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1、专题分层突破练17电学实验A组1.(2021湖南衡阳高三一模)(1)在测定金属丝的电阻率的实验中,需要测出金属丝的电阻Rx,甲、乙两同学分别采用了不同的方法进行测量:甲同学直接用多用电表测其电阻,所使用的多用电表欧姆挡共有“1”“10”“100”“1k”四个挡,该同学选择“10”挡,用正确的操作方法测量时,发现指针偏转角度太大。为了准确地进行测量,进行如下操作:甲乙A.旋转选择开关至欧姆挡“”;B.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度;C.将两表笔分别连接到Rx的两端,指针指在图甲所示位置,Rx的测量值为 ;D.旋转选择开关至“OFF”,并拔出两表笔。(2)图乙为欧姆
2、表原理图,已知电流计的量程为Ig=100 A,电池电动势为E=1.5 V,则该欧姆表的内阻是 k。2.(2021山东聊城高三一模)某同学用如图甲所示的电路测量一段总阻值约为10 的均匀电阻丝的电阻率。在a和b之间接入该电阻丝,并紧靠电阻丝放一刻度尺,金属夹P夹在电阻丝上,沿电阻丝移动金属夹,从而可改变接入电路的电阻丝长度。实验提供的器材有:甲乙电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 );电流表A1(量程00.6 A);电流表A2(量程0100 mA);电阻箱R(099.99 );开关、导线若干。实验操作步骤如下:用螺旋测微器测出电阻丝的直径d;根据所提供的实验器材,设计如图甲所示的实验电路并连
3、接电路;调节电阻箱使其接入电路中的阻值最大,将金属夹夹在电阻丝某位置上;闭合开关,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度l;改变P的位置,调整,使电流表再次满偏;重复多次,记录每一次的R和l数据。(1)电流表应选择(选填“A1”或“A2”)。(2)步骤中应完善的内容是。(3)用记录的多组R和l的数据,绘出了如图乙所示图线,截距分别为r和l0,则电阻丝的电阻率表达式为=(用给定的字母表示)。(4)电流表的内阻对本实验结果(选填“有”或“无”)影响。3.(2021山西晋中高三二模)某实验小组为探究电表的改装原理,欲将一个小量程电流表A改装成量程为6 mA
4、的电流表,然后在此基础上,把新电流表进一步改装为欧姆表。所用器材如下:A.电流表A(满偏电流Ig=1 mA,内阻Rg=150 );B.电阻箱R1(最大阻值为999.9 );C.待测可调电阻R2;D.滑动变阻器R3;E.一节干电池(电动势约为1.5 V,内阻约为2 );F.开关一个,红、黑表笔各1支,导线若干。(1)在虚线框内画出欧姆表内部的电路图并标注所选器材的符号(例如R1),其中红、黑表笔已经画好。(2)按照电路图连好电路,电阻箱R1应调为 。把红、黑表笔短接,调节滑动变阻器使电流表示数达到满偏。现将红、黑表笔连上待测电阻R2,当R2=720 时,电流表示数正好为满偏电流的四分之一。所用干
5、电池的电动势为 V。(计算结果保留3位有效数字)(3)在(2)的基础上,不改变电路结构,为使正确测量时电流表表盘的中间刻度能正好对应250 ,以下操作可能实现上述目的的是。A.换一个电源,适当增大电源电动势B.换一个电源,适当增大电源内阻C.适当减小R1的阻值D.适当增大R1的阻值B组4.(2021重庆高三二模)为了测量某电源的电动势E和内阻r,实验室准备了以下器材:a.待测电源(电动势E约为1.5 V,内阻r约为1 );b.电压表V(量程为3 V,具有一定的内阻);c.电流计G(量程为100 mA,内阻为0.6 );d.定值电阻R1=0.1 ,R2=0.15 ,R3=0.2 ,R4=0.3
6、,R5=2 ;e.滑动变阻器R(阻值变化范围015.0 );f.开关S一个;g.导线若干。(1)利用以上实验器材,学习小组设计了如图甲所示的实验电路,若B是滑动变阻器R,D是定值电阻R2,则A是,C是。(填器材对应的符号)甲乙(2)在器材选择、电路连接和实验操作都正确的情况下,调节滑动变阻器R,得到多组电表读数,作出如题图乙所示的图像,由图像可知该电源的电动势E= V,内阻r=。(结果均保留三位有效数字)(3)从实验原理上看,电源电动势的测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值,内阻的测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。5.(2021上海高三二模)某同学利用数字信息系统测电源
7、的电动势和内阻的实验电路如图甲所示,其中R0是阻值为4 的定值电阻,滑动变阻器R的最大阻值为10 。甲乙丙(1)定值电阻R0在实验中的作用是。(2)测得电源的路端电压U与电流I的关系图线如图乙所示,电源电动势E= V,内阻r= 。(3)滑动变阻器滑片从最左端M处向中点O移动的过程中,滑动变阻器R上消耗的功率变化情况是。(4)另一位同学用电流传感器、电阻箱、电源等器材设计了如图丙所示的电路,通过改变电阻箱的阻值R,得到不同的电流I,由实验数据作出R-1I图线,若该图线的斜率为k,则电源电动势为。6.(2021福建福州高三二模)某实验小组设计了如图甲所示电路图测量电流表G1的内阻r1,实验室提供的
