1、微专题4电学实验基础A组基础过关1.某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为cm和mm。甲乙答案60.104.20解析用刻度尺测量长度时,读数应估读到分度值的下一位,则金属杆的长度为60.10 cm;题图乙中的游标卡尺为五十分度游标卡尺,精确度为0.02 mm,主尺读数为4 mm,游标尺第10条刻线与主尺某刻线对齐,故游标尺读数为100.02 mm=0.20 mm,所以金属杆的直径为4.20 mm。2.如图甲所示为某次测量时电压表的刻度盘的情形,若当时使用的是该表03 V的量程,那么电压表读数为V;若当时使用的是该表015 V的量程,那么电压表读数应为V
2、。如图乙所示的电阻箱的读数为。甲乙答案1.15(1.141.16均可)5.7(5.65.8均可)84 580.2解析电压表03 V量程对应的分度值是0.1 V,读数时要估读到分度值的下一位,所以读数为1.15 V(由于最后一位是估读的,有偶然误差,读成1.141.16 V都算正确)。电压表015 V量程对应的分度值为0.5 V,只要求读到0.1 V这一位,所以读数为5.7 V(5.65.8 V都算正确)。图乙中的电阻箱有6个旋钮,每个旋钮上方都标有倍率,将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘各自的倍率,从最高位依次往下读,即可得到电阻箱的读数为84 580.2 。3.(2019山东威海检测)
3、电流表A1的量程为0200 A,内阻约为500 ,现要测其内阻,除若干开关、导线之外还有器材如下:电流表A2:与A1规格相同滑动变阻器R1:阻值020 电阻箱R2:阻值09 999 保护电阻R3:阻值约为3 k电源:电动势E约1.5 V,内阻r约2 (1)如图所示,某同学想用替代法测量电流表内阻,他设计了部分测量电路,在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中,使实验可以完成。(2)电路补充完整后,请你完善以下测量电流表A1内阻的实验步骤。a.先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置,再把电阻箱R2的阻值调到(填“最大”或“最小”)。b.闭合开关S1、S,调节滑动变阻器R1滑片,使两电流表的指
4、针在满偏附近,记录电流表A2的示数I。c.断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节电阻箱R2,使电流表A2的示数,读出此时电阻箱的示数R2,则电流表A1的内阻r1=。答案(1)如图所示(2)a.最大c.再次为I(或仍为I)R2解析(1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻,因此必须采用分压接法,电路图见答案。(2)a.实验前R2应该调节到最大,以保证电表安全;c.替代法最简单的操作是让A2示数不变,则可直接从R2的读数得到电流表的内阻值。4.一只小灯泡标有“3 V0.6 W”字样,现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻:电源(电动势为12 V、内阻为1 ),最大阻值为5 的滑动
5、变阻器,电流表(内阻为1 ),电压表(内阻为10 k),开关一个,导线若干。(1)在设计电路的过程中,为了尽量减小实验误差,电流表应采用(选填“内接”或“外接”)法,滑动变阻器应采用(选填“分压式”或“限流式”)接法。(2)在虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)。答案(1)外接分压式(2)图见解析解析(1)因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx=U额2P额=15 ,而电流表、电压表的内阻分别为1 和10 k,满足RVRx,电流表应采用外接法;实验中因小灯泡两端的电压只需3 V,而电源电动势为12 V,所以滑动变阻器应采用分压式接法。(2)实验电路图如图所示。5.由金属丝制成的电阻器阻
6、值会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象,亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的电压与电流的关系图线。可供选择的实验器材有:A.待测电阻器R(2.5 V,1.2 W)B.电流表A(00.6 A,内阻为1 )C.电压表V(03 V,内阻未知)D.滑动变阻器(010 ,额定电流为1 A)E.电源(E=3 V,内阻r=1 )F.定值电阻R0(阻值为5 )G.开关一个和导线若干(1)实验时,该同学采用电流表内接法,并且电阻器两端电压从零开始变化,请在虚线框内画出实验电路图。(2)按照正确的电路图,该同学测得实验数据如下:I/A0.150.200.250.300.350.400.450.48U/V0.
