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专题分层突破练17 电学实验
A组
1.(2021湖南衡阳高三一模)(1)在测定金属丝的电阻率的实验中,需要测出金属丝的电阻Rx,甲、乙两同学分别采用了不同的方法进行测量:甲同学直接用多用电表测其电阻,所使用的多用电表欧姆挡共有“×1”“×10”“×100”“×1k”四个挡,该同学选择“×10”挡,用正确的操作方法测量时,发现指针偏转角度太大。为了准确地进行测量,进行如下操作:
甲
乙
A.旋转选择开关至欧姆挡“ ”;
B.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度;
C.将两表笔分别连接到Rx的两端,指针指在图甲所示位置,Rx的测量值为 Ω;
D.旋转选择开关至“OFF”,并拔出两表笔。
(2)图乙为欧姆表原理图,已知电流计的量程为Ig=100 μA,电池电动势为E=1.5 V,则该欧姆表的内阻是 kΩ。
2.(2021山东聊城高三一模)某同学用如图甲所示的电路测量一段总阻值约为10 Ω的均匀电阻丝的电阻率ρ。在a和b之间接入该电阻丝,并紧靠电阻丝放一刻度尺,金属夹P夹在电阻丝上,沿电阻丝移动金属夹,从而可改变接入电路的电阻丝长度。实验提供的器材有:
甲
乙
电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 Ω);
电流表A1(量程0~0.6 A);
电流表A2(量程0~100 mA);
电阻箱R(0~99.99 Ω);
开关、导线若干。
实验操作步骤如下:
①用螺旋测微器测出电阻丝的直径d;
②根据所提供的实验器材,设计如图甲所示的实验电路并连接电路;
③调节电阻箱使其接入电路中的阻值最大,将金属夹夹在电阻丝某位置上;
④闭合开关,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度l;
⑤改变P的位置,调整 ,使电流表再次满偏;
⑥重复多次,记录每一次的R和l数据。
(1)电流表应选择 (选填“A1”或“A2”)。
(2)步骤⑤中应完善的内容是 。
(3)用记录的多组R和l的数据,绘出了如图乙所示图线,截距分别为r和l0,则电阻丝的电阻率表达式为ρ= (用给定的字母表示)。
(4)电流表的内阻对本实验结果 (选填“有”或“无”)影响。
3.(2021山西晋中高三二模)某实验小组为探究电表的改装原理,欲将一个小量程电流表A改装成量程为6 mA的电流表,然后在此基础上,把新电流表进一步改装为欧姆表。所用器材如下:
A.电流表A(满偏电流Ig=1 mA,内阻Rg=150 Ω);
B.电阻箱R1(最大阻值为999.9 Ω);
C.待测可调电阻R2;
D.滑动变阻器R3;
E.一节干电池(电动势约为1.5 V,内阻约为2 Ω);
F.开关一个,红、黑表笔各1支,导线若干。
(1)在虚线框内画出欧姆表内部的电路图并标注所选器材的符号(例如R1),其中红、黑表笔已经画好。
(2)按照电路图连好电路,电阻箱R1应调为 Ω。把红、黑表笔短接,调节滑动变阻器使电流表示数达到满偏。现将红、黑表笔连上待测电阻R2,当R2=720 Ω时,电流表示数正好为满偏电流的四分之一。所用干电池的电动势为 V。(计算结果保留3位有效数字)
(3)在(2)的基础上,不改变电路结构,为使正确测量时电流表表盘的中间刻度能正好对应250 Ω,以下操作可能实现上述目的的是 。
A.换一个电源,适当增大电源电动势
B.换一个电源,适当增大电源内阻
C.适当减小R1的阻值
D.适当增大R1的阻值
B组
4.(2021重庆高三二模)为了测量某电源的电动势E和内阻r,实验室准备了以下器材:
a.待测电源(电动势E约为1.5 V,内阻r约为1 Ω);
