2020高考物理二轮复习 600分冲刺 专题五 实验技能与创新 第14讲 电学实验与创新优练（含解析）VIP

电学实验与创新1(2019辽宁大连模拟)某同学利用如图所示电路，测量一表盘有刻度但数值已模糊的灵敏电流计g的满偏电流ig及内阻rg；已知该电流计的满偏电流约为300 a, 内阻rg约几百欧，实验室提供器材如下：电压表v(量程3 v，内阻约为15 k)；电阻箱r0(最大阻值为9 999.9 )；滑动变阻器r1 (阻值05 ，额定电流1.0 a)；电源e电动势为4 v(内阻不计)；开关、导线。实验步骤如下：.当电阻箱阻值为r1时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流计满偏，记录此时电压表的示数u1；.当电阻箱阻值为r2时，闭合开关，调节滑动变阻器，重新使电流计满偏，记录此时电压表的示数u2。.根据测量数据求出灵敏电流计的满偏电流和内阻。请根据如上所述回答下列问题：(1)在步骤和中，闭合开关s前滑动变阻器的滑动触片应置于最_右_端(填“左”或“右”)；(2)实验测得电流计内阻rg或rg。(用r1、r2、u1、u2表示)解析(1)闭合开关s前滑动变阻器的滑动触片应置于最右端，这样负载获得的电压小，防止烧坏电表。 (2)根据欧姆定律得，第一次满偏：u1ig(r1rg)，同理第二次满偏u2ig(r2rg)，联立解得：rg，ig。2(2019福建宁德模拟)实验室某同学为了描绘小灯泡(2.5 v,0.3 a)的伏安特性曲线，将小灯泡、双量程电流表(量程为00.6 a和03 a)、双量程电压表(量程为03 v和015 v)、滑动变阻器、电源、开关及导线按图甲所示电路图连接，实物连接图如图乙所示。(1)请指出该同学实物连接不妥之处：_见解析_；(2)改正连接错误后，该同学闭合开关，移动滑动变阻器，电压表读数如图丙，则它的读数是_1.80_ v；(3)该同学用多用电表粗测该小灯泡的电阻，操作步骤如下：调节指针定位螺丝机械调零，把选择开关拨到“10”的欧姆挡上；把红黑表笔插入测试笔插孔中，先把两表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在零欧姆处；把两表笔分别与待测电阻的两端相接，发现这时指针几乎指在零欧姆处；换用“1”欧姆挡测量，发现这时指针偏转适中，随即记下电阻数值；把表笔从测试笔插孔拔出后，开关应置于交流电压最高挡或“off”挡；但这位同学在实验中还是有一处不符合要求，请你指出_见解析_。(4)下图是用多用电表粗测该小灯泡电阻的实录，三个操作中，最合理的是_c_。解析 (1)电流表应该接量程为0.6 a的接线柱；(2)电压表选择量程是量程为03 v，每一小格对应0.1 v，且估读一位，故图示指针对应刻度为1.80 v; (3)换用“1”欧姆挡测量时没有红黑表笔短接进行欧姆调零；(4)多用电表测电阻时，应将待测电阻从电路中断开，同时手不能接触待测电阻，故选c。3(2019湖北模拟)某实验小组想组装一个双量程(3 v、15 v)的电压表，提供的器材如下：a电流表：满偏电流为300 va，内阻未知；b干电池e：电动势为3 v，内阻未知；c滑动变阻器r1：最大阻值约为5 k，额定电流为1 a；d滑动变阻器r2：最大阻值约为16 k，额定电流为0.5 a；e电阻箱r0：09 999.9 ；f定值电阻r3：40 k，额定电流为0.1 a；g开关两个，导线若干。回答下列问题：(1)若用图示电路测量电流表的电阻，则滑动电阻器r应选用_d_(选填“c”或“d”)。(2)将开关s1、s2都断开连接好实物图，滑动变阻器接入电路的电阻达到最大后，接通开关s1，调节滑动变阻器使电流表的指针示数为200 a；闭合开关的s2，调节电阻箱r0的阻值为100 时电流表的指针为100 a，则电流表的内阻为_100_ 。