考點(diǎn)13 電學(xué)實(shí)驗(yàn).doc

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(2014安徽高考)某同學(xué)為了測量一個(gè)量程為3V的電壓表的內(nèi)阻,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。(1)他先用多用表進(jìn)行了正確的測量,測量時(shí)指針位置如圖甲所示,得出電壓表的內(nèi)阻為3.00103,此時(shí)電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了。已知多用表歐姆擋表盤中央刻度值為“15”,表內(nèi)電池電動勢為1.5 V,則電壓表的示數(shù)應(yīng)為V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(2)為了更準(zhǔn)確地測量該電壓表的內(nèi)阻RV,該同學(xué)設(shè)計(jì)了圖乙所示的電路圖,實(shí)驗(yàn)步驟如下:A.斷開開關(guān)S,按圖乙連接好電路;B.把滑動變阻器R的滑片P滑到b端;C.將電阻箱R0的阻值調(diào)到零;D.閉合開關(guān)S;E.移動滑動變阻器R的滑片P的位置,使電壓表的指針指到3V的位置;F.保持滑動變阻器R的滑片P位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5V位置,讀出此時(shí)電阻箱R0的阻值,此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測量值;G.斷開開關(guān)S。實(shí)驗(yàn)中可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有:a.待測電壓表b.滑動變阻器:最大阻值2 000c.滑動變阻器:最大阻值10d.電阻箱:最大阻值9 999.9,阻值最小改變量為0.1e.電阻箱:最大阻值999.9,阻值最小改變量為0.1f.電池組:電動勢約6 V,內(nèi)阻可忽略g.開關(guān),導(dǎo)線若干按照這位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法,回答下列問題:要使測量更精確,除了選用電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外,還應(yīng)從提供的滑動變阻器中選用(選填“b”或“c”),電阻箱中選用(選填“d”或“e”)。電壓表內(nèi)阻的測量值R測和真實(shí)值R真相比,R測R真(選填“”或“R真。RV越大,外電阻越大,干路電流越小,外電阻變化時(shí),外電壓的變化量越小,故R測誤差越小,從而越小。答案:(1)1.0(2)cd小【誤區(qū)警示】本題中電壓表半偏時(shí),電阻箱的電壓與電壓表電壓大小關(guān)系不清楚,導(dǎo)致答案錯誤。4.(2014浙江高考)小明對2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣,于是用伏安法測量其電阻值。(1)圖甲是部分連接好的實(shí)物電路圖,請用電流表外接法完成接線并在圖甲中畫出。(2)小明用電流表內(nèi)接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的伏安特性,并將得到的電流、電壓數(shù)據(jù)描到U-I圖上,如圖乙所示。在圖中,由電流表外接法得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)是用(選填“”或“”)表示的。(3)請你選擇一組數(shù)據(jù)點(diǎn),在圖乙上用作圖法作圖,并求出這段鉛筆芯的電阻為?！窘忸}指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)知道內(nèi)接法和外接法的連接方式;(2)知道物理作圖方式?！窘馕觥?1)根據(jù)外接法的連接方式連接實(shí)物圖。(2)用“”表示的數(shù)據(jù)點(diǎn)是由電流表外接法得到的,R=(1.11.3)。(3)用“”數(shù)據(jù)點(diǎn)連線,R=(1.51.7)。答案:見解析5.(2014福建高考)某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示,其中,虛線框內(nèi)為用靈敏電流計(jì)改裝的電流表,為標(biāo)準(zhǔn)電壓表,E為待測電池組,S為開關(guān),R為滑動變阻器,R0是標(biāo)稱值為4.0的定值電阻。