高考物理二轮 专题训练20 电学实验(一)
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专题十六电学实验高考物理试题中,实验是必考内容,且近年来越来越受到重视.高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外,还把考查内容延伸到演示实验中,甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验.要求学生利用所学知识,对实验仪器或实验方法重组,将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去.高考物理实验题具有以下几个特点:1.重视对实验操作能力的考查.如实验步骤的排序、纠错;实验器材的选择,包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择;实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据;实验结论的总结及误差分析;实验方案的改进创新等.2.重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查,如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数.3. 设计性实验是考查的热点.在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多,此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理,灵活处理陌生实验问题的能力,要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力.4.电学实验在高中阶段所占比例较大,是实验考查的重点,各地高考实验题中必有电学实验题.对物理实验的考查通常是以独立题型出现,在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验和一个电学实验.一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识、基本实验技能为主;另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新,考查考生对基本实验的理解能力、迁移能力和创新能力.预测高考电学实验题:以电流、电压的测量为基本测量的设计性电学实验,涉及实验电路和方法的设计、实验原理的迁移、实验器材的选择、电路实物连线及图象法处理实验数据等,分值较多,能力要求较高,命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等.知识点一、测量读数类仪器使用1.电流表、电压表(1)电流表、电压表使用时量程选择的规则:根据被测电流或电压值的大小选择量程.测量时最好使指针偏转超过所选量程的2/3,至少超过1/2.在不知道被测电流或电压大小的情况下,应选用电表的较大量程,然后再根据指针偏转情况选取合适的量程.(2)读数方法:读数时应使视线垂直于刻度盘表面.凡仪器最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读.2.电阻箱电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的,不再向下估读.如图所示的电阻箱的阻值为84580.2 Ω.3.多用电表(1)使用多用电表测电压、电流时,应根据选择的量程确定最小刻度值,然后读数.(2)使用欧姆挡时,注意以下几个方面:①用多用电表测电阻时,测量前应根据估计的阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围为测量的有效范围,否则要变换倍率.②每更换一次倍率,都要重新进行欧姆调零.③由于欧姆挡表盘刻度不均匀,难于估读,测量结果只需取两位有效数字.计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率.④测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开.⑤多用电表使用完毕后,应将选择开关拨离欧姆挡,旋至OFF挡或交流电压最高挡上.特别提醒:要区分开“机械零点”与“欧姆零点”:“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置.调整的是表盘下边中间的定位螺丝.“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮.知识点二、电学实验1.电路设计及仪器选取原则正确地选择仪器和设计实验电路,有一定的灵活性,应遵循以下几个基本原则:(1)正确性.(2)安全性.(3)方便性.(4)精确性.2.“伏安类”实验中电流表的内、外接法【特别提醒】在R V、R A均不知的情况下,可采用试触法.如图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用外接法.3.滑动变阻器的接法(1)若符合下列情况之一,则滑动变阻器必须接成分压式.①要求电表能从零开始读数;②要求电表能有较大的调节范围;③当待测电阻R x≫R(滑动变阻器的最大阻值)时.(2)当待测电阻R x≪R(滑动变阻器的最大阻值)时,既可接成分压式、也可接成限流式.知识点三、实验误差1.偶然误差和系统误差从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种.(1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值.(2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理.2.有效数字(1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字,有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中,测量时要按有效数字的规则来读数.(2)确定有效数字时,应注意以下问题:①有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关.②关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时,从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字.0在后时,计入有效数字.③乘方不算有效数字;比如3.020×10-3 m/s中的-3不是有效数字,10也不是.3.减小实验误差的方法(1)多次测量求平均值.(2)累积法.(3)图象法.知识点四、创新实验1.创新实验方案的设计,一般应遵循以下四条原则(1)科学性原则.(2)可靠性原则.(3)方便性原则.(4)准确性原则.2.设计性实验的设计思路知识点五、控制电路的设计技巧1.滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种,下列几种情况必须选用分压式接法:(1)要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如:测绘导体的伏安特性曲线等实验);(2)被控制电路的电阻R L远大于滑动变阻器的最大值R0时;(3)实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时;(4)若采用限流式接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表或电器的额定值时.2.若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节,只是小范围内测量,且被控制电路的电阻R L 与滑动变阻器的最大值R0接近或R L略小于R0,则应该采用限流式接法.测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法.知识点六、电学仪器的选择技巧电学实验器材和电路选择的原则是安全、精确和方便,器材的选择与实验所用的电路密切相关,因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、操作方便的实验电路,再根据实验电路的需要选择器材.具体如下:1.电源的选择:一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源.2.电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大电流选择电流表;选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大,一般应使指针能达到半偏左右,以减小读数的偶然误差,提高精确度.3.