2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 1-7-15 電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新訓(xùn)練

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1、1-7-15 電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 課時(shí)強(qiáng)化訓(xùn)練 1.(2018·天津理綜)某同學(xué)用伏安法測(cè)定待測(cè)電阻Rx的阻值(約為10 kΩ),除了Rx、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線外,還有下列器材供選用: A.電壓表(量程0~1 V,內(nèi)阻約10 kΩ) B.電壓表(量程0~10 V,內(nèi)阻約100 kΩ) C.電流表(量程0~1 mA,內(nèi)阻約30 Ω) D.電流表(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.05 Ω) E.電源(電動(dòng)勢(shì)1.5 V,額定電流0.5 A,內(nèi)阻不計(jì)) F.電源(電動(dòng)勢(shì)12 V,額定電流2 A,內(nèi)阻不計(jì)) G.滑動(dòng)變阻器R0(阻值范圍0~10 Ω,額定電流2 A) (1)為使測(cè)量盡量準(zhǔn)確,電壓

2、表選用__________,電流表選用__________,電源選用________。(均填器材的字母代號(hào)) (2)畫出測(cè)量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖。 (3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確,從實(shí)驗(yàn)原理上看,待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)__________其真實(shí)值(填“大于”、“小于”或“等于”),原因是________________________________。 [解析] 本題考查伏安法測(cè)電阻。 (1)由于Rx的阻值約為10 kΩ,電壓表內(nèi)阻應(yīng)遠(yuǎn)大于10 kΩ,故電壓表應(yīng)選B;電路電流最大值約為1 mA,故電流表應(yīng)選C;電源應(yīng)選F。 (2)因Rx>,屬于大電阻,故電流表采用內(nèi)接法,而滑動(dòng)

3、變阻器R0的阻值小于Rx,則滑動(dòng)變阻器R0采用分壓式接法,如答案圖所示。 (3)由于電壓表的讀數(shù)為電阻Rx和電流表內(nèi)阻的分壓和,而電流表的讀數(shù)是流過(guò)Rx的實(shí)際電流,故待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)大于其真實(shí)值。 [答案] (1)B C F (2)如圖所示 (3)大于 電壓表的讀數(shù)大于待測(cè)電阻兩端實(shí)際電壓(其他正確表述也可) [知識(shí)拓展] 若滑動(dòng)變阻器的阻值小于被測(cè)電阻值,為減小誤差,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法。 2.(2018·山東菏澤一模)某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的電路測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,圖中兩個(gè)電流表相同,定值電阻阻值為R0。 (1)電路中R0的作用為_(kāi)_________。 (2)閉合

4、開(kāi)關(guān)S1之前,先將電阻箱接入電路的阻值調(diào)到__________(填“最大”或“最小”),閉合開(kāi)關(guān)S1,再閉合開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表A2的指針偏轉(zhuǎn)較大(接近滿偏),讀出電流值I0,讀出這時(shí)電阻箱的阻值R1;斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表A2的示數(shù)再次為I0,讀出這時(shí)電阻箱的阻值R2,則電流表A1的阻值為_(kāi)_________。 (3)再閉合開(kāi)關(guān)S 3,依次調(diào)__________(填“大”或“小”)電阻箱的阻值,記錄每次調(diào)節(jié)后電阻箱的阻值R,并記錄每次調(diào)節(jié)后電流表A1的示數(shù)I,根據(jù)記錄的R、I,作出IRI圖像,則圖像可能是__________。 (4)若根據(jù)記錄的R

5、、I,作出 -R圖像,通過(guò)對(duì)圖像的處理,得到圖像與縱軸的截距為a,圖像的斜率為b,則電源的電動(dòng)勢(shì)E=__________,電源的內(nèi)阻r=__________。 [解析] (1)電路中R0作為保護(hù)電阻,起到保護(hù)電路元件的作用。 (2)為了防止電路中的電流過(guò)大,閉合開(kāi)關(guān)S1之前,應(yīng)將電阻箱接入電路的電阻調(diào)到最大。根據(jù)等效替代法可知,電流表A1的內(nèi)阻為R1-R2。 (3)由于再閉合開(kāi)關(guān)S 3之前電流表接近滿偏,因此應(yīng)調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)逐漸減小,則可知應(yīng)依次調(diào)大電阻箱的阻值。由閉合電路歐姆定律得E=I(R+RA1+R 0+r),得到IR=E-I(r+R 0+RA1),可見(jiàn)D項(xiàng)正確。 (4

