高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 作业18　电学实验

作业18电学实验1.(7分)(2024浙江一模)某实验小组的同学在实验室练习多用电表的使用。(1)使用多用电表不同挡位进行测量时,下列接法正确的有。

甲乙丙丁A.如图甲所示,用直流电压挡测量小灯泡两端的电压B.如图乙所示,用直流电流挡测量电路中的电流C.如图丙所示,用电阻挡测量小灯泡的工作电阻D.如图丁所示,用电阻挡测量二极管的反向电阻(2)老师告诉同学们:“我们可以根据多用电表的表头,判断旋钮在电阻挡不同倍率时,电阻表的内阻。”电阻挡的电路原理如图戊所示,实验室某个电阻表的表头照片如图己所示。戊己①当旋钮在×10倍率时,正确调零后,电阻表的内阻为Ω。

②若某个多用电表内的电学元件R1(如图戊所示)损坏,换成最大阻值比R1略大的R2,(选填“需要”或“不需要”)更换该多用电表的表头。

(3)使用多用电表探索某个黑箱内的电学元件。如图庚所示,该黑箱有3个接线柱。已知该黑箱内的元件不超过2个,每两个接线柱之间最多只能接1个元件,且元件种类仅限于定值电阻、干电池和二极管。实验操作如下:庚①进行(选填“机械调零”或“欧姆调零”)后,使用直流电压2.5V挡依次接A和B、B和C、A和C,示数均为零。

②将选择开关旋到电阻挡,正确调零后,连接情况和所得数据如下表所示。黑表笔接ABACBC红表笔接BACACB测得的电阻/Ω2020∞35∞15③根据步骤①、②得到的结果,将黑箱的内部结构画在图庚相应位置。若有干电池,标出电压;若有定值电阻,标出阻值;若有二极管,标出二极管正向电阻。2.(5分)(2024浙江金华三模)为测定一个量程为200μA的微安表的内阻,如图甲所示。某同学设计了如图乙所示的实验电路,采用的主要器材有:电动势为6V的电源、最大阻值为40kΩ的滑动变阻器和阻值范围为0~999Ω的电阻箱。如果实验时进行的步骤有:A.合上S1;B.合上S2;C.观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调至最大;D.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;E.调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半,记下R2的阻值。甲乙丙(1)把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在横线上:。

(2)如果R2的阻值如图丙所示,要把测量中的微安表改装成量程为0~6V的电压表,则需要给微安表(选填“串联”或“并联”)上一个阻值为Ω的电阻。(计算结果保留3位有效数字)

(3)采用上述方法测得的微安表内阻结果会(选填“偏大”或“偏小”),为了减小本实验误差,应尽可能选用电动势(选填“较大”或“较小”)的电源。

3.(7分)(2024浙江金华模拟预测)科技实践小组的同学们应用所学电路知识,对“一抽到底”的纸巾盒进行改装,使纸巾剩余量可视化。同学们使用的器材有:电源(E=1.5V,内阻不计)、定值电阻(R0=6Ω)、多用电表、铅笔芯如图甲中AB所示、导线若干、开关一个。甲乙(1)用多用电表测量一整根铅笔芯的电阻,选用“×10”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针的偏转角度很大,因此需选择“”(选填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡,并需(填操作过程)后,再次进行测量,多用电表的指针如图乙所示测量结果为Ω。

(2)将铅笔芯固定在纸巾盒侧边,截取一段导线固定在挡板C,并保证导线与铅笔芯接触良好且能自由移动。(3)不计多用电表内阻,多用电表应该把选择开关打在“mA挡”,量程为(选填“2.5”“25”或“250”)mA。

(4)将以上装置调试完毕并固定好,便可通过电表读数观察纸巾剩余厚度,设铅笔芯总电阻为R,总长度为L,不计多用电表内阻,则多用电表示数I与纸巾剩余厚度h的关系式为I=(用题中物理量符号表达)。依次实验将剩余纸巾厚度和对应电表读数一一记录下来,并进行标识,从而完成“一抽到底”纸巾盒的可视化改装探究。