变阻器的选择:所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流,以确保变阻器的安全;为满足实验中电流变化的需要和调节的方便,在分压式接法中,应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器,在限流式接法中,变阻器的阻值不能太小.高频考点一基本仪器使用与读数电学实验中的“两尺”与“三表”(1)游标卡尺(2)螺旋测微器(千分尺)读数方法:①测量值=固定刻度读数+0.01 mm×可动刻度读数(一定要估读).②读数时,要注意固定刻度上半毫米刻度线是否已经露出.(3)电流表和电压表(4)多用电表(欧姆表)①使用a.机械调零:检查表针是否停在左端的“0”位置;b.选取适当倍率挡;c.欧姆调零:两表笔相接,检查表针是否停在右端的“0”位置;d.把两表笔分别与待测电阻两端相接,欧姆表的读数乘以倍率即被测电阻的阻值;e.实验结束后,将表笔拔出,并将选择开关旋至OFF挡或交流电压最高挡.②注意事项a.测量电阻时,待测电阻要与其他电路元件断开,两手不要接触待测电阻两端;b.选择好倍率挡后要进行欧姆调零,且每换一次倍率挡要“调零”一次;c.测量电阻时,若指针偏角过小,换较大倍率挡;若指针偏角过大,换较小倍率挡;d.读数=示数×倍率.例1.下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图,图甲中游标卡尺为50分度,图乙为20分度游标卡尺,图丙为10分度游标卡尺,它们的读数分别为__________;________;________.【解析】在图甲中,主尺读数为42 mm,游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐,由于卡尺是50分度的,所以读数为42 mm+5×0.02 mm=42.10 mm;在图乙中,主尺读数为63 mm,游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐,由于卡尺是20分度的,所以读数为63 mm+6×0.05 mm=63.30 mm;在图丙中,主尺读数为29 mm,游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐,由于卡尺是10分度的,所以读数为29 mm+8×0.1 mm=29.8 mm.【答案】42.10 mm63.30 mm29.8 mm【变式探究】如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图,指针位置分别如图甲、乙所示.(1)若使用的是0~3 V量程的电压表,读数为________V.若使用的是0~15 V量程的电压表,读数为________V.(2)若使用的是0~0.6 A量程的电流表,读数为________A.若使用的是0~3 A量程的电流表,读数为________A.【解析】对于电压表,当选取0~3 V量程时,每小格为0.1 V,读数为1.68 V,当选取0~15 V量程时,每小格为0.5 V,读数为8.4 V;对于电流表,当选取0~0.6 A量程时,每小格为0.02 A,读数为0.46 A,当选取0~3 A量程时,每小格为0.1 A,读数为2.30 A.【答案】(1)1.688.4(2)0.46 2.30【举一反三】(1)为了测量电阻,现取一只已经完成机械调零的多用电表,如图甲所示,请根据下列步骤完成电阻测量:①将K旋转到电阻挡“×100”的位置.②将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件________(选填“C”或“D”),使指针对准电阻的“0”刻度线.③将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻,P的两端分别为a、b,指针指示位置如图甲所示.为使测量比较精确,应将选择开关旋到________(选填“×1”、“×10”、“×1 k”)的倍率挡位上,并重新调零,再进行测量.(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示,电源电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,R g 为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值R x的关系式为________;(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3 V的电压表内阻.该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×1 k”的倍率挡,并将红、黑表笔短接调零后,应选用图中________(选填“A”或“B”)方式连接.在进行了正确的连接、测量后,欧姆表的读数如图甲所示,读数为______ Ω,这时电压表的读数为如图乙所示.若该欧姆挡内阻为24 kΩ,则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为______V(计算结果保留两位有效数字).【解析】(1)②将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件D,使指针对准电阻的“0”刻度线;③指针偏转角度过大,说明所选挡位太大,应换“×10”挡.(2)根据图乙,多用电表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律,则有:I=ER g+R0+R x+r.(3)欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连,与电压表构成一闭合回路,电流从负极流出,进入电压表的正极,所以选择图A正确;欧姆表的读数为:30×1 kΩ=30 kΩ,电压表的读数为:1.60 V.由题意知欧姆表的内阻为24 kΩ,与电压表的内阻30 kΩ串联,由欧姆定律可知:E=I(R+r)=1.6030 000×(2.4×104+3×104) V≈2.9 V.【答案】(1)D“×10”(2)I=ER g+R0+R x+r(3)A30 k 2.9高频考点二以测电阻为核心的电学实验1.最常用的电阻测量方法(1)“伏安法”有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”.(2)“安安法”电压表不能用或没有电压表的情形下,若知道电流表内阻,可以将电流表当作电压表使用,即选择“安安法”.(3)“伏伏法”电流表不能用或没有电流表的情况下,若知道电压表内阻,可以将电压表当作电流表使用,即选择“伏伏法”.(4)“伏安加R法”在运用伏安法测电阻时,由于电压表或电流表的量程太小或太大,为了满足安全、精确的要求,加保护电阻的方法就应运而生,“伏安加R法”又叫做“加保护电阻法”.(5)滑动变阻器限流式、分压式接法的选择①当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时,应采用分压式接法;②当题中要求测量精确度高且调节范围大时,一般用分压式接法;③当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时,一般用分压式接法;④负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多,且电压、电流不要求从零可调时,一般用限流式接法;⑤两种接法均可使用时,优先用限流式接法(节能).(6)电表的“三用”:如果知道电表的内阻,电流表、电压表就既可以测电流,也可以测电压,还可以作为定值电阻来用,即“一表三用”.2.最为精确的电阻测量方法——等效替代法(1)电流等效替代(2)电压等效替代3.电表内阻测量最常用的方法——半偏法(1)用半偏法测电流表内阻,如图所示,电阻箱应和电流表并联,然后与大电阻滑动变阻器串联,R测<R 真.(2)若测电压表内阻,如图所示,电阻箱应和电压表串联,然后与小电阻滑动变阻器并联,且R测>R真.例2.某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20 Ω)材料的电阻率.他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有:电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 Ω);电流表A1(量程0~100 mA,内阻约5 Ω);电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约0.2 Ω);电阻箱R(0~999.9 Ω);开关、导线若干.他们的实验操作步骤如下:A.用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d;B.