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专题提升训练17电学实验1.图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250 A,内阻为480 。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆100 挡。甲乙(1)图甲中的A端与(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)根据题给条件可得R1+R2=,R4=。(3)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为;若此时B端是与“3”相连的,则读数为;若此时B端是与“5”相连的,则读数为。答案:(1)黑(2)160880(3)1.48 mA(1.471.49)1 100 2.96 V(2.952.99)解析:(1)根据欧姆表原理可知,内部电源的正极应接黑表笔,这样才能保证在测电阻时电流表中电流“红进黑出”,即图甲中的A端与黑色表笔相连接。(2)直流电流挡分别为1mA和2.5mA,由题图可知,接2对应1mA;根据串、并联电路规律可知,R1+R2=IgRgI-Ig=25010-6480110-3-25010-6=160;总电阻R总=160480160+480=120接4对应电压挡,因串入的电阻较小,故应为量程1V的电压表;此时电流计与R1、R2并联后再与R4串联,即改装后的1mA电流表与R4串联改装为电压表,则R4=1-110-3120110-3=880。(3)若与1连接,则量程为2.5mA,读数为1.48mA(1.471.49);若与3连接,则对应欧姆挡100挡,读数为11100=1100;若与5连接,则量程为5V;故读数为2.96V(2.912.97均可)。2.为了精确测量一电阻的阻值Rx,现有以下器材:蓄电池组E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,电阻箱RP,开关S1、S2,导线若干。某实验小组设计了如图甲所示的电路,实验的主要步骤如下:a.闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表的示数适当,记下两表示数分别为I1、U1;b.保持S1闭合、RP阻值不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数分别为I2、U2。(1)按图甲所示的电路图将如图乙所示的实物连成电路。(2)被测电阻的阻值Rx=(用两电表的示数表示)。(3)由于电流表、电压表都不是理想电表,故被测电阻的阻值Rx的测量值真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。答案:(1)如图所示(2)U1U2U1I2-U2I1(3)等于解析:(2)由题意易知RP=U1I1,又RP、Rx并联的阻值为R并=U2I2,又1RP+1Rx=1R并,联立解得Rx=U1U2U1I2-U2I1。(3)若考虑电流表和电压表不是理想电表,则在分析时应考虑电压表的内阻,即在第(2)问的分析中U1I1表示的就是RP和RV并联时的总电阻,结合后面的分析可知此时Rx的测量值仍等于真实值。3.(2019天津和平区二模)某实验小组要研究小灯泡在不同电压下的工作特点,进行了如下的实验。(1)首先测量某电源的电动势和内阻。由于担心电源内阻过小,因此给电源串联了一个定值电阻R0,然后进行实验。电路如图甲所示,缺失的导线应该是将和相连(选填“a”“b”或“c”)。电路补充完整后,多次测量记录数据,并作出如图乙所示的U-I图像,由图像可得该电源电动势为E= V。(结果保留两位有效数字)(2)小灯泡规格为“3.0 V0.6 A”,测得其伏安特性曲线如图丙所示。取三个这种小灯泡,与(1)中电源按如图丁所示电路连接,A灯恰好正常发光。由此,可求得电源内阻r=,(1)中定值电阻R0=。(结果保留两位有效数字)答案:(1)ac4.8(2)1.03.8解析:(1)将R0当作电池内阻处理,电压表要测量的是外压即要连接ac。由U=E-I(r+R0)可得截距为E=4.8V得r+R0=4.81=4.8。(2)A正常发光,则其电流为0.6A,B、C的电流是0.3A,由图丙可知外电压为(3+1.2)V=4.2V则有r=4.8-4.20.6=1.0(1)中定值电阻R0=(4.8-1)=3.8。4.光敏电阻是阻值随着光的照度变化而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx)。某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示。(1)图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件。利用直流电源给电磁铁供电,利用220 V交变电源给路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果,请用笔画线代替导线,正确连接电路元件。(2)用多用电表“100”挡,测量图中电磁铁线圈电阻时,指针偏转角度太大,为了更准确地测量其阻值,接下来应选用挡(选填“1 k”或“10”),进行欧姆调零后,重新测量其示数如图丙所示,则线圈的电阻为。