高考物理二轮复习 专题突破练15 电学实验.doc

专题突破练15电学实验(时间:45分钟满分:100分)1.(16分)(2017陕西西安长安模拟)某物理兴趣小组设计了如图a所示的欧姆表电路,通过控制开关s和调节电阻箱,可使欧姆表具有“1”和“10”两种倍率。所用器材如下:a.干电池:电动势e=1.5 v,内阻r=1.0 b.电流表g:满偏电流ig=1 ma,内阻rg=150 c.定值电阻r1=1 200 d.电阻箱r2和r3:最大阻值都为999.9 e.电阻箱r4:最大阻值9 999 f.开关一个,红、黑表笔各1支,导线若干(1)该实验小组按图a正确连接好电路。当开关s断开时,将红、黑表笔短接,调节电阻箱r2= ,使电流表达到满偏,此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻r内,则r内= ,欧姆表的倍率是(选填“1”或“10”)。(2)闭合开关s:第一步:调节电阻箱r2和r3,当r2= 且r3= 时,将红、黑表笔短接,电流表再次满偏;第二步:在红、黑表笔间接入电阻箱r4,调节r4,当电流表指针指向图b所示的位置时,对应的欧姆表的刻度值为 。答案 (1)1491 50010(2)14150100解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知:欧姆表的内阻为:r内=eig=1.50.001 =1 500 ,则r2=r内-r1-rg-r=1 500 -1 200 -150 -1 =149 ,中值电阻应为1 500 ,根据多用电表的刻度设置可知,表盘上只有两种挡位,若为1,则中值电阻太大,不符合实际,故欧姆表倍率应为“10”。(2)为了得到“1”倍率,应让满偏时对应的电阻为150 ;电流为:i1=1.5150 a=0.01 a;此时表头中电流应为0.001 a;则与之并联电阻r3电流应为:0.01 a-0.001 a=0.009 a,并联电阻为:r3=0.001(150+1 200)0.009 =150 ;r2+r=1.5-1.350.01 =15 ,故r2=15 -1 =14 ;图示电流为0.60 ma;则总电阻为:r总=1.50.60103 =2 500 ,故待测电阻为:r测=2 500 -1 500 =1 000 ;故对应的刻度应为100。2.(16分)(2017江西南昌模拟)某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。他根据老师提供的以下器材,画出了如图所示的原理图。电压表v(量程3 v,内阻rv约为10 k)电流表g(量程3 ma,内阻rg=100 )电流表a(量程3 a,内阻约为0.5 )滑动变阻器r1(020 ,2 a)滑动变阻器r2(0500 ,1 a)定值电阻r3=0.5 开关s和导线若干(1)该同学发现电流表a的量程太大,于是他将电流表g与定值电阻r3并联,实际上是进行了电表的改装,则他改装后的电流表对应的量程是 a。(保留两位有效数字)(2)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器是(填写器材编号)。(3)该同学利用上述实验原理图测得数据,以电流表g读数为横坐标,以电压表v读数为纵坐标绘出了如图所示的图线,根据图线可求出电源的电动势e=1.50 v。电源的内阻r=。答案 (1)0.60(2)r1或(3)1.0(0.901.1)解析 (1)改装后电流表量程:i=ig+igrgrg=0.003 a+0.0031000.5 a=0.60 a;(2)为使电路中电流较大,并且方便调节,故实验中应选用的滑动变阻器是阻值范围较小的,r1;(3)由上可知,改装后电流表的量程是电流表g量程的200倍,图象的纵截距b等于电源的电动势,由图读出电源的电动势为:e=1.50 v,图线的斜率大小k=r,由数学知识知:k=ui=1.50-1.12.020010-3=1.0,则电源的内阻为:r=k=1.0 。3.(16分)某学生用如图a所示电路测金属导线的电阻率,可供使用的器材有:被测金属导线ab,电阻约10 ,导线允许流过的最大电流为0.8 a,稳恒电源e,电源输出电压恒为e=12 v,电压表v,量程为3 v,内阻约5 k,保护电阻:r1=10 ,r2=30 ,r3=200 。刻度尺、螺旋测微器,开关s,导线若干等。实验时的主要步骤如下:用刻度尺量出导线ab的长度l,用螺旋测微器测出导线的直径d。按如图a所示电路将实验所需器材用导线连接好。闭合开关s,移动接线触片p,测出ap长度x,读出电压表的示数u。描点作出u-x曲线求出金属导线的电阻率。完成下列填空:(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d,其示数如图b所示,该金属导线的直径d= mm。(2)如果实验时既要保证安全,又要测量误差较小,保护电阻r应选。(3)根据多次实验测出的ap长度x和对应每次实验读出的电压表的示数u绘出的u-x图线如图c所示,其中图线的斜率为k,则金属导线的电阻率=。