2024—2025学年高三物理大专题练习
25-高三-物理-大专题练习-01:电学实验[2025最新模拟题(含开放性试题)]
一、描绘小灯泡伏安特性曲线
1.LED灯具有亮度高,使用寿命长、节能等优点。一实验小组探究某LED灯的伏安特性,其电路设计如图甲所示(虚线框内待确定),提供的器材有:
A.LED灯(额定电压为3.0V,额定功率为0.6W)
B.电池组(电动势约为4.5V,内阻约为1Ω)
C.电压表V(量程为3V,内阻约为1kΩ)
D.电流表A(量程为50mA,内阻)
E.定值电阻(阻值)
F.定值电阻(阻值)
G.滑动变阻器(最大阻值为10Ω,额定电流为2A)
H.滑动变阻器(最大阻值为1kΩ,额定电流为20mA)
G.开关和导线若干。
(1)为了便于调节且能够在0~3V的范围内对LED灯的电压进行测量,滑动变阻器选 (选填“”或“”);
(2)因提供的电流表量程太小需扩大量程,则应选用定值电阻 (选填“”或“”)进行改装;
(3)各元件均无故障,但闭合开关后,无论如何调节滑动变动器,两电流表的示数总是调不到零,其可能的原因是 (选填“a、b”或“c、d”)之间断路;
(4)将改装后的电流表分别接入图甲中位置P和Q,并测出两个位置时的多组数据,描绘出4I—U图像如图乙所示,则曲线 (选填“1”或“2”)对应的是接在位置P描绘的图像;若实验中考虑电表内阻的影响,为消除系统误差,改装后的电流表应接在位置 (选填“P”或“Q”),并经修正后重新绘制图像;
(5)某同学描绘出4I—U图像为图乙中的曲线1,并将此LED灯接在一个电动势,内阻电源上,如图丙所示,则LED灯的实际功率约为 W(结果保留2位有效数字)。
2.某同学用伏安法测定小灯泡(4.5V,2.5W)的伏安特性曲线,除了小灯泡、开关S、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表(量程0~3V,内阻为3kΩ)
B.电压表(量程0~15V,内阻约10kΩ)
C.电流表(量程0~3A,内阻约0.01Ω)
D.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.05Ω)
E.电阻箱(最大阻值为9999Ω)
F.电源E(电动势6V,内阻不计)
G.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω)
实验要求能够实现在0~4.5V的范围内对小灯泡的电压进行测量,完成下列步骤:
(1)电流表选用 (填“”或“”)。
(2)为使测量尽量准确,要对电压表进行改装,现要求改装成量程为4.5V的电压表,则电压表选用 (填“”或“”)与电阻箱串联,并的阻值调为 Ω。
(3)将图中的器材符号连线(其中电源E和开关S已连好),画出实验电路原理图。
(4)实验中设电压表读数为U,电流表的读数为I,并将电流表的读数视为流过小灯泡的电流,则小灯泡在此电压下的阻值表达式为 ;与真实值比较,电阻的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)其真实值。
3.(开放性试题)某实验小组想通过测绘小灯泡的图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。所用器材如下:
待测小灯泡一只,额定电压为2.5V,电阻约为几欧;电压表量程为0~3V,内阻约为3kΩ;电流表量程0~0.6A,内阻为0.1Ω;滑动变阻器一个,干电池两节,开关一个,导线若干。
(1)在图甲的虚线框内补全的实验电路图是 (选填“乙”、“丙”)。
(2)某同学连接实验电路后,闭合开关S,小灯泡闪亮一下后熄灭,观察发现灯丝被烧断,原因可能是________。
A.电流表短路 B.滑动变阻器的滑片接触不良 C.滑动变阻器滑片的初始位置在A端
(3)该同学在实验中通过更换小灯泡,正确完成实验操作,将实验数据描点作图,得到图像,如图丁所示。根据图像计算出正常工作状态下小灯泡的电阻为 (保留三位有效数字)。
(4)如果实验中提供的电压表(量程为0~1V、内阻为1kΩ),现有电阻箱一个(最大电阻为9999.9Ω)。简述能完成该实验的方案 。
(5)如果用定值电阻R与小灯泡串联,接入图甲的电路中,调节滑动变阻器的阻值,是否会出现两者功率相等的情况?请说明理由 。
二、伏安法测电阻
4.某学习小组采用如图甲实验电路探究电流表内接法对电压测量的影响。其中电源选择学生电源(电动势值拨至17 V,内阻可不计),电压表和电流表分别选用量程为0 ~ 20 V挡和量程0 ~ 200 mA挡的数字多用电表。
(1)按实验电路连接图乙中实验器材,图中导线A应接在滑动变阻器的 (填“a”“b”“c”或“d”)接线柱上。
(2)闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片P移到最右端。当闭合开关S后,小组同学发现无论如何移动滑片P,数字电压表的示数都不为零,可能的原因是滑动变阻器的 (填“a”“b”“c”或“d”)接线柱接触不良,造成断路。
(3)排除故障后,将滑动变阻器R0的滑片P移到某位置点保持不动,调节电阻箱RL的阻值,读出三次电阻箱阻值所对应电表的读数填入表中。
电阻箱RL阻值(Ω) 100.0 200.0 500.0
数字电压表读数U(V) 7.39 8.22 8.82
数字电流表读数I(mA) 71.99 40.70 17.60
RL两端的电压 7.199 8.140 8.800
电压测量误差 0.191 0.080 0.020
电压测量的相对误差 2.65% 0.98% 0.23%
从实验数据可得出电流表采用内接法时待测电阻阻值越大,对电压测量的影响 (填“越大”“越小”或“无影响”)。
(4)善于观察分析的同学还发现在电源内阻不计的情况下,电阻箱接入电路的阻值越大,数字电压表读数越大,分析主要的原因是 。
(5)从表中数字电压表的三组读数可以得出滑动变阻器的滑片P移到该位置点保持不动时(不计电源内阻),滑片P与c和d的距离关系是Pc (填“大于”“等于”或“小于”)Pd。
5.精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有:电压表(量程1.5V,内阻约为1.5kΩ)、电流表(量程0.6A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
(1)用图1所示电路测量电流表的内阻。图2中电压表读数是 V,电流表读数是 A,可得电流表内阻 Ω(保留2位有效数字)。
(2)用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和表示。则干电池电动势 (用I、r和表示)。
(3)调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图4所示的(图像)。则待测干电池电动势 V(保留3位有效数字)、内阻 (保留1位小数)。