(3)在虚线框中画出双量程电压表的电路原理图，并标明所选的器材和量程，其中r0应取值为_9.9_ k。解析(1)原理是半偏法测电流表的内阻，而半偏法的前提条件是要求滑动变阻器的阻值远大于电流表的内阻，所以选阻值最大的d。(2)开关s1闭合，s2断开，电流表与滑动变阻器串联，此时电流表的示数为200 a：当保证滑动变阻器的阻值不变，开关s1、s2都闭合时，显然增加电阻箱一条支路，由于滑动变阻器的阻值远大于电流表阻值，则认为电路的总电流200 a不变，所以电阻箱的阻值必与电流表内阻相同，所以电流表的内阻为100 。(3)当改为15 v量程时，电压表总内阻为：rv250 k，当改为3 v量程时，电压表总内阻为：rv1 10 k。设计电路图如答图所示。设电流表的内阻为rg，当改为u13 v量程时有：u1ig(r0rg)，把上一问求得的rg100 代入求得r09.9 k。4(2019河北定州模拟)某同学设计了如图所示的电路测量某电阻rx的阻值，该电阻的阻值约为200 ，已知直流电源的电动势为9 v，内阻较小，电阻箱r的规格为09 999.9 ，可供选择的电流表为：a1(量程500 ma，内阻为50 )，a2(量程100 ma，内阻约为50 )，a3(量程50 ma，内阻约为50 )。(1)为了尽可能测量准确，减小误差，电流表应该选用_a3_(选填“a1”“a2”或“a3”)；(2)闭合开头s1前，将电阻箱r接入电路的阻值调到_最大值_(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)；(3)先闭合开关s1，再闭合开关s2，调节电阻箱的阻值，使电阻箱的阻值比200 稍_大_(填“大”或“小”)，记录这时电阻箱的示数r1，从电流表的示数i；再断开s2，将电阻箱的阻值调_大_(填“大”或“小”)，使电流表的示数为_小_，记录这时电阻箱的阻值为r2，则被测电阻的阻值rx_r1r2_(用记录的数值字母表示)。(4)若实验中所用电源为旧的干电池，且实验操作时间较长，则实验测得被测电阻的阻值与真实值相比，偏_大_(填“大”或“小”)。解析(1)通过电流表电流的最大值可能为im a45 ma，所以电流表选a3。(2)闭合开关s1时，将电阻箱r接入电路的阻值调到最大值，防止电路中电流过大，损坏电流表。(3)先闭合开关s1，再闭合开关s2，调节电阻箱的阻值，使电阻箱的阻值比200 稍大，记录这时电阻箱的示数r1，及电流表的示数i；再断开开头s2，将电阻箱的阻值调小，使电流表的示数再次为i，记录这时电阻箱的阻值为r2，则r1rxr2，则rxr1r2。(4)由于电源是旧的干电池，且由于操作时间过长，电源电动势e变小，内阻r变大，则断开s2后，由i分析可知，测得的r2偏小，因此测得的rx偏大。5(2019江西南昌模拟)某同学设计了一个实验：将一个量程为03 v的电压表改装成量程为09 v的电压表，并测量电阻r0(阻值约为3 )的阻值。由此他设计出如图甲所示的电路进行改装和测量。可供选择的器材有：a电源(电动势约为10 v，内阻为2 )b电压表(量程为03 v，内阻约10 k)c电流表(量程02 a，内阻忽略不计)d电阻箱(阻值范围09 999 ，额定功率小于10 w)e电阻箱(阻值范围099 999 ，额定功率小于10 w)f滑动变阻器(最大阻值为10 ，额定电流为3 a)g滑动变阻器(最大阻值为2 k，额定电流为0.2 a)h定值电阻r0(阻值约为3 )回答下列问题：(1)该同学设计出如下步骤进行电表改装，并进行相关测量；连接好电路并把滑动变阻器r1的滑片移至最右端，把电阻箱r2阻值调到最大；闭合电键，把滑动变阻器滑片调到适当位置，把电阻箱r2阻值调到零，使电压表读数为3 v；把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为_1.0_ v，然后不再改变电阻箱值，即得量程为9 v的电压表；改变滑动变阻器的阻值，记录多组电压表和电流表的示数u和i。