高考真题专项突破(九)　电学实验题

[真题1]　 (2018•全国卷Ⅰ) 某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω：电源E(6 V，内阻可忽略)：电压表 (量程150 mV)：定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)：电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)：单刀开关S1，单刀双掷开关S2.

实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0：保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0：断开S1，记下此时R2的读数，逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃，实验得到的R2－t数据见下表.
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
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到 (填“a”或“b”)端；
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2－t曲线；

(3)由图(b)可得到RT，在25～80 ℃范围内的温度特性，当t＝44.0 ℃时，可得RT＝ 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 ℃.
解析：(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＝450 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 ℃.
答案：(1)b　(2)见解析　(3)450　(4)620.0　33.0
[真题2]　(2018•全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表．可用的器材有：微安表头(量程100 μA内阻900 Ω)；电阻箱R1 (阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2 (阻值范围0～99 999.9Ω)；导线若干．
要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡．
回答下列问题：
(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱．

(2)电阻箱的阻值R1＝ Ω；R2＝ Ω.(保留到个位)
解析：(1)R1的电阻比较小，所以R1与表头并联构成大量程的电流表，R2的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示：

改装电流表需要并联一个电阻，要改装成1 mA的电流表需要并联的电阻R并＝IgRgI－Ig＝0.1×9001－0.1＝100 Ω，所以选择与变阻箱R1并联，并联后的总电阻为R′＝90 Ω；要改装成3 V电压表需要串联电阻，串联电阻的阻值为R串＝U－UAI＝3－0.091×10－3＝2 910 Ω.
答案：(1)见解析　(2)100　2 910
[真题3](2018•全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图(a)所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；V可视为理想电压表．S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：
(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；
　
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置，闭合S1；
(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；
(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝ (用R0、U1、U2表示)；
(5)重复步骤(3)，得到如下数据：
   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次测量所得的平均值，求得Rx＝ Ω.(保留1位小数)
解析：开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I＝U1R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx串联电路电压为U2，Rx两端电压为U＝U2－U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx＝UI＝U2－U1U1R0＝(U2U1－1)R0.
5次测量所得的平均值，(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)如图所示：

(4)(U2U1－1)R0　(6)48.2
[命题情报]
从近几年高考实验试题看，考查的热点仍是电学实验．电学实验以伏安法测电阻(主要包括描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定金属的电阻率)、伏安法测电池的电动势和内阻为核心，整合电路知识和电学实验仪器的使用和测量方法，并进行合理迁移．

1．为了撰写关于废旧电池的暑期实践报告，某学校课题研究小组收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电路元件，现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R0(约为2 kΩ)，二是手机中常用的锂电池(电动势标称值为3.7 V，允许最大放电电流为100 mA)．在操作台上还准备了如下实验器材：

A．电压表V(量程4 V，内阻极大)
B．电流表A1(量程100 mA，电阻RA1约为5 Ω)
C．电流表A2(量程2 mA，电阻RA2约为50 Ω)
D．滑动变阻器R1(0～40 Ω，额定电流1 A)
E．电阻箱R2(0～999.9 Ω)
开关一只导线若干
(1)为了测定电阻R0的阻值，小组的一位成员，设计了如图所示的电路原理图，所选取的相应的器材(电源用待测的锂电池)均标在图上，其他成员发现他在器材选取中有不妥之处你认为应该怎样调整？
(2)在实际操作过程中，发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏，请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r.
请你在方框中画出实验电路图(标注所用器材符号)；
为了便于分析，一般采用线性图象处理数据，请写出与线性图象对应的相关物理量间的函数关系式：1U＝ .
解析：(1)电阻R0中最大电流约为Imax＝ER0＝3.72000 A＝1.85 mA，电流表A1量程太大；应用A2替换．
(2)①电阻箱与电压表配合，起到电压表和电流表的作用，电路如图．

②根据闭合欧姆定律，得E＝U＋UR2r，变形得1U＝1E＋rE1R2
答案：(1)电流表用A1量程太大，应换用A2表　(2)图见解析　1E＋rE1R2
2．(2018•黑龙江七台河联考)某实验小组要研究某元件的电阻随电压变化的性质，该元件在常温下的电阻约为8 Ω，提供的其他器材如下：
A．电压表(0～3 V内阻6 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻30 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻约0.10 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻约0.5 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，0.5 A)
F．滑动变阻器(200 Ω，0.5 A)
G．蓄电池(电动势约4 V，内阻未知)
(1)实验要求电压从零开始调起，则电压表应选，电流表应选 _，滑动变阻器应选．
(2)将实验设计电路所缺导线补全．

(3)将实验测的电压值及根据测得的电压和电流值求得的电阻值相对应地在R－U图象上描点作图．作出的图象如图．由图象可知，该元件的电阻随温度的升高而，当元件两端的电压为0.5 V时，元件的实际功率为 W，常温下该元件的电阻为 Ω.
(4)该元件的功率随电压的平方变化的图象可能是．

解析：(1)电源电动势约4 V，则电压表选择A；电路中可能出现的最大电流：I＝UR＝38A＝0.375 A，电流表选D；滑动变阻器要用分压电路，则应该选择阻值较小的E;
(2)因电压表的内阻远大于待测电阻的阻值，所以要用电流表外接，电路如图；

(3)电压越高时电流越大，温度越高；由图象可知，该元件的电阻随温度的升高而减小，当元件两端的电压为0.5 V时，R＝7 Ω，元件的实际功率为P＝U2R＝0.527 W＝0.036 W，当U＝0时，R＝8.2 Ω，则常温下该元件的电阻为8.2 Ω.
(4)因P＝U2R＝1RU2可知图象A正确；故选A.
答案：(1)A　D　E
(2)图见解析
(3)减小　 0.036　8.2(或8.3)　(4)A

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