1、1第 2 讲 电学实验与创新1.(2018青海西宁二模)(14 分)要测量某种合金的电阻率.(1)若合金丝长度为 L,直径为 D,阻值为 R,则其电阻率 = .用螺旋测微器测合金丝的直径如图(甲)所示,读数为 mm. (2)图(乙)是测量合金丝阻值的原理图,S 2是单刀双掷开关.根据原理图在图(丙)中将实物连线补充完整.(3)闭合 S1,当 S2处于位置 a 时,电压表和电流表的示数分别为 U1=1.35 V,I1=0.30 A;当 S2处于位置 b 时,电压表和电流表的示数分别为 U2= 0.92 V,I2=0.32 A.根据以上测量数据判断,当 S2处于位置 (选填“a”或“b”)时,测量
2、相对准确,测量值 Rx= .(结果保留两位有效数字) 解析:(1)金属丝电阻 R= = = ,则电阻率 = ;由图示螺旋测微器可知,其示数为 0.5 mm+15.00.01 mm=0.650 mm;(2)如图所示(3)电流表内阻较大、分压明显,故接 b 位置时更加准确,即 S2处于位置 b,2根据欧姆定律,则有 Rx= =2.9 .0.920.32答案:(1) 0.650 (2)见解析图 (3)b 2.92.(2018天津南开区二模)(14 分)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关 T 和两个部件 P,Q.请根据下列步骤完成电阻测量:旋动部件 ,使指针对准电流的“0”刻线. 将 T 旋
3、转到电阻挡“100”的位置.将插入“+” “-”插孔的表笔短接,旋动部件 ,使指针对准电阻的 (填“0刻线”或“刻线”). 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 T 旋转到电阻挡“1k”的位置B.将 T 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,对电表进行校准某同学用该多用电表测量一个量程为 3 V 的电压表的内阻,他选择了电阻挡“100”并进行了正确的操作.测量时指针位置如图所示,得出电压表内阻为 3.0010
4、3 ,此时电压表的指针也偏转了.已知多用电表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”,表内电池电动势为 1.5 V,则电压表的示数应为 V(结果保留两位有效数字). 解析:旋动机械调零旋钮 P,使指针对准电流的“0”刻线.将插入“+” “-”插孔的表笔短接,旋动欧姆调零旋钮 Q,使指针对准电阻的 0 刻线.将两表笔分别与待测电阻相接,指针偏转角度过小,说明所选挡位太小,为准确测量电阻阻值,应将 T 旋转到电阻挡“1k”的位置,然后进行欧姆调零,然后再测电阻阻值,故正确操作为 ADC.欧姆表的内电阻等于中值电阻,R=15100 =1 500 ;电压表的内电阻 RV=3 000 ;故电压表读数为U=IRV=
5、 RV= 3 000 V=1.0 V.1.51 500+3 000答案:P Q 0 刻线 ADC 1.03.(2018江苏一模)(14 分)锂电池具有能量密度大、重量轻、寿命长、绿色环保等优点,已得到了广泛应用.图(甲)为某国产手钻内的可充电的锂电池,该电池标称电动势为 12 V.某实验小组想测定它的电动势和内电阻.同学们上网查得该电池的内电阻很小,大约只有几3十毫欧.他们从实验室找到了两个开关 S1和 S2、一个双量程电压表 V(03 V,015 V,内阻约几千欧)以及一个电阻箱(99.999 ,精度 0.001 ).并设计了如图(乙)所示的电路.接着完成了以下的实验 步骤:a.按图(乙)所
6、示电路连接实物电路;b.保持开关 S2断开,闭合开关 S1,读出电压表示数 U1;c.把电阻箱调到适当的阻值,再闭合开关 S2,此时电压表的示数 U2如图(丁)所示,电阻箱 R的示数如图(戊)所示;d.记下实验数据,并计算出锂电池的电动势和内电阻;e.实验完毕,整理实验器材.请完成下列问题:(1)请用笔画线,按图(乙)电路图将图(丙)中实物电路连接好.(2)根据图(丁)和图(戊)可知 U2= V、R= . (3)如果步骤 b 中测得 U1=12.5 V,根据以上测量数据可以计算出该电池的电动势 E= V,内电阻 r= . (4)请提出该小组操作中不当或可以改进的地方: . 解析:(1)画出按图
