高三物理二轮复习 专题限时集训 第1部分 专题突破篇 专题14 电学实验

专题限时集训(十四) 电学实验(建议用时：40分钟)1．(8分)(2016·长沙一模)如图21所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300 μA，内阻r g＝100 Ω，调零电阻最大阻值R＝50 kΩ，串联的固定电阻R0＝50 Ω，电池电动势E＝1.5 V，用它测量电阻R x，能准确测量的阻值范围是 ( )图21A．30～80 kΩB．3～8 kΩC．300～800 kΩD．3 000～8 000 kΩB[多用电表指针满偏时对应的内阻为R内＝EI g＝5 kΩ，当R x＝R内时表针指在中央，多用电表指针在表盘中央附近时误差较小，所以其测量范围是3～8 kΩ，故本题答案为B.] 2．(8分)(2016·辽宁模拟)一直流电压表，量程为1 V，内阻为1 000 Ω，现将一阻值为5 000～7 000 Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程．为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源(电动势E为6～7 V，内阻可忽略不计)，一阻值R2＝2 000 Ω的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线．(1)为达到上述目的，将电路图连成一个完整的实验电路图．图22(2)连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V，由此可以计算出改装后电压表的量程为________V，电源电动势为________V.【解析】在测量时，一次将改装电压表接在电源上，一次将改装电压表与定值电阻串联后接在电源上，分别根据闭合电路的欧姆定律列式，联立方程组求出改装电压表的内阻，两个开关都闭合时，E＝U11 000 ΩR V，当S1闭合，S2断开时，E＝U21 000 Ω(R V＋R2)，联立得R V＝7 000 Ω，E＝6.3 V，改装电压表的量程为11 000×7 000 V＝7 V.【答案】(1)电路如图所示(2)7 6.33．(8分)(2015·邢台四模)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻R x约为3 Ω，实验室备有下列实验器材：A．电压表V(量程3 V，内阻约为3 kΩ)B．电流表A(量程0.6 A，内阻约为1 Ω)C．滑动变阻器R(0～10 Ω，额定电流0.5 A)D．电源E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)E．开关S，导线若干甲乙丙丁图23(1)为减小实验误差，应选用图23中________(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图．(2)现用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得其直径示数如图23丙，则直径为________mm.图丁为两电表的示数，则该金属丝的电阻率为______Ω·m.(结果保留3位有效数字)【解析】 (1)因R V R x ＝3 0003＝1 000，R x R A ＝31＝3， 则有R V R x >R x R A ，电流表应选择外接法，因此实验电路应选乙．(2)螺旋测微器的固定刻度读数为0.5 mm ，可动刻度读数为0.01×10.8 mm＝0.108 mm ，所以最终读数为0.608 mm.由图示电压表可知，其量程为3 V ，分度值为0.1 V ，示数为1.20 V ，由图示电流表可知，其量程为0.6 A ，分度值为0.02 A ，示数为0.50 A ，电阻阻值：R x ＝U I ＝1.200.50Ω＝2.4 Ω；由R x ＝ρL S 可知，电阻率：ρ＝R x S L ＝2.4×3.14×⎝ ⎛⎭⎪⎫12×0.608×10－320.6Ω·m≈1.16×10－6 Ω·m.【答案】 (1)乙 (2)0.608(0.606～0.609均正确)1．16×10－6(1.15×10－6～1.17×10－6均正确)4．(8分)某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”．现用如图24所示的电路研究某长薄板电阻R x 的压阻效应，已知R x 的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A ．电源E (3 V ，内阻约为1 Ω)B ．电流表A 1(0.6 A ，内阻r 1＝5 Ω)C ．电流表A 2(0.6 A ，内阻r 2约为1 Ω)D ．开关S ，定值电阻R 0(1)为了比较准确测量电阻R x ，请完成虚线框内电路图的设计．图24(2)在电阻R x 上加一个竖直向下的力F (设竖直向下为正方向)，闭合开关S ，记下电表读数，A 1读数为I 1，A 2读数为I 2，得R x ＝________(用字母表示)；(3)改变力的大小，得到不同的R x 值．然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R x 值，最后绘成图象如图25所示，除观察到电阻R x 的阻值随压力F 增大而均匀减小外，还可得到的结论是________________．当F 竖直向下时可得R x 与其所受压力F的数值关系是R x ＝________.图25【解析】 (1)测电阻阻值需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流，所给实验器材没有电压表，可以用已知内阻的电流表与待测电阻并联，测出电阻两端电压，另一个电流表串联在电路中测电路电流，实验电路图如图所示：(2)电阻两端电压U ＝I 1r 1，通过电阻的电流I ＝I 2－I 1，电阻阻值R x ＝U I ＝I 1r 1I 2－I 1. (3)由题图所示图象可知，图象具有对称性，当正反向压力大小相等时，对应的电阻阻值相等；由图象可知，电阻与压力是一次函数关系，设为R x ＝R 0＋kF ，由图象可知：R 0＝16 Ω，把R x ＝14 Ω，F ＝1 N 代入关系式解得：k ＝－2，则关系式为：R x ＝16－2F .【答案】 见解析5．(8分)二极管是一种半导体元件，它的符号为“”，其特点是具有单向导电性．