高三物理二轮复习 专题五 物理实验 第2讲 电学实验逐题对点特训.doc

第2讲电学实验1(2017内蒙古联考)某同学利用如图甲所示的电路测量一多用电表电阻“ 1k”挡所用电源的电动势e和一电压表的内阻rv.(约13 k)(1)先将多用电表进行机械调零，再将多用电表的选择开关调到电阻“ 1k”挡，之后进行欧姆调零(2)将图甲中多用电表的黑、红表笔分别与_a_、_b_端相连(选填“a”或“b”)(3)将图甲中多用电表的黑、红表笔与电压表正确连接后，调节电阻箱，使多用电表指针位于表盘中央位置，此时电阻箱的阻值为r1 k，若此时多用电表、电压表的示数分别如图乙、图丙所示，则电压表的读数为_1.40_v，电压表的内阻rv_14_k，多用电表内部电源的电动势e_3.0_v.解析 (2)根据多用表内部电路结构，可知多用电表的黑、红表笔分别与a、b端相连(3)多用电表欧姆调零时指针满偏(即欧姆零刻度处)，由题图乙得多用电表读数为r015 k，则电压表的内阻rvr0r14 k，由题图丙得电压表的读数u1.40 v，多用电表欧姆调零后内部的总电阻设为r1，则eigr1，当多用电表表头半偏时，有e(r0r1)，urv，得e2u3.0 v.2(2017湖南长沙一模)某实验小组用如图甲所示的电路来测量定值电阻r0的阻值及电源的电动势和内阻(1)根据图甲电路，将图乙所示的实物图连线补充完整(2)实验时用u1、u2、i分别表示电表v1、v2、a的读数，定值电阻r0的计算表达式是r0(用测得的物理量表示)，若实验中的所有操作和数据处理无错误，实验中测得r0的值_大于_实际值(选填“大于”“等于”或“小于”)(3)将滑动变阻器的滑片p移动到不同位置时，记录了u1、u2、i的一系列值实验小组在同一坐标上分别作出u1i、u2i图线，则所作的图线斜率绝对值较小的是_u1i_图线(填“u1i”或“u2i”)若用该图线来求电源电动势e和内阻r，且电表v2的内阻极大，则引起系统误差的主要原因是_电压表v1分流_解析 (2)定值电阻r0两端电压为uu1u2，由欧姆定律可得定值电阻r0计算表达式为r0.由于电压表的分流，定值电阻中的实际电流大于电流表读数，所以测量值大于真实值(3)u1i图线为电源的伏安特性曲线，其斜率绝对值表示电源内阻；u2i图线为把定值电阻视为电源内阻一部分的等效电源的伏安特性曲线，其斜率绝对值表示电源内阻与定值电阻之和；所以所作图线斜率绝对值较小的是u1i图线若用该图线来求电源的电动势和内阻，则引起实验系统误差的主要原因是电压表v1分流答案 (1)如图3(2017全国卷)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(量程3 v，内阻3 k)；电流表(量程0.5 a，内阻0.5 )；固定电阻r0(阻值1 000 )；滑动变阻器r(阻值09.0 )；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03.8 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甲所示由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_增大_(选填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率_增大_(选填“增大”“不变”或“减小”)(3)用另一电源e0(电动势4 v，内阻1.00 )和题给器材连接成图乙所示的电路，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_0.39_w，最大功率为_1.17_w(结果均保留2位小数)解析 (1)要实现在03.8 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 ，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 