8、实验器材有:A.待测电流表G1(05 mA,内阻约为300 );B.电流表G2(010 mA,内阻约为150 );C.定值电阻R1(300 );D.定值电阻R2(10 );E.滑动变阻器R3(01 000 );F.滑动变阻器R4(020 );G.干电池(1.5 V)2节;H.开关S及导线若干。甲乙丙(1)实验电路中的定值电阻应选,滑动变阻器应选。(填所选择仪器前的字母)(2)请在图乙中完成实物连接。(3)实验中测出G1和G2电流表的示数I1和I2。图丙为该组同学测出数据的I2-I1图线,则待测电流表G1的内阻r1= 。(保留3位有效数字)(4)用该电路测量出的电流表内阻(选填“存在”或“不存在
9、”)系统误差。参考答案专题分层突破练17电学实验1.答案 (1)122(2)15解析 (1)用正确的操作方法测量时,发现指针转过角度太大,说明该电阻为小电阻,故应换用“1”挡位。被测电阻的阻值为221=22。(2)欧姆表的内阻为R内=EIg=1.510010-6=15k。2.答案 (1)A2(2)电阻箱R的阻值(3)rd24l0(4)无解析 (1)当电流表A1接入电路时,电流表满偏时电路中的总电阻为EIg1=3.00.6=5;而当电流表A2接入电路时,电流表满偏时电路中的总电阻为EIg2=3.00.1=30,可知电流表应选择A2。(2)步骤中应完善的内容是调整电阻箱R的阻值。(3)当每次都是电
10、流表满偏时,外电路的总电阻是恒定值,设为R0,则R+lS=R0,即R=R0-Sl由图像可知S=rl0,即=rl0S=rd24l0。(4)若考虑电流表的内阻,则表达式变为R+lS=R0-RA,因R-l图线的斜率不变,则测量值不变,即电流表的内阻对实验结果无影响。3.答案 (1)见解析图(2)30.01.44(3)AD解析 (1)电路图如图所示。(2)电流表的放大倍数n=IIg=6,则R1=Rgn-1=30.0,根据闭合电路欧姆定律可得610-3A=ER内,14610-3A=ER内+R2,联立解得E=1.44V,R内=240。(3)要求正确测量时电流表表盘的中间刻度能正好对应250,即要求欧姆表的
11、内阻为250。由欧姆表的原理可知R内=EI。故可增大电源电动势;或适当增大R1的阻值,使电流表的量程适当变小一点。4.答案 (1)VG(2)1.501.21 (3)等于等于解析 (1)因实验中需要测量电压,其中A并联在电路中,故A是电压表V,C和D是改装后的电流表,其中D是定值电阻R2,则C是电流计G。(2)改装后电流表的内阻为RA=rGR2rG+R2=0.12根据题图甲及闭合电路的欧姆定律,可得U=E-5IG(r+RA)由题图乙可知,电源的电动势为E=1.50V斜率绝对值为k=1.50-0.900.09=5(r+RA)解得r=1.21。(3)由U=E-5IG(r+RA)及电路图可知,电压表测
12、得的U与电流计测得的IG均等于理论上要测的量,故电动势和内阻的测量值均等于真实值。5.答案 (1)保护电路(2)2.93(3)先增大后减小(4)k解析 (1)为防止滑动变阻器接入电路的阻值太小导致电路电流太大损坏电源,要在电路中接入保护电阻,因此图中R0的作用是保护电路。(2)根据题图甲所示电路图,由闭合电路的欧姆定律可知,电源电动势E=U+I(r+R0),则路端电压U=E-I(r+R0),由题图乙可知,电源电动势E=2.9V,图像斜率的绝对值k=r+R0=UI=2.9-1.50.2=7,电源内阻r=k-R0=7-4=3。(3)定值电阻R0与电源等效为电源,等效电源电动势E=2.9V,等效内阻
13、r=r+R0=3+4=7,滑动变阻器最大阻值Rm=10,当滑动变阻器滑片从最左端向中点移动时,滑动变阻器的阻值从10减小到5,外电路(滑动变阻器)的阻值先大于等效电源内阻后小于等效电源内阻,当外电路阻值与等效电源内阻相等时电源输出功率即外电路(滑动变阻器)功率最大,因此在滑动变阻器滑片从最左端逐渐向右移动的过程中,R上功率的变化情况是先增大后减小。(4)由题图丙所示电路图可知,电源电动势E=I(r+R),整理得R=E1I-r,R-1I图线的斜率k=E。6.答案 (1)CF(2)见解析图(3)326(310330均可)(4)不存在解析 (1)定值电阻应选择与待测电流表G1阻值接近的R1,使待测电
14、流表G1的示数基本为G2的一半,则可以使G1、G2的示数基本同时达到最大和最小,从而测得更多的数据;电流表G1、G2和R1连接后的总电阻约为300,能承受的最高电压约为30010mA=3V,选择阻值较小的滑动变阻器R4,更利于改变加在G1、G2和R1上的电压大小。(2)根据电路图,可连接出如下实物图。(3)由部分电路的欧姆定律及串、并联电路的电压、电流关系可得I2=I1+I1r1R1=R1+r1R1I1即I2-I1图像的斜率k=R1+r1R1解得r1=(k-1)R1=8.3-1.04.0-0.5-1300=325.7。(4)电路中G1、G2测量的是流过其自身的电流I1和I2,不会引入系统误差;计算中用到的定值电阻R1,其阻值是已知的,也不会产生系统误差。所以该测量方案不存在系统误差。