2020高考物理二轮复习 第一部分 专题九 力学与恒定电流实验 第2讲 电学（恒定电流）实验练习（含解析）

电学（恒定电流）实验1(2019广东惠州调研)某同学用多用电表的欧姆挡来测量一个量程为3 v的电压表的内阻，如图甲所示。测量前先将选择开关旋至倍率“1 000”挡，红、黑表笔短接欧姆调零后进行测量，然后将电压表的“”接线柱与多用电表的_(选填“黑表笔”或“红表笔”)连接，第一次测量指针指向位置如图乙中虚线所示，则应将选择开关旋至_倍率挡再进行测量，红、黑表笔_(选填“需要”或“不需要”)再次短接进行欧姆调零，第二次测量指针指向位置如图乙中实线所示，若将此电压表改装成量程为15 v的电压表，需要_(选填“串联”或“并联”)一个阻值为_ 的电阻。解析欧姆表是测量电阻的仪表，把被测电阻串联在红黑表笔之间，欧姆表电流是从黑表笔流出红表笔流入，故红表笔应接电压表的“”接线柱；电压表的“”接线柱接多用电表的黑表笔；第一次测量指针指向位置如图乙中虚线时，说明偏角过大，所选挡位过大，故应换作小挡位；故选用100挡；每次换挡后均需要进行欧姆调零；欧姆表的测量值等于表盘示数乘以倍率，故r1 500 ；根据串联电路规律可知，应串联的电阻r 6 000 。答案黑表笔100需要串联6 0002(2019广东茂名二模)有一新型圆柱形的导电材料，电阻阻值在810 之间，为了测量该导电材料的电阻率，实验室提供了以下实验器材：a20分度的游标卡尺b螺旋测微器c电流表a1(0100 ma，内阻约为10 )d电流表a2(00.6 a，内阻约为0.1 )e电压表v1(03 v，内阻约为3 k)f电压表v2(015 v，内阻约为15 k)g直流电源e(4 v，内阻不计)h滑动变阻器r(010 ，2 a)i开关及导线若干(1)用游标卡尺测得该样品的长度l。其示数如图甲所示，其读数为_ mm；用螺旋测微器测得该样品的外径d，其示数如图乙所示，其读数为_ mm。(2)本次实验的电流表选用的是_，电压表选用的是_(填写所提供器材前的字母)。(3)测量新型圆柱形的导电材料的电阻r。应采用下图中的_(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)电路图。解析(1)长度为l41 mm150.05 mm41.75 mm；外径为d3.5 mm12.70.01 mm3.627 mm。(2)电源电动势力为4 v，则电压表选择e，电路最大电流约为：i0.375 a，则电流表选择d。(3)因为电流表内阻和导电材料电阻相接近，故采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，故选甲图。答案(1)41.753.627(3.6263.629均可)(2)de(3)甲3(2019四川攀枝花统考)要测量一只量程已知的电压表的内阻，所备器材如下：a待测电压表v(量程3 v，内阻几千欧)b电流表a(量程3 a，内阻0.01 )c定值电阻r(阻值 2k，额定电流50 ma)d蓄电池e(电动势略小于3 v，内阻不计)e多用电表f开关k1、k2，导线若干有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：(1)首先，用多用电表进行粗测，选用100倍率，操作方法正确。若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示，则测量的结果是_ 。(2)为了更精确地测出此电压表内阻，该同学设计了如图所示的乙、丙实验电路，你认为其中较合理的电路图是_。其理由是_。(3)在图丁中，根据你选择的电路把实物连接好。(4)用你选择的电路进行实验时，请简述实验步骤：_；(5)用上述所测量的符号表示电压表的内阻rv_。解析(1)选用100倍率，读数为30100 3 000 。(2)较为合理的是丙图，因为电阻较大，乙图中电流表的示数太小，误差太大，丙图中r的阻值与电压表阻值接近，误差小；(3)实物图如答案图。(4)(5)需要直接测量的物理量是k2闭合、断开时电压表读数u1和u2；k2闭合时，示数u1相当于电动势，断开时，二者串联，电流相等，即，所以rvr。答案(1)3 000(2)丙乙图中电流表的示数太小，误差太大。丙图中r的阻值与电压表阻值接近，误差小。(3)实物图连接如图所示：(4)实验步骤：闭合k1，再闭合k2，读得电压表示数u1；再断开k2，读得电压表示数u2。(5)r4(2019河南郑州模拟)某同学通过实验测定一捆长度约为100 m的铜导线(电阻约为1.5 )的实际长度，首先利用螺旋测微器测量其直径，如图甲所示，再利用图乙所示的电路测出铜导线的电阻。