高考物理电学实验题模拟题(二十二)含答案与解析
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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。
物理高三新课标电学实验复习题(含答案)电学是物理学的分支学科之一,以下是电学实验温习题,请考生练习。
1.研讨性学习小组围绕一个量程为30 mA的电流计展开探求。
(1)为测量该电流计的内阻,同窗甲设计了如图(a)所示电路。
图中电源电动势未知,内阻不计。
闭合开关,将电阻箱阻值调到20 时,电流计恰恰满偏;将电阻箱阻值调到95 时,电流计指针指在如图(b)所示位置,那么电流计的读数为____mA,由以上数据可得电流计的内阻Rg=________。
(2)同窗乙将甲设计的电路稍作改动,在电流计两端接上两个表笔,如图(c)所示,设计出一个简易的欧姆表,并将表盘的电流刻度转换为电阻刻度;闭合开关,将两表笔断开,调理电阻箱,使指针指在30 mA处,此处刻度应标阻值为________(填0或再坚持电阻箱阻值不变,在两表蜿蜒接不同阻值的电阻找出10 mA处对应表笔间电阻阻值为________。
假定该欧姆表运用一段时间后,电池内阻变大不能疏忽,电动势不变,但将两表笔断开,指针仍能满偏,按正确运用方法再停止测量,其测量结果与原结果相比将________(填变大、变小或不变)。
2.某同窗要测量一未知电阻Rx的阻值(阻值约为200 ),手头有如下器材:一节干电池E,一只电压表V(刻度明晰,但是读数模糊不清),滑动变阻器R1(0~20 ),电阻箱R2(阻值范围0~99.9 ),电阻箱R3(阻值范围0~999.9 ),开关S1和单刀双掷开关S2,导线假定干(1)该同窗采用如图甲所示电路停止测量,其中电阻箱应选________;(填R2或R3)(2)用笔画线表示导线,依照图甲所示的电路图将图乙中的实验器材衔接成实验电路;(3)实验中,该同窗先将开关S1闭合,再将开关S2接通1,调理R1,使Rx的阻值?简述操作的要点__________________________________________。
3.LED绿色照明技术曾经走进我们的生活。
高中物理电学实验练习题含详解答案Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】图10-电学实验练习题例1、用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:待测电阻R x (约100 Ω);直流电流表(量程0~10 mA 、内阻50 Ω);直流电压表(量程0~3 V 、内阻5 k Ω);直流电源(输出电压4 V 、内阻不计);滑动变阻器(0~15 Ω、允许最大电流1 A );开关1个,导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式,即电流表的内接法和外接法,由于R x <v A R R ,故电流表应采用外接法.在控制电路中,若采用变阻器的限流接法,当滑动变阻器阻值调至最大,通过负载的电流最小,I min =xA R R R E++=24 mA >10 mA,此时电流仍超过电流表的量程,故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示.例2、在某校开展的科技活动中,为了要测出一个未知电阻的阻值R x ,现有如下器材:读数不准的电流表A 、定值电阻R 0、电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、单刀单掷开关S 1、单刀双掷开关S 2、电源和导线。
⑴画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。
⑵写出主要的实验操作步骤。
【解析】⑴实验电路如右图所示(此法俗称”替代法”)。
⑵①将S 2与R x 相接,记下电流表指针所指位置。
②将S 2与R 1相接,保持R 2不变,调节R 1的阻值,使电流表的指针指在原位置上,记下R 1的值,则R x =R 1。
例3、用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值(900~1000Ω):电源E ,具有一定内阻,电动势约为;电压表V 1,量程为,内阻r 1=750Ω; 电压表V 2,量程为5V ,内阻r 2=2500Ω;滑动变阻器R ,最大阻值约为100Ω; )单刀单掷开关K ,导线若干。
测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻R x 的一种实验电路原理图。
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1。
某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.①分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图(a)和图(b)所示,长度为cm,直径为mm.②按图(c)连接电路后,实验操作如下:(a)将滑动变阻器R1的阻值置于最处(填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;(b)将电阻箱R2的阻值调至最(填“大”或“小"),S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1 280 Ω;③由此可知,圆柱体的电阻为Ω。
