2022屆高考物理二輪復習 第6章 物理實驗 課時作業(yè)13 電學實驗與創(chuàng)新

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1、2022屆高考物理二輪復習 第6章 物理實驗 課時作業(yè)13 電學實驗與創(chuàng)新 1.[2018·陜西寶雞一模]在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中,為了安全、準確、方便地測出電阻絲的電阻Rx,設計了如圖所示實驗電路圖來完成實驗,實驗器材如下: A.待測金屬絲(Rx約5 Ω) B.電壓表V(量程為0~1 V,內(nèi)阻RV=1 kΩ) C.電流表A(量程為0~0.6 A,內(nèi)阻RA=1 Ω) D.定值電阻R1(阻值R1=0.5 kΩ) E.定值電阻R2(阻值R2=2 kΩ) F.滑動變阻器R3(0~10 Ω) G.滑動變阻器R4(0~1 000 Ω). H.電源(電動勢為3 V,內(nèi)阻很小)

2、I.開關、導線若干 (1)實驗中定值電阻應選用________,滑動變阻器應選用________(選填器材前面字母); (2)用圖中電路測量該金屬絲的電阻,若某次測量中,電壓表的讀數(shù)為U,電流表的讀數(shù)為I,該金屬絲電阻的表達式為:Rx=________(用測出或已知的物理量的符號表示). 解析:(1)電源的電動勢為3 V,而電壓表V的量程為0~1 V,內(nèi)阻RV=1 kΩ,必須通過串聯(lián)電阻來擴大量程,因此定值電阻應選用R2(阻值R2=2 kΩ),從而達到0~3 V量程,待測金屬絲阻值Rx約5 Ω,且滑動變阻器是限流式接法,因此滑動變阻器應選用R3(0~10 Ω). (2)電壓

3、表的讀數(shù)為U,那么金屬絲與電流表兩端的總電壓為3U,由于電流表的讀數(shù)為I,則金屬絲電阻Rx=-RA. 答案:(1)E F (2)-RA 2.某同學用伏安法測量待測電阻的阻值.現(xiàn)有器材為: 待測電阻R(阻值約為5 Ω) 電源(電動勢3 V) 滑動變阻器(阻值范圍0~10 Ω) 電流表(量程0.6 A,3 A) 電壓表(量程3 V,15 V) 開關,導線若干. 實驗要求在測量電路中將電流表外接,滑動變阻器起限流作用.回答下列問題: (1)按照實驗要求在圖(a)中畫出實物連線圖. (2)若已按實驗要求接線,閉合開關后移動滑動變阻器的滑片,電壓表的示數(shù)始終約為3 V,電流表的

4、示數(shù)始終接近0.寫出產(chǎn)生這種現(xiàn)象的一個原因:________________________________________________________________________. (3)在連線正確后,閉合開關.電壓表和電流表的示數(shù)分別如圖(b)和圖(c)所示.由圖可知,電壓表讀數(shù)為________ V,電流表讀數(shù)為________ A.由此可得待測電阻的阻值為________ Ω(結果保留3位有效數(shù)字). 解析:(1)因為電源電動勢為3 V,則電壓表的量程選用3 V,根據(jù)歐姆定律知,電流的最大值大約0.6 A,則電流表量程選擇0.6 A,根據(jù)實物圖進行連線. (2)閉合開

5、關后移動滑動變阻器的滑片,電壓表的示數(shù)始終約為3 V,電流表的示數(shù)始終接近0,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是待測電阻R斷路,由于電壓表內(nèi)阻非常大,導致電流表電流接近0,電壓表電壓測得是電源電壓. (3)由圖可知,電壓表的讀數(shù)為2.20 V,電流表的讀數(shù)為0.48 A,根據(jù)歐姆定律得,待測電阻R== Ω≈4.58 Ω. 答案:(1)如圖所示 (2)待測電阻R斷路 (3)2.20 0.48 4.58 3.[2018·湖南重點中學模擬]用下列器材組裝成一個電路,使其既能測量出電池組的電動勢E和內(nèi)阻r,又能描繪小燈泡的伏安特性曲線. A.電壓表V1(量程6 V,內(nèi)阻很大) B.電壓表V2(量程4

6、 V,內(nèi)阻很大) C.電流表(量程3 A,內(nèi)阻很小) D.滑動變阻器R(最大阻值10 Ω,額定電流4 A) E.小燈泡L(2 A,7 W) F.電池組(電動勢E,內(nèi)阻r) G.開關一只,導線若干 實驗時,調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,多次測量后發(fā)現(xiàn):若電壓表V1的示數(shù)增大,則電壓表V2的示數(shù)減?。? (1)請將設計的實驗電路圖在圖甲中補充完整. (2)每一次操作后,同時記錄電流表、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù),組成兩個坐標點(I,U1)、(I,U2),標到U-I坐標中,經(jīng)過多次測量,最后描繪出兩條圖線,如圖乙所示,則電池組的電動勢E=________ V,內(nèi)阻r=________ Ω

7、(結果保留兩位有效數(shù)字). (3)在U-I圖象中兩條圖線在P點相交,此時滑動變阻器連入電路的阻值應為________ Ω,電池組的效率為________(結果保留兩位有效數(shù)字). 解析:(1)電路圖如右圖所示. (2)由縱軸的截距可以求出電源的電動勢E=5.5 V,U-I圖線的斜率的絕對值表示內(nèi)阻的大小,可以求出r=||=||Ω=1.0 Ω. (3)交點處兩個電壓表的示數(shù)相同,故滑動變阻器的電阻為0,由題圖乙可知,交點處對應的電源的輸出功率為P1=IU=2×3.5 W=7 W,電源的總功率P=IE=2×5.5 W=11 W,電池組的效率η=×100%=×100%=64%. 答

