高考物理复习练习：热点13 电学常规实验

热点13 电学常规实验
(建议用时:20分钟)
1．(2019·扬州市一模)利用如图甲所示的实验装置测量两节干电池组成的电源的电动势和内电阻．
(1)请在图甲中用笔画线代替导线完成电路连接．
(2)在实验操作正确的情况下测得数据记录在下表中,请在图乙中作出U－I图象．
U/V 2.94 2.86 2.81 2.76 2.71 2.62
I/A 0.06 0.12 0.18 0.24 0.30 0.38
(3)根据U－I图象,可得该电池组的电动势E＝________V,内电阻r＝________Ω.(结果均保留两位有效数字)
(4)本实验存在系统误差,原因是____________(选填“①电压表分流”或“②电流表分压”前面的序号),由此造成电源内阻测量值____________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值．2．(2019·泰州市高三一模)小明刚从超市购买了一节干电池,于是他想测定该干电池的电动势和内阻,小明做实验中,备有下列器材:
A．干电池(电动势约为1.5 V,内阻小于0.5 Ω)
B．电流表G(满偏电流1.5 mA,内阻为10 Ω)
C．电流表A(0～0.6 A,内阻约为0.1 Ω)
D．滑动变阻器R1(0～20 Ω,10 A)
E．滑动变阻器R2(0～100 Ω,1 A)
F．定值电阻R3＝0.5 Ω
G．定值电阻R4＝990 Ω
H．开关、导线若干
(1)为方便且能较准确地进行测量,应选用滑动变阻器________(填写序号)；
(2)小明按照自己设计的实验方案,画图处理数据,由于新电池内阻很小,发现图象斜率较小,给数据的处理带来了很大的障碍．请利用本题提供的器材帮助小明改进实验方案,要求测量误差尽可能地小,在下面所给方框内画出改进后的电路图；
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上使用适当的数据,作出I1和I2的关系图线；
序号 1 2 3 4 5 6
I1/mA 1.40 1.36 1.35 1.28 1.20 1.07
I2/A 0.10 0.15 0.23 0.25 0.35 0.50
(4)根据图线可得,被测电池的电动势为________V,内阻为________Ω.
3．一细而均匀的导电材料,截面为同心圆环,如图a所示,此材料长约3 cm,电阻约为100 Ω,已知这种材料的电阻率为ρ.欲测量该样品的内径,但内径太小,无法直接测量．现提供以下实验器材: A．20分度的游标卡尺；
B．螺旋测微器；
C．电流表A1(量程0～50 mA,内阻r1＝100 Ω)；
D．电流表A2(量程0～100 mA,内阻r2约为40 Ω)；
E．滑动变阻器R(0～10 Ω,额定电流2 A)；
F．直流电源E(电动势为12 V,内阻很小)；
G．上述导电材料R2(长约为3 cm,电阻约为100 Ω)；
H．开关一只,导线若干．
请用上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图b所示,其示数L＝________cm,用螺旋测微器测得该样品的外径如图c所示,其示数D＝________mm.
(2)在所给的方框中画出设计的实验电路图,并标明所选择器材的物理量符号．
(3)用已知的物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内径d＝________．
4．(2019·扬州市高三模拟)用如图所示的多用电表进行实验．
(1)将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,发现指针偏转角度过大．为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按________(填选项前的字母)的顺序进行操作,再将两表笔分别与待测电阻相接,进行测量．
A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔短接,旋动部件T,对电表进行校准
(2)测量二极管的正向导通电阻时,红表笔应接二极管的________(填“正极”或“负极”)．
热点13 电学常规实验
1．解析:(1)测电源的电动势和内电阻,电流表应相对电源外接,实物连接图如图所示．
(2)在U－I坐标系内,描点连线,如图所示．
(3)由U ＝E －Ir 可知,图象在纵轴的截距等于电源电动势,斜率的绝对值等于内阻．故E ＝3.0 V,r ＝1.0 Ω.
(4)本实验存在系统误差,原因是电压表分流,使得电流表示数小于干路电流；外电路短路时,电压表分流为零,实际电流等于电流表电流,电压越大,电压表分流越多,实际电流大于电流表电流越多,图象斜率的绝对值将越大,因此电源内阻测量值小于真实值．
答案:(1)见解析图 (2)见解析图 (3)3.0 1.0 (4)① 小于
2．解析:(1)为方便实验操作,滑动变阻器的阻值不能太大,选择D 比较合适．
(2)由于没有电压表,给定的电流表G 可与定值电阻 R 4串联作电压表使用；图象的斜率的绝对值等于电源的内阻,由于新电池内阻很小,发现图象斜率较小,给数据的处理带来了很大的障碍,所以电源串联一个电阻作等效内阻,实验电路如图甲所示．
(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出I 1－I 2图象如图乙所示．
(4)由闭合电路欧姆定律可知:I 1(R 4＋R G )＝E －I 2(r ＋R 3),变形I 1＝11 000E －11 000I 2(r ＋R 3),由图可知,
图象与纵坐标的交点为1.48 mA,解得E ＝1.48 V ；由图象可知r ＝0.32 Ω.
答案:(1)D (2)见解析图甲 (3)见解析图乙
(4)1.48(1.47～1.49均正确)
0．32(0.25～0.35 均正确)
3．解析:(1)由游标卡尺主尺读得30 mm,游标尺上第3条刻度线与主尺刻度线对齐,则该样品的长度L ＝30 mm ＋0.15 mm ＝30.15 mm ＝3.015 cm.螺旋测微器固定刻度上分度值为0.5 mm,可动刻度每旋转一圈,测微螺杆前进或后退0.5 mm,由固定刻度读得3 mm,由可动刻度读得0.205 mm,该样品的外径为3 mm ＋0.205 mm ＝3.205 mm.
(2)采用分压式电路,用已知内阻的电流表A 1作为电压表,电流表A 2外接可以消除系统误差．电路图如图所示．
(3)由测量时两电流表读数可得待测电阻R 2＝I 1r 1I 2－I 1.样品横截面积S ＝π（D 2
－d 2
）
4,由电阻定律可得
R 2＝ρL
S
,联立解得样品的内径
d ＝
D 2
－4ρL（I 2－I 1）πI 1r 1
.
答案:(1)3.015 3.205 (2)实验电路图见解析 (3)
D 2
－4ρL （I 2－I 1）πI 1r 1
4．解析:(1)欧姆表指针偏转角度过大,说明所选挡位太大,应换小挡进行测量,应将旋转开关K 置于“×10”的位置,然后进行欧姆调零,再测电阻,因此合理实验步骤是BC.
(2)测量二极管正向导通电阻时,应把红表笔接二极管负极,黑表笔接二极管正极． 答案:(1)BC (2)负极。