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2017年度全国高考'物理电学实验部分真命题附详细解析.doc

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2017 年度 全国 高考 物理 电学 实验 部分 命题 详细 解析
资源描述:
''(全国卷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(量程3 V,内阻3 kΩ);电流表(量程0.5 A,内阻0.5 Ω);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。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)(2)增大;增大;(3)0.39w 1.17w【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,如图(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=ρlS知,电阻率增大;(3)当滑动变阻器的阻值为9Ω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图所以,交点坐标约为U=1.75V,I=225mA,P1=UI=0.39W;整理得:I=-1R+rU+ER+r,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=3.67V,I=0.32A,如图所示,最大的功率为P2=UI=1.17W。(全国卷2)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2500 Ω)的内阻.可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20 Ω,另一个最大阻值为2000 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.(2)完成下列填空:①R1的最大阻值为________(填“20”或“2000”)Ω.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________(填“左”或“右”)端对应的位置;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2500.0 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2601.0 Ω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________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)连线如图(2)①20 ②左 ③相等 ④2550(3)调节R1上的分压,尽可能使微安表接近满量程[解析] (2)①滑动变阻器的分压式接法要求选用最大阻值较小的滑动变阻器,因此R1要选择最大阻值为20 Ω的滑动变阻器.②开始时将R1的滑片移动到滑动变阻器的左端对应的位置,可使得微安表上的电压最小,从而保护了微安表.③接通S1前后,微安表的示数保持不变,这说明S1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.④因B与D电势相等,=,对调后=,解得RA==2550 Ω.(全国卷3)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω挡。(1)图(a)中的A端与______(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用,下列说法正确的是_______(填正确答案标号)。A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=______Ω,R4=_______Ω。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为________;若此时B端是与“3”相连的,则读数为________;若此时B端是与“5”相连的,则读数为________。(结果均保留3位有效数字)【答案】(1)黑(2)B (3)160880(4)1.47mA(或1.48 mA)1100Ω2.95V【解析】试题分析:(1)与多用电表内电源正极相连的是黑表笔。(2)R6是可变电阻,它的作用是欧姆表调零,使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。(3)B端与“2”相连时,是量程较小的电流表,所以;B端与“4”相连时,是量程较小的电压表,所以。(4)若此时B端与“1”相连,多用电表是量程为2.5 mA的电流表,则读数为1.47mA;若此时B端与“3”相连,多用电表是欧姆×100 Ω挡,则读数为1100Ω;若此时B端与“5”相连,多用电表是量程为5 V的电压表,则读数为2.95V。考点:多用电表的使用、电表的改装(江苏卷)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图11-1图所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约为20 Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200Ω)、滑动变阻器R2(0~500Ω)、热敏电阻Rt,继电器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干。为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制,电源E应选用 (选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用 (选填“R1”或“R2”)。(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图11-2图所示的选择开关旋至 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在题11-1图中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针 (选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针 (选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,下列操作步骤正确顺序是 。(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关,将电阻箱从电路中移除④合上开关,调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1Ω【答案】(1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转 (4)⑤④②③①【解析】(1)由表格数据知,当温度为30°时,热敏电阻阻值为199.5Ω,继电器的阻值R0=20Ω,当电流为15mA时,E=I(Rt+R0)=3.3V,所以电源选E2,80°时,热敏电阻阻值Rt=49.1Ω,则E2=I(Rt+R0+R),此时变阻器阻值R=330.9Ω,所以变阻器选择R2;(2)多用电表做电压表测量电压,旋钮旋至直流电压档C处;(3)若只有b、c间断路,表笔接入a、b时,整个回路断路,电表指针不偏转,接入a、c时电流流经电表,故指针偏转;(4)50℃时,热敏电阻阻值为108.1Ω,所以应将电阻箱阻值调至108.1Ω,调节变阻器,使衔铁吸合,再将电阻箱换成热敏电阻,故顺序为⑤④②③①(海南卷)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 Ω),电源(电动势3 V),滑动变阻器(阻值范围0~10 Ω),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(a)中画出实物连线图。(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0。写出产生这种现象的一个原因:_______________。(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(b)和图(c)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_____Ω(结果保留3位有效数字)。【答案】(1)实物连线图见解析(2)待测电阻R出现断路(3)2.2;0.48;4.58【分值】12分【解析】(1)因为待测电阻R(阻值约为5 Ω),电源(电动势3 V),则可估算电路中的最大电流为:,所以电流表选0.6A的量程;根据精确性原则,电压表选3V的量程;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,则实物连线图如下图所示:(2)由于电流表的示数始终接近0,则可知电路出现断路故障,又电压表的示数始终约为3 V,根据电压表的改装原理可知,电压表与电源肯定构成了回路,则可判断出待测电阻R出现断路故障;(3)根据实验原理,由图示电压表可知,其量程为3V,分度值为0.1V,示数为2.2V;由图示电流表可知,其量程为0.6A,分度值为0.02A,示数为0.48A;根据欧姆定律可知,,则待测电阻的阻值为;(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、和三条导线中,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、间电压,读数不为零,再测量、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】(3)①②1.41(1.36~1.44均可) 0.5(0.4~0.6均可)
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