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电学实验与创新
1．图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻，测量步骤如下：
(1)调节________，使电表指针对准________(填“电阻〞或“电流〞)的“0”刻线．
(2)将选择开关旋转到“Ω〞挡的________位置(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k〞)．
(3)将红、黑表笔分别插入“＋〞“－〞插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________(填“电阻〞或“电流〞)的“0”刻线．
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，假设电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω.
(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF〞位置．
解析：(1)将选择开关拨到欧姆挡前，先要进行机械调零．方法是调节机械定位螺丝，使电表指针指在电流等于零的刻线位置．
(2)用多用电表测20 Ω的电阻时，要把选择开关旋转到“Ω〞挡“×1”的位置．
(3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零．调节欧姆调零旋钮，使指针指在“Ω〞挡的零刻线上．
(4)由乙图读出该电阻的阻值为19.0 Ω.
答案：(1)定位螺丝 电流 (2)×1 (3)欧姆调零旋钮 电阻 (4)19.0
2．(2022·湖南五校联考)为了精确测量一电阻的阻值Rx，现有以下器材：蓄电池组E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，电阻箱RP，开关S1、S2，导线假设干．某实验小组设计了如图甲所示的电路，实验的主要步骤如下：
a．闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表的示数适当，记下两表示数分别为I1、U1；
b．保持S1闭合、RP阻值不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数分别为I2、U2.
(1)按图甲所示的电路图将如图乙所示的实物连成电路．
(2)被测电阻的阻值Rx＝________(用两电表的示数表示)．
(3)由于电流表、电压表都不是理想电表，那么被测电阻的阻值Rx的测量值________真实值(选填“大于〞“小于〞或“等于〞)．
解析：(1)如下图．
(2)由题意易知RP＝，又RP、Rx并联的阻值为R并＝，又＋＝，联立解得Rx＝.
(3)假设考虑电流表和电压表不是理想电表，那么在分析时应考虑电压表的内阻，即在第(2)问的分析中表示的就是RP和RV并联时的总电阻，结合后面的分析可知此时Rx的测量值仍等于真实值．
答案：(1)见解析图 (2) (3)等于
3．某实验小组的同学准备探究某个灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下．
A．待测小灯泡一只：额定电压为2.5 V，电阻为几欧
B．电压表V1：量程为300 mV，内阻为300 Ω
C．电压表V2：量程为15 V，内阻约为6 kΩ
D．电流表A1：量程为0.6 A，内阻约为0.1 Ω
E．电流表A2：量程为300 mA，内阻约为1 Ω
F．滑动变阻器R1：最大阻值为200 Ω
G．滑动变阻器R2：最大阻值为10 Ω
H．定值电阻R0：阻值为2 700 Ω
I．电动势为4.5 V的直流电源一个，开关一个，导线假设干
(1)实验中电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填写器材前的字母代号)
(2)请在图甲虚线框中画出该实验的电路图．
(3)该小组的同学通过实验作出了小灯泡的伏安特性曲线，如图乙所示，那么小灯泡的额定功率为________W；假设将小灯泡直接与电动势E＝3.0 V，内阻r＝7.5 Ω的电源相连，小灯泡的功率为________W．(结果均保存两位有效数字)
解析：(1)电压表V1量程太小，电压表V2量程太大，但给了定值电阻，可以采用电压表V1与定值电阻串联的方法增大V1的量程；因为灯泡的额定电压为2.5 V，电阻为几欧，用电流表A1更适宜；因为作小灯泡的伏安特性曲线，需要多组数据且能从零开始，滑动变阻器应采用分压接法，应选用便于调节的R2.
(2)电路图如图1所示，注意滑动变阻器采用分压式接法，电流表外接，电压表与定值电阻串联．
(3)由题图乙可知，额定电压2.5 V对应的电流I＝0.44 A，小灯泡的额定功率为P＝2.5×0.44 W＝1.1 W．假设将小灯泡直接与电动势为E＝3.0 V，内阻r＝7.5 Ω的电源相连，在题图乙中画出电源的伏安特性曲线，如图2所示，两者的交点的纵坐标和横坐标的乘积等于小灯泡的功率，为0.26 W.