根据提供的器材,设计并连接好如图甲所示的电路;C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大,闭合开关S;D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调节电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调节电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F.断开开关,拆除电路并整理好器材.(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示,则这次直径的测量值d =________mm ;(2)实验中电流表应选择________(选填“A 1”或“A 2”);(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L 的数据,绘出了如图丙所示的R -L 关系图线,图线在R 轴的截距为R 0,在L 轴的截距为L 0,再结合测出的电阻丝直径d ,可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ=________(用给定的物理量符号和已知常数表示).【解析】(1)由图示螺旋测微器可知,固定刻度是0.5 mm ,可动刻度是22.6×0.01 mm =0.226 mm ,金属丝直径d =0.5 mm +0.226 mm =0.726 mm.(2)电路中最大电流约为I =ER 电阻丝+r =320+1 A≈0.14 A ,不到0.6 A 的四分之一,如果使用电流表A 2实验误差较大,因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知,外电路电阻不变,由串联电路特点可知,外电路总电阻R 总=R +R 电阻丝=R +ρL S=R +ρL π(d 2)2=R +ρ4L πd 2, 由题图丙可知,当电阻丝接入电路的长度为零时,电路总电阻R 总=R 0,则R +ρ4L πd 2=R 0,R =R 0-ρ4L πd 2,图象斜率的绝对值|k |=R 0L 0=4ρπd 2,则电阻率ρ=πd 2R 04L 0. 【答案】(1)0.726(0.725~0.727) (2)A 1 (3)πd 2R 04L 0【变式探究】待测电阻R x 的阻值约为20 Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:A .电流表A 1(量程为150 mA ,内阻约为10 Ω)B .电流表A 2(量程为20 mA ,内阻r 2=30 Ω)C .电压表V(量程为15 V ,内阻约为3 000 Ω)D .定值电阻R 0=100 ΩE .滑动变阻器R 1,最大阻值为5 Ω,额定电流为1.0 AF .滑动变阻器R 2,最大阻值为5 Ω,额定电流为0.5 AG .电源,电动势E =4 V(内阻不计)H .电键S 及导线若干(1)为了使电表调节范围较大,测量准确,测量时电表读数不小于其量程的三分之一,请从所给的器材中选择合适的实验器材:__________________________(均用器材前对应的序号字母填写);(2)根据你选择的实验器材,请你在虚线框内画出测量R x 的最佳实验电路图并标明元件符号;(3)待测电阻的表达式为R x =____________,式中各符号的物理意义为___________________________________________.【解析】(1)由于电源电动势为4 V ,电压表V 量程为15 V ,测量中电压表示数达不到其量程的三分之一,故电压表不能使用;可将电流表A 2与定值电阻R 0串联当作电压表与电流表A 1配合使用,用伏安法测量待测电阻阻值,由于改装的电压表内阻已知,故电流表A 1采用外接法,改装的电压表量程为20 mA×130 Ω=2.6 V ,两个滑动变阻器最大阻值均为5 Ω,无法起到限流作用,故滑动变阻器采用分压式接法;此时考虑到干路最小电流约为0.8 A ,故滑动变阻器只能选择R 1,经过估算当电流表A 1满偏时,电流表A 2也正好满偏,非常匹配,满足电表读数不小于其量程的三分之一.故器材选择ABDEGH.(2)如图所示(3)待测电阻R x =I 2(r 2+R 0)I 1-I 2,其中,I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数,R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值.【答案】(1)ABDEGH (2)见解析图 (3)I 2(r 2+R 0)I 1-I 2 I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数,R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值【举一反三】某同学利用右图所示电路测量量程为2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R (最大阻值99 999.9 Ω),滑动变阻器R 1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R 2(最大阻值5 kΩ),直流电源E(电动势3 V),开关1个,导线若干.实验步骤如下①按电路原理图连接线路;②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置,闭合开关S;③调节滑动变阻器,使电压表满偏;④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00 V,记下电阻箱的阻值.回答下列问题:(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).(2)根据电路图将下图中实物图连线.(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位).(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号).A.100 μA B.250 μAC.500 μA D.1 mA【解析】(1)本实验测电压表的内阻,实验中电压表示数变化不大,则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大,故需要滑动变阻器的最大阻值较小,故选R1可减小实验误差.(2)滑动变阻器为分压式接法,连接实物电路如图所示:(3)电压表和电阻箱串联,两端电压分别为2.00 V和0.50 V,则R V=4R=2 520 Ω.(4)电压表的满偏电流I g=UR V=2.52 520A≈1 mA,故选项D正确.【答案】(1)R1(2)见解析图(3)2 520(4)D 高频考点三测量电源电动势和内阻1.电源电动势和内阻的测量方法任何一种实验方法.一定要紧扣闭合电路欧姆定律E=U+Ir,而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I,这也是命题专家命题时的入手点.2.数据处理利用图象得出电动势和内阻是常见的方法,对于不同的电路设计,在作图象时都要画出倾斜直线,即得到有关电动势和内阻的一次函数关系,再利用图象中的斜率与截距求解.当电流表或电压表量程不符合实验要求时,要考虑改装电表进行测量,所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量.例3.某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3 V的某电源的电动势和内阻,实验室可供选择的实验器材如下.A.电压表V1(0~3 V,R V1=10 kΩ)B.电压表V2(0~15 V,R V2=50 kΩ)C.电流表A1(0~3 mA,R g=100 Ω)D.电流表A2(0~3 A,内阻约为0.5 Ω)E.滑动变阻器R1(0~10 Ω)F.滑动变阻器R2(0~1 000 Ω)G.定值电阻R3=0.5 ΩH.定值电阻R4=10 ΩI.开关S以及导线若干回答下列问题:(1)在设计本实验时,为了减小实验误差,电压表应选______(填器材前的序号),为了操作方便,滑动变阻器应选________(填器材前的序号),通过分析可知电流表A1的量程太小、电流表A2的量程太大,该小组的同学想将电流表A 1改装成量程合适的电流表,则应将电流表A 1与定值电阻________(填器材前的序号)________(填“串”或“并”)联,改装后的电流表的量程应为________A ;(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻,画在如图甲所示的虚线框内;(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据,以电流表A 1的示数为横坐标、电压表的示数为纵坐标建立坐标系,并将各组数据描绘在该坐标系中,得到的U -I 图象如图乙所示,则该电源的电动势E =________V ,内阻r =________Ω.