高三物理 專題五 物理實(shí)驗(yàn) 第2講 電學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)點(diǎn)規(guī)范演練

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGEPAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn)1．(2017·福建質(zhì)檢)為組裝一個(gè)測(cè)量小電阻的歐姆表，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖電路．其中干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝1。5V、內(nèi)阻r＝0.5Ω，表頭G的量程Ig＝600μA，內(nèi)阻Rg＝500Ω，定值電阻R0＝1。0Ω，R1為滑動(dòng)變阻器，Rx為被測(cè)電阻．（1）該同學(xué)首先將表頭G與R0并聯(lián),改裝成一個(gè)新的電流表,則新電流表的量程I′g＝_0。3__A，內(nèi)阻R′g＝_1。0__Ω。（2）將表筆與被測(cè)電阻Rx斷開(kāi)，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)R1，使表頭指針滿偏．（3）保持R1阻值不變，將Rx接入電路，接入不同的Rx時(shí)表頭指針偏轉(zhuǎn)的角度不同，將表頭表盤的電流刻度改成相對(duì)應(yīng)的電阻刻度，就可以用來(lái)測(cè)量電阻的大小，則原表頭表盤電流刻度0μA處對(duì)應(yīng)的電阻刻度值應(yīng)為_(kāi)0__Ω，300μA處對(duì)應(yīng)的電阻刻度值R與R′g的關(guān)系是R_<__R′x。（選填“〉"“＝”或“<"）(4)干電池使用一段時(shí)間后，電動(dòng)勢(shì)E幾乎不變，內(nèi)阻r變大,重新進(jìn)行步驟(2)后,再用該歐姆表去測(cè)電阻，則測(cè)量結(jié)果R′x與被測(cè)電阻的真實(shí)阻值Rx之間的關(guān)系為R′x_＝__Rx。（選填“>”“＝”或“<”）解析（1)由電表的改裝原理可知，改裝后的電流的內(nèi)阻為Req\o\al(′，g)＝eq\f（RgR0,Rg＋R0）＝eq\f(500×1.0，500＋1.0)Ω≈1.0Ω,改裝后的電流表的量程為I′g＝Ig＋eq\f（IgRg，R0）＝600×10－6A＋eq\f(600×10－6×500,1.0)A≈0.3A．(3）當(dāng)表盤的指針指在0μA時(shí),說(shuō)明改裝后的電表被短路,則被測(cè)電阻的阻值為零,則0μA所對(duì)應(yīng)的電阻刻度值應(yīng)為0Ω。由題意知電阻刻度值與電阻實(shí)際阻值大小相同,因?yàn)镽接入電路后,電路總電阻變小,總電流增大，故通過(guò)R的電流大于R′g的電流，因此該刻度值R應(yīng)小于R′g.(4)根據(jù)歐姆表的改裝原理可知，電表正常調(diào)零時(shí)應(yīng)有I′g＝eq\f（E，r＋R′g＋R1)，當(dāng)電池的內(nèi)阻變大調(diào)零時(shí)有I′g＝eq\f(E,r＋R′g＋R′1)，所以r＋R1＝r′＋R′1，可知電阻的測(cè)量值與真實(shí)值比較將不變．2．（2017·青海西寧四校聯(lián)考）(1)如圖甲所示為某校興趣小組通過(guò)電流傳感器和計(jì)算機(jī)來(lái)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路,其中R0為定值電阻,R為可調(diào)節(jié)的電阻箱，電流傳感器與計(jì)算機(jī)（未畫(huà)出）相連．該小組成員通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄下電阻箱的阻值R和相應(yīng)的電流值I,通過(guò)變換坐標(biāo)，經(jīng)計(jì)算機(jī)擬合得到如圖乙所示圖象,則該圖象選取了eq\f（1,I)為縱軸,由圖乙中圖線可得該電源的電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)4。5__V。（2)現(xiàn)有三個(gè)規(guī)格相同的小燈泡，標(biāo)稱值為“2.5V0。6A”，每個(gè)小燈泡的I－U特性曲線如圖丙所示,將它們與圖甲中電源按圖丁所示的電路相連，閉合開(kāi)關(guān)后，A燈恰好正常發(fā)光，則電源的內(nèi)阻r＝_2.5__Ω，圖甲中定值電阻R0＝_2__Ω。解析(1）由閉合電路歐姆定律可知,I＝eq\f（E，R＋R0＋r）;要與R形成一次函數(shù)關(guān)系，則縱坐標(biāo)只能取eq\f(1,I)，則有eq\f(1,I）＝eq\f(R,E)＋eq\f（R0＋r,E），則題圖乙中圖線的斜率為k＝eq\f（1,E）,則有E＝4.5V．(2）由（1)知eq\f（R0＋r,E)＝1A－1,則有R0＋r＝4。5Ω.燈泡正常發(fā)光的電流為0。6A，則B、C兩燈的電流均為0。