2019年高考物理 母題題源系列 專題18 電學(xué)實(shí)驗(yàn)(含解析)
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1、專題18 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 【母題來源一】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(全國Ⅰ卷) 【母題原題】某同學(xué)要將一量程為250 μA的微安表改裝為量程為20 mA的電流表。該同學(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1 200 Ω,經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進(jìn)行改裝。然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表,根據(jù)圖(a)所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)(虛線框內(nèi)是改裝后的電表)。 (1)根據(jù)圖(a)和題給條件,將(b)中的實(shí)物連接。 (2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0 mA時(shí),微安表的指針位置如圖(c)所示,由此可以推測(cè)出改裝的電表量程不是預(yù)期值,而是__________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.18
2、 Ma B.21 mA C.25mA D.28 mA (3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是__________。(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤,實(shí)際內(nèi)阻大于1 200 Ω B.微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤,實(shí)際內(nèi)阻小于1 200 Ω C.R值計(jì)算錯(cuò)誤,接入的電阻偏小 D.R值計(jì)算錯(cuò)誤,接入的電阻偏大 (4)要達(dá)到預(yù)期目的,無論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確,都不必重新測(cè)量,只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可,其中k=__________。 【答案】(1) (2)C (3)AC (4) 【解析】(1)電表改裝時(shí),微安表應(yīng)與定值電阻R并聯(lián)接入虛線框內(nèi),則實(shí)物電路連接如下
3、圖所示: (2)由標(biāo)準(zhǔn)毫安表與該裝表的讀數(shù)可知,改裝后的電流表,實(shí)際量程被擴(kuò)大的倍數(shù)為:倍。故當(dāng)原微安表表盤達(dá)到滿偏時(shí),實(shí)際量程為:,故本小題選C; (3)根據(jù),得:,改裝后的量程偏大的原因可能是,原微安表內(nèi)阻測(cè)量值偏小,即電表實(shí)際內(nèi)阻真實(shí)值,大于1200Ω;或者因?yàn)槎ㄖ惦娮鑂的計(jì)算有誤,計(jì)算值偏大,實(shí)際接入定值電阻R阻值偏小。故本小題選AC; (4)由于接入電阻R時(shí),改裝后的表實(shí)際量程為25 mA,故滿足;要想達(dá)到預(yù)期目的,即將微安表改裝為量程為20 mA電流表,應(yīng)滿足,其中,聯(lián)立解得:或。 【母題來源二】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(全國Ⅱ卷) 【母題原題】某小
4、組利用圖(a)所示的電路,研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關(guān)系,圖中V1和V2為理想電壓表;R為滑動(dòng)變阻器,R0為定值電阻(阻值100 Ω);S為開關(guān),E為電源。實(shí)驗(yàn)中二極管置于控溫爐內(nèi),控溫爐內(nèi)的溫度t由溫度計(jì)(圖中未畫出)測(cè)出。圖(b)是該小組在恒定電流為50.0μA時(shí)得到的某硅二極管U–I關(guān)系曲線?;卮鹣铝袉栴}: (1)實(shí)驗(yàn)中,為保證流過二極管的電流為50.0μA,應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使電壓表V1的示數(shù)為U1=__________mV;根據(jù)圖(b)可知,當(dāng)控溫爐內(nèi)的溫度t升高時(shí),硅二極管正向電阻__________(填“變大”或“變小”),電壓表V1示數(shù)_____
5、_____(填“增大”或“減小”),此時(shí)應(yīng)將R的滑片向__________(填“A”或“B”)端移動(dòng),以使V1示數(shù)仍為U1。 (2)由圖(b)可以看出U與t成線性關(guān)系,硅二極管可以作為測(cè)溫傳感器,該硅二極管的測(cè)溫靈敏度為=__________×10–3V/℃(保留2位有效數(shù)字)。 【答案】(1)5.00 變小 增大 B (2)2.8 【解析】(1)U1=IR0=100 Ω×50×10–6 A=5×10–3 V=5 mV由,I不變,溫度升高,U減小,故R減?。挥捎赗變小,總電阻減小,電流增大;R0兩端電壓增大,即V1表示數(shù)變大,只有增大電阻才能使電流減小,故華東變阻器向右調(diào)節(jié),