(结果保留两位小数)【解析】(1)电源的电动势约为3 V ,电压表应选A ,为方便实验操作,滑动变阻器应选E ,它的阻值范围是0~10 Ω,电路中最小电流约为0.3 A ,为了扩大电流表A 1的量程,应与A 1并联一个小电阻R 3,改装电流表的满偏电流I =I g +I g R g R 3=0.003 A +3×10-3×1000.5A =0.603 A ; (2)电路图如图所示;(3)分析可知,改装后电流表的量程是电流表A 1量程的201倍,图线在纵轴上的截距等于电源的电动势,由题图乙读出电源的电动势为E=2.96 V,图线斜率的绝对值表示电源内阻r,故r=2.96-2.12201×2.5×10-3Ω=1.67 Ω.【答案】(1)A E G并0~0.603(2)见解析图(3)2.96 1.67【变式探究】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻.其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ,电阻R1=9.0 kΩ,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻.①按图示电路进行连接后,发现aa′、bb′和cc′三条导线中,混进了一条内部断开的导线.为了确定哪一条导线内部是断开的,将电键S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压,读数不为零,再测量a、a′间电压,若读数不为零,则一定是________导线断开;若读数为零,则一定是________导线断开.②排除故障后,该小组顺利完成实验.通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据,作出图象如图.由I1-I2图象得到电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω.【解析】①用多用电表的电压挡测U ab≠0,说明两表笔与电源两极间为通路,问题出在a、b′之间的含有电键的电路部分;若U aa′≠0,说明aa′导线断路,若U aa′=0,说明导线bb′断开.②由于I2≫I1,故可将I2视为干路电流,则有I1(R1+r1)=E-I2(r+R0)则I1=ER1+r1-r+R0R1+r1·I2,故从图线的截距和斜率可求得E=1.4 V,r=0.5 Ω。
1.(1)如图甲所示,在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,同组同学已经完成部分导线的连接,请你在实物接线图中完成余下导线的连接。
(2)某同学从标称为“220 V 25 W”、“220 V 500 W”的3只灯泡中任选一只,正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示。
该灯泡的阻值是___________Ω,标称的额定功率为______________WI=300μA,内阻2.图示为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的偏电流RR g=100 Ω,可变电阻R的最大阻值为10 kΩ,电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是色,接正确使用方法测量电阻R x的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则R x= kΩ.若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述R x其测量结果与原结果相比较(填“变大”、“变小”或“不变”)。
3.某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件。
图为该电器元件的伏安特性曲线,有同学对其提出质疑,先需进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用 ;电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 。
(以上均填器材代号)②为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号。
③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合,请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点?相同点: ,不同点: 。
4.如图所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号。
在开关闭合后,发现小灯泡不亮。
现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:电源、开关、小灯泡、3根 导线以及电路中的各点连接。
(1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的 挡。
在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的 挡。
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明___ 可能有故障(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。
2022年高考物理二轮专项训练——电学实验专项1.(2021·辽宁·高三阶段练习)某兴趣小组想探究某金属合金在室温下的电阻率,实验电路如图甲所示,R为待测金属电阻丝,其横截面积为2S。
实验步骤如下∶0.30mm(1)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳到“a”位置,调节滑动变阻器R1,使电流表为某一适当的读数,用毫米刻度尺测量并记下电阻丝R接入电路的有效长度L,某次测量结果如图乙,从图乙上读出测量结果,L=____mm;(2)保持滑动变阻器R1滑片位置不变,将开关S2扳到“b”位置,调节电阻箱R2使电流表的读数与开关S2位于“a”位置时的相同,记下此时电阻箱的读数R0,则对应的电阻丝的阻值为____;(3)移动电阻丝上的滑动触头,重复(1)(2)步骤,得到多组R、L数据,画出的R-L图线如图丙所示,则该电阻丝在室温下的电阻率ρ=____Ω·m(结果保留一位小数)。
2.(2022·安徽·马鞍山市第二中学博望分校高三模拟)如图所示是探究用电流表和电压表测定1节干电池的电动势和内阻的实验的电路图。
现备有以下器材:A.滑动变阻器(0~50 Ω)B.滑动变阻器(0~1 750 Ω)C.电压表(0~3 V)D.电压表(0~15 V)E.电流表(0~0.6 A)F.电流表(0~3 A)其中滑动变阻器应选_______,电压表应选________,电流表应选_________。
(均选填器材的字母代号)3.(2022·全国·高三专题练习)一同学欲测量某未知电阻的阻值。
他从实验室找到一块指针式多用电表,该多用电表可以正常进行欧姆调零。
(1)该同学怀疑由于长时间没有使用,电池参数可能发生变化,从而导致测量结果不准确,于是他将电池取下,先对电池进行了测量。
发现手边有一电阻箱,一块电流表(内阻未知),开关导线若干。
该同学设计了如图甲所示电路进行测量,改变电阻箱的阻值,得到多组R、I数据,计算之后,描点连线得到1RI-图像如图乙所示,由图像可知电池电动势E=______V(结果保留2位有效数字);由此图像______(填“能”或“不能”)计算得到电池内电阻。
电学实验每年都考,主要体现在:(1)基本仪器的原理和使用;(2)基本的实验目的、原理和实验思想,如实验器材的选取,电流表的内、外接法及滑动变阻器的连接方式、电路故障的分析等;(3)处理实验数据的基本方法,如图象法、平均值法等。
电学实验1、测定金属的电阻率(螺旋测微器的使用)2、描绘小灯泡的伏安特性曲线3、把电流表改成电压表4、测定电源的电动势和内阻5、多用电表的使用6、示波器的使用7、传感器的简单使用1、测定金属的电阻率[实验目的]用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率;练习使用螺旋测微器。
[实验原理]根据电阻定律公式R= ,只要测量出金属导线的长度和它的直径d,计算出导线的横截面积S,并用伏安法测出金属导线的电阻R,即可计算出金属导线的电阻率。
[实验器材]被测金属导线,直流电源(4V),电流表(0-0.6A),电压表(0-3V),滑动变阻器(50Ω),电键,导线若干,螺旋测微器,米尺等。
[实验步骤]1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S。