b.电压表V(量程为3 V,具有一定的内阻);
c.电流计G(量程为100 mA,内阻为0.6 Ω);
d.定值电阻R1=0.1 Ω,R2=0.15 Ω,R3=0.2 Ω,R4=0.3 Ω,R5=2 Ω;
e.滑动变阻器R(阻值变化范围0~15.0 Ω);
f.开关S一个;
g.导线若干。
(1)利用以上实验器材,学习小组设计了如图甲所示的实验电路,若B是滑动变阻器R,D是定值电阻R2,则A是 ,C是 。(填器材对应的符号)
甲
乙
(2)在器材选择、电路连接和实验操作都正确的情况下,调节滑动变阻器R,得到多组电表读数,作出如题图乙所示的图像,由图像可知该电源的电动势E= V,内阻r= 。(结果均保留三位有效数字)
(3)从实验原理上看,电源电动势的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值,内阻的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
5.(2021上海高三二模)某同学利用数字信息系统测电源的电动势和内阻的实验电路如图甲所示,其中R0是阻值为4 Ω的定值电阻,滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω。
甲
乙
丙
(1)定值电阻R0在实验中的作用是 。
(2)测得电源的路端电压U与电流I的关系图线如图乙所示,电源电动势E= V,内阻r= Ω。
(3)滑动变阻器滑片从最左端M处向中点O移动的过程中,滑动变阻器R上消耗的功率变化情况是 。
(4)另一位同学用电流传感器、电阻箱、电源等器材设计了如图丙所示的电路,通过改变电阻箱的阻值R,得到不同的电流I,由实验数据作出R-1I图线,若该图线的斜率为k,则电源电动势为 。
6.(2021福建福州高三二模)某实验小组设计了如图甲所示电路图测量电流表G1的内阻r1,实验室提供的实验器材有:
A.待测电流表G1(0~5 mA,内阻约为300 Ω);
B.电流表G2(0~10 mA,内阻约为150 Ω);
C.定值电阻R1(300 Ω);
D.定值电阻R2(10 Ω);
E.滑动变阻器R3(0~1 000 Ω);
F.滑动变阻器R4(0~20 Ω);
G.干电池(1.5 V)2节;
H.开关S及导线若干。
甲
乙
丙
(1)实验电路中的定值电阻应选 ,滑动变阻器应选 。(填所选择仪器前的字母)
(2)请在图乙中完成实物连接。
(3)实验中测出G1和G2电流表的示数I1和I2。图丙为该组同学测出数据的I2-I1图线,则待测电流表G1的内阻r1= Ω。(保留3位有效数字)
(4)用该电路测量出的电流表内阻 (选填“存在”或“不存在”)系统误差。
参考答案
专题分层突破练17 电学实验
1.答案 (1)×1 22
(2)15
解析 (1)用正确的操作方法测量时,发现指针转过角度太大,说明该电阻为小电阻,故应换用“×1”挡位。被测电阻的阻值为22×1 Ω=22 Ω。
(2)欧姆表的内阻为R内=EIg=1.5100×10-6 Ω=15 kΩ。
2.答案 (1)A2 (2)电阻箱R的阻值 (3)πrd24l0 (4)无
解析 (1)当电流表A1接入电路时,电流表满偏时电路中的总电阻为EIg1=3.00.6 Ω=5 Ω;而当电流表A2接入电路时,电流表满偏时电路中的总电阻为EIg2=3.00.1 Ω=30 Ω,可知电流表应选择A2。
(2)步骤⑤中应完善的内容是调整电阻箱R的阻值。
(3)当每次都是电流表满偏时,外电路的总电阻是恒定值,设为R0,则
R+ρlS=R0,即R=R0-ρSl
由图像可知ρS=rl0,即ρ=rl0S=πrd24l0。
(4)若考虑电流表的内阻,则表达式变为R+ρlS=R0-RA,因R-l图线的斜率不变,则测量值不变,即电流表的内阻对实验结果无影响。
