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专题能力训练15电学实验(时间:45分钟满分:100分)1.(14分)(1)图甲是多用电表的简化电路图,作为电压表使用时,选择开关应接;甲作为欧姆表使用时,选择开关应接(均选填“1”“2”或“3”)。使用多用电表时,电流一定从(选填“A”或“B”)端流入多用电表。(2)利用多用电表和电阻箱测量一电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱,记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I,作出R- 1I的图线如图丙所示。由图丙可求得电动势E=V,内阻r=。(结果均保留2位有效数字)如果忽略偶然误差,本实验测得的E测、r测与真实值比较:E测E真,r测r真。(均选填“”)乙丙答案:(1)32A(2)2.9(2.83.0)1.2(1.11.3)=解析:(1)由题图甲可知,作为电压表使用时,选择开关应接位置3;作为欧姆表使用时,选择开关应接2,内部电源被接通,可测量电阻;使用时,电流一定从红表笔流入,即从A端流入。(2)根据闭合电路欧姆定律,E=IR+Ir,则R=1IE-r,可知图线斜率表示电动势,在纵轴上截距的绝对值表示内阻,则E=k=(6+1.2)2.5A-1=2.9V,r=1.2。将多用电表的内阻等效到电源的内部,则测量的内阻等于电源的实际内阻与多用电表的内阻之和,所以内阻测量值偏大。当电阻箱阻值无穷大时,电流表分压可以忽略,故本实验中电动势的测量准确。2.(16分)电动自行车具有环保、节能、便捷等优点,但电动自行车的电池用久以后性能会下降,表现之一为电池的电动势变小,内阻变大。某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电,取下四块电池,分别标为A、B、C、D,测量它们的电动势和内阻。甲乙丙(1)用多用电表直流电压“50 V”挡测量每块电池的电动势。测量电池A时,多用电表的指针如图甲所示,其读数为 V。(2)用图乙所示的电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r,图中R0为保护电阻,其阻值为5 。改变电阻箱的阻值R,测出对应的电流I,根据测量数据分别作出A、B、C、D四块电池的1I-R图线,如图丙所示。由图线C可知电池C的电动势E= V,内阻r= 。(3)分析图丙可知,电池(选填“A”“B”“C”或“D”)性能最优。答案:(1)11.0(2)121(3)C解析:(1)中间刻度线为直流电压挡,量程50V,而刻度共计50格,每格为1V,要估读到0.1V,指针指到第11格,因此读数为11.0V。(2)根据串联电路可得I=ER0+R+r,即1I=1ER+1E(R0+r),则1I-R图线的斜率为1E=0.56,E=12V,由图线C可以看出,当电阻箱连入电路中的电阻为0时电流表的示数为2A,则R0+r=6,故电源电动势为12V,内阻为1。(3)1I-R图线的延长线与横轴的交点离原点越远表示电池的内阻越大,图线C的延长线与横轴的交点离坐标原点最近,所以电池C性能最优。3.(16分)理想电压表的内阻无穷大,而实际电压表并非如此,现要测量一个量程为03 V、内阻约为3 k的电压表的阻值,实验室备有以下器材:甲A.待测电压表V1:量程为03 V,内阻约为3 kB.电压表V2:量程为06 V,内阻约为6 kC.滑动变阻器R1:最大阻值20 ,额定电流1 AD.定值电阻R0E.电源:电动势6 V,内阻约1 F.开关一个、导线若干(1)利用以上器材设计如图甲所示测量电路,请你按图甲所示电路将图乙中的实验仪器连接起来。乙丙(2)请写出按该电路测量电压表V1内阻RV的表达式:。(3)在正确连接电路后,闭合开关S,不断调节滑动变阻器R1的滑片位置,记录多组电压表V1、V2示数,作出U2-U1图线如图丙所示。若R0=1 480 ,由图线上的数据可得RV= 。答案:(1)如图所示(2)RV=U1U2-U1R0(3)2 960解析:本题考查并联电路特点及欧姆定律,意在考查学生由实验目的确定实验原理完成实验的能力。由并联电路两端电压相等可知,定值电阻R0两端的电压为U0=U2-U1,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流为I0=U0R0=IV1,因此电压表V1的内阻RV=U1IV1,解以上三式得RV=U1U2-U1R0,将其变形得到U2=1+R0RVU1,由图像斜率k=1.5=1+R0RVRV=2960。4.(16分)某物理实验兴趣小组探究测定某品牌矿泉水的电阻率,用一两端开口的玻璃管通过密封塞封住一定量的矿泉水,如图丁所示。(1)某同学用如图甲所示的游标卡尺的(选填“A”“B”或“C”)部位去测玻璃管的内径,测出的读数如图乙,则玻璃管的内径d为 cm。甲乙(2)该同学用多用电表的电阻挡测量玻璃管中矿泉水的电阻,选择开关置于“100”挡,发现指针如图丙所示,则该同学接着需要做的实验步骤:换选(选填“10”或“1 k”)挡; 。