7、250.400.600.901.251.852.503.00UR/V其中,I是电流表的示数,U是电压表的示数,UR是电阻器两端的实际电压。请通过计算补全表格中的空格,然后在图中画出电阻器的UR-I图线。(3)该同学将本实验中的电阻器R以及给定的定值电阻R0二者串联起来,接在本实验提供的电源两端,则电阻器的实际功率是W(结果保留两位小数)。答案(1)如图甲所示(2)如下表所示如图乙所示(3)0.32UR/V0.100.200.350.600.901.452.052.52甲乙解析(1)要使电阻器两端的电压从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法。电路图如答图甲所示。(2)电压表的示数减去电流表的分
8、压即电阻器两端的电压,即UR=U-IRA,数据如答表中所示。根据数据描点连线,作出电阻器的伏安特性曲线如答图乙所示。(3)由UR+I(r+R0)=E得UR=E-I(r+R0),作出电源的UR-I图像,如图中直线所示,由此图线与电阻器的UR-I图线的交点可得,将电阻器R及给定的定值电阻R0串联起来接到本实验提供的电源两端时电阻器两端的电压UR=0.9 V,电流I=0.35 A,电阻器的实际功率为P=URI0.32 W。B组能力提升6.为测量“12 V5 W”的小灯泡在不同电压下的功率,给定了以下器材:电源:电动势为12 V,内阻不计;电流表:量程00.6 A、03 A,内阻约为0.2 ;电压表:
9、量程03 V、015 V,内阻约为15 k;滑动变阻器:020 ,允许通过的最大电流1 A;开关一个,导线若干。实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节。(1)以下四个电路图你认为最合适的是。(2)在本实验中,电流表的量程应选。答案(1)A(2)00.6 A解析(1)C与D两图中滑动变阻器采用限流式接法,不符合电压从零开始调节的要求。小灯泡正常发光时的电阻RL=U额2P额=1225 =28.8 ,RLRA=144,RVRL=520.8,由于RLRARVRL,故电流表应采用外接法,选A。(2)小灯泡的额定电流I额=P额U额=512 A0.4 A,故电流表量程应选00.6 A。7.硅光电池在无光照
10、时不产生电能,可视为一电子元件。某实验小组设计如图甲电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性。图中电压表V1量程选用03 V,内阻为6.0 k;电压表V2的量程选用015 V,内阻约为30 k;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12 V,内阻不计。根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路。甲乙丙用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V1、V2的示数U1、U2。()某次测量时,电压表V1的示数如图丙,则U1=V,可算出通过硅光电池的反向电流大小为mA(结果保留两位小数)。()该小组测出大量数据,筛选出下表所
11、示的9组U1、U2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系,标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点。请你标出余下的4个坐标点,并绘出Ix-Ux图线。123456789U1/V0.000.000.060.120.240.420.721.141.74U2/V0.01.02.13.14.25.46.78.19.7Ux/V0.0-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0-7.0-8.0Ix/mA0.000.00-0.01-0.02-0.04-0.07-0.12-0.19-0.29()由Ix-Ux图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,Ix与Ux成(填“线性”或“非线性”)关系。答案连线如图()1.400.23()描点绘出Ix-Ux图线如图()非线性解析见答案。()V1选用的是03 V量程,则刻度盘的分度值为0.1 V,按“十分之一”估读法应估读到0.01 V,故读得结果为1.40 V。因V1与硅光电池串联,故通过硅光电池的反向电流与通过V1的电流相同:I=U1RV1=1.40V6.0k=0.23 mA。()图见答案。()因Ix-Ux图线为一条曲线,故Ix与Ux成非线性关系。
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