2021届高考备考物理二轮专题特训:电学基础实验与创新实验(解析版)
1 电学基础实验与创新实验【 原卷 】 1.(20 20 ·黑龙江模拟))为了测量一节干电池的电动势和内阻,某同学采用了伏安法,现备有下列器材:
A A .被测干电池一节; B B .电流表 1 1 :量程 0 0 ~ 0.6 A,内阻 r r A A = 0.3 Ω; C C .电流表 2 2 :量程 0 0 ~ 0.6 A,内阻约为 0.1 Ω; D D .电压表 1 1 :量程 0 0 ~ 3 V,内阻未知; E E .电压表 2 2 :量程 0 0 ~ 15 V,内阻未知; F F .滑动变阻器 1 1 :0 0 ~ 10 Ω,2 A ; G G .滑动变阻器 2 2 :0 0 ~ 100 Ω,1 A ; H H .开关、导线若干. 伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差;在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻.(1)在上述器材中应选择的器材为:
________(填写选项前的字母));(2)实验电路图应选择下图中的 ________(填“甲”或“乙”));(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的 UI 图象,则干电池的电动势 E E =________V,内电阻 r r = ________ Ω..2 2.(20 20 ·安徽合肥市第二次质检))为了同时测量一电源的电动势 E E 和内阻 r r,以及未 知阻值的电阻 R R x x,某同学设计了一电路.实验室提供的器材如下:待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干.(1)为实现上述目的,请完善图 8 8 甲实物图连接;(2)该同学实验的主要步骤有:
①闭合 S S 1 1、S S 2 2,多次调节电阻箱,并记录其阻值及对应的电压表的示数; ②保持 S S 1 1 闭合,断开 S S 2 2,多次调节电阻箱,并记录其阻值及对应的电压表的示数; ③根据记录的数据,作出两条 1 1U U - 1 1R R 图线如图乙所示. 由图线可得电动势 E E = ________,内阻 r r = ________,R R x x = ________.(用图中 a a、b b、c c 表示))3.(20 20 ·四川攀枝花高三一诊))某物理研究小组尝试利用图甲所示电路测量一节干电池((电动势约 1.5 V,内阻为几欧姆))的电动势和内阻.其中:电流表 A(量程 I I A A = 200 mA,内阻 R R A A = 10 Ω))、电阻箱 R R(99.99 Ω,额定电流 1 A)、定值电阻 R R 0 0((R R 0 0 = 5 Ω)).
3 闭合开关 S S,改变电阻箱的阻值 R R,读出对应的电流表的读数 I I..然后再把相应的数据转换成 1 1R R 和1 1I I,填入如下表格中..数据组 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 1 1R R /(× 10-2 2 Ω-1 1))2.5 3.3 4.0 5.0 6.7 8.3 10.0 1 1I I /A-1 1 15.5 16.0 16.4 17.0 18.0 19.0 20.0 回答下列问题:
(1)请把第 4 4 组数据点补充在 1 1I I 1 1R R 图中,并画出 1 1I I 1 1R R 的图线.(2)根据 1 1I I 1 1R R 图线求出电池的电动势 E E = ________V,内阻 r r = ________ Ω.(保留 2 2 位有效数字))4.(2020 ·德州市重点中学高三考前强化))某物理课外活动小组学习了“测量电源的电动势和内阻”后,设计了如图甲所示的实验电路。
甲 乙 丙(1)若闭合开关 S S 1, 将单刀双掷开关 S S 2 2 掷向 a a,改变电阻箱 R R 的阻值得到一系列的电压表的读数U U,处理数据得到如图乙所示图象,写出 1 1U U 1 1R R 关系式 ________。
(2)若断开 S S 1 1,将单刀双掷开关 S S 2 2 掷向 b b,改变电阻箱 R R 的阻值得到一系列的电流表的读数 I I,4 处理数据得到如图丙所示图象,写出 1 1I I R R关系式 ________。
(3)同学们对实验结果进行了误差分析,发现将两个图象综合利用,完全可以避免由于电压表分流和电流表分压带来的系统误差。已知图象乙和丙的纵轴截距分别为 b b 1 1、b b 2 2,斜率分别为k k 1 1、k k 2 2,则电源的电动势 E E = ________,内阻 r r = ________。
(4)不同小组的同学用不同的电池组((均由同一规格的两节干电池串联而成)),按照(1)中操作完成了上述实验后,发现不同组的电池组的电动势基本相同,只是内 电阻差异较大,同学们选择了内电阻差异较大的Ⅰ、Ⅱ两个电池组做进一步探究,对电池组的输出功率 P P 随外电阻 R R变化的关系,以及电池组的输出功率 P P 随路端电压 U U 变化的关系进行了猜想,并分别画出了下列的 P P R R 和 P P U U 图象。若已知Ⅰ电池组的内电阻较大,则下列各图中可能正确的是________(填正确选项标号))。
A A B B C C D D 5.(20 20 ·陕西榆林市第三次测试))某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻. A A .待测干电池两节,每节干电池电动势约为 1.5 V,内阻约为几欧姆 B B .直流电压表 V V 1 1、V V 2 2,量程均为 3 V,内阻均为 3 k Ω C C .定值电阻 R R 0 0 D D .滑动变阻器 R R,最大阻值 R R m m E E .导线和开关(1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图.