已知靈敏電流計(jì)的滿偏電流Ig=100A、內(nèi)阻rg=2.0k,若要改裝后的電流表滿偏電流為200mA,應(yīng)并聯(lián)一只(保留一位小數(shù))的定值電阻R1;根據(jù)圖甲,用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙連接成完整電路;某次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示:測量次數(shù)12345678電壓表讀數(shù)U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改裝表讀數(shù)I/mA20406080100120140160該小組借鑒“研究勻變速直線運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中計(jì)算加速度的方法(逐差法),計(jì)算出電池組的內(nèi)阻r=(保留兩位小數(shù));為減小偶然誤差,逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)是 。該小組在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為探究圖甲電路中各元器件的實(shí)際阻值對測量結(jié)果的影響,用一已知電動勢和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組,通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn):電動勢的測量值與已知值幾乎相同,但內(nèi)阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤,則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是。(填選項(xiàng)前的字母)A.電壓表內(nèi)阻的影響B(tài).滑動變阻器的最大阻值偏小C.R1的實(shí)際阻值比計(jì)算值偏小D.R0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值偏大【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下三點(diǎn):(1)電表的改裝原理;(2)“逐差法”的理解與遷移;(3)等效內(nèi)阻與誤差分析?！窘馕觥繐?jù)(I-Ig)R1=Igrg可得R1=1.0。依電路圖連接實(shí)物圖如圖所示借鑒逐差法有r內(nèi)+R0=,電池組的內(nèi)阻r內(nèi)=r-R0=5.66-4.0=1.66,逐差法的優(yōu)點(diǎn)是充分利用已測得的數(shù)據(jù),減小偶然誤差。若考慮電壓表內(nèi)阻的影響,則內(nèi)阻的測量值比真實(shí)值小,滑動變阻器的最大值對測量結(jié)果無影響,A、B錯誤;據(jù)r內(nèi)=r-R0可知R0的實(shí)際阻值比標(biāo)稱值大,則內(nèi)阻的測量值總是偏大,D正確;R1的實(shí)際阻值比計(jì)算值小,則實(shí)際通過電流表的電流大于示數(shù),據(jù)可知內(nèi)阻的測量值偏大,C正確。答案:1.0見解析圖1.66充分利用已測得的數(shù)據(jù),減小偶然誤差C、D6.(2014四川高考)如圖是測量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖,圖中R0是保護(hù)電阻(10),R1是電阻箱(099.9),R是滑動變阻器,A1和A2是電流表,E是電源(電動勢10V,內(nèi)阻很小)。在保證安全和滿足要求的情況下,使測量范圍盡可能大。實(shí)驗(yàn)具體步驟如下:()連接好電路,將滑動變阻器R調(diào)到最大;()閉合S,從最大值開始調(diào)節(jié)電阻箱R1,先調(diào)R1為適當(dāng)值,再調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使A1示數(shù)I1=0.15A,記下此時(shí)電阻箱的阻值R1和A2的示數(shù)I2;()重復(fù)步驟(),再測量6組R1和I2值;()將實(shí)驗(yàn)測得的7組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答以下問題:現(xiàn)有四只供選用的電流表:A.電流表(03mA,內(nèi)阻為2.0)B.電流表(03mA,內(nèi)阻未知)C.電流表(00.3A,內(nèi)阻為5.0)D.電流表(00.3A,內(nèi)阻未知)A1應(yīng)選用,A2應(yīng)選用。測得一組R1和I2值后,調(diào)整電阻箱R1,使其阻值變小,要使A1示數(shù)I1=0.15A,應(yīng)讓滑動變阻器R接入電路的阻值(選填“不變”“變大”或“變小”)。在坐標(biāo)紙上畫出R1與I2的關(guān)系圖。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)得出Rx=?！窘馕觥考僭O(shè)Rx約為20,則流過A2的電流約為,則電流表的量程應(yīng)選00.3A,若已知A2的內(nèi)阻,R1與I2可組成一次函數(shù)圖像,便于求出Rx。R1阻值變小,并聯(lián)部分電阻變小,不計(jì)電源內(nèi)阻,若保持I1不變,應(yīng)使R接入電路的阻值變大。如圖所示由題意知,即,由圖像的斜率可求得=240,代入數(shù)據(jù)解得Rx=31。答案:DC變大見解析圖317.