丙丁(3)该组同学按图丁连好电路后,调节滑动变阻器的滑片,从最右端向左端移动的整个过程中,发现电压表有示数但几乎不变,不可能的原因是。A.滑动变阻器阻值太小B.电路中5、6之间断路C.电路中7、8之间断路戊(4)该组同学在改进实验后,测出玻璃管中有水部分的长度为l,电压表示数为U,电流表示数为I,改变玻璃管中的水量,测出多组数据,并描绘出相应的图像如图戊所示,若图线的斜率为k,则矿泉水的电阻率=(用题中字母表示)。答案:(1)A2.120(2)1 k欧姆调零(3)B(4)d24k解析:(1)游标卡尺的A位置是测量圆筒内径的,故用A部位去测玻璃管的内径;通过读游标卡尺得玻璃管的内径d为21mm+100.02mm=21.20mm=2.120cm。(2)由于欧姆表的指针偏转较小,说明被测电阻较大,故需要换成更大挡位,即“1k”挡;换了挡位后,再测电阻时还需要欧姆调零。(3)由于电压表的示数几乎不变,即仍有一定的示数,而将5、6之间断开时,电路中就没有了电流,电压表的示数为零,故它是不可能的,选项B正确。(4)由公式可知矿泉水的电阻率=RSl=UId22l,因为k=lUI,则=d24k。5.(16分)(2019全国卷)某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 ,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图甲所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。甲乙(1)根据图甲和题给条件,将图乙中的实物连线。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图丙所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是。(填正确答案标号)丙A.18 mAB.21 mAC.25 mAD.28 mA(3)产生上述问题的原因可能是。(填正确答案标号)A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 C.R值计算错误,接入的电阻偏小D.R值计算错误,接入的电阻偏大(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=。答案:(1)连线如图所示(2)C(3)AC(4)9979解析:(1)量程为250A的微安表改装成量程为20mA的电流表时应将电阻与微安表并联。根据电路图,从电源正极出发,电表正极对应电源正极,依次连接,注意连线不要交叉。(2)通过电流表的电流与偏角成正比,表盘160A对应16mA,则表盘250A对应25mA。(3)根据IgRg=(I-Ig)R得I=1+RgRIg,改装后的量程偏大的原因可能是,原微安表内阻测量值偏小,其实际内阻Rg大于1200;或者因为定值电阻的阻值R计算有误,计算值偏大,实际接入定值电阻阻值偏小。故选AC。(4)并联电路电压相等,IgRg=(I-Ig)R,即160ARg=(16mA-160A)R,200ARg=(16mA-200A)kR,得k=9979。6.(22分)要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由0逐渐增大到3 V,并便于操作。已选用的器材有:电池组(电动势4.5 V,内阻约1 );电流表(量程为0250 mA,内阻约5 );电压表(量程为03 V,内阻约3 k);开关一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选(填字母代号)。A.滑动变阻器(最大阻值20 ,额定电流1 A)B.滑动变阻器(最大阻值1 750 ,额定电流0.3 A)(2)实验的电路图应选用(填字母代号)。(3)实验得到的小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2 的定值电阻R串联,接在电动势为1.5 V、内阻为1 的电源两端,如图乙所示。每个小灯泡消耗的功率是 W。答案:(1)A(2)B(3)0.09解析:本题考查测绘小灯泡的伏安特性曲线实验,意在考查学生对该实验的掌握情况。(1)由题意可知,本实验选择的是分压电路,因此滑动变阻器选择的是A。(2)因为小灯泡的电阻RL=U2P=15,和电流表电阻相近,故应采用电流表外接法,因此应选用B电路。(3)设小灯泡的电流为I,电压为U,由U=E-2I(R+r),代入数据得U=1.5-6I(V),作出小灯泡在题图乙电路中的电流电压关系图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点,由此交点即可读出此时通过小灯泡的电流以及小灯泡两端的电压。由P=UI可得此时灯泡的功率。10
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