5(2)实验中移动滑动变阻器滑片,读出电压表 V V 1 1 和 和 V V 2 2 的多组数据 U U 1 1、U U 2 2,描绘出 U U 2 2 - U U 1 1 图象如图丙所示,图中直线斜率为 k k,与纵轴的截距为 a a,则两节干电池的总电动势 E E = ________,总内阻 r r = ________.(均用 k k、a a、R R 0 0 表示))6.(20 20 ·安徽皖江名校联盟摸底大联考))某实验小组在练习使用多用电表时,他们正确连接好电路如图甲所示.闭合开关 S S 后,发现无论如何调节电阻箱 R R 0 0,灯泡都不亮,电流表无读数,他们判断电路可能出现故障.经小组讨论后,他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路.已知保护电阻 R R = 15 Ω,电流表量程为 0 0 ~ 50 mA.操作步骤如下:
6 ①将多用电表挡位调到欧姆×1 1 挡,再将红、黑表笔短接,进行欧姆调零; ②断开图甲电路开关 S S,将多用电表两表笔分别接在 a a、c c 上,多用电表的指针不偏转; ③将多用电表两表笔分别接在 b b、c c 上,多用电表的示数如图乙所示; ④将多用电表两表笔分别接在 c c、e e 上,调节 R R 0 0 = 20 Ω时,多用电表示数如图丙所示,电流表的示数如图丁所示. 回答下列问题:
(1)图丙中的多用电表读数为 ________ Ω;图丁中的电流表读数为 ________ mA.(2)操作步骤④中,多用电表红表笔应接 ________(选填“ c c ”或“ e e ”))点.(3)电路的故障可能是 ________ . A A .灯泡短路 B B .灯泡断路 C C .保护电阻 R R 短路 D D .保护电阻 R R 断路(4)根据以上实验得出的数据,同学们还计算出多用电表内部电源 的电动势 E E ′= ________ V(结果保留三位有效数字)). 7.(20 20 ·山东泰安一模))如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 E E 是电池;R R 1 1、R R 2 2、R R 3 3、R R 4 4 和 R R 5 5 是固定电阻,R R 6 6 是最大阻值为 20 k Ω的可变电阻;表头 G G 的满偏电流为 250 μA A,内阻为 600 Ω。虚线方框内为换挡开关。
A A 端和 B B 端分别与两表笔相连。该多用电表有5 5 个挡位。5 5 个挡位为:直流电压 V 1 V 挡和 V 5 V 挡,直流电流 A 1 mA 挡和 A 2.5 mA 挡,欧姆× 1 kΩ挡。
7(1)图中的 A A 端与 ________(填“红”或“黑”))色表笔相连接。
(2)关于 R R 6 6 的使用,下列说法正确的是 ________(填正确答案标号))。
A A .在使用多用电表之前,调整 R R 6 6 使电表指针指在表盘左端电流“0 0 ”位置 B B .使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整 R R 6 6 使电表指针指在表盘右端电阻“0 0 ”位置 C C .使用电流挡时,调整 R R 6 6 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)要想使用直流电压 V 1 V 挡,选择开关 B B 应与 ________ 相连((填选择开关对应的数字))。
(4)根据题给条件可得 R R 1 1 + R R 2 2 = ________ Ω。
(5)将选择开关与“3 3 ”相连,把表笔插入 A A、B B 并短接,滑动 R R 6 6 的滑片到最上端 a a 处,表头 G G的指针指在表盘电流 125 μA A 处;滑动 R R 6 6 的滑片到最下端 b b 处,表头 G G 的指针指在表盘电流250 μA A 处。则电池的电动势 E E = ________ V。
8.(20 20 ·开封一模))中 如图甲为一个多用电表的表盘,图中 S S、K K、T T 为三个可调节部件,该多用电表用作欧姆表的原理图如图乙.
8(1)现用此多用电表测量一个阻值约为十几欧的定值电阻,主要操作步骤如下:
①调节可调部件 ________,使电表指针停在表盘左侧零刻度位置; ②调节可调部件 ________,选择“×1 1 ”挡位置; ③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节可调节部件 ________,使表笔指针指向右侧零刻度位置; ④将红、黑表笔的笔尖分别接触电阻的两端,由表头指针示数得出该电阻的阻值.(2)选择欧姆表的“× 1 k ”挡,两表笔笔尖相互接触且调零时,图乙中电源电动势和内阻分别为 E E、r r,表头 G G 的内阻为 R R g g,滑动变阻器的阻值为 R R,则表头 G G 的满偏电流 I I g g = ________(用题给符号表示));再把表笔的笔尖和某电阻接触,欧姆表的示数如图丙,若电源电动势 E E =6 6 V V,则通过表头 G G 的电流 I I = ________ mA.9.(20 20 ·辽宁大连市第二次模拟))如图甲所示是多用电表欧姆挡内部的部分原理图,已知电源电动势 E E = 1.5 V,内阻 r r = 1 Ω,灵敏电流计满偏电流 I I g g = 10 mA,内阻 r r g g = 90 Ω,表盘如图丙所示,欧姆表表盘中值刻度为“ 15 ”.