4.(5分)(2024浙江三模改编)在某次电学实验课上有两组同学在进行电学实验。甲(1)在使用10V交流电压挡测量电压时,电表指针如图甲所示,该电压读数为。

(2)若某电池电动势为1.5V的多用电表使用时间久了,电池的电动势变小为E'=1.38V,但电阻表仍可调零。某次正确操作后测得一电阻的读数为200Ω,则该电阻实际的阻值为Ω。

(3)第二组同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”,图乙为可拆变压器,图丙为组装后的变压器,下列说法正确的是。

乙丙A.为确保实验安全,实验中副线圈匝数不宜太大B.可以用多用电表的直流电压挡测量副线圈的电压C.通电后,将可拆变压器上端的横条铁芯取下时将更费力,有可能感到横条铁芯在振动D.接在副线圈上的两根导线中至少有一根要接在标有“0”的接线柱上5.(6分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,可用以下器材:小灯泡(额定电压2.8V)、滑动变阻器(5Ω,3A)、滑动变阻器(200Ω,1A)、电源电动势为1.5V的干电池两节、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、开关和若干导线。甲乙(1)实验过程中滑动变阻器选用(选填“5Ω”或“200Ω”)。

(2)实验过程中的部分接线如图甲所示,请用笔代替导线补全电路。(3)移动滑动变阻器滑片,获取实验数据,并描点作图,小灯泡伏安特性曲线如图乙所示,关于本实验下列说法正确的是。

A.调节滑动变阻器时,必须每隔相等的电压值记录一次电压、电流数据B.在低电压附近、曲线出现拐点附近可以多测数据以减小实验误差C.当电压较低时,小灯泡不亮,应该从小灯泡亮起后开始记录第一组数据D.图乙中显示,当电压大于2V后,曲线几乎变成了直线,这可能是因为小灯泡的产热和散热趋于平衡,小灯泡的电阻不再变化6.(7分)(2024浙江模拟预测)(1)小宇同学为测量一个电容标识不清的电解电容器的电容,设计了图甲所示电路。①图乙实物连线已完成一部分,请你根据电路图用笔画线代替导线在图乙把实物连线补充完整(注:电源电压小于电容器的额定电压,电压表选用15V量程)。②某次实验小宇同学先断开S2,闭合S1,调整滑动变阻器滑片位置,电压表表盘如图丙所示,电压表示数为V;接着闭合S2,通过电流传感器得到电容器充电过程的I-t图像如图丁所示。试估算该电容器的电容约为F(计算结果保留2位有效数字)。

甲乙丙丁(2)图戊为某品牌方块电池,小宇同学分别用电路图己和电路图庚测量此方块电池的电源电动势和内阻。他选用的电压表量程15V、内阻未知,电流表量程0.6A、内阻0.5Ω,滑动变阻器R(0~100Ω)。规范实验并根据测量数据描绘的U-I图线分别如图辛中Ⅰ、Ⅱ所示。回答下列问题:①根据电路图己测量数据描绘的U-I图线应为图辛中(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②根据题中条件,本次实验应选择实验电路图为(选填“电路图己”或“电路图庚”)。

③综合分析可得该电源电动势和内阻分别是V、Ω。(均保留3位有效数字)

戊己庚辛7.(5分)(2024浙江温州三模)(1)某实验小组通过测量矿泉水的电阻率,来分析其内矿物质含量。用多用电表的电阻挡直接测量矿泉水的电阻,进而得到电阻率。用多用电表测电阻时,下列说法中正确的是。

