高中物理选修3-1-电学实验专题(含答案)

1 物理选修物理选修 3 1 电学实验专题电学实验专题 1 课外活动小组的同学设计了一个实验方案 用来测算缠绕螺线管的金属丝长度 已知缠绕螺线 管的金属丝电阻较小 经查阅资料得知该金属丝的电阻率为 1 实验中用螺旋测微器测得金属丝直径 如图甲所示 可知金属丝的直径为 d mm 2 利用多用表测得缠绕螺线管的金属丝的电阻 将选择开关旋转到 档的 1 位置 时 多用表指针指示位置如图乙所示 可知金属丝的电阻为 R 3 若测得的金属丝直径用 d 表示 电阻用 R 表示 则金属丝的长度 L 2 在 测定金属的电阻率 的实验中 待测金属导线的电阻 Rx 约为 3 实验室备有电池 E 电动 势 3V 内阻约为 1 开关 导线若干外还有下列实验器材 A 电压表 V1 量程 3V 内阻约为 15k B 电压表 V2 量程 15V 内阻约为 75k C 电流表 A1 量程 3A 内阻约为 0 2 D 电流表 A2 量程 600mA 内阻约为 1 E 变阻器 R1 0 10 0 6A F 变阻器 R2 0 200 0 1A 为提高实验精确度 减小实验误差 应选用的实验器材有 填选项代码 在上面框内画出实验电路图 此电路图测量值 真实值 填 或 3 在测电阻的实验中 1 先用多用电表对其粗测 测量的某些操作步骤如下 调节 选填 机械调零 欧姆调零 旋钮 使电表指针停在 位置 选填 电流 0 刻度 欧姆 0 刻度 调节档位 选用 100 欧姆档 将红 黑表笔相互接触 调节 选填 机械调零 欧姆调零 旋钮 使电表指针停在 位置 选填 电流 0 刻度 欧姆 0 刻度 用该多用电表测量电阻 其阻值如图甲中指针所示 为了减小多用电表的读数误差 多 用电表的选择开关应换用 欧姆挡 选填 10 1k 并重复步骤 后进行测量 粗测结果如图乙 则粗测结果是 2 实验室除提供电源 电动势 6V 内阻约 1 开关 导线若干外还提供以下的器材 A 电流表 A1 0 600mA 内阻约 1 B 电流表 A2 0 100mA 内阻约 2 C 电压表 V1 0 6V 内阻约 3k D 电压表 V2 0 15V 内阻约 10k 2 E 滑动变阻器 R1 0 10 F 滑动变阻器 R2 0 3000 实验时应从上述器材中选用 填写仪器前字母代号 设计实验电路图并根据电路图完成实物图连接 4 某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝 电阻约为 20 材料的电阻率 他们首先把电阻 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 实验室除提供电池组 E 电动势为 3 0V 内阻约 1 电阻箱 R 0 999 9 开关 导线若干外还可供选择的器材有 A 电流表 A1 量程 0 100mA 内阻约 5 B 电流表 A2 量程 0 0 6A 内阻约 0 2 他们的实验操作步骤如下 用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径 d 根据提供的器材 设计并连接好如图甲所示的电路 调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大 闭合开关 S 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 箱的示值 R 和接入电路的电阻丝长度 L 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 断开开关 拆除电路并整理好器材 1 某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示 则测量值 d mm 2 实验中电流表应选择 填写仪器前字母代号 3 实验小组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 R L 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 3 5 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 使用电源 电动势 6V 内阻约 1 小灯泡 6V 3 W 开关 S 及导线若干 其他可供选择的器材有 A 电压表 V1 量程 6V 内阻约 20k B 电压表 V2 量程 20V 内阻约 60k C 电流表 A1 量程 3A 内阻约 0 2 D 电流表 A2 量程 0 6A 内阻约 1 E 滑动变阻器 R1 0 1000 0 5A F 滑动变阻器 R2 0 20 2A 某同学通过实验测得小灯泡两端的电压 U 和通过它的电流 I 绘成 U I 关系曲线如下图所示 1 实验中电压表应选用 电流表应选用 滑动变阻器应选用 2 