(2014廣東高考)某同學(xué)設(shè)計(jì)的可調(diào)電源電路如圖甲所示,R0為保護(hù)電阻,P為滑動變阻器的滑片,閉合電鍵S。用電壓表測量A、B兩端的電壓:將電壓表調(diào)零,選擇03V擋,示數(shù)如圖乙,電壓值為V。在接通外電路之前,為了保證外電路的安全,滑片P應(yīng)先置于端。要使輸出電壓U變大,滑片P應(yīng)向端滑動。若電源電路中不接入R0,則在使用過程中,存在(選填“斷路”或“短路”)的風(fēng)險(xiǎn)?！窘忸}指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下三點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)電壓表如何進(jìn)行讀數(shù)。(2)如何保證外電路的安全,即讓外電路的初始電壓最小。(3)滑動變阻器分壓式接法的特點(diǎn)。【解析】選擇03V擋,則讀下面的數(shù)據(jù),再估讀一位,電壓值為1.30V;為了保證外電路的安全,接通電路后應(yīng)讓輸出電壓為最小,當(dāng)滑片P置于A端時(shí),接通外電路之后輸出電壓為0,這樣能保證外電路的安全;要增大外電路電壓,需要使滑片滑向B端;保護(hù)電阻的作用是防止電流過大,如果電路中不接入保護(hù)電阻,可能會存在短路的風(fēng)險(xiǎn)。答案:1.30AB短路8.(2014山東高考)實(shí)驗(yàn)室購買了一捆標(biāo)稱長度為100m的銅導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)測定其實(shí)際長度。該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2,查得銅的電阻率為1.710-8m,再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長度?？晒┦褂玫钠鞑挠?電流表:量程0.6A,內(nèi)阻約0.2;電壓表:量程3V,內(nèi)阻約9k;滑動變阻器R1:最大阻值5;滑動變阻器R2:最大阻值20;定值電阻:R0=3電源:電動勢6V,內(nèi)阻可不計(jì);開關(guān)、導(dǎo)線若干?；卮鹣铝袉栴}:(1)實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器應(yīng)選(選填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至(選填“a”或“b”)端。(2)在實(shí)物圖丙中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器,當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時(shí),電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為V。(4)導(dǎo)線實(shí)際長度為m(保留2位有效數(shù)字)。【解析】(1)被測電阻的阻值約為,而電路中最大電流為Im=0.6A,所以電路中總電阻的最小值為,則滑動變阻器的阻值最小為R動=R-Rx-R0=5.3,故滑動變阻器應(yīng)選擇R2;在電路中滑動變阻器為限流接法,閉合開關(guān)之前,其阻值應(yīng)置于最大值處,即a處。(2)電路連接如圖所示(3)電壓表的讀數(shù)為2.30V。(4)被測電阻的測量值為,代入數(shù)據(jù),解得導(dǎo)線的實(shí)際長度為l=94m。答案:(1)R2a(2)見解析(3)2.30(4)94【誤區(qū)警示】本題中滑動變阻器容易誤選阻值較小的R1,原因在于沒有考慮電路中電表的安全問題,如果選擇R1,則電路中的最小電流就會大于電流表的量程,電表將被燒壞。9.(2014江蘇高考)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測量一種合金的電阻率。(1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時(shí)測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動,讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖所示的部件(選填“A”“B”“C”或“D”)。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑mm。(2)如圖所示是測量合金絲電阻的電路,相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)出。合上開關(guān),將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中,發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化。由此可以推斷:電路中(選填圖中表示接線柱的數(shù)字)之間出現(xiàn)了(選填“短路”或“斷路”)。