考前適應(yīng)練十六　電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)-解析版

學(xué)而優(yōu)教有方考前適應(yīng)練十六電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)題型一常用儀器的讀數(shù)考向1游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)例1(1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為________mm，________mm，________mm.(2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是________mm.答案(1)17.723.853.18(2)2.100解析(1)題圖甲最上面游標(biāo)卡尺：主尺讀數(shù)為17mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為7×0.1mm＝0.7mm，最后結(jié)果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.題圖甲中間游標(biāo)卡尺：主尺讀數(shù)為23mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.題圖甲最下面游標(biāo)卡尺：主尺讀數(shù)為3mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為9×0.02mm＝0.18mm，最后結(jié)果是3mm＋0.18mm＝3.18mm.mm＋0.100mm＝2.100mm.考向2電壓表、電流表和電阻箱的讀數(shù)例2(1)如圖甲所示的電表使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤中每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A.(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時(shí)，每小格表示_______V，圖中表針的示數(shù)為_______V；若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤刻度每小格表示________V，圖中表針示數(shù)為________V.(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為_____Ω.現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡單的操作方法是_______________________．若用兩個(gè)這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為________．答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5(3)1987將“×1k”擋旋鈕調(diào)到2，再將“×100”擋旋鈕調(diào)到00～19998Ω解析(1)使用0.6A量程時(shí)，刻度盤上的每一小格為0.02A，表針示數(shù)為0.44A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，每一小格為0.1A，表針示數(shù)為2.20A.(2)電壓表使用3V量程時(shí)，每小格表示0.1V，表針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時(shí)，每小格表示0.5V，表針示數(shù)為8.5V.999Ω＝19998Ω，故用兩個(gè)這樣的電阻箱，可得到的電阻范圍為0～19998Ω.題型二電表改裝例3μA，干．V的直流電壓表．組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋．回答下列問題：(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱．(2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝________Ω，R2＝________Ω.(保留到個(gè)位)答案(1)見解析圖(2)1002910解析(1)如圖所示．(2)接a時(shí)改裝成量程為1mA的電流表，有IgRg＝(I－Ig)R1解得R1＝100Ω接b時(shí)改裝成量程為3V的電壓表，有U＝IgRg＋I(xiàn)R2解得R2＝2910Ω.變式訓(xùn)練1(多選)四個(gè)相同的小量程電流表(表頭)分別改裝成兩個(gè)電流表A1、A2和兩個(gè)電壓表V1、V2.已知電流表A1的量程大于A2的量程，電壓表V1的量程大于V2的量程，改裝好后把它們按如圖所示連接法連入電路，則()A．電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)B．電流表A1指針的偏轉(zhuǎn)角小于電流表A2指針的偏轉(zhuǎn)角C．電壓表V1的讀數(shù)小于電壓表V2的讀數(shù)D．