9(1)多用电表的选择开关旋至“Ω”区域的某挡位时,其内部电路为图甲所示.将多用电表的红、黑表笔短接,进行欧姆调零,调零后多用电表的总内阻为 ________ Ω..某电阻接入红、黑表笔间,表盘如图丙所示,则该电阻的阻值为 ________ Ω..(2)若将选择开关旋至“×1 1 ”,则需要将灵敏电流计 ________(选填“串联”或“并联”))一阻值为 ________ Ω的电阻,再进行欧姆调零.(3)某同学利用多用电表对二极管正接时的电阻进行粗略测量,如图乙所示,下列说法中正确的是 ________(填选项前的字母)). A A .欧姆表的表笔 A A、B B 应分别接二极管的 C C、D D 端 B B .双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大 C C .若采用“× 100 ”倍率测量时,发现指针偏角过大,应换“× 10 ”倍率,且要重新进行欧姆调零 D D .若采用“× 10 ”倍率测量时,发现指针位于刻度“ 15 ”与“ 20 ”的正中央,测量值应略大于 于 175 Ω
10 10.(2020 ·河北六校第一次联考))如图甲所示为某一电路中的一部分,由于其中的一个电阻发生了断路,导致整个电路不能正常工作,小明和小亮两位同学利用多用电表进行了以下实验操作,请根据他们的测量情况,回答相应的问题。
甲 乙 丙(1)小明首先在 P P、Q Q 间接上一直流电源,P P 接电源正极,多用电表的选择开关置于“直流电压2.5 V ”挡位,红表笔接 P P,黑表笔接 Q Q,稳定后电表指针在表盘上的位置如图乙所示,则 P P、Q Q 之间的电压是 ________ V。
(2)小明又将红表笔接 P P,黑表笔接 M M,若多用电表示数与 P P、Q Q 之间的电压完全相同,则可以确定必定是 ______ 发生了断路。
(3)小亮同学在该部分电路不接电源的情况下,将多用电表选择开关置于欧姆挡倍率“× 10 ”的挡位,调零后红表笔接 P P,黑表笔接 M M,电表指针在表盘上的位置如图丙所示,由于多用电表最上面的刻度线被磨损得很严重,无法直接读取数据,他进一步观察发现,此时指针偏转盘 的角度恰好位于表盘 0 0 ~ 15 中 Ω之间的正中位置,其中 15 Ω的位置是多用电表指针半偏时所
11 指的位置,则此时多用电表所测的阻值是 ________ Ω,小亮据此确定电阻 R R 2 2 没有断路,你认为他的判断是 ________(填“正确”或“错误”))的。
11.(20 20 ·广西钦州市 4 4 月综测))某同学想要描绘标有“ 3.8 V 0.3 A ”字样的小灯泡 L L 的伏安特性曲线,要求实验尽量准确.可供选择的器材除小灯泡、开关、导线外,还有:
电压表 V V,量程 0 0 ~ 5 V,内阻约 5 k Ω 电流表 A A 1 1,量程 0 0 ~ 500 mA,内阻约 0.5 Ω 电流表 A A 2 2,量程 0 0 ~ 100 mA,内阻约 4 Ω 滑动变阻器 R R 1 1,最大阻值 10 Ω,额定电流 2.0 A 滑动变阻器 R R 2 2,最大阻值 100 Ω,额定电流 1.0 A 直流电源 E E,电动势约 6 V,内阻可忽略不计(1)上述器材中,电流表应选 ________,滑动变阻器应选 ________(填写所选器材的字母符号)). .(2)该同学正确选择仪器后连接了图甲所示的电路,为保证实验顺利进行,并使误差尽量小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的两项问题:
① _____________________________________________________________ ___________ ________________________________________________________________________ ; ② ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.12(3)该同学校正电路后,经过正确的实验操作和数据记录,描绘出了小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,由此推断小灯泡的电阻值随工作电压的增大而 ________(选填“增大”或“减小”或“不变”))(4)该同学完成实验后又进行了以下探究:把两只这样的小灯泡并联,直接接在电动势为 4 V、为 内阻为 8 Ω的电源上组成闭合回路.请你根据上述信息估算此时一只小灯泡的功率约为________ W(结果保留 2 2 位有效数字)). 12.(20 20 ·江西宜春市上学期期末))某兴趣小组测定某种带状卷成卷盘状的导电物质的电阻率,如图 2 2 甲所示.(1)他们先用螺旋测微器测出带的厚度为 d d,这种物质表面镀了一层绝缘介质,其厚度不计,用游标卡尺测出带的宽度 L L、内径 D D 1 1、外径 D D 2 2((d d ≪ D D 2 2 - D D 1 1)).其中宽度 L L 的读数如图乙所示,则宽度 L L = ________ mm.(2)然后用伏安法测这根带的电阻,在带的两端引出两个接线柱,先用欧姆表粗测其电阻约为500 Ω,再将其接入测量电路.在实验室里他们找到了以下实验器材:
A A .电源 E E((电动势为 4 V,内阻约为 0.5 Ω))B B .电压表 V(量程为 15 V,内阻约为 5 000 Ω))
13 C C .电流表 A A 1 1((量程为 300 mA,内 阻约为 2 Ω))D D .电流表 A A 2 2((量程为 250 mA,内阻为 2 Ω))E E .滑动变阻器 R R 1 1((总阻值为 10 Ω))F F .滑动变阻器 R R 2 2((总阻值为 100 Ω))G G .定值电阻 R R 0 0 = 10 Ω H H .开关和导线若干 ①要更好地调节和较为精确地测定其电阻,则以上不必要的器材有 ________(填器材前面的序号)); ②在方框内画出实验电路图; ③若测出的电阻为 R R,则其电阻率为 ρ = ________(用 d d、D D 1 1、D D 2 2、L L、R R 表示)). 13.(2020 ·泰安市 5 5 月高三模拟考试))某实验小组利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值,R R x x 为待测电阻。
(1)闭合开关 S S 1 1,单刀双掷开关 S S 2 2 接至 1 1,适当调节滑动变阻器 R R 0 0 后保持其阻值不变。改变电
14 阻箱的阻值 R R,得到一组电压表的示数 U U 与 R R 的数据如下表。
电阻 R R / / Ω 5.0 10.0 15.0 25.0 35.0 45.0 电压 U U /V 1.00 1.50 1.80 2.14 2.32 2.45 请根据实验数据作出 U U R R 关系图象。
(2)开关 S S 2 2 切换至 2 2,读出电压表示数,利用(1)中测绘的 U U R R 图象即可得出被测电阻的阻值。若某次测量时,电压表示数为 2.00 V,可得 R R x x = ________ Ω。((保留 2 2 位有效数字))(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大。若仍用本实验装置和(1)中测绘的 U U R R 图象测定某一电阻阻值,则测定结果将 ________(选填“偏大”或“偏小”))。现将开关 S S 2 2 接至 1 1,将电阻箱 R R 的阻值调为 5.0 Ω,你应如何调节滑动变阻器 R R 0 0,便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的 U U R R 图象实现对待测电阻的准确测量? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________。
14.(20 20 ·河南安阳市下学期二模))为了测量一电压表 V V 的内阻,某同学设计了如图 3 13 甲所示的电路.其中 V V 0 0 是标准电压表,R R 0 0 和 R R 分别是滑动变阻器和电阻箱,S S 和 和 S S 1 1 分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关,E E 是电源.
