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1、第14讲电学实验1(2021山东青岛高三月考)某实验小组把铜片和锌片插入一个梨中，制成了一个水果电池，通过实验测量该水果电池的电动势和内阻。(1)首先用多用电表粗测水果电池的电动势，将多用电表的选择开关旋转到直流电压2.5 V挡，表盘指针指示如图甲，读数为_。(2)实验室提供了如下器材，实验小组进一步设计电路测量水果电池的电动势和内阻。电流表A(量程300 A，内阻Rg100 )；电阻箱R(09 999 )；开关一个，导线若干。请在虚线框乙内画出设计的电路图；完成多次测量并记录数据后，得到R与的关系图像如图丙，则水果电池的电动势为_V，内阻为_；(结果保留3位有效数字)根据你设计的电路从误差角
2、度考虑，本实验设计_(选填“有”或“无”)系统误差。解析：(1)多用电表的选择开关旋转到直流电压2.5 V档，最小分度值是0.05 V，由图甲可知，电表的读数为1.10 V。(2)由题给实验仪器，可用电流表和电阻箱测量，设计电路如图所示。由闭合电路欧姆定律可知EI(RRgr)变形可得RRgr，由图丙可得图像的斜率等于电源电动势，电动势即为Ek V1.19 V图像的截距的绝对值等于电源内阻和电流表内阻之和，电池的内阻有Rgr0.32103 ，解得r0.32103 Rg320 100 220 由设计的电路和计算思路，可知本实验无系统误差。答案：(1)1.10 V(2)1.19220无2某同学测量一
3、根长直电阻丝的电阻率。按图1所示的电路用等效替代方法测出一段电阻丝的电阻：导线和先按图1中的实线连接，后按图1中的虚线连接在上述两种情形下，当电流计G的示数为零时导线和中无电流流过，电压UP1CUP2B，则R P1BR0R P2B，由此可测得P1P2段的电阻为R0。R0的阻值已知，P1P2的长度通过固定在电阻丝旁的刻度尺读出。(1)待测电阻丝的总电阻约20 ，若有两种阻值的定值电阻：10 ；30 ，实验中R0应选用_。(2)根据图1中实线的电路，请用笔画线代替导线，将滑动变阻器连入图2所示的实物电路。(3)按图1中实线连接好电路后，闭合开关S1和S2，接下来的正确操作顺序是_。将导线连接在B上
4、记下P1位置在刻度尺上的读数记下P2位置在刻度尺上的读数调节滑动变阻器的触头，使G的示数为零改变导线连接在电阻丝上的位置，使G的示数为零(4)该同学多次更换定值电阻R0重复上述实验。当R015 时，记下P1的读数为70.00 cm，P2的读数为20.00 cm。用螺旋测微器测得电阻丝的直径，并计算出电阻丝的横截面积为0.500 mm2。由此求得电阻丝的电阻率_m。(5)小明同学认为与教材中“测量金属丝的电阻率”的实验方法相比，上述实验测得电阻的误差更小。你是否同意他的观点？请简要说明理由。 _解析：(1)由于R P1BR0R P2B，则R0R P2B 20 ，所以实验中R0应选用10 ；(2)
5、实验的电路，如图所示：(3)先连接导线在C点，调节滑动变阻器使G的示数为零，或者先记下P1位置在刻度尺上的读数，接着将导线连接在B上，改变导线连接在电阻丝上的位置，使G的示数为零，最后记下P2位置在刻度尺上的读数。则正确操作顺序是(或)；(4)由于R P1BR0R P2BR P2P1R P1B，则R P2P1R015 ，根据R则有 m1.5105 m；(5)同意，因为按教材的方法电表内阻导致的实验误差更大，该方法采用了等效替代的方法减小的电表内阻导致的误差问题。答案：(1)(2)见解析图(3)(或)(4) 1.5105(5)同意，因为按教材的方法电表内阻导致的实验误差更大3为制作电子吊秤，物理
