专题9 导体伏安特性曲线描绘和电阻测量实验- 2023-2024两年高考物理实验题解析

2023-2024两年高考物理实验分类解析 专题10 导体电阻测量实验 2024年高考题 1. （2024年高考湖南卷）某实验小组要探究一金属丝阻值随气压变化的规律，搭建了如图（a）所示的装置。电阻测量原理如图（b）所示，E是电源，V为电压表，A为电流表。 （1）保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100mA，电压表量程为3V，表盘如图（c）所示，示数为________V，此时金属丝阻值的测量值R为________Ω（保留3位有效数字）； （2）打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值； （3）根据测量数据绘制R—p关系图线，如图（d）所示； （4）如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100mA，电压表指针应该在图（c）指针位置的________侧（填“左”或“右”）； （5）若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。 2．（12分）（2024年全国理综新课标卷） 学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻。可选用的器材有：多用电表，电源E（电动势5V），电压表V1（量程5V，内阻约3kΩ），定值电阻（阻值为800Ω），滑动变阻器（最大阻值50Ω），滑动变阻器（最大阻值5kΩ），开关S，导线若干。 完成下列填空： （1）利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应______（把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列）； A．将红、黑表笔短接 B．调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C．将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的______填“正极、负极”或“负极、正极”）相连，欧姆表的指针位置如图（a）中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡______（填“×1”“×100”或“”）位置，重新调节后，测量得到指针位置如图（a）中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为______kΩ（结果保留1位小数）； （2）为了提高测量精度，他们设计了如图（b）所示的电路，其中滑动变阻器应选______（填“”或“”），闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“a”或“b”）端； （3）闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表，待测电压表的示数分别为、，则待测电压表内阻______（用、U和表示）； （4）测量得到，则待测电压表内阻______（结果保留3位有效数字）。 3 （2024年高考全国理综甲卷）（10分）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%）。 完成下列实验步骤并填空： （1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整_____，使其能对传感器定标； （2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口； （3）把滑动变阻器的滑片滑到_____端（填“a”或“b”），闭合开关； （4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U； （5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）； （6）获得的氧气含量分别为1%、5%、10%和15%的数据已标在图（b）中；氧气含量为20%时电压表的示数如图（c），该示数为______V（结果保留2位小数）。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1mA，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为_____%（结果保留整数）。 2023年高考题 1. （2023高考全国甲卷）（5分）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6kΩ，电流表内阻约为1.5Ω，实验中有图（a）和（b）两个电路供选择。 （1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路为图 （填“a”或“b”） （2）若选择另一电路图进行实验，在答题卡所给图上画出实验中应得到的关系曲线的示意图。 2. （2023高考江苏学业水平选择性考试）小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响．所用器材有：干电池（电动势约1.5V，内阻不计）2节；两量程电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ；量程0~15V，内阻约15kΩ）1个；滑动变阻器（最大阻值50Ω）1个；定值电阻（阻值50Ω）21个；开关1个及导线若干．实验电路如题1图所示． （1）电压表量程应选用________（选填“3V”或“15V”）． （2）题2图为该实验的实物电路（右侧未拍全）．先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________（选填“B”“C”“D”）连接，再闭合开关，开始实验． （3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1，2，…，21之间的电压．某次测量时，电压表指针位置如题3图所示，其示数为________V．根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如题4图中实线所示． （4）在题1图所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为，定值电阻的总阻值为，当被测电阻为R时，其两端的电压________（用E、、、R表示），据此作出理论图线如题4图中虚线所示．小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小． （5）分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小．