2.某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:小灯泡L,规格“4. 0 V. 0。
7 A”;电流表A1,量程3 A,内阻约为0。
1 Ω;电流表A2,量程0。
6 A,内阻r2=0. 2 Ω;电压表V,量程3 V,内阻r V=9 kΩ;标准电阻R1,阻值1 Ω;标准电阻R2,阻值3 kΩ;滑动变阻器R,阻值范围0~10 Ω;学生电源E,电动势6 V,内阻不计;开关S及导线若干。
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量,当通过L的电流为0. 46 A时,电压表的示数如图2所示,此时L的电阻为Ω.图1 图2②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在L上的电压值是V。
电学实验1.【2017·天津卷】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,将电建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'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,作出图象如右图。
由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V,内阻r=__________Ω。
【答案】①aa'bb'②1.41(1.36~1.44均可)0.5(0.4~0.6均可)【考点定位】实验——用伏安法测干电池的电动势和内阻【名师点睛】由图象法处理实验数据的关键是要理解图线的物理意义——纵轴截距和斜率表示什么,闭合电路的欧姆定律是核心。
2.【2017·新课标Ⅰ卷】(10分)某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8 V,额定电流0.32A);电压表V d V(量程3 V,内阻3 kΩ);电流表A d(量程0.5 A,内阻0.5 Ω);固定电阻R0(阻值1 000 Ω);滑动变阻器R(阻值0~9.0 Ω);电源E(电动势5 V,内阻不计);开关S;导线若干。
(1)实验要求能够实现在0~3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。
由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻_________(填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率__________(填“增大”“不变”或“减小”)。
高中物理《电学实验》练习题(附答案解析)学校:___________姓名:___________班级:___________一、单选题1.用欧姆表的×100挡测一电阻,发现指针偏角太小,应换下面哪个倍率挡位()A.×1挡B.×10挡C.×100挡D.×1k挡2.关于欧姆表及其使用中的问题,下列说法中正确的是()A.接表内电源负极的应是黑表笔B.换挡后,都要重新调零C.表盘刻度是均匀的D.表盘刻度最左边表示电阻阻值为03.如图,该电路元器件对应的符号是()A.B.C.D.4.在利用多用电表欧姆挡前要进行欧姆调零,欧姆调零利用的是()A.甲旋钮B.乙旋钮C.丙旋钮D.丁插孔5.某同学通过实验测定阻值约为5Ω的电阻x R,用内阻约为3kΩ的电压表,内阻约为0.125Ω的电流表进行测量。
他设计了图甲和图乙两种电路,下列说法正确的是()A .实验中应采用图甲电路,此电路测得的x R 偏大B .实验中应采用图乙电路,此电路测得的x R 偏大C .实验中应采用图甲电路,误差主要是由电压表分流引起的D .实验中应采用图乙电路,误差主要是由电流表分压引起的6.电容器是一种重要的电学元件,在电工和电子技术中应用广泛.使用图甲所示电路观察电容器的充电和放电过程.电路中的电流传感器(不计内阻)与计算机相连,可以显示电流随时间的变化.直流电源电动势为E ,实验前电容器不带电.先将开关K 拨到“1”给电容器充电,充电结束后,再将其拨到“2”,直至放电完毕.计算机显示的电流随时间变化的i t -曲线如图乙所示.则下列说法正确的是( )A .乙图中阴影部分的面积12S SB .乙图中阴影部分的面积12S S <C .由甲、乙两图可判断阻值12R R >D .由甲、乙两图可判断阻值12R R =7.在使用多用电表的欧姆档测电阻时,下列说法正确的是( )A .将红黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向左侧“0”刻度处B .测量时若发现指针偏转角度过小,则应该减小倍率,并重新欧姆调零后再进行测量C .