(2)上述实验电阻箱应选_e_，滑动变阻器应选_f_。(填所选器材前的字母)(3)用步骤中测得的多组数据作出ui图象如图乙所示，由图象可知r0的阻值为_2.8_ (结果保留两位有效数字)。解析(1)电压表的量程为3 v，步骤中电压表读数为3 v，则当滑动变阻器的滑片位置不动，把电阻箱阻值调到适当值，则电阻箱和电压表两端电压之和为3 v，为使电压表的量程改为9 v，则当电阻箱和电压表两端电压之和为3 v时，电压表读数应该为1.0 v。(2)由(1)可知，电阻箱的阻值应该是电压表内阻的2倍，电压表内阻约为10 k，则所选电阻箱最大阻值应大于20 k，则电阻箱应该选e；滑动变阻器应该选择阻值较小的，这样当调节电阻箱时可认为滑动变阻器两端的电压近似不变；(3)对题图甲电路应用闭合电路欧姆定律列方程： e3ui(r0r)，则ui，对比题图乙可知，解得r02.8 。6(2019江苏省宿迁市模拟)某同学设计了如图所示电路，测量定值电阻的阻值、电源的电动势和内阻，使用的器材有：待测定值电阻r1(约几欧)、待测电源e、电流表a、电阻箱r2(0999.9 )、开关两个及导线若干。(1)请用笔画线代替导线在图中完成实物电路的连接_见解析图_；(2)测量r1的值时，闭合开关s1前，调节r2至_最大值_(选填“最大值”或“最小值”)，然后闭合开关s1和s2，调节r2使电流表示数为i，此时r2的值为7.8 ；再断开s2，将r2调到5.8 时，电流表示数也为i，则r的值为_2.0_ 。 (3)测量电源电动势e和内阻r时，闭合开关s1、断开s2，调节r2，得到r2和对应电流i的多组数据，作出r2图象如图所示，则电源电动势e_6.0_ v，内阻r_1.0_ (计算结果均保留两位有效数字)，若电流表a内阻不可忽略，则r的测量值_大于_(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。解析(1)按原理图接线，如图(2)为了保护用电器，所以应使电阻箱的最大阻值接入电路，即在闭合开关前调节r2至最大值；由闭合电路欧姆定律得：i ，解得：r12.0 ；(3) 由闭合电路欧姆定律得：ei(r1r2r) 整理得： r2由图象可知， ，解得： e6.0 v，r1 若电流表a内阻不可忽略，由闭合电路欧姆定律得：ei(r1r2rra)整理得： r2即内阻的测量值为： rrar，即大于真实值。7. (2019河北衡水模拟)磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成。某小组用图(a)所示的装置研究电磁铁线圈的工作电压与衔铁所受磁力的关系，弹性梁一端连接有衔铁，在外力作用下可以上下运动，另一端固定于墙壁，电磁铁位于衔铁正下方， 为理想电压表。(1)为增加电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片p应向_c_端移动(填“c”或“d”)。(2)已知电磁铁线圈的直流电阻为30 ，滑动变阻器的最大电阻为170 ，电源e的电动势为12.0 v，滑动变阻器能提供的最大分压为11.9 v，则e的内阻是_0.21_ (保留2位有效数字)。(3)同学们将金属应变片r1粘贴在弹性梁的上表面，将r1和定值电阻r2连接成图(b)所示电路。线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，r1的阻值将_增大_，电压表v2的读数将_增大_。(选填“增大”“减小”或“不变”)(4)在线圈通电吸合衔铁后，用外力f使电磁铁和衔铁刚好分开，测得f与线圈两端电压u的关系如图(c)所示。若要求该锁能抵抗1 200 n的外力，则工作电压至少为 _6_ v。解析 (1)为增加电磁铁产生的磁感应强度，必须要增加线圈的电流