6、小组找到一根拉力敏感电阻丝，拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变)，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随拉力F变化的图像如图(a)所示，小组按图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E3 V，内阻r1 ；灵敏毫安表量程、内阻均未知；R1是滑动变阻器，A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在A、B两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力。(1)为测量毫安表量程，该同学设计了如图(c)所示电路，闭合开关，调节R1滑片至中间位置附近某处，并将R2调到100 时，毫安表恰好满偏，此时电压表示数为1.5 V
7、；将R2调到250 ，微调滑动变阻器R1滑片位置，使电压表V示数仍为1.5 V，发现此时亳安表的指针恰好半偏，由以上数据可得毫安表的内阻Rg_ ，毫安表的量程Ig_mA；(2)把毫安表接入如图(b)所示电路中，具体步骤如下：步骤a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节R1，使毫安表指针满偏；步骤b：滑环下吊已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为；读出此时毫安表示数I；步骤c：换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；步骤d：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。若图(a)中R050 ，图像斜率k0.50 /N ，测得60，毫安表指针半偏，则待测重物重力G_N；(3)改装后的
8、重力刻度盘，其零刻度线在电流表_(选填“零刻度”或“满刻度”)处； (4)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台“吊秤”称重前，进行了步骤a操作，则测量结果_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析：(1)根据欧姆定律可得Imax1.5 V，1.5 V，解得Rg50 ，IgImax10 mA；(2)由受力情况及平行四边形定则可知G2F cos ，解得F，由实验步骤中可知，当没有挂重物时，电流为满偏电流，即EIg，当挂重物时，由欧姆定律得I电流是半偏的，代入数据解得G600 N(3)由I知，该秤的重力越小，电流表示数越大，故重力的零刻度应在靠近电流表满刻度处；(4)根据操作过程a可知，
9、当内阻增大，仍会使得电流表满偏，则电阻R1会变小，即rR1之和仍旧会不变，也就是说测量结果也不变。答案：(1)50 10 (2)600 (3)满刻度 (4) 不变4(2021山东淄博二模)某同学利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。实验电路如图甲所示，现有开关和导线若干，以及如下器材：A电流表A：量程00.6 A，内阻约0.125 B电压表V：量程03 V，内阻约3 kC滑动变阻器020 D滑动变阻器0200 (1)为了操作方便，减小实验误差，滑动变阻器应选用_(选填相应器材前的字母)。(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该置于最_(选填“左”或“右”)端。(3)图乙是该同学根据实
10、验数据绘制的UI图线，根据图线求得被测干电池的电动势E_ V，内阻r_ (结果保留到小数点后2位)。(4)该实验中，产生系统误差的主要原因是_。图丙中实线为根据测量数据绘制的图线，虚线代表在没有误差情况下，电压表两端电压的真实值与通过电源电流真实值关系的图线，图丙四幅图中能够正确反映两者关系的是_。解析：(1)若选C，则电路中的电流最小约为0.08 A，此时电流表指针偏转较小；若选D，则滑动变阻器阻值从200 到20 ，电路中的电流一直很小，所以为了方便实验操作，滑动变阻器应选C。(2)滑动变阻器采用限流接法，为保护电路，闭合开关前滑片要置于阻值最大处，即右端。(3)由图示电源UI图像可知，电