欧姆表的电池使用时间太长,虽然仍能正常调零,但测量值将略偏大D .使用完毕,直接将多用电表摆放整齐即可8.用如图所示的电路测定电池的电动势和内阻,由于电表内阻的影响,关于电动势的真实值E 0与测量值E 及电池内阻的真实值r 0与内阻的测量值r 的说法正确的是( )A.E0>E,r0>r B.E0=E,r0<rC.E0=E,r0>r D.E0<E,r0<r二、多选题9.在用欧姆表测电阻的实验中,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现表针偏转角度极小,正确的判断和做法是A.这个电阻值很小B.这个电阻值很大C.为了把电阻测得更准确一些,应换用“×1”挡,重新测量D.为了把电阻测得更准确一些,应换用“×100”挡,重新测量10.使用多用电表的欧姆挡测电阻时,下列说法正确的是.A.测量前应检查指针是否停在“Ω”刻度线的“∞”处B.每一次换挡,都要重新进行一次调零C.在外电路,电流从红表笔流经被测电阻到黑表笔D.测量时,若指针偏转很小(靠近∞附近),应换倍率更大的挡进行测量11.如图所示是伏安法测电阻的部分电路,开关先后接通a和b时,观察电压表和电流表示数的变化。
高中物理电学实验练习题及讲解电学是高中物理中的一个重要分支,它涉及到电流、电压、电阻等基本概念,以及欧姆定律、基尔霍夫定律等基本定律。
以下是一些高中物理电学实验练习题及对应的讲解:1. 实验题目:验证欧姆定律。
实验器材:电源、电阻箱、电流表、电压表、导线若干。
实验步骤:- 将电源、电阻箱、电流表、电压表通过导线连接成一个闭合电路。
- 调节电阻箱的电阻值,记录不同电阻值下的电流表和电压表的读数。
- 根据欧姆定律 \( V = IR \),计算电阻值,与电阻箱的设定值进行比较。
讲解:欧姆定律是电学中的一个基本定律,它表明在电路中,通过电阻的电流与两端电压成正比,与电阻成反比。
通过实验可以直观地验证这一定律的正确性。
2. 实验题目:测量串联电路中的电流和电压。
实验器材:电源、电阻器、电流表、电压表、导线若干。
实验步骤:- 将两个电阻器串联连接,接入电源,并在电路中接入电流表和电压表。
- 测量并记录电路中的电流和两个电阻器两端的电压。
- 根据串联电路的特点,分析电流和电压的分布。
讲解:串联电路中,电流在各个元件中是相同的,而电压则按照电阻值的比例分配。
通过实验可以加深对串联电路电流和电压分布规律的理解。
3. 实验题目:测量并联电路中的电流和电压。
实验器材:电源、电阻器、电流表、电压表、导线若干。
实验步骤:- 将两个电阻器并联连接,接入电源,并在电路中接入电流表和电压表。
- 测量并记录电路中的总电流以及各个电阻器中的电流和两端的电压。
- 分析并联电路中电流和电压的分布规律。
讲解:并联电路中,各个支路的电压相同,而总电流等于各个支路电流之和。
通过实验可以验证并联电路的电流和电压分配规律。
4. 实验题目:使用基尔霍夫定律求解复杂电路。
实验器材:电源、电阻器、电流表、电压表、导线若干。
实验步骤:- 构建一个包含多个节点和回路的复杂电路。
- 应用基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)列出方程组。
1把电流表改装成电压表(高考物理电学实验)组卷老师:莫老师评卷人得分一.实验题(共32小题)1.某同学为了将一量程为3V的电压表改装成可测量电阻的仪表﹣欧姆表(1)先用如图a所示电路测量该电压表的内阻,图中电源内阻可忽略不计,闭合开关,将电阻箱阻值调到3kΩ时,电压表恰好满偏;将电阻箱阻值调到12kΩ时,电压表指针指在如图b所示位置,则电压表的读数为V.由以上数据可得电压表的内阻R V=kΩ;(2)将图a的电路稍作改变,在电压表两端接上两个表笔,就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表,如图c所示,为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度,进行了如下操作:将两表笔断开,闭合开关,调节电阻箱,使指针指在“3.0V”处,此处刻度应标阻值为(填“0”或“∞”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电压刻度,则“1V”处对应的电阻刻度为kΩ;(3)若该欧姆表使用一段时间后,电池内阻不能忽略且变大,电动势不变,但将两表笔断开时调节电阻箱,指针仍能满偏,按正确使用方法再进行测量,其测量结果将A.偏大B.偏小C.不变D.无法确定。
