北京市2018届高考物理二轮复习 专题13 电学实验专题卷(含解析)

D．电流表A2(3 A，内阻r2约为1 Ω) E．定值电阻R1＝5 Ω，定值电阻R2＝30 Ω F．开关S，导线若干

(1)该金属导线的直径d＝__1.25(1.23～1.27均可)__mm.

(2)某同学截取了长度为L的金属导线，首先利用多用电表的欧姆挡粗测其阻值，下列操作或说法中正确的是__CD__.

A．测量前检查指针是否停在左端的电流“0”刻度位置，如不在，则要进行欧姆调零 B．若用欧姆表“×1”挡测量，指针恰好在刻度30～50的正中间，则待测金属导线的电阻为40 Ω

C．若用欧姆表“×10”挡测量，指针偏转角度过大，应换成“×1”挡 D．每次改变不同倍率，测量前欧姆挡都要重新进行欧姆调零

(3)为了较准确地测量金属导线的电阻Rx，小组同学共同设计了如图乙所示的电路图，其中a表应选用__A1__，b表应选用__A2__.(选填“A1”或“A2”)

(4)定值电阻R0应选用__R1__.(选填“R1”或“R2”)

πdI1r1(5)闭合开关S，记下电表甲、乙的读数I1、I2，最后得电阻率ρ＝ .(用

4L?I2－I1?2

d、L及电表相关量的字母来表示)

【解析】 (1)由题图甲可知10匝金属导线的总长度是1.25 cm，则该金属导线的直径R1.25＝ cm＝1.25 mm.(2)测量前检查指针是否停在左端的电流“0”刻线位置，如不在，则10要进行机械调零，故选项A错误；若用欧姆表“×1”挡测量，指针恰好在刻度30～50的正中间，由于欧姆表刻度线不均匀，左密右疏，故待测金属导线的电阻小于40 Ω，故选项B错误；指针偏转角度过大，说明电阻挡选择过大，应换小挡位进行测量，故选项C正确；欧姆表测量电阻时，每次换挡都要重新进行欧姆调零，故选项D正确．(3)由于电流表A1内阻确定，并与待测电阻并联，可用来测待测金属导线的电阻Rx两端的电压，用电流表A2测得的电流减去电流表A1测得的电流就是流过待测金属导线的电流，根据欧姆定律就可求出其阻值，故a表应选用电流表A1，b表应选用电流表A2.(4)整个回路中电流不能超过0.6 A，而电动势为3 V，因此总电阻应略大于5 Ω，而电源内阻约为1 Ω，因此定值电阻R0应选

R1，既可保证电流不超过电流表量程，也保证电流表读数准确．(5)待测金属导线两端的电

压U＝I1r1，流过待测金属导线的电流I＝I2－I1，因此Rx＝

I1r1

，由Rx＝ρI2－I1

π???2?

L，即电阻?d?2

πdI1r1

率ρ＝.(I1为电流表A1示数，I2为电流表A2示数，r1为电流表A1内阻，L为金

4L?I2－I1?属导线长度)

9．(2017·陕西咸阳模拟)发光二极管(LED)是一种被广泛应用到显示器、照明等各领域的非纯电阻元器件，它把电能转化为光能和热能．某兴趣小组为探究工作电压是“1.4～4 V”、最大正向直流电流是“5～20 mA”的LED管的I－U曲线，并依此实验计算发光二极管效率达最大时其电阻和辐射的光功率，设计了如图甲所示的实验电路．

2

实验室备有以下器材

电流表A1：量程0～25 mA，内阻约为50 Ω； 电流表A2：量程0～200 mA，内阻约为10 Ω； 电压表V：量程0～5 V，内阻约为10 kΩ； 滑动变阻器R1：阻值范围0～15 Ω，最大电流1 A； 滑动变阻器R2：阻值范围0～1 kΩ，最大电流100 mA； 直流电源E：输出电压6 V，内阻不计； 开关S、导线若干．

(1)为了提高实验结果的准确性，电流表应选择__A1__；滑动变阻器应选用__R1__.(以上填器材代号)

(2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图乙所示的I－U图象，而发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图丙所示．其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率P与供给发光二极管的电功率的比值．则发光二极管效率达最大时其电阻RL＝__106.7___Ω，辐射的光功率P＝__5.76×10__W.