15(1)用笔画线代替导线,根据如图甲所示的实验原理图将如图乙所示的实物图连接完整.(2)实验步骤如下:
①将S S 拨向接点1 1,接通S S 1 1,调节 ________,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时 ________的读数 U U ; ②然后将 S S 拨向接点 2 2,保持 R R 0 0 不变,调节 ________,使 ________,记下此时 R R 的读数; ③多次重复上述过程,计算 R R 读数的 ________,即为待测电压表内阻的测量值.(3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差,除偶然误差因素外,还有哪些可能的原因,请写出其中一种可能的原因:
________________________.15.(20 20 ·河南顶级名校第四次联测))某同学将一只量程为 100 μA A 的 灵敏电流计改装成电流中 表和两个量程的电压表.改装后的电路图如图甲所示.图中 G G 表示灵敏电流计,R R a a、R R b b 和 R R c c是三个定值电阻,K K 是选择开关,可以分别置于 a a、b b、c c 位置,从而实现多功能测量.(1)首先根据如图乙所示电路,用半偏法测定灵敏电流计 G G 的内阻.先将 R R 的阻值调至最大,闭合 S S 1 1,调节 R R 的阻值,使 G G 的指针偏转到满刻度,然后闭合 S S 2 2,调节 R R ′的阻值,使 G G 的指针 ________,此时,就认为电阻箱 R R ′的读数等于 G G 的内阻.由于半偏法实验原理不完善导致G G 的内阻测量值比真实值偏 ________ .((填“大”或“小”))
16(2)若用半偏法测得 G G 的内阻为 900 Ω..①选择开关置于 a a 时,构成量程为 0 0 ~A 1 mA 的电流表,则电阻 R R a a 阻值应为 ________ Ω; ②选择开关置于 b b 时,构成量程为 0 0 ~V 1 V 的电压表,则电阻 R R b b 阻值应为 ________ Ω; ③选择开关置于 c c 时,构成量程为 0 0 ~V 3 V 的电压表,则电阻 R R c c 阻值应为 ________ Ω..(3)量 半偏法测量 G G 内阻的误差又会导致改装成的电流表、电压表测量结果 ________ .((填“偏大”或“偏小”))16.(20 20 ·兰州高三诊断考试))某兴趣小组在学习了多用电表后,在实验室找到一个电流表 G G,尝试自己动手改装一个电压表。
(1)先用半偏法测量电流表 G G 的内阻,实验电路图如图所示,准备有下列器材:
A A .待测电流表 G(量程 1 mA,内阻约几十欧))B B .滑动变阻器((阻值范围 0 0 ~ 100 Ω))C C .滑动变阻器((阻值范围 0 0 ~ 20 k Ω))D D .电阻箱(0 ~ 999.9 Ω))E E .电阻箱(0 ~ 9999 Ω))F F .电源((电动势 9 V,有内阻))G G .开关、导线 ①实验中要求有较高的精确度,在以上器材中,R R 1 1 应选用 ________,R R 2 2 应选用 ________。
②实验要进行的步骤有:
17 A A .闭合开关 S S 1 1 B B .闭合开关 S S 2 2 C C .将 R R 1 1 的阻值调到最大 D D .调节 R R 1 1 的阻值,使电流表指针满偏 E E .调节 R R 2 2 的阻值,使电流表指针偏转到满刻度一半处 F F .记下 R R 2 2 的阻值并断开 S S 1 1 G G .按图所示连接好实验电路 以上步骤,合理的顺序是 ____________(用步骤前的英文字母表示))。
③若在步骤 F F 中读得 R R 2 2 的阻值是 50.0 Ω,则电流表内阻 R R g g = ________ Ω。
(2)要将该电流表改装成量程是 V 3 V 的电压表,则应串联一个阻值是 ________ Ω的电阻。
17.电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻((半偏法)),实验室提供的器材如下:
待测电压表 V(量程 3 V,内阻约为 3 000 Ω)),电阻箱 R R 0 0((最大阻值为 99 999.9 Ω)),滑动变阻器 R R 1 1((最大阻值 100 Ω,额定电流 2 A),电源 E E((电动势 6 V,内阻不计)),开关 2 2 个,导线若干。
(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。
(2 2)根据设计的电路,写出实验步骤:
________________________________________________________________________________
18 _______________________________________________________。
(3 3)将这种方法测出的电压表内阻记为 R R V V ′,与电压表内阻的真实值 R R V V 相比,R R V V ′________ R R V V((填“>>”、“=”或“<<”)),主要理由是 ________________________________________________ ________________________________________ _______________________________________________。
18.(2020 ·湖北八校联考))为 实验室有一种灵敏电流计,满偏刻度为 0 30 格。某兴趣小组想要较精确地测出它的满偏电流 I I g g 和内阻 R R g g,实验室中可供利用的器材有:
待测灵敏电流计 G G 1 1、G G 2 2 ; 电流表 A(量程为 1 mA,内阻约为 100 Ω)); 定值电阻 R R 1 1((阻值为 400 Ω)); 定值电阻 R R 2 2((阻值为 600 Ω)); 电阻箱 R R(0 ~ 9 999.9 Ω,最小调节量 0.1 Ω)); 滑动变阻器 R R 3 3((阻值范围为 0 0 ~ 2 000 Ω,额定电流 1.5 A); 直流电源 E E((电动势 1.5 V,内阻不计)); 开关 S S,导线若干。
该小组设计的实验电路图如图所示,连接好电路,并进行下列操作。
19(1)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表示数适当。