2.某同学试着把电流表改装成能够测量导体电阻的欧姆表.在实验室他找了一节干电池(电动势E=1.5V、内阻r=2.5Ω),待改装的电流表满偏电流I g=5mA、内阻R g=17.5Ω.该同学设计了如图所示的电路图,A、B为接线柱,R为滑动变阻器.(1)使用改装好的欧姆表测量导体电阻前应该进行“欧姆调零”,此时应调节滑动变阻器R的阻值为Ω.(2)欧姆调零后,发现在A、B间接入阻值不同的电阻时,电流表读数不同.若在电流表刻度线上直接标注相应电阻,则可直接读出A、B间接入的电阻,电流表就改装成了一块能够测量导体电阻的欧姆表.电流表“3.0mA”刻度线标为Ω;为了操作方便,在A、B处用红、黑表笔接出,其中红表笔应接在(填“A”或“B”)处.3.某同学欲将量程为200μA的电流表改装成电压表,他采用如图所示的实验电路测量该电流表的内阻,根据实验电路,请回答下列问题.①有如下的主要实验器材供选择:A.电阻箱(阻值范围0﹣999.9Ω)B.电阻箱(阻值范围0﹣99999.9Ω)C.电源(电动势6.0V,内阻0.30Ω)D.电源(电动势12V,内阻0.60Ω)E.电源(电动势50V,内阻2.0Ω)为减小实验误差,可变电阻R1应选择,电源应选择.(填字母代号)②该同学主要实验步骤依次是:A.按电路图连接好电路,并使两个开关处于断开状态;B.将R1的阻值调到最大;C.闭合S1;D.调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度;E.闭合S2;F.调节R1和R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半;G.记下R2的阻值.上述实验步骤中,错误的步骤是.(填字母代号)③如果按正确步骤测得电流表的内阻为190Ω,要将此表改装成量程为2.0V的电压表V,应选一个阻值为Ω的电阻与电流表串联.④用标准的电压表对改装的电压表进行校准,发现测量同一电压值时,改装电压表的示数比标准表的示数小,则应该适当地将与电流表串联的电阻调一些.(选填“大”或“小”)4.某同学欲将量程为200μA的电流表G改装成电压表①该同学首先采用如图所示的实验电路测量该电流表的内阻R g,图中R1、R2为电阻箱.他按电路图连接好电路,将R1的阻值调到最大,断开开关S2,闭合开关S1后,调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度,接下来他应该正确操作的步骤是(选填下列步骤前的字母代号),最后记下R2的阻值;A.闭合S2,调节R1和R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半B.闭合S2,保持R1不变,调节R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半②如果按正确操作步骤测得R2的阻值为120Ω,则认为R g的阻值大小为(选填字母代号);A.60ΩB.120ΩC.240ΩD.360Ω③如果该同学在调节R1使电流表满偏过程中,发现电流表指针满偏时,R1的接入阻值不到其总阻值的二分之一.为了减小实验误差,该同学可以采取下列措施中的(选填字母代号);A.将R2换成一个最大阻值更大的电阻箱B.将R1换成一个最大阻值为现在二分之一的电阻箱C.将电源换成一个电动势为现在电源两倍、内阻可以忽略的电源D.将电源换成一个电动势为现在电源二分之一、内阻可以忽略的电源④利用上述方法测量出的电流表内阻值(选填大于或小于)该电流表内阻的真实值⑤依据以上的测量数据可知,若把该电流表改装成量程为3V的电压表,需与该表(选填串或并)联一个阻值为Ω的定值电阻.5.某物理兴趣小组的同学利用实验室提供的器材组装了一个“欧姆表”,并用其测量一个未知电阻的阻值,实验室提供的器材如下:A.新的干电池一节:电动势为1.5V,其内阻可忽略;B.灵敏电流计一个:量程为0~1mA,内阻20Ω;C.可变电阻P:阻值范围为100~2500Ω;D.红、黑表笔各一个;E.待测电阻一只.(1)请在如图虚线框内补全所需的器材.(2)测量电阻前,先进行欧姆调零.将可变电阻P的阻值调节为R=,此时电流计指针指到.(3)把待测电阻接入两表笔间,指针正好指在0.6mA刻度处,则该电阻的阻值为.6.某同学将一个内阻Rg=30Ω,满偏电流Ig=1mA 的电流表改装成量程为0〜3V 的电压表,需要(填“串联”或“并联“)一个阻值为Ω的电阻.现利用该电压表测量电压,指针如图所示,则其示数为V.7.如图1,图中虚线框内是由表头G改装成的一个电流表和一个电压表的电路,其中接a、b时为电流表,接a、c时为电压表.已知表头的满偏电流为2mA,内阻阻值范围为180﹣200Ω,定值电阻R1=50,R2=1460Ω,为确定改装后电流表和电压表的量程,实验小组将a、b两个接线柱接入如图所示的电路中,来测量表头G的内阻;(1)实验室里,电流表A和滑动变阻器R均有两种规格:电流表:a.0~10mA b.0~600mA滑动变阻器:a.0~20Ω.0~1000Ω则电流表应选,滑动变阻器应选;(选填字母代号)(2)将选择的器材接入电路;①依照图1电路图,在图2上画出连线,补充完整实物图;②闭合S,以I1表示电流表A的示数,I2表示表头G的示数,多次调整滑动变阻器,测量多组,I l、I2数据(单位均为mA),某同学以I l为纵轴,I2为横轴,画出I l﹣I2图线为一条过原点的倾斜直线,该同学求出了图线的斜率k=5,则表头内阻R g=Ω,由表头G改装后的电流表量程为mA,电压表量程为V.8.实验室有下列器材:A.灵敏电流计G(0~5mA,内阻约为50Ω);B.电压表V(0~3V,内阻约为10kΩ);C.电阻箱R1(0~999.9Ω);D.滑动变阻器R2(0~100Ω,1.5A);E.旧电池2节;F.导线开关若干.(1)某实验小组要测量两节干电池组的电动势和内阻,实验室提供的器材只能怪,由于灵敏电流计的量程太小,为了对灵敏电流计进行改装,需先测量灵敏电流计的内阻,测量电路如图甲所示,调节R2的阻值得到电压表示数为1.50V,灵敏电流计示数为 3.00mA,电阻箱接入电阻为455.0Ω,则灵敏电流计内阻为Ω(保留一位小数).(2)为将灵敏电流计的量程扩大为50mA,该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联,则应将电阻箱R1的阻值调为Ω(保留一位小数).(3)根据图乙电路测得的数据作出U﹣I G(I G为灵敏电流计的示数)图象如图丙所示,则该干电池组的电动势E=V、内阻r=Ω(保留三位有效数字)9.某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路。