6、即向B短調(diào)節(jié)。 (2)由圖可知,=2.8×10–3V/℃ 【母題來源三】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(全國Ⅲ卷) 【母題原題】某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5 Ω、量程為100 μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn),要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對(duì)應(yīng)電流表表盤的50 μA刻度??蛇x用的器材還有:定值電阻R0(阻值14 kΩ),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值500 Ω),電阻箱(0~99 999.9 Ω),干電池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),紅、黑表筆和導(dǎo)線若干。 (1)歐姆表設(shè)計(jì) 將圖(a)中的實(shí)物連線組成歐姆表。歐姆表改
7、裝好后,滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為__________Ω:滑動(dòng)變阻器選__________(填“R1”或“R2”)。 (2)刻度歐姆表表盤 通過計(jì)算,對(duì)整個(gè)表盤進(jìn)行電阻刻度,如圖(b)所示。表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75,則a、b處的電阻刻度分別為__________、__________。 (3)校準(zhǔn) 紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使歐姆表指針指向__________kΩ處;將紅、黑表筆與電阻箱連接,記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對(duì)應(yīng)的測(cè)量值,完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量。若校準(zhǔn)某刻度時(shí),電阻箱旋鈕位置如圖(c)所示,則電阻箱接入的阻值為__________Ω。
8、 【答案】(1) 900 R1 (2)45 5 (3)0 35 000.0 【解析】(1)連線如圖: 根據(jù)歐姆表的改裝原理,當(dāng)電流計(jì)滿偏時(shí),則,解得R=900Ω;為了滑動(dòng)變阻器的安全,則滑動(dòng)變阻器選擇R1; (2)在a處,,解得Rxa=45kΩ; 在b處,則,解得Rxb=5kΩ; (3)校準(zhǔn):紅黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使歐姆表指針指到0 kΩ處;由圖可知,電阻箱接入的電阻為:R=35 000.0 Ω。 【母題來源四】2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理(天津卷) 【母題原題】現(xiàn)測(cè)定長金屬絲的電阻率。 (1)某次用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示
9、,其讀數(shù)是______。 (2)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路,盡量準(zhǔn)確地測(cè)量一段金屬絲的電阻。這段金屬絲的電阻約為,畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,并標(biāo)明器材代號(hào)。 電源(電動(dòng)勢(shì),內(nèi)阻約為) 電流表(量程,內(nèi)阻) 電流表(量程,內(nèi)阻約為) 滑動(dòng)變阻器(最大阻值,額定電流) 開關(guān)及導(dǎo)線若干 (3)某同學(xué)設(shè)計(jì)方案正確,測(cè)量得到電流表的讀數(shù)為,電流表的讀數(shù)為,則這段金屬絲電阻的計(jì)算式______。從設(shè)計(jì)原理看,其測(cè)量值與真實(shí)值相比______(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。 【答案】(1)(均可) (2) (3) 相等 【解析】(1)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)法則可知讀數(shù)為。因該實(shí)驗(yàn)沒有電壓表
10、,電流表A1的內(nèi)阻已知,故用A1表當(dāng)電壓表使用,為了調(diào)節(jié)范圍大,應(yīng)用分壓式滑動(dòng)變阻器的接法,則點(diǎn)如圖如圖 由電路圖可知流過電流為,電阻兩端的電壓為,因此電阻 該實(shí)驗(yàn)的電流為真實(shí)電流,電壓也為真實(shí)電壓,因此測(cè)得值和真實(shí)值相等。 【命題意圖】考查電流表量程的改裝關(guān)鍵是電壓相等,各支路電流之和等于總量程。若量程擴(kuò)大N倍,則并聯(lián)一個(gè)阻值為的電阻。描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn),涉及電路原理圖的繪制、電表的讀數(shù)和數(shù)據(jù)的處理,意在考查考生對(duì)電路基礎(chǔ)知識(shí)、電表讀數(shù)的掌握情況及簡(jiǎn)單的推理能力。做此類實(shí)驗(yàn),一定要注意實(shí)驗(yàn)原理,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,選擇合適的器材,在讀取電表數(shù)據(jù)時(shí),一定要注意選取的量程和分度
