电学实验3

专题九电学实验模拟试题考点一 基本仪器的原理及使用1.(2013河南联考)在“测金属的电阻率”的实验中,分别用游标卡尺和螺旋测微器测出用金属材料制成的一段圆柱体的长度和横截面的直径如图所示.则该圆柱体的长度为mm,横截面的直径为mm.解析:根据游标卡尺读数规则,该圆柱体的长度为49 mm+30.05 mm=49.15 mm,根据螺旋测微器读数规则,圆柱体横截面的直径为4.5 mm+19.90.01 mm=4.699 mm.答案:49.154.6992.(2013浙江五校联考)如图所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号.在开关闭合后,发现小灯泡不亮.现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点.为了检测小灯泡、开关以及3根导线:(1)在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的挡,进行检查;(2)在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的挡,进行检查;(3)在开关闭合情况下,若测得3、4两点间的电压接近电源的电动势,则表明.解析:在连接点1、2已接好的情况下,电源接入电路,应当选用多用电表的电压挡,进行检查;在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的欧姆挡,进行检查;在开关闭合情况下,若测得3、4两点间的电压接近电源的电动势,则表明多用电表电压挡与电源构成通路,表明小灯泡断路.答案:(1)电压(2)欧姆(3)小灯泡断路3.(2013江苏苏南四校联考)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题:(1)在使用多用电表测量时,指针的位置如图(a)所示,若选择开关拨至“1”挡,则测量的结果为;若选择开关拨至“50 mA”挡,则测量结果为.(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b)所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图像如图(c)所示,则该图像的函数关系式为 ;(3)下列根据图(c)中IRx图线做出的解释或判断中正确的是(多选)()A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx=0时电路中的电流I=IgC.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏D.测量中,当Rx的阻值为图(c)中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧解析:由闭合电路欧姆定律,I=.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左大右小,选项A错误,B、C、D正确.答案:(1)18 23.0 mA(2)I=(3)BCD考点二 电阻的测量及测定金属的电阻率4.(2013安徽师大附中一模)小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20 .他首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有:电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 );电流表A1(量程0100 mA,内阻约5);电流表A2(量程00.6 A,内阻约0.2 );电阻箱R(0999.9);开关、导线若干.小明的实验操作步骤如下:A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;B.根据所提供的实验器材,设计并连接好如图(甲)所示的实验电路;C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关;D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F.断开开关.(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图(乙)所示,则这次测量中该电阻丝直径的测量值d=mm;(2)实验中电流表应选择(选填“A1”或“A2”);(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图(丙)所示的RL关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,可求出这种电阻丝材料的电阻率=(用给定的物理量符号和已知常数表示).(4)若在本实验中的操作、读数及计算均正确无误,那么由于电流表内阻的存在,对电阻率的测量结果是否会产生影响?若有影响,请说明测量结果将偏大还是偏小.(不要求写出分析的过程,只回答出分析结果即可)答:.解析:(1)d=0.5 mm+23.00.01 mm=0.730 mm.(2)若电流表选择A2,那么电路中的总电阻应该约为5 ,电阻丝的可调范围太小,不合适,若电流表选择A1,那么电路中的总电阻应该约为30 ,电阻丝的可调范围较大,比较合适,所以应该选择A1.(3)根据题意,实验过程中电路的总电阻不变,电阻箱与电阻丝的总电阻也不变,即R+=R总,所以R=,=S,根据图(丙)所示的RL关系图线,=,又S=d2,所以=.(4)无论电流表内有无电阻,当电流表保持满偏时,电路的总电阻仍不变,电阻箱与电阻丝的总电阻也不变,所以不产生影响.答案:(1)0.730(2)A1(3) (4)不产生影响5.(2013浙江温州八校联考)某兴趣小组欲通过测定工业污水(含多种重金属离子)的电阻率来判断某工厂废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为200 m).如图所示为该小组所用盛水容器,其左、右两侧面为金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左右两侧带有接线柱.