小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因．你是否同意他的观点？请简要说明理由______． 3.（2024年高考天津卷） 测电阻R阻值的大小。 （1）同学们首先用欧姆表 × 1档位大致测出电阻阻值大小，如图，则电阻大小读数为_________Ω。 同学们继续使用学生电源（4V）组装下图电路进行实验，其中电表可以从如下中进行选择：（括号中为电表量程及内阻） A．电压表V1（0—15V，15kΩ） B．电压表V2（0—3V，3kΩ） C．电流表A1（0—3A） D．电流表A2（0—0.6A） （2）应选择电压表_________，电流表_________。（填器材前字母） （3）根据组装的电路，画出原理电路图。 （4）下列哪些说法是正确的是_________ A．电压表分流属于系统误差 B．实验开始前滑动变阻器滑片应该调到b端 C．如图所示的电路，可以通过调节滑片使电压表示数为0 D．多次实验可以减小系统误差 1原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024两年高考物理实验分类解析 专题10 导体伏安特性曲线描绘和电阻测量实验 2024年高考题 1. （2024年高考湖南卷）某实验小组要探究一金属丝阻值随气压变化的规律，搭建了如图（a）所示的装置。电阻测量原理如图（b）所示，E是电源，V为电压表，A为电流表。 （1）保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100mA，电压表量程为3V，表盘如图（c）所示，示数为________V，此时金属丝阻值的测量值R为________Ω（保留3位有效数字）； （2）打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值； （3）根据测量数据绘制R—p关系图线，如图（d）所示； （4）如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100mA，电压表指针应该在图（c）指针位置的________侧（填“左”或“右”）； （5）若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】 ①. 1.23 ②. 12.3 ③. 右侧 ④. 小于 【解析】 （1）[1]电压表量程为0—3V，分度值为0.1V，则电压表读数需估读一位，读数为1.23V，[2]根据欧姆定律可知，金属丝的测量值 （4）[3]根据图（d）可知气压越小电阻越大，再根据 U = IR 可知压强p减小，则电阻R增大，故电压增大，电压表的指针位置应该在题图（c）中指针位置的右侧。 （5）[4]电流表采用外接法会导致电压表分流，即 ， 即I测偏大，故R测 < R真。 2．（12分）（2024年全国理综新课标卷） 学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻。可选用的器材有：多用电表，电源E（电动势5V），电压表V1（量程5V，内阻约3kΩ），定值电阻（阻值为800Ω），滑动变阻器（最大阻值50Ω），滑动变阻器（最大阻值5kΩ），开关S，导线若干。 完成下列填空： （1）利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应______（把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列）； A．将红、黑表笔短接 B．调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C．将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的______填“正极、负极”或“负极、正极”）相连，欧姆表的指针位置如图（a）中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡______（填“×1”“×100”或“”）位置，重新调节后，测量得到指针位置如图（a）中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为______kΩ（结果保留1位小数）； （2）为了提高测量精度，他们设计了如图（b）所示的电路，其中滑动变阻器应选______（填“”或“”），闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于______（填“a”或“b”）端； （3）闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表，待测电压表的示数分别为、，则待测电压表内阻______（用、U和表示）； （4）测量得到，则待测电压表内阻______（结果保留3位有效数字）。 参考答案 （1）CAB 负极、正极 ×100 1.6 （2）R1 a （3） （4）1.57 解题思路 本题考查的考点：电压表内阻测量、多用电表使用、欧姆定律。 （1）由于电压表内阻约3kΩ，多用电表测量电阻先选欧姆档，然后红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，所以步骤为CAB。 由于多用电表黑表笔接内部电池的正极，所以测量电压表内阻，应将多用电表红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。 由于指针位置I偏转角太小，说明待测电阻大，需要选择欧姆档较大倍率×100，重新调零后，实线II所指位置，读数为16×100Ω=1600Ω=1.6kΩ。 （2）滑动变阻器分压接法应该选择阻值范围较小的滑动变阻器R1.闭合开关S前，应该将滑动变阻器调节到待测电路电压最小位置，即滑动变阻器的滑片应该置于a端。 （3）由欧姆定律，U1-U=，解得RV= （4）RV== ×800Ω=1566Ω≈1.57kΩ 【方法归纳】此实验测量电压表内阻的方法原理还是欧姆定律。 3 （2024年高考全国理综甲卷）（10分）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为1%、5%、10%、15%、20%）。 完成下列实验步骤并填空： （1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整_____，使其能对传感器定标； （2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口； （3）把滑动变阻器的滑片滑到_____端（填“a”或“b”），闭合开关； （4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U； （5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）； （6）获得的氧气含量分别为1%、5%、10%和15%的数据已标在图（b）中；氧气含量为20%时电压表的示数如图（c），该示数为______V（结果保留2位小数）。