2014-2010北京高考物理电学实验汇编

2014-2010北京高考物理电学实验汇编（2014•北京）利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻．要求尽量减小实验误差．（1）应该选择的实验电路是图1中的（选项“甲”或“乙”）．（2）现有电流表（0-0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：A．电压表（0-15V） B．电压表（0-3V）C．滑动变阻器（0-50Ω） D．滑动变阻器（0-500Ω）实验中电压表应选用；滑动变阻器应选用；（选填相应器材前的字母）（3）某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线．序号 1 2 3 4 5 6电压U（V） 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10电流I（A）0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E= v，内电阻r= Ω（5）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U以及干电池的输出功率P 都会发生变化．图3的各示意图中正确反映P-U关系的是．的阻值．（2013 北京）9．某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx（1）现有电源（4V，内阻可不计）、滑动变阻器（0～50Ω，额定电流2A），开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表（0～3A，内阻约0.025Ω）B．电流表（0～0.6A，内阻约0.125Ω）C．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）D．电压表（0～15V，内阻约15kΩ）为减小测量误差，在实验中，电流表应选用，电压表应选用（选填器材前的字母）；实验电路应采用图1中的（选填“甲”或“乙”）．（2）图2是测量R的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请请根据在（1）问x中所选的电路图，补充完成图2中实物间的连线．（3）接通开关，改变滑动变阻器画片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U．某次电表示数如图3所示，可得该电阻的测量值R= =Ω（保留两位x有效数字）．（4）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是；若在（1）问中选用乙电路，产生误差的主要原因是．（选填选项前的字母）A．电流表测量值小于流经R的电流值x的电流值B．电流表测量值大于流经Rx两端的电压值C．电压表测量值小于Rx两端的电压值D．电压表测量值大于Rx（5）在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻R两端的电压U也随之增加，下列反映U-x关系的示意图x中正确的是．（2012 北京）9．在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm．（1）用螺旋测微器测量金属丝直径，其中某次测量结果如图1所示，其读数应为mm（该值接近多次测量的平均值），实验所用器材为：（2）用伏安法测金属丝的电阻RX电池组（电动势为3V，内阻约为1Ω），电流表（内阻约为0.1Ω），电压表（内阻约为3kΩ），滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流为2A）开关，导线若干．某同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数 1 2 3 4 5 6 7U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520是采用图2中甲和乙中的图（选填“甲”或“乙”）由以上实验数据可知，他们测量RX（3）如图3是测量R的实验器材实物图，图中已经连接了部分导线，滑动变阻器的X滑片P置于变阻器的一端，请根据上图所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已经标出了与测量数据相对应的四个点，请在下图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U-I图线，由图线得到金属丝的阻值RX=Ω（保留两位有效数字）．（5）根据以上数据可估算出金属丝的电阻率约为（填选项前的序号）A、1×10-2Ω•mB、1×10-3Ω•mC、1×10-6Ω•mD、1×10-8Ω•m（6）任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器都已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是（有多个正确选项）．A、用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B、由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C、若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D、用U-I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差．（2010 北京）9．（1）甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计G，改装成量范围是0～4V的直流电压表．①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg ，其中电阻R约为1kΩ．为使rg 的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用，电阻器R1应选用（选填器材前的字母）．A．电源（电动势1.5V）B．电源（电动势6V）C．电阻箱（0～999.9Ω）D．滑动变阻器（0～500Ω）E．电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（0～5.1kΩ）F．电位器（0～51kΩ）②该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大．后续的实验操作步骤依次是：，，，，最后记录R1的阻值并整理好器材．（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）A．闭合S1B．闭合S2C．调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度D．调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半E．