容器内表面长a=40 cm,宽b=20 cm,高c=10 cm.将水样注满容器后,进行以下操作:(1)分别用多用电表欧姆挡的“1k”、“100”两档粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图所示,则所测水样的电阻约为.(2)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到如下实验器材:A.电流表(量程3 mA,电阻RA为5 )B.电压表(量程6 V,电阻RV约为10 k)C.滑动变阻器(020 ,额定电流1 A)D.电源(6 V,内阻约1 )E.开关一只、导线若干请在实物图中完成电路连接.(3)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据如表所示,请在坐标纸中作出UI关系图线.U/V1.11.83.03.84.7I/mA0.500.821.361.732.13(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上(选填“达标”或“不达标”).解析:(1)根据多用电表测量电阻时要尽可能使指针指在中间附近,所以按照右图读数,读数为17.5100 =1 750 .(2)因为要精确测量电阻值,需要电路中电压有较大的变化范围,而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻,所以连线时滑动变阻器要用分压接法,又因为电流表内阻已知,则采用电流表内接法,电路连接如图(a)所示.(3)让绝大多数的点在直线上,其余各点均匀地分布在直线两侧,如图(b)所示.(4)由图线斜率可知,总电阻为2200(5) ,(理论上R=R总-RA=2 195 ,但由于实验的偶然误差可能比5 还要大,因此,电流表电阻可以忽略),根据电阻定律R=,代入数据得=110.0(0.3) m,由于,电流表应用“外接法”;因要描绘伏安特性曲线,电压从0开始连续变化,因此滑动变阻器采用“分压式”接法,电路图如图所示.(3)根据电路图,先从电源的正极或负极开始依次连接开关和滑动变阻器下面的两个接线柱,再从滑动变阻器上面的一个接线柱开始,依次连接热敏电阻、电流表,最后连接到电源的正极或负极,具体要根据电流表的连接方式判断;最后再将电压表与热敏电阻并联.如图所示.答案:(1)c(2)电路图见解析(3)实物连线见解析考点六 创新设计性实验12.(2013四川乐山市调研)某实验室提供的实验器材如下:A.一节干电池E(电动势1.5 V,内阻约0.5 )B.一个电压表(量程01 V,内阻约1 k)C.一个电流表(量程04 mA,内阻在6090 之间)D.一个定值电阻R0(电阻200 ,允许的最大电流为0.5 A)E.一个滑动变阻器R(电阻10 ,允许的最大电流为1 A)F.一个单刀单掷开关S,导线若干为了扩大其中电流表的量程,需要先测出电流表的内阻.为此,某同学根据提供的器材设计了一种利用伏安法进行测量的较为合理的电路,并在实验中正确操作,测出了几组数据,作出了电压表的示数U和电流表的示数I的关系图线(如图(甲).(1)请你根据提供的器材和该同学的测量数据在图(乙)的虚线框中画出该同学设计的实验电路图(需标注各元件的符号).(2)该同学测出的表的内阻为.(结果保留3位有效数字)解析:(1)由图(甲)可知,实验中电流值和电压值都从0变化,所以滑动变阻器采用分压式连接;电流表量程很小,应串联定值电阻R0起保护作用;用电压表测量电流表和定值电阻R0的总电压,设计出的实验电路图如图所示.(2)由实验电路图可知U=I(RA+R0),得出RA=-R0=-200 77.8 .答案:(1)见解析(2)77.8(77.083.0均可)13.(2012山西四校联考)某同学测绘标有“4.8 V0.3 A”字样的小灯泡的电功率P随电压U变化的图像,要使小灯泡两端的电压从0 V到4.8 V连续变化,为了使测量尽可能准确,除了导线和开关外,可供选择的仪器还有:A.电流表(量程为0.6 A,内阻约为1 )B.电流表(量程为3 A,内阻约为0.2 )C.电压表(量程为6 V,内阻约为2 k)D.电压表(量程为15 V,内阻约为4.5 k)E.滑动变阻器(阻值范围为020 ,额定电流为2 A)F.滑动变阻器(阻值范围为02 k,额定电流为0.5 A)G.电池组(电动势为6 V,内阻约为1 )(1)选用的器材代号为.(2)在图(甲)所示的虚线框中画出实验电路图.(3)根据实验测量的数据描出PU图像,如图(乙)所示,小灯泡在1.5 V电压下的阻值为.解析:(1)依题意知,实验要求小灯泡两端的电压从0 V到4.8 V连续变化,所以滑动变阻器采用分压式接法;又因小灯泡的电阻只有R=16 ,所以滑动变阻器选用阻值范围较小的E即可;因电池组电动势为6 V,为保证电压表读数的准确性,电压表应选量程为6 V的C;因小灯泡的额定电流为0.3 A,为保证电流表读数的准确性,电流表应选量程为0.6 A的A;电池组只能选G.故选用的器材代号为ACEG.(2)根据第(1)问的分析可知,滑动变阻器采用分压式接法,电流表采用外接法,如图所示.(3)由题图(乙)可知,加在小灯泡两端电压为1.5 V时,其消耗的功率为0.1 W,将以上两个数值代入得R=22.5 .答案:(1)ACEG(2)见解析(3)22.514.(2013四川成都市一诊)某学习小组的同学欲测一只有刻度无示数的电流表的内阻和满偏电流.(1)他们先用欧姆表“10”挡粗测电流表内阻,指针稳定时如图所示,其示数为.(保留两位有效数字)(2)接着他们利用下列器材进行测量.要求:测量精度尽可能高,电表读数变化范围尽可能大,滑动变阻器调节范围尽量大.待测电流表A1:量程1 mA左右,共有N格;电流表A2:量程10 mA,内阻r2=10 电流表A3:量程10 mA,内阻9 左右;滑动变阻器R1:最大阻值5 ,额定电流2 A;定值电阻R2:阻值R2=120 ;电池组E:电动势约为5 V,内阻约1 ;开关S一个,导线若干.a.在方框内画出你帮他们设计的电路图并标明所选器材的代码;b.若A2、A3表的示数分别为I2、I3时,电流表A1偏转了N1格,则A1表的内阻为、满偏电流为.(结果用I2、I3、N1、N、r2表示)解析:(1)指针指在“7”处,倍率为“10”,所以欧姆表示数为70 .(2)