高考物理电学实验探究练习20题1、某PPP3电池,标称电压9V ,内阻r 约为40Ω,最大允许电流为100mA .现设计如图甲电路图精确测量其电动势和内阻.图中V 为电压表,R 为电阻箱(阻值范围为0~999.9Ω),R 0为定值电阻,(1)电压表有以下规格,本实验应选用________.A .10V ,约1K ΩB .10V ,约10K Ω(2)备有的定值电阻R 0的规格有以下几种,则本实验应选用_______.A .50Ω,1.0WB .500Ω,2.5W(3)接入符合要求的R 0后,闭合开关S ,调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U ,改变电阻箱阻值R ,取得多组数据,作出了如图乙的图线.由图线求得该电池的电动势E =____V ,内阻r =_____Ω.(结果均保留三位有效数字)【答案】 (1). B (2). A (3). 10.0 (4). 33.3【解析】(1)本实验中电压表内阻越大,则分流越小,误差越小,故电压表选择内阻更大的B ;(2)R 0是定值电阻,起保护电路的作用。
当滑动变阻器短路时,电路中通过的最大电流为100mA ,则由闭合电路欧姆定律可知,定值电阻的最小阻值约为:0394********R -=-Ω=Ω⨯,定值电阻应选A ;(3)由闭合电路欧姆定律可得:0E U R R R r =++;变形得:01 1R r U E ER+=+,由数学知识可知,图象中的斜率0r R k E +=;截距1b E =;由图可知,b =0.1,故E =10.0V ;20.60.18.33610k --==⨯;即0 8.33R r E+=;解得:r =33.3Ω; 2、某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系,可用的器材如下:电源(电动势为3V ,内阻为1Ω)、电键滑动变阻器(最大阻值为10Ω)、电压表、电流表小灯泡、导线若千。
(电压表和电流表均视为理想电表)(1)实验中得到了小灯泡的U-I 图象如图甲所示,则可知小灯泡的电阻随电压增大而___________。
高考物理电学实验专题训练一、实验题1.某同学使用如图甲所示器材测定小灯泡在不同电压下的阻值,已知小灯泡标有“2.5V,1.25W”字样,备选滑动变阻器有两种规格,1R 标有“10Ω,2A”,2R 标有“100Ω,0.2A”。
现要求小灯泡两端电压从零开始,并能测量多组数据。
(1)为使操作更为方便,滑动变阻器应选用___________(填“1R ”或“2R ”)。
(2)在答题纸上将实物图补充完整。
(3)图乙为根据实验数据作出的一条I U 图线,从图中求出小灯泡正常工作时的阻值大小为____________Ω(结果保留两位有效数字),考虑电表对线路的影响,此阻值比小灯泡的实际阻值偏___________(填“大”或“小”)。
2.在"描绘小灯泡的伏安特性曲线"实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,额定功率为0.5W,此外还有以下器材可供选择:A.直流电源3V(内阻不计)B.直流电流表0~300mA(内阻约为5Ω)C.直流电流表0~3A(内阻约为0.1Ω)D.直流电压表0~3V(内阻约为3k Ω)E.滑动变阻器100Ω,0.5AF.滑动变阻器10Ω,2AG.导线和开关实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.(1)实验中电流表应选用__________,滑动变阻器应选用__________;(均填写仪器前的字母)(2)在图所示的虚线框中画出符合要求的实验电路图(虚线框中已将所需的滑动变阻器画出,请补齐电路的其他部分,要求滑片P向b端滑动时,灯泡变亮);-图线如图所示.由此可知,当电压为0.5V时,小灯泡的灯丝电阻(3)根据实验数据,画出的小灯泡I U是__________Ω。
(4)根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方2U变化的图象,在图中所给出的甲、乙、丙、丁图象中可能正确的是__________.(选填"甲""乙""丙""丁")3.某同学利用如图所示的电路测量一微安表量程为100Aμ,内阻为几千Ω的内阻,可使用的器材有:两个电阻箱R(最大阻值为99999.9Ω)和B R(最大阻值为99999.9Ω);A电源E(电动势约为1.5V,内阻不计:单刀开关S和2S,完成下列实验步骤中的填1空:①为了保护微安表,开始时将电阻箱A的阻值调至最大;②闭合1S,2S,逐步减小电阻箱A的阻值,使微安表满偏,此时电阻箱A的读数为12000.6Ω;③断开1S,将电阻箱A的读数调整为4.000.2Ω,将电阻箱B的阻值调至______选填“最大”或“最小”,再闭合1S和2S,然后调整电阻箱B的阻值,使微安表重新达到满偏,这时电阻箱A两端的电压与②中相比______选填“改变”或“不变;④此时电阻箱B的读数为1450.6Ω,则由此可知待测微安表的内阻为______Ω,电源的电动势为______电动势的结果保留三位有效数字。