(3)在電路故障被排除后,調(diào)節(jié)滑動變阻器,讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23V和38mA,由此,該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7。為了更準(zhǔn)確地測出合金絲的阻值,在不更換實(shí)驗(yàn)器材的條件下,對實(shí)驗(yàn)應(yīng)做怎樣的改進(jìn)?請寫出兩條建議。 ?！窘馕觥?1)為防止讀數(shù)時(shí)測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動,讀數(shù)前應(yīng)先旋緊部件B。圖中螺旋測微器的讀數(shù)為0.410mm。(2)圖示位置發(fā)生很小的變化即電壓表讀數(shù)3V左右,電流表讀數(shù)幾乎為0。7、9間斷路會出現(xiàn)這個(gè)情況。(3)根據(jù)電壓表和電流表的內(nèi)阻,計(jì)算電阻值,因?yàn)镽x30,所以要用電流表內(nèi)接。故改進(jìn)方面為改用電流表內(nèi)接;測量多組電流和電壓值,計(jì)算出電阻的平均值。(或測量多組電流和電壓值,用圖像法求電阻)答案:(1)B0.410(2)7、9斷路(3)見解析【誤區(qū)警示】螺旋測微器一般考查讀數(shù),但是第(1)問考查了旋鈕的功能,很多同學(xué)可能選擇D導(dǎo)致錯誤;另外估讀部分漏掉致錯。第(2)問中的問題是判斷8、9斷路致錯,第(3)問主要是不能根據(jù)數(shù)據(jù)回答完整。10.(2014重慶高考)某照明電路出現(xiàn)故障,其電路如圖甲所示,該電路用標(biāo)稱值12V的蓄電池為電源,導(dǎo)線及其接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用表直流50V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點(diǎn),用紅表筆分別探測電路的a、b點(diǎn)。斷開開關(guān),紅表筆接a點(diǎn)時(shí)多用表指示如圖乙所示,讀數(shù)為V,說明正常(選填“蓄電池”“保險(xiǎn)絲”“開關(guān)”或“小燈”)。紅表筆接b點(diǎn),斷開開關(guān)時(shí),表針不偏轉(zhuǎn),閉合開關(guān)后,多用表指示仍然和圖乙相同,可判定發(fā)生故障的器件是(選填“蓄電池”“保險(xiǎn)絲”“開關(guān)”或“小燈”)。【解題指南】解答本題需注意以下三點(diǎn):(1)多用電表直流50V的刻度值為1V,讀數(shù)時(shí)需估讀到0.1V。(2)電壓表有示數(shù),則電壓表與電源組成的電路為通路,該部分電路無故障。(3)電壓表無示數(shù),則電壓表與電源組成的電路為斷路,該部分電路有故障?！窘馕觥慷嘤秒姳碇绷?0V的量程讀中間均勻部分,共50格,每格1V,應(yīng)該估讀到0.1V,指針在1112之間,讀數(shù)為11.5V。開關(guān)斷開,相當(dāng)于電壓表并聯(lián)在蓄電池兩端,讀出了蓄電池的電壓,故蓄電池是正常的。兩表筆接b、c之間并閉合開關(guān),測得相同電壓,說明a、b之間是通路,b、c之間是斷路,故障器件是小燈。答案:11.5(11.211.8)蓄電池小燈11.(2014新課標(biāo)全國卷)在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中,待測電阻Rx約為200,電壓表的內(nèi)阻約為2k,電流表的內(nèi)阻約為10,測量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示,結(jié)果由公式Rx=計(jì)算得出,式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。若將圖甲和圖乙中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2,則(選填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實(shí)值,且測量值Rx1(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值,測量值Rx2(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn):(1)當(dāng)時(shí)采用內(nèi)接法,當(dāng)時(shí)采用外接法;(2)內(nèi)接法測量值大于電阻的真實(shí)值,外接法測量值小于電阻的真實(shí)值?！窘馕觥坑捎?所以采取電流表內(nèi)接法測量更準(zhǔn)確,即題圖甲電路測量,Rx1更接近待測電阻真實(shí)值;題圖甲電路測量由于電流表的分壓使測量值大于真實(shí)值;題圖乙電路測量由于電壓表的分流使測量值小于真實(shí)值。答案:Rx1大于小于12.