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，在题图甲中画出等效电源e0(电动势4 v，内阻1.00 9.0 10 )的伏安特性曲线，函数表达式为u410i(v)，图线如图中所示，故小灯泡的最小功率为pminu1i11.750.225 w0.39 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，在题图甲中画出电源e0(电动势4 v，内阻1.00 )的伏安特性曲线，函数表达为为u4i(v)，图线如图中所示，故小灯泡的最大功率为pmaxu2i23.680.318 w1.17 w.答案 (1)实验电路原理图如图所示4(2017云南七校联考)某同学想在实验室测量电压表v1的内阻(1)他先用多用电表的欧姆“1 k”挡测量，如图甲所示，该读数为_6_k_；为了更准确地测量电压表v1的内阻，实验室提供的实验器材如下：a待测电压表v1(量程为03 v)b电压表v2(量程为09 v，内阻约为9 k)c滑动变阻器r1(最大阻值为20 ，额定电流为1 a)d滑动变阻器r2(最大阻值为20 k，额定电流为0.1 a)e定值电阻r3(阻值为6 k)f定值电阻r4(阻值为10 k)g电源(电动势为9 v，内阻约为1 )h开关一个、导线若干(2)若滑动变阻器采用分压接法，请你根据该同学可能的电路设计帮他连接图乙中的实物图(3)滑动变阻器应选择_c_，定值电阻应选择_e_.(填相应器材前字母)(4)某次实验时电压表v1，和电压表v2的读数分别为u1和u2，则电压表v1内阻rv1的表达式为rv1；用该表达式所得的电压表v1内阻的测量值与真实值相比_相等_(选填“偏大”“偏小”或“相等”)解析 解决本题时应明确两点：电压表实质上相当于一个可以显示自身电压的大电阻；内阻确定的电压表也可以当电流表使用(1)多用电表的读数为6 k.(2)由题图乙可知，电压表v2测量定值电阻和电压表v1两端的电压，为测量电压表v1的内阻，应将定值电阻与电压表v1串联(3)若采用如图所示的电路，滑动变阻器采用分压接法，应选择阻值较小的r1，这样便于调节；定值电阻应该选择阻值与电压表内阻相当的r3.(4)由电路的特点及欧姆定律可知u2r3u1，解得rv1，由于电压表v1和电压表v2所测的电压均为真实值，故电压表v1的内阻的测量值等于真实值答案 (2)如图所示5(2017山西名校联考)某物理兴趣小组的同学想利用实验室器材测量某一粗细均匀的金属导线的电阻率，以如图甲所示的方式用毫米刻度尺测量金属导线的直径d，然后设计好电路图进行实验测其电阻rx，已知实验室中有下列备用的器材：a电源e(3 v，内阻约为1 )b电压表v(10 v，内阻r约为5 k)c电流表a1(0.6 a，内阻r15 )d电流表a2(3 a，内阻r2约为1 )e定值电阻r15 ，定值电阻r230 f开关s，导线若干(1)该金属导线的直径d_1.25(1.231.27均可)_mm.(2)某同学截取了长度为l的金属导线，首先利用多用电表的欧姆挡粗测其阻值，下列操作或说法中正确的是_cd_.a测量前检查指针是否停在左端的电流“0”刻度位置，如不在，则要进行欧姆调零b若用欧姆表“1”挡测量，指针恰好在刻度3050的正中间，则待测金属导线的电阻为40 c若用欧姆表“10”挡测量，指针偏转角度过大，应换成“1”挡d每次改变不同倍率，测量前欧姆挡都要重新进行欧姆调零(3)为了较准确地测量金属导线的电阻rx，小组同学共同设计了如图乙所示的电路图，其中a表应选用_a1_，b表应选用_a2_.(选填“a1”或“a2”)(4)定值电阻r0应选用_r1_.(选填“r1”或“r2”)(5)闭合开关s，记下电表甲、乙的读数i1、i2，最后得电阻率.(用d、l及电表相关量的字母来表示)解析 (1)由题图甲可知10匝金属导线的总长度是1.25 cm，则该金属导线的直径r cm1.25 mm.