专题能力训练15高中物理电学实验

1专题能力训练15电学实验(时间:45分钟满分:100分)专题能力训练第37页1.(14分)(1)图甲是多用电表的简化电路图,作为电压表使用时,选择开关应接;甲作为欧姆表使用时,选择开关应接。(均选填“1”“2”或“3”)使用多用电表时,电流一定从(选填“A”或“B”)端流入多用电表。(2)利用多用电表和电阻箱测量一电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱,记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I,作出R-的图线如图丙所示。由图丙可求得电动势E=V,内阻r=Ω。(结果均保留2位有效数字)如果忽略偶然误差,本实验测得的E测、r测与真实值比较:E测E真,r测r真。(均选填“”“=”或“”)乙丙答案:(1)32A(2)2.9(2.8~3.0)1.2(1.1~1.3)=解析:(1)由题图甲可知,作为电压表使用时,选择开关应接位置3;作为欧姆表使用时,选择开关应接2,内部电源被接通,可测量电阻;使用时,电流一定从红表笔流入,即从A端流入。2(2)根据闭合电路欧姆定律,E=IR+Ir,则R=E-r,可知图线斜率表示电动势,在纵轴上截距的绝对值表示内阻,则E=k=-=2.9V,r=1.2Ω。将多用电表的内阻等效到电源的内部,则测量的内阻等于电源的实际内阻与多用电表的内阻之和,所以内阻测量值偏大。当电阻箱阻值无穷大时,电流表分压可以忽略,故本实验中电动势的测量准确。2.(16分)电动自行车具有环保、节能、便捷等优点,但电动自行车的电池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。甲乙丙(1)用多用电表直流电压“50V”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5Ω。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-R图线,如图丙所示。由图线C可知电池C的电动势E=V,内阻r=Ω。(3)分析图丙可知,电池(选填“A”“B”“C”或“D”)性能最优。3答案:(1)11.0(2)121(3)C解析:(1)中间刻度线为直流电压挡,量程50V,而刻度共计50格,每格为1V,要估读到0.1V,指针指到第11格,因此读数为11.0V。(2)根据串联电路可得I=,即R+(R0+r),则-R图线的斜率为,E=12V,由图线C可以看出,当电阻箱连入电路中的电阻为0时电流表的示数为2A,则R0+r=6Ω,故电源电动势为12V,内阻为1Ω。(3)-R图线的延长线与横轴的交点离原点越远表示电池的内阻越大,图线C的延长线与横轴的交点离坐标原点最近,所以电池C性能最优。3.(16分)理想电压表的内阻无穷大,而实际电压表并非如此,现要测量一个量程为0~3V、内阻约为3kΩ的电压表的阻值,实验室备有以下器材:甲A.待测电压表V1:量程为0~3V,内阻约为3kΩB.电压表V2:量程为0~6V,内阻约为6kΩC.滑动变阻器R1:最大阻值20Ω,额定电流1AD.定值电阻R0E.电源:电动势6V,内阻约1ΩF.开关一个、导线若干(1)利用以上器材设计如图甲所示测量电路,请你按图甲所示电路将图乙中的实验仪器连接起来。乙4丙(2)请写出按该电路测量电压表V1内阻RV的表达式:。(3)在正确连接电路后,闭合开关S,不断调节滑动变阻器R1的滑片位置,记录多组电压表V1、V2示数,作出U2-U1图线如图丙所示。若R0=1480Ω,由图线上的数据可得RV=Ω。答案:(1)如图所示(2)RV=-R0(3)2960解析:本题考查并联电路特点及欧姆定律,意在考查学生由实验目的确定实验原理完成实验的能力。由并联电路两端电压相等可知,定值电阻R0两端的电压为U0=U2-U1,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流为I0==IV1,因此电压表V1的内阻RV=,解以上三式得RV=-R0,将其变形得到U2=()U1,由图像斜率k=1.5=1+⇒RV=2960Ω。4.(16分)某物理实验兴趣小组探究测定某品牌矿泉水的电阻率,用一两端开口的玻璃管通过密封塞封住一定量的矿泉水,如图丁所示。(1)某同学用如图甲所示的游标卡尺的(选填“A”“B”或“C”)部位去测玻璃管的内径,测出的读数如图乙,则玻璃管的内径d为cm。甲乙(2)该同学用多用电表的电阻挡测量玻璃管中矿泉水的电阻,选择开关置于“×100”挡,发现指针如图丙所示,则该同学接着需要做的实验步骤:①换选(选填“×10”或“×1k”)挡;②。