電壓表V1指針的偏轉(zhuǎn)角等于電壓表V2指針的偏轉(zhuǎn)角答案AD解析電流表A1與電流表A2由相同表頭與不同電阻并聯(lián)改裝而成，并聯(lián)在電路中，電流表A1與電流表A2的指針偏轉(zhuǎn)角相同，電流表A1的量程較大，則電流表A1的讀數(shù)較大，A正確，B錯(cuò)誤；電壓表V1與電壓表V2由相同表頭與不同電阻串聯(lián)改裝而成，串聯(lián)在電路中，通過表頭的電流相同，故指針的偏轉(zhuǎn)角相同，因V1量程較大，所以電壓表V1的讀數(shù)大于電壓表V2的讀數(shù)，C錯(cuò)誤，D正確．題型三測(cè)量電路與控制電路的選擇考向1電流表的內(nèi)、外接法例4某同學(xué)用伏安法測(cè)量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1kΩ，電流表內(nèi)阻為0.5Ω.該同學(xué)采用兩種測(cè)量方案，一種是將電壓表跨接在圖(a)所示電路的O、P兩點(diǎn)之間，另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間．測(cè)量得到如圖(b)所示的兩條U－I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)．回答下列問題：(1)圖(b)中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)兩點(diǎn)的方案測(cè)量得到的．(2)根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖(b)可判斷，由圖線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結(jié)果更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，結(jié)果為________Ω(保留1位小數(shù))．(3)考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響，需對(duì)(2)中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測(cè)電阻的阻值為________Ω(保留1位小數(shù))．答案(1)O、P(2)Ⅰ50.5(3)50.0解析(1)若通過Rx的電流相等，由題圖(b)知圖線Ⅰ對(duì)應(yīng)的電壓值較大，由R＝eq\f(U,I)可知圖線Ⅰ所測(cè)電阻較大，圖線Ⅱ所測(cè)電阻較小，則圖線Ⅱ是采用電壓表跨接在O、P兩點(diǎn)的方案測(cè)量得到的．(2)由題圖(b)可得圖線Ⅰ測(cè)得電阻阻值RⅠ＝eq\f(3.00－1.00,59.6－20.0×10－3)Ω≈50.5Ω，圖線Ⅱ測(cè)得電阻阻值RⅡ＝eq\f(3.00－0.95,64.0－20.0×10－3)Ω≈46.6Ω，待測(cè)電阻阻值約為50Ω，eq\f(RV,Rx)＝eq\f(1000Ω,50Ω)＝20，eq\f(Rx,RA)＝eq\f(50Ω,0.5Ω)＝100，因eq\f(RV,Rx)<eq\f(Rx,RA)，電流表采用內(nèi)接法更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，電壓表跨接在O、Q兩點(diǎn)，故圖線Ⅰ得到的結(jié)果更接近待測(cè)電阻的真實(shí)值，測(cè)量結(jié)果為50.5Ω.(3)電壓表跨接在O、Q之間，測(cè)得的阻值為電阻與電流表內(nèi)阻之和，則R＝RⅠ－RA＝(50.5－0.5)Ω＝50.0Ω.考向2滑動(dòng)變阻器兩種接法的選擇例5某同學(xué)為研究熱敏電阻R4(約幾百歐)的I－U關(guān)系，準(zhǔn)備有以下器材．A．待測(cè)熱敏電阻R4B．電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為1kΩ)C．電流表A(量程60mA，內(nèi)阻約為0.1Ω)D．滑動(dòng)變阻器R(0～10Ω)E．電源E(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻可忽略)F．開關(guān)與導(dǎo)線若干為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求電壓從零開始測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以下的四個(gè)電路中應(yīng)選用________進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．答案B解析熱敏電阻阻值比滑動(dòng)變阻器阻值大很多，所以滑動(dòng)變阻器要用分壓式接法；根據(jù)所給儀器，電壓表內(nèi)阻與待測(cè)電阻的比值小于待測(cè)電阻與電流表內(nèi)阻的比值，故用電流表內(nèi)接法，故B正確．題型四實(shí)驗(yàn)器材的選取與實(shí)物圖的連接例6某同學(xué)用伏安法測(cè)定待測(cè)電阻Rx的阻值(約為10kΩ)，除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A．電壓表(量程0～1V，內(nèi)阻約10kΩ)B．電壓表(量程0～10V，內(nèi)阻約100kΩ)C．電流表(量程0～1mA，內(nèi)阻約30Ω)D．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.05Ω)E．