高中物理31综合复习电学实验综合训练讲义.doc

23．《电学实验》能力提升训练
1. 某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻,S为开关。回答下列问题:
(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线。
(2)开关S闭合时,多用电表用于测量_________(填“电流”、“电压”或“电阻”);开关S断开时,多用电表用于测量_________(填“电流”、“电压”或“电阻”)。 
(3)表笔A应为________色(填“红”或“黑”)。 
(4)定值电阻的阻值R1=_______Ω,R2=_______Ω。(结果取3位有效数字) 
2. 要测绘一个标有“3 V　0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5 V,内阻约1 Ω); 电流表(量程为0~250 mA,内阻约5 Ω);
电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ); 电键一个、导线若干。
①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_____(填字母代号)。 
A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω,额定电流1 A)
B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,额定电流0.3 A)
②实验的电路图应选用下列的图_____(填字母代号)。 

③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V,内阻为5 Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是________W。 
3. 某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻RX的阻值。
(1)现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50 Ω,额定电流2 A)、开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3 A,内阻约0.025 Ω) B.电流表(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω)
C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ) D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用_____,电压表应选用_____(选填器材前的字母);
实验电路应采用图1中的_____(选填“甲”或“乙”)。 

图1 图2
(2)图2是测量RX的实验器材实物图,图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图2中实物间的连线。
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图3所示,可得该电阻的测量值RX=_____Ω(保留两位有效数字)。 
(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是_____;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是_____。(选填选项前的字母) 
A.电流表测量值小于流经RX的电流值 B.电流表测量值大于流经RX的电流值
C.电压表测量值小于RX两端的电压值 D.电压表测量值大于RX两端的电压值
(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻RX两端的电压U也随之增加,下列反映U-x关系的示意图中正确的是_____。 

图3 图4
4. 硅光电池在没有光照时不能产生电能,可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V1量程选用3 V,内阻为6.0 kΩ;电压表V2量程选用15 V,内阻约为30 kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12 V,内阻不计。
①根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连成完整电路。

②用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V1、V2的示数U1、U2。
(ⅰ)某次测量时,电压表V1示数如图丙,则U1=______V,可算出通过硅光电池的反向电流大小
为________mA＝＿＿＿＿＿＿＿A(保留两位小数)。 
(ⅱ)该小组测出大量数据,筛选出下表所示的9组U1、U2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系,标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点,并绘出Ix-Ux图线。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
U1/V
0.00
0.00
0.06
0.12
0.24
0.42
0.72
1.14
1.74
U2/V
0.0
1.0
2.1
3.1
4.2
5.4
6.7
8.1
9.7
Ux/V
0.0
-1.0
-2.0
-3.0
-4.0
-5.0
-6.0
-7.0
-8.0
Ix/mA
0.00
0.00
-0.01
-0.02
-0.04
-0.07
-0.12
-0.19
-0.29

　　(ⅲ)由Ix-Ux图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,Ix与Ux成_________(填“线性”或“非线性”)关系。 
5. 采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻”。

(1)除了选用照片中的部分器材外,_____(填选项); 
A.还需要电压表 B.还需要电流表
C.还需要学生电源 D.不再需要其他器材
(2)测量所得数据如下:
　　测量次数
物理量
1
2
3
4
5
6
R/Ω
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
I/A
0.60
0.70
0.80
0.89
1.00
1.20
U/V
0.90
0.78
0.74
0.67
0.62
0.43
用作图法求得电池的内阻r=_____; 
(3)根据第5次所测得的实验数据,求得电流表内阻RA=_____。 
6. 在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中,一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和B,A球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图所示。
实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的偏角越大;再保持两球距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大。
实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的_________而增大,随其所带电荷量的_________而增大。 
此同学在探究中应用的科学方法是___________(选填:“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”或“演绎法”)。 
7. 为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V　1.8 W”,电源为12 V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10 Ω。
(1)准备使用的实物电路如图所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)

(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻,电路中的电阻R1应选_____Ω的定值电阻。 
(3)测量结束后,应先断开开关,拆除_____两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。 
(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图所示。请指出图象中不恰当的地方。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
8. 某同学对有故障的电热毯进行探究。图1是电热毯的电路示意图,其中电热线和导线通过金属接线片连接。图2为测试电路实物图,A、B为测试表笔,电压表内阻很大,可视为理想电表。
①请在虚线框内画出与题图2对应的电路图。
②断开K1,用上述测试电路在1和1'之间检测得知电热线无故障,然后测得电热线的U-I曲线如图3所示。已知电热线材料的电阻率为2.8×10-7 Ω·m,电热线的直径为0.200 mm,可求得此电热线的电阻为______kΩ,总长度为______m。(结果均保留两位有效数字) 

图1 图2 图3

③为了进一步检查故障,该同学闭合开关K1和K2,用表笔A和B分别对图1中所示的各点进行测试,部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路,位置在____________之间(在“1和2”、“1'和2'”、“2和3”、“2'和3'”中选填一项)。 
测试点
3 和3'
1和1'
1和3
1和2'
2'和3'
电表指针
有无偏转
电压表
有
有
无
有
无
电流表
无
有
有
无
有

9.关于多用表的使用下列操作正确的是(　　)
A．多用表测电压时，要将红表棒接高电势点
B．多用表测电压时，应将多用表串联接入电路
C．多用表测电阻时，要调节倍率，使测量指示值尽可能大
D．多用表测电阻时，如将红黑表棒接错将导致测量错误

10.图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；为电流表；S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。
（1）在图中画线连接成实验电路图。
（2）完成下列主要实验步骤中的填空
①按图接线。
②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1。
③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出___________________，并用天平称出____________。
④用米尺测量_______________。
（3）用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B=_________。
（4）判定磁感应强度方向的方法是：若____________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里。
参考答案

(1)连线如图所示(2分)

(2)电流　电压(2分。每空1分)
(3)黑(1分)
(4)1.00　880(2分。每空1分)
答案　①A　②B　③0.1
答案　(1)B　C　甲
(2)如图所示

(3)5.2
(4)B　D
(5)A
答案　①连线如图

②(ⅰ)1.40　0.23
(ⅱ)描点绘出Ix-Ux图线如图

(ⅲ)非线性
答案　(1)A　(2)见解析　(3)0.22 Ω
解析　(1)由电路图可知为伏安法测电池电动势和内阻的实验,因此还需要电压表,应选A。
(2)作图如下,由U=E-Ir可知图线的斜率为内阻,即r=(0.75±0.10) Ω

(3)由第5次所测数据R+RA== Ω=0.62 Ω得RA=(0.62-0.4) Ω=0.22 Ω

答案　减小　增大　控制变量法
答案　(1)如图所示

(2)10
(3)电池
(4)图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当。
答案　①电路图如图(5分)

②0.58(0.57到0.59均可)　65(64到66均可)(每空2分)
③1'和2'(4分)

A　[解析] 测电压时，红表笔与表内表头的“＋”接线柱相连，所以要将红表棒接要测电压的高电势点，或者使用多用表的电压挡时，我们可把多用表当作一个普通的电压表，多用表的“＋”插孔和“－”插孔分别相当于电压表的“＋”接线柱和“－”接线柱，使用时需要先接两个表笔，然后再将多用表并联接入电路，选项A正确，选项B错误；多用表测电阻时，要调节倍率，使指针指在中值电阻附近，选项C错误；多用表测电阻时，无需区分红黑表笔，选项D错误

答案
③重新处于平衡状态, 电流表的示数I, 此时细沙的质量m2
④D的底边长L
（3） （4）

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