11、源电动势为：E1.48 V，电源内阻为：r 0.90 。(4)由图示电路图可知，电流表采用内接法，由于电压表不是理想电表，故存在分流现象，导致测得通过电源的电流偏小；而当外电路短路时，电压表的分流可以忽略，故真实图像和测量图像在横轴上的交点相同，故D正确，A、B、C错误。答案：(1)C(2)右(3)1.480.90(4)电压表分流D5(2021山东烟台一模)某同学想要较为精确的测量一只电流表G1(量程为3 mA、内阻约为100 )的内阻。实验室中可供选择的器材有：电流表G2：量程为5 mA，内阻约为50 ；电压表V：量程为3 V，内阻约为3 000 ；定值电阻R1：阻值R15 ；定值电阻R2：
12、阻值R260 ；滑动变阻器R3：最大电阻15 ，额定电流1 A；直流电源：电动势1.5 V，内阻0.5 ；开关，导线若干。(1)该同学选用其中的部分器材设计了如图甲所示的电路进行测量，你认为该设计方案不合理的地方是_。(2)请用电流表G1、G2和某一定值电阻重新设计实验，并在乙图的方框中将正确的电路图补充完整(图中注明所选器材符号)。(3)按照乙图电路进行实验，测得电流表G1的示数为I1，电流表G2的示数为I2，则电流表G1内阻的表达式为_。(4)根据测量数据，做出的I1I2图像如图丙所示，则电流表G1的内阻为_ 。(结果保留两位有效数字)解析：(1)电流表G1(量程为3 mA、内阻约为100
13、 )，满偏电压约为0.3 V，而电压表量程为3V，所以电压表量程过大，无法准确测量，故不能使用电压表进行测量；(2)实验中只能选择另一电流表进行测量，可以将待测电流表与定值电阻并联，然后由电流表测出并联电流，即可求出电流表内阻；因电流表内阻约为50 ，故定值电阻应选择R2；故原理图如图所示。(3)电流表G1的示数为I1，电流表G2的示数为I2，通过定值电阻的电流为II2I1，电流表G1两端的电压UIR2，待测电流表内阻rgR2。(4)根据(3)中表达式可知I1，由图像可知，图像的斜率k0.4，解得rg90 。答案：(1)电压表量程太大(2)见解析图 (3) R2(4)906(2021江苏南京二
14、模)某研究性学习小组测量电阻Rx的阻值过程如下。(1)用多用电表的欧姆挡粗测电阻，选用“1”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过小，因此需选择_(选填“10k”或“100”)倍率的电阻档，换挡后应重新_(选填“欧姆”或“机械”)调零，测量时多用电表的示数如图所示，测量结果为_ 。(2)为了精确地测量待测电阻Rx的阻值，实验室提供了下列器材：A电流表A1(量程为500 A，内阻r1800 ) B电流表A2(量程为1.5 mA，内阻r2300 )C滑动变阻器R(0100 ，额定电流1 A) D定值电阻R13 200 E定值电阻R2200 F电源(电动势E3.0 V，内阻约2 )G开关S、导
15、线若干要求通过待测电阻的电流调节范围尽量大，从而可测量多组实验数据，请将设计好的电路图画在虚线框中(要标出器材的符号)。按正确的电路连接，闭合开关，记录电流表A1、A2的示数I1、I2，移动滑动变阻器的滑片，记录多组数据，并做出I1I2图线如图所示，则待测电阻Rx_(结果要保留3位有效数字)。解析：(1)用多用电表的欧姆挡粗测电阻，选用“1”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转角度过小，则电阻太大，其读数太大误差太大，要减小读数需选择大倍率的挡位所以选择100倍率的电阻挡。换挡后，欧姆表内阻发生变化，所以应重新进行欧姆调零。测量电阻为：19100 1.9103 。(2)由于滑动变阻器阻值比待测电阻阻值小的多，所以控制电路采用分压式电路，由于采用伏安法测电阻，但没有电压表，所以用内阻已知的电流表A1来改装成电压表，则需要串联一个大电阻，由于电源的电动势为3.0 V，所以选择定值电阻R13 200 ，利用安安法测电阻有Rx，采用这种方法测电阻时系统没有误差，则采用外接法，实验电路图如图所示。根据安安法测电阻有Rx，代入数据整理得I1I2，由图像可得k，解得Rx2.00103 答案：(1)100欧姆1.9103(2)见解析图 2.00103(1.941032.02103)