11、值。本題要求考生根據(jù)四個(gè)表盤來判斷電表的類別及彼此的對(duì)應(yīng)關(guān)系,考查了考生簡(jiǎn)單的推理能力。 【考試方向】與電阻測(cè)量有關(guān)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)仍是高考命題的熱點(diǎn),同進(jìn)伴隨對(duì)基本儀器的讀數(shù)能力的考查,命題形式可能為填空、選擇性填空、電路圖或?qū)嵨镞B線、圖象圖表分析等;重視對(duì)實(shí)驗(yàn)操作能力的考查;實(shí)驗(yàn)器材的選擇,包括滑動(dòng)變阻器、電阻箱、電表量程的選擇。 【得分要點(diǎn)】 1、多用電表測(cè)電阻使用“五步”法 (1)選檔:選倍率,一般要選擇比被測(cè)電阻的估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級(jí)的倍率,如估計(jì)值為200 Ω就應(yīng)該選×10的倍率; (2)調(diào)零:進(jìn)行歐姆調(diào)零; (3)測(cè)量:將紅、黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量; (4)讀數(shù):將指
12、針示數(shù)乘以倍率,得測(cè)量值; (5)整理:測(cè)量結(jié)束后,將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋。 特別注意:用歐姆擋測(cè)電阻時(shí),如果指針偏轉(zhuǎn)角度太?。粗羔?biāo)傅臍W姆刻度值太大),應(yīng)該適當(dāng)增大倍率重新調(diào)零后再測(cè)量;如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太?。瑧?yīng)該適當(dāng)減小倍率重新調(diào)零后再測(cè)量。 2、控制電路的設(shè)計(jì)技巧 (1)滑動(dòng)變阻器控制電路的方式有分壓式和限流式兩種,下列幾種情況必須選用分壓式接法: ①要求被控制電路的電流(或電壓)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)(如:測(cè)繪導(dǎo)體的伏安特性曲線等實(shí)驗(yàn)); ②被控制電路的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0時(shí); ③實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要
13、求測(cè)量多組數(shù)據(jù))時(shí); ④若采用限流式接法,電路中實(shí)際電壓(或電流)的最小值仍超過電表或電器的額定值時(shí)。 (2)若測(cè)量電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié),只是小范圍內(nèi)測(cè)量,且被控制電路的電阻RL與滑動(dòng)變阻器的最大值R0接近或RL略小于R0,則應(yīng)該采用限流式接法。測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)必須采用限流式接法。 3、電學(xué)儀器的選擇 (1)電源的選擇:一般可以根據(jù)待測(cè)電路的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源。 (2)電表的選擇:一般根據(jù)電源的電動(dòng)勢(shì)或待測(cè)用電器的額定電壓選擇電壓表;根據(jù)待測(cè)電流的最大電流選擇電流表;選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針偏轉(zhuǎn)的幅度較大,一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏
14、以上,以減小讀數(shù)的偶然誤差,提高精確度。 4、實(shí)物圖連接注意 (1)一般先從電源正極開始,須看電流的方向,將干路元件依次連線; (2)最后并接電壓表; (3)連線時(shí)要注意電表的正、負(fù)接線柱,要使電流從正接線柱流入,負(fù)接線柱流出。 5、器材選擇的一般步驟是: (1)找出唯一性的器材; (2)草畫電路圖(暫不把電表接入); (3)估算最大值(在限流電路中把滑動(dòng)變阻器觸頭推向最小值); (4)考慮能否都使電表達(dá)到滿偏的1/3以上,且不超過電表的量程。 1.(2019·天津高考模擬)某實(shí)驗(yàn)小組要研究小燈泡在不同電壓下的工作特點(diǎn),進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)。 (1)首先測(cè)量某電源的電
15、動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。由于擔(dān)心電源內(nèi)阻過小,因此給電源串聯(lián)了一個(gè)定值電阻R0,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。電路如圖(a)所示,缺失的導(dǎo)線應(yīng)該是_____和_____相連(填“a”、“b”或“c”)。電路補(bǔ)充完整后,多次測(cè)量記錄數(shù)據(jù),并做出如圖(b)所示的U–I圖像,由圖像可得該電源電動(dòng)勢(shì)為E=_____V。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)小燈泡規(guī)格為“3.0 V,0.6 A”,測(cè)得其伏安特性曲線如圖(c)所示。取三個(gè)這種小燈泡,與(1)中電源按如圖(d)所示電路連接,A燈恰好正常發(fā)光。由此,可求得電源內(nèi)阻r=_____Ω,(1)中定值電阻R0=_____Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【答案】(1)a c 4.