设计实验电路图完成实物图连接 此电路图测量值 真实值 填 或 3 若将该小灯泡接在电动势为 6V 内阻为 4 的电源两端 则灯泡实际消耗功率为 W 6 在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中 实验室除备有待测小灯泡 3 0V 1 5W 电源 电动势为 4 0V 内阻不计 电键及导线若干外 还有下列器材供选择 A 电流表 量程 3A 内阻约为 1 B 电流表 量程 0 6A 内阻约为 5 C 电压表 量程 3 0V 内阻约为 10k D 电压表 量程 15 0V 内阻约为 50k E 滑动变阻器 0 100 50mA F 滑动变阻器 0 10 1 0A 1 为了完成实验 实验时应从上述器材中选用 填写仪器前字母代号 2 请在虚线框内画出实验电路图 3 某同学在一次测量时 电流表 电压表的示数如图甲所示 则电压值为 V 电流 值为 A 小灯泡电阻的测量值 真实值 填 或 4 4 某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在 I U 坐标系中 描绘出如甲所示的 小灯泡的伏安特性曲线 根据此图给出的信息 可以判断下图中正确的是 图中 P 为小灯 泡的功率 7 某小组用如图所示的电路实物装置 测绘标有 12V 24 W 的小灯泡的伏安特性曲线 其中 电压表 量程 15V 内阻约为 15k 和电流表 量程 3A 内阻约为 0 1 1 根据实际情况 完成该实验所对应的电路图应该是 填 甲 乙 或 丙 2 根椐选择的电路图 在答题纸上用笔画线代替导线将实物电路图连接完整 3 在开关闭合前 滑动变阻器触头应拉到 端 填 A 或 B 4 已知小灯泡灯丝电阻值 R 与灯丝温度 t 的关系为 R k 273 t k 为比例常数 当室 温 27 则正常发光时灯丝的温度是 8 在 描绘标有 8V 4W 小灯泡伏安特性曲线 的实验中 实验室除提供电源 E 电动势及内 阻未知 电键 导线若干外还提供下列器材 A 电流表 A1 量程 100mA 内阻约为 1 B 电流表 A2 量程 0 6A 内阻约为 0 3 C 电压表 V1 量程 3V 内阻约为 3k D 电压表 V2 量程 15V 内阻约为 10k E 滑动变阻器 R1 最大阻值为 5 F 滑动变阻器 R2 最大阻值为 500 1 为了完成实验 实验时应从上述器材中选用 填写仪器前字母代号 2 某同学已连接好的电路如图 其中两个不当之处是 5 3 某同学用正确的方法分别测得两只灯泡 L1和 L2 的伏安特性曲线如图中 和 所示 然后 又将灯泡 L1 L2分别与电池组连成如图所示电路 测得通过 L1和 L2的电流分别为 0 30A 和 0 60A 则电池组的电动势为 V 内阻为 取到小数点后一 位 9 为测定某电池组的电动势和内阻 实验室除提供待测电源 电流表 电压表 电键及导线若干 外 还提供下列器材 A 滑动变阻器 R1 最大阻值为 5 B 滑动变阻器 R2 最大阻值为 500 1 为了完成实验 实验时应从上述器材中选用 填写仪器前字母代号 2 请在虚线框内画出实验电路图 3 如图所示 根据实验数据画出了坐标点 请你做进一步处理 并由图求出电源的电动势 E V 内阻 r 10 某同学用电压表 电流表 滑动变阻器可测量一节蓄电池 电动势约为 2 0V 的电动势和内 阻 实验所用器材如图所示 1 根椐选择的电路图 在答题纸上用笔画线代替导线将实物电路图连接完整 2 该同学在做该实验时 调整滑动变阻器共测得了 5 组电流 电压的数据 如下表所示 请在坐标纸中作出该电池的 U I 图象 并根据图象得出 电池的电动势 E V 内阻 r 3 为了验证该同学的测量结果 另一同学想利用已正确经过机械调零的多用电表对该电池 电动势和内阻直接进行测量 并打算进行以下两个步骤操作 步骤一 将多用电表选择开关置于直流电压 2 5V 档 将红 黑表笔分别接触电池的正 负极测出电池电动势 步骤二 将多用电表选择开关置于欧姆档 电阻档 1 档 经欧姆调零后 将红 黑 表笔分别接触电池的正 负极测出电池内阻 对上述两个步骤 你认为合理的判断是 A 两步骤均正确 B 步骤一正确 步骤二不正确 6 C 步骤一不正确 步骤二正确 D 两步骤均不正确 11 用伏安法测电池的电动势和内电阻 1 某同学连接的电路图如图 开关闭合后电路出现异 常 对情况分析正确的是 A 移动变阻器的滑片 P 时电流表示数可变 电压表 示数始终为零 B 变阻器的滑片 P 时电流表示数为零 电压表示数不变 C 电流表烧坏 D 变阻器的滑片 P 时电流表示数不变 电压表示数可变 2 另一同学按如下图所示的电路图连接实物电路 图中 R0定值电阻 在电路连接正确的 情况下 当他闭合开关时发现电压表有示数 电流表没有示数 反复检查后发现电路连 接完好 估计是某一元件断路 因此她拿来多用电表检查故障 她的操作如下 