7、(乙)电路图所示的实物图,如图所示.(2)根据图(丁)和图(戊)可知:电压表读数为 U2=10.5 V电阻箱读数为 R=0.504 .(3)设电压表内阻为 RV,如果步骤 b 中测得 U1=12.5 V,根据闭合电路欧姆定律可得 U1=E因为 RVr,则 1故有 E=U1=12.5 V4根据闭合电路欧姆定律可得 E= (R+r)2将 U2=10.5 V,R=0.504 以及 E=12.5 V 代入可得内阻 r= -R= 0.096 .(4)该小组操作中只测了两组数据,误差较大,故可以改变电阻箱的阻值,重新进行测量,测多组数据取平均值或用图像处理数据,来使实验结果更精确.答案:(1)见解析图 (
8、2)10.5 0.504(3)12.5 0.096(4)改变电阻箱的阻值,重新进行测量,测多组数据取平均值或用图像处理数据4.(2018黑龙江大庆二模)(14 分)现有一个阻值大约为 20 的电阻,为了更精确地测量其电阻,实验室给出了以下器材:电流表 G1(050 mA,内阻 r1=3 )电流表 G2(0100 mA,内阻 r2=1 )定值电阻 R1(R1=150 )定值电阻 R2(R2=15 )滑动变阻器 R(05 )干电池(1.5 V,内阻不计)开关 S 及导线若干(1)某同学设计了如图(甲)所示的电路图,其中 A,B 一个为被测电阻、一个为定值电阻,请问图中电阻 (填“A”或“B”)为被
9、测电阻,定值电阻应选 (填“R 1”或“R2”). (2)若某次测得电流表 G1,G2的示数分别为 I1,I2.则被测电阻的大小为 (用已知和测量物理量的符号表示). (3)若通过调节滑动变阻器,该同学测得多组 I1,I2的实验数据,根据实验数据做出 I1,I2的图像如图(乙)所示,并求得图像的斜率 k=1.85,则被测电阻的大小为 (保留三位有效数字). 解析:(1)G 1和定值电阻 A 串联相当于电压表,两电流表读数之差可测出流过被测电阻 B 的电流,从而计算出被测电阻 B 的阻值.故图中电阻 B 为被测电阻.为使两电流表偏转比例相近,两支路电阻应相近,则定值电阻应选 R2.(2)被测电阻
10、的电流 I=I2-I1,被测电阻的电压 U=I1(r1+R2),则被测电阻的阻值R= .1(1+2)21(3)由 R= 可得 I2=(1+ )I1;对比图像可得 1+ =k=1.85,1(1+2)215解得 R= 21.2 .3+150.85答案:(1)B R 2 (2) (3)21.21(1+2)215.(2018四川宜宾模拟)(14 分)某同学想测量一个量程为 03 V,内阻约 3 k 的电压表V 的内阻 Rx,所用的实验器材有:待测电压表 V;电流表 A(量程 01.2 mA,内阻为 RA=100 );滑动变阻器 R1(0500 );定值电阻 R=5.0 k;电阻箱 R0(09 999.
11、9 );电源 E(电动势 8 V,内阻较小);开关一个、导线若干.(1)要把电流表 A 改为量程 012 V 的电压表,应与电流表 A 串联的电阻箱 R0电阻调为 ; (2)按如图(a)所示电路连接好电路,将电阻箱阻值按照上述第(1)问计算结果调节好,闭合开关 S 前应先将滑动变阻器的滑片调到最 (选填“左”或“右”)端.实验中,多次调节滑动变阻器,记下电压表 V 的示数 U 和电流表 A 的示数 I; (3)该同学以 I 为纵坐标,U 为横坐标建立坐标系,根据测得数据描点作图如图(b)所示.由电路图可知 I 与 U 的关系式为 I= (用题中所给物理量符号表示),结合图线(b)和已知数据可求
12、得待测电压表内阻 Rx= k;(结果保留 2 位有效数字) (4)该同学还想利用图(a)电路,测量一量程为 01 V、内阻约 2 k 的电压表内阻,为保证实验中的测量数据变化范围尽量大,只需更换一个定值电阻即可,若有四个阻值分别为 2.0 k,8.0 k, 14.0 k,20.0 k 的定值电阻可供选择,他应选用阻值为 k 的定值电阻. 解析:(1)与电流表 A 串联的电阻箱 R0电阻为 R0= -RA= - 121.2103100 =9 900 .(2)闭合开关 S 前应先将滑动变阻器滑片调到最左端.(3)根据欧姆定律得 I= = U,图像的斜率 k= ,由数学知识可得 k=+0+1+0+1
13、+0+610-4.代入数据解得 Rx3.2 k.7.202.80(4)测量量程为 01 V、内阻约 2 k 电表内阻,则此电压表的最大电压为 1 V,最大电流为I1= .定值电阻与电压表串联,电源电压为 8 V,所以定值电阻最大电压为 7 V,最大电流为11I1,则定值电阻 R= = = R1= 2 k=14.0 k.21211 21 71所以应选用阻值为 14.0 k 的定值电阻.答案:(1)9 900 (2)左(3) U 3.2(3.03.3 均可) (4)14.01+0+6.(2018安徽二模)(15 分)LED 绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为 3 V 的