2.按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值。
4.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S。
改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,断开电键S,求出导线电阻R的平均值。
5.将测得的R、、d值,代入电阻率计算公式中,计算出金属导线的电阻率。
6.拆去实验线路,整理好实验器材。
[注意事项]1.测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两接入点间的部分待测导线长度,测量时应将导线拉直。
2.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须采用电流表外接法。
3.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
测定金属的电阻率一、仪表的读数仪器精确度/倍率读数规则及注意事项螺旋测微仪0.01mm 读数规则:固定刻度上的毫米数(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度上与固定刻度水平线所对的刻度值(注意估读)×0.01mm注意事项:①若半毫米刻度线露出,需加0.5mm,②可动刻度要估读,③可动刻度上末位估读的“0”不能舍弃,小数点后一定有3位小数.游标卡尺10分度:0.1mm20分度:0.05mm50分度:0.02mm读数规则:主尺上的整毫米数+n(游标尺上第n条刻度线与主尺上某刻度线对齐)x精确度.注意事项:①游标卡尺不需要估读,②读数时主尺和游标尺所用单位要统一为mm,最后根据题目要求转换单位.电阻箱1⨯、10⨯、、100⨯1000⨯读数规则:转柄式电阻箱的读数方法是R=AX1000Ω+B×100Ω+C×10Ω+D×1Ω,其中A、B、C、D分别是箱面上转柄指示头所指示的数值.如图所示,读数为R=7×1000Ω+4×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=7408Ω.针对练习1.某同学利用10分度游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的长度和直径,则该游标卡尺的游标尺每一小格的长度为_________mm,测量结果如图1、2所示,该工件的长度为________cm,直径为_________mm.2.用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,测量结果如图1,其读数为______mm,用游标为50分度的卡尺测量某圆筒的内径,则该游标卡尺的游标尺每一小格的长度为______mm,测量结果如图2所示,此工件的直径为_______cm.3.现要测定一段粗细均匀的金属导体的电阻率,实验过程中螺旋测微器和电阻箱的测量结果分别如下:(1)螺旋测微器测量该金属导体的直径D,D测量结果如图1所示,由图1可知=_______mm;(2)由图2可知,电阻箱的读数为_______Ω.4.在以下每个图后面写出对应的读数(1)________cm,________mm.(2)_______mm,_____mm.(3)_______cm,________mm.(4)_______cm,_____mm.(5)___________mm.二、电流表、滑动变阻器接法的判断方法、测电阻的原理1.电流表的内外接法判断电路图判断方法测量值与真实值对比分析 内接法V A x R R R >测量值测得的是电流表和待测电阻的总阻值,因此真测x x R R >外接法V A x R R R <测量值测得的是电压表和待测电阻的并联电阻,因此真测x x R R >注意:电流表的内外接法的选择,也可采用试触法,即接头S 分别与a 、b 接触一下,电路如图 (1)若电流表示数“相对变化”明显,说明电压表分流作用强,待测电阻为大电阻,电流表采 用内接法;(2)若电压表示数“相对变化”明显,说明电流表分压作用强,待测电阻为小电阻,电流表采用外接法.2.滑动变阻器的两类接法电路图判断方法分压式接法(1)要求测量电路中的电压表、电流表的示数从零开始调节;(2)若采用限流接法,题目所提供的实验仪器、电表量程或电阻的最大允许电流不够; (3)滑动变阻器的阻值比待测电阻的一半还小.限流式接法(1)若待测电阻的阻值小于滑动变阻器的总阻值或相差不大,且电压、电流不要求从零可调; (2)当分压式接法和限流式接法均可使用时,考虑安装简便和节能因素,一般采用限流式接法.3.测电阻原理的判断技巧实验原理实验电路图判断技巧伏安法题干给出量程合适的电压表和电流表安安法题干缺少量程合适的电压表,但给出两个电流表且其中一个电流表的内阻已知,常用电流表代替电压表使用伏伏法题干缺少量程合适的电流表,但给出两个电压表且其中一个电压表的内阻已知,常用电压表代替电流表使用等效替代法题干中给出一个电阻箱和电流表或电压表,且出现保持滑片不动,通过调节电阻箱使得电流表或电压表的示数不变等关键字眼,一般属于替代法电桥法在定值电阻R和待测电阻xR中间桥接一个灵敏电流计,一般采用的是电桥法半偏法题干给出一个电阻箱和电流表或电压表,且出现调节滑动变阻器使电流表或电压表满偏,接着保持滑片不动,通过调节电阻箱使得电流表或电压表半偏等关键字眼,一般属于半偏法转换法题干中给出一个电流表、电压表、定值电阻和待测电阻、单刀双掷开关或开关与待测电阻串联,其中定值电阻的阻值、电压表或电流表内阻已知,一般属于转换法针对训练1.某兴趣小组的同学用下列实验器材设计了一个电路来比较精确地测量电阻x R (约3Ωk )的阻值.A.电压表1V ,量程为0~4V,内阻为6ΩkB.电压表2V ,量程为0~10V,内阻约为6ΩkC.滑动变阻器1R (0~100Ω),额定电流1AD.滑动变阻器2R (0~500Ω),额定电流0.2AE.定值电阻=0R 6ΩkF.电源电动势=E 12V,内阻很小G.开关S ,导线若干 要求实验中电表示数从零调节,可获得多组测量数据,且电表读数不能小于其量程的32, 测量结果尽量准确,实验操作方便.(1)由实验要求应选择的实验器材有____________________(填器材前面的字母序号); (2)在虚线框内画出测量电阻的最合理电路图.(电路图上标明所用仪器的代号)(3)用已知量和测量量表示x R ,则表达式=x R ___________,说明式中各字母所表示的物理量__________________________________.2. 一根均匀的细长空心金属圆管,长度为L ,电阻R 约为5Ω,其横截面如图1所示.该金属的电阻率为ρ,因管线内径太小无法直接测量,某同学设计下列实验方案尽可能精确测定它的内径d .(1)用螺旋测微器测量金属管线外径D ,图2为螺旋测微器校零时的示数,用该螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200mm ,则所测金属管线外径=D ________mm.(2)为测量金属管线的电阻R ,取两节干电池,(内阻不计)、开关和若干导线及下列器材: A.电流表0~0.6A,内阻约0.05Ω B.电流表0~3A,内阻约0.01Ω C.电压表0~3V,内阻约10Ωk D.电压表0~15V,内阻约50ΩkE.滑动变阻器,0~10Ω(额定电流为0.6A)F.滑动变阻器,0~100Ω(额定电流为0.3A)为准确测出金属管线阻值,电流表应选_____,电压表应选_____,滑动变阻器应选______.(填各仪器序号字母)(3)如图3所示,请按实验要求用笔代线将实物图中的连线补充完整.(4)根据已知的物理量(长度L 、电阻率ρ)和实验中测量的物理量(电压表读数U 、电流表读数I 、金属管线外径D ),则金 属管线内径表达式=d ___________________.3.从下列器材中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表1A 的内阻1r ,要求方法 简捷,有尽可能高的精确度,并测量多组数据.器材(代号)与规格如下: 电流表1A ,量程10mA ,内阻待测(约40Ω); 电流表2A ,量程500uA ,内阻=2r 750Ω; 电压表V ,量程10V ,内阻=3r 10Ωk 电阻1R ,阻值约为100Ω; 滑动变阻器2R ,总阻值约50Ω; 电池E ,电动势1.5V ,内阻很小; 电键K ,导线若干.(1)画出实验电路图:标明所用器材的代号.(2)若选取测量中的一组数据来计算1r ,则所用的表达式=1r ______________,式中各符号的意义是:______________________________________.4.为了测量量程为3V 的电压表V 的内阻(内阻约2000Ω),实验室可以提供的器材有: 电流表1A ,量程为0.6A ,内阻约0.1Ω;电压表2V ,量程为5V ,内阻约3500Ω; 变阻箱1R 阻值范围为0~9999Ω; 变阻箱2R 阻值范围为0~99.9Ω;滑动变阻器3R ,最大阻值约为100Ω,额定电流1.5A ; 电源E ,电动势6V ,内阻约0.5Ω; 单刀单掷开关K ,导线若干.