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1、20172017 学年第一学期高二物理选修学年第一学期高二物理选修 3-13-1 实验专题复习训练实验专题复习训练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);I1RI1求出直线的斜率 k 和在纵轴上的截距 b。回答下列问
2、题:(1)分别用 E 和 r 表示电源的电动势和内阻,则与 R 的关系式为。I1(2)实验得到的部分数据如下表所示,其中电阻 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
3、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 与 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UI别记为 R
4、x1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.(2
5、014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(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);18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
6、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 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
7、。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
8、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;()
9、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 接入电路的阻值(选填“不变”“变大”或“变小”)。在坐标纸上画出 R1与 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 与 R 的函数关系,然后变形成 y=kx+b这样的一次函数。【解
10、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。AIRRRrIE)(30ErREI15331(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,。Ek30.33kEErb153 0.153bEr答案:(1)(2)0.1109.09(3)1.0(或在 0.961.04 之间)ErREI153312、【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析:(1)
11、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,当时采用外接法;VAxRRR VAxRRR(2)内接法测量值大于电阻的真
12、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VAxRRR 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URILRS联立得。2
13、4RSUSD ULILIL答案:(1)1.845(1.8421.846 均可)4.240(2)24D UIL5、【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
14、电池的内阻。(4)图甲中电压表会造成分流而引起误差;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18(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
15、.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,则电压表与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,则电压表与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AA5.0201000.3A,若已知 A2的内阻,R1与 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)()(110122AAxRRRIRRI101221)(AAxRRIIRRR求得=240,代入数据解得 Rx=31。xA21(RR)I答案:DC变大见解析图31