高考物理二輪復習 訓練14 專題六 物理實驗 第14講 電學實驗
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訓練14電學實驗1.(12分)用如圖所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻實驗器材:待測電源(電動勢約3 V,內(nèi)阻約2 ),保護電阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 ),滑動變阻器R,電流表A,電壓表V,開關(guān)S,導線若干實驗主要步驟:(i)將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān);(ii)逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應電流表的示數(shù)I;(iii)以U為縱坐標,I為橫坐標,作UI圖線(U、I都用國際單位);(iv)求出UI圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a.回答下列問題:(1)電壓表最好選用_;電流表最好選用_A電壓表(03 V,內(nèi)阻約15 k)B電壓表(03 V,內(nèi)阻約3 k)C電流表(0200 mA,內(nèi)阻約2 )D電流表(030 mA,內(nèi)阻約2 )(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是_A兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱B兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱C一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱,另一條導線接在電阻絲左端接線柱D一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱,另一條導線接在電阻絲右端接線柱(3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達式E_,r_,代入數(shù)值可得E和r的測量值解析:本題考查測電源電動勢和內(nèi)阻實驗,意在考查學生的實驗能力(1)測電源的電動勢和內(nèi)阻的原理為閉合電路的歐姆定律,即UEIr,I是電路中的總電流,實際測量時電壓表的分流作用會引起系統(tǒng)誤差,為了減小系統(tǒng)誤差,應選用內(nèi)阻較大的電壓表,即選A;由于電路中的最大電流約為I A0.176A176 mA,應選C.(2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,說明滑動過程中滑動變阻器接入電路的阻值增大,因此一根導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱,另一條導線接在電阻絲左端接線柱,C項正確(3)圖象斜率絕對值krR2,圖象與橫軸的截距為電壓表短路時的電流,即a,因此電源的內(nèi)阻rkR2,電源的電動勢Eka.答案:(1)AC(2)C(3)akkR22.(12分)某同學想要描繪標有“3.8 V,0.3 A”字樣小燈泡L的伏安特性曲線,要求測量數(shù)據(jù)盡量精確、繪制曲線完整可供該同學選用的器材除開關(guān)、導線外,還有:電壓表V1(量程03 V,內(nèi)阻等于3 k)電壓表V2(量程015 V,內(nèi)阻等于15 k)電流表A1(量程0200 mA,內(nèi)阻等于10 )電流表A2(量程03 A,內(nèi)阻等于0.1 )滑動變阻器R1(010 ,額定電流2 A)滑動變阻器R2(01 k,額定電流0.5 A)定值電阻R3(阻值等于1 )定值電阻R4(阻值等于10 )定值電阻R5(阻值等于1 k)電源E(E6 V,內(nèi)阻不計)(1)請畫出實驗電路圖,并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁(2)該同學描繪出的IU圖象應是下圖中的_解析:本題主要考查描繪小燈泡的伏安特性曲線、電路設計,電表擴大量程及相關(guān)知識點,意在考查學生運用相關(guān)知識解決問題的能力(1)描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗時,需要設計成滑動變阻器的分壓接法,滑動變阻器應選擇與小燈泡阻值相接近的R1.