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1、专题能力训练13电学实验(时间:45分钟满分:100分)1.(14分)(2015安徽合肥二模)某同学将量程为200 A,内阻为500 的表头改装成量程为1 mA和10 mA的双量程电流表,设计电路如图甲所示。定值电阻R1=500 ,R2=250 ,S为单刀双掷开关,A、B为接线柱。回答下列问题:(1)将开关S置于“1”挡时,量程为 mA;(2)定值电阻的阻值R3= (结果取3位有效数字);(3)利用改装的电流表进行某次测量时,S置于“2”挡,表头指示如图乙所示,则所测量电流的值为 mA。甲乙2.(16分)(2015湖南四县联考)LED绿色照明技术已经走进我们的生活。某实验小组要精确测定额定电压
2、为3 V 的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约500 ,电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有:A.电流表A1(量程为050 mA,内阻RA1约为3 )B.电流表A2(量程为03 mA,内阻RA2=15 )C.定值电阻R1=697 D.定值电阻R2=1 985 E.滑动变阻器R(0至20 )一只F.电压表V(量程为0至12 V,内阻RV=1 k)G.蓄电池E(电动势为12 V,内阻很小)F.开关S一只(1)如图所示,请选择合适的器材,电表1为,电表2为,定值电阻为。(均填写器材前的字母编号)(2)将采用的电路图补充完整。(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式R
3、x=(填字母),当表达式中的(填字母)达到,记下另一电表的读数代入表达式,其结果为LED灯正常工作时电阻。3.(16分)甲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: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
4、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= 。4.(16分)(2015江苏扬州高三统考)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4所示。(1)某同学用如图1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2,则玻璃管的内径d为 cm。图1图2(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3所示,则该同学接着需要做
5、的实验步骤:换选(选填“10”或“1 k”)挡;。图3(3)该组同学按图4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。图4A.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(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,并描绘出相应的图象如图5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)。图55.(16分)(2015江苏苏锡常镇四市联考)在测量某电源电动势和内电阻的实验中:甲乙丙(1)图甲是实验中得到的U-I图象,由
6、此可得该电源电动势和内电阻的测量值分别是V和;(以上结果均保留两位有效数字)(2)某同学在完成上述实验之后,又进行了下述探究实验。他将相同器材分别按图乙和图丙所示电路进行连接,在每次保持电压表(可视为理想电表)示数相同的情形下,读出电流表的示数分别为I1和I2。调节滑动变阻器R,测得多组数据,得到I1与I2的关系:I1=kI2(k为已知)。则电流表与电源的内阻之比为。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(
7、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。参考答案1.答案:(1)10(2)25.0(3)0.680解析:(1)将开关S置于“1”挡时,定值电阻R3能分较大的电流,所以量程应为10 mA;(2)当开关置于“
8、1”挡时,Ig(Rg+R1+R2)=(I1-Ig)R3,I1=10 mA当开关置于“2”挡时:Ig(Rg+R1)=(I2-Ig)(R2+R3),I2=1 mA解得R3=25.0 ;(3)开关置于“2”挡时,电流表量程为1 mA,由图示电流表可知,其分度值为0.02 mA,电流表示数为0.68 mA。2.答案:(1)FBD(2)如图所示(3)I21.5 mA解析:(1)由于电流表A2内阻已知,因此电表2应为电流表A2,而电路中流过灯泡的最大电流I为6 mA,因此回路总电流小于10 mA,因此电表1不能选电流表A1,而由于电压表内阻已知,流过电压表的电流最大值恰好为12 mA,因此电表1选电压表V
9、,为了让灯达到额定功率,因此加在灯泡两端的电压最高为3 V,因此与电流表A1串联的电阻应大于1 k,因此定值电阻应选R2。(2)由于滑动变阻器的阻值较小,只能采用分压式接法,电路连接图见答案。(3)由于加在灯泡两端的电压U灯=I2(R2+RA1),流过灯泡的电流为-I2,因此Rx=,当表达式中的I2达到1.5 mA时,加在LED两端的电压恰好为3 V,达到额定电压,测出来的电阻为正常工作的电阻。3.答案:(1)如图所示(2)RV=R0(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=
10、U2-U1,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流为I0=IV1,因此电压表V1的内阻RV=,解以上三式得RV=R0,将其变形得到U2=U1,由图象斜率k=1.5=1+RV=2 960 。4.答案:(1)A2.120(2)1 k欧姆调零(3)B(4)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21 mm+100.02 mm=21.20 mm=2.120 cm;(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“1 k”挡;换了挡位后,再测电阻时还需要调零;(3)由于电压表的示数不变,即仍有一定的示数,而将5、6之间
11、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=,因为k=,则=。5.答案:(1)1.40.86(2)k-1解析:(1)根据闭合电路的欧姆定律得U=-E+Ir,把图象延长,可得E=1.4 V,图象的斜率k=0.86,即电源内阻r=0.86 ;(2)图乙中E=U+I1r,图丙中E=U+I2r+I2rA,I1=kI2,联立解得=k-1。6.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=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。5