－3

2

【解析】 (1)由于发光二极管中电流为5～20 mA，为了提高实验结果的准确性，电流表应该选择量程为0～25 mA的A1.由于实验电路采用滑动变阻器分压接法，滑动变阻器应该

选择阻值范围小的R1.(2)根据题图丙，发光二极管效率达到最大时对应的电流为6 mA，根据题图乙电流为6 mA对应的电压为1.6 V，发光二极管输入功率P＝UI＝9.6×11 W，由η＝

－3

P光－3

×100%，解得Φ＝P光＝P×60%＝5.76×10 W．由于发光二极管是非纯电阻元件，PUI－3

故不能用R＝求解二极管的电阻，发光二极管效率最大时P热＝P－P光＝3.84×10 W，由

P热＝I2RL，解得RL＝106.7 Ω.

10．(2017·河北保定调研)某同学从下列给出的实验器材中选择了部分器材，设计了能够测量电流表G1内阻r1的电路，如图甲所示．可供选择的器材如下：

A．待测电流表G1(量程为0～1 mA，内阻约为300 Ω) B．电流表G2(量程为0～10 mA，内阻约为30 Ω) C．定值电阻一(阻值为30 Ω) D．定值电阻二(阻值为200 Ω)

E．滑动变阻器一(阻值范围为0～1 000 Ω) F．滑动变阻器二(阻值范围为0～20 Ω) G．干电池E(电动势约为1.5 V，内阻很小) H．开关S及导线若干

(1)为尽可能准确地测量电流表G1的内阻并能测得多组数据，电路中定值电阻R0应选__C__，滑动变阻器R应选__F__.(填写器材前面的字母序号)

(2)请根据电路图甲用笔画线代替导线，在图乙中将实物图补充完整．

(3)实验步骤如下：

①连接电路；(为电路安全，先将滑动变阻器滑片P调到左端)

②闭合开关S，移动滑片P至某一位置，记录G1和G2的示数，分别记为I1和I2； ③多次移动滑片，记录各次G1和G2的读数I1和I2；实验过程中某次电流表G1的示数如图丙所示，请将其读数填在下面的表格中；

I1/mA I2/mA 0 0 0.15 1.6 0.24 2.5 0.40 4.0 0.55 5.6 0.64 6.5 _0.75__ 7.6 ④以I1为纵轴，I2为横坐标，将最后一个点描绘在图丁的坐标纸中并作出I1-I2图线(用

?1?直线拟合)．根据图线斜率k及定值电阻R0，得到待测电流表G1的内阻表达式为r1＝ ?－1?

?k?

R0 (用k、R0表示)，其数值大小为__270__Ω.(计算结果保留三位有效数字)

【解析】 (1)电流表G2的满偏电流为10 mA，G1的满偏电流为1 mA，内阻约为300 Ω，由串并联电路的特点可知R0约为30 Ω，则R0应选C；由于滑动变阻器以分压式接入电路，因此滑动变阻器应选择阻值较小的F.(2)根据电路图将实物连接，如图甲所示．(3)由电流表的读数规则可知该电表的读数为0.75 mA；将表中的数据描绘在坐标系中，连接的图线如图乙所示；由电路连接特点可知I1＝知斜率k＝0.1，则r1＝270 Ω.

【答案】 (2)如图甲所示 (3)④如图乙所示

R0

R0＋r1

I2，则k＝

R0

R0＋r1

?1?，解得r1＝?－1?R0，由图线可

?k?

11．(2017·河北石家庄二中模拟)在某次实验大赛中，需要设计一电路来测量“金属丝的电阻率”，提供的器材如下表所示．实验要求方法简捷，且尽可能提高测量精度.

序号 ① ② ③ ④ 器材 金属丝(L) 电流表(A1) 电流表(A2) 电压表(V) 说明 长度为L0，直径为D，阻值约10 Ω 量程10 mA，内阻r1＝30 Ω 量程500 μA，内阻r2＝800 Ω 量程为10 V，内阻为10 kΩ