16、8 (2)1 3.8 【解析】(1)由于電源的內(nèi)阻較小,為了減小測(cè)量誤差,所以電流表應(yīng)內(nèi)接,即a、c相連;圖象與縱軸交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì),所以電動(dòng)勢(shì)為4.8 V; (2)由A燈恰好正常發(fā)光可知,B、C燈泡中的電流為0.3 A,由圖(c)可知,B、C燈泡兩燈電壓為1.2 V,所以電源內(nèi)阻上的電壓為:,流過電源的電流與A燈中的電流相同即為0.6 A,所以電源的內(nèi)阻,由圖(b)可知,短路電流為1 A,即有:,解得:。 2.(2019·重慶南開中學(xué)高考模擬)某物理興趣小組準(zhǔn)備測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材: A.電流表(量程,內(nèi)阻為) B.電流表(量程,內(nèi)阻為) C.電壓表
17、(量程,內(nèi)阻很大) D.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍,額定電流) E.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍,額定電流) F.定值電阻 G.定值電阻 以及待測(cè)干電池,開關(guān)、導(dǎo)線若干。 同學(xué)們根據(jù)提供的器材,設(shè)計(jì)了如圖的實(shí)驗(yàn)電路圖。 (1)請(qǐng)根據(jù)電路圖,將實(shí)物圖中連線補(bǔ)充完整。 (2)為了盡量減小誤差且方便操作,圖中電流表應(yīng)選擇________(填或),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(填或),定值電阻應(yīng)選擇________(填或)。 (3)同學(xué)們利用上述實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)得了多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并將電流表的讀數(shù)作為橫坐標(biāo),電壓表的讀數(shù)作為縱坐標(biāo),選取合適的標(biāo)度,繪制了如圖的圖線。則該小組同學(xué)測(cè)定的干電池電動(dòng)__
18、______,內(nèi)阻________。(填含有、、的表達(dá)式) 【答案】(1) (2) (3) 【解析】(1)實(shí)物連線圖如圖: (2)因測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì),干電池的電阻約為,因此電路的最大電流約為500 mA,因此選A2量程過大,因此要選擇A1并聯(lián)電阻改裝電流表即可;則電流表選擇A1即可;滑動(dòng)變阻器R2阻值過大,不方便操作,則滑動(dòng)變阻器選擇R1即可;定值電阻選擇R3以后可將電流表A1改為600 mA量程,滿足實(shí)驗(yàn)要求,因此選R3即可; (3)若設(shè)電流表的讀數(shù)為I,電壓表讀數(shù)為U,則電路中的總電流為200I,由閉合電路的歐姆定律:,由圖像可知E=a;,解得。 3.(
19、2019·福建高考模擬)為測(cè)定待測(cè)電阻Rx的阻值(約為200 Ω),實(shí)驗(yàn)室提供如下器材: 電池組E:電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻不計(jì); 電流表A1:量程0~15 mA,內(nèi)阻約為100 Ω; 電流表A2:量程0~300 μA,內(nèi)阻為1 000 Ω; 滑動(dòng)變阻器R1:阻值范圍0~20 Ω,額定電流2 A; 定值電阻R2,阻值為9 000 Ω,額定電流10 mA; 定值電阻R3,阻值為200 Ω,額定電流0.1 A;開關(guān)S、導(dǎo)線若干。 實(shí)驗(yàn)中要求準(zhǔn)確地測(cè)量Rx的阻值,請(qǐng)回答下列問題: (1)正確選取器材,在下面方框內(nèi)畫出測(cè)量Rx阻值的電路圖,并在圖中標(biāo)明所選器材的符號(hào)。 (2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變