3.答案 (1)见解析图
(2)30.0 1.44
(3)AD
解析 (1)电路图如图所示。
(2)电流表的放大倍数n=IIg=6,则R1=Rgn-1=30.0 Ω,根据闭合电路欧姆定律可得6×10-3 A=ER内,14×6×10-3 A=ER内+R2,联立解得E=1.44 V,R内=240 Ω。
(3)要求正确测量时电流表表盘的中间刻度能正好对应250 Ω,即要求欧姆表的内阻为250 Ω。由欧姆表的原理可知R内=EI。故可增大电源电动势;或适当增大R1的阻值,使电流表的量程适当变小一点。
4.答案 (1)V G (2)1.50 1.21 Ω (3)等于 等于
解析 (1)因实验中需要测量电压,其中A并联在电路中,故A是电压表V,C和D是改装后的电流表,其中D是定值电阻R2,则C是电流计G。
(2)改装后电流表的内阻为RA=rGR2rG+R2=0.12 Ω
根据题图甲及闭合电路的欧姆定律,可得U=E-5IG(r+RA)
由题图乙可知,电源的电动势为E=1.50 V
斜率绝对值为k=1.50-0.900.09Ω=5(r+RA)
解得r=1.21 Ω。
(3)由U=E-5IG(r+RA)及电路图可知,电压表测得的U与电流计测得的IG均等于理论上要测的量,故电动势和内阻的测量值均等于真实值。
5.答案 (1)保护电路 (2)2.9 3 (3)先增大后减小 (4)k
解析 (1)为防止滑动变阻器接入电路的阻值太小导致电路电流太大损坏电源,要在电路中接入保护电阻,因此图中R0的作用是保护电路。
(2)根据题图甲所示电路图,由闭合电路的欧姆定律可知,电源电动势E=U+I(r+R0),则路端电压U=E-I(r+R0),由题图乙可知,电源电动势E=2.9 V,图像斜率的绝对值k=r+R0=ΔUΔI=2.9-1.50.2 Ω=7 Ω,电源内阻r=k-R0=7 Ω-4 Ω=3 Ω。
(3)定值电阻R0与电源等效为电源,等效电源电动势E=2.9 V,等效内阻r'=r+R0=3 Ω+4 Ω=7 Ω,滑动变阻器最大阻值Rm=10 Ω,当滑动变阻器滑片从最左端向中点移动时,滑动变阻器的阻值从10 Ω减小到5 Ω,外电路(滑动变阻器)的阻值先大于等效电源内阻后小于等效电源内阻,当外电路阻值与等效电源内阻相等时电源输出功率即外电路(滑动变阻器)功率最大,因此在滑动变阻器滑片从最左端逐渐向右移动的过程中,R上功率的变化情况是先增大后减小。全站免费，更多学习资源关注公众号拾穗者的杂货铺x思维方糖研究所
(4)由题图丙所示电路图可知,电源电动势E=I(r+R),整理得R=E1I-r,R-1I图线的斜率k=E。
6.答案 (1)C F (2)见解析图 (3)326(310~330均可) (4)不存在
解析 (1)定值电阻应选择与待测电流表G1阻值接近的R1,使待测电流表G1的示数基本为G2的一半,则可以使G1、G2的示数基本同时达到最大和最小,从而测得更多的数据;电流表G1、G2和R1连接后的总电阻约为300 Ω,能承受的最高电压约为300 Ω×10 mA=3 V,选择阻值较小的滑动变阻器R4,更利于改变加在G1、G2和R1上的电压大小。
(2)根据电路图,可连接出如下实物图。
(3)由部分电路的欧姆定律及串、并联电路的电压、电流关系可得
I2=I1+I1r1R1=R1+r1R1I1
即I2-I1图像的斜率k=R1+r1R1
解得r1=(k-1)R1=8.3-1.04.0-0.5-1×300 Ω=325.7 Ω。
(4)电路中G1、G2测量的是流过其自身的电流I1和I2,不会引入系统误差;计算中用到的定值电阻R1,其阻值是已知的,也不会产生系统误差。所以该测量方案不存在系统误差。
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