1用多用电表测电阻(高考物理电学实验)组卷老师:莫老师评卷人得分一.实验题(共50小题)1.指针式多用表是实验室中常用的测量仪器。
请完成下列问题:(1)使用多用表未接入电路时,指针如图(甲)所示,接着的具体操作是。
调整好后将选择开关拨至“50mA”挡,将多用表串联入待测电路中,指针如图(乙)所示,电路中电流为mA。
(2)使用多用表测电阻时,将选择开关拨至“×10”挡,进行欧姆调零。
将两表笔接待测电阻两端,指针如图(甲)示,为了使多用电表测量的结果更准确,该同学接着应该进行哪些操作?请从下面的操作中选出合理的步骤并进行正确排序。
A.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向欧姆挡零刻度线B.将选择开关拨至“×100”挡C.将选择开关拨至“×1”挡D.测量完毕后将选择开关拨至“OFF”挡E.再将待测电阻接到两表笔之间测量其阻值并读出读数经以上正确操作,将两表笔接待测电阻两端时,指针如图(乙)所示,待测电阻为Ω。
(3)如图是一个多用表欧姆挡内部电路示意图。
电流表满偏电流为0.5mA、内阻为10Ω;电池电动势为1.5V、内阻为1Ω,变阻器R0阻值为0~5000Ω。
该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V刻度的,当电池的电动势下降到1.45V、内阻增大到4Ω时仍可调零。
调零后R0阻值将变(填“大”或“小”),若测得某待测电阻阻值为300Ω,则这个待测电阻的真实阻值是Ω。
2.在“练习使用多用电表测电阻”的实验中。
(1)在正确调试后,选用“×10”挡测量一定值电阻的阻值,发现指针偏转角度极小,正确的判断和做法是;A.被测电阻值很大B.被测电阻值很小C.为了把电阻值测得更准一些,应换用“×1”挡,重新欧姆调零后再测量D.为了把电阻值测得更准一些,应换用“×100”挡,重新欧姆调零后再测量(2)调换合适挡位后,按正确的实验操作再次测量该定值电阻,指针停在如图所示位置,则该电阻的测量值为Ω,此挡位时欧姆表的内阻为Ω;(3)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电阻,其测量结果与原结果相比将(填“变大”“变小”或“不变”)。
3.实验室备用器材如下:电流表一个:量程为100mA,内阻未知;电阻箱R一个,阻值范围0~999.9Ω;未知电阻R x一个;干电池一节,电动势E=1.5V;开关一个,红黑表笔各一个,导线若干;(1)某同学选择以上器材测量某一未知电阻R x的阻值:他先将干电池、电流表、电阻箱和开关用导线串联,将电阻箱阻值调至最大,闭合开关,调节电阻箱阻值为R1=17.5Ω,读出此时电流表示数为I1=75.0mA.再将此未知电阻串联接入电路,保持电阻箱阻值不变,电流表指针指示位置如图甲所示,则该未知电阻阻值为R x=Ω。
(2)该同学利用上述器材成功地组装成一只简单的欧姆表,如图乙所示,将红、黑表笔短接,调节电阻箱阻值为R2=Ω,使电流表满偏;(3)若该欧姆表使用一段时间后电池电动势变小,内阻变大,但仍能调零,则电阻的测量结果与原来相比(选填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。
4.实际的二极管正向电阻并不为零,反向电阻也不是无穷大,一兴趣小组同学对某型号二极管,作了如下研究:(1)用多用电表的欧姆档粗测二极管的正向电阻。
①测量时选择开关旋到测电阻的“×10”倍率,多用电表的表盘如图1所示,则电阻为Ω;②多用电表的红表笔应与二极管的极相连(选填“正”或“负”)(2)用电压表和电流表描绘该二极管加正向0~1.5V电压时的伏安特性曲线,可供选择的器材如下:电压表V1(量程1.5V,内阻约2000Ω)电压表V2(量程6V,内阻约4000Ω)电流表A1(量程0.6A,内阻约10Ω)电流表A2(量程40mA,内阻约0.1Ω)滑动变阻器R1(总电阻约为10Ω)滑动变阻器R2(总电阻约为100Ω)电源E(电动势2V,内阻不计)电键S,导线若干①为调节方便,并有尽可能高的精度,请选择合适的器材,电压表、电流表、滑动变阻器;(填写所选器材的符号);②在虚线方框中画出实验电路原理图2;③该二极管加正向电压的伏安特性曲线如图3所示,现将阻值为50Ω的定值电阻与该二极管串联,并与一电动势为2V,内阻不计的电源组成闭合电路,二极管上的电压为正向电压,则回路中的电流强度为mA。
5.某同学制作了简单的指针式多用电表,图甲为该多用电表的电路原理图,其中选用的电流表的满偏电流为50mA,当选择开关接3时是量程为250V的电压表,该多用电表表盘刻度如图乙所示,C为表盘正中间的刻度。