A 断开电源开关 S B 将多用表选择开关置于 1 档 调零后 红黑表笔分别接 R 两端 读数为 30 C 将多用表选择开关置于 100 档 调零后 将红黑表笔分别接电压表两端 发现 指针读数如图所示 则所测阻值为 然后又将两表笔接电流表两端 发 现指针位置几乎不变 由以上操作可判断发生断路故障的元件是 填元件名 称 3 在更换规格相同的元件后 她改变滑动变阻器的阻值 测出了 6 组对应的数据并在图象 上描点如图所示 请在下图中继续完成图象 并根据图象可得该电池的电动势 E V 电池内阻 r 小数点后保留两位数字 4 测出的电动势 E 与真实值相比偏 选填 大 或 小 7 12 测定某电源的电动势 E 和内阻 r 以及一段电阻丝的电阻率 设计了如右图 a 所示的电 路 ab 是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝 R0是阻值为 2 的保护电阻 滑动片 P 与电阻 丝接触始终良好 实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如下图 b 所示 其示数为 d mm 实验时闭合开关 调节 P 的位置 记录 aP 长度 x 和对应的电压 U 电流 I 等相关数据 如 下表 请根据表中数据在下图 c 上描点连线作 U I 关系图线 根据该图象 可求得电源的电 动势 E V 内阻 r 根据表中数据作出的 x 关系图象如下图 d 所示 利用该图象可求得电阻丝的电阻 U I 率 m 计算结果保留两位有效数字 图 d 中 x 关系图线纵截距的物理意义是 U I 13 用多用表进行某次测量 指针的位置如图 A 所示 若选择的挡位在 直流电压 500V 则指 针读数为 V 若将该表选择旋钮置于 25mA 挡 则读数为 mA 若选择的挡位 在 电阻 10 则指针读数为 14 如图 B 所示 使用多用电表进行了两次测量 指针所指的位置分别如图 1 中 a b 所示 若选 择开关处在 10 的欧姆挡时指针位于 a 则被测电阻的阻值是 若选择 开关处在 直流电压 2 5 V 挡时指针位于 b 则被测电压是 V 8 15 把量程为 3mA 的电流表改装成欧姆表 其结构如图所示 其中电池的电动势 E 1 5 V 改装 后 将原来电流表 3 mA 的刻度定为电阻的 0 刻度 则 2mA 刻度处标 1mA 刻度处应标 16 按图所示的电路测量两节干电池串联组成电池组的电动势 E 和内阻 r 其中 R 为电阻箱 R0为 定值电阻 干电池的工作电流不宜超过 0 5A 实验室提供的器材如下 电流表 量程 0 0 6 3 0A 电阻箱 阻值范围 0 999 9 定值 电阻若干 电键 导线若干 1 在下面提供的四个电阻中 保护电阻 R0应选用 A 5 B 20 C 100 D 1k 2 实验时 改变电阻箱 R 的值 记录下电流表 A 的示数 I 得到若干组 R I 的数据 根 据实验数据绘出如图所示的图线 由此得出电池组 1 R I 的电动势 E V 内电阻 r 按照此实 验方法 电动势的测量值与真实值相比 内电阻 的测量值与 真实值相比 填 偏大 偏小 或 相等 17 某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个 水果电池 电动势 E 约 4V 内阻 r 约 200 该同学利用下列所给器材及开关 导线若干测量水果电池的电动势 E 和内阻 r A 电流表 G1 内阻 l5 满偏电流 2mA B 电流表 G2 量程 20mA 内阻约 2 C 滑动变阻器 R1 0 1000 D 电阻箱 R2 0 9999 9 1 实验中用电流表 G1改装成量程 0 4V 的电压表 需 选填 串联 或 并联 一个阻值为 的电阻 2 用电流表 G2和改装成的电压表测量水果电池的电动势和内阻 为尽量减小实验的误差 请在虚线方框中画出实验电路图 3 该同学实验中记录的一些对应的数据 并根据数据描点画出 U I 图线如下图 由图可得 水果电池的电动势 E V 内电阻 r 4 实验测得的水果电池的电动势 真实值 测得 的内阻 真实值 填 或 9 18 电动自行车具有环保 节能 便捷等优点 但电动自行车的电瓶用久以后性能会下降 表现之 一为电池的电动势变小 内阻变大 某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电 取下四块电池 分别标为 A B C D 测量它们的电动势和内阻 1 用多用电表直流电压 50 V 挡测量每块电池的电动势 测量电池 A 时 多用电表的指 针如图甲所示 其读数为 V 2 用图乙所示的电路测量 A B C D 四块电池的电动势 E 和内阻 r 图中 R0为保护电阻 其阻值为 5 改变电阻箱的阻值 R 测出对应的电流 I 根据测量数据分别作出 A B C D 四块电池的图线 如图丙所示 由图