6、)由E=I(R+RA1+R0+r),得=R+(r+R0+RA1),根據(jù)題意有=b,得E=,由(r+R0+RA1)=a,得r=-R0-(R1-R2)=+R2-R0-R1。 [答案] (1)保護(hù)電路元件(或保護(hù)電路) (2)最大 R1-R2 (3)大 D (4) +R2-R0-R1 3.(2018·湖北四地七校2月)如圖所示為多量程多用電表的示意圖。 (1)測(cè)量某電阻時(shí),用歐姆擋“×100”擋時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,他應(yīng)該換用歐姆擋__________擋(填“× 10”或“×1 k”),換擋后在測(cè)量前要先進(jìn)行__________,若接通3、4時(shí)分別對(duì)應(yīng) “×10”、“×100”

7、擋,則E ′=__________E。 (2)表頭G的標(biāo)記值為10 mA,10 Ω ,據(jù)此改裝的多用電表測(cè)電流時(shí)的讀數(shù)總比標(biāo)準(zhǔn)電流表的讀數(shù)偏大,則表頭G內(nèi)阻的真實(shí)值__________(填“大于”或“小于”)10 Ω。 (3)現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材: A.表頭G,標(biāo)記值為10 mA,10 Ω; B.電阻箱R(0~999.9 Ω); C.滑動(dòng)變阻器R1(0~200 Ω,額定電流1 A); D.滑動(dòng)變阻器R2(0~2 kΩ,額定電流1 A); E.直流電源E1(電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,內(nèi)阻很小); F.直流電源E2(電動(dòng)勢(shì)為12 V,內(nèi)阻很小); G.開(kāi)關(guān)S1、S2,導(dǎo)線若干 請(qǐng)?jiān)谒o

8、的方框中,用上述器材設(shè)計(jì)一個(gè)用半偏法較準(zhǔn)確地測(cè)量表頭G內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖,并在電路圖中標(biāo)明所選擇器材的物理量符號(hào)。 [解析] (1)用歐姆擋“×100”擋時(shí),指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,說(shuō)明待測(cè)電阻較大,應(yīng)換為倍率更大的“×1 k”擋位。歐姆表更換擋位后,需要重新歐姆調(diào)零。若接通3、4時(shí)分別對(duì)應(yīng)“×10”、“×100”擋,則E ′=10E。 (2)由I0R0=(I-I0)R,得I=I0,當(dāng)I的讀數(shù)比真實(shí)值偏大,說(shuō)明R0的真實(shí)值比改裝表計(jì)算時(shí)的代入值10 Ω偏小。 (3)根據(jù)半偏法的原理可知,應(yīng)選用0~999.9 Ω的電阻箱,為了減小系統(tǒng)誤差的影響,應(yīng)選擇阻值大的滑動(dòng)變阻器R2,且應(yīng)

9、用限流式接法。同時(shí)為了滿足電流的要求,應(yīng)選擇電動(dòng)勢(shì)大的電源E2。最終的電路設(shè)計(jì)如答案圖所示。 [答案] (1)×1 k 歐姆調(diào)零 10 (2)小于 (3)如圖所示 4.(2018·山西太原一模)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路同時(shí)測(cè)量電壓表(量程為3 V,內(nèi)阻幾千歐)和微安表(量程為300 μA,內(nèi)阻約一千歐)的內(nèi)阻。 (1)按實(shí)驗(yàn)原理將圖乙中的實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路。 (2)實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)進(jìn)行了如下操作,完成下列問(wèn)題: ①閉合K1,用伏安法測(cè)微安表內(nèi)阻。為了測(cè)量更加準(zhǔn)確,定值電阻R0應(yīng)該選擇的是__________; A.10 Ω

10、B.100 Ω C.1 kΩ D.7.8 kΩ ②閉合K1前,為保護(hù)電路不受損壞,圖甲中滑動(dòng)變阻器R的滑片應(yīng)置于________端(選填“左”或“右”); ③閉合K后,調(diào)整滑動(dòng)變電阻器R,讓電壓表和微安表的示數(shù)盡可能的大。測(cè)得電壓表的示數(shù)為U1,微安表的示數(shù)為I1,定值電阻的值為R0,則微安表的內(nèi)阻為_(kāi)_________; ④斷開(kāi)K1,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和電阻箱,當(dāng)電阻箱的讀數(shù)為R1時(shí),電壓表的示數(shù)為U2,微安表的示數(shù)為I2,則電壓表的內(nèi)阻為_(kāi)_________。 [解析] (1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖。 (2)①電壓表兩端電壓與R0和微安

