高考真題專項突破(九)　電學實驗題

[真題1]　 (2018•全國卷Ⅰ) 某實驗小組利用如圖(a)所示的電路探究在25～80 ℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性，所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區域)中的熱敏電阻RT，其標稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω：電源E(6 V，內阻可忽略)：電壓表 (量程150 mV)：定值電阻R0(阻值20.0 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)：電阻箱R2(阻值范圍0～999.9 Ω)：單刀開關S1，單刀雙擲開關S2.

實驗時，先按圖(a)連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃，將S2與1端接通，閉合S1，調節R1的滑片位置，使電壓表讀數為某一值U0：保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調節R2，使電壓表讀數仍為U0：斷開S1，記下此時R2的讀數，逐步降低溫控室的溫度t，得到相應溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0 ℃，實驗得到的R2－t數據見下表.
t/℃   25.0   30.0   40.0   50.0   60.0   70.0   80.0
R2/Ω   900.0   680.0   500.0   390.0   320.0   270.0   240.0
回答下列問題：
(1)在閉合S1前，圖(a)中R1的滑片應移動到 (填“a”或“b”)端；
(2)在圖(b)的坐標紙上補齊數據表中所給數據點，并做出R2－t曲線；

(3)由圖(b)可得到RT，在25～80 ℃范圍內的溫度特性，當t＝44.0 ℃時，可得RT＝ Ω；
(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應讀數如圖(c)所示，該讀數為 Ω，則手心溫度為 ℃.
解析：(1)圖(a)的電路滑動變阻器采用限流接法，在閉合S1前，R1應該調節到接入電路部分的電阻值最大，使電路中電流最小，即圖(a)中的R1的滑片應移到b端．
(2)將t＝60 ℃和t＝70 ℃對應的兩組數據對應畫在坐標圖上，然后用平滑曲線過盡可能多的數據點畫出R2－t圖象．

(3)根據題述實驗過程可知，測量的R2數據等于對應的熱敏電阻RT的電阻值．由畫出的R2－t圖象可知，當t＝44.0 ℃時，對應的RT＝450 Ω.
(4)由畫出的R2－t圖象可知，當RT＝620.0 Ω，則手心溫度t＝33.0 ℃.
答案：(1)b　(2)見解析　(3)450　(4)620.0　33.0
[真題2]　(2018•全國卷Ⅱ)某同學組裝一個多用電表．可用的器材有：微安表頭(量程100 μA內阻900 Ω)；電阻箱R1 (阻值范圍0～999.9 Ω)；電阻箱R2 (阻值范圍0～99 999.9Ω)；導線若干．
要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表，在此基礎上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表．組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋．
回答下列問題：
(1)在虛線框內畫出電路圖并標出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱．

(2)電阻箱的阻值R1＝ Ω；R2＝ Ω.(保留到個位)
解析：(1)R1的電阻比較小，所以R1與表頭并聯構成大量程的電流表，R2的阻值比較大，與改裝后的電流表串聯可充當大量程的電壓表，設計電路圖如圖所示：

改裝電流表需要并聯一個電阻，要改裝成1 mA的電流表需要并聯的電阻R并＝IgRgI－Ig＝0.1×9001－0.1＝100 Ω，所以選擇與變阻箱R1并聯，并聯后的總電阻為R′＝90 Ω；要改裝成3 V電壓表需要串聯電阻，串聯電阻的阻值為R串＝U－UAI＝3－0.091×10－3＝2 910 Ω.
答案：(1)見解析　(2)100　2 910
[真題3](2018•全國卷Ⅲ)一課外實驗小組用如圖(a)所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值，圖中R0為標準定值電阻(R0＝20.0 Ω)；V可視為理想電壓表．S1為單刀開關，S2為單刀雙擲開關，E為電源，R為滑動變阻器．采用如下步驟完成實驗：
(1)按照實驗原理線路圖(a)，將圖(b)中實物連線；
　
(2)將滑動變阻器滑動端置于適當位置，閉合S1；
(3)將開關S2擲于1端，改變滑動變阻器動端的位置，記下此時電壓表的示數U1；然后將S2擲于2端，記下此時電壓表的示數U2；
(4)待測電阻阻值的表達式Rx＝ (用R0、U1、U2表示)；
(5)重復步驟(3)，得到如下數據：
   1   2   3   4   5
U1/V   0.25   0.30   0.36   0.40   0.44
U2/V   0.86   1.03   1.22   1.36   1.49
U2U1
3.44   3.43   3.39   3.40   3.39
(6)利用上述5次測量所得的平均值，求得Rx＝ Ω.(保留1位小數)
解析：開關S2擲于1端，由歐姆定律可得通過Rx的電流I＝U1R0，將開關S2擲于2端，R0和Rx串聯電路電壓為U2，Rx兩端電壓為U＝U2－U1，由歐姆定律可得待測電阻阻值Rx＝UI＝U2－U1U1R0＝(U2U1－1)R0.
5次測量所得的平均值，(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入Rx＝(U2U1－1)R0＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω.
答案：(1)如圖所示：