20、阻器R1,兩表的示數(shù)如上圖所示,可讀出電流表A1的示數(shù)是________mA,電流表A2的示數(shù)是________μA,則待測(cè)電阻Rx的阻值是_________Ω(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))。 (3)僅從實(shí)驗(yàn)原理產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的角度分析,Rx的測(cè)量值_______真實(shí)值(選填“>”“=”或“<”)。 【答案】(1) (2)8.0 150 191.1 (3)= 【解析】(1)電源電動(dòng)勢(shì)為3 V,可以用已知內(nèi)阻的電流表與定值電阻串聯(lián)組成電壓表測(cè)電壓,即用電流表A2與定值電阻R2,阻值為9 000 Ω串聯(lián),所測(cè)得電壓為:,即可滿足測(cè)量電壓的要求,電流用另一個(gè)電流表測(cè)電流,因此需要選擇的電表為:
21、A1、A2。待測(cè)電阻阻值約為200 Ω,滑動(dòng)變阻器最大阻值為20 Ω,待測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器最大阻值,為進(jìn)行多次測(cè)量,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,電流表A2與定值電阻串聯(lián)組成電壓表測(cè)電壓,電壓表內(nèi)阻為:1 000+9 000=10 000 Ω,遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻阻值,所以電流表應(yīng)采用外接法,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 (2)由圖所示電流表A1可知,其量程為15 mA,分度值為0.5 mA,示數(shù)為8.0 mA;由圖所示電流表A2可知,其量程為300 μA,分度值為10 μA,示數(shù)為150 μA;阻值為:。 (3)測(cè)量Rx阻值是根據(jù)定義求得的,因?yàn)锳2所在的路與Rx并聯(lián),所以電壓一定相等,在計(jì)算
22、Rx的電流時(shí),利用兩個(gè)電流表的差值來求出的,也沒有存在誤差,所以Rx的測(cè)量值等于真實(shí)值。 4.(2019·南昌市第一中學(xué)高考模擬)為了測(cè)量一個(gè)量程0~3 V、內(nèi)阻約3 kΩ的電壓表的內(nèi)電阻,提供的實(shí)驗(yàn)器材有: A.待測(cè)電壓表V1; B.電流表A1(0~0.6 A,內(nèi)阻約0.2 Ω); C.電壓表V2(量程0~10 V,內(nèi)電阻約10 kΩ); D.滑動(dòng)變阻器R1(0~50 Ω,額定電流0.5 A); E.定值電阻R=5 kΩ; F.電源E(電動(dòng)勢(shì)8 V,內(nèi)阻較?。?; G.開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。 (1)在線框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路圖。(要求測(cè)量值盡可能精確、測(cè)量值的變化范圍盡
23、可能大一些,所用器材用對(duì)應(yīng)的符號(hào)標(biāo)出) (2)在圖中完成實(shí)物連線。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)得的物理量有_______________。(用符號(hào)表示并說明其物理意義) (4)待測(cè)電壓表內(nèi)電阻表達(dá)式為_____________。(用(3)中符號(hào)表示) 【答案】(1) (2) (3)電壓表的讀數(shù),電壓表的讀數(shù) (4) 【解析】(1)待測(cè)電壓表量程只為電壓表量程的,所以應(yīng)將待測(cè)電壓表擴(kuò)大量程,與R串聯(lián),然后再將其電壓表并聯(lián);由于滑動(dòng)變阻器的全電阻遠(yuǎn)小于待測(cè)電壓表內(nèi)阻,所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法,又待測(cè)電壓表與定值電阻R串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián),電路圖如圖所示: (2)注意導(dǎo)線不要交叉,如