8、案:(1)電路圖如解析圖所示 (2)5.5 1.0 (3)0 64% 4.[2018·湖北武漢模擬]現(xiàn)要測量電壓表的內(nèi)阻和電源的電動勢,提供的器材有:電源(電動勢約為6 V,內(nèi)阻不計),電壓表V1(量程0~2.5 V,內(nèi)阻約為2.5 kΩ),電壓表V2(量程0~3 V,內(nèi)阻約為10 kΩ),電阻箱R0(最大阻值為9 999.9 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值為3 kΩ),滑動變阻器R2(最大阻值為500 Ω),單刀雙擲開關一個,導線若干. (1)在圖(a)中完成實驗電路原理圖的連線; (2)電路中應選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”); (3)按照下列步驟進行實驗

9、: ①閉合開關前,將滑動變阻器和電阻箱連入電路的阻值調(diào)至最大; ②閉合開關,將電阻箱調(diào)到6 kΩ,調(diào)節(jié)滑動變阻器至適當?shù)奈恢?,此時電壓表V1的示數(shù)為1.60 V,電壓表V2的示數(shù)為2.40 V; ③保持滑動變阻器連入電路的阻值不變,再將電阻箱調(diào)到2 kΩ,此時電壓表V1的示數(shù)如圖(b)所示,其示數(shù)為________V,電壓表V2的示數(shù)為1.40 V. (4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù),計算得到電源的電動勢為______ V,電壓表V1的內(nèi)阻為________ kΩ,電壓表V2的內(nèi)阻為________ kΩ. 解析:(1)由于兩個電壓表的量程都小于電源的電動勢,兩個電壓表串聯(lián)后的總電壓仍然小于電

10、源的電動勢,故應該用滑動變阻器作為保護電阻.如果只是測量電動勢,可以采用如圖甲所示的電路,但是要想計算電壓表V1、電壓表V2各自的內(nèi)阻,需要將電路改進,設計的電路有圖乙、圖丙所示的兩種;而通過電壓表V1的最大電流約為1 mA,通過電壓表V2的最大電流約為0.3 mA,故設計的電路應該選擇圖乙. (2)根據(jù)(1)中電路圖的連接,因為電壓表的內(nèi)阻較大,故滑動變阻器的最大阻值應該大于電壓表V1的內(nèi)阻,故滑動變阻器應該選擇R1. (3)題圖(b)所示的電壓表的最小刻度為0.1 V,故估讀到0.01 V,其讀數(shù)為2.10 V. (4)對圖乙,設電壓表V1和電壓表V2的內(nèi)阻分別為r1、r

11、2,示數(shù)分別為U1、U2,滑動變阻器的電阻調(diào)到r,由閉合電路的歐姆定律,得E=U1+U2+(+)r,E=U′1+U′2+(+)r,其中R01=6 kΩ,R02=2 kΩ,對電壓表V1和電壓表V2所在的電路,由串并聯(lián)規(guī)律得=+,=+,代入數(shù)據(jù),聯(lián)立解得E=5.60 V,r1=2.5 kΩ,r2=10 kΩ. 答案:(1)如圖乙所示 (2)R1 (3)2.10 (4)5.60 2.5 10 5.要測量靈敏電流表G1的內(nèi)阻Rg1,實驗室可供選擇的實驗器材如下: ①待測電流表G1(0~5 mA,內(nèi)阻約為300 Ω); ②電流表G2(0~10 mA,內(nèi)阻約為100 Ω); ③定值電阻R1(阻值

12、為300 Ω); ④定值電阻R2(阻值為10 Ω); ⑤滑動變阻器R3(阻值為0~1 000 Ω); ⑥滑動變阻器R4(阻值為0~20 Ω); ⑦干電池(E=3 V,內(nèi)阻不計); ⑧開關S及導線若干. (1)實驗中要求電流能從零開始調(diào)節(jié),定值電阻和滑動變阻器應分別選擇________(填寫器材前的序號).請在虛線框中畫出符合要求的實驗電路圖. (2)按電路圖連接實物后,進行多次測量,記錄電流表G1、G2的讀數(shù)I1、I2,以I2為縱坐標,I1為橫坐標,作出相應圖線如圖甲所示.寫出待測電流表的內(nèi)阻的表達式Rg1=________(用I2—I1圖線的斜率k及定值電阻的符號表示).

13、 (3)若實驗中測得Rg1=320 Ω,利用圖乙所示電路可將電流表G1改裝成量程為0~15 mA和0~50 mA的雙量程電流表,由題給條件和數(shù)據(jù),計算并聯(lián)電阻的阻值RA=________Ω,RB=________Ω. 解析:(1)由于待測電流表G1量程小于電流表G2的量程,根據(jù)歐姆定律可知應將與待測電流表內(nèi)阻接近的定值電阻R1與其并聯(lián),所以定值電阻應選③;由于滑動變阻器采用分壓式接法時,滑動變阻器的最大阻值越小調(diào)節(jié)越方便,所以應選擇最大阻值較小的⑥.(2)根據(jù)歐姆定律應有I2=I1+IR1=I1+=I1=kI1,即斜率k=,解得Rg1=(k-1)R1;(3)量程為0~15 mA時有:15 mA=I1+IAB=I1+=I1(1+),代入數(shù)據(jù)整理可得RA+RB=160 Ω;量程為0~50 mA時有:50 mA=I1+IA=I1+=I1(1+),代入數(shù)據(jù)整理可得9RA=320 Ω+RB,聯(lián)立解得RA=48 Ω,RB=112 Ω. 答案:(1)③、⑥ 電路圖如圖所示 (2)(k-1)R1 (3)48 112

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