電源(電動(dòng)勢(shì)1.5V，額定電流0.5A，內(nèi)阻不計(jì))F．電源(電動(dòng)勢(shì)12V，額定電流2A，內(nèi)阻不計(jì))G．滑動(dòng)變阻器R0(阻值范圍0～10Ω，額定電流2A)(1)為使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，電壓表選用________，電流表選用________，電源選用________．(均填器材的字母代號(hào))(2)在虛線框內(nèi)畫出測(cè)量Rx阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖．(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從實(shí)驗(yàn)原理上看，待測(cè)電阻測(cè)量值會(huì)________其真實(shí)值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_______________________________．答案(1)BCF(2)見解析圖(3)大于電壓表的讀數(shù)大于待測(cè)電阻兩端的實(shí)際電壓(其他表述正確也可)解析(1)若電源選用E，則通過Rx的最大電流為0.15mA，電流表選用C還達(dá)不到半偏，故電源應(yīng)選用F.電壓表內(nèi)阻應(yīng)盡可能與被測(cè)電阻阻值相差大一些且量程接近電源電壓，故電壓表選用B.由此可知電路中的電流約為1mA，故電流表選用C.(2)因?yàn)榇郎y(cè)電阻阻值較大，所以電流表應(yīng)采用內(nèi)接法．因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的阻值很小，若采用限流接法接入電路起不到多大的限流作用，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示．(3)因?yàn)殡娏鞅聿捎脙?nèi)接法，電壓表測(cè)出的電壓為Rx與電流表串聯(lián)后兩端電壓，U測(cè)＞U實(shí)，而R＝eq\f(U,I)，所以R測(cè)＞R實(shí)．變式訓(xùn)練2現(xiàn)要用如圖甲所示的電路圖來測(cè)量某一電壓表V的內(nèi)阻．給定的器材有：待測(cè)電壓表V(量程2V，內(nèi)阻約為4kΩ)；電流表A(量程1.2mA，內(nèi)阻約500Ω)；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)約2.4V，內(nèi)阻不計(jì))；滑動(dòng)變阻器R0(最大阻值20Ω)；定值電阻R(3個(gè)：阻值分別為2kΩ、20kΩ、200kΩ)；開關(guān)S及導(dǎo)線若干．要求測(cè)量時(shí)兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半．(1)定值電阻R應(yīng)該選用的電阻阻值為________kΩ；(2)根據(jù)圖甲的測(cè)量電路原理圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖乙所給的實(shí)物圖上連線；(3)根據(jù)圖甲的測(cè)量電路原理圖，開關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端應(yīng)滑動(dòng)到最________端(選填“左”或“右”)；(4)電路接通后，把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端滑動(dòng)到某一位置，若此時(shí)電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV＝________.答案(1)2(2)見解析(3)左(4)eq\f(RU,RI－U)解析(1)假設(shè)電壓表示數(shù)為1V，由題意可得eq\f(1V,4kΩ)＋eq\f(1V,R)>0.6mA，解得R<2.86kΩ故電阻R應(yīng)該選用的阻值為2kΩ.(2)實(shí)物圖如圖所示(3)為避免電流表、電壓表在開關(guān)S閉合時(shí)示數(shù)超出量程，閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端應(yīng)滑動(dòng)到最左端．(4)據(jù)部分電路歐姆定律可得，電壓表內(nèi)阻為RV＝eq\f(U,I－\f(U,R))＝eq\f(RU,RI－U).課時(shí)精練1．某同學(xué)要測(cè)量一個(gè)由新材料制成的均勻圓柱體的電阻率ρ.步驟如下：(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量其長度如圖甲所示，可知其長度為________mm.(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為________mm.答案(1)50.15(2)4.700解析(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為L＝50mm＋3×0.05mm＝50.15mm.(2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d＝4.5mm＋20.0×0.01mm＝4.700mm.2．