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为1mA，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为_____%（结果保留整数）。 【参考答案】（1）（3）a （6）1.40 17 【名师解析】（1）为了保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定，滑动变阻器采用分压式接法。由于毫安表内阻可忽略，采用电流表内接电路，实物连接如图。 （3）为了保护电路，闭合开关前，把滑动变阻器的滑片滑到测量电路电压最小，即把滑动变阻器的滑片滑到a端。 （6）由图（c）可知，电压表刻度盘分度值为0.1V，需要估读到0.01V，所以电压表读数为1.40V。将氧气含量为20%时对应电压表的示数1.40V描在图中。将图（b）中尽可能多的数据点用平滑曲线连接，如图。 由图像可知电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为17%。 2023年高考题 1. （2023高考全国甲卷）（5分）某同学用伏安法测绘一额定电压为6V、额定功率为3W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6kΩ，电流表内阻约为1.5Ω，实验中有图（a）和（b）两个电路供选择。 （1）实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图（c）所示，该同学选择的电路为图 （填“a”或“b”） （2）若选择另一电路图进行实验，在答题卡所给图上画出实验中应得到的关系曲线的示意图。 【参考答案】（1）图（a） （2） 【命题意图】本题考查描绘小灯泡伏安特性曲线电路选择及其对伏安特性曲线的理解。 【解题思路】 （1）根据得到的电流I和电压U的关系图像可知，当电压为额定电压U=6V时，通过的电流为I=0.5A，可知，该同学选择的电路为图（a）。 （2）由于小灯泡正常发光时电阻RD =U/I=6Ω，若选择另一电路图进行实验，则在电流表读数为0.5A时，电压表读数为U’=I（RD+rA）=0.5×（6+1.5）=3.75A，所以实验应该得到的关系图像如下。 【规律总结】采用电流表外接电路，则电流表读数稍大于通过小灯泡的电流；采用电流表内接电路，则电压表读数稍大于通过小灯泡两端电压。 2. （2023高考江苏学业水平选择性考试）小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响．所用器材有：干电池（电动势约1.5V，内阻不计）2节；两量程电压表（量程0~3V，内阻约3kΩ；量程0~15V，内阻约15kΩ）1个；滑动变阻器（最大阻值50Ω）1个；定值电阻（阻值50Ω）21个；开关1个及导线若干．实验电路如题1图所示． （1）电压表量程应选用________（选填“3V”或“15V”）． （2）题2图为该实验的实物电路（右侧未拍全）．先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置，然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________（选填“B”“C”“D”）连接，再闭合开关，开始实验． （3）将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变，依次测量电路中O与1，2，…，21之间的电压．某次测量时，电压表指针位置如题3图所示，其示数为________V．根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线，如题4图中实线所示． （4）在题1图所示的电路中，若电源电动势为E，电压表视为理想电压表，滑动变阻器接入的阻值为，定值电阻的总阻值为，当被测电阻为R时，其两端的电压________（用E、、、R表示），据此作出理论图线如题4图中虚线所示．小明发现被测电阻较小或较大时，电压的实测值与理论值相差较小． （5）分析可知，当R较小时，U的实测值与理论值相差较小，是因为电压表的分流小，电压表内阻对测量结果影响较小．小明认为，当R较大时，U的实测值与理论值相差较小，也是因为相同的原因．你是否同意他的观点？请简要说明理由______． 【参考答案】 ①. 3V ②. D ③. 1.50 ④. ⑤. 不同意，理由见解析 【名师解析】 （1）[1]所用电源两节干电池，电动势为3V，则所用电表量程为3V； （2）[2]闭合电键之前，滑动变阻器阻值应该调到最大，则由图可知，电池盒上的接线柱A应该与滑动变阻器的接线柱D连接； （3）[3]电压表最小刻度为0.1V，则读数为1.50V； （4）[4]由闭合电路欧姆定律可得 当被测电阻阻值为R时电压表读数 （5）[5]不同意；当R较大时，则电压表内阻不能忽略，则电路中的电流 则电压表读数为 当R较大时，R=R2时R最大，此时 因RV>>R1，则电压表读数接近于 10.（2024年高考天津卷） 测电阻R阻值的大小。 （1）同学们首先用欧姆表 × 1档位大致测出电阻阻值大小，如图，则电阻大小读数为_________Ω。 同学们继续使用学生电源（4V）组装下图电路进行实验，其中电表可以从如下中进行选择：（括号中为电表量程及内阻） A．电压表V1（0—15V，15kΩ） B．电压表V2（0—3V，3kΩ） C．电流表A1（0—3A） D．电流表A2（0—0.6A） （2）应选择电压表_________，电流表_________。（填器材前字母） （3）根据组装的电路，画出原理电路图。 （4）下列哪些说法是正确的是_________ A．电压表分流属于系统误差 B．实验开始前滑动变阻器滑片应该调到b端 C．如图所示的电路，可以通过调节滑片使电压表示数为0 D．多次实验可以减小系统误差 【参考答案】 （1） 7 （2） B D （3） （4）AC##CA 【名师解析】 （1）电阻大小读数为7 × 1Ω = 7Ω （2）由于同学们使用学生电源（4V），则为减小误差电压表应选择量程为0~3V的电压表V2。代号为B。整个回路中的最大电流约为 则电流表应选择量程为0~0.6A是电流表A2，代号为D。 （3）用元件的电路图符号画出原理电路图。 （4）电压表分流属于系统误差，故A正确； 为保护电路，实验开始前滑动变阻器滑片应该调到a端，故B错误； 如图所示的电路为分压式电路，可以通过调节滑片使电压表示数为0，故C正确； 多次实验可以减小偶然误差，故D错误。 1原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$