(4)在上述实验过程中,若不考虑实验的偶然误差,关于电动势和内阻的测量值与真实值之间的比较,正确的是________。
A. B. C. D.
(5)该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成。原因是________(单选,填正确答案标号)。
A.电路设计会损坏仪器 B.电流太小无法读数 C.电压太大无法读数 D.滑动变阻器接法错误
6.在“测量金属电阻率”实验中,某同学为了选用合适的器材,先用多用电表粗测了段粗细均匀的被测电阻丝的阻值。
(1)他用表盘如图1所示的多用电表测量电阻丝的电阻。先将选择开关调到电阻挡的“×10”位置,将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,把两笔尖相互接触,调节 (选填“S”或“T”),使多用电表的指针指向电阻挡的 刻线(选填“0”或“∞”);
(2)将红、黑表笔的笔尖分别与电阻丝两端接触,发现指针偏转角度过大,为了测量准确,他应将选择开关调到电阻挡的 位置(选填“×1”或“×100”);
(3)经过初步测量和分析小明决定采取安培表外接法测量电阻丝的电阻。如图2所示是实验室测量该电阻丝实验器材的实物图,图中已连接了部分导线,请补充完整;
(4)用刻度尺测量连入电路部分的电阻丝长度为L,用螺旋测微器测量电阻丝的外径d,示数如图3所示,电阻丝外径d为 mm。
三、伏伏法测电阻
7.某同学要将小量程的直流电压表表头VA改装成量程为3V的电压表。表头VA内阻未知,该同学先测量表头VA的内阻,然后将表头进行改装。可使用的器材如下:电源,滑动变阻器,定值电阻(阻值为R0),标准电压表VB。具体实验步骤如下:
甲方案:
①按图a连接电路;
②闭合开关S1、S2,移动滑片P至某位置,读出VA的示数为U1;
③保持滑片P位置不变,断开S2,读出VA的示数为U2;
④求出电压表表头VA的内阻r。
乙方案:
①按图b连接电路;
②闭合开关S1,逐步移动滑片P,记录多组VA和VB的示数;
③根据VA和VB的示数作出UB-UA图像(如图c所示);
④求出电压表表头VA的内阻r′。
(1)甲、乙方案的步骤②中,闭合开关S1前滑片P应调至 端。(选填“左”或“右”)
(2)甲方案中,由示数U1、U2和电阻R0,可求得r= 。
(3)乙方案中,UB-UA的图像是一条过原点的倾斜直线,直线的斜率为k。由此可求得电压表表头VA的内阻r′= 。
(4)比较甲、乙两方案,可知r r′。(选填“<”、“>”或“=”)
(5)将小表头改装后,与标准电压表并联,测量某电路两端的电压。改装表读数2.40V,而标准电表读数2.50V,此时改装表的相对误差为 %。(结果保留两位有效数字)
8.(开放性试题)某学校进行“测量电压表的内阻RV”的实验比赛,实验室提供的器材如下:
A.待测电压表V(量程3V,内阻约3000Ω)
B.电源E(电动势约6V,内阻很小)
C.电流表A1(量程10mA,内阻约50Ω);电流表A2(量程1mA,内阻约500Ω)
D.电压表V1(量程2V,内阻RV1=2000Ω);电压表V2(量程6V,内阻约6000Ω)
E.电阻箱R1(9999.9Ω,2A)
F.滑动变阻器R2(最大阻值10Ω,2A)
G.导线、单刀单掷开关S若干
(1)比赛的第一部分内容是用如图所示的电路测量待测电压表内阻,测量的主要步骤如下:
a.按电路图连接电路
b.将电阻箱阻值调到最大
c.闭合开关S,调节电阻箱的阻值,使电压表指针半偏
d.记下此时电阻箱的阻值Ra
e.再调节电阻箱的阻值,使电压表指针满偏,记下此时电阻箱的阻值Rb
回答下列问题:
①电压表内阻的测量值表达式RV= (用测出的数据表示)。
②电源的内阻对测量结果的影响是 。
A.没有影响 B.使测量值偏大 C.使测量值偏小 D.不能确定
(2)比赛的第二部分内容是用实验室提供的器材,再设计出(除半偏法外的)一个测量电压表内阻的方法。把设计出的电路画在方框中 ,并标出所用电表的标号(如A1、A2等)。
四、安安法测电阻
9.物理小组的同学在实验室练习电阻的测量,老师提供了如下器材:
A.待测电阻(阻值较小)
B.电源(电动势为3V)
C.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A);
D.滑动变阻器(最大阻值为,允许通过的最大电流为2A);
E.电流表(内阻未知)
F.电流表(内阻未知)
G.电阻箱R
H.开关S
I.导线若干
经过讨论,他们设计了如图1所示的电路,得到老师的肯定。
(1)应选择的滑动变阻器为 (填“C”或“D”)。
(2)请根据电路图帮他们连接完整实物图。
(3)闭合开关S前,图1中滑动变阻器的滑片应放置在滑动变阻器 (填“左端”“右端”或“中间”)位置。
(4)先将电阻箱R调为0,然后闭合开关S,改变滑动变阻器滑片位置使电流表的示数接近满量程,逐渐增加电阻箱R的阻值,同时记录电流表的示数、电流表的示数及电阻箱的R数值,并作出图像如图3所示,则电流表的内阻为 ,待测电阻阻值为 (均用含a、b、c的式子表示)。
五、电桥法测电阻
10.某同学用图甲所示的电路测量电阻的阻值。实验步骤如下:
i.按照电路图连接好电路,将滑片置于电阻丝上的适当位置,闭合开关;
ii.将双刀双掷开关(中间连杆为绝缘材料)掷于触点、,调节电阻箱,使灵敏电流计G的指针指零,读出电阻箱阻值,记为;
iii.保持滑片的位置不动,将掷于触点、,调节电阻箱,仍使灵敏电流计的指针指零,读出电阻箱阻值,记为;
iv.断开开关,整理器材。
回答下列问题:
(1)实验过程中, (填“需要”或“不需要”)测量滑片两侧电阻丝的长度;
(2)关于实验对电阻丝规格的要求,下列说法正确的是_____;
A.总电阻必须已知,粗细必须均匀 B.总电阻必须已知,粗细无须均匀
C.总电阻无须已知,粗细必须均匀 D.总电阻无须已知,粗细无须均匀
(3)某次测量中,,如图乙是电阻箱指示的的阻值,则待测电阻的测量值 ;
(4)若在步骤ii后、步骤iii之前,误将滑片P向右移动了少许,继续进行测量,则的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
六、代替法测电阻
11.按要求填空:
(1)用伏安法测某电阻的阻值。为减小误差,用图示电路进行探究,发现当S分别接a、b时,电流表的示数变化较大,而电压表的示数几乎不变,则测量时S应接到 (选填“a”或“b”),此测量值 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(2)某电阻阻值随磁感应强度B的变化规律如图甲所示,利用其特性设计了一款测量磁感应强度大小的磁场测量仪,工作原理电路图如图乙所示,提供的器材有:
A.磁敏电阻(工作范围为0~1.5T)
B.电源(电动势为3V,内阻不计)
C.电流表(量程为5.0mA,内阻不计)
D.电阻箱(最大阻值为9999.9Ω)
E.定值电阻(阻值为30Ω)
F.定值电阻(阻值为300Ω)
G.开关,导线若干
第一步:按照图乙所示连接实验电路,定值电阻R应选用 (填“”或“”)
第二步:按下列步骤进行调试:
①闭合开关,将电阻箱调为 Ω,然后将开关向 (填“a”或“b”)端闭合,将电流表此时指针对应的刻度线标记为1.5T;