24、圖所示: (3、4)根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律應(yīng)有:,解得:,需要測(cè)量電壓表的讀數(shù),電壓表的讀數(shù)。 5.(2019·安徽高考模擬)當(dāng)今人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展,電池是新型人工智能機(jī)器人的重要部分,某新型機(jī)器人上的一節(jié)電池的電動(dòng)勢(shì)約為3 V,內(nèi)阻約為2~7 Ω,為測(cè)量該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)室可供選用的器材如下: A.待測(cè)電池 B.定值電阻R0(R0=1.8 Ω) C.電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻約2 kΩ) D.電流表A(量程0.6 A,內(nèi)阻RA=1.2 Ω) E.電阻箱(0~99.99 Ω,額定電流1.5 A) F.開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干 (1)甲、乙兩位同學(xué)為測(cè)量出該電池的電
25、動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,各自想出了自己的測(cè)量方法,設(shè)計(jì)電路分別如圖1、圖2所示,則你認(rèn)為合理的是______。 A.甲的設(shè)計(jì) B.乙的設(shè)計(jì) C.誤差幾乎一樣,都可以 D.兩人的設(shè)計(jì)都不行 (2)如果按甲同學(xué)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行測(cè)量得到電阻箱的電阻R和電流表的讀數(shù)I以及計(jì)算出的多組數(shù)據(jù)后,作出了如圖3所示的–R圖象。請(qǐng)你幫助他分析計(jì)算電池的電動(dòng)勢(shì)E=______V,內(nèi)阻r=______Ω。(結(jié)果均保留一位小數(shù)) (3)已知某個(gè)小燈泡的U–I圖象如圖4所示,把三只這樣的相同的小燈泡并聯(lián)后與R1一起接在第(2)問中已經(jīng)測(cè)量的電池上,電路圖如圖5所示。已知R1=2 Ω,則閉合開關(guān)電路穩(wěn)定后,其中一個(gè)小
26、燈泡的電阻為______Ω,功率為______W。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) 【答案】(1)A (2)3.0 3.0 (3)10.0 0.144 【解析】(1)由于甲同學(xué)所設(shè)計(jì)的電路中電流表內(nèi)阻已知,可減小測(cè)量誤差,故甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路更合理些; (2)根據(jù)E=I(R+r+RA+R0),得到:,結(jié)合圖象斜率和截距得到:E=3.0 V,r=3.0 Ω; (3)設(shè)每個(gè)小燈泡的電壓、電流分別為U、I,結(jié)合電路,可得U=E–3I(r+R1),即U=–15I+3(V),在U–I圖象中做出此圖線,如圖所示,交點(diǎn)(0.12 A,1.2 V)即為一個(gè)小燈泡的工作狀態(tài),則得到一個(gè)小燈泡的電阻RL=