A.测量时电流从“+”插孔流出电表,从“-”插孔流回电表B.若不能估计被测电阻大小,可先用中等倍率试测C.选择“×10”倍率测量时发现指针位于20和30正中间,则测量值小于25Ω(2)取横截面积12.5cm2、厚度不计的两铜板A、B,安装在针筒内两端紧密贴合。铜板A在靠近针嘴处固定,导线从针嘴里引出,铜板B固定在活塞上可随活塞一起运动,导线从活塞上端引出(不影响活塞的密封性)。针筒最上方靠近针嘴处有一小孔P用于液体的加入和气体排出。实验步骤如下:①按图甲所示电路图连接好电路;甲乙②用另一针筒从小孔P处推入适量的该品牌矿泉水,使活塞静置于90mL处;小刚同学发现测量水的电阻时,阻值会逐渐增加,猜测由水电解引起。查阅资料后,使用如图乙所示的交变电源供电可抑制电解的影响,该交变电源电压的有效值为V;

③将变阻箱打到1944Ω,输入图乙所示的交变电流,闭合开关,用数字多用电表的交变电压挡测得电压为0.900V,此时针筒内水的阻值是Ω;

④向左缓慢推动活塞,处于50mL时,矿泉水恰好未溢出P小孔。继续推动活塞处于40mL、30mL,…,记录相应数据。该矿泉水的电阻率为Ω·m(此结果保留3位有效数字)。

8.(7分)(2024浙江一模)单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时,其电阻率发生变化的现象,称为压阻效应。现用电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应,已知电阻Rx的阻值变化范围为几欧到十几欧,实验室中有下列器材:A.电源E(3V,内阻约为1Ω);B.电流表A1(0~0.6A,内阻r1=5Ω);C.电流表A2(0~0.6A,内阻r2约为1Ω);D.开关S;E.定值电阻R0。甲乙(1)用多用电表粗测薄板不受力时的阻值,选择电阻挡的(选填“×1”或“×10”)倍率,示数如图甲所示,则读数为Ω。

(2)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值,应采取下列哪个电路图。

(3)闭合开关S,在电阻Rx上加一个竖直向下的压力(设竖直向下为正方向),记下电流表读数,电流表A1读数为I1,电流表A2读数为I2,得Rx=(用字母表示)。先对电阻施加竖直向下的压力F,改变大小,得到相对应的Rx阻值。改变压力方向为竖直向上,重复实验,最后描绘成Rx-F图像如图乙所示。则当压力F竖直向下时,电阻Rx与压力F的函数关系式是Rx=。