3A，由題圖丙可知,B、C兩燈兩端的電壓為0.5V，故路端電壓U＝2。5V＋0。5V＝3V，則內(nèi)阻r＝eq\f(4。5－3,0.6)Ω＝2.5Ω，定值電阻R0＝4.5Ω－2.5Ω＝2Ω.3．(2017·江西名校質(zhì)檢)可將光能轉(zhuǎn)換為電能的硅光電池已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用．某同學(xué)利用如圖甲所示的器材探究在一定光照強(qiáng)度下硅光電池的路端電壓U與總電流I的關(guān)系．電表視為理想電表．（1)在圖甲中實(shí)物圖上用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線進(jìn)行連接．（2)用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)測(cè)量得到該電池的U－I圖象如圖乙所示，由此可知在該光照強(qiáng)度下，硅光電池內(nèi)阻_不是__（選填“是"或“不是"）常數(shù)，短路電流為_(kāi)0.295（0。293～0。297)__mA，電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)2。68（2。66～2。69)__V．(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)（3)若將R＝10kΩ的電阻接在該硅光電池兩極上,用同樣強(qiáng)度的光照射該硅光電池，則該電阻消耗的功率為_(kāi)3.0×10－4（2。9×10－4～3。1×10－4)__W，此時(shí)該硅光電池的內(nèi)阻為_(kāi)5.4(5.2～5.6）__kΩ。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）解析(2)由實(shí)驗(yàn)得到的該硅光電池的U－I圖象可知，該硅光電池的U－I曲線不是直線,故該硅光電池內(nèi)阻不是常數(shù)．圖線在橫軸的截距表示短路電流，即短路電流為0.295mA，圖線在縱軸的截距表示電動(dòng)勢(shì)，即電動(dòng)勢(shì)為2.68V．(3)在題圖乙中作出R＝10kΩ的電阻的U－I曲線，兩圖線的交點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為電壓U＝1。74V，橫坐標(biāo)為電流I＝0.174mA,該電阻消耗的功率P＝UI＝3.0×10－4W．由閉合電流歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r，解得此時(shí)該硅光電池的內(nèi)阻為r＝eq\f(E－U,I)＝eq\f（2。68－1.74，0.174)kΩ＝5。4kΩ.答案(1)實(shí)物連線圖如圖所示．4．（2017·全國(guó)卷Ⅱ）某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測(cè)量一微安表（量程為100μA，內(nèi)阻大約為2500Ω)的內(nèi)阻．可使用的器材有：兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20Ω，另一個(gè)阻值為2000Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99999.9Ω）；電源E（電動(dòng)勢(shì)約為1。5V）;單刀開(kāi)關(guān)S1和S2.C、D分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片．（1)按原理圖甲補(bǔ)全圖乙中的實(shí)物連線．(2)完成下列填空①R1的阻值為_(kāi)20__Ω.(選填“20”或“2000”）②為了保護(hù)微安表,開(kāi)始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖甲中滑片變阻器的_左__端（選填“左”或“右”）對(duì)應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近．③將電阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω,接通S1.將R1的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置．最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說(shuō)明S2接通前B與D所在位置的電勢(shì)_相等__．(選填“相等”或“不相等")④將電阻箱Rz和微安表位置對(duì)調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2601.0Ω時(shí)，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變．待測(cè)微安表的內(nèi)阻為_(kāi)2_550__Ω。（結(jié)果保留到個(gè)位）(3)寫(xiě)出一條提高測(cè)量微安表內(nèi)阻精度的建議：_調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程__．