5丙丁(3)该组同学按图丁连好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,从最右端向左端移动的整个过程中,发现电压表有示数但几乎不变,不可能的原因是。A.滑动变阻器阻值太小B.电路中5、6之间断路C.电路中7、8之间断路戊(4)该组同学在改进实验后,测出玻璃管中有水部分的长度为l,电压表示数为U,电流表示数为I,改变玻璃管中的水量,测出多组数据,并描绘出相应的图像如图戊所示,若图线的斜率为k,则矿泉水的电阻率ρ=(用题中字母表示)。答案:(1)A2.120(2)①×1k②欧姆调零(3)B(4)解析:(1)游标卡尺的A位置是测量圆筒内径的,故用A部位去测玻璃管的内径;通过读游标卡尺得玻璃管的内径d为21mm+10×0.02mm=21.20mm=2.120cm。(2)由于欧姆表的指针偏转较小,说明被测电阻较大,故需要换成更大挡位,即“×1k”挡;换了挡位后,再测电阻时还需要欧姆调零。(3)由于电压表的示数几乎不变,即仍有一定的示数,而将5、6之间断开时,电路中就没有了电流,电压表的示数为零,故它是不可能的,选项B正确。6(4)由公式可知矿泉水的电阻率ρ=(),因为k=,则ρ=。5.(16分)(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图甲所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。甲乙(1)根据图甲和题给条件,将图乙中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0mA时,微安表的指针位置如图丙所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是。(填正确答案标号)丙A.18mAB.21mAC.25mAD.28mA(3)产生上述问题的原因可能是。(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200ΩB.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200ΩC.R值计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=。答案:(1)连线如图所示(2)C(3)AC(4)解析:(1)量程为250μA的微安表改装成量程为20mA的电流表时应将电阻与微安表并联。根据电路图,从电源正极出发,电表正极对应电源正极,依次连接,注意连线不要交叉。7(2)通过电流表的电流与偏角成正比,表盘160μA对应16mA,则表盘250μA对应25mA。(3)根据IgRg=(I-Ig)R得I=()Ig,改装后的量程偏大的原因可能是,原微安表内阻测量值偏小,其实际内阻Rg大于1200Ω;或者因为定值电阻的阻值R计算有误,计算值偏大,实际接入定值电阻阻值偏小。故选AC。(4)并联电路电压相等,=(I-Ig)R,即160μA·Rg=(16mA-160μA)R,200μA·Rg=(16mA-200μA)kR,得k=。6.(22分)要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由0逐渐增大到3V,并便于操作。已选用的器材有:电池组(电动势4.5V,内阻约1Ω);电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);开关一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选(填字母代号)。A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)(2)实验的电路图应选用(填字母代号)。(3)实验得到的小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2Ω的定值电阻R串联,接在电动势为1.5V、内阻为1Ω的电源两端,如图乙所示。每个小灯泡消耗的功率是W。答案:(1)A(2)B(3)0.09解析:本题考查测绘小灯泡的伏安特性曲线实验,意在考查学生对该实验的掌握情况。8(1)由题意可知,本实验选择的是分压电路,因此滑动变阻器选择的是A。(2)因为小灯泡的电阻RL==15Ω,和电流表电阻相近,故应采用电流表外接法,因此应选用B电路。(3)设小灯泡的电流为I,电压为U,由U=E-2I(R+r),代入数据得U=1.5-6I(V),作出小灯泡在题图乙电路中的电流—电压关系图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点,由此交点即可读出此时通过小灯泡的电流以及小灯泡两端的电压。由P=UI可得此时灯泡的功率。