第1部分 专题7 第18讲 电学实验（word练习）-【创新教程】2025年高考物理大二轮专题增分方案

对应学生课时　P192 (建议用时：40分钟) [A组　基础达标练] 1．(2024·福建漳州统考模拟)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线． 图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表： 实验 序号 原线圈匝数n1＝400 原线圈两端电压U1(V) 副线圈匝数n2＝200 副线圈两端电压U2(V) 副线圈匝数n3＝1 400 副线圈两端电压U3(V) 1 5.8 2.9 20.3 2 8.0 4.0 28.1 3 12.6 6.2 44.0 请回答下列问题： (1)在图乙中，应将A、B分别与________(填“a、b”或“c、d”)连接． (2)根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于____________________． (3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压______(填正确答案标号)． A．一定小于4.0 V　　　 B．一定等于4.0 V C．一定大于4.0 V 解析：(1)在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接． (2)根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内＝，＝得出结论：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比． (3)若把题图丙中的可动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0 V. 答案：(1)c、d　(2)原、副线圈的匝数之比　(3)A 2．(2023·新课标卷，22)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干． (1)用多用电表的电压挡检测电池的电压．检测时，红表笔应该与电池的________(填“正极”或“负极”)接触． (2)某同学设计的实验电路如图(a)所示．先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化．电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是______．(填正确答案标号) A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定 B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定 C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭 (3)将电阻箱的阻值调为R2(R2＞R1)，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况．两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为________(填“R1”或“R2”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的________(填“电压”或“电荷量”)． 解析：(1)多用电表应满足电流“红进黑出”，因此红表笔与电源的正极相连；(2)电容器放电过程中，电流由大逐渐变小，则小灯泡迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭；(3)实线表示充电慢，用时长，故接入的电阻应该为大的电阻，即R2，因此实线表示接入电阻为R2；根据公式I＝，则I­t图像的线下面积表示电荷量． 答案：(1)正极　(2)C　(3)R2　电荷量 3．(2024·江西上饶模拟)要测定一个量程为3 V的电压表的内阻，某同学进行了如下操作。 甲 乙 (1)先用多用电表粗测电压表内阻，将多用电表选择开关拨到欧姆挡“×1 000”挡位，欧姆调零后，将多用电表的红表笔与电压表的________(填“正”或“负”)接线柱连接，黑表笔连接另一个接线柱，示数如图甲所示，则粗测电压表的内阻为________Ω. (2)为了精确测量电压表的内阻，该同学根据实验室提供的器材，设计了如图乙所示电路．请根据图乙所示的电路将如图丙所示的实物图连接完整．连接好电路后，闭合开关前，图丙中滑动变阻器的滑片应先移到最________(填“左”或“右”)端，电阻箱的电阻调为________(填“最大”或“零”)，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数半偏，若此时电阻箱的阻值为R0，则测得电压表的内阻为________． (3)该同学发现电源的内阻很小，可以忽略不计，于是他又设计了如图丁所示的电路，按正确的操作，测得多组电压表的示数U及对应的电阻箱接入电路的电阻R，作R­图像，得到图像与纵轴的截距为b，则电压表的内阻Rv＝________. 解析：(1)欧姆表红表笔与内置电源的负极相连，因此红表笔与电压表的负接线柱相连；粗测电压表的内阻为14 000 Ω. (2)电路连接如图所示 闭合开关前，题图丙中滑动变阻器的滑片应先移到最左端，使输出电压为零，电阻箱的电阻调为零，测得的电压表的内阻为R0. (3)根据闭合电路欧姆定律可知E＝U＋R，即R＝ERv·－Rv，根据题意可知－Rv＝b 解得Rv＝－b. 答案：(1)负　14 000　(2)见解析图　左　零　R0 (3)－b 4．(2024·山东淄博部分学校阶段性诊断)如图甲所示，虚线框中是某多用电表欧姆挡“×1”的内部电路图．一学习小组将电阻箱和电压表并联后接到多用电表两表笔A、B上，采用图甲所示的电路测量多用电表欧姆挡“×1”正常工作时的内阻Rx和其内部电池的电动势E，实验操作步骤如下．(电压表的内阻很大，它在该电路中的分流作用可以忽略) (1)先调整“指针定位螺丝”使指针指到正确位置，然后将选择开关转至欧姆挡“×1”位置，再将红、黑表笔短接，调节“欧姆调零旋钮”使指针指在表盘________(填“左”或“右”)侧零刻度处． (2)电阻箱和电压表并联后的两端分别接在表笔A和B上，电压表的正接线柱要接在多用电表的表笔________(填“A”或“B”)上． (3)改变电阻箱的阻值，分别得到多组电压表和电阻箱的示数U、R，将对应的和的值计算出来并记录在表格中，再画出－图像，如图乙所示，若图乙中图线的斜率为k1、在纵轴上的截距为b1，则所测多用电表内部电池的电动势E＝________，欧姆挡“×1”正常工作时的内阻Rx＝________.