请使用该同学制作的多用电表完成如下的有关操作和推算。
(1)选择开关接1时指针在图乙所示位置,则其读数为,另一次测量时选择开关接3,指针仍在图乙所示位置,则其读数为。
(2)选择开关接2时,多用电表为一个倍率“×10”的欧姆表,若图乙中C处的刻度为15,则甲图中电源的电动势为V,使用较长时间后,电源电动势降为7.2V,重新进行欧姆调零后,测得某一导体电阻值为100Ω,则这个导体的真实电阻值为Ω。
6.图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250 μA,内阻为480Ω.虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。
该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×100Ω挡。
(1)图(a)中的B端与(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用电压挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘左端电压为“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置D.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置(3)换挡开关接1时,对应的档位是,换挡开关接3时,对应的档位是A.直流电压1V挡B.直流电压5V挡C.直流电流1mA挡D.直流电流2.5mA挡E.欧姆×100Ω挡(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。
若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为(结果保留3位有效数字);若此时B端是与“3”相连的,则读数为。
7.图1为某同学组装完成的简易多用电表的电路图,R1、R2、R3、R4和R6是阻值已知的固定电阻,R5和R7是可变电阻,两电池的电动势E'>E,1~6是6个档位,电阻档的中间刻度为15:(1)与B表笔相连的开关S接到位置(选填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”)时是电压表的大量程;电流表的大小量程之比为。
(2)利用该多用电表的欧姆档直接测量某电压表的内阻,现将选择开关拨至“×1k”档(另一档为小量程),调零时,将A、B两表笔短接,通过调节图1中的(填元件字母),使指针指在表盘右端电阻“0”位置。
再将A表笔与电压表的(填“正”或“负”)接线柱相连。
测量时表针在图2所示位置,则电压表的内阻为Ω,若此时电压表的示数为5.0V,则欧姆表内电池的电动势为V。
8.图示为多用表的不完整的示意图,图中还显示出了表内的电源E1和表内的调零电阻R0.被测电路由未知电阻R x和电池E2串联构成.Ⅰ.①现欲测阻值大约为一千多欧姆的未知电阻R x的阻值,请完善以下测量步骤:甲、乙两测试表笔中,甲表笔应是(填“红”或“黑”)表笔;②测电阻的倍率选择“×100Ω”,将甲、乙两表笔短接,调节调零电阻R0,使表针指到表盘刻度的最(填“左”或“右”)端;③在测试表笔乙已接触被测电路右端的前提下(见图),测试表笔甲应接触被测电路中的(填“a”或“b”)点;④若测试表笔甲接触的位置正确,此时表针恰好指在图示的虚线位置,则被测电阻R x的阻值为Ω.Ⅱ.已知图中电源E1的电动势为4.5V,电源E2的电动势为1.5V(不计其内阻).若测电阻R x时,测试表笔甲在a、b两个触点中连接了错误的触点,那么,表针的电阻示数将比真实值(填“偏大”或“偏小”),其示数应为Ω.9.在“多用电表的使用”实验中,如图所示,为一正在测量中的多用电表表盘.如果是用欧姆挡“×10”挡进行测量,且已进行欧姆调零,则读数为Ω;如果是将选择开关置于“直流50V”挡测量,则读数为V.10.如图(a)所示是某汽车转向灯的控制电路,电子闪光器可以产生周期性的开关动作,使转向信号灯和转向指示灯闪烁。
该电路的工作过程为:汽车若向左转弯,就把转向信号灯开关(单刀三掷开关)拨至左侧位置1,闪光器工作,转向信号灯闪烁,向路人或其他车辆发出信号,同时安装在仪表盘上的转向指示灯也在闪亮,向驾驶员提供转向灯工作的情况;汽车向右转弯的原理与向左转一样。
(1)闭合点火开关,将转向信号灯开关拨至右侧位置2,发现电路不工作。
为排查电路故障,多用电表的选择开关应旋至选填“欧姆挡”、“交流电压挡”、“直流电压挡”或“直流电流挡”)的位置;用调节好的多用电表进行排查,若只有电子闪光器断路,则表笔接A.B时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接B、D时指针(选填“偏转”或“不偏转”)。
(2)电容式转向信号闪光器的内部结构如图(b)所示,它主要由一个具有双线圈的灵敏维电器和一个大容量的电容器组成。
其工作原理如下:i.接通转向灯电路,蓄电池通过线圈L1和常闭触点对转向灯供电,在线圈山的磁场的作用下,。
ii.蓄电池对电容器充电,此时线圈L1、L2均串入电路,故转向灯电流较小,转向灯不亮,在线圈L1、L2的磁场的作用下,触点打开。