(4)(U2U1－1)R0　(6)48.2
[命題情報]
從近幾年高考實驗試題看，考查的熱點仍是電學實驗．電學實驗以伏安法測電阻(主要包括描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定金屬的電阻率)、伏安法測電池的電動勢和內阻為核心，整合電路知識和電學實驗儀器的使用和測量方法，并進行合理遷移．

1．為了撰寫關于廢舊電池的暑期實踐報告，某學校課題研究小組收集了數碼相機、手機等用舊了的各種類型的電池及從廢舊收音機上拆下的電阻、電容、電感線圈等電路元件，現從這些材料中選取兩個待測元件，一是電阻R0(約為2 kΩ)，二是手機中常用的鋰電池(電動勢標稱值為3.7 V，允許最大放電電流為100 mA)．在操作臺上還準備了如下實驗器材：

A．電壓表V(量程4 V，內阻極大)
B．電流表A1(量程100 mA，電阻RA1約為5 Ω)
C．電流表A2(量程2 mA，電阻RA2約為50 Ω)
D．滑動變阻器R1(0～40 Ω，額定電流1 A)
E．電阻箱R2(0～999.9 Ω)
開關一只導線若干
(1)為了測定電阻R0的阻值，小組的一位成員，設計了如圖所示的電路原理圖，所選取的相應的器材(電源用待測的鋰電池)均標在圖上，其他成員發現他在器材選取中有不妥之處你認為應該怎樣調整？
(2)在實際操作過程中，發現滑動變阻器R1、電流表A1已損壞，請用余下的器材測量鋰電池的電動勢E和內阻r.
請你在方框中畫出實驗電路圖(標注所用器材符號)；
為了便于分析，一般采用線性圖象處理數據，請寫出與線性圖象對應的相關物理量間的函數關系式：1U＝ .
解析：(1)電阻R0中最大電流約為Imax＝ER0＝3.72000 A＝1.85 mA，電流表A1量程太大；應用A2替換．
(2)①電阻箱與電壓表配合，起到電壓表和電流表的作用，電路如圖．

②根據閉合歐姆定律，得E＝U＋UR2r，變形得1U＝1E＋rE1R2
答案：(1)電流表用A1量程太大，應換用A2表　(2)圖見解析　1E＋rE1R2
2．(2018•黑龍江七臺河聯考)某實驗小組要研究某元件的電阻隨電壓變化的性質，該元件在常溫下的電阻約為8 Ω，提供的其他器材如下：
A．電壓表(0～3 V內阻6 kΩ)
B．電壓表(0～15 V，內阻30 kΩ)
C．電流表(0～3 A，內阻約0.10 Ω)
D．電流表(0～0.6 A，內阻約0.5 Ω)
E．滑動變阻器(10 Ω，0.5 A)
F．滑動變阻器(200 Ω，0.5 A)
G．蓄電池(電動勢約4 V，內阻未知)
(1)實驗要求電壓從零開始調起，則電壓表應選，電流表應選 _，滑動變阻器應選．
(2)將實驗設計電路所缺導線補全．

(3)將實驗測的電壓值及根據測得的電壓和電流值求得的電阻值相對應地在R－U圖象上描點作圖．作出的圖象如圖．由圖象可知，該元件的電阻隨溫度的升高而，當元件兩端的電壓為0.5 V時，元件的實際功率為 W，常溫下該元件的電阻為 Ω.
(4)該元件的功率隨電壓的平方變化的圖象可能是．

解析：(1)電源電動勢約4 V，則電壓表選擇A；電路中可能出現的最大電流：I＝UR＝38A＝0.375 A，電流表選D；滑動變阻器要用分壓電路，則應該選擇阻值較小的E;
(2)因電壓表的內阻遠大于待測電阻的阻值，所以要用電流表外接，電路如圖；

(3)電壓越高時電流越大，溫度越高；由圖象可知，該元件的電阻隨溫度的升高而減小，當元件兩端的電壓為0.5 V時，R＝7 Ω，元件的實際功率為P＝U2R＝0.527 W＝0.036 W，當U＝0時，R＝8.2 Ω，則常溫下該元件的電阻為8.2 Ω.
(4)因P＝U2R＝1RU2可知圖象A正確；故選A.
答案：(1)A　D　E
(2)圖見解析
(3)減小　 0.036　8.2(或8.3)　(4)A

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