②逐步减小电阻箱的阻值,按照图甲将电流表的“电流”刻度线标记为对应的“磁感应强度”值;
③将开关向另一端闭合,测量仪即可正常使用。
第三步:用调试好的磁场测量仪进行测量,当电流表的示数为3mA时,对应磁感应强度为 T(结果保留两位有效数字)。
七、金属导线电阻率测量
12.为研究某金属导线材料的电阻率,实验器材如下:
待测金属导线一根;
电压表(量程0~3V,内阻约为);
电流表(量程0~0.6A,内阻约为);
滑动变阻器(阻值范围,允许通过的最大电流为0.1A);
滑动变阻器(阻值范围,允许通过的最大电流为1A);
两节干电池,开关,导线若干,螺旋测微器,刻度尺。
(1)如图甲,用螺旋测微器测金属导线的直径d 时,如图乙所示,则 mm。
(2)用如图丙所示电路进行实验,图丁为实物图,调节金属导线上可动接线柱Q的位置(金属导线的总阻值约),可以改变导线接入电路的长度,可动接线柱Q有一定的电阻,但阻值未知。滑动变阻器应该选 (选填“”或“”),将实物图连线连接完整。
(3)多次改变导线接入电路的长度L,测量不同长度时的电阻,作图像如图戊所示,测得图像中直线的斜率为k,纵坐标截距为b,则该金属材料的电阻率为 ,可动接线柱Q处的电阻为 (用k、b和d表示)。
13.某同学在实验室看见一个损坏的滑动变阻器,如图(a)所示,于是想测量绕制滑动变阻器的电阻丝的电阻率。
(1)该同学首先截取了一段长为的电阻丝,用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为 mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与D相等。
(2)然后将所截取的电阻丝绕制在一个玻璃管上,接入如图(c)所示的实验电路,电阻箱的示数为,电路连接无误。如图(c)所示,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最 端。
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,读取电压表的示数U和电流表的示数I,得到多组测量数据,用EXCEL处理数据得到图像如图(d)所示,则这段电阻丝的电阻 (结果保留2位有效数字);
(4)最后可由表达式 (用D、L、、表示)得到电阻丝的电阻率。根据计算结果可知,绕制滑动变阻器的电阻丝的材料最可能是右侧材料中的 。
14.某实验小组准备利用图乙中的电路测量某圆柱体合金的电阻率,实验步骤如下。
(1)测量合金的直径和长度。其中,游标卡尺测量合金长度的情况如图甲所示,读数为 cm。
(2)如图乙是本次实验部分电路,为了准确测出合金的阻值,需要先测出电压表的内阻,选择将导线c和 (选填“a”或“b”)点相连。断开开关,闭合开关,电流表、电压表示数如图丙所示,读出此时电流表示数为 mA,可知电压表的内阻为 Ω(保留四位有效数字) 。
(3)实验小组在选择滑动变阻器时,用阻值为10Ω和500Ω的两个滑动变阻器分别进行实验,并测出电压表示数U和滑片到变阻器左端距离x,绘制成图丁表格,图中a线代表的是最大阻值为 (选填“10”或“500”)Ω的滑动变阻器U-x图。
(4)若实验测出的合金直径为d,长度为l,电压表内阻为。导线c与导线a相连,闭合开关,并记录电压表示数U和电流表示数I,合金电阻率ρ= (用题中字母和π表示)。
八、电流表内外接
15.某实验小组用伏安法测电阻,设计了三个电路图如图(a)、图(b)、图(c)所示,待测电阻约为,电压表的内阻约为,电流表的内阻约为。
(1)若采用图(a)和图(b)的电路进行实验,测得的电阻值分别记为和,则 (填“”或“”)更接近真实值,这个值比真实值 (填“偏大”或“偏小”);
(2)为减小实验误差,采用图(c)的电路进行实验,请用笔画线代替导线,将图(d)连接成完整电路;
(3)图(c)实验中,滑动变阻器滑片置于a端,先将接1,闭合,调节和,使电流表和电压表示数适当,电流表和电压表的示数分别为;再将接2,保持 (填“”或“”)不变,调节另一滑动变阻器,电流表和电压表示数分别为,经计算得 (保留3位有效数字);
(4)图(c)实验中,下列说法正确的是_______。
A.电流表内阻对电阻的测量值无影响 B.电压表内阻对电阻的测量值有影响
C.电源内阻对电阻的测量值有影响 D.电阻的测量值没有误差
九、补偿法消除系统误差
16.某学习小组进行精确测量电阻Rx的阻值的实验,有下列器材供选用。
A.待测电阻Rx(约300Ω)
B.电压表V(3V,内阻约3kΩ)
C.电流表A1(10mA,内阻约10Ω)
D.电流表A2(20mA,内阻约5Ω)
E.滑动变阻器R1(0~20Ω,额定电流2A)
F.滑动变阻器R2(0~2000Ω,额定电流0.5A)
G.直流电源E(3V,内阻约1Ω)
H.开关、导线若干
(1)甲同学根据以上器材设计了用伏安法测量电阻的电路,并能满足Rx两端电压从零开始变化并进行多次测量。则电流表应选择 (填“A1”或“A2”);滑动变阻器应选择 (填“R1”或“R2”);请在虚线框中帮甲同学画出实验电路原理图。
(2)乙同学经过反复思考,利用所给器材设计出了如图所示的测量电路,具体操作如下:
①按图连接好实验电路,闭合开关S1前调节滑动变阻器R1、R2的滑片至适当位置;
②闭合开关S1,断开开关S2,调节滑动变阻器R1、R2的滑片,使电流表A1的示数恰好为电流表A2的示数的一半;
③闭合开关S2并保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,读出电压表V和电流表A1的示数,分别记为U、I;
④待测电阻的阻值Rx= ,比较甲、乙两同学测量电阻Rx的方法,你认为哪个同学的方法更有利于减小系统误差? (填“甲”或“乙”)同学的。
十、滑动变阻器分压式接法、限流式接法
17.普通玻璃是绝缘材料,通过在其表面镀上一层导电薄膜(氧化铟锡膜),即可使其具备导电性能,这就是导电玻璃。该导电薄膜的厚度极小,不易测量,某实验小组查询资料得知某款涂覆在玻璃基板上的氧化铟锡薄膜的电阻率约为,实验小组想要通过测量样品玻璃的尺寸以及电阻,进而测量样品材料的薄膜厚度。假设实验样品上各点的薄膜厚度均匀。
(1)实验小组截取一片正方形样品,使用游标卡尺测量样品的边长,如图甲所示,则样品的边长为 。
(2)实验小组估测样品玻璃的薄膜厚度约为。实验时电流沿样品的一条边流入,要求测量范围大,误差小,实验电路应选择 (填字母代号)。
(3)为了使测量更为精确,实验小组设计了图丙所示电路进行实验,实验中先将单刀双掷开关打在1挡位,调节滑动变阻器,记录电压表示数,然后将单刀双掷开关打在2挡位,调节电阻箱,使电压表示数与开关打在1挡位时相同,电阻箱阻值如图丁所示,则待测电阻阻值 ,样品玻璃的薄膜厚度d= nm(保留3位有效数字)。
(4)若测量样品尺寸时,边长测量偏大,会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度 ,使用(3)中电路测量时,若考虑电压表内阻,会导致测量所得样品玻璃的薄膜厚度 。(均填“偏大”“偏小”或“无误差”)
十一、电表改装
18.超薄柔性导电薄膜,可用于穿戴设备、医用电子设备等。如图甲所示,某研究小组将一种柔性导电材料均匀涂在绝缘介质上表面,已知该材料在室温下的电阻率为,用如下方法测定该导电材料在介质表面涂层的厚度。