(用k1、b1表示) (4)一位同学提出了数据处理的另一种思路：先计算出，然后画U－图像，如图丙所示．由图丙得到图线斜率为k2、在纵轴上的截距为b2，则多用电表内部电池的电动势E＝________，欧姆挡“×1”正常工作时的内阻Rx＝________.(用k2、b2表示) 解析：(1)欧姆表的零刻度线在表盘的右侧，因此将红、黑表笔短接进行欧姆调零时应将指针调到右侧零刻度线处． (2)根据电压表的接法，电流需从正接线柱流入，负接线柱流出，由图甲可知表笔B接电源正极，因此电压表的正接线柱应接表笔B上． (3)由闭合电路欧姆定律E＝U＋IRx＝U＋Rx，得＝＋·，可知图乙中图线的纵截距 b1＝，斜率k1＝，即E＝，Rx＝. (4)将E＝U＋IRx＝U＋Rx等效变换为U＝E－Rx，图丙中图线的纵截距b2＝E，斜率k2＝－Rx，故Rx＝－k2. 答案：(1)右　(2)B　(3)　　(4)b2　－k2 [B组　创新应用练] 5．(2024·江西卷，12)某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是：当电热管漏电时，利用自来水自身的电阻，可使漏电电流降至人体安全电流以下．为此，需先测量水的电阻率，再进行合理设计． (1)如图(a)所示，在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极，将自来水倒入其中，测得水的截面宽d＝0.07 m和高h＝0.03 m. 图(a) (2)现有实验器材：电流表(量程300 μA，内阻RA＝2 500 Ω)、电压表(量程3 V或15 V，内阻未知)、直流电源(3 V)、滑动变阻器、开关和导线．请在图(a)中画线完成电路实物连接． (3)连接好电路，测量26 ℃的水在不同长度l时的电阻值Rx.将水温升到65 ℃，重复测量．绘出26 ℃和65 ℃水的Rx­l图线，分别如图(b)中甲、乙所示． 图(b) (4)若Rx­l图线的斜率为k，则水的电阻率表达式为ρ＝________(用k、d、h表示)．实验结果表明，温度________(填“高”或“低”)的水更容易导电． (5)测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置．为保证出水量不变，选用内直径为8.0×10－3 m的水管．若人体的安全电流为1.0×10－3 A，热水器出水温度最高为65 ℃，忽略其他电阻的影响(相当于热水器220 V的工作电压直接加在水管两端)，则该水管的长度至少应设计为__________m(保留两位有效数字)． 解析：(2)由于电流表内阻准确值已知，则电流表的分压可以求出，故电流表采用内接法，又电源电动势为3 V，则电压表应以量程3 V接入电路，电路连接如答图所示．(4)根据电阻定律有Rx＝ρ，又S＝dh，联立得Rx＝l，故Rx－l图像中图线的斜率k＝，解得ρ＝kdh，根据题图(b)可知，温度高的水的Rx－l图线(图乙)斜率较小，则温度高的水的电阻率较小，更容易导电．(5)根据欧姆定律和电阻定律有R＝＝ρ，代入数据解得水管长度的最小值为0.46 m(点拨：代入数据时代的ρ是65 ℃的水的电阻率)． 答案：(2)如图所示 (4)kdh　高　(5)0.46 6．(2023·山东卷，14)电容储能已经在电动汽车、风、光发电、脉冲电源等方面得到广泛应用．某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下： 电容器C(额定电压10 V，电容标识不清)； 电源E(电动势12 V，内阻不计)； 电阻箱R1(阻值0～99999.9 Ω)； 滑动变阻器R2(最大阻值20 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程15 V，内阻很大)； 发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，导线若干． 回答以下问题： (1)按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向__________端滑动(填“a”或“b”)． (2)调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为__________V(保留1位小数)． (3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0 V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I­t图像，如图丙所示．借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为__________C(结果保留2位有效数字)． (4)本电路中所使用电容器的电容约为__________F(结果保留2位有效数字)． (5)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管__________(填“D1”或“D2”)闪光． 解析：(1)滑动变阻器分压式接法，故向b端滑动充电电压升高； (2)量程15 V，每个小格0.5 V，故6.5 V； (3)I­t图像所围的面积，等于电容器存储的电荷量，38个小格，故电容器存储的电荷量为3.8×10－3 C； (4)由电容的定义式C＝得：C＝4.7×10－4 C； (5)开关S2掷向2，电容器放电，故D1闪光． 答案：(1)b　(2)6.5　(3)3.8×10－3　(4)4.7×10－4　(5)D1 7.(2024·全国甲卷，23)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1 mA )、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1 mA，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1 mA，此时电压表的示数为1.50 V，则此瓶气体的氧气含量为________%(结果保留整数)． 解析：(1)为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，所以电流表采用内接法，实物连接图如图所示 (3)为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到a端； (6)由图可知，电压表的分度值为0.1 V，需要估读到分度值下一位，其读数为1.40 V； 当气瓶气体的氧气含量为20%时，电压为1.40 V，在图(b)中描出该点，用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示 可知电压表的示数为1.50 V时，此瓶气体的氧气含量为17%. 答案：(1)见解析图　(3)a　(6)1.40　17 学科网（北京）股份有限公司 $$