11、表的總電壓相等,結(jié)合歐姆定律分析可知應(yīng)選D。 ②閉合K前,為保護(hù)電路元件不受損壞,圖甲中滑動(dòng)變阻器R的滑片應(yīng)置于左端。 ③閉合K1,電阻R1被短路,所以電壓表測(cè)得R0和微安表的總電壓,則有U1=I(R0+RμA),可得微安表的阻值RμA=-R0。 ④由=可得電壓表內(nèi)阻RV=。 [答案] (1)如圖所示 (2)①D?、谧蟆、郏璕0?、? 5.(2018·安徽A10聯(lián)盟聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組成員要測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,已知該干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V,內(nèi)阻約為0.50 Ω;實(shí)驗(yàn)室提供了電壓表V(量程為0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ)、電流表A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻為0.70 Ω)

12、、滑動(dòng)變阻器R(10 Ω,2 A)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。 (1)為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差,請(qǐng)?jiān)趫D1方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 (2)在圖2中按設(shè)計(jì)的電路圖完善實(shí)物圖的連接。 (3)通過(guò)多次測(cè)量并記錄對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U,利用這些數(shù)據(jù)在圖3中畫出了UI圖線。由圖線可以得出此干電池的電動(dòng)勢(shì)E=________V(保留3位有效數(shù)字),內(nèi)阻r=__________Ω(保留2位有效數(shù)字)。 (4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)電流表發(fā)生了故障,于是小組成員又找來(lái)一個(gè)電壓表和一個(gè)定值電阻,組成了如圖4所示的電路,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭,讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2,描繪出U1- U2圖像如圖5

13、所示,圖線斜率為k,與橫軸的截距為a,則電源的電動(dòng)勢(shì)E=__________,內(nèi)阻r=__________。(用k、a、R0表示) [解析] (1)由于電流表內(nèi)阻已知,則應(yīng)采用電流表相對(duì)電源的內(nèi)接法,電路圖如圖所示。 (2)對(duì)照電路圖,實(shí)物圖完善后如圖所示。 (3)根據(jù)U=E-I(RA+r)以及圖像可知,電源的電動(dòng)勢(shì)為E=1.45 V,r+RA== Ω=1.30 Ω,故r=1.30 Ω-0.70 Ω=0.60 Ω; (4)由閉合電路歐姆定律可知:E=U2+r,變形得:U1=U2-, 當(dāng)U1=0時(shí),U2=a,則有:=a,又=k。 解得:E=,r=。 [答案] (1)見(jiàn)解

14、析 (2)見(jiàn)解析 (3)1.45(1.44~1.46之間均可) 0.60(0.58~0.62之間均可) (4)  6.(2018·河南六市一聯(lián),23)(10分)某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。ab是一段粗細(xì)均勻的金屬電阻絲,R0是阻值為6 Ω的保護(hù)電阻,學(xué)生電源的輸出電壓為10 V,電流表可視為理想電表。 (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑如圖所示,其直徑為_(kāi)_________mm。 (2)先接通電源,后閉合開(kāi)關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零,利用多用電表檢查故障(電路中故障只有一處),先將選擇開(kāi)關(guān)旋至直流電壓擋,測(cè)得各點(diǎn)間的電壓如下表格。 e、d間電壓

15、e、c間電壓 e、b間電壓 e、a間電壓 e、h間電壓 0 V 10 V 10 V 10 V 10 V 由此可以判斷電路發(fā)生的故障是__________。 (3)排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),閉合開(kāi)關(guān)K,調(diào)節(jié)線夾的位置,記錄金屬電阻絲ab接入電路的長(zhǎng)度L和對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I,根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出了-L圖像。由圖像和測(cè)得的數(shù)據(jù)可估算出該金屬絲的電阻率為_(kāi)_________Ω·m。(π取3,保留1位有效數(shù)字) (4)若電流表不能視為理想電表,考慮電流表的電阻,則電阻率的測(cè)量值__________真實(shí)值。(選填“大于”、“等于”或“小于”) [解析] (1)直徑d=0

16、.500 mm+40.0×0.01 mm=0.900 mm。 (2)因e、c間電壓為10 V,而e、d間電壓為0 V,則可判斷發(fā)生的故障是c、d間斷路。 (3)由歐姆定律有I=,又RL=ρ,S=π,得=L+,再結(jié)合圖像得出=1.0 A-1·m-1,解得ρ=6×10-6 Ω·m。 (4)若考慮電流表內(nèi)阻,則由歐姆定律有I=,又RL=ρ,S=π,得=L+,可知電流表內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量值沒(méi)有影響。 [答案] (1)0.900±0.001 (2)c、d間斷路 (3)6×10-6 (4)等于 [解題指導(dǎo)] (1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻線是否露出。(2)根據(jù)電壓表的測(cè)量特點(diǎn)及測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)合電路圖可分析判斷故障原因。(3)根據(jù)電路圖求出圖像的函數(shù)表達(dá)式,然后結(jié)合圖像求電阻率。(4)根據(jù)圖像與函數(shù)表達(dá)式分析解答。 9

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