调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半F．调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度③如果所得的R1的阻值为300.0Ω，则图1中被测电流计G的内阻rg的测量值为Ω，该测量值实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）．④给电流计G联（选填“串”或“并”）一个阻值为kΩ的电阻，就可以将该电流计G改装为量程4V的电压表．（2）乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表V、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻．①该同学从上述具体条件出发，先将待改装的表G直接与一个定值电阻R相连接，组成一个电压表；然后用标准电压表V校准．请你画完图2方框中的校准电路图．②实验中，当定值电阻R选用17.0kΩ时，调整滑动变阻器R′的阻值，电压表V的示数是4.0V时，表G的指针恰好指到满量程的五分之二；当R选用7.0kΩ时，调整R′的阻值，电压表V的示数是2.0V，表G的指针又指到满量程的五分之二．由此可以判定，表G的内阻rg 是kΩ，满偏电流Ig是mA．若要将表G改装为量程是15V的电压表，应配备一个kΩ的电阻．【解析】（2014 北京）（1）分析图示电路结构，然后答题；（2）根据电源电动势选择电压表，为方便实验操作应选最大阻值较小的滑动变阻器；（3）应用描点法作出图象；（4）根据电源的U-I图象求出电源电动势与内阻；（5）求出电源输出功率表达式，然后答题．解：（1）干电池内阻较小，为减小实验误差，应选题甲所示电路图；（2）一节干电池电动势约为1.5V，则电压表应选B，为方便实验操作，滑动变阻器应选C；（3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出电源的U-I图象如图所示；（4）由图示电源U-I图象可知，图象与纵轴交点坐标值是1.5，则电源电动势E=1.5V，电源内阻：r=△U△I=1.5−1.00.6≈0.83Ω；（5）电压表测量路端电压，其示数随滑动变阻器的阻值增大而增大；而当内阻和外阻相等时，输出功率最大；此时输出电压为电动势的一半．外电路断开时，路端电压等于电源的电动势，此时输出功率为零；故符合条件的图象应为C．故答案为：（1）甲；（2）B；C；（3）图示如图所示；（4）1.5；0.83；（5）C．（2013 北京）解：（1）因电源的电压为4V，因此电压表选择3V量程；由于阻值约为5Ω的电阻R的，根据欧姆定律可知，电流的最大值为0.8A，从精确角来说，所以x电流表选择0.6A的量程；根据待测电阻的阻值与电压表及电流表的阻值，可知，待测电阻的阻值偏小，因此选择电流表外接法，故选择甲图．（2）根据电路图来连接实物图原则，注意电表的正负极，并分几个回路来连接．如图所示；（3）电压表的读数为U=2.60V；电流表的读数为I=0.50A；根据欧姆定律R=UI，则有R=5.2Ω；（4）由甲图可知，待测电阻与电压表并联后，与电流表串联，因此电流表测量值大于流经Rx的电流值．由乙图可知，待测电阻与电流表串联后，与电压表并联，因此电压表测量值大于Rx 两端的电压值．故选B和D（5）根据闭合电路欧姆定律与电阻定律，U=IRX=RX ，当滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压增大，但不成正比，且增加越来越快，则U-x图象如图A所示，故选：A．故答案为：（1）B、C、甲（2）略（3）5.2Ω（4）B、D （5）A．（2012 北京）解：（1）固定刻度读数为0，可动刻度读数为39.7，所测长度为0+39.7×0.01=0.397mm（2）由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约5Ω．则有比较Rx为小电阻应该采用外接法测量误差小．由（3）知是用伏安特性曲线来测量电阻的，就要求电压电流从接近0开始调节，所以应该采用分压接法甲．（3）注意连图时连线起点和终点在接线柱上并且不能交叉，结合（2）可知应该连接成外接分压接法（甲）那么在连线时断开开关且使Rx两端的电压为0．先连外接电路部分，再连分压电路部分，此时滑片P必须置于变阻器的左端．实物图如右图所示，（4）描绘出第2、4、6三个点后可见第6次测量数据的坐标点误差太大舍去，然后作出U-I图线．如右图所示；其中第4次测量数据的坐标点在描绘出的U-I图线上，有：R x＝1.000.220＝4.5Ω．（5）根据电阻定律从数量级上估算出的金属丝电阻率是C选项．（6）用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差；由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差．答案为CD故答案为：（1）0.397（2）甲（3）如图（4）如图，4.5（5）C （6）CD（2010 北京）解：（1）①由于要求改装后的电压表量程为0～4V，故选B；由实验原理知R1应能读出具体数值，故选C；闭合S2，电路中电流I不能大于200μA，由I＝ER2+R0知R2＝EI−R0，代入数据得：R2≈30KΩ，故选F；故答案为：B；C；F②半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理图连好电路；第二步，闭合电键S2，调节滑动变阻器R2，使表头指针满偏；第三步，闭合电键S1，改变电阻箱R1的阻值，当表头指针半偏时记下电阻箱读数，此时电阻箱的阻值等于表头内阻rg．故应选B；C；A；E故答案为：B；C；A；E③当调节电阻箱，使电流表半偏时，由于干路电流几乎未变，电阻箱与电流计中的电流相等，电阻必然相等．如果所得的R1的阻值为300.0Ω，则图中被测电流计G的内阻rg的测量值为300.0Ω．实际上电阻箱并入后的，电路的总电阻减小了，干路电流增大了，电流计半偏时，流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻．所以，该测量值“略小于”实际值．故答案为：300；略小于④将电流计改装成电压表，应串连接入一分压电阻R，由欧姆定律及串联电路分压规律有：U=Ig Rg+IgR其中U为改装后电压表的满偏电压，则R＝uI g−R g代入数据解得：R=19.7kΩ．故答案为：串；19.7（2）①校对改装成的电压表，应使电压表与标准电压表并联，两端的电压从零开始变化，观察两表示数的差值，确定对改装时串接给电流计的分压电阻增大些还是减小些．所以滑动变阻器应采用分压式接法，校对电路如图3所示．对电压表，由欧姆定律有：U＝25Ig(R+R g)，带入两次的R、标准电压表示数U解得：r g =3.0KΩ，Ig=0.50mA．若要改装成量程为15V的电压表，由欧姆定律及串联电路分压规律有：U=Ig Rg+IgR，代入数据解得，应串联的分压电阻为：R=27kΩ．故答案为：3.0；0.50；27。