1、专题能力训练 15 电学实验(时间:45 分钟 满分:100 分)1.(14 分)(1)图甲是多用电表的简化电路图,作为电压表使用时,选择开关应接 ;甲作为欧姆表使用时,选择开关应接 (均选填“1”“2”或“3”)。使用多用电表时,电流一定从 (选填“A”或“B”)端流入多用电表。(2)利用多用电表和电阻箱测量一电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱,记录多组电阻箱示数 R 和多用电表示数 I,作出 R-的图线如图丙所示。由图丙可求得电动势 E=V,内阻 r=。(结果均保留 2 位有效数字)如果忽略偶然误差,本实验测得的 E 测、r 测与真实值比较:E 测 E 真,r 测 r 真。(均选填
2、“”)乙丙2.(16 分)某同学利用下列器材测量两节干电池的电动势和内阻。A.待测干电池两节B.电压表 V1、V2,量程均为 03 V,内阻很大C.定值电阻 R0(阻值未知)D.电阻箱 RE.导线和开关(1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图;甲乙(2)实验之前,需要利用该电路测出定值电阻 R0。先把电阻箱 R 调到某一阻值 R1,再闭合开关,读出电压表 V1和 V2的示数分别为 U10、U20,则 R0=(用 U10、U20、R1表示)。(3)若测得 R0=1.2,多次调节电阻箱 R,读出相应电压表 V1和 V2的多组数据 U1、U2,描绘出 U1-U2图象如图丙所示,
3、则两节干电池的总电动势 E=V,总内阻 r=。丙3.(16 分)甲理想电压表的内阻无穷大,而实际电压表并非如此,现要测量一个量程为 03 V、内阻约为 3 k 的电压表的阻值,实验室备有以下器材:A.待测电压表 V1:量程为 03 V,内阻约为 3 kB.电压表 V2:量程为 06 V,内阻约为 6 kC.滑动变阻器 R1:最大阻值 20,额定电流 1 AD.定值电阻 R0E.电源:电动势 6 V,内阻约 1 F.开关一个、导线若干(1)利用以上器材设计如图甲所示测量电路,请你按图甲所示电路将图乙中的实验仪器连接起来。乙丙(2)请写出按该电路测量电压表 V1内阻 RV的表达式:。(3)在正确连
4、接电路后,闭合开关 S,不断调节滑动变阻器 R1的滑片位置,记录多组电压表 V1、V2示数,作出 U2-U1图线如图丙所示。若 R0=1 480,由图线上的数据可得 RV=。4.(16 分)某物理实验兴趣小组探究测定某品牌矿泉水的电阻率,用一两端开口的玻璃管通过密封塞封住一定量的矿泉水,如图丁所示。(1)某同学用如图甲所示的游标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)部位去测玻璃管的内径,测出的读数如图乙,则玻璃管的内径 d 为 cm。甲乙(2)该同学用多用电表的电阻挡测量玻璃管中矿泉水的电阻,选择开关置于“100”挡,发现指针如图丙所示,则该同学接着需要做的实验步骤:换选 (选填“10”或“1
5、k”)挡;。丙丁(3)该组同学按图丁连好电路后,调节滑动变阻器的滑片,从最右端向左端移动的整个过程中,发现电压表有示数但几乎不变,不可能的原因是 。A.滑动变阻器阻值太小B.电路中 5、6 之间断路C.电路中 7、8 之间断路戊(4)该组同学在改进实验后,测出玻璃管中有水部分的长度为 l,电压表示数为 U,电流表示数为 I,改变玻璃管中的水量,测出多组数据,并描绘出相应的图象如图戊所示,若图线的斜率为 k,则矿泉水的电阻率=(用题中字母表示)。5.(16 分)(2016全国卷)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警
6、器(内阻很小,流过的电流超过 Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为 999.9),直流电源(输出电压为 U,内阻不计),滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000),滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调节。已知 U 约为 18 V,Ic约为 10 mA;流过报警器的电流超过 20 mA 时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在 60 时阻值为 650.0。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统:电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻
7、值,根据实验要求,这一阻值为 ;滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。将开关向 (选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。6.(22 分)要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由 0 逐渐增大到3 V,并便于操作。已选用的器材有:电池组(电动势 4.5 V,内阻约 1);电流表(量程为 0250 mA,内阻约 5);电压表(量程为 03 V,内阻约 3 k);开关一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选 (填字母
8、代号)。A.滑动变阻器(最大阻值 20,额定电流 1 A)B.滑动变阻器(最大阻值 1 750,额定电流 0.3 A)(2)实验的电路图应选用 (填字母代号)。(3)实验得到的小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个 2 的定值电阻 R 串联,接在电动势为 1.5 V、内阻为 1 的电源两端,如图乙所示。每个小灯泡消耗的功率是 W。专题能力训练 15 电学实验1.答案(1)3 2 A(2)2.9(2.83.0)1.2(1.11.3)=解析(1)由题图甲可知,作为电压表使用时,选择开关应接位置 3;作为欧姆表使用时,选择开关应接 2,内部电源被接通,可测量电阻;使用时,
9、电流一定从红表笔流入,即从 A 端流入。(2)根据闭合电路欧姆定律,E=IR+Ir,则 R=E-r,可知图线斜率表示电动势,在纵轴上截距的绝对值表示内阻,则 E=k=-=2.9V,r=1.2。将多用电表的内阻等效到电源的内部,则测量的内阻等于电源的实际内阻与多用电表的内阻之和,所以内阻测量值偏大。当电阻箱阻值无穷大时,电流表分压可以忽略,故本实验中电动势的测量准确。2.答案(1)见解析图(2)-R1(3)3.0 2.4解析(1)根据实物图可知,电压表 V1与 R 并联后与 R0串联接在电源两端,电压表 V2并联在电源两端,故电路图如图所示。(2)根据串、并联电路规律可知,R0两端的电压为 U0
10、=U20-U10,电路中电流为 I=;根据欧姆定律可得 R0=-R1。(3)根据闭合电路欧姆定律可知 U2=E-r,变形可得 U1=由题图丙可知,当 U1=0 时,U2=1.0V,代入上式则有 又图象的斜率为 k=1.5联立解得 E=3.0V,r=2.4。3.答案(1)如图所示(2)RV=-R0(3)2 960解析本题考查并联电路特点及欧姆定律,意在考查学生由实验目的确定实验原理完成实验的能力。由并联电路两端电压相等可知,定值电阻 R0两端的电压为 U0=U2-U1,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流为 I0=IV1,因此电压表 V1的内阻 RV=,解以上三式得RV=-R0,将其变形得到 U2
11、=()U1,由图象斜率 k=1.5=1+RV=2960。4.答案(1)A 2.120(2)1 k 欧姆调零(3)B(4)解析(1)游标卡尺的 A 位置是测量圆筒内径的,故用 A 部位去测玻璃管的内径;通过读游标卡尺得玻璃管的内径 d 为 21mm+100.02mm=21.20mm=2.120cm。(2)由于欧姆表的指针偏转较小,说明被测电阻较大,故需要换成更大挡位,即“1k”挡;换了挡位后,再测电阻时还需要调零。(3)由于电压表的示数几乎不变,即仍有一定的示数,而将 5、6 之间断开时,电路中就没有了电流,电压表的示数为零,故它是不可能的,选项 B 正确。(4)由公式可知矿泉水的电阻率=(),
12、因为 k=,则=。5.答案(1)如图所示(2)R2(3)650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过 20 mA,报警器可能损坏 c 报警器开始报警解析(1)先用电阻箱替代热敏电阻,连接成闭合回路进行调试。电路图连接如答案所示。(2)当电路中电流 Ic=10mA 时,根据闭合电路欧姆定律有 Ic=总,解得 R 总=1800,此时热敏电阻的阻值为 650,则滑动变阻器的阻值为 1150,所以滑动变阻器选 R2。(3)当热敏电阻阻值小于 650 时,报警器就会报警,用电阻箱替代热敏电阻进行调节,应把电阻箱的阻值调到 650。若接通电源后电路中的电流过大(超过 20mA),报警器就会损坏,电流
13、越小越安全,所以为了电路安全,闭合开关前滑片应置于 b 端。用电阻箱替代热敏电阻进行调试,应将开关向 c 端闭合,开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器报警。6.答案(1)A(2)B(3)0.09解析本题考查测绘小灯泡的伏安特性曲线实验,意在考查学生对该实验的掌握情况。(1)由题意可知,本实验选择的是分压电路,因此滑动变阻器选择的是 A。(2)因为小灯泡的电阻 RL=15,和电流表电阻相近,故应采用电流表外接法,因此应选用 B 电路。(3)设小灯泡的电流为 I,电压为 U,由 U=E-2I(R+r),代入数据得 U=1.5-6I(V),作出小灯泡在题图乙电路中的电流电压关系图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点,由此交点即可读出此时通过小灯泡的电流以及小灯泡两端的电压。由 P=UI 可得此时灯泡的功率。