高考物理二轮复习 专题六 物理实验 第2讲 电学实验试题试题

第2讲电学实验1．某同学用如图1(a)所示的电路来测量某金属丝的电阻率，其中电源为两节干电池(总电动势约为3V)，Rx为金属丝，阻值约为5Ω，R0为定值电阻，阻值已知，电流表内阻不计。已知金属丝长为L，直径为d，完成下列问题：图1 (1)用螺旋测微器测量直径结果如图(b)所示，则d＝________。(2)电流表A1有两个量程(0～0.6A和0～3A)，该实验应选择的量程为________。 (3)有两个滑动变阻器R可供选择(0～30Ω和0～200Ω)，该实验应该选择阻值范围为________的滑动变阻器。 (4)改变滑动变阻器的阻值，记录多组两电流表读数I1、I2，并作出I2－I1的图象，如图(c)所示，已知该图象是一条过原点的直线，斜率为k，则该金属丝的电阻为________。 (5)该金属丝的电阻率为________(用R0、k、L、d表示)。 解析(1)读数为2mm＋13.0×0.01mm＝2.130mm。 (2)当滑动变阻器的阻值为零时，流过A1的电流最大，约为I＝eq\f(U,Rx)＝0.6A，故选0～0.6A量程。 (3)滑动变阻器应该选择比被测电阻大的，但从操作方便性考虑，又不能太大，故选择阻值范围为0～30Ω的滑动变阻器。 (4)金属丝的电阻为Rx＝eq\f(I2R0,I1)＝R0k。 (5)由电阻定律有Rx＝R0k＝eq\f(ρL,π\f(d2,4))，得ρ＝eq\f(kπd2R0,4L)。答案(1)2.130mm(2)0～0.6(3)0～30Ω(4)R0k(5)eq\f(kπd2R0,4L)2．某实验小组用如下器材设计一个欧姆表：A．电流表G(满偏电流为Ig，内阻为Rg)B．电源：电动势为E，内阻为rC．滑动变阻器RD．红表笔a、黑表笔b(1)将如图2所示器材连成一个欧姆表。图2 (2)组装好电路后将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表满偏，此时滑动变阻器连入电路的阻值为________。 (3)将待测电阻R1连入电路，发现电流表示数eq\f(2,3)Ig，则R1的阻值为________。 解析(1)将各用电器串联接入电路。(2)由闭合电路欧姆定律得R＝eq\f(E,Ig)－Rg－r。(3)由闭合电路欧姆定律得R1＝eq\f(E,\f(2,3)Ig)－eq\f(E,Ig)＝eq\f(E,2Ig)。 答案(1)如图所示 (2)eq\f(E,Ig)－Rg－r(3)eq\f(E,2Ig)3．(2016·河北邯郸模拟)某实验小组要精确测定一个额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约为300Ω，电学符号与小灯泡电学符号相同。 实验室提供的器材有：A．电流表A1(量程为15mA，内阻RA1约为10Ω)B．电流表A2(量程为2mA，内阻RA2＝20Ω)C．定值电阻R1＝10ΩD．定值电阻R2＝1980ΩE．滑动变阻器R(0～20Ω)一个F．电压表V(量程为15V，内阻RV约为3kΩ)G．蓄电池E(电动势为4V，内阻很小)H．开关S一个 (1)要完成实验，除蓄电池、开关、滑动变阻器外，还需选择的器材有________(填写器材前的字母编号)。 (2)画出实验电路图。 (3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx＝________，说明式中题目未给出的各物理量的意义：___________________________________________ __________________________________________________________________ 解析(1)要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻，需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流，由于电压表V的量程偏大，测量误差较大，不能用电压表V测量LED灯两端的电压，可以将电流表A2与定值电阻R2串联改装为电压表测量电压；LED灯正常工作时的电流在10mA左右，可以用电流表A1和改装后的电压表测量通过LED灯的电流。 (2)因为滑动变阻器阻值远小于LED灯的电阻，所以滑动变阻器采用分压式接法。电路图如图所示。 (3)根据闭合电路欧姆定律知，LED灯两端的电压U＝I2(R2＋RA2)，通过LED灯的电流I＝I1－I2，所以LED灯正常工作时的电阻Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(I2（R2＋RA2）,I1－I2)，I1、I2分别为电流表A1、A2的读数。 答案(1)ABD(2)如图所示(3)eq\f(I2（R2＋RA2）,I1－I2)，I1、I2分别为电流表A1、A2的读数4．(2016·浙江理综，22)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。采用分压电路接线，图3甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5Ω。图3 (1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(填a或b)、导线②连接________(填c或d)。 (2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为________Ω。U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53 (3)已知图2中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的eq\f(1,10)，若测R2的阻值，则最优的连线应选________(填选项)。 A．①连接a，②连接c B．①连接a，②连接d C．①连接b，②连接c D．①连接b，②连接d 解析(1)因电压表的内阻远大于待测电阻R1的阻值，则电流表采用外接法，而滑动变阻器应采用分压式接法，故测R1阻值的最优连接方式为导线①连接a，导线②连接d。 (2)建立坐标系描点连线如答案图所示，则R1＝eq\f(ΔU,ΔI)＝eq\f(2.2,0.5)Ω＝4.4Ω。 (3)根据电阻定律可得，R＝ρeq\f(L,dL)＝eq\f(ρ,d)，故R2＝R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应①连接a，②连接d，选项B正确。 答案(1)ad(2)如图所示4.4～4.7(3)B5.利用如图4甲所示电路可以测量电源的电动势和内阻，所用的实验器材有： 待测电源，电阻箱R(最大阻值为99.99Ω)，定值电阻R0(阻值为2.0Ω)，定值电阻R1(阻值为4.5kΩ)，电流表A(量程为300μA，内阻RA＝500Ω)，开关S，导线若干。图4主要实验步骤如下：a．将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；b．多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；c．以eq\f(1,I)为纵坐标，eq\f(1,R)为横坐标，作eq\f(1,I)－eq\f(1,R)图线(用直线拟合)。回答下列问题： (1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则eq\f(1,I)与eq\f(1,R)的关系式为eq\f(1,I)＝________________。 (2)实验得到的数据如下表所示，其中电阻R＝8.00Ω时电流表的示数如图乙所示，读出数据，完成下表。答： ①________，②________。R(Ω)4.005.006.008.0010.0012.0016.00eq\f(1,R)(×10－3Ω－1)25020016712510083.362.5I(×10－6A)133150164①200212229eq\f(1,I)(×102A－1)75.266.761.0②50.047.243.7图5 (3)在图5的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果保留三位有效数字) 解析(1)电流表A与电阻R1串联等效为一个电压表，通过该电压表的电流很小，可忽略不计，当电流表示数为I时，干路的电流为eq\f(I（RA＋R1）,R)，根据闭合电路欧姆定律有E＝eq\f(I（R1＋RA）,R)(R0＋r＋R)，代入数据整理得eq\f(1,I)＝eq\f(5000（2.0＋r）,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(5000,E)(A－1)。 (2)根据题图乙可得电流表示数为185μA，其倒数为54.1×102A－1。 (3)作图如图所示，由图象得图线的斜率k＝eq\f(（75.2－50.0）×102,（250－100）×10－3)A－1·Ω＝1.67×104A－1·Ω，纵轴的截距b＝3.30×103A－1，由e