(1)游标卡尺测量出涂层的长度为,宽度为。
(2)图乙为一简易的多用电表内部电路图,已知多用表内部电池电动势,当选择开关Q拨到挡位1时测量的电流量程。
(3)将多用电表开关Q拨到挡位2并进行欧姆调零。测量该材料的电阻值,此时灵敏电流计指针恰好半偏,则该材料的电阻值为 。
(4)现有如下器材可用于精确测量涂层阻值:
A.电源E(电动势为3V、内阻约为)
B.电压表V(量程1.0V、内阻)
C.电流表(量程0.06A、内阻),电流表(量程6A、内阻)
D.滑动变阻器(阻值),滑动变阻器(阻值)
E.定值电阻(阻值)
F.导线若干,开关一只
(5)滑动变阻器R应选 (选填“”或“”),
(6)选择合适的仪器完成图丙实验电路 。
(7)经测量,电压表示数为,电流表示数为,则该涂层总厚度为 m(结果保留2位有效数字)。
19.如图图甲为电阻式触摸屏的简化原理∶按压屏幕时,相互绝缘的两层导电层就在按压点位置有了接触,从而改变接入电路的电阻。
(1)某研究小组找到一块电阻式触摸屏单元,将其接入电路中,简化电路如图乙。先将开关闭合到1让电容器充满电,再将开关切换到2,通过电压传感器观察电容器两端的电压随时间变化的情况。图丙中画出了按压和不按压两种情况下电容器两端的电压U随时间t变化的图像,则不按压状态对应图丙中 (填“I”或“Ⅱ”)。
(2)粗测该触摸屏单元未按压状态下的电阻约为几十欧姆。某同学想较准确测量此电阻,可供使用的器材有∶
A.电源E(电动势为3V,内阻约为12Ω)3
C.电流表A1(量程为3mA,内阻为5Ω);
D.电流表A2(量程为60mA,内阻约为2Ω)
E.滑动变阻器R1(总阻值约为10Ω);
F.电阻箱R2,最大阻值为99999Ω;
G.开关S,导线若干。
①该同学将电流表A1和电阻箱R2串联改装成量程为4.5V的电压表,电阻箱R2的阻值应调为 Ω。
②该同学设计了图丁测量电路,为了尽量减小实验的系统误差,电阻箱右边的导线应该接 (填“a”或“b”);按正确选择连接好电路之后,改变滑动变阻器滑片位置,测得多组对应的电流表A1和电流表A2的示数I1、I2,得到了图戊的图像,由图中数据可得该触摸屏单元未按压状态下的阻值为 Ω(结果保留2位有效数字);该测量方法中电流表A2的内阻对测量结果 (填“有”或“没有”)影响。
20.同学改装和校准电压表的电路图如图1所示。
(1)请将图2中的实物图连接完整;
(2)已知表头G的满偏电流为250μA,表头上标记的内阻值为1200Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1mA的电流表,然后再将其改装为两个量程分别为3V、15V的双量程电压表。则定值电阻的阻值R1= Ω,R2= Ω。
(3)用量程为3V的标准电压表对改装表3V挡的不同刻度进行校准,当标准电压表的示数为2.8V时,微安表的指针位置如图所示,由此可以推测出改装后的电表量程不是预期值,而是___________。
A.1.5V B.2.0V C.2.5V D.3.5V
十二、测电源电动势、内阻
21.在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,要求尽量减小实验误差。已知实验室除待测电池、开关、导线外,还有下列器材可供选用:
A.电流表(量程0~0.6A,内阻约)
B.电流表(量程0~3A,内阻约)
C.电压表(0~3V,内阻约)
D.电压表(0~15V,内阻约)
E.滑动变阻器()
F.滑动变阻器()
(1)应该选择的实验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)为了操作方便且测量结果尽量准确,电流表应选用 ,电压表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(填写器材前的字母代号)
(3)如图2是在坐标纸上绘制的电压表示数随电流表示数变化的图线,请据此图线判断被测干电池的电动势 V,内阻 Ω。(结果均保留两位小数)
(4)在以下选项中,实线是由实验数据描点得到的图像,虚线表示该干电池真实的路端电压和干路电流的关系图像,表示正确的是 ;分析图像可知,干电池电动势的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
A. B。 C. D.
22.某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 Ω);
电压表V(量程3 V,内阻约3 kΩ); 电流表A(量程0.6 A,内阻约1 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω); 定值电阻R0(阻值0.5 Ω);
开关一个,导线若干。
(1)根据所给实验的电路图连接实物图。
(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:
请根据表中的数据,在下面的方格纸上作出U—I图线 。
序号 1 2 3 4 5 6
U / V 1.40 1.36 1.35 1.28 1.20 1.07
I / A 0.10 0.15 0.23 0.25 0.35 0.50
(3)根据图线求得电动势E= V,内阻r= Ω。(结果保留两位小数)
(4)本实验中电动势的测量值 真实值(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
23.在测量电源电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,会产生系统误差。为了消除电表的内阻产生的系统误差,某兴趣小组连接了如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻,其中R0=2Ω。
(1)请根据实验电路,把图乙中的实验电路图补充完整。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到 位置(填“最左端”、“正中间”或“最右端”)
②单刀双掷开关S与1接通,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U、I的值,断开开关S0
③重复步骤①
④单刀双掷开关S与2接通,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U、I的值,断开开关S0
⑤在图丙中分别作出两种情况所对应的U-I图像
(3)某次读取电表数据时,电表指针如图丁所示,此时电表示数为 。
(4)图丙中的曲线1是开关与 (填“1”或“2”)接通时相对应。
(5)根据图丙中的U-I图线求得电源电动势E= ,内阻r= 。(结果均保留两位小数)
(6)该兴趣小组经讨论认为,利用图丙还可以计算出电流表和电压表的内阻,其中,电流表的内阻为 Ω。
十三、用电流表、电阻箱测电源电动势、内阻(安阻法)
24.某物理兴趣小组要测量一电池的电动势和内阻,实验室提供下列器材:
A.电池(电动势约为3V,内阻约为);
B.电压表(量程0~15V,内阻约为);