(2)测量前检查指针是否停在左端的电流“0”刻线位置，如不在，则要进行机械调零，故选项a错误；若用欧姆表“1”挡测量，指针恰好在刻度3050的正中间，由于欧姆表刻度线不均匀，左密右疏，故待测金属导线的电阻小于40 ，故选项b错误；指针偏转角度过大，说明电阻挡选择过大，应换小挡位进行测量，故选项c正确；欧姆表测量电阻时，每次换挡都要重新进行欧姆调零，故选项d正确(3)由于电流表a1内阻确定，并与待测电阻并联，可用来测待测金属导线的电阻rx两端的电压，用电流表a2测得的电流减去电流表a1测得的电流就是流过待测金属导线的电流，根据欧姆定律就可求出其阻值，故a表应选用电流表a1，b表应选用电流表a2.(4)整个回路中电流不能超过0.6 a，而电动势为3 v，因此总电阻应略大于5 ，而电源内阻约为1 ，因此定值电阻r0应选r1，既可保证电流不超过电流表量程，也保证电流表读数准确(5)待测金属导线两端的电压ui1r1，流过待测金属导线的电流ii2i1，因此rx，由rx，即电阻率.(i1为电流表a1示数，i2为电流表a2示数，r1为电流表a1内阻，l为金属导线长度)6(2017陕西咸阳模拟)发光二极管(led)是一种被广泛应用到显示器、照明等各领域的非纯电阻元器件，它把电能转化为光能和热能某兴趣小组为探究工作电压是“1.44 v”、最大正向直流电流是“520 ma”的led管的iu曲线，并依此实验计算发光二极管效率达最大时其电阻和辐射的光功率，设计了如图甲所示的实验电路实验室备有以下器材电流表a1：量程025 ma，内阻约为50 ；电流表a2：量程0200 ma，内阻约为10 ；电压表v：量程05 v，内阻约为102 k；滑动变阻器r1：阻值范围015 ，最大电流1 a；滑动变阻器r2：阻值范围01 k，最大电流100 ma；直流电源e：输出电压6 v，内阻不计；开关s、导线若干(1)为了提高实验结果的准确性，电流表应选择_a1_；滑动变阻器应选用_r1_.(以上填器材代号)(2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图乙所示的iu图象，而发光二极管(led)的效率与通过二极管的电流i的关系曲线如图丙所示其中发光二极管的效率是指辐射的全部光功率p与供给发光二极管的电功率的比值则发光二极管效率达最大时其电阻rl_106.7_，辐射的光功率p_5.76103_w.解析 (1)由于发光二极管中电流为520 ma，为了提高实验结果的准确性，电流表应该选择量程为025 ma的a1.由于实验电路采用滑动变阻器分压接法，滑动变阻器应该选择阻值范围小的r1.(2)根据题图丙，发光二极管效率达到最大时对应的电流为6 ma，根据题图乙电流为6 ma对应的电压为1.6 v，发光二极管输入功率pui9.6113 w，由100%，解得p光p60%5.76103 w由于发光二极管是非纯电阻元件，故不能用r求解二极管的电阻，发光二极管效率最大时p热pp光3.84103 w，由p热i2rl，解得rl106.7 .7(2017河北保定调研)某同学从下列给出的实验器材中选择了部分器材，设计了能够测量电流表g1内阻r1的电路，如图甲所示可供选择的器材如下：a待测电流表g1(量程为01 ma，内阻约为300 )b电流表g2(量程为010 ma，内阻约为30 )c定值电阻一(阻值为30 )d定值电阻二(阻值为200 )e滑动变阻器一(阻值范围为01 000 )f滑动变阻器二(阻值范围为020 )g干电池e(电动势约为1.5 v，内阻很小)h开关s及导线若干(1)为尽可能准确地测量电流表g1的内阻并能测得多组数据，电路中定值电阻r0应选_c_，滑动变阻器r应选_f_.