如圖，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為________mm；電壓表的讀數(shù)為________V，電流表的讀數(shù)為________A.答案0.6952.600.52解析螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0.5mm＋0.01mm×19.5＝0.695mm；電壓表的讀數(shù)為2.60V；電流表的讀數(shù)為0.52A.2．如圖，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為________mm；電壓表的讀數(shù)為________V，電流表的讀數(shù)為________A.答案0.6952.600.52解析螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0.5mm＋0.01mm×19.5＝0.695mm；電壓表的讀數(shù)為2.60V；電流表的讀數(shù)為0.52A.3．有一個(gè)電阻Rx，其阻值大約是10Ω，請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，以便測(cè)量其阻值．可供選擇的電路如圖甲、乙所示，可供選擇的器材如下：A．電動(dòng)勢(shì)為4.5V、內(nèi)阻不計(jì)的電源EB．量程為0～15V、內(nèi)阻10kΩ的電壓表V1C．量程為0～3V、內(nèi)阻6kΩ的電壓表V2D．量程為0～300mA、內(nèi)阻4Ω的電流表A1E．量程為0～5A、內(nèi)阻2Ω的電流表A2F．最大阻值20Ω、額定電流1.5A的滑動(dòng)變阻器R1G．最大阻值500Ω、額定電流0.5A的滑動(dòng)變阻器R2H．開關(guān)和若干根導(dǎo)線則選用的電路是________(選填“甲”或“乙”)，選用的器材有________(填器材前的字母)．答案甲ACDFH解析Rx的阻值大約為10Ω，與電流表內(nèi)阻接近，因此采用電流表外接法；同時(shí)Rx的阻值小于滑動(dòng)變阻器的最大阻值，因而采用限流式接法，故選用題圖甲電路．實(shí)驗(yàn)需要選擇電源、開關(guān)和導(dǎo)線，故器材應(yīng)選A、H；電源電動(dòng)勢(shì)E＝4.5V，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝Im(Rx＋RA)，若采用電流表A1，則Im＝eq\f(4.5,14)A≈0.321A＝321mA，若采用電流表A2，則Im＝eq\f(4.5,12)A＝0.375A＝375mA，因電流表指針要偏轉(zhuǎn)到量程的eq\f(1,3)以上，故電流表選D；Rx兩端的電壓U＝ImRx＝0.321×10V＝3.21V，因而電壓表選C；滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為500Ω，與Rx偏差太大，因此滑動(dòng)變阻器選F.綜上選用的器材有A、C、D、F、H.4．某實(shí)驗(yàn)小組要測(cè)量一根鎳鉻合金絲通過額定電流(0.4A)時(shí)的電阻．把合金絲繞成螺線圈固定在接線板上，提供的實(shí)驗(yàn)器材如圖乙所示：直流電源、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器(最大阻值50Ω)、開關(guān)和導(dǎo)線若干．(1)采用如圖甲所示的電路測(cè)電阻時(shí)，電壓表一端接線固定，另一端接線接a點(diǎn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使得電流表示數(shù)為0.40A，此時(shí)電壓表示數(shù)為10.0V；保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，電壓表另一端接b點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎不變，電壓表示數(shù)變?yōu)?0.5V．那么本實(shí)驗(yàn)中電壓表另一端接線接________點(diǎn)時(shí)，得到的結(jié)果更接近合金絲電阻的真實(shí)值，此時(shí)電阻的測(cè)量值為________Ω.(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)實(shí)驗(yàn)之前滑動(dòng)變阻器滑片的位置如圖乙所示，根據(jù)第(1)問的解答，為保證實(shí)驗(yàn)的安全性，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線把乙圖的電路連接完整．答案(1)a25.0(2)見解析圖解析(1)電壓表一端接線固定，另一端接線接a點(diǎn)換為接b點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)幾乎不變，但電壓表示數(shù)變化較大，說明電流表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)影響較大，電壓表內(nèi)阻對(duì)實(shí)驗(yàn)幾乎沒有影響，所以應(yīng)該采用電流表外接法，即電壓表另一端接線接a點(diǎn)時(shí)，得到的結(jié)果更接近合金絲電阻的真實(shí)值．