可供使用的器材有：电流表：量程0.6 a，内阻约0.2 ；电压表：量程3 v，内阻约9 k；滑动变阻器r1：最大阻值 5 ；滑动变阻器r2：最大阻值20 ；定值电阻：r03 ；电源：电动势6 v，内阻可不计；开关、导线若干。回答下列问题：(1)由图甲可知，铜导线的直径d_ mm。(2)实验中滑动变阻器应选_(填“r1”或“r2”)，闭合开关s前应将滑片移至_(填“a”或“b”)端。(3)根据图乙所示的实物图，在方框内画出其电路图(铜导线用电阻元件符号表示)。(4)调节滑动变阻器，电压表的示数为u，电流表的示数为i，铜的电阻率为，不考虑电表内阻对实验的影响，则导线的长度为_。(用已知和所测量的字母表示)解析(1)球的直径为d1 mm17.00.01 mm1.170 mm。(2)由于待测电阻比较小，为了更好的控制电路所以选择r2比较合理，闭合开关前应保证回路中电流最小，则接入滑动变阻器的阻值就最大，所以应该在a端。(3)由于待测电阻阻值较小，选用电流表外接的方式，定值电阻r0与rx串联能够使得电压表的读数在量程的以上，所以为了减小误差，要把r0与rx串联用，电路图如图所示：(4)由电路结构可得：ui(r0rx)，由电阻定律：rx，解得l。答案(1)1.170(2)r2a(3)见解析图(4)5(2019安徽宣城调研)用下列器材组装一个电路：a待测电池组b待测小灯泡(2 a,2.5 v)c电流表a(量程3 a，内阻非常小)d电压表v1(量程6 v，内阻非常大)e电压表v2(量程1 v，内阻1 500 )f滑动变阻器r(最大阻值10 ，额定电流4 a)g定值电阻r1(3 000 )h开关一只，导线若干要求：既能测定电池组的电动势e和内阻r，又能同时描绘小灯泡的ui曲线(1)请在上图甲的虚线方框中将设计相对合理的实验电路图补充完整；(2)每次实验操作需记录电流表a、电压表v1和电压表v2的示数，经过多次测量换算，最后在ui坐标系中，描绘出两条图线，且在p点相交，如图乙所示，此时滑动变阻器接入电路的阻值应为_ ；电池组的效率为_。(计算结果保留两位有效数字)解析(1)伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表v1测路端电压，电流表a测量电流；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表a测流过灯泡的电流，考虑到电压表v2量程偏小，可与定值电阻r1串联增大量程；此时电压表v2的内阻与r1之和远大于灯泡内阻，可用电流表外接法，则电路如图所示。(2)电源的ui图像是一条倾斜的直线，由图像可知，电源电动势e4.5 v，电源内阻r 1.0 。两图像的交点坐标，即灯泡两端电压ul2.5 v，电路电流i2.0 a，此时电源电动势eirulir滑，即4.5 v2.0 a1.0 2.5 v2.0 ar滑，则r滑0；电池组的效率100%100%100%100%56%。答案(1)如图所示(2)056%6(2019河南濮阳三模)如图所示为多用电表的原理示意图，已知表头g的满偏电流为2 ma、内阻为150 ，刻度盘上电阻刻度线正中央标有“30”。选择开关s旋到“2”时量程为010 ma，旋到“3”“4”“5”“6”时的量程未知，但测得r6570 ，r7900 ，e为两节新的干电池，内阻忽略。请回答下列问题：(1)选择开关s旋到“6”时的量程为_。a015 a b03 vc012 v d015 v(2)正确使用欧姆挡测量电阻时，滑动变阻器r3连入的阻值为_ 。(3)电池用久后，电动势变小了，内阻变大了，但仍能欧姆调零，用此表去测电阻，则其测量值比真实值_。(填“偏小”“偏大”或“不变”)解析(1)开关s旋到“6”时为电压表，量程为：uigrgi(r6r7)10103(570900) v2103150 v15 v，故选d项。(2)由闭合电路欧姆定律可得：r3 270 。(3)电池用久了，电源电动势e变小内阻增大，欧姆表调零时，内阻变小，应用欧姆表测电阻时，i，由于r内偏小，则电流i偏小，欧姆表指针偏转角度较小，电阻测量值偏大。答案(1)d(2)270(3)偏大7(2019广东深圳联考)在测定电源电动势和内电阻的实验中，实验室提供了合适的实验器材。(1)甲同学按图甲中的实线连接电路进行实验，其中定值电阻的作用是_。由电压表读数u和电流表读数i，画出ui图线如图乙所示，可得电源的电动势e_ v，内电阻r_ 。(结果保留2位有效数字)(2)乙同学因为粗心，多连接了一根导线，如图甲中的虚线所示。由电压表的读数u和电流表的读数i，画出ui图线如图丙所示。