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1、2017学年第一学期高二物理选修3-1实验专题复习训练1.(2014新课标全国卷)利用如图甲所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的实验器材有:待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9),电阻R0(阻值为3.0),电阻R1(阻值为3.0),电流表(量程为200 mA,内阻为RA=6.0),开关S。实验步骤如下:将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;多次调节电阻箱,记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;以为纵坐标,R为横坐标,作图线(用直线拟合);求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。回答下列问题:(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则及R的关系式为。(2)实验得到的部分数据如下表所示,其中
2、电阻R =3.0时电流表的示数如图乙所示,读出数据,完成下表。答:,。R/1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077I-1/A-16.998.0010.011.011.913.0(3)在图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k=A-1-1,截距b=A-1。(4)根据图线求得电源电动势E=V,内阻r=。2.(2014广东高考)某同学设计的可调电源电路如图甲所示,R0为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片,闭合电键S。用电压表测量A、B两端的电压:将电压表调零,选择03V挡,示数如图乙,电压值为V。在接通外电路之前,为
3、了保证外电路的安全,滑片P应先置于端。要使输出电压U变大,滑片P应向端滑动。若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在(选填“断路”或“短路”)的风险。3.(2014新课标全国卷)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200,电压表的内阻约为2k,电流表的内阻约为10,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式Rx=计算得出,式中U及I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2(选填“大于”“等于”或“小于”)真实
4、值。4.(2014海南高考)现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示。(1)由图读得圆柱体的直径为mm,长度为cm。(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为=。5.(2014海南高考)用伏安法测量一电池的内阻。已知该待测电池的电动势E约为9V,内阻约数十欧,允许输出的最大电流为50mA。可选用的实验器材有:电压表(量程5 V);电压表(量程10 V);电流表(
5、量程50 mA);电流表(量程100 mA);滑动变阻器R(最大电阻300);定值电阻R1(阻值为200,额定功率为W);定值电阻R2(阻值为200,额定功率为1 W);开关S;导线若干。测量数据如坐标纸上U-I图线所示。(1)在虚线方框内画出合理的电路原理图,并标明所选器材的符号。(2)在设计的电路中,选择定值电阻的根据是。(3)由U-I图线求得待测电池的内阻为 。(4)在你设计的实验电路中,产生系统误差的主要原因是_6.(2014大纲版全国卷)现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有:电流表,内阻为1.00;电压表;阻值未知的定值电阻R1、R2、R3、R4、R5;开关S;一端连有鳄鱼夹
6、P的导线1,其他导线若干。某同学设计的测量电路如图甲所示。(1)按图甲在实物图乙中画出连线,并标出导线1和其P端。(2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R1、R2、R3、R4、R5依次串入电路,记录对应的电压表的示数U和电流表的示数I。数据如下表所示。根据表中数据,在图丙中的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并画出U-I图线。I/mA1931531116930U/V2.512.592.682.762.84(3)根据U-I图线求出电源的电动势E=V。内阻r=。(保留2位小数)7.(2014重庆高考)某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。维修人员
7、使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图乙所示,读数为V,说明正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图乙相同,可判定发生故障的器件是(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。8(2014四川高考)如图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图,图中R0是保护电阻(10),R1是电阻箱(099.9),R是滑动变阻器,A1和A2是电流表,E是电源(电动势10V,内阻很小)。在保证安全和满足要求的情况下,使测量范围尽可能大。实验