C.电流表(量程为0~2mA,内阻小于);
D.定值电阻;
E.电阻箱();
F.滑动变阻器();
G.滑动变阻器();
H.开关和导线若干。
(1)为减小误差,某同学设计了一个测量电流表内阻的电路,请用笔画线代替导线,完成方框中实验电路图,图中滑动变阻器选 (填“”或“”)。
(2)根据上述实验,测得电流表的内阻为。现按如图甲所示的电路图连接好电路,闭合开关,调节电阻箱,记录下各仪器的示数。若某次实验时电流表指针如图乙所示,则通过电阻箱的电流为 mA。
(3)将测量数据的单位统一成国际单位,根据记录的数据,以电流表的示数I的倒数为纵坐标,以电阻箱的示数为横坐标,作出如图丙所示的图像,若测得图线纵轴截距为,图线的斜率为,则电池电动势 V,内阻内阻 。(结果均保留三位有效数字)
十四、电压表、电阻箱测电源电动势、内阻(伏阻法)
25.移动电源(充电宝)的发明和出现,大大解决了我们的充电难题,受到了千万大众的喜爱。某科研小组对充电宝不同电量时的电动势和内阻进行了研究。
(一)A小组的同学对电量百分比为的充电宝进行了如下实验:两只数字多用表分别作为电压表和电流表;电路中的电源为充电宝,通过充电宝的连接线接入电路。剥开充电宝连接线的外绝缘层,里面有四根导线,红导线为充电宝的正极,黑导线为负极,其余两根导线空置不用。实物电路如图甲所示。
(1)滑动变阻器R用于改变电路中的电流,R0是定值电阻,R0的主要作用是 。
(2)通过实验作出图像如图乙所示,则可得到充电宝的电动势 ,内阻 (计算结果保留两位小数)。
(二)B小组的同学利用如下器材对电量百分比为的同一充电宝进行了实验:除蓄电池、开关、导线外,可供使用的实验器材还有
A.电阻箱(量程为)
B.电压表(量程,内阻)
C.定值电阻
D.定值电阻
小组同学将电压表进行了改装为量程为后用如图丙所示电路图进行测量。
(3)在1、2处分别放上定值电阻,则2处应选择的定值电阻为 (填“R0”或者“R1”)。
(4)电压表的读数为,电阻箱的读数为,将测得的数据绘制成图像,如图丁所示,可得出的结论为如果使用所测试的充电宝供电, (填“不必”或者“需要”)考虑充电宝的电量百分比对输出电压的影响。
十五、用多用电表测量电学中的物理量
26.如图1所示,多用电表是一种多功能仪表,简单的多用电表可用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压以及电阻,部分多用电表还可以测量电容。图2是某个多用电表的电路图,该多用电表有6个挡位,直流电流挡和挡、直流电压挡和挡以及两个欧姆挡,表头的满偏电流,内阻,其中、、、、均为定值电阻。
(1)定值电阻 , 。
(2)在图2中选择某一欧姆挡测量电阻,此时电源电动势,电源内阻未知,测量前先进行调零,然后测得表盘示数如图3所示,则选择的欧姆挡位为 (选填、、、)。
(3)部分多用电表可测量电容器的电容值。将多用电表调至电容挡,用红黑表笔连接电容器,给电容器充电,测得电流关系如图4所示,后红黑表笔电压恒为,则多用电表显示测得的电容值为 (计算结果保留2位有效数字)。
27.多用电表是电学实验中常用的仪器,常用于粗测仪器的电阻。
(1)小九同学打算利用多用电表粗测一个电压表的内阻,首先将电表开关掷于合适档挡,接下来应该做的是 (把下列实验步骤前的字母按正确的操作顺序排列;可能有多余选项);
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮,使指针指向最右侧刻度线
C.调节欧姆调零旋钮,使指针指向最左侧刻度线
D.调节机械调零旋钮,使指针指向最右侧刻度线
E.调节机械调零旋钮,使指针指向最左侧刻度线
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的 (填“正极、负极”或“负极、正极”)相连。
(2)如图所示是一种多用电表的结构。若需要测量某电阻两端的电压,应将开关掷于 (填数字,下同),其中开关与 相接时测量电压的量程更大。
(3)该多用电表测量电流的部分为一量程为10mA的电流表和电阻,改装而来。改装后有两个量程可供选择:0~100mA和0~1A。已知电流表的内阻为10Ω,则 , 。
(4)若小九使用的是一个久置的万用电表,相比新的电表,其内部的电池内阻增大,电动势下降。使用此电表测量电阻,结果 (填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
28.某种花卉喜光,但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器,以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下:学生电源、多用电表、数字电压表、数字电流表、滑动变阻器R(最大阻值)、白炽灯、可调电阻、发光二极管、光敏电阻型三极管、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示,当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时,多用电表指针位于表盘中a位置(见图2);对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图(2),由此判断M端为二极管的 (填“正极”或“负极”)。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性
①采用图3中的器材进行实验,部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线和的另一端应分别连接滑动变阻器的 、 、 接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)。
②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性图3曲线,图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知,光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而 (填“增大”或“减小”)。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后,三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后,在测试过程中发现,当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,为使报警器正常工作,应 (填“增大”或“减小”)可调电阻的阻值,直至发光二极管发光。
29.小明利用铜片、锌片和橙子制作了水果电池。他进行了如下实验来测量该电池的电动势E和内阻r。
(1)用多用电表的“直流电压2.5V”挡粗测水果电池的电动势,如图所示,则多用电表的读数为 V。
(2)把该水果电池接在如图电路中,其中电流表(量程为,内阻为)、电流表(量程为,内阻约为)、滑动变阻器(0~5000)、电阻箱(0~9999),现将电流表与电阻箱改装成量程为的电压表,电阻箱的阻值应调整为 。