(1)请从上述器材中选择必要的器材,设计一个测量电压表V 的内阻的实验电路,画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注),要求测量尽量准确. (2)写出计算电压表V 的内阻V R 的计算公式为=V R _______________.5.某电流表的内阻在0.1Ω﹣0.2Ω之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下: A .待测的电流表1A (量程0.6A ); B .电压表1V (量程3V ,内阻约2Ωk ); C .滑动变阻器1R (最大电阻10Ω); D .定值电阻2R (阻值5Ω); E .电源E (电动势4V ) F .电键S 及导线若干. (1)画出实验电路图;(2)如测得电压表的读数为U ,电流表的读数为I ,则电流表1A 内阻的表达式为:=A R ______________________.6.某一阻值不变的纯电阻元件(阻值在50Ω~100Ω之间),额定功率为0.25W .要用伏安法较准确地测量它的阻值,实验器材有: 电流表1A :量程为100mA ,内阻约为5Ω; 电流表2A :量程为1A ,内阻约为0.5Ω; 电压表1V :量程为6V ,内阻约为10Ωk ; 电压表2V :量程为30V ,内阻约为50Ωk ; 滑动变阻器R :0~10Ω,2A ; 电源(=E 9V ),开关,导线若干.(1)实验中应选用的电流表为 ,电压表为 ;(填入器材符号) (2)在虚线框内画出实验电路图;(3)测出的电阻值与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“相等”).7.某物理实验小组的同学利用实验室提供的器材测量一待测电阻的阻值.可选用的器材(代号)与规格如下:电流表1A (量程250mA ,内阻1r 为5Ω); 标准电流表2A (量程300mA ,内阻2r 约为5Ω); 待测电阻1R (阻值约为100Ω); 滑动变阻器2R (最大阻值10Ω);电源E (电动势约为10V ,内阻r 约为1Ω); 单刀单掷开关S ,导线若干.(1)要求方法简捷,并能测多组数据,请在如图的方框中画出实验电路原理图,并标明每个器材的代号.(2)需要直接测量的物理量是_______________________,用测的量表示待测电阻1R 的计算公式是=1R __________________.8.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3V,内阻约为3000Ω),电阻箱0R (最大阻值为99 999.9Ω),滑动变阻 器1R (最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E (电动势6V,内阻不计),开关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)根据设计的电路进行的实验步骤是:移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在的支路分压______(填写“最大”或“最小”);闭合开关1S 、2S ,调节1R ,使电压表的指针_____(填写“满偏”或“半偏”);保持滑动变阻器滑片位置不变,断开2S ,调节电阻箱0R ,使电压表的指针_________(填写“满偏”或“半偏”)读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻.(3)将这种方法测出的电压表内阻记为'V R ,与电压表内阻的真实值V R 相比,'V R _______V R(填“>”“=”或“<”).9.某同学利用图1所示电路测量一量程为3mA 的直流电流表的内阻A R (约为110Ω).提供的实验器材有:A.直流电源(电动势为1V,内阻不计)B.电阻箱(0~999.9Ω)C.滑动变阻器(0~5Ω,额定电流为3A)D.滑动变阻器(0~50Ω,额定电流为1A)(1)为了尽可能减小测量误差,滑动变阻器R 应选用___________(选填“C”或“D”).(2)根据图1所示电路,在图2中用笔画线代替导线,将实物间的连线补充完整. (3)主要实验步骤如下:Ⅰ.将电阻箱0R 的阻值调为零,滑动变阻器R 的滑片P 移到右端; Ⅱ.闭合开关S ,调节滑动变阻器R 的滑片P ,使电流表的示数为3mA ; Ⅲ.调节电阻箱0R ,使电流表的示数为1mA ,读出此时电阻箱的阻值1R ; Ⅳ.断开开关S ,整理好仪器.(4)已知=1R 208.8Ω,则电流表内阻的测量值为________Ω,由于系统误差,电流表内阻的测量值__________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.10.为了测量阻值范围在200Ω~300Ω之间的电阻x R 的阻值,实验室提供了如下器材: A.电阻箱R(阻值范围0~999.9Ω) B.毫安表(量程0~3mA ,内阻约100Ω) C.直流电源(电动势约3V,内阻不计) D.两个单刀单掷开关,导线足量(1)甲同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图1所示的实验电路,设计的操作步骤如下:①按电路图连好电路,闭合开关1S ,记下毫安表的读数;②断开1S ,闭合开关2S ,调节电阻箱R 的阻值,使毫安表的读数和①中相同,记下此时电阻箱的示数1R .假设该同学的设计合理,则待测电阻=x R ___________.(2)乙同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图2所示的实验电路,设计的操作步骤如下:①按电路图连好电路,将R 调到列最大,然后闭合1S 、2S ,调节R ,使毫安表达到满偏,记下此时电阻箱的示数2R ;②断开2S ,调节R ,仍使毫安表满偏,记下此时电阻箱的示数3R ,假设该同学的设计合理,则待测电阻=x R ____________.(3)上述两位同学的设计中有一位是不合理的,不合理的是______,理由:_____________11.某实验小组为精确测量阻值约12Ω的电阻x R ,设计了如图所示的实验电路.实验室中可供使用的主要器材如下:电源E (电动势约为4.5V,内阻约1Ω) 定值电阻0R (阻值为20Ω)电压表1V (量程0~3V,内阻约3Ωk ) 电压表2V (量程0~15V,内阻约15Ωk ) 电流表A (量程0~200mA,内阻为1.5Ω) 滑动变阻器1R (阻值范围0~1Ωk ) 滑动变阻器2R (阻值范围0~20Ω)(1)图中电压表应选用_________;滑动变阻器应选用__________.(填器材代号) (2)实验小组的操作步骤如下:第一步,将滑动变阻器的滑片移到最右端,将1S 拨到位置1,闭合2S ,多次调节滑动变阻器,从电流表和电压表获得多组值,作出I U -图线,求得斜率1k ;第二步,将滑动变阻器的滑片移到最右端,将1S 拨到位置2,闭合2S ,多次调节滑动变阻器,从电流表和电压表获得多组值,作出I U -图线,求得斜率2k ;由此可求得=x R _______.(用题中所给物理量的符号表示)(3)在测出x R 的阻值后,若只将电路中的电压表拆除,该电路还可以测量电源的___________________(填“电动势”“内阻”“电动势和内阻”)12.某同学想测量铜的电阻率,他找到一根长1=L m 的铜丝,并用螺旋测微器测量铜丝的直径如图1所示.利用如图2所示的电路图测量铜丝的电阻x R ,其中有电阻箱z R (最大阻值为999.9Ω),滑动变阻器s R ,灵敏电流计G ,定值电阻Ω=k R 101,定值电阻Ω=12R ,电源E ,开关S .闭合开关S ,调节滑动变阻器s R 、电阻箱z R ,最终使得滑动变阻器0=s R 时,灵敏电流计的示数也为零,此时电阻箱z R 的阻值如图3所示.(1)该铜丝的直径=D __________mm ,电阻箱z R 的示数为___________Ω.(2)若在实验中发现电流从上往下流过电流计G ,此时应该_______(填“增大”或“减小”)电阻箱z R 的阻值,可使通过电流计G 的电流逐渐变为零.(3)待测铜丝的电阻=x R _______Ω(结果保留2位有效数字)(4)计算出铜丝的电阻率为__________Ω·m (结果保留2位有效数字)13.几位同学对一个阻值大约为600Ω的未知电阻进行测量,要求较精确地测量电阻的阻值. 有下列器材供选用:A.待测电阻x RB.电压表V (量程6V,内阻约3Ωk )C.电流表1A (量程20mA ,内阻约5Ω)D.电流表2A (量程10mA ,内阻约10Ω)E.滑动变阻器1R (0~20Ω,额定电流2A )F.滑动变阻器2R (0~2000Ω,额定电流0.5A )G.直流电源E (6V ,内阻约1Ω)H.多用电表I.开关、导线若干(1)甲同学用多用电表直接测量待测电阻的阻值,如图1所示。
