玩转寒假2017年高考物理真题系列（14）

——电学实验

【真题1】（2017·高考全国卷甲)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R₁、R₂(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱R_z(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S₁和S₂.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．

 (1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．

 

(2)完成下列填空：

①R₁的阻值为________Ω(填“20”或“2 000”)．

②为了保护微安表，开始时将R₁的滑片C滑到接近图(a)中滑动变阻器的________端(填“左”或“右”)对应的位置；将R₂的滑片D置于中间位置附近．

③将电阻箱R_z的阻值置于2 500.0 Ω，接通S₁.将R₁的滑片置于适当位置，再反复调节R₂的滑片D的位置．最终使得接通S₂前后，微安表的示数保持不变，这说明S₂接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)．

④将电阻箱R_z和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R_z的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S₂前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．

(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：

________________________________________________________________________.

【真题2】（2017·高考全国卷乙)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表V(量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表A(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R₀(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．

(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．

(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻______(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．

 (3)用另一电源E₀(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留2位小数)

【真题3】（2017·高考全国卷丙)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R₁、R₂、R₃、R₄和R₅是固定电阻，R₆是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V 挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡．

 

(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接．

(2)关于R₆的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)．

A．在使用多用电表之前，调整R₆使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R₆使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C．使用电流挡时，调整R₆使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

(3)根据题给条件可得R₁＋R₂＝______________Ω，R₄＝____________Ω.

(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为______；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为__________．(结果均保留3位有效数字)

【真题4】（2017·高考江苏卷)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻R_t、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻的阻值R_t与温度t的关系如下表所示．

t/℃	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0	80.0
Rt/Ω	199.5	145.4	108.1	81.8	62.9	49.1

(1)提供的实验器材有：电源E₁(3 V，内阻不计)、电源E₂(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R₁(0～200 Ω)、滑动变阻器R₂(0～500 Ω)、热敏电阻R_t、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干．

为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(选填“E₁”或“E₂”)，滑动变阻器R应选用________(选填“R₁”或“R₂”).

(2)实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)．

(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在图甲中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)．

(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号)

①将热敏电阻接入电路

②观察到继电器的衔铁被吸合

③断开开关，将电阻箱从电路中移除

④合上开关，调节滑动变阻器的阻值

⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至 108.1 Ω

【真题5】（2017·高考天津卷)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A₁的内阻r₁＝1.0 kΩ，电阻R₁＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R₀＝3.0 Ω的电阻．

 (1)按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开．

(2)排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A₁和A₂的多组I₁、I₂数据，作出图象如图．由I₁－I₂图象得到的电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.

试题详解

1．解析：(2)R₁起分压作用，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，即R₁的电阻为20 Ω.为了保护微安表，闭合开关前，滑动变阻器R₁的滑片C应移到左端，确保微安表两端电压为零；反复调节D的位置，使闭合S₂前后微安表的示数不变，说明闭合后S₂中没有电流通过，B、D两点电势相等；将电阻箱R_z和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R_z的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S₂前后，微安表的示数也保持不变．说明则解得R_μA＝2 550 Ω.

(3)要提高测量微安表内阻的精度，可调节R₁上的分压，尽可能使微安表接近满量程．

答案：(1)连线如图

(2)①20　②左　③相等　④2 550　(3)调节R₁上的分压，尽可能使微安表接近满量程

2．解析：(1)要实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表V应与固定电阻R₀串联，将量程改为4 V．由于小灯泡正常发光时电阻约为12 Ω，所以需将电流表外接．

(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大．根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大．

(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E′₀(电动势4 V，内阻1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中Ⅰ所示，故小灯泡的最小功率为P_min＝U₁I₁＝1.75×0.225 W≈0.39 W．当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E₀(电动势4 V，内阻1.00 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡的最大功率为P_max＝U₂I₂＝3.68×0.318 W≈1.17 W.

答案：(1)实验电路原理图如图所示

(2)增大　增大　(3)0.39　1.17

3．解析：(1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，A端与黑表笔相连．

(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R₆无关，选项A错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B对；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R₆无关，C错．

(3)B端与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图1所示，由电表的改装原理可知，B端与“2”相