(3)该同学正确调整电阻箱阻值、正确连接电路和操作,采集了多组数据,并作出如图所示的图像,则水果电池的内阻为 。(计算结果保留2位有效数字)
30.(1)在测电阻的实验中,部分电路按照图1连接。当电压表的右端由试触a点改为试触b点时,发现电流表的示数变化明显,则测电阻时,电压表的右端接在 (选填“a”或“b”)时,测量误差较小。
(2)如果待测电阻约为200Ω,电压表内阻约为2kΩ,电流表内阻约为10Ω。则图1所示的电路中,电压表的右端接在 (选填“a”或“b”)时,测量误差较小。
(3)用实验室的多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图2所示。若所选挡位为直流50mA挡,则示数为 mA。若所选挡位为电阻“×10”挡,则示数为 Ω。
(4)某小组同学发现欧姆表的表盘刻度线不均匀,分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值关系,分别画出了下面几种图像,其中可能正确的是 。(选填选项下面的字母)
31. (1)研究小组用电压电流传感器探究电容器充放电现象,下列说法正确的是__________:
A.图1电容器标识的2.5 V是电容器的击穿电压
B.图2开关打到1时电容器开始充电,打到2时电容器放电
C.图3是电流传感器得到的图象,图4是电压传感器得到的图象
D.图3中t1 t2和t2 t3时间内对应图象与水平横轴围成的面积大小不相等
(2)研究小组利用图5电路测量多用电表欧姆挡内部电阻和电池的电动势,欧姆表内部电路可等效为一个电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路。使用的器材有:多用电表,电流表,滑动变阻器和导线若干。请完善以下步骤:
①将多用电表的选择开关调到欧姆“×10”挡,再将红、黑表笔短接 (填“机械”或“欧姆”)调零;
②将图5中多用电表的红表笔接A端,黑表笔接B端,那么电流表的右端应为接线柱 (填“+”或“ ”);
③设电池的电动势为E,多用电表欧姆“×10”挡内部电路的总电阻为r,调节滑动变阻器,测得欧姆表读数R和电流表读数I,作出图线,若图线斜率为k,截距为b,则可求得电动势E = ,内部电路的总电阻r = (用物理量k、b表示)。
(3)若欧姆表读数准确,则内部电路的总电阻测量值与真实值比 (填“偏大”或“不变”或“偏小”)。
32.要测量一节干电池的电动势和内阻,现有下列器材:电压表,电阻箱,定值电阻,开关和导线若干。某实验小组根据所给器材设计了如图1所示的实验电路。由于的阻值无法辨认,实验时先用一欧姆表测量其阻值。该欧姆表的内部结构如图2所示,该表有“”、“”两个倍率。现用该表测量阻值小于的电阻。
(1)图2中表笔为 (选填“红”或“黑”)表笔。要测量应与 (选填“”或“”)相连。测量时指针位置如图3所示,欧姆表的读数为 。
(2)实验小组同学利用图1电路多次调节电阻箱阻值,读出电压表对应的数据,建立坐标系,描点连线得到如图4所示的图线,则该电源的电动势 V,内阻 。(结果均保留三位有效数字)
(3)经核实,电阻的测量值与真实值一致,实验小组利用图1电路得到的内阻的测量值 (选填“小于”、“等于”或“大于”)真实值
十六、电容器的充放电
33.小南同学利用如图甲所示电路研究平行板电容器的充放电过程。实验采用学生直流稳压电源,图中S、、为开关,C为平行板电容器,R为滑动变阻器。
(1)闭合开关S、给电容器充电,若充电完成后,小南想进一步增大电容器所带的电荷量,可进行的操作是________(填正确选项符号);
A.增大平行板电容器两极板间距 B.减小平行板电容器两极板间距
C.在两极板间插入玻璃板 D.减小两极板间的正对面积
(2)已知学生电源的电压,小南给电容器充满电后,先断开开关S,再闭合开关给电容器放电,在放电过程中,电流传感器测得电流I随时间t的变化图像如图乙所示,可以计算得到此时电容器的电容为 (计算结果保留三位有效数字);
(3)在放电过程中,电流传感器测得电流随时间的变化情况,如图丙实线所示。若保持电容器参数不变,将滑动变阻器滑片向右移动少许,再次将电容器充满电,则对电容器放电时的图像可能是图丙中虚线 (选填虚线标号①、②、③或④)。
34.图甲是研究电容器充、放电过程中电压和电流随时间变化规律的实验电路图,按图甲连接好实验器材。先接通开关,给电容器充电,然后断开开关,再闭合开关,电容器放电,闭合开关的同时开始计时,通过计算机在同一坐标系中描绘出电压和电流随放电时间的变化图线,如图乙所示。回答下列问题:
(1)电路中电压传感器电阻近似无穷大,电流传感器电阻可忽略。根据图乙数据可求出电阻的阻值为 ;
(2)图乙中电流随时间的变化图线与坐标轴围成的阴影面积的物理意义是 ,图中左右两部分阴影面积与的比值是 。
35.电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线,探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路,探究电容器在不同电路中的充放电现象。
(1)第一次探究中先将开关接1,待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。
①已知电流从右向左流过电流传感器时,电流为正,则与本次实验相符的图像是 。
A. B. C. D.
②从图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究,下列判断正确的是 。
A.若只增大电阻箱R的阻值,电容器放电的时间将变短
B.若只增大电阻箱R的阻值,图像的面积将增大
C.在误差允许的范围内,放电和充电图像的面积应大致相等
(2)第二次探究中,该同学先将开关接1给电容器充电,待电路稳定后再接3,探究振荡电路的电流变化规律。
③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像,选取了开关接3之后的振荡电流的部分图像,如图乙所示,根据图像中记录的坐标信息可知,振荡电路的周期 s(结果保留两位有效数字)。
④已知电源电动势E,测得充电过程图像的面积为S,以及振荡电路的周期T,可以得到电感线圈的电感表达式 。(以上物理量的单位均为国际单位制单位)
参考答案:
1.(1)
(2)
(3)a、b
(4) 2 P
(5)0.10(0.096~0.11)
【详解】(1)电压在0~3V的范围内,滑动变阻器采用分压式,为了确保测量数据的连续性,滑动变阻器采用总阻值小一些的,即滑动变阻器选。
(2)LED灯的额定电流为
可知,需要将电流表量程改装为0.2A,则并联电阻为
可知,应选用定值电阻。
(3)根据图甲可知,闭合开关后,无论如何调节滑动变动器,两电流表的示数总是调不到零,其可能的原因是a、b之间断路。
(4)[1]结合上述可知,电流表示数为I,则改装表通过的电流为4I,4I—U图像中图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数,根据图乙可知,在相等电压之下,图像1对应的斜率大于图像2对应的斜率,即在相等电压之下,图像1对应状态的电阻小于图像2对应状态的电阻,根据图甲可知,改装表置于P时,所测电阻为LED灯与改装表的串联电阻,改装表置于Q时,所测电阻为LED灯与电压表的并联电阻,即改装表置于P时,所测电阻大一些,可知,曲线2对应的是接在位置P描绘的图像。
