2022年高考物理一轮复习 课时提升练23 电学设计性实验

2022年高考物理一轮复习 课时提升练23 电学设计性实验1(xx滁州模拟)有一根圆台状匀质合金棒如图7312甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率、长度L和两底面直径d、D有关他进行了如下实验：甲图7312(1)测量该合金棒电阻的实物电路如图7312乙所示(相关器材的参数已在图中标出)，该合金棒的电阻约为几欧姆图中有一处连接不当的导线是_(用标注在导线旁的数学表示)乙图7312(2)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R5.72 .根据电阻定律计算电阻率为、长为L、直径分别为d和D的圆台状合金棒的电阻分别为Rd13.3 、RD3.38 .他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2RdRD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R_.【解析】(1)合金棒的电阻为几欧，所以，应外接，故连接不当(2)RdRDR【答案】(1)(2)2欲测量一个电流表的内阻，根据以下要求来选择器材并设计电路：a无论怎样调节变阻器，电流表都不会超量程；b有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据现备有如下器材：A待测电流表A1(量程3 mA，内阻约为50 )B电压表V(量程3 V，内阻未知)C电流表A2(量程15 mA，内阻为10 )D保护电阻R120 E直流电源E(电动势2 V，内阻忽略不计)F滑动变阻器(总阻值10 ，额定电流0.5 A)G开关一个，导线若干(1)在以上提供的器材中，除A、E、F、G以外，还应选择_、_(填字母代号)(2)请画出符合要求的实验电路图【解析】根据题中给出的备用器材，选择内阻已知的电流表A2作为电压表，选择保护电阻R与并联的两个电流表串联由于电流表两端电压最大只有0.15 V，滑动变阻器最大电阻只有10 ，所以选择分压电路，电路图如图所示【答案】(1)CD(2)见解析3如图7313甲所示的电路中，A、V均为理想电表，R0为阻值未知的定值电阻改变滑动变阻器R的阻值，将得到的A、V示数绘制成UI图线如图7313乙图象中U轴的初始坐标为U0，I轴的初始坐标为零；图线与U轴的交点为U1，与I轴的交点为I1.实验中电流表的最大示数为Im.回答下列问题：甲乙图7313(1)电源的电动势E_，内阻r_.(2)当滑动变阻器的阻值R_，定值电阻R0消耗的功率最大，最大值为_(3)定值电阻的阻值为R0_.【解析】结合电路图和闭合电路欧姆定律，UEIr，在UI图象中，图线与U轴的交点即为电动势；图线斜率的绝对值即为电源内阻的大小定值电阻R0消耗的功率PI2R0，当R0时，I最大，P最大为ImU1I.根据闭合电路欧姆定律EIm(rR0)，整理得R0.【答案】(1)U1(2)0ImU1I(3)4当小灯泡发光时其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而变化某同学为研究这一现象，按照自己设计的实验电路图测量小灯泡的电流I和电压U，得到如下表所示的数据.I(A)0.120.220.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)请你根据上表数据的特点，在虚线框中画出实验电路图可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(010 )、电源、小灯泡、开关和导线若干(2)在图7314所示坐标纸上画出小灯泡的U曲线，并定性分析灯丝的电阻与灯泡发光亮度的变化关系：_(3)如果将上面实验中使用的小灯泡接在电动势为1.5 V、内阻为2.0 的电源两端，利用上面的U曲线可求出小灯泡的实际功率是_W，电源效率为_(结果保留2位有效数字)图7314【解析】电压取值范围大，应采用分压式接法，灯丝电阻较小，采用电流表外接法由图象得灯丝电阻随发光亮度的增加而增大在U图象中作电动势为1.5 V、内阻为2.0 的伏安特性图线，两图线交点为(0.35 A,0.8 V)，故PUI0.80.35 W0.28 W，100%53%.【答案】(1)如图甲所示(2)如图乙所示灯丝电阻随发光亮度的增加而增大(3)0.2853%甲乙5某物理实验小组利用实验室提供的器材测量一待测电阻的阻值可选用的器材的代号和规格如下：甲图7315电流表A1(量程250 mA，内阻r15 )电流表A2(量程300 mA，内阻r2约为5 )待测电阻Rx(阻值约为100 )滑动变阻器R(最大阻值10 )蓄电池E(电动势为6 V，内阻r约为1 )单刀单掷开关S，导线若干(1)小组同学根据实验器材所设计的实验电路原理图如图7315甲所示，但两只电流表的代号没有明确请用笔画线代替导线，将图乙中的实验器材按电路原理图连成实验电路，并在电流表下方的虚线框内标明两只电流表的代号乙图7315(2)他们需要直接测量的物理量是_，用所测物理量表示待测电阻的计算式为Rx_.