8、具体步骤如下:()连接好电路,将滑动变阻器R调到最大;()闭合S,从最大值开始调节电阻箱R1,先调R1为适当值,再调节滑动变阻器R,使A1示数I1=0.15A,记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2;()重复步骤(),再测量6组R1和I2值;()将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。根据实验回答以下问题:现有四只供选用的电流表:A.电流表(03mA,内阻为2.0) B.电流表(03mA,内阻未知)C.电流表(00.3A,内阻为5.0) D.电流表(00.3A,内阻未知)A1应选用,A2应选用。测得一组R1和I2值后,调整电阻箱R1,使其阻值变小,要使A1示数I1=0.15A,应让滑动变阻器R接
9、入电路的阻值(选填“不变”“变大”或“变小”)。在坐标纸上画出R1及I2的关系图。 根据以上实验得出Rx=。1、【解题指南】本题要首先利用闭合电路欧姆定律得出I及R的函数关系,然后变形成y=kx+b这样的一次函数。【解析】本题考查了测量电源电动势和内电阻。(1)电流表电阻是R1的2倍,所以干路电流为3I,根据闭合电路欧姆定律代入数据,化简得。(2)电流表每小格表示2 mA,因此电流表读数是0.110 A,倒数是9.09 A-1。(3)根据坐标纸上给出的点,画出一条直线,得出斜率k=1.0A-1-1,截距b=6.0A-1。(4)斜率,因此V,截距,。答案:(1) (2)0.1109.09(3)1
10、.0(或在0.961.04之间)2、【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析:(1)电压表如何进行读数。(2)如何保证外电路的安全,即让外电路的初始电压最小。(3)滑动变阻器分压式接法的特点。【解析】选择03V挡,则读下面的数据,再估读一位,电压值为1.30V;为了保证外电路的安全,接通电路后应让输出电压为最小,当滑片P置于A端时,接通外电路之后输出电压为0,这样能保证外电路的安全;要增大外电路电压,需要使滑片滑向B端;保护电阻的作用是防止电流过大,如果电路中不接入保护电阻,可能会存在短路的风险。答案:1.30AB短路3、【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:(1)当时采用内接法,当时采
11、用外接法;(2)内接法测量值大于电阻的真实值,外接法测量值小于电阻的真实值。【解析】由于,所以采取电流表内接法测量更准确,即题图甲电路测量,Rx1更接近待测电阻真实值;题图甲电路测量由于电流表的分压使测量值大于真实值;题图乙电路测量由于电压表的分流使测量值小于真实值。答案:Rx1大于小于4、【解题指南】解答此题应明确以下两点:(1)掌握游标卡尺、螺旋测微器的读数规则,特别是有效数字的位数;(2)理解欧姆定律和电阻定律。【解析】(1)圆柱体的直径为1.5mm+34.50.01 mm=1.845 mm;长度为42mm+80.05 mm=42.40 mm=4.240 cm;(2)由欧姆定律和电阻定律
12、联立得。答案:(1)1.845(1.8421.846均可)4.240(2) 5、【解题指南】解答此题可按以下思路进行:(1)明确伏安法测电阻的实验原理和实验电路;(2)根据题目中的限制条件选择合适的器材;(3)弄清U-I图像斜率的意义;(4)根据实验电路分析误差产生的原因。【解析】(1)由于题目中电流表和电压表的电阻未知,所以电路设计为图甲或图乙均可。(2)由于电池允许通过的最大电流为50mA,所以电路中需串联定值电阻R1或R2作为保护电阻,且最大功率应满足P=I2R=0.052200W=0.5 W,故定值电阻应选R2。(3)U-I图像的斜率即为电池的内阻。(4)图甲中电压表会造成分流而引起误
13、差;图乙中电流表会造成分压而引起误差。答案:(1)见解析(2)定值电阻在电路中消耗的功率会超过W,R2的功率满足实验要求(3)51.0(49.053.0均可)(4)见解析6【解析】(1)实物连接如图所示(2)将表中数据进行描点连线,结果如图所示。(3)设电流表的内阻为rg=1.00,由闭合电路欧姆定律和电路图甲可得E=U+I(r+rg)根据U-I图像可知,I=0时,E=U=2.90V;将U=2.5V,I=196mA代入上式可得r=1.04。答案:(1)(2)见解析(3)2.90(2.892.91之间均正确)1.04(0.931.13之间均正确)7【解题指南】解答本题需注意以下三点:(1)多用电
14、表直流50V的刻度值为1V,读数时需估读到0.1V。(2)电压表有示数,则电压表及电源组成的电路为通路,该部分电路无故障。(3)电压表无示数,则电压表及电源组成的电路为断路,该部分电路有故障。【解析】多用电表直流50V的量程读中间均匀部分,共50格,每格1V,应该估读到0.1V,指针在1112之间,读数为11.5V。开关断开,相当于电压表并联在蓄电池两端,读出了蓄电池的电压,故蓄电池是正常的。两表笔接b、c之间并闭合开关,测得相同电压,说明a、b之间是通路,b、c之间是断路,故障器件是小灯。答案:11.5(11.211.8)蓄电池小灯8【解析】假设Rx约为20,则流过A2的电流约为,则电流表的量程应选00.3A,若已知A2的内阻,R1及I2可组成一次函数图像,便于求出Rx。R1阻值变小,并联部分电阻变小,不计电源内阻,若保持I1不变,应使R接入电路的阻值变大。如图所示由题意知,即,由图像的斜率可求得=240,代入数据解得Rx=31。答案:DC变大见解析图31第 5 页