(2)计 若灵敏电流计 G G 2 2 中的电流由 b b 流向 a a,再调节电阻箱,使电阻箱 R R 接入电路的阻值________(选填“增大”或“减小”)),直到 G G 2 2 中的电流为 0 0。
(3)读出电阻箱连入电路的电阻为 1 200.0 Ω,电流表的示数为 0.6 mA,灵敏电流计 G G 1 1 的指针指在 0 20 格的刻度处,则灵敏电流计满偏电流 I I g g = ________ μA A,内阻 R R g g = ________ Ω。
19.某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表((为 量程为 100 μA A为,内阻大约为 2 500 Ω))的内阻。可使用的器材有:两个滑动变阻器 R R 1 1,R R 2 2((其中一个阻值为 20 Ω,另一个阻值为 2 000 Ω));电阻箱 R R z z((最大阻值为 99 999.9 Ω));电源 E E((电动势约为 1.5 V);单刀开关 S S 1 1 和 和 S S 2 2。
C C、D D 分别为两个滑动变阻器的滑片。
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。
(2)完成下列填空:
① R R 1 1 的阻值为 ________ Ω((填“ 20 ”或“ 2 000 ”))②为了保护微安表,开始时将 R R 1 1 的滑片 C C 滑到接近图(a)中滑动变阻器的 ________ 端((填“左”或“右”))对应的位置;将 R R 2 2 的滑片 D D 置于中间位置附近。
③将电阻箱 R R z z 的阻值置于 2 500.0 Ω,接通 S S 1 1。将 R R 1 1 的滑片置于适当位置,再反复调节 R R 2 2 的滑片 D D 的位置、最终使得接通 S S 2 2 前后,微安表的示数保持不变,这说明 S S 2 2 接通前 B B 与 D D 所在位置的电势 ________(填“相等”或“不相等”。))④将电阻箱 R R z z 和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将 R R z z 的阻值置于 2 601.0 Ω时,20 通 在接通 S S 2 2 前后,微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 ________ Ω((结果保留到个位))。
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:
________。
20.某同学利用如图所示的电路可以测量多个物理量. 实验室提供的器材有:两个相同的待测电源((内阻 r r ≈ 1 Ω)),电阻箱 R R 1 1((最大阻值为 999.9 Ω)),电阻箱 R R 2 2((最大阻值为 999.9 Ω)),电压表 V(内阻约为 2 k Ω)),电流表 A(内阻约为 2 Ω)),灵敏电流计 G G,两个开关 S S 1 1、S S 2 2..主要实验步骤如下:
①按图连接好电路,调节电阻箱 R R 1 1 和 R R 2 2 至最大,闭合开关 S S 1 1 和 和 S S 2 2,再反复调节 R R 1 1 和 R R 2 2,使电流计 G G 的示数为 0 0,读出电流表 A A、电压表 V V、电阻箱 R R 1 1、电阻箱 R R 2 2 的示数分别为 I I 1 1、U U 1 1、r r 1 1、r r 2 2 ; ②反复调节电阻箱 R R 1 1 和 R R 2 2((与①中的电阻值不同)),使电流计 G G 的示数为 0 0,读出电流表 A A、电压表 V V 的示数分别为 I I 2 2、U U 2 2..回答下列问题:
(1)电流计 G G 的示数为 0 0 时,电路中 A A 和 B B 两点的电势 φ A A 和 φ B B 的关系为 ________ ;(2)电压表的内阻为 ________,电流表的内阻为 ________ ;(3)电源的电动势 E E 为 ________,内阻 r r 为 ________ . 21.(20 20 ·山东潍坊市二模))某同学利用如图甲所示的电路测量一表头的电阻.供选用的器材如下:
21 A A .待测表头 G G 1 1,内阻 r r 1 1 约为 300 Ω,量程 5.0 mA ; B B .灵敏电流计 G G 2 2,内阻 r r 2 2 = 300 Ω,量程 1.0 mA ; C C .定值电阻 R R = 1 200 Ω; D D .滑动变阻器 R R 1 1 的最大阻值为 20 Ω; E E .滑动变阻器 R R 2 2 的最大阻值为 2 000 Ω; F F .电源,电动势 E E = 3.0 V,内阻不计; G G .开关 S S,导线若干.(1)在如图乙所示的实物图上将导线补充完整;(2)滑动变阻器应选 ________(填写器材前的代号)).开关 S S 闭合前,滑动变阻器的滑片 P P 应滑动至 ________(填“ a a ”或“ b b ”))端;(3)实验中某次待测表头 G G 1 1 的示数如图丙所示,示数为 ________ mA ;(4)该同学多次移动滑片 P P,记录相应的 G G 1 1、G G 2 2 读数 I I 1 1、I I 2 2 ;以 I I 2 2 为纵坐标,I I 1 1 为横坐标,作出相应图线.已知图线的斜率 k k = 0.18,则待测表头内阻 r r 1 1 = ________ Ω..(5)该同学接入电阻 R R 的主要目的是 ______________________________________________ ________________________________________________________________________.22 22.用以下器材可测量电阻 R R x x 的阻值. 待测电阻 R R x x,阻值约为 600 Ω; 电源 E E,电动势约为 6.0 V,内阻可忽略不计; 电压表 V V 1 1,量程为 0 0 ~ 500 mV,内阻 r r 1 1 = 1 000 Ω; 电压表 V V 2 2,量程为 0 0 ~V 6 V 内阻 r r 2 2 约为 10 k Ω; 电流表 A A,量程为 0 0 ~ 0.6 A,内阻 r r 3 3 约为 1 Ω; 定值电阻 R R 0 0,R R 0 0 = 60 Ω; 滑动变阻器 R R,最大阻值为 150 Ω; 单刀单掷开关 S S 一个,导线若干.(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的 1 13 3,并能测量多组数据,请在虚线框中画出测量电阻 R R x x 的实验电路图.(2)若选择测量数据中的一组来计算 R R x x,则由已知量和测量物理量计算 R R x x 的表达式为 R R x x =________,式中各符号的意义是 __________________________________ .((所有物理量用题中代表符号表示))23.用安安法测定一个待测电阻 R R x x 的阻值((阻值约为 200 Ω)),实验室提供如下器材:
电池组 E E :电动势 3 V,内阻不计;
23 电流表 A A 1 1 :量程 0 0 ~ 15 mA,内阻约为 100 Ω; 电流表 A A 2 2 :量程 0 0 ~ 300 μA A,内阻为 1 000 Ω; 滑动变阻器 R R 1 1 :阻值范围 0 0 ~ 20 Ω,额定电流 2 A ; 电阻箱 R R 2 2 :阻值范围 0 0 ~ 9 999 Ω,额定电流 1 A ; 开关 S S、导线若干. 要求实验中尽可能准确地测量 R R x x 的阻值,请回答下列问题:
(1)为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表 ________(填写器材代号))与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到 ________ Ω,这样可以改装成一个量程为 V 3.0 V 的电压表.(2)在图中画完整测量 R R x x 阻值的电路图,并在图中标明器材代号.(3)调节滑动变阻器 R R 1 1,两表的示数如图所示,可读出电流表 A A 1 1 的示数是 ________ mA,电流表 表 A A 2 2 的示数是 ________ μA A,测得待测电阻 R R x x 的阻值是 ________ Ω..24.(20 20 ·山西运城市 5 5 月适应性测试))某同学想用下列实验器材来测定一电源的电动势 E E 和内阻 r r,同时测量一阻值约为几十欧姆的电阻的阻值,实验器材如下:
24 毫安表 mA(量程 0 0 ~ 120 mA); 电压表 V(量程 0 0 ~ 6 V); 滑动变阻器 R R((阻值范围 0 0 ~ 300 Ω)); 导线若干,开关 S S 一个 该同学的实验步骤如下:
①设计如图甲所示的电路图,正确连接电路; ②滑动变阻器滑片处于阻值最大位置,闭合开关 S S,通过减小滑动变阻器接入电路的阻值测出多组 U U 和 I I 的数据,最后得到如图乙所示的 U U - I I 图象; ③断开开关 S S,将待测电阻 R R x x 改接在 N N、H H 之间,MN 间用导线相连,重复实验步骤②,得到另一条 U U - I I 图线,图线与纵轴的交点坐标为(0,U U 0 0)),与横轴的交点坐标为((I I 0, 0).(1)请根据图甲的电路图将图丙中实物图连接好.(2)根据图乙的图线,可得该电源的电动势 E E = ________ V,内阻 r r = ________ Ω..(3)待测电阻的阻值表达式为 R R x x = ________.(用题中字母表示))(4)设实验中所用的电压表和毫安表均为理想电表,R R x x 接在 M M、N N 之间与接在 N N、H H 之间,滑动变阻器的滑片从阻值最大处滑向中点位 置的过程中,对比两种情况,则毫安表的示数变化范
25 围 ________________,电压表示数变化范围 ________(选填“相同”或“不同”))25.(20 20 ·安徽宣城市第二次模拟))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)甲同学按如图 a a 所示的电路图进行测量实验,其中 R R 2 2 为保护电阻,则:
①请用笔画线代替导线在图 b b 中完成电路的连接; ②根据电压表的读数 U U 和电流表的读数 I I,画出 U U - I I 图线如图 c c 所示,可得电源的电动势 E E= ________ V,内电阻 r r = ________ Ω((结果均保留两位有效数字)).(2)乙同学误将测量电路连接成如图 d d 所示,其他操作正确,根据电压表的读数 U U 和电流表的读数 I I,画出 U U - I I 图线如图 e e 所示,可得电源的电动势 E E = ________ V,内电阻 r r = ________ Ω((结果均保留两位有效数字)).
26 电学基础实验与创新实验【解析卷】 1.(20 20 ·黑龙江模拟))为了测量一节干电池的电动势和内阻,某同学采用了伏安法,现备有下列器材:
A A .被测干电池一节; B B .电流表 1 1 :量程 0 0 ~ 0.6 A,内阻 r r A A = 0.3 Ω; C C .电流表 2 2 :量程 0 0 ~ 0.6 A A,内阻约为 0.1 Ω; D D .电压表 1 1 :量程 0 0 ~ 3 V,内阻未知; E E .电压表 2 2 :量程 0 0 ~ 15 V,内阻未知; F F .滑动变阻器 1 1 :0 0 ~ 10 Ω,2 A ; G G .滑动变阻器 2 2 :0 0 ~ 100 Ω,1 A ; H H .开关、导线若干. 伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差;在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻.(1)在上述器材中应选择的器材为:
________(填写选项前的字母));(2)实验电路图应选择下图中的 ________(填“甲”或“乙”));(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的 UI 图象,则干电池的电动势 E E =________V,内电阻 r r = ________ Ω..27 【 答案 】(1)ABDFH(2)甲(3)1.5 0.7 【 解析】 】(1)在上述器材中请选择适当的器材:被测干电池一节;电流表 B B 的内阻是已知的,故选 B B,电压表选择量程 0 0 ~V 3 V 的 的 D D,滑动变阻器选择阻值较小的 F F,开关、导线若干,故选ABDFH ;(2)因电流表的内阻已知,故实验电路图应选择图甲;(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的 U U I I 图象,则干电池的 电动势 E E= 1.5 V,内电阻 r r = 1.5 - 1.00.5 Ω- 0.3 Ω= 0.7 Ω..2.