給出的元件電壓表V1量程小于小燈泡的額定電壓,電壓表V2量程又太大,因此需要將電壓表V1串聯(lián)一個1 k的定值電阻R5,改裝成最大量程為4 V的電壓表給出的元件電流表A1量程小于小燈泡的額定電流,電流表A2量程又太大,因此需要將電流表A1并聯(lián)一個10 的定值電阻R4,改裝成最大量程為400 mA的電流表(2)由于小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大,所以該同學繪出的小燈泡的IU圖象應是B.答案:(1)(2)B3(14分)某同學為了測量“3.8 V,2.5 W”小燈泡正常發(fā)光的電阻值實驗室有下列器材,規(guī)格如下:A兩只相同的電壓表(量程5 V,內(nèi)阻很大)B電阻箱R1(0999 ,最小調(diào)節(jié)量為1 )C電阻箱R2(099.9 ,最小凋節(jié)量為0.1 )D滑動變阻器R3(050 ,額定電流為1.5 A)E滑動變阻器R4(05 ,額定電流為3 A)F直流電源(電動勢9 V,內(nèi)阻不計)G開關(guān)、導線若干、待測燈泡利用現(xiàn)有器材,請你替這位同學設計本實驗(1)在方框中畫出合理的實驗原理圖(2)以上器材中電阻箱應選用_,滑動變阻器應選用_(填序號字母)(3)根據(jù)你所設計的電路圖,得出測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻值的方法_.解析:(1)本實驗采用的是等效替代法,電路圖如圖所示(2)由于小燈泡的電阻R5.8 ,故選電阻箱R2;為方便調(diào)節(jié)選擇與燈泡阻值相近的滑動變阻器R4.(3)電阻箱與燈泡串聯(lián)電流相等,故分壓相等時,阻值相等,故方法為:調(diào)節(jié)電阻箱和滑動變阻器,當兩電壓表示數(shù)都達到3.8 V,讀出電阻箱的阻值即為小燈泡正常發(fā)光時的電阻,R2R(其他方法合理也正確)答案:(1)見解析圖(變阻器畫成限流式也正確)(2)CE(3)調(diào)節(jié)電阻箱和滑動變阻器,當兩電壓表示數(shù)都達到3.8 V,讀出電阻箱的阻值即為小燈泡正常發(fā)光時的電阻,R2R(其他方法合理也正確)4(14分)某同學要測量一個圓柱形導體的電阻率.(1)用20分度的游標卡尺測量其長度如圖甲所示,由圖可知其長度為_cm.(2)用多用電表的電阻“10”擋,按正確的操作步驟測此圓柱形導體的電阻,表盤的示數(shù)如圖乙所示,則該電阻的阻值約為_.(3)該同學想用伏安法更精確地測量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下:待測圓柱形導體(電阻為R)電流表A1(量程為4 mA,內(nèi)阻約為50 )電流表A2(量程為10 mA.內(nèi)阻約為30 )電壓表V1(量程3 V,內(nèi)阻約為10 k,)電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻約為25 k)直流電源E(電動勢4 V,內(nèi)阻不計)滑動變阻器R1(阻值范圍015 ,額定電流2.0 A)滑動變阻器R2(阻值范圍02 k,額定電流0.5 A)開關(guān)S,導線若干為減小實驗誤差,要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析,請在虛線框中畫出合理的測量電路圖,并標明所用器材的代號答案:(1)5.015(2)220(3)如圖5(16分)在測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻實驗中,小明設計了如圖甲所示的實驗電路(1)根據(jù)圖甲實驗電路,請在圖乙中用筆畫線代替導線,完成實物電路的連接(2)實驗開始前,應先將滑動變阻器的滑片P調(diào)到_(填“a”或“b”)端(3)合上開關(guān)S1,S2接圖甲中的1位置,滑動滑片P,記錄下幾組電壓表和電流表的示數(shù);重置滑動變阻器,S2改接圖甲中的2位置,滑動滑片P,再記錄幾組電壓表和電流表的示數(shù)在同一坐標系內(nèi)分別描點作出S2接1、2位置時,電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的圖象,如圖丙所示兩圖線均為直線,與縱軸的截距分別為UA、UB,與橫軸的截距分別為IA、IB.S2接1位置時,作出的UI圖線是圖丙中的_(填“A”或“B”)線;S2接2位置時,干電池電動勢的測量值_真實值,內(nèi)阻的測量值_真實值(填“大于”、“小于”或“等于”)解析:(2)為保護電表,閉合開關(guān)前滑動變阻器連入電路的阻值應最大,即滑片P調(diào)到a端(3)S2接1位置時,由于電壓表的分流,使得電流的測量值偏小,而短路電流(U0時的電流,即圖線與橫軸的截距)不變,故電動勢和內(nèi)阻的測量值都偏?。