2021年高考物理实验专题提升练习:电学实验(一)一、单选题1.一个用满偏电流为3mA的电流表改装成欧姆表,电阻调零后,用它测量500Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间.如用它测量一个未知电阻时,指针指在1mA处,则被测电阻的阻值为A.1000ΩB.1500ΩC.2000ΩD.5000Ω2.如图所示是用量程为0~3mA的电流表改装为欧姆表的电路,其中表内电池的电动势为1.5V,那么,在电流表的2mA刻度处所对应的电阻刻度是()A.50ΩB.150ΩC.250ΩD.500Ω3.某同学在实验室利用电流表和电压表测导体电阻。
在连接电路时,将电压表的一端a预留出来,可以选择接b或接c,电路如图所示。
下列说法正确的是()A.当a连接b时,电流表的测量值小于通过待测电阻的电流B.当a连接b时,电压表的测量值大于待测电阻两端的电压C.当a连接c时,电流表的测量值小于通过待测电阻的电流D.当a连接c时,电压表的测量值大于待测电阻两端的电压4.下列关于多用电表的说法,正确的是A.用多用电表测量直流电流时,红、黑两表笔中黑表笔电势较高B.用多用电表测量直流电压时,红、黑两表笔中黑表笔电势较低C.用多用电表测量电阻时,红、黑两表笔中黑表笔电势较低D.用多用电表测量电阻时,红、黑两表笔电势相等5.关于图中的四个图线,下列说法中正确的是().A.其中电源的外特性曲线(U-I图)是图(a)B.其中电源的输出功率与负载电阻的关系曲线(P-R图)是图(b)C.其中电源的效率与负载电阻的关系曲线(Rη-图)是图(c)D.其中电阻的伏安特性曲线(I-U图)是图(d)6.如图所示,用电流表和电压表测量电阻R x的阻值,c端与b端相连时,电流表示数4.60mA,电压表示数2.50V,c端与a端相连时,电流表示数5.00mA,电压表示数2.30V,比较这两次结果正确的是A.电阻的真实值更接近543Ω,且大于543ΩB.电阻的真实值更接近543Ω,且小于543ΩC.电阻的真实值更接近460Ω,且大于460ΩD.电阻的真实值更接近460Ω,且小于460Ω7.用伏安法测电阻时,为了减小实验误差,将实验器材按图连接,留下一个伏特计接线头P,将P分别与a,b两点接触一下,则A.若安培计示数变化显著,P应接在aB.若安培计示数变化显著,P应接在aC.若伏特计示数变化显著,P应接在bD.若伏特计示数变化显著,P应接在a8.分别用如图所示的甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值,图甲两表的示数分别为3V、4mA;图乙两表的示数分别为3.8V、3.8mA,则下列说法正确的是A.用甲图测量更准确,待测电阻R X的真实值略小于750ΩB.用甲图测量更准确,待测电阻R X的真实值略大于750ΩC.用乙图测量更准确,待测电阻R X的真实值略大于1kΩD.用乙图测量更准确,待测电阻R X的真实值略小于1kΩ9.图示为一已进行欧姆调零的欧姆表,用该欧姆表测一电阻R的阻值时,指针偏转至满刻度的12处.现用该欧姆表测一未知电阻的阻值,指针偏转到满刻度的13处,可知该电阻的阻值为()A.R B.2R C.3R D.4R10.实验室里可以用欧姆表直接测量电阻.如图所示,虚线框内是欧姆表的简化结构图,它由灵敏电流表、电源、变阻器等组成.某欧姆表的刻度值是按电源电动势为1.5V来刻度的,电流表的满偏电流为10mA.使用一段时间后,发现电动势已降为1.2V,此时重新调零后,用该欧姆表测得某电阻值为200Ω,则此电阻的实际值为()A.160ΩB.180ΩC.200ΩD.220Ω11.如图甲所示是一个欧姆表的外部构造示意图,其正、负插孔内分别插有红、黑表笔,则虚线内的电路图应是图中的()A.B.C.D.12.下列说法正确的是()A.电流的方向就是电荷定向移动的方向B.电动势反映了电源把电能转化为其他形式能量的本领C.当换用不同倍率的欧姆档去测量电阻时,必须重新进行电阻档调零D.使用欧姆表测电阻时,刻度盘上的刻度是均匀的13.要安装如图所示的单量程欧姆表,电源电动势E=1.5V,内阻不计。
电学实验1.一同学测量某干电池的电动势和内阻.(1)以下列图是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处__________;____________.(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见下表:依照表中数据,在答题卡的方格纸上作出1RI关系图像___________.由图像可计算出该干电池的电动势为_________V;内阻为__________Ω.R/Ω8.0 7.0 6.0 5.0 4.0I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A–1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8(3)为了获取改正确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端.调治电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针地址以下列图,则该干电池的电动势应为_______V;内阻应为_____Ω.【本源】2018年全国一般高等学校招生一致考试物理(江苏卷)【答案】(1)①开关未断开②电阻箱阻值为零(2)图像以下列图:1.4(1.30~1.44都算对) 1.2(1.0~1.4都算对)(3)1.4(结果与(2)问第一个空格一致) 1.0(结果比(2)问第二个空格小0.2)【分析】本题观察测量电源电动势和内电阻实验,意在观察考生的实验数据办理能力和误差分析能力。
3.【2017·新课标Ⅱ卷】(9分)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA,内阻大体为2 500 Ω)的内阻。
可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω,另一个阻值为2 000 Ω);电阻箱R z(最大阻值为99 999.9 Ω);电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2。
C、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)完成以下填空:①R1的阻值为Ω(填“20”或“2 000”)。
2020届高考物理电学实验(通用型)练习及答案专题:电学实验1、某实验小组用如图甲所示的电路图来测量电流表(量程2 mA,内阻约为200 Ω)的内阻,除待测电流表、1.5 V的电源、开关和导线外,还有下列可供选择的实验器材:A.定值电阻R1B.定值电阻R2C.滑动变阻器R3(最大阻值为20 Ω)D.滑动变阻器R4(最大阻值为1 000 Ω)E.电阻箱R x(最大阻值为999.9 Ω)F.灵敏电流计G(内阻很小可忽略)(1)为确保安全,精准实验.滑动变阻器应选用__C__(填写器材前对应的字母).(2)用笔画线代替导线,将实物图乙连接成实验电路图.2、(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U-I图线如图乙所示,可得电源的电动势E=________ V,内电阻r=________ Ω。
(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U-I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=________ Ω。
(结果保留2位有效数字)3、图甲为多用电表的示意图,现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻,测量步骤如下:(1)调节________,使电表指针对准________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线.(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”).(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节________,使电表指针对准________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线.(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为________Ω.(5)测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置.4、现有一块电流表A1,量程I A1=300 mA,内阻r1约为5 Ω,要把它改装成较大量程的电流表。
高考物理二轮专题训练20 电学实验(一)
1.(2008·宁夏理综·22Ⅰ)图1为一正在测量中的多用电表表盘.