【解析】 (1)题中没给电压表，而是给了两只电流表，可将已知阻值的电流表A1作为电压表使用，因此与Rx并联的电流表为A1，右侧的电流表为A2，实验器材连线如图所示(2)实验中读出电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I2，则电阻Rx两端的电压为UI1r1，电流为II2I1，所以Rx.【答案】(1)见解析图(2)电流表A1的示数I1、电流表A2的示数I26某实验小组要测量一个用电器L的额定功率(额定电压为10 V、额定功率在12 W15 W之间)，测量电路的部分导线已经接好(如图7316所示)，实验室有下列器材可供选用：图7316直流电源：E1(电动势为3 V，内阻很小) E2(电动势为15 V，内阻很小)直流电流表：A1(量程00.6 A，内阻约为0.5 ) A2(量程03 A，内阻约为0.1 )直流电压表：V(量程为3 V、内阻为3 k)滑动变阻器：R1(阻值范围020 ) R2(阻值范围0200 )定值电阻：R33 k、R49 k、R525 k开关一个，导线若干为使测量尽可能准确、方便，请回答：(1)电源应该选择_(填“E1”或“E2”)；(2)电流表应该选择_(填“A1”或“A2”)；(3)滑动变阻器应该选择_(填“R1”或“R2”)；(4)由于电压表的量程不够，要利用一个定值电阻进行改装请选择合适的定值电阻，在图7316中用笔画线代替导线连接好测量电路的剩余部分【解析】由于额定电压为10 V，所以直流电源选择电动势为15 V的E2.其额定电流为1.2 A1.5 A，所以直流电流表选择A2.根据已有的电路结合使实验结果更为精确的要求，采用限流电路，所以利用滑动变阻器R1作为限流电阻若要将电压表改装为量程更大的电压表，需要与其串联一个定值电阻，根据串联电路特点知，若串联R3，则量程为6 V，若串联R4，则量程为12 V，若串联R5，则量程为28 V，因此串联R4比较合适【答案】(1)E2(2)A2(3)R1(4)如图所示7(xx江西重点中学联盟第二次联考)某同学要测量一节干电池的电动势和内阻他根据老师提供的以下器材画出了如图7317所示的原理图图7317A电压表V(15 V,10 k)B电流表G(量程3.0 mA，内阻Rg为10 )C电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.5 )D滑动变阻器R1(020 ，10 A)E滑动变阻器R2(0100 ，1 A)F定值电阻R3990 G开关S和导线若干(1)该同学没有选用电压表是因为_；(2)该同学将电流表G与定值电阻R3串联，实际上是进行了电表的改装则他改装的电压表对应的量程是_V；(3)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是_(填写器材前的字母编号)；(4)该同学利用上述实验原理图测得以下数据，并根据这些数据绘出了如图7318所示的图线，根据图线可求出干电池的电动势E_V(保留3位有效数字)干电池的内阻r_(保留2位有效数字)图7318序号123456电流表G(I1/mA)1.371.351.261.241.181.11【解析】(1)测量一节干电池的电动势大约在1.5 V左右，而电压表的量程却达到0到15 V，读数不到刻度盘十分之一，无法准确读数(2)电流表G与定值电阻R3串联，串联后的最大电压UmIm(R3Rg)3 V，所以改装的电压表量程是03 V.(3)由于电源电压只有1.5 V左右，若选用滑动变阻器R2(0100 ，1 A)，电流最小只会有0.015 A远小于电流表量程，读数不准确，所以选择较小的滑动变阻器R1(020 ，10 A)(4)改装后电压表示数UI1(R3Rg)，根据路端电压和电流的关系有1 000I1EI2r，图象纵轴截距即为电动势，所以电动势E1.47 V，斜率即内阻r0.82 .【答案】(1)量程太大(2)03 V(3)D(4)1.470.828某同学用如图7319甲所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势(把欧姆表看成一个电源)，实验器材的规格如下：电流表A1：200A,300 电流表A2：30 mA,5 定值电阻R0：9700 滑动变阻器R：050 甲图7319闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置，读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动触头的位置，得到的数据为I1(A)120125130135140145I2/(mA)20.016.713.210.06.73.3乙图7319在图7319乙所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标，画出所对应的I1I2曲线；利用所得曲线求得欧姆表内电源的电动势E_V，欧姆表内阻r_；将该欧姆表两个表笔短接，欧姆表的电流为I_A.【解析】把R1和A1整体等效为一个电压表，测量路端电压根据闭合电路欧姆定律，I1(R1R0)E(I1I2)r，即I1I2，结合图象可以求得E1.50 Vr15.0 .短路电流为0.1 A.【答案】如图；1.50(1.481.51)；15.0(14.0160)；0.1(0.090.11)