(20 20 ·安徽合肥市第二次质检))为了同时测量一电源的电动势 E E 和内阻 r r,以及未知阻值的电阻 R R x x,某同学设计了一电路.实验室提供的器材如下:待测电源、待测电阻、电阻箱一个、内阻很大的电压表一只、开关两个、导线若干.(1)为实现上述目的,请完善图 8 8 甲实物图连接;(2)该同学实验的主要步骤有:
①闭合 S S 1 1、S S 2 2,多次调节电阻箱,并记录其阻值及对应的电压表的示数; ②保持 S S 1 1 闭合,断开 S S 2 2,多次调节电阻箱,并记录其阻值及对应的电压表的示数; ③根据记录的数据,作出两条 1 1U U - 1 1R R 图线如图乙所示. 由图线可得电动势 E E = ________,内阻 r r = ________,R R x x = ________.(用图中 a a、b b、c c 表示))【 答案 】(1)见解析图(2)③ 1 1c c 1 1a a 1 1b b - 1 1a a
28 【 解析 】(1)通过开关 S S 2 2 控制电路中的电阻 R R x x 是否接入电路,电路原理图如图所示:
故实物连线图如图所示:
(2)③闭合 S S 1 1、S S 2 2,有 E E = U U + U UR R r r,故有 1 1U U = 1 1E E + r rE E · 1 1R R ; 保持 S S 1 1 闭合,断开 S S 2 2,有 E E = U U + U UR R((r r + R R x x)),故有 1 1U U = 1 1E E + r r + R R x xE E· 1 1R R ; 结合 1 1U U - 1 1R R 图象可知,1 1E E = c c,r r + R R x xE E= c cb b,r rE E = c ca a,故解得:
E E = 1 1c c,r r = 1 1a a,R R x x = 1 1b b - 1 1a a..3.(20 20 ·四川攀枝花高三一诊))某物理研究小组尝试利用图甲所示电路测量一节干电池((电动势约 1.5 V,内阻为几欧姆))的电动势和内阻.其中:电流表 A(量程 I I A A = 200 mA,内阻 R R A A = 10 Ω))、电阻箱 R R(99.99 Ω,额定电流 1 A)、定值电阻 R R 0 0((R R 0 0 = 5 Ω)).
29 闭合开关 S S,改变电阻箱的阻值 R R,读出对应的电流表的读数 I I..然后再把相应的数据转换成 1 1R R 和1 1I I,填入如下表格中..数据组 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 1 1R R /(× 10-2 2 Ω-1 1))2.5 3.3 4.0 5.0 6.7 8.3 10.0 1 1I I /A-1 1 15.5 16.0 16.4 17.0 18.0 19.0 20.0 回答下列问题:
(1)请把第 4 4 组数据点补充在 1 1I I 1 1R R 图中,并画出 1 1I I 1 1R R 的图线.(2)根据 1 1I I 1 1R R 图线求出电池的电动势 E E = ________V,内阻 r r = ________ Ω.(保留 2 2 位有效数字))【 答案】 】 :
(1)如图所示
30(2)1.5 6.0 【 解析】 】 :
(1)根据描点法将第 4 4 组数据画在图中,并用直线将各点相连.(2)R R A A + R R 0 0 = R R 1 1 =(10+ 5)Ω= 15 Ω,由闭合电路欧姆定律得 E E = IR 1 1 +((IR 1 1R R+ I I))r r..由上式可得 1 1I I = R R1 1 r rE E·1 1R R + R R1 1 + r rE E,则在 1 1I I 1 1R R 图象中,图象的斜率 k k = R R1 1 r rE E,图象的截距 a a = R R1 1 + r rE E,根据(1)中图象可求出电源的电动势 E E =V 1.5 V 和内阻 r r = 6.0 Ω..4.(2020 ·德州市重点中学高三考前强化))某物理课外活动小组学习了“测量电源的电动势和内阻”后,设计了如图甲所示的实验电路。
甲 乙 丙(1)若闭合开关 S S 1, 将单刀双掷开关 S S 2 2 掷向 a a,改变电阻箱 R R 的阻值得到一系列的电压表的读数U U,处理数据得到如图乙所示图象,写出 1 1U U 1 1R R 关系式 ________。
(2)若断开 S S 1 1,将单刀双掷开关 S S 2 2 掷向 b b,改变电阻箱 R R 的阻值得到一系列的电流表的读数 I I,处理数据得到如图丙所示图象,写出 1 1I I R R关系式 ________。
(3)同学们对实验结果进行了误差分析,发现将两个图象综合利用,完全可以避免由于电压表分流和电流表分压带来的系统误差。已知图象乙和丙的纵轴截距分别为 b b 1 1、b b 2 2,斜率分别为k k 1 1、k k 2 2,则电源的电动势 E E = ________,内阻 r r = ________。
(4)不同小组的同学用不同的电池组((均由同一规格的两节干电池串联而成)),按照(1)中操作完成了上述实验后,发现不同组的电池组的电动势基本相同,只是内电阻差异较大,同学们选择了内电阻差异较大的Ⅰ、Ⅱ两个电池组做进一步探究,对电池组的输出功率 P P 随外电阻 R R变化的关系,以及电池组的输出功率 P P 随路端电压 U U 变化的关系进行了猜想,并分别画出了下列的 P P R R 和 P P U U 图象。若已知Ⅰ电池组的内电阻较大,则下列各图中可能正确的是________(填正确选项标号))。
31 A A B B C C D D 【 答案 】(1)1 1U U = r rE E · 1 1R R + 1 1E E(2)1 1I I = 1 1E E R R + r rE E(3)1 1k k 2 2 k k 1 1k k 2 2(4)BC 【 解析 】(1)若闭合开关 S S 1 1,将单刀双掷开关 S S 2 2 掷向 a a,改变电阻箱 R R 的阻值得到一系列的电压表的读数 U U,根据闭合电路欧姆定律可知,E E = U U + Ir = U U + U UR R r r,则 1 1U U = r rE E · 1 1R R + 1 1E E。
(2)根据闭合电路欧姆定律 E E = I I((R R + r r)),得到 1 1I I 与 R R 的关系式 1 1I I = 1 1E E R R + r rE E。