图1
(1)如果是用×10 Ω挡测量电阻,则读数为________Ω.
(2)如果是用直流10 mA挡测量电流,则读数为______mA.
(3)如果是用直流5 V挡测量电压,则读数为________V.
2.(2009·江苏卷)有一根圆台状均匀合金棒如图2所示,某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关.他进行了如下实验:
①用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图3中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L=________ cm.
图2 图3
②测量该合金棒电阻的实物电路如图4所示(相关器材的参数已在图中标出).该合金棒的电阻约为几欧姆,图中有一处连接不当的导线是________.(用标注在导线旁的数字表示)
图4
③改正电路后,通过实验测得合金棒的电阻R=6.72 Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长度为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为R d=13.3 Ω、R D=3.38 Ω.发现:在误差允许范围内,电阻R满足R2=R d R D.由此推断该圆台状合金棒的电阻R=________.(用ρ、L、d、D表述)
3.某同学用“伏安法”测量一个额定功率为1 W、阻值约为5 Ω的电阻R x.
实验室中现有如下实验器材:
A.电流表A1(量程0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω)
B.电流表A2(量程0~3 A,内阻约为0.05 Ω)
C.电压表V1(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)
D.电压表V2(量程0~15 V,内阻约为15 kΩ)
E.滑动变阻器R1(0~500 Ω)
F.滑动变阻器R2(0~10 Ω)
G.蓄电池E(电动势约为12 V,内阻不计)
H.开关、导线若干
为了较准确的测量R x的阻值,要求电压从零开始调节,多测几组数据,画出U-I图象,从而求出R x的阻值.
(1)电流表应选________、电压表应选________、滑动变阻器应选__________(填器材前的字母序号).
(2)在方框内画出该实验的电路图.
4.某同学测量一只未知阻值的电阻R x.
①他先用多用电表进行测量,指针偏转如图5甲所示.为了使多用电表的测量结果更准确,该同学应选用________挡位,更换挡位重新测量之前应进行的步骤是________.
②接下来再用“伏安法”测量该电阻,所用仪器如图乙所示,其中电压表内阻约为5 kΩ,电流表内阻约为5 Ω,变阻器阻值为50 Ω.图中部分连线已经连接好,为了尽可能准确地测量电阻,请你完成其
余的连线.
③该同学用“伏安法”测量的电阻R x的值将________(选填“大于”、“小于”或“等于”)被测电阻的实际值.
甲乙
图5
5.如图6所示的电路,1、2、3、4、5、6为连接点的标号.在开关闭合后,发现小灯泡不亮.现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点.
图6
①为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的________挡,在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的________挡.
②在开关闭合的情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明________可能有故障.
③将小灯泡拆离电路,写出用多用电表检测小灯泡是否有故障的具体步骤.
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________ 6.为了测定电流表A1的内阻,采用如图7所示的电路.其中:A1是待测电流表,量程为300 μA,内阻约为100 Ω;
图7
A2是标准电流表,量程是200 μA;
R1是电阻箱,阻值范围是0~999.9 Ω;
R2是滑动变阻器;
R3是保护电阻;
E是电池组,电动势为4 V,内阻不计;
S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关.
(1)根据电路图,请在实物图8中画出连线,将器材连接成实验电路.
图8
(2)连接好电路,将开关S 2扳到接点a 处,闭合开关S 1,调节滑动变阻器R 2使电流表A 2的读数是150 μA ;然后将开关S 2扳到接点b 处,保持R 2不变,调节电阻箱R 1,使A 2的读数仍为150 μA .若此时电阻箱R 1各旋钮的位置如图9所示,电阻箱R 1的阻值是______Ω,则待测电流表A 1的内阻R g =________ Ω.
图9
(3)上述实验中,无论怎样调整滑动变阻器R 2的滑动端位置,都要保证两个电流表的安全.在下面提供的四个电阻中,保护电阻R 3应选用________(填写与阻值相对应的字母).
A .200 k Ω
B .20 k Ω
C .15 k Ω
D .2 k Ω
(4)下面提供了最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用.既要满足上述实验要求,又要调整方便,滑动变阻器____(填写与阻值相对应的字母)是最佳选择.
A .1 k Ω
B .5 k Ω
C .10 k Ω
D .25 k Ω
答案
1.(1)60 (2)7.18 (3)3.59 2.①9.940 ②⑥ ③4ρL
πdD
3.(1)A 、C 、F (2)如图所示
4.①×100 欧姆挡调零 ②如图所示,补画①②两条线
③大于
5.①电压 欧姆 ②开关或连接点5、6 ③调到欧姆挡,将红、黑表笔相接,检查欧姆挡能否正常工作,测量小灯泡的电阻,若电阻无穷大,表明小灯泡有故障
6.(1)如图
(2)86.3 86.3 (3)B (4)C。