(2014天津高考)現(xiàn)要測量一個(gè)未知電阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有:多用電表(僅可使用歐姆擋);一個(gè)電池組E(電動勢6 V);一個(gè)滑動變阻器R(020,額定電流1 A);兩個(gè)相同的電流表G(內(nèi)阻Rg=1000,滿偏電流Ig=100A);兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻(R1=29000,R2=0.1);一個(gè)電鍵S、導(dǎo)線若干。為了設(shè)計(jì)電路,先用多用電表的歐姆擋粗測未知電阻,采用“10”擋,調(diào)零后測量該電阻,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)非常大,最后幾乎緊挨滿偏刻度停下來,下列判斷和做法正確的是(填字母代號)。A.這個(gè)電阻阻值很小,估計(jì)只有幾歐姆B.這個(gè)電阻阻值很大,估計(jì)有幾千歐姆C.如需進(jìn)一步測量可換“1”擋,調(diào)零后測量D.如需進(jìn)一步測量可換“1 k”擋,調(diào)零后測量根據(jù)粗測的判斷,設(shè)計(jì)一個(gè)測量電路,要求測量盡量準(zhǔn)確并使電路能耗較小,畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號旁。【解析】因?yàn)槎嘤秒姳碇羔槑缀鯘M偏,故可知所測電阻很小,只有幾歐姆,A對,B錯;根據(jù)歐姆表的特點(diǎn),若要進(jìn)一步精確測量,應(yīng)換用小倍率,并進(jìn)行歐姆調(diào)零,C對,D錯。根據(jù)伏安法測電阻原理和串、并聯(lián)電路規(guī)律,可將一個(gè)電流表串聯(lián)電阻R1后測量電壓,另一個(gè)電流表并聯(lián)R2后測量電流,題目要求能耗較小,故滑動變阻器采用限流式,所以電路設(shè)計(jì)如圖所示:答案:A、C見解析13.(2014上海高考)在“用DIS測電源的電動勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中(1)將待測電池組、滑動變阻器、電流傳感器、電壓傳感器、定值電阻、電鍵及若干導(dǎo)線連接成電路如圖甲所示。圖中未接導(dǎo)線的A端應(yīng)接在點(diǎn)(選填“B”“C”“D”或“E”)。(2)實(shí)驗(yàn)得到的U-I關(guān)系如圖乙中的直線所示,則電池組的電動勢為V,內(nèi)電阻阻值為。(3)為了測量定值電阻的阻值,應(yīng)在圖甲中將“A”端重新連接到點(diǎn)(選填“B”“C”“D”或“E”),所得到的U-I關(guān)系如圖乙中的直線所示,則定值電阻的阻值為?！窘忸}指南】解答本題注意以下兩點(diǎn):(1)在路端電壓的U-I關(guān)系圖像中,縱截距為電池組的電動勢,斜率的絕對值為內(nèi)電阻阻值;(2)圖乙中的直線的斜率的絕對值為內(nèi)電阻阻值與定值電阻阻值之和?！窘馕觥?1)電壓傳感器測的是路端電壓,且開關(guān)打開,電壓傳感器示數(shù)應(yīng)為零,故導(dǎo)線的A端應(yīng)接在C點(diǎn)。(2)由圖乙中的直線可知U-I關(guān)系圖線的縱截距為2.8V,即為電池組的電動勢,斜率的絕對值為=2,即內(nèi)電阻阻值為2。(3)為了測量定值電阻的阻值,應(yīng)將A端接到D點(diǎn),由圖乙中的直線可知,斜率的絕對值為=5,即內(nèi)電阻阻值與定值電阻阻值之和為5,所以定值電阻的阻值為5-2=3。答案:(1)C(2)2.82(3)D314.(2014海南高考)現(xiàn)有一合金制成的圓柱體。為測量該合金的電阻率,現(xiàn)用伏安法測量圓柱體兩端之間的電阻,用螺旋測微器測量該圓柱體的直徑,用游標(biāo)卡尺測量該圓柱體的長度。螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖甲和圖乙所示。(1)由圖讀得圓柱體的直徑為mm,長度為cm。(2)若流經(jīng)圓柱體的電流為I,圓柱體兩端之間的電壓為U,圓柱體的直徑和長度分別用D、L表示,則用D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為=。【解題指南】解答此題應(yīng)明確以下兩點(diǎn):(1)掌握游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則,特別是有效數(shù)字的位數(shù);(2)理解歐姆定律和電阻定律?！窘馕觥?1)圓柱體的直徑為1.5mm+34.50.01 mm=1.845 mm;長度為42mm+80.05 mm=42.40 mm=4.240 cm;(2)由歐姆定律和電阻定律聯(lián)立得。答案:(1)1.845(1.8421.846均可)4.240(2) 15.(2014海南高考)用伏安法測量一電池的內(nèi)阻。已知該待測電池的電動勢E約為9V,內(nèi)阻約數(shù)十歐,允許輸出的最大電流為50mA。可選用的實(shí)驗(yàn)器材有:電壓表(量程5 V);電壓表(量程10 V);電流表(量程50 mA);電流表(量程100 mA);滑動變阻器R(最大電阻300);定值電阻R1(阻值為200,額定功率為W);定值電阻R2(阻值為200,額定功率為1 W);開關(guān)S;導(dǎo)線若干。測量數(shù)據(jù)如坐標(biāo)紙上U-I圖線所示。