高考物理二轮复习 训练14 专题六 物理实验 第14讲 电学实验

训练14电学实验1.(12分)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 )，保护电阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 )，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干实验主要步骤：(i)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；(ii)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；(iii)以U为纵坐标，I为横坐标，作UI图线(U、I都用国际单位)；(iv)求出UI图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题：(1)电压表最好选用_；电流表最好选用_A电压表(03 V，内阻约15 k)B电压表(03 V，内阻约3 k)C电流表(0200 mA，内阻约2 )D电流表(030 mA，内阻约2 )(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E_，r_，代入数值可得E和r的测量值解析：本题考查测电源电动势和内阻实验，意在考查学生的实验能力(1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律，即UEIr，I是电路中的总电流，实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差，为了减小系统误差，应选用内阻较大的电压表，即选A；由于电路中的最大电流约为I A0.176A176 mA，应选C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大，说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，因此一根导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，C项正确(3)图象斜率绝对值krR2，图象与横轴的截距为电压表短路时的电流，即a，因此电源的内阻rkR2，电源的电动势Eka.答案：(1)AC(2)C(3)akkR22.(12分)某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程03 V，内阻等于3 k)电压表V2(量程015 V，内阻等于15 k)电流表A1(量程0200 mA，内阻等于10 )电流表A2(量程03 A，内阻等于0.1 )滑动变阻器R1(010 ，额定电流2 A)滑动变阻器R2(01 k，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 )定值电阻R4(阻值等于10 )定值电阻R5(阻值等于1 k)电源E(E6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁(2)该同学描绘出的IU图象应是下图中的_解析：本题主要考查描绘小灯泡的伏安特性曲线、电路设计，电表扩大量程及相关知识点，意在考查学生运用相关知识解决问题的能力(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相接近的R1.给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，因此需要将电压表V1串联一个1 k的定值电阻R5，改装成最大量程为4 V的电压表给出的元件电流表A1量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，因此需要将电流表A1并联一个10 的定值电阻R4，改装成最大量程为400 mA的电流表(2)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以该同学绘出的小灯泡的IU图象应是B.答案：(1)(2)B3(14分)某同学为了测量“3.8 V,2.5 W”小灯泡正常发光的电阻值实验室有下列器材，规格如下：A两只相同的电压表(量程5 V，内阻很大)B电阻箱R1(0999 ，最小调节量为1 )C电阻箱R2(099.9 ，最小凋节量为0.1 )D滑动变阻器R3(050 ，额定电流为1.5 A)E滑动变阻器R4(05 ，额定电流为3 A)F直流电源(电动势9 V，内阻不计)G开关、导线若干、待测灯泡利用现有器材，请你替这位同学设计本实验(1)在方框中画出合理的实验原理图(2)以上器材中电阻箱应选用_，滑动变阻器应选用_(填序号字母)(3)根据你所设计的电路图，得出测量小灯泡正常发光时的电阻值的方法_.解析：(1)本实验采用的是等效替代法，电路图如图所示(2)由于小灯泡的电阻R5.8 ，故选电阻箱R2；为方便调节选择与灯泡阻值相近的滑动变阻器R4.(3)电阻箱与灯泡串联电流相等，故分压相等时，阻值相等，故方法为：调节电阻箱和滑动变阻器，当两电压表示数都达到3.8 V，读出电阻箱的阻值即为小灯泡正常发光时的电阻，R2R(其他方法合理也正确)答案：(1)见解析图(变阻器画成限流式也正确)(2)CE(3)调节电阻箱和滑动变阻器，当两电压表示数都达到3.8 V，读出电阻箱的阻值即为小灯泡正常发光时的电阻，R2R(其他方法合理也正确)4(14分)某同学要测量一个圆柱形导体的电阻率.(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为_cm.(2)用多用电表的电阻“10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱形导体的电阻，表盘的示数如图乙所示，则该电阻的阻值约为_.