(3)由题图所示电路图可知,利用伏阻法时,由于电压表的分流作用,通过电源的电流大于 U UR R,这是造成系统误差的原因。若考虑通过电压表的电流,则表达式为 E E = U U + Ir = U U + U UR R +U UR R V Vr r,则 1 1U U = R RV V + r rER V V+ r rE E · 1 1R R,则 r rE E = k k 1 1 ;利用安阻法时,考虑电流表内阻,可得 1 1I I = 1 1E E R R + R RA A + r rE E,则题图丙中 1 1I I R R图象的斜率的倒数等于电源的电动势 E E。那么根据 r rE E = k k 1 1,1 1E E = k k 2 2,可得 E E =1 1k k 2 2,r r = k k1 1k k 2 2。
(4)根据电源的输出功率规律可知,当内、外电阻相等时输出功率最大,当外电阻大于内电阻时,随着外电阻的增大,输出功率将越来越小,又由 P P max =E E2 24 4 r r 可知,电动势相同,内阻越小,最大输出功率越大,故 B B 正确,A A 错误。当内、外电阻相等时,输出功率最大,此时输出电压为电动势的一半,且电池组Ⅱ的输出功率比Ⅰ的大,而当外电路断开时,路端电压等于电源的电动势,此时输出功率为零,故 C C 正确,D D 错误。
5.(20 20 ·陕西榆林市第三次测试))某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻. A A .待测干电池两节,每节干电池电动势约为 1.5 V,内阻约为几欧姆 B B .直流电压表 V V 1 1、V V 2 2,量程均为 3 V,内阻均为 3 k Ω C C .定值电阻 R R 0 0
32 D D .滑动变阻器 R R,最大阻值 R R m m E E .导线和开关(1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图.(2)实验中移动滑动变阻器滑片,读出电压表 V V 1 1 和 和 V V 2 2 的多组数据 U U 1 1、U U 2 2,描绘出 U U 2 2 - U U 1 1 图象如图丙所示,图中直线斜率为 k k,与纵轴的截距为 a a,则两节干电池的总电动势 E E = ________,总内阻 r r = ________.(均用 k k、a a、R R 0 0 表示))【 答案 】(1)见解析图(2)a a1 1 - k k kR 0 01 1 - k k 【 解析 】(1)由实物图可知电路的连接方式,得出的实物图如图所示:
(2)由闭合电路欧姆定律可知:
E E = U U 2 2 + U U2 2 - U U 1 1R R 0 0r r,变形得:
U U 2 2 =ER 0 0R R 0 0 + r r +r rR R 0 0 + r r U U1 1,结合图象有:r rR R 0 0 + r r= k k,ER 0 0R R 0 0 + r r = a a,解得:
E E =a a1 1 - k k,r r =kR 0 01 1 - k k..6.(20 20 ·安徽皖江名校联盟摸底大联考))某实验小组在练习使用多用电表时,他们正确连接
33 好电路如图甲所示.闭合开关 S S 后,发现无论如何调节电阻箱 R R 0 0,灯泡都不亮,电流表无读数,他们判断电路可能出现故障.经小组讨论后,他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路.已知保护电阻 R R = 15 Ω,电流表量程为 0 0 ~ 50 mA.操作步骤如下:
①将多用电表挡位调到欧姆×1 1 挡,再将红、黑表笔短接,进行欧姆调零; ②断开图甲电路开关 S S,将多用电表两表笔分别接在 a a、c c 上,多用电表的指针不偏转; ③将多用电表两表笔分别接在 b b、c c 上,多用 电表的示数如图乙所示; ④将多用电表两表笔分别接在 c c、e e 上,调节 R R 0 0 = 20 Ω时,多用电表示数如图丙所示,电流表的示数如图丁所示. 回答下列问题:
(1)图丙中的多用电表读数为 ________ Ω;图丁中的电流表读数为 ________ mA.34(2)操作步骤④中,多用电表红表笔应接 ________(选填“ c c ”或“ e e ”))点.(3)电路的故障可能是 ________ . A A .灯泡短路 B B .灯泡断路 C C .保护电阻 R R 短路 D D .保护电阻 R R 断路(4)根据以上实验得出的数据,同学们还计算出多用电表内部电源的电动势 E E ′= ________ V(结果保留三位有效数字)). 【 答案 】(1)24 38.0(2)e e(3)B(4)1.48 【 解析】 】(1)欧姆表的读数为 24 × 1 Ω= 24 Ω,电流表的最小分度是 1 mA,需估读到 0.1 mA,所以图丁中的电流表读数为 38.0 mA.(2)根据电流必须从电流表正接线柱流入,电流从欧姆表的红表笔流入,黑表笔流出,电路中电流表在 e e 端为负极,即电流经过电流表的方向为 d d → e e,则操作步骤④中,多用电表黑表笔应接 c c 点,红表笔应接 e e 点.(3)将多用电表两表笔分别接在 a a、c c 上,多用电表的指针不偏转,说明 ac 间有断路.将多用电表两表笔分别接在 b b、c c 上,多用电表的示数不为零,所以电路的故障是灯泡断路.(4)由操作步骤③中多用电表指针正好指在中间刻度,根据欧姆表的中值电阻等于其内阻,则知欧姆表的内阻为 R R 欧 = 15 Ω..根据闭合电路欧姆定律得:
I I =E E ′R R 0 0 + R R mA + R R 欧,又 R R 0 0 + R R mA = 24 Ω,故 E E ′= I I((R R 0 0 + R R mA + R R 欧))= 38.0 × 10-3 3 ×(24 + 15)V ≈ 1.48 V.7.(20 20 ·山东泰安一模))如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 E E 是电池;R R 1 1、R R 2 2、R R 3 3、R R 4 4 和 R R 5 5 是固定电阻,R R 6 6 是最大阻值为 20 k Ω的可变电阻;表头 G G 的满偏电流为 250 μA A,内阻为 600 Ω。虚线方框内为换挡开关。
A A 端和 B B 端分别与两表...
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