(3)已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时,继电器的衔铁将被吸合。图中直流电源的电动势E=6 V,内阻忽略不计,滑动变阻器有三种规格可供选择:R1(010 ,2 A)、R2(0200 ,1 A)、R3(01 750 ,1 A)要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯,滑动变阻器应选择(选填“R1”“R2”或“R3”)。为使天色更暗时才点亮路灯,应适当地(选填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻。答案:(1)见解析(2)10140(3)R3减小解析:(1)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小,所以白天时光敏电阻的电阻值小,电路中的电流值大,电磁铁将被吸住;静触点与C接通;晚上时的光线暗,光敏电阻的电阻值大,电路中的电流值小,所以静触点与B接通。所以要达到晚上灯亮,白天灯灭,则路灯应接在AB之间。电路图如图:(2)欧姆表指针偏转角度太大,说明电阻太小,应换“10”挡;表盘的刻度是14,所以电阻值是1410=140。(3)天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯,此时光敏电阻的电阻值是2k,电路中的电流是2mA,R=EI-R光=6210-3-2000=1000,所以要选择滑动变阻器R3。由于光变暗时,光敏电阻变大,分的电压变大,所以为使天色更暗时才点亮路灯,应适当地减小滑动变阻器的电阻。5.(2019山东济南三模)摄影中常用测光表来测定光的强度以便确定合适的曝光时间。光的强弱可以用照度来计量,光越强照度越大,照度单位为lx。光敏电阻是阻值随着光的照度变化而发生变化的元件,图甲所示为某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值变化情况。甲乙某同学按照图乙所示的电路图连成电路,测出在不同照度值下对应的电流值,将照度值标在电流表对应的刻线上,就将电流表改装成一个简易的测光表。现有的器材及规格如下:光敏电阻Rp电流表A(量程0500 A,内阻等于500 );两节干电池E(每节的电动势1.5 V,内阻约0.5 );定值电阻R1(阻值等于5 500 );定值电阻R2(阻值等于4 500 );开关S。(1)根据所给的表格数据可知光敏电阻Rp的阻值随光的照度增大而(选填“增大”或“减小”)。(2)此简易测光表上较小的照度值应该对应(选填“较大”或“较小”)的电流值。(3)若此简易测光表测量量程的最大照度值为1 200 lx,电路中串联的保护电阻R应该选择(选填“R1”或“R2”)。(4)随着干电池使用时间变长,干电池的内阻会变很大。若不及时更换干电池,会导致测得的光的照度值比真实值(选填“大”或“小”)。答案:(1)减小(2)较小(3)R2(4)小解析:(1)根据图中的数据可知,光敏电阻Rp的阻值随光的照度增大而减小。(2)照度越小,则光敏电阻的阻值越大,电路的电流越小,可知此简易测光表上较小的照度值应该对应较小的电流值。(3)照度是1200lx,对应的电阻约为1k,则根据Im=Erg+r+R+Rp可得R=4500,可知电路中串联的保护电阻R应该选择R2。(4)若电池的内阻变大,则会导致相同照度下电流偏小,则照度的测量值比真实值偏小。6.(2019福建厦门期中)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻。甲乙(1)实验室除提供开关S和导线外,有以下器材可供选择:电压表:V(量程3 V,内阻RV约为10 k)电流表:G(量程3 mA,内阻Rg=100 )电流表:A(量程3 A,内阻约为0.5 )滑动变阻器:R(阻值范围010 ,额定电流2 A)定值电阻:R0=0.5 该同学依据器材画出了如图甲所示的原理图,他没有选用电流表A的原因是。(2)该同学将电流表G与定值电阻R0并联,实际上是进行了电表的改装,他改装后的电流表对应的量程是 A。(3)该同学利用上述实验原理图测得数据,以电流表G读数为横坐标,以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线,根据图线可求出电源的电动势E= V(结果保留三位有效数字),电源的内阻r=(结果保留小数点后两位)。答案:(1)被测电流值与电流表量程相比差距太大(2)0.603(3)1.480.85解析:(1)一节干电池的电动势E1.5V,滑动变阻器的阻值范围为010,电路中的最小电流IminER=1.510A=0.15A,电流表A的量程为3A,被测电流值与电流表量程相比差距太大,电流表A不能选。(2)改装后的电流表对应的量程I=Ig+IgRgR0=0.003+0.0031000.5A=0.603A。(3)据实验原理图和闭合电路欧姆定律可得,E=U+IG+IGRgR0r,整理得:U=E-IG+IGRgR0r=E-r+RgR0rIG,所以U-IG图像的截距表示电动势,即E=1.48V,U-IG图像的斜率k=r+RgR0r=UIG,解得r0.85。- 6 -
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