参考答案作业18电学实验1.【答案】(1)BD(2)①100②不需要(3)①机械调零②见解析图【解析】(1)甲图中,多用电表与小灯泡并联,但由于黑表笔与电源的正极相连,故不可以测量小灯泡的电压,故A错误;图乙中,多用电表串联在电路中,红表笔与电源正极相连,可以用直流电流挡测量电路中的电流,故B正确;图丙中,若用电阻挡测量小灯泡的工作电阻,电源不可接入电路中,故C错误;图丁中,黑表笔与内部电源的正极相连,所以用的是电阻挡测量二极管的反向电阻,故D正确。(2)①由图可知,表盘中间刻度为10,所以当倍率为×10时,电阻表的内阻为R内=10×10Ω=100Ω。②由于电源电动势不变,满偏电流不变,所以电阻表的内阻不变,所以不需要更换该多用电表的表头。(3)①用多用电表的直流电压挡测量电压,在测量前应进行机械调零。②由于使用直流电压2.5V挡依次接A和B、B和C、A和C,示数均为零,说明黑箱内没有电源;将选择开关旋到电阻挡,正确调零后,由测量结果可知,AB间正接、反接示数相同,说明AB间存在阻值为20Ω的定值电阻;同理BC间正接、反接示数变化较大,说明BC间存在二极管,且二极管的正向电阻为15Ω;AC间正接、反接示数变化较大,说明AC间存在二极管,且黑表笔接C,红表笔接A时,电阻表的读数等于定值电阻与二极管正向电阻之和,说明此时二极管与定值电阻串联,故黑箱的结构如图所示。2.【答案】(1)CADBE(2)串联2.96×104(3)偏小较大【解析】(1)实验的合理顺序是:观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调至最大;合上S1,调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;合上S2,调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半,记下R2的阻值。即实验的合理顺序是CADBE。(2)根据半偏法测微安表内阻原理,由图丙可知微安表的内阻测量值为Rg=R2=400.0Ω。要把测量中的微安表改装成量程为0~6V的电压表,则需要给微安表串联上一个电阻,根据Um=Ig(Rg+R),解得R=UmIg-Rg=6200×10-6(3)采用半偏法测微安表内阻,当微安表指针半偏时,由于电阻箱的并联,使得电路总电阻变小,则电路总电流变大,大于微安表的满偏电流,所以流过电阻箱的电流大于流过微安表的电流,根据并联电流与电阻成反比可知,微安表内阻的真实值满足R真>R2=R测,即采用半偏法测得的微安表内阻结果会偏小;为了减小本实验误差,应使微安表满偏时,滑动变阻器接入电路阻值大一些,则应尽可能选用电动势较大的电源。3.【答案】(1)×1欧姆调零12(3)250(4)EL【解析】(1)多用电表指针的偏转角度很大,说明读数很小,倍率较高,则需选择×1倍率的电阻挡,并需要重新欧姆调零之后进行测量,测量结果为12Ω。(3)纸巾没有使用时,铅笔芯的电阻视为零,则最大电流为I=ER0=0.25A=250mA,则量程为250(4)铅笔芯接入电路的电阻为R铅笔=(L-h)LR,回路中的电流为I=E4.【答案】(1)2.3V(2)184(3)AC【解析】(1)该电压读数为2.3V。(2)当电动势发生改变时,测量电阻时电路中的电流保持不变,根据欧姆定律有ER测=E'R实,解得(3)为确保实验安全,应该使输出电压不大于12V,实验中副线圈匝数不宜太大,故A正确;变压器只能改变交流电压,原线圈输入交流电压,副线圈输出交流电压,应用多用电表的交流电压挡测量,故B错误;与变压器未通电时相比较,通电时,线圈产生磁性,对横条铁芯具有吸引力,将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力,故C正确;探究“变压器的电压与匝数的关系”,只需确定原副线圈的匝数比即可,故D错误。5.【答案】(1)5Ω(2)见解析图(3)B【解析】(1)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,要求小灯泡两端电压从零开始变化,所以滑动变阻器应采用分压式接法,为了能够更好地可控制分压,应选用最大阻值为5Ω的滑动变阻器。(2)电路连线如图所示。(3)调节滑动变阻器时,电压和电流值间隔适当、利于描点画图即可,没必要每隔相等的电压值记录一次电压、电流数据,故A错误;小灯泡的I-U图线斜率在低电压附近变化较快,并且会在之后出现拐点,为了能够更加准确地描绘图线变化规律,在低电压附近、曲线出现拐点附近可以多测数据以减小实验误差,故B正确;当电压较低时,小灯泡不亮,但此时即可记录数据,不必要等小灯泡发光之后再记录数据,故C错误;图乙中显示,当电压大于2V后,曲线几乎变成了直线,但曲线上的点与坐标原点连线的斜率依然在不断减小,说明小灯泡的电阻依然在不断增大,故D错误。6.【答案】(1)①见解析图②10.03.6×10-4(2)①Ⅱ②电路图己③9.000.500【解析】(1)①电路连线如图所示。②电压表最小刻度为0.5V,则电压表示数为10.0V;根据I-t图像的面积等于电容器的电荷量,则Q=36×0.5×0.2×10-3C=3.6×10-3C,该电容器的电容约为C=QU=3.6×10(2)①根据电路图己测量数据描绘的U-I图线中,图线的斜率等于电源内阻和电流表内阻之和,则斜率较大,则应为图辛中Ⅱ。②根据题中条件,因为电流表内阻已知,则本次实验应选择实验电路图中电路图己。③由闭合电路欧姆定律可得,U=E-I