此時(shí)電阻的測(cè)量值為Rx＝eq\f(Ua,Ia)＝25.0Ω；(2)為了保證實(shí)驗(yàn)的安全性，開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)該調(diào)到最大，所以滑動(dòng)變阻V的，電壓表量程選15V，如圖所示．5．某同學(xué)要測(cè)量一個(gè)未知電阻的阻值，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：A．電流表A1：量程為0～3mA，內(nèi)阻r1約為15ΩB．電流表A2：量程為0～1.5mA，內(nèi)阻r2為25ΩC．定值電阻R1：R1＝9975ΩD．定值電阻R2：R2＝1975ΩE．滑動(dòng)變阻器R3：最大阻值為10ΩF．電源E，電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻很小但不可忽略G．開關(guān)S及導(dǎo)線若干(1)該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)了如圖所示的測(cè)量電路，閉合開關(guān)S之前，滑動(dòng)變阻器R3的滑片應(yīng)置于________(填“最左端”或“最右端”)．(2)實(shí)驗(yàn)中需要量程為0～3V的電壓表，則電路圖中的電流表①應(yīng)選擇________，定值電阻R應(yīng)選擇________(均填器材前面的序號(hào))．(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，將滑動(dòng)變阻器的滑片置于合適的位置，若此時(shí)電流表A1的示數(shù)為I1，電流表A2的示數(shù)為I2，則待測(cè)電阻Rx＝________(用物理量的符號(hào)表示)．答案(1)最左端(2)BD(3)eq\f(I2r2＋R2,I1－I2)解析(1)為了實(shí)驗(yàn)安全，閉合開關(guān)S之前，應(yīng)使電路中電流從最小值開始調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，故應(yīng)將滑片置于最左端．(2)只有內(nèi)阻已知的電流表才能改裝成電壓表，所以電流表選擇B.eq\f(U－IA2r2,IA2)＝eq\f(3－1.5×10－3×25,1.5×10－3)ΩD.(3)由串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)和閉合電路歐姆定律有I2(r2＋R2)＝(I1－I2)Rx解得Rx＝eq\f(I2r2＋R2,I1－I2).6．電阻Rx的阻值在3～5kΩ間，現(xiàn)要測(cè)量其電阻，實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材：電壓表V(量程3V，內(nèi)阻約為30kΩ)電流表A1(量程100μA，內(nèi)阻約為100Ω)電流表A2(量程1mA，內(nèi)阻約為10Ω)滑動(dòng)變阻器R(最大電阻500Ω)電源E(電動(dòng)勢(shì)4V)開關(guān)S及導(dǎo)線若干某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的測(cè)量電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題：(1)電路中電流表應(yīng)選用上述器材中的________(填寫字母代號(hào))；(2)閉合開關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P應(yīng)在________(選填“a”或“b”)端；(3)請(qǐng)根據(jù)圖甲所示的電路圖，在圖乙中將實(shí)物連接補(bǔ)充完整；(4)實(shí)驗(yàn)中得到的I－U圖線如圖丙中的實(shí)線d所示，電阻Rx的測(cè)量值為________kΩ.(5)由于本實(shí)驗(yàn)存在誤差，你認(rèn)為電阻Rx的真實(shí)I－U圖線應(yīng)為圖丙中圖線________(選填“c”或“e”)．(6)某同學(xué)對(duì)圖甲中虛線框內(nèi)的電路進(jìn)行修改，并從上述器材中選用適當(dāng)?shù)钠鞑?，設(shè)計(jì)出了測(cè)量電壓表V內(nèi)阻的電路，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫出該同學(xué)修改部分的電路，并在圖中標(biāo)出所選用的器材．答案(1)A2(2)a(3)見解析圖(4)4(5)c(6)見解析圖解析(1)當(dāng)電壓表滿偏時(shí)，電路中的電流最大，為I＝eq\f(U,Rx)＝eq\f(3,3000)A＝1mA，故電流表選擇A2(2)滑動(dòng)變阻器為分壓接法，為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前應(yīng)使并聯(lián)部分的電壓為零，故滑動(dòng)觸頭P應(yīng)在a端．(3)按實(shí)驗(yàn)電路圖將實(shí)物圖補(bǔ)充完整，如圖所示．(4)根據(jù)I－U圖像求得電阻Rx＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(2,0.5×10－3)Ω＝4.0kΩ(5)本次實(shí)驗(yàn)是用電流表的內(nèi)接法測(cè)電阻的，所以電壓表測(cè)的是電流表和Rx的總電壓，那么電壓和電阻的測(cè)量值均