高考物理 能力梯级提升思维高效训练 6.电学

取夺市安慰阳光实验学校能力梯级提升·思维高效训练电学实验
1.（2012·宿迁模拟）现有两个电阻元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一个是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小.现对其中一个元件R0进行测试，实验中可供选择的仪器为：
A.电压表V1（0～3 V,内阻30 kΩ）
B.电流表A1（0～0.6 A,内阻约1 Ω）
C.电流表A2（0～30 mA,内阻约20 Ω）
D.滑动变阻器R1（100 Ω,1 A）
E.滑动变阻器R2（10 Ω，5 A）
F.电池（3 V，内阻不计）
G.开关、导线若干
测得通过其中的电流与加在它两端的电压数据如表所示：
（1）实验中电流表应选择：______；滑动变阻器应选择：_____（填字母序号）（2）请在方框（a）中画出实验电路图.
（3）根据表中数据，判断元件R0可能是由_______材料制成的.
（4）请根据表中数据在（b）图中作出I-U图线.
2.（2012·新课标全国卷）为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路.图中，A0是电流表，R0和R N分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池.完成下列实验步骤中的填空：（1）将S拨向接点1，接通S1，调节_______,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时______的读数I；
（2）然后将S拨向接点2，调节_____,使_____,记下此时R N的读数；
（3）多次重复上述过程，计算R N读数的_____,此即为待测微安表头内阻的测量值.
3．如图所示，是测定表头内阻的电路，电源内阻不计，当电阻箱的电阻调到
1 200 Ω时，电流表指针偏转到满刻度；再把电阻箱的电阻调到3 000 Ω时，电流表指针刚好指到满刻度的一半.
（1）根据上述数据可求出电流表的内阻为____Ω.
(2)若这个电流表的满刻度值是750 μA,要把它改装成量程为3 V的电压表，应串联一个电阻值为____Ω的分压电阻.
（3）为了核对改装成的电压表V，给你一个电压表V0，一个4.5 V的电池组E，一个最大阻值为1 kΩ的滑动变阻器R，开关S及若干导线.请在方框中画出符合要求的电路图.
4.表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据：
（1）分析表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图____（填“甲”或“乙”）；（2）在方格纸内画出小灯泡的U-I曲线．分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而_______（填“变大”、“变小”或“不变”）.
5.(2012·南京模拟)某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极(接触电阻不计)，两电极相距L＝0.700 m，其间充满待测的导电溶液.用如下器材进行测量：电压表(量程15 V，内阻约30 kΩ)、电流表(量程300 μA，内阻约50 Ω)、滑动变阻器(100 Ω，1 A)、电池组(电
动势E＝12 V，内阻r＝6 Ω)、单刀单掷开关一个、导线若干.
下表是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据.实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图乙所示.
根据以上所述请回答下面的问题：
(1)玻璃管内径d的测量值为_____cm；
(2)根据表中数据在如图坐标中已描点，请作出U-I图象，根据图象求出电阻
R＝____Ω(保留两位有效数字)；
(3)计算导电溶液的电阻率表达式是ρ＝____(用R、d、L表示)，测量值为___Ω·m(保留两位有效数字)；
(4)请在虚线框内画出测量导电溶液电阻的电路图，并在图甲中补画出未连接的导线.
6.（2012·南京模拟）测量一未知电阻的阻值.
（1）某同学首先用多用电表粗测电阻的大小，将多用表选择开关置于×10 Ω挡，调零后，将红黑表笔分别接电阻两端，发现指针读数如图所示，则所测阻值为_____Ω.
（2）接着该同学计划用伏安法准确测量电阻的阻值，提供的实验器材有：8 V 直流电源；电压表（0～10 V,内阻约20 kΩ）;电流表（0～50 mA,内阻约10 Ω）；滑动变阻器（0～20 Ω,1 A）;开关和导线.
请根据实验要求和提供的器材，在虚线方框内画出实验电路图，并完成实物电路未连接的导线.
（3）在上述（2）的实验中，连接好电路后，闭合开关，发现电流表和电压表皆没有读数，该同学用多用电表检查电路故障.他的操作如下：选用多用电表的直流电压挡，将红、黑表笔分别接在电源正负极间；变阻器电阻丝的两端；电流表“-”接线柱和电压表“+”接线柱之间，结果多用电表的指针均发生偏转，则可能是连接_______之间的导线发生了断路.
（4）实验中移动变阻器滑动头，记下多组电流表、电压表读数（U，I），然后在坐标纸上作出U-I图线，图线的______大小表示待测电阻阻值.在这个实验中，测量值______真实值.（填“>”、“＝”或“<”）
7.现有器材：电压表V1（量程3 V，内阻约几千欧），电压表V2（量程15 V，内阻约几十千欧），定值电阻R1（3.0 kΩ),滑动变阻器R（0～100 Ω），直流电源（约6 V，内阻不计），开关一个，导线若干，要求利用这些器材测量电压表V1的内阻值.