电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大．(1)某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线，因二极管外壳所印的标识模糊，为判断该二极管的正、负极，他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻．其步骤是：将选择开关旋至合适倍率，进行欧姆调零．将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时，指针偏角比较小．然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量，指针偏角比较大，由此判断________(选填“左”或“右”)端为二极管的正极．(2)厂家提供的伏安特性曲线如图26，为了验证厂家提供的数据，该小组对加正向电压时的伏安特性曲线进行了描绘，可选用的器材有：图26A．直流电源E：电动势3 V，内阻忽略不计B．滑动变阻器R：0～20 ΩC．电压表V1：量程5 V，内阻约50 kΩD．电压表V2：量程3 V，内阻约20 kΩE．电流表A：量程0.6 A，内阻约0.5 ΩF．电流表mA：量程50 mA，内阻约5 ΩG．待测二极管DH．单刀单掷开关S，导线若干为了提高测量结果的准确度，电压表应选用________，电流表应选用________(填序号字母)．(3)为了达到测量目的，请画出正确的实验电路原理图．(4)为了保护二极管，正向电流不要超过25 mA，请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议：________. 【导学号：37162082】【解析】(1)欧姆表内部有电源，电源正极接在负接线柱上，当红表笔接触右端时，说明红表笔接入电源的负极；此时指针偏角较小，说明电阻较大，故说明接入了反向电压，故二极管右端应为正极．(2)电源电压为3 V，故电压表应选3 V量程进行测量；而由坐标可知，电路中电流较小，故电流表应选50 mA的即可．(3)为了得出完整的图象，应采用分压接法，同时因正向电阻较小，故可以采用外接法，原理图如图．(4)为了防止超过最大电流，可以在电路中串接保护电阻；同时也可以通过实验方法，即慢慢调节滑动触片，注视电流表，使电流表示数不得超过25 mA.【答案】(1)右(2)D F (3)见解析(4)可能的答案：a.在二极管支路串入一阻值合适的限流电阻起保护作用．b.闭合开关前滑动触头停在最左端，向右移动滑动触头时应缓慢进行，同时仔细观察电流表示数变化，以防止电流超过25 mA(只要回答合理均可)．6．(8分)一个小灯泡的额定电压为2.0 V，额定电流约为0.5 A，选用下列实验器材进行实验，并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性图线．A ．电源E ：电动势为3.0 V ，内阻不计B ．电压表V 1：量程为0～3 V ，内阻约为1 kΩ；C ．电压表V 2：量程为0～15 V ，内阻约为4 kΩ；D ．电流表A 1：量程为0～3 A ，内阻约为0.1 Ω；E ．电流表A 2：量程为0～0.6 A ，内阻约为0.6 Ω；F ．滑动变阻器R 1：最大阻值为15 Ω，额定电流为1.0 A ；G ．滑动变阻器R 2：最大阻值为150 Ω，额定电流为1.0 A ；H ．开关S ，导线若干．实验得到如下数据(I 和U 分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压)： I /A0.00 0.16 0.25 0.30 0.34 0.40 0.45 0.50 U /V 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.20 1.60 2.00________(请填写选项前对应的字母)．(2)不改动已连接导线，在实物连接图27甲中把还需要连接的导线补上．闭合开关前，应使滑动变阻器的滑片放在最________(选填“左”或“右”)端．(3)在坐标图乙中画出小灯泡的U ­I 曲线．甲乙图27【解析】 (1)灯泡额定电压是2 V ，则电压表选B ；灯泡额定电流为0.5 A ，则电流表选E ；为方便操作，滑动变阻器选F ；(2)灯泡正常发光时电阻R ＝UI＝4 Ω，4 Ω远小于电压表内阻，则电流表采用外接法；由表中数据可知，电压与电流从零开始变化，则滑动变阻器应采用分压式接法，电路图如图甲所示；闭合开关前，为保护电路，应使滑动变阻器的滑片放在最左端；(3)根据表中实验数据，在坐标系中描出对应的点，然后作出灯泡的U­I 图象，如图乙所示．甲乙【答案】(1)B E F(2)见解析图左(3)见解析图7．(14分)小明利用如图28所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻．图28(1)图中电流表的示数为________A.(2)调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下：U/V 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06I/A0.120.200.280.360.44由图线求得：电动势E＝________V；内阻r＝________Ω.(3)实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合．其实，从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为________________．【解析】(1)由题中电路图知，电流表使用0.6 A量程，所以读数为0.44 A；(2)描点画图，如图所示，根据U＝E－Ir可得：电动势为E＝1.60 V；图线斜率的绝对值等于内阻r＝1.22 Ω；(3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大．【答案】(1)0.44 (2)U­I图象见解析 1.60(1.58～1.62都算对) 1.22(1.18～1.26都算对) (3)干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大。