòng)變阻器R3(最大阻值為20 )D滑動(dòng)變阻器R4(最大阻值為1 000 )E電阻箱Rx(最大阻值為999.9 )F靈敏電流計(jì)G(內(nèi)阻很小可忽略)(1)為確保安全，精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_C_(填寫(xiě)器材前對(duì)應(yīng)的字母)(2)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖乙連接成實(shí)驗(yàn)電路圖答案：見(jiàn)解析圖(3)在閉合開(kāi)關(guān)前滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于b(選填“a”或“b”)端，然后閉合開(kāi)關(guān)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使待測(cè)表的示數(shù)適當(dāng)后再不移動(dòng)滑片，只調(diào)節(jié)Rx，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Rx400 時(shí)靈敏電流計(jì)的示數(shù)正好為零；將電阻箱和待測(cè)電流表位置互換，其他不動(dòng)，再次調(diào)節(jié)Rx100 時(shí)靈敏電流計(jì)的示數(shù)又正好為零，由此可知待測(cè)電流表的內(nèi)阻為200 .解析：(1)由于電源電動(dòng)勢(shì)較小，而兩個(gè)滑動(dòng)變阻器都沒(méi)有給出額定電流可認(rèn)為兩個(gè)都是安全的，此時(shí)為便于調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器宜小不宜大，選C即可(2)實(shí)物圖如圖所示(3)為確保電路安全，閉合開(kāi)關(guān)前滑片應(yīng)置于b端，讓分壓電路的電壓最小當(dāng)Rx400 時(shí)電流計(jì)的示數(shù)正好為零，表明；將電阻箱和待測(cè)電流表位置互換，電流計(jì)的示數(shù)又正好為零時(shí)有，于是有RA，代入數(shù)據(jù)得RA200 .5某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)定一銘牌上只有額定電壓為10 V、而其他字跡不清楚的直流電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的機(jī)械效率，現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室提供的器材有電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器(阻值較小)、備用電池若干節(jié)，開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線、固定電池的電池盒、細(xì)線、重物(1)小組成員設(shè)計(jì)如圖甲、乙兩個(gè)測(cè)量電路，其中比較合理的是乙圖(選填“甲”或“乙”)(2)根據(jù)選取的電路圖完善下面丙圖中用電動(dòng)機(jī)提升重物的實(shí)物電路連接答案：見(jiàn)解析(3)閉合電鍵前應(yīng)將丙圖中的滑動(dòng)變阻器的滑片移到最右端(選填“左”或“右”)閉合電鍵后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，使電壓表和電流表都有明顯的示數(shù)，但電動(dòng)機(jī)并未轉(zhuǎn)動(dòng)，讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)分別為2 V、1 A繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，將電壓表的示數(shù)調(diào)為10 V，這時(shí)電流表的示數(shù)為0.4 A此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為3.68 W，若重物重為8 N，則重物上升的速度大小為0.46 m/s.解析：(1)乙電路能夠使得電動(dòng)機(jī)得到從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)的電壓，便于調(diào)節(jié)到在電壓較低的情況下電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)的電壓表和電流表的值，便于測(cè)出電動(dòng)機(jī)線圈的電阻，故選乙圖較好(2)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，如圖所示，(3)為了使閉合電鍵時(shí)滑動(dòng)變阻器的輸出電壓為零，應(yīng)將丙圖中的滑動(dòng)變阻器的滑片移到最右端根據(jù)歐姆定律可得：電動(dòng)機(jī)線圈的內(nèi)阻：r 2 .加額定電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率即機(jī)械功率：P機(jī)U2I2Ir10×0.4 W(0.4)2×2 W3.68 W.若重物的重力為8 N，由瞬時(shí)功率公式：P機(jī)mgv可得重物上升的速度為v m/s0.46 m/s.