解析（2）R1起分壓作用，應(yīng)選用最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器，即R1的電阻為20Ω,為了保護(hù)微安表，閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器R1的滑片C應(yīng)移到左端，確保微安表兩端電壓為零；反復(fù)調(diào)節(jié)D的位置，使閉合S2前后微安表的示數(shù)不變，說(shuō)明閉合后S2中沒(méi)有電流通過(guò)，B、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等；將電阻箱Rz和微安表位置對(duì)調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2601.0Ω時(shí),在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變．說(shuō)明eq\f(2500.0Ω,RμA)＝eq\f(RμA，2601.0Ω)，則解得RμA＝2550Ω。（3）要提高測(cè)量微安表內(nèi)阻的精度，可調(diào)節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程．答案(1)連線如圖5．(2017·河北二校模擬）某實(shí)驗(yàn)小組想通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．他們制作了一個(gè)蘋(píng)果電池進(jìn)行研究,了解到水果電池的內(nèi)阻可能比較大，設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖甲所示的實(shí)物電路進(jìn)行測(cè)量．(1)請(qǐng)按圖甲中所示實(shí)物圖在方框內(nèi)畫(huà)出電路圖．（電源用“”表示)（2)測(cè)定水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，所用的器材有①蘋(píng)果電池E：電動(dòng)勢(shì)約為1V；②電壓表V:量程1V，內(nèi)阻Rv＝3kΩ；③電阻箱R：最大阻值9999Ω;④開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干．（3）實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按電路圖連接電路;(為電路安全，先將電阻箱的電阻調(diào)到最大值）②閉合開(kāi)關(guān)S，多次調(diào)節(jié)電阻箱，記下電壓表的示數(shù)U和電阻箱相應(yīng)的阻值R,并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的eq\f（1,R）與eq\f（1，U)的值，如下表所示；R/Ω900060005000400030002000R－1/（×10－4Ω－1)1。11.72。02。53。35.0U/V0.530。500.480。460。43aU－1/V－11。92。02。12.22.3b③以eq\f（1，U)為縱坐標(biāo),eq\f(1，R）為橫坐標(biāo)，將計(jì)算出的數(shù)據(jù)描繪在坐標(biāo)紙內(nèi),作出eq\f（1,U)－eq\f(1，R)圖線；④計(jì)算得出水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．請(qǐng)回答下列問(wèn)題Ⅰ.實(shí)驗(yàn)得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)如上表所示，其中當(dāng)電阻箱的電阻R＝2000Ω時(shí)電壓表的示數(shù)如圖乙所示．讀出數(shù)據(jù)，完成上表．答：a_0。37_V__b_2。7_V－1__Ⅱ.請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙中作出eq\f(1,U）－eq\f(1,R)圖線．Ⅲ。根據(jù)eq\f（1，U）－eq\f(1,R）圖線求得該水果電池的電動(dòng)勢(shì)E＝_1.0（0.9~1.1均可)__V，內(nèi)阻r＝_2.0×103(1.8×103～2。2×103均可)__Ω。解析(3)Ⅰ。由圖示電壓表可知，電壓表的最小分度值為0.2V,示數(shù)為0.37V，eq\f（1,U）＝eq\f（1,0。37)V－1≈2。7V－1。Ⅱ.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作出eq\f(1，U)－eq\f(1,R)圖線，如圖乙所示．Ⅲ。在閉合電路中，E＝U＋I(xiàn)r＝U＋eq\f（U,\f(RVR,RV＋R)）r，解得eq\f(1,U）＝eq\f（r，E)·eq\f(1，R)＋eq\f（r,E)·eq\f(1,3000）＋eq\f（1，E）。eq\f(1，U)－eq\f（1,R）圖線