2018届高三物理专题复习实验题专练(三)
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实验题专练(三)
1.某同学为了将一量程为3 V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表
(1)先用如图1a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3 kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱阻值调到12 kΩ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.
图1
(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：闭合开关，将两表笔断开，调节电阻箱，使指针指在“3.0 V”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“1 V”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
答案 (1)1.50 6 (2)∞ 1 (3)C
解析 (1)由图(b)所示电压表表盘可知，其分度值为0.1 V，示数为1.50 V；电源内阻不计，由图(a)所示电路图可知，电源电动势：E＝U＋IR＝U＋URVR，由题意可知：
E＝3＋3RV×3 000，E＝1.5＋1.5RV×12 000，解得：RV＝6 000 Ω＝6 kΩ，E＝4.5 V；
(2)两表笔断开，处于断路情况，相当于两表笔之间的电阻无穷大，故此处刻度应标阻值为∞，当指针指向3 V时，电路中的电流为Ig＝36 000 A＝0.000 5 A，此时电阻箱的阻值为R＝1.50.000 5
Ω＝3 kΩ，当电压表示数为1 V时，有1＝4.5R＋RxRVRx＋RVRxRVRx＋RV，解得Rx＝1 kΩ.
(3)根据闭合电路欧姆定律可知电池在刚使用时有 Ig＝Er＋RV＋R＝Er＋R＋RV，
测量电阻时电压表示数为
U＝Er＋R＋RVRxRV＋RxRVRxRg＋Rx，
欧姆表用一段时间调零时有Ig＝Er′＋RV＋R′＝Er′＋R′＋RV，
测量电阻时U′＝Er′＋R′＋RVRx′RV＋Rx′RVRx′RV＋Rx′，
比较可知r＋R＝r′＋R′，所以若电流相同，则Rx′＝Rx，即测量结果不变，C正确.
2.某同学在科普读物上看到：“劲度系数为k的弹簧从伸长量为x到恢复原长过程中，弹力做的功W＝12kx2”.他设计了如下的实验来验证这个结论.
图2
A.将一弹簧的下端固定在地面上，在弹簧附近竖直地固定一刻度尺，当弹簧在竖直方向静止不动时其上端在刻度尺上对应的示数为x1，如图2甲所示.
B.用弹簧测力计拉着弹簧上端竖直向上缓慢移动，当弹簧测力计的示数为F时，弹簧上端在刻度尺上对应的示数为x2，如图乙所示.则此弹簧的劲度系数k＝________.
C.把实验桌放到弹簧附近，将一端带有定滑轮、两端装有光电门的长木板放在桌面上，使滑轮正好在弹簧的正上方，用垫块垫起长木板不带滑轮的一端，如图丙所示.
D.用天平测得小车(带有遮光条)的质量为M，用游标卡尺测遮光条宽度d的结果如图丁所示，则d＝________ mm.
E.打开光电门的开关，让小车从光电门的上方以一定的初速度沿木板向下运动(未连弹簧)，测得小车通过光电门A和B时的遮光时间分别为Δt1和Δt2.改变垫块的位置，重复调节，直到Δt1＝Δt2时保持木板和垫块的位置不变.
F.用细绳通过滑轮将弹簧和小车相连，将小车拉到光电门A的上方某处，此时弹簧上端在刻度尺上对应的示数为x3，已知(x3－x1)小于光电门AB之间的距离，如图丙所示.由静止释放小车，测得小车通过光电门A和B时的遮光时间分别为Δt1和Δt2.
在实验误差允许的范围内，若12k(x3－x1)2＝________(用实验中测量的符号表示)，就验证了W＝12kx2的结论.
答案 Fx2－x1 3.5 12M(dΔt2)2－12M(dΔt1)2
解析 由胡克定律，F＝k(x2－x1)，解得，此弹簧的劲度系数k＝Fx2－x1.
根据游标卡尺的读数规则，遮光条宽度
d＝3 mm＋5×0.1 mm＝3.5 mm.
由动能定理可得，12k(x3－x1)2＝12Mv 22－12Mv 21
v1＝dΔt1
v2＝dΔt2
即若12k(x3－x1)2＝12M(dΔt2)2－12M(dΔt1)2，就验证了W＝12kx2的结论.
3.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡的规格为“3.8 V,0.3 A”，除了开关、导线外，还有如下器材：
电压表V: 量程0～5 V，内阻约5 kΩ
电流表A1：量程0～500 mA，内阻约0.5 Ω
电流表A2：量程0～100 mA，内阻约4 Ω
滑动变阻器R1：最大阻值10 Ω，额定电流2.0 A
滑动变阻器R2：最大阻值100 Ω，额定电流1.0 A
直流电源E：电动势约6 V，内阻约0.5 Ω
(1)上述器材中，电流表应选________，滑动变阻器应选________.(填器材符号)
(2)如图3甲所示，在电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零，闭合开关后，发现反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为________(用图中给出的导线符号表示).
图3
(3)通过实验得出了小灯泡的I－U图线如图乙，可知在小灯泡上的电压为2.0 V时，小灯泡的电阻是________ Ω.
(4)如果把该小灯泡直接接在电动势是2 V、内阻是8 Ω的电源上组成闭合回路，则通过小灯泡的电流为______ A.
答案 (1)A1 R1 (2)c (3)8 (4)0.16
解析 小灯泡上的电压为2.0 V，对应的电流为0.25 A，由欧姆定律可得小灯泡的电阻是R＝UI＝8 Ω，如果把该小灯泡直接接在电动势是2 V、内阻是8 Ω的电源上组成闭合回路，可在图乙上画出该电源的伏安特性曲线，该曲线与小灯泡的伏安特性曲线的交点对应的纵坐标值即为通过小灯泡的电流，为0.16 A.