27、1.2 V÷0.12 V=10.0 Ω,一個(gè)小燈泡的工作時(shí)的功率為:PL=1.2 V×0.12 A=0.144 W。 6.(2019·廣西高考模擬)某同學(xué)要將一個(gè)滿偏電流為150 μA的電流表G改裝成3 V量程的電壓表并進(jìn)行校準(zhǔn)。 (1)電流表G的內(nèi)阻未知(大約幾百歐),該同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量電流表G內(nèi)阻的電路如圖甲所示,請(qǐng)根據(jù)電路圖將圖乙中的電路連接完整。 (2)圖甲電路中G為待測(cè)電流表,R1為電阻箱,調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路的阻值為R0,閉合電鍵S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使電流表G、A指針均有較大角度的偏轉(zhuǎn),示數(shù)分別為I1、I2,則被測(cè)電流表G的內(nèi)阻Rg=______(用測(cè)得的物理量的字
28、母表示)。 (3)若測(cè)得電流表G的內(nèi)阻為800 Ω,將其改裝成3 V量程的電壓表,需要串聯(lián)一個(gè)定值電阻R2,其阻值應(yīng)該為______Ω。 (4)對(duì)改裝的電壓表進(jìn)行校準(zhǔn),其中V為標(biāo)準(zhǔn)電壓表,校準(zhǔn)電路應(yīng)選用______(填“丙”或“丁”),理由是________________________。 (5)用校準(zhǔn)后的改裝電壓表測(cè)量某段電路兩端的電壓,電流計(jì)上的指針?biāo)傅奈恢萌鐖D戊所示,則被測(cè)電路兩端的電壓值為______V。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 【答案】(1) (2) (3)19 200 (4)丙 因?yàn)殡妷嚎梢詮牧汩_始調(diào)節(jié),電壓測(cè)量范圍較大,能充分校準(zhǔn) (5)2.80
29、 【解析】(1)實(shí)物連接圖如圖所示; (2)由實(shí)驗(yàn)原理圖可知,通過電阻箱電流為I0=I2–I1,又電阻箱和G并聯(lián),故兩端電壓相等,根據(jù)歐姆定律,得電流表G的內(nèi)阻; (3)由題意,電流表G的滿偏電壓為:UG=IGRG① 串聯(lián)電阻分擔(dān)電壓為:U2=U–UG② 故需串聯(lián)電阻:③ 聯(lián)立①②③,代入數(shù)據(jù)得R2=19 200 Ω。 (4)在校準(zhǔn)時(shí),應(yīng)采用圖丙,因?yàn)殡妷嚎梢詮牧汩_始調(diào)節(jié),電壓測(cè)量范圍較大,能充分校準(zhǔn)。 (5)電壓表使用的是0~3 V的接線柱,每一個(gè)大格代表1 V,每一個(gè)小格代表0.1 V,示數(shù)為2.80 V。 7.(2019·湖南高考模擬)指針式多用電表是實(shí)驗(yàn)室中常用的
30、測(cè)量?jī)x器,請(qǐng)回答下列問題: (1)在使用多用電表測(cè)量時(shí),若選擇開關(guān)找至“25 V“擋,指針的位置如圖(a)所示,則測(cè)量結(jié)果為___________V。 (2)多用電表測(cè)量未知電阻阻值的電路如圖(b)所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,R0為調(diào)零電阻。某次將待測(cè)電阻用電阻箱代替時(shí),電路中電流I與電阻箱的阻值Rx關(guān)系圖象如圖(c)所示,則此時(shí)多用電表的內(nèi)阻為_________Ω,該電池的電動(dòng)勢(shì)E=________V。 (3)下列判斷正確的是______。 A.在圖(b)中、電表的左、右插孔處分別標(biāo)注著“﹣”、“+” B.由圖線(c)的特點(diǎn)可知,歐姆表的刻度盤上的數(shù)字左小右大 C.歐姆表調(diào)零的實(shí)
31、質(zhì)是通過調(diào)節(jié)R,使Rx=0時(shí)電路中的電流達(dá)到滿偏電流 D.電阻Rx的變化量相同時(shí),Rx越小,則對(duì)應(yīng)的電流變化量就越小 (4)如果隨著使用時(shí)間的增長,該多用電表內(nèi)部的電源電動(dòng)勢(shì)減少,內(nèi)阻增大,但仍然能夠歐姆調(diào)零,如仍用該表測(cè)電阻,則測(cè)量結(jié)果是_______。(填“偏大”“偏小”或“不變”) 【答案】(1)11.5 (2)1.5×104 12 (3)AC (4)偏大 【解析】(1)選擇開關(guān)置于“25 V”時(shí),選擇表盤第二排刻度進(jìn)行讀數(shù),分度值為0.5 V,對(duì)應(yīng)刻度示數(shù)為:11.5 V。 (2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律得:, 由題圖可得Ig=0.8 mA,當(dāng)I=0.3 mA時(shí),Rx