答案：(1)B D G (2)如图1所示
(3)1.1 0.26(0.24～0.28之间均正确)
4．某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度计，他所选用的器材有：灵敏电流表(待改装)，学生电源(电动势为E，内阻不计)，滑动变阻器，单刀双掷开关，导线假设干，导热性能良好的防水绝缘材料，标准温度计，PTC热敏电阻RT(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为RT＝a＋kt，a＞0，k>0)．设计电路图如下图，并按如下步骤进行操作．
(1)按电路图连接好实验器材．
(2)将滑动变阻器滑片P滑到________(选填“a〞或“b〞)端，单刀双掷开关S掷于________(选填“c〞或“d〞)端，调节滑片P使电流表________，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路．
(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 ℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关．请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式：I＝________(用题目中给定的符号表示)．
(4)根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在________(选填“左〞或“右〞)侧，刻度线分布是否均匀？________(选填“是〞或“否〞)．
解析：(2)根据实验的原理可知，开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到a端，以保证电流表的使用平安；然后将单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流表满偏，设此时电路总电阻为R，断开电路．
(3)当温度为t时，热敏电阻的阻值为：RT＝a＋kt，根据闭合电路的欧姆定律可得，I＝＝.
(4)由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的．
答案：(2)a c 满偏 (3) (4)右 否
5．一同学在学习金属的电阻率知识时发现不同的材料电阻率一般不同．有些不法商人在一些导线中掺入杂质，导致导线的质量不达标，该同学想通过测量导线的电阻率来进一步确定导线是否合格，于是设计了如图(a)所示的实验电路．
(1)该同学剥掉导线的绝缘外层，用剪刀剪下一段，为了粗略测量该金属丝的电阻，该同学用如图(b)所示的多用电表在连接好的电路上进行测量 .
①机械调零后将选择开关拨到“×1 Ω〞挡．
②将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使_____________________________________
________________________________________________________________________.
③________________________________，将红表笔接P，黑表笔接Q，多用电表指针如图(c)所示，那么金属丝总电阻约为________ Ω.
(2)用螺旋测微器测金属丝直径，测得该金属丝直径d＝0.360 mm.
(3)闭合开关S，保持电流表示数不变，改变并记录电阻箱的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据，作出RL图线如图(d)所示．
(4)根据测得的金属丝直径d及RL图线，求得金属丝的电阻率ρ＝________.(结果保存3位有效数字)
解析：(1)②欧姆调零时，将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表盘零刻度处(或使指针指在电流满偏的位置)．③测量时，需将多用电表接在金属丝两端，且电路处于断路状态，所以应断开开关S，取下线夹(或断开开关S，将线夹夹到Q端)．
(4)根据R＝－ρ＋b，可知RL图线斜率的绝对值为＝10 Ω·m－1，S＝πd2, 代入数据可得ρ＝1.02 × 10－6 Ω·m.
答案：(1)②指针指在欧姆表盘零刻度处(或指针指在电流满偏的位置) ③断开开关S，取下线夹(或断开开关S，将线夹夹到Q端) 5 (4)1.02×10－6 Ω·m
6．新能源汽车是今后汽车开展的主流方向，如图(a)所示为车载动力电池，其技术参数是额定容量约120 Ah，额定电压约3.3 V，内阻约0.03 Ω，现有一个用了很长时间已经老化的这种电池，某研究小组想测量这个电池的电动势和内阻，但实验器材仅有一个电流表(量程100 mA、内阻9 Ω)、一个定值电阻R0＝1 Ω、一个电阻箱、一个开关和导线假设干，该同学按如图(b)所示电路进行实验，测得的数据如下表所示．
次数
1
2
3
4
5
R(Ω)
0.9
4.2
7.3
10.8
14.1
I0(mA)
100
50
34
25
20
(1)实验中将电流表与定值电阻并联实质上是把电流表改装成了大量程的电流表，那么改装后的电流表的测量值I与原电流表的读数I0的关系为________________________________________________________________________；
(2)假设利用图象确定电池的电动势和内阻，那么应作______(选填“RI〞或“R〞)图象；
(3)利用测得的数据在坐标纸上作出适当的图象；
(4)由图象可知，该电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
解析：(1)根据并联电路的分流公式可知，＝＝＝9，IR0＝9I0，即改装后的电流表的测量值为I＝IR0＋I0＝10I0.
(2)由闭合电路欧姆定律，可列式E＝I(R＋r＋R并)，R并＝＝0.9 Ω，要建立关于电流和外电阻的函数关系，那么要将其变形为R＝E－(r＋R并)，要使图线具有线性关系，那么应作R图象．
(3)如下图．
(4)由图象可得：E＝k＝ V＝3.3 V，
r＝1.1 Ω.
答案：(1)I＝10I0 (2)R (3)如解析图所示
(4)3.3 1.1
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