乙同学分析了图像出现异常的原因后，认为由图丙也可以达到实验目的，则由图丙可得电源的电动势e_ v，内电阻r_ 。(结果保留2位有效数字)解析(1)定值电阻在电路中主要起到保护电路的作用；根据ueir可知，图像与纵轴的交点表示电源电动势，故e2.8 v，图像的斜率表示内电阻r 0.60 。(2)由乙同学的电路接法可知，滑动变阻器的左右两部分并联后与定值电阻串联，则可知，在滑片移动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻先增大后减小，则路端电压先增大后减小，所以出现题图丙所示的图像，则由图像可知，当电压为2.5 v时，电流为0.5 a，此时两部分电阻相等，则总电流为i11 a；而当电压为2.4 v时，电流分别对应0.33 a和0.87 a，则说明当电压为2.4 v时，干路电流为i2(0.330.87)a1.2 a；则根据闭合电路欧姆定律可得2.5er,2.4e1.2r解得e3.0 v，r0.50 。答案(1)保护电路2.80.60(2)3.00.508(2019广东肇庆检测)现有一块直流电流计g，满偏电流为200 a，内阻约为400 ，某同学想把它改装成量程为2 v的电压表，他首先根据下图示电路，用半偏法测定电流计g的内阻。(1)为提高测量准确度，在以下器材中，电阻器应选用_；电池应选用_(选填器材前的字母)。a电池(电动势1.5 v，内阻不计)b电池(电动势4.5 v，内阻不计)c电阻箱(0999.9 )d滑动变阻器(0500 )e电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(05.1 k)f电位器(051 k)(2)该同学在开关断开的情况下，检查电路连接无误后，将r的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是_，最后记录r的阻值并整理好器材(请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母)a闭合s1b闭合s2c调节r的阻值，使电流计指针偏转到满刻度d调节r的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半e调节r的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半f调节r的阻值，使电流计指针偏转到满刻度(3)如果测得r的阻值为400.0 ，即为电流计g内阻的测量值。则给电流计g_联(选填“串”或“并”)一个阻值为_ k的电阻，就可以将该电流计g改装成量程为2 v的电压表。(4)请你推断在本实验中电流计g内阻的测量值r比其内阻的实际值rg是偏大还是偏小。_解析(1)该实验采用半偏法测量，测量电路要让电流计达到满偏，电源电压至少大于2 v，故选电源b；闭合s2，电路中电流i不能大于200 a，由i知，rrg，代入数据得r30 k，故选f项。(2)半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理图连好电路；第二步，闭合开关s1，调节滑动变阻器r，使表头指针满偏；第三步，闭合开关s2，改变电阻箱r的阻值，当表头指针半偏时记下电阻箱读数，此时电阻箱的阻值等于表头内阻rg。故应选acbe项。(3)将电流计改装成电压表，应串联接入一分压电阻r，由欧姆定律及串联电路分压规律有：uigrgigr(其中u为改装后电压表的满偏电压)则rrg 400 9.6 k。(4)实际上电阻箱并入后，电路的总电阻减小了，干路电流增大了，电流计半偏时，流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻。所以，该测量值“略小于”实际值。答案(1)fb(2)acbe(3)串9.6(4)偏小9(2019江西南昌联考)物理学习小组在测定某电源的电动势e和内阻r时，找来一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝ab替代滑动变阻器，设计了如图甲所示的实验，其中r0是阻值为2 的保护电阻，滑片p与电阻丝始终接触良好。实验时闭合开关，调节p的位置，测得ap的长度x和对应的电压u、电流i数据，并分别绘制了如图乙所示的ui图像和如图丙所示的x图像的数据描点。则：(1)电源的电动势e_ v；内阻r_ 。(结果保留两位有效数字)(2)已知电阻丝的横截面积s0.12106 m2，电阻丝的电阻率为_ m，电流表内阻为_ 。(结果保留两位有效数字)(3)此实验用了图像法处理数据，优点是直观，但是不能减少