籗2接2位置時,可將電流表內(nèi)阻等效到電源內(nèi)阻中,即外電壓和干路電流的測量值是準確的,電源電動勢的測量值等于電動勢的真實值,但電源內(nèi)阻的測量值等于電源內(nèi)阻的真實值與電流表內(nèi)阻的和答案:(1)如圖所示(2)a(3)B等于大于6(16分)太陽能電池板在有光照時,可以將光能轉(zhuǎn)化為電能,在沒有光照時,可以視為一個電學器件,某實驗小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法,探究一個太陽能電池板在沒有光照時(沒有儲存電能)的IU特性所用的器材包括:太陽能電池板,電源E,電流表A,電壓表V,滑動變阻器R,開關(guān)S及導線若干(1)為了達到上述目的,實驗電路應選用圖甲中的圖_(填“a”或“b”)(2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù),描點繪出了如圖乙的I一U圖象,由圖可知,當電壓小于2.00 V時,太陽能電池板的電阻_(填“很大”或“很小”);當電壓為2.80 V時,太陽能電池板的電阻為_.(3)當有光照射時,太陽能電池板作為電源,其路端電壓與總電流的關(guān)系如圖所示,分析該曲線可知,該電池板作為電源時的電動勢為_V若把它與阻值為1 k的電阻連接構(gòu)成一個閉合電路,在有光照射情況下,該電池板的效率是_%.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案:(1)a(2)很大1103(3)2.8064.3(64.164.5之間均算正確)7(16分)用如圖甲所示電路,測定一節(jié)電池的電動勢和內(nèi)阻,電池的內(nèi)阻較小,為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成短路,電路中用一個定值電阻R0起保護作用除電池、開關(guān)和導線外,可供使用的實驗器材還有:a電流表(量程0.6 A)b電壓表(量程3 V)c定值電阻(阻值1 、額定功率5 W)d滑動變阻器(阻值范圍010 、額定電流2 A)e滑動變阻器(阻值范圍01000 、額定電流1 A)那么:(1)R應選擇阻值范圍是_(選填“d”或“e”)的滑動變阻器(2)為使電壓表讀數(shù)增大,滑動變阻器滑動端應向_(選填“a”或“b”)滑動,電流表的內(nèi)阻對測量結(jié)果是否有影響_(填“有”或“無”)(3)根據(jù)實驗記錄,畫出的UI圖線如圖乙所示,從中可求出待測電池的電動勢為_V,內(nèi)電阻為_(結(jié)果保留到小數(shù)點后二位)(4)若因電池的內(nèi)阻較小,調(diào)節(jié)過程電壓表的變化不明顯,影響測量的準確度,為使測量的準確度提高,請你按原有的實驗器材對電路進行改進并在下圖中畫出電路圖解析:(1)由于電源是一節(jié)干電池(1.5 V),所選量程為3 V的電壓表;滑動變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍即可,取010能很好地控制電路中的電流和電壓,若取01000會出現(xiàn)開始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象(2)為了使電壓表讀數(shù)增大,滑動變阻器接入電阻應增大使電流減小,故滑動變阻器滑片應向b端滑動;本實驗中引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是電壓表的分流作用,導致電流表的示數(shù)總小于真實的干路電流值電流表的內(nèi)阻對實驗結(jié)果沒有影響(3)由圖示電源的UI圖象可知,電源的電動勢為E1.48 V,圖象斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻,內(nèi)阻為r0.63 (4)因電源內(nèi)阻較小,實驗誤差較大,為了減小誤差可以采用等效的方法增大等效內(nèi)阻,即將R0直接與電源相連,如圖所示答案:(1)d(2)b無(3)1.480.63(4)見解析圖- 配套講稿:
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