(3)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：待测圆柱形导体(电阻为R)电流表A1(量程为4 mA，内阻约为50 )电流表A2(量程为10 mA.内阻约为30 )电压表V1(量程3 V，内阻约为10 k，)电压表V2(量程15 V，内阻约为25 k)直流电源E(电动势4 V，内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围015 ，额定电流2.0 A)滑动变阻器R2(阻值范围02 k，额定电流0.5 A)开关S，导线若干为减小实验误差，要求测得多组数据进行分析，请在虚线框中画出合理的测量电路图，并标明所用器材的代号答案：(1)5.015(2)220(3)如图5(16分)在测量一节干电池的电动势和内阻实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路(1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接(2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到_(填“a”或“b”)端(3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，滑动滑片P，记录下几组电压表和电流表的示数；重置滑动变阻器，S2改接图甲中的2位置，滑动滑片P，再记录几组电压表和电流表的示数在同一坐标系内分别描点作出S2接1、2位置时，电压表示数U和电流表示数I的图象，如图丙所示两图线均为直线，与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB.S2接1位置时，作出的UI图线是图丙中的_(填“A”或“B”)线；S2接2位置时，干电池电动势的测量值_真实值，内阻的测量值_真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)解析：(2)为保护电表，闭合开关前滑动变阻器连入电路的阻值应最大，即滑片P调到a端(3)S2接1位置时，由于电压表的分流，使得电流的测量值偏小，而短路电流(U0时的电流，即图线与横轴的截距)不变，故电动势和内阻的测量值都偏小；S2接2位置时，可将电流表内阻等效到电源内阻中，即外电压和干路电流的测量值是准确的，电源电动势的测量值等于电动势的真实值，但电源内阻的测量值等于电源内阻的真实值与电流表内阻的和答案：(1)如图所示(2)a(3)B等于大于6(16分)太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件，某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的IU特性所用的器材包括：太阳能电池板，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干(1)为了达到上述目的，实验电路应选用图甲中的图_(填“a”或“b”)(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I一U图象，由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池板的电阻_(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池板的电阻为_.(3)当有光照射时，太阳能电池板作为电源，其路端电压与总电流的关系如图所示，分析该曲线可知，该电池板作为电源时的电动势为_V若把它与阻值为1 k的电阻连接构成一个闭合电路，在有光照射情况下，该电池板的效率是_%.(结果保留三位有效数字)答案：(1)a(2)很大1103(3)2.8064.3(64.164.5之间均算正确)7(16分)用如图甲所示电路，测定一节电池的电动势和内阻，电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：a电流表(量程0.6 A)b电压表(量程3 V)c定值电阻(阻值1 、额定功率5 W)d滑动变阻器(阻值范围010 、额定电流2 A)e滑动变阻器(阻值范围01000 、额定电流1 A)那么：(1)R应选择阻值范围是_(选填“d”或“e”)的滑动变阻器(2)为使电压表读数增大，滑动变阻器滑动端应向_(选填“a”或“b”)滑动，电流表的内阻对测量结果是否有影响_(填“有”或“无”)(3)根据实验记录，画出的UI图线如图乙所示，从中可求出待测电池的电动势为_V，内电阻为_(结果保留到小数点后二位)(4)若因电池的内阻较小，调节过程电压表的变化不明显，影响测量的准确度，为使测量的准确度提高，请你按原有的实验器材对电路进行改进并在下图中画出电路图解析：(1)由于电源是一节干电池(1.5 V)，所选量程为3 V的电压表；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍即可，取010能很好地控制电路中的电流和电压，若取01000会出现开始几乎不变最后突然变化的现象(2)为了使电压表读数增大，滑动变阻器接入电阻应增大使电流减小，故滑动变阻器滑片应向b端滑动；本实验中引起该实验系统误差的主要原因是电压表的分流作用，导致电流表的示数总小于真实的干路电流值电流表的内阻对实验结果没有影响(3)由图示电源的UI图象可知，电源的电动势为E1.48 V，图象斜率的绝对值等于电源的内阻，内阻为r0.63 (4)因电源内阻较小，实验误差较大，为了减小误差可以采用等效的方法增大等效内阻，即将R0直接与电源相连，如图所示答案：(1)d(2)b无(3)1.480.63(4)见解析图