iii.充电结束后,电流为零,触点闭合,蓄电池通过线圈L1和触点向转向灯供电,电容器也通过线圈L2放电,。
iv.放电结束后,线圈L2的电流为零,触点打开,转向灯不亮。
重复上述过程,实现转向灯的闪烁。
请将上述原理补充完整。
11.现在用多用电表欧姆档中的“×10”档测量未知电阻,正确进行欧姆调零后测量该电阻,发现指针偏角过大,则由此可以判断该待测电阻(较大;较小),再次测量应将倍率调至挡(填“×1”、“×100”)12.在练习使用多用电表的实验中:(1)某学生实验小组利用图甲所示电路,测量电压表的内阻.他们将多用表挡位调到电阻“×1k”挡后将红表笔和黑表笔短接进行欧姆调零,接着将图甲中多用电表的黑表笔和(选填“1”或“2”)端相连,红表笔连接另一端.(2)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使用多用电表的示数如图乙所示,这时电压表的示数如图丙所示,多用电表和电压表的读数分别为kΩ和V.(3)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零,此时多用电表读数为10.0kΩ,则电压表的内阻为kΩ,电压表的示数将.(选填“增大”或“减小”).(4)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将(填“偏大”、“偏小”或“不变”).(5)某兴趣小组还设计了如图丁所示的欧姆表,并进行了如下操作,当R x未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,使电流表满偏,当R x 接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,则待测电阻R x的阻值为.(已知电流表的内阻为R g,电池的内阻为r,可变电阻接入电路的阻值为R).13.(1)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量:a.旋动部件,使指针对准电表左端的“0”刻线.b.将K放置到电阻挡“×100”的位置.c.将插入“+”、“﹣”插孔的表笔短接,旋动部件.使指针对准电阻的(选填“0刻线”或“∞”刻线).d.将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小.为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按的顺序进行操作,再完成读数测量.A.将K旋转到电阻挡“×1k”的位置B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准(2)某同学用该多用电表“×1k”的电阻挡测量某一待测量某一待测电阻(所有操作均正确),待指针稳定欲读数时,发现此外电阻的刻度线模糊不清,而表盘中央刻度线“15”清晰可见,并且指针停留位置恰好在电流最大刻度值的处,根据欧姆表的原理,待测电阻的阻值应为,测量完毕后,该同学应将k旋转至.14.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器.①如图1所示为某同学设计的多量程多用电表的原理示意图,虚线框中S为一个单刀多掷开关,通过操作开关,表笔B可以分别与触点1、2、…6接通,从而实现多用电表用来测量电阻、电流和电压的不同功能.在这个电路中,测电流和测电压时各有两个量程,测电阻时有“×10”和“×1k”两个挡位.其中E1<E2,R1的最大阻值小于R2的最大阻值.关于这个多用电表,下列说法中正确的是A.当开关S分别接触点1或2时,多用电表处于测电流的挡位,且接触点1时的量程比较大B.当开关S分别接触点3或4时,多用电表处于测量电阻的挡位,且接触点3时为“×1k”挡位C.当开关S分别接触点5或6时,多用电表处于测电流的挡位,且接触点5时的量程比较小D.使用多用电表各挡位时,电流均由A表笔一侧流入表头,且A表笔应为红色表笔②用多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图2所示.A.若所选挡位为直流100mA挡,则读数为mA.B.若所选挡位为电阻×100Ω挡,则读数为Ω;③用表盘为图2所示的多用电表正确测量了一个约2kΩ的电阻后,需要继续测量一个阻值约20Ω的电阻.在用红、黑表笔接触这个电阻两端进行测量之前,请选择以下必须的步骤,并按操作顺序逐一写出步骤的序号:A.将红表笔和黑表笔接触B.把选择开关旋转到“×1”位置C.把选择开关旋转到“×10”位置D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点④某小组的同学们发现欧姆表表盘刻度线不均匀,分析在同一个挡位下待测电阻两端的电压U与其阻值R x关系,他们分别画出了如图3所示的几种图象,其中可能正确的是④B某小组的同学们发现欧姆表表盘刻度线不均匀,分析在同一个挡位下待测电阻的功率P与其阻值R x关系,他们分别画出了如图4所示的几种图象,其中可能正确的是15.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。