(用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示)导学号88904172答案 (1)0.870(2)r2(3)kr2d24(e-kl)解析 (1)根据螺旋测微器读数规则,该金属导线的直径d=0.870 mm。(2)根据题述电源输出电压恒为e=12 v,电压表v,量程为3 v,保护电阻r应该分压9 v。由于被测金属导线ab,电阻约10 ,所以保护电阻r应选r2=30 。(3)被测金属导线横截面积s=d24,ap段电阻rx=xs=4xd2。电压表的示数u=irx,电流表示数i=er2+r,rl=rxx,联立得到:u=4ed2r2+4lx。u-x图线的斜率k=4ed2r2+4l,解得:=kr2d24(e-kl)。4.(16分)(2017东北三省四市模拟)某研究小组要测量电压表v1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据,现提供如下器材:a.电压表(v1):量程3 v,内阻r1待测(约2 000 )b.电压表(v2):量程6 v,内阻r2=4 000 c.电压表(v3):量程4 v,内阻r3=10 000 d.电流表(a):量程0.6 a,内阻r4=0.05 e.滑动变阻器(rn):总电阻约50 f.电源(e):电动势15 v,内阻很小g.开关(s)、导线若干(1)请从所给器材中选出适当的器材,设计电路,在虚线方框中画出电路图,标明所用器材的符号;(2)根据所设计的电路图,写出待测电压表v1的内阻r1的表达式,即:r1= ,式中各符号的意义是:。答案 (1)见解析图(2)u1u2r2u1表示电压表v1的示数,u2表示电压表v2的示数,r2表示电压表v2的内阻解析 (1)电路如图:(2)由欧姆定律可知:u1r1=u2r2,即r1=u1u2r2,其中u1表示电压表v1的示数,u2表示电压表v2的示数,r2表示电压表v2的内阻。5.(18分)某实验小组研究两个未知元件x和y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3 k)、电流表(内阻约为1 )、定值电阻等。(a)(1)使用多用电表粗测元件x的电阻,选择“1”欧姆挡测量,示数如图(a)所示,读数为 ,据此应选择图中的(选填“(b)”或“(c)”)电路进行实验。(2)连接所选电路,闭合s;滑动变阻器的滑片p从左向右滑动,电流表的示数逐渐(选填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件x换成元件y,重复实验。(d)(e)(3)图(d)是根据实验数据作出的u-i图线,由图可判断元件(填“x”或“y”)是非线性元件。(4)该小组还借助x和y中的线性元件和阻值r=21 的定值电阻,测量待测电池组的电动势e和内阻r,如图(e)所示,闭合s1和s2,电压表读数为3.00 v,断开s2,电压表读数为1.00 v,结合图(d)可算出e= v,r= 。(结果均保留两位有效数字,电压表为理想电压表)导学号88904173答案 (1)10.0(b)(2)增大(3)y(4)3.20.50解析 (1)使用多用电表粗测元件x的电阻,选择“1”欧姆挡测量,示数如图(a)所示,读数为10.0 。元件x的电阻远小于电压表内阻,电流表采用外接法误差较小,因此需要选择图(b)所示实验电路。(2)连接所选电路,闭合s;滑动变阻器的滑片p从左向右滑动,并联支路电压增大,电流表的示数逐渐增大;(3)由图象可知,x电阻不变化;而y所示电阻随电压的变化而变化,则可判断元件y是非线性元件;(4)根据u-i图线得出元件x的电阻r=30.3 =10 ;闭合s1和s2,电压表读数为3.00 v;断开s2,读数为1.00 v,根据闭合电路欧姆定律列出等式e=3 v+310 ar;e=1 v+110 a(r+21 ),解得:e=3.2 v,r=0.50 。6.(18分)甲(2017江西南昌模拟)某同学设计了如图甲所示的电路来测量一个量程为3 v的电压表的内阻(几千欧),实验室提供直流电源的电动势为6 v,内阻忽略不计。(1)请完成图乙的实物连接;乙(2)在该实验中,认为当变阻器的滑片p不动时,无论电阻箱的阻值如何增减,ap两点间的电压保持不变;下列滑动变阻器中选择最恰当的是;a.变阻器a(02 000 ,0.1 a)b.变阻器b(020 ,1 a)c.变阻器c(05 ,1 a)(3)连接好线路后,先将变阻器滑片p调到最端,并将电阻箱阻值调到(填“0”或“最大”),然后闭合开关s,调节p,使电压表满偏,此后滑片p保持不动;(4)调节变阻箱的阻值,记录电压表的读数;最后将电压表读数的倒数u-1与电阻箱读数r描点,并画出图丙所示的图线,由图象得,待测电压表的内阻值为 。(保留两位有效数字)丙答案 (1)(2)b(3)左0(4)3.0103解析 (1)电路连线如答案图;(2)因为电压表阻值较大,故当滑动变阻器阻值越小时,电压表