(1)画出实验电路图.（图中应标明电压表的代号）
(2)用已知量和实验测得量表示的电压表V1内阻的表达式为r=____，式中各实验测得量的意义是________________________________.
答案解析
1.【解析】（1）从测量数据知电流表应选择C，测量的电压、电流值几乎从零开始，滑动变阻器应采用分压接法，应该选择阻值较小的E.
（2）根据（1）中的分析与实验要求其实验电路图如图（a）.
（3）根据测量数据知电压越大，电流值越大时，电阻温度越高，但发现其电阻值随温度的升高而减小，所以R0可能是由半导体材料制成的.
（4）I-U图线如图（b）
答案：（1）C E （2）见解析
（3）半导体（4）见解析
2.【解析】（1）将S 拨向接点1，接通S 1，通过调节滑动变阻器R 0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时A 0（或电流表）的读数I ；
（2）然后将S 拨向接点2，保持R 0不变，调节电阻箱R N ，使A 0（或电流表）的读数仍为I ，记下此时R N 的读数，在实验期间，用R N 代替了A 表，而电流表A 0的读数不变，故此R N 的读数就是待测表A 的内阻；
（3）为提高精确度，实验时要多次重复上述过程，计算R N 读数的平均值，此即为待测微安表头内阻的测量值. 答案：（1）R 0 A 0（或电流表）
（2）R N A 0（或电流表）的读数仍为I
（3）平均值
3．【解析】（1）设电流表内阻为R g ，由于电流表指针满偏，根据闭合电路欧姆定律可知g 1g E I R R =
+，当电流表指针半偏时，g 2g
1E
I 2R R =+，可解得：R g =600 Ω.
(2)若改装成电压表，由于U g =I g R g =0.45 V ，所以分压电阻的大小为 （3）电路图如图所示.
答案：（1）600 （2）3 400 （3）见解析图
4.【解析】（1）由表内实验数据可知，电压表的读数从零开始变化.所以，滑动变阻器应接成分压式，选用的实验电路图是图甲.
（2）小灯泡的U-I 曲线如图所示，作图时应将各点连成平滑曲线.由图线可知，小灯泡的电阻随I 变大而变大.
答案：（1）甲 （2）图见解析 变大
5.【解析】(1)玻璃管内径d ＝30 mm ＋0.05 mm ×15＝30.75 mm ＝3.075 cm. (2)根据描点，连线如图所示，由图可求出电阻R ＝4.6×104
Ω.
(3)由2
L 1R S d S 4
ρπ＝和＝可得：2Rd 4L πρ=，代入数据可求得：ρ＝49 Ω·m. (4)因R 》R 滑，故应采用内接法分压式电路，电路图及实物图如图所示： 答案：(1)3.075 (2)图见解析 4.6×104
(3)2
Rd 494L
π (4)图见解析 6.【解析】（1）电阻值等于指针读数乘以选择开关倍数，则R ＝200 Ω. （2）因为
V
x
x
A
R R 10020,R R ==为了减小测量误差，应该选择电流表外接，又因滑动变阻器的阻值远小于待测电阻阻值，其限流能力差，应该使滑动变阻器分压
接入电路，因此实验电路图及实物电路图如图所示.
（3）由多用电表直流电压挡接在电源正负极间，指针发生偏转，说明电源一定
好；接在变阻器电阻丝的两端，电表指针发生偏转说明电源与变阻器的连接导线是完好的；接在电流表“-”接线柱和电压表“+”接线柱之间，指针发生偏转说明变阻器与电流表“+”接线柱之间的连接及电压表“-”接线柱与电源、电阻间的连接是完好的，那么可能是连接电流表和电压表之间的导线发生断路，使电表无读数.
（4）根据欧姆定律U
I U R I R
＝得＝，因此U-I 图线的斜率大小表示待测电阻阻值.因为是电流表外接，电流表读数偏大，则电阻测量值小于真实值.
答案：（1）200 (2)见解析 （3）电流表和电压表 （4）斜率 ＜
7.【解析】(1)要测出电压表的电阻，需知道流过电压表的电流，但题目中无电流表，所以可考虑电压表的反常规使用.将待测电压表当做电流表与定值电阻串联，测出它们串联后的总电压，从而计算出流经V 1的电流，即可求得待测电压
表的电阻，实验电路如图所示.
（2）R 1与电压表V 1串联，由分压特点：
1211
U r
U U R =-，所以电压表V 1的内阻
1
121
U r R U U =
-，U 1为电压表V 1的示数，U 2为电压表V 2的示数.
答案：（1）见解析图 （2）
1
121
U R U U - U 1为电压表V 1的示数，U 2为电压表V 2的示数。