32、=15 kΩ,解得R內(nèi)=15 kΩ=1.5×104 Ω,E=12 V。 (3)根據(jù)電流紅進(jìn)黑出,在題圖b中,電表的右、左插孔處分別標(biāo)注著“+”“﹣”,故A正確;函數(shù)圖象是非線性變化,導(dǎo)致歐姆表刻度不均勻,歐姆表的刻度盤上的示數(shù)左大右小,由于外電阻增大電路電流減小造成的,故B錯(cuò)誤;歐姆表調(diào)零通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R0,調(diào)節(jié)至待測(cè)電阻Rx為零(即兩表筆短接)時(shí),電流表滿偏,對(duì)應(yīng)歐姆表示數(shù)為零,故C正確;歐姆表刻度不均勻的原因是待測(cè)電阻和電路電流關(guān)系非線性變化,而且I–Rx切線斜率大小隨待測(cè)電阻值增大而減小,即Rx阻值變化量對(duì)應(yīng)電流變化量隨待測(cè)電阻增大而減小,歐姆表刻度左密右疏,故D錯(cuò)誤。故選AC。
33、 (4)測(cè)量原理為閉合電路歐姆定律:當(dāng)電池電動(dòng)勢(shì)變小、內(nèi)阻變大時(shí),歐姆得重新調(diào)零,由于滿偏電流Ig不變,由公式,歐姆表內(nèi)阻R中得調(diào)小,,因R中變小,則同一Rx則電流要變小,對(duì)應(yīng)電阻刻度值偏大。 8.(2019·江蘇揚(yáng)州中學(xué)高考模擬)LED燈的核心部件是發(fā)光二極管。某同學(xué)欲測(cè)量一只工作電壓為2.9 V的發(fā)光二極管的正向伏安特性曲線,所用器材有:電壓表(量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ),電流表(用多用電表的直流25 mA擋替代,內(nèi)阻約為5 Ω),滑動(dòng)變阻器(0~20 Ω),電池組,電鍵和導(dǎo)線若干。他設(shè)計(jì)的電路如圖(a)所示?;卮鹣铝袉栴}: (1)根據(jù)圖(a),在實(shí)物圖(b)上完成連線;
34、(2)在電鍵S閉合前,將多用電表選擇開關(guān)拔至直流25 mA擋,調(diào)節(jié)變阻器的滑片至最________端(填“左”或“右”); (3)某次測(cè)量中,多用電表示數(shù)如圖(c),則通過二極管的電流為_______mA; (4)該同學(xué)得到的正向伏安特性曲線如圖(d)所示。由曲線可知,隨著兩端電壓增加,二極管的正向電阻_________(填“增大”、“減小”或“幾乎不變”); (5)若實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),將變阻器滑片從一端移到另一端,二極管亮度幾乎不變,電壓表示數(shù)在2.7 V~2.9 V之間變化,試簡(jiǎn)要描述一種可能的電路故障:___________。 【答案】(1) (2)左 (3)15.8~16.2
35、 (4)減小 (5)連接電源負(fù)極與變阻器的導(dǎo)線斷路(接觸不良) 【解析】(1)連線如圖; (2)從電學(xué)實(shí)驗(yàn)安全性原則考慮,開始實(shí)驗(yàn)時(shí),要使電路中電阻最大,電流最小,故滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)節(jié)至最左端; (3)多用電表選擇開關(guān)撥至直流25 mA擋,最小分度為0.5 mA,讀數(shù)應(yīng)估讀到0.1 mA,故由圖c可知讀數(shù)為15.9 mA; (4)由發(fā)光二極管的正向伏安特性曲線可知,圖象的斜率表示二極管的正向電阻大小的倒數(shù),即斜率越大則二極管的正向電阻越小,故隨著兩端電壓增加,圖象的斜率越大,二極管的正向電阻減小; (5)二極管亮度幾乎不變,電壓表示數(shù)在2.7 V~2.9 V之間變化,表示滑動(dòng)變阻器失去作用,故該電路故障可能是連接電源負(fù)極與變阻器的導(dǎo)線斷路。 19
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