14、 LED 灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约 500 ,电学符号与小灯泡电学符号 相同.实验室提供的器材有:A.电流表 A1(量程为 0 至 50 mA,内阻 RA1约为 3 )B.电流表 A2(量程为 0 至 3 mA,内阻 RA2=15 )C.定值电阻 R1=697 D.定值电阻 R2=1 985 E.滑动变阻器 R(0 至 20 )一个F.电压表 V(量程为 0 至 12 V,内阻 RV=1 k)G.蓄电池 E(电动势为 12 V,内阻很小)F.开关 S 一个(1)如图所示,请选择合适的器材,电表 1 为 ,电表 2 为 ,定值电阻为 .(填写器材前的字母编号) (2)将采用
15、的电路图补充完整.(3)写出测量 LED 灯正常工作时的电阻表达式 Rx= (填字母),当表达式中的 (填字母)达到 ,记下另一电表的读数代入表达式,其结果为 LED 灯正常工作时电阻.解析:(1)由电表 2、一定值电阻和 LED 灯连接关系,可知电表 2 与一定值电阻串联后可测LED 灯的电压,将电流表和定值电阻之间组合可发现定值电阻 R2和电流表 A2两者组合,可测得的最大电压为 3 mA (15 +1 985 )=6 V,因为 LED 灯的额定电压为 3 V,所以使用定7值电阻 R2和电流表 A2与 LED 灯并联较为合理,这样使指针的偏角正好合适.LED 灯的额定电流大约为 =6 mA
16、,因为电表 1 测量该支路的电流,可以发现使用电压表 V 来测电流较为合理,可测得的最大电流为 = 12 mA.综上所述,电表 1 为 F,电表 2 为 B,定值电阻为 D.(2)连接电路图,其中滑动变阻器应采用分压接法,如图所示.(3)根据欧姆定律,可得 LED 两端的电压为 I2(R2+RA2),流过 LED 灯的电流为 -I2,所以 LED灯正常工作时的电阻表达式 Rx= .LED 灯的额定电压为 3 V,要使 LED 灯两端的电压为 3 V,需使 I2= =1.5 mA,此时所测得的 Rx为 LED 灯正常工作时的电阻.315+1 985答案:(1)F B D (2)见解析图(3) I
17、 2 1.5 mA7.(2018北京海淀区二模)(15 分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“3.0 V,0.5 A”,实验电路如图 1 所示.现备有下列器材:A.电流表 A(量程 00.6 A,内阻约 0.1 )B.电压表 V(量程 03 V,内阻约 3 k)C.滑动变阻器 R1(05 ,3.0 A)D.滑动变阻器 R2(0100 ,1.25 A)E.电源 E(电动势为 3.0 V,内阻不计)F.开关 S 和若干导线(1)为了调节方便,滑动变阻器应选用 (请填写选项前对应的字母). 8(2)请根据图 1 中的电路,用笔画线代替导线,将图 2 中的器材连接成完整的实验电路
18、.(不要改动已连接的导线)(3)测得通过小灯泡的电流与加在它两端的电压数据,如下表所示.组数 1 2 3 4 5 6 7U/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00I/A 0 0.09 0.21 0.34 0.40 0.46 0.50根据上表中实验数据,在图 3 所示的坐标图上作出该灯泡的 I-U 图线.由图线发现在电流 I增大过程中,小灯泡电阻 (选填“减小” “不变”或“增大”). (4)由 I-U 图线可知,小灯泡两端电压为 2.4 V 时的实际功率是 W(结果保留两位有效数字). 解析:(1)为方便实验操作,滑动变阻器应选择 C.(2)根据电路图连接实物图,实物图如图(甲)所示.(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后根据描出的点作出图像如图(乙)所示.由图像可知,随电流 I 增大电压 U 增大,且电压与电流的比值增大,即灯泡电阻增大;(4)由图像可知,当 U=2.4 V 时,I=0.48 A,灯泡实际功率 P=UI=2.40.48 W1.2 W.答案:(1)C (2)见解析图(甲)(3)图像见解析图(乙) 增大 (4)1.2