(填写器材前面的字母序号)(2)请根据电路图甲用笔画线代替导线，在图乙中将实物图补充完整(3)实验步骤如下：连接电路；(为电路安全，先将滑动变阻器滑片p调到左端)闭合开关s，移动滑片p至某一位置，记录g1和g2的示数，分别记为i1和i2；多次移动滑片，记录各次g1和g2的读数i1和i2；实验过程中某次电流表g1的示数如图丙所示，请将其读数填在下面的表格中；i1/ma00.150.240.400.550.64_0.75_i2/ma01.62.54.05.66.57.6以i1为纵轴，i2为横坐标，将最后一个点描绘在图丁的坐标纸中并作出i1i2图线(用直线拟合)根据图线斜率k及定值电阻r0，得到待测电流表g1的内阻表达式为r1r0(用k、r0表示)，其数值大小为_270_.(计算结果保留三位有效数字)解析 (1)电流表g2的满偏电流为10 ma，g1的满偏电流为1 ma，内阻约为300 ，由串并联电路的特点可知r0约为30 ，则r0应选c；由于滑动变阻器以分压式接入电路，因此滑动变阻器应选择阻值较小的f.(2)根据电路图将实物连接，如图甲所示(3)由电流表的读数规则可知该电表的读数为0.75 ma；将表中的数据描绘在坐标系中，连接的图线如图乙所示；由电路连接特点可知i1i2，则k，解得r1r0，由图线可知斜率k0.1，则r1270 .答案 (2)如图甲所示(3)如图乙所示8(2017河北石家庄二中模拟)在某次实验大赛中，需要设计一电路来测量“金属丝的电阻率”，提供的器材如下表所示实验要求方法简捷，且尽可能提高测量精度.序号器材说明金属丝(l)长度为l0，直径为d，阻值约10 电流表(a1)量程10 ma，内阻r130 电流表(a2)量程500 a，内阻r2800 电压表(v)量程为10 v，内阻为10 k电阻(r1)阻值为100 ，起保护作用滑动变阻器(r2)总阻值约10 电源(e)电动势1.5 v，内阻很小开关(s)导线若干(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，读数为_0.400_mm.(2)该同学设计了如图乙所示的电路，并测得金属丝直径d，长度为l0，接入电路后，电压表示数为u，电流表示数为i，则该金属丝的电阻率的表达式为.(3)实验时，该同学发现自己设计的电路无法实现要求，请你帮他设计电路，除了序号为的器材外，还需要的器材为_(填写序号)，请在方框中画出你所设计的实验电路图解析 (1)根据螺旋测微器的读数规则，测量金属丝的直径读数为0.400 mm.(2)由欧姆定律知金属丝电阻r，由电阻定律，r，s2，联立解得该金属丝的电阻率的表达式为.(3)由于电压表量程太大，故电压表不可用又两电流表满偏时，两侧电压过低，分析可知电阻r1应用于限流，将金属丝与电流表a1串联后再与电流表a2并联，由并联电路电压相等即可求出金属丝的电阻，除了序号为的器材外，还需要的器材为.答案 (3)电路图如图所示9(2017山东潍坊统考)某兴趣小组要精确测定电源的电动势和内阻，他们找来了如下器材：a电流表g(量程为30 ma、内阻未知)b电阻箱r(0999.9 )c滑动变阻器r1(020 )d滑动变阻器r2(01 k)e开关、导线若干f电源e(电动势约10 v)(1)要完成实验，首先需测量电流表g的内阻测量电流表g内阻的实验电路如图甲所示：将下述实验过程补充完整a选择器材，滑动变阻器r应该选取_r2_(选填“r1”或“r2”)；b连接好电路，r的滑片应调到_a_(选填“a”或“b”)端；c断开s2，闭合s1，调节r，使电流表g满偏；d保持r不变，闭合s2，调节电阻箱r的阻值，当r10 时，电流表g的示数为20 ma；如果认为闭合s2前后干路上电流不变，则电流表g的内阻rg_5_.(2)在测出电流表内阻rg后，测定该电源的电动势和内阻的电路如图乙所示闭合开关s，调整电阻箱r，读取相应的电流表示数i，记录多组数据(r，i)，得到如图丙所示的r图线，则电源的电动势e_9_v，内阻r_40_.解析 (1)电源的电动势约为10 v，电流表的满偏电流为30 ma，则电路总电阻的最小值为rmin 333.3 ，则滑动变阻器应选择r2；闭合开关s1前，应将滑动变阻器接入电路的电阻值调到最大，因此连接好电路后，滑动变阻器的滑片应调到a端；闭合s2后，由并联电路的特点可知，(igi)rirg，则rg5