[2]结合上述,改装表的内阻精确可知,则实验中若考虑电表内阻的影响,为消除系统误差,改装后的电流表应接在位置P。
(5)在图乙中作出电源的干路电流与路端电压图像如图所示
可知,LED的工作状态的坐标值约为2.35V,0.042A,则LED灯的实际功率约为
2.(1)
(2) 1500
(3)见解析 小于
【详解】(1)电流表测量的最大电流为
则电流表选。
(2)[1][2]由于是串联,而且只有电压表内阻已知,则电压表选,由串联分压可知,电压表的电压为3V时,的电压为1.5V,则
解得
(3)实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节,则电路应用“分压式”,小灯泡的阻值较小,为减小误差用“外接法”测电阻,电路图为
(4)由题可知,小灯泡两端电压为,流过小灯泡的电流约为I,则小灯泡的电阻为。用外接法测电阻,电流表的读数大于小灯泡的电流,故测量值小于真实值。
3.(1)乙
(2)C
(3)5.58
(4)见解析
(5)见解析
【详解】(1)因电流表内阻为0.1Ω,是已知值,故采用电流表内接法,则电阻测量值为
可消除系统误差,故在图甲的虚线框内补全的实验电路图是乙。
(2)小灯泡的灯丝被烧断,说明在一瞬间通过了比额定电流要大的电流,而电流表短路或滑动变阻器的滑片接触不良,都不会造成上述现象。闭合开关瞬间小灯泡灯丝温度低,电阻较小,而此时若滑动变阻器滑片的位置在A端,则会使小灯泡两端电压瞬间比额定电压大,从而造成灯丝被烧断。
故选C。
(3)由丁图可知,正常工作状态下小灯泡的电压为2.5V,此时电流为0.44A,电阻为
(4)如果实验中提供的电压表(量程为0~1V、内阻为1kΩ),电压表的量程不满足要求,可将电阻箱与电压表串联,将电压表的量程扩大到3V(电阻箱的阻值调到2kΩ),再接在灯泡两端。
(5)如果用定值电阻R与小灯泡串联,接入图甲的电路中,调节滑动变阻器的阻值,有可能出现两者功率相等的情况。在小灯泡的I-U图像中画出定值电阻R的I-U图像,若除原点外还有其它交点说明会出现,没有其它交点说明不会出现。
4.(1)d
(2)d
(3)越小
(4)见解析
(5)小于
【详解】(1)对照实验电路图可知题图乙中导线A应接在滑动变阻器的“d”接线柱上。
(2)当闭合开关S后,小组同学发现无论如何移动滑片P,数字电压表的示数都不为零,可能的原因是分压式接法变成了限流式接法,即滑动变阻器的“d”接线柱接触不良,造成断路。
(3)从实验数据电压测量的相对误差变化可得出电流表采用内接法时待测电阻阻值越大,对电压测量的影响越小。
(4)电阻箱接入电路的阻值越大,数字电压表读数越大,原因是电阻箱接入电路的阻值越大,与滑动变阻器Pd段并联的总电阻越大,由闭合电路欧姆定律可知,并联部分获得的电压越大。
(5)电源电动势为17 V,若滑动变阻器的滑片P置于正中间,电阻箱所在支路电阻无穷大的情况下,电压表示数应为8.5 V,而实验中电阻箱RL阻值为500.0 Ω时电压表示数为8.82 V,说明滑片P不可能置于中间位置,只能是与电阻箱并联部分的阻值大于滑动变阻器全部阻值的一半才可以,故可以得出滑动变阻器的滑片P移到该位置点保持不动时,滑片P与c和d的距离关系是Pc小于Pd。
5.(1) 0.60 0.58 1.0
(2)
(3) 1.45 0.3
(4)C
(5)B
【详解】(1)[1]由图2可知,电压表读数为
[2]电流表读数为
[3]根据欧姆定律可得电流表内阻为
(2)由闭合电路欧姆定律可知,干电池电动势的表达式为
(3)[1][2]根据变形为
根据图像可知,纵截距
斜率的绝对值
所以待测干电池电动势为
电源内阻为
(4)根据闭合电路欧姆定律,可得
此时U和I都为准确值,故测出的电源电动势E也为准确值,故电动势的测量值等于真实值,内阻的测量值等于真实值。
故选C。
(5)由于将电压表串联接在电路中,电压表内阻很大,电路中电流太小,故无法完成实验的原因可能是电流太小无法读数。
故选B。
6.(1) T 0
(2)×1
(3)见解析
(4)0.725
【详解】(1)用表盘如图1所示的多用电表测量电阻丝的电阻,先将选择开关调到电阻挡的“×10”位置,根据“红进黑出”规律,应将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,然后把两表笔短接,调节欧姆调零电阻T,使多用电表的指针指向电阻挡的0刻度线。
(2)将红、黑表笔的笔尖分别与电阻丝两端接触,发现指针偏转角度过大,即示数太小,为了测量准确,使指针指在中央刻线附近,需要将倍率调小,即采用×1 的倍率。
(3)采取安培表外接法测量电阻丝的电阻。如图2所示是实验室测量该电阻丝实验器材的实物图,补充完整如图所示。
(4)用螺旋测微器测量电阻丝的外径
d=0.5mm+22.5×0.01mm=0.725mm
7.(1)左
(2)
(3)
(4)>
(5)4.0
【详解】(1)甲、乙方案的步骤②中,闭合开关S1前滑片P应调至最左端,保证流过待测电路的电流为0。
(2)根据题意有
解得
(3)根据题意有
所以
则
所以
(4)甲方案中,由于存在系统误差,即当S2断开时,VA和R0两端实际电压大于U1,从而导致电压表内阻的测量值偏大,而方案乙不存在系统误差,测量值等于真实值,所以
(5)改装表的相对误差为
8. B 见解析
【详解】(1)①[1]电压表指针半偏时,根据分压规律
电压表满偏时
两式相比
忽略电源内阻,解得电压表内阻为
②[2]根据上述分析可知电源的内阻对测量结果的影响是使测量值偏大,ACD错误,B正确。
故选B。
(2)[3]电路图如图:
采用分压的方式接入电路,调节滑动变阻器使示数为,待测电压表示数为,根据串联电路分压规律
解得
9.(1)C
(2)见解析
(3)左端
(4)
【详解】(1)因电路中滑动变阻器采用分压式接法,为了便于调节,滑动变阻器应选择小量程。
故选C。
(2)根据电路图连接完整实物图,如图所示
(3)为保障仪器安全,滑动变阻器的滑片应放置在滑动变阻器的左端,此时待测电路电压为0,从而保证电表的安全。
(4)[1][2]对该电路有
由欧姆定律可得
变形得
由图像可得
联立可得,电流表的内阻为
待测电阻阻值为
10.(1)不需要
(2)D
(3)198
(4)大于
【详解】(1)本题采用阻值比较法求电阻,不需要知道电阻丝的具体阻值,故不需要测量滑片两侧电阻丝的长度。
(2)本题采用阻值比较法求电阻,通过比例求阻值,保持滑片的位置不动,设电阻丝左侧电阻为,右侧阻为,将双刀双掷开关掷于触点1、2,当灵敏电流计G示数为零时,电阻箱的阻值为,此时有
将掷于触点3、4,则电阻箱与交换位置,电阻箱的阻值为,此时有
联立解得
可知与电阻丝的阻值没有关系,故不需要知道电阻丝的具体阻值,即总电阻无须已知,粗细无须均匀。
故选D。
(3)由图可知,电阻箱的读数为
代入数值可得
(4)若在步骤ii后、步骤ii之前,误将滑片向右移动了少许,继续进行测量,则有
联立可知
即测量值大于真实值。
11.(1) b 大于
(2) 1300或1300.0 a 1.0
【详解】(1)[1] 当S分别接a、b时,电流表的示数变化较大,说明电压表的分流作用对电路的影响比较大,为了避免电压表分流作用的影响,应采用电流表的内接法,故S应接在b端;
[2]这种接法测量电阻时,由于电流表的分压作用,导致电压测量偏大,根据欧姆定律可得
可知,测量值比真实值偏大。
(2)[1]根据题意可知,电路中的最小电阻
综合考虑,定值电阻应选择
[2][3]由甲图可知,当磁感应强度,电阻,故应将变阻箱的阻值调为,将接在a端,标记此时电流表的电流;
[4]由欧姆定律可知,此时电路中的阻值
故有
解得
结合甲图可知,此时磁感应强度的大小为
12.(1)1.200
(2) 见解析
(3) b
【详解】(1)用此螺旋测微器测得该金属导线的直径d,如图乙所示,则
(2)[1]由实验原理图可知,滑动变阻器采用分压式接法,为了便于调节,应该选最大阻值较小的;
[2]滑动变阻器采用分压式接法,还需从电池负极接线柱引线连接到图中滑动变阻器的左下接线柱,如图所示:
(3)[1][2]依题意,可得
整理,可得
结合图戊可知
13.(1)0.500
(2)左
(3)2.8
(4) 镍铜合金
【详解】(1)如图(b)所示,螺旋测微器测量金属丝直径读数为
(2)为保护实验仪器,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最左端,使电阻丝两端电压最小是零。
(3)由图像的斜率表示被测电阻的电阻值可得
电阻丝的电阻
(4)[1]由电阻定律可得,电阻丝的电阻率表达式
[2]由电阻率表达式
代入数据解得
可知绕制滑动变阻器的电阻丝的材料最可能是镍铜合金。
14.(1)2.325
(2) a 0.90 2667
(3)10
(4)
【详解】(1)游标卡尺读数
(2)[1]先测出电压表的内阻,需要知道通过电压表的电流,所以将电流表与电压表串联,选择将导线c和a点相连。
[2]读出此时电流表示数为
[3]电压表的内阻为
(3)图线a随滑片移动过程中,电压表示数变化较大,说明定值电阻与滑动变阻器左侧部分并联变化较大,说明滑动变阻器阻值较小,即最大阻值为的滑动变阻器。
(4)由电阻定律可知
根据电阻的决定式可知
联立解得
15.(1) 偏大
(2)
(3) 298
(4)A
【详解】(1)[1][2]由于
则电流表选择内接时,误差较小,则更加接近真实值,测量值偏大。
(2)如图
(3)[1][2]根据实验原理可知应保证不变,根据欧姆定律有
解得
(4)由上述分析可知电源内阻与电流表内阻对实验结果都无影响。
故选A。
16. A1 R1 乙
【详解】(1)[1]由题意得,流过待测电阻的最大电流约为
所以电流表选用A1。
[2]实验要求Rx两端电压从零开始变化并进行多次测量,则滑动变阻器有采用分压式接法,即滑动变阻器选用相对Rx较小的R1。
[3]待测电阻阻值约为电压表内阻的,待测电阻阻值约为电流表内阻的30倍,所以相对来说电流表的分压影响较小,则测量电路采用电流表的内接法,所以实验电路如图。
(2)[4]闭合开关S1,断开开关S2,调节滑动变阻器R1、R2的滑片,使电流表A1的示数恰好为电流表A2的示数的一半,则待测电阻的阻值等于电流表A1的内阻与滑动变阻器R2连入电路的阻值之和。闭合开关S2(将电流表A2短路)并保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,读出电压表V和电流表A1的示数,分别记为U、I,则可计算出电流表A1的内阻与滑动变阻器R2连入电路的阻值之和。综上
[5]方案乙采用了等效法测电阻,方案甲中由于电流表的分压会造成系统误差,所以乙同学的方法更有利于减小系统误差。
17.(1)1.14
(2)A
(3) 3.3 90.9
(4) 无误差 无误差
【详解】(1)由题图甲可知,游标卡尺的读数为
即样品的边长为。
(2)要求测量范围大,应选择分压电路,待测电阻
待测电阻阻值较小,应选择电流表外接法。
故选A。
(3)[1][2]分析题图丙所示电路可知,实验采用了等效替代法,电阻箱的示数即为待测电阻的阻值,则待测电阻阻值
代入(2)中公式可得
(4)[1][2]根据(2)中公式可知,正方形电阻的阻值与正方形边长无关,因此边长测量误差不会影响样品玻璃薄膜厚度的测量,即无误差;等效替代法中电表内阻不会对电阻测量结果产生影响,样品玻璃的薄膜厚度测量无误差。
18. 50
【详解】(3)[1]欧姆表的内阻为
测量该材料的电阻值时
解得
(5)[2]为了便于调节,滑动变阻器选用最大阻值较小的。
(6)[3]由于电源的电动势是3V;电压表的量程仅1.0V,所以电压表与串联,改装成的电压表量程为
通过电阻的最大电流约
所以电流表选用;由
所以电流表采用外接法,电路图如图
(7)[4]电压表示数为,则改装后电压表两端的电压为
又电流表示数为,则
解得
由
解得该涂层总厚度为
19.(1)Ⅱ
(2) 1495 a 79 没有
【详解】(1)按压状态时两层导电层就在按压点位置有了接触,并联进去电阻,总电阻减小,放电速度变快,根据图像可知,按压状态对应的图像应为Ⅰ。不按压状态对应图中Ⅱ。
(2)①[1]根据
解得
②[2]由于已知电流表A1的阻值,可以计算出待测电阻两端的电压,再用差值法计算流过待测电阻的电流,故应接a。
[3]根据
可得
结合图像,可得
解得
[4]由[3]分析可知该测量方法中电流表A2的内阻对测量结果没有影响。
20.(1)
(2) 400 2700
(3)D
【详解】(1)根据电路图连接实物图,如图所示
(2)[1]根据题意,R1与表头G构成1mA的电流表,则有
代入数据,解得
[2]若开关连接b接线柱,电压表的量程为3V,则有
代入数据,解得
(3)微安表量程为250μA,由图所示表盘可知,其分度值为5μA,其示数为200μA,是满偏量程的,改装后的电压表量程为U,则示数为
解得
故选D。
21.(1)甲
(2) A C E
(3) 1.49 0.53
(4) A 小于
【详解】(1)为了防止电流表内阻对电源内阻的测量值产生影响,则应该选择的实验电路是图1中的甲。
(2)[1][2][3]为了操作方便且测量结果尽量准确,电流表应选用量程为0.6A的A;电压表应选用量程为3V的C;滑动变阻器应选用阻值为20欧的E。
(3)由图像可知,干电池的电动势1.49V,内阻
(4)[1]该实验相对于电源来说,电流表采用外接法,因电压表分流会引起电流测量的误差,干路电流真实值
则电流测量值小于真实值,且电流测量值与真实值的差别随U的减小均匀减小,当U=0、外电路短路时,电流测量值等于真实值,即两图像在横轴交于同一点,如图所示
故选A。
[2]由于电源的U-I图像的纵截距表示电池电动势,斜率的绝对值表示电源内阻,由图可知,实验得出的该电池电动势测量值小于真实值,内阻的测量值小于真实值。
22.(1)
(2)
(3) 1.48(1.47~1.49) 0.30(0.27~0.35)
(4)小于
【详解】(1)根据所给实验的电路图,可得实物连线图如图所示:
(2)根据表中的数据,在方格纸上描点作出U—I图线,如图所示:
(3)[1]根据闭合电路欧姆定律和该实验电路图可知
整理得
可知U—I图像纵截距即为该电源的电动势,从U—I图像中可以读出
[2]同上分析,结合图像可知
则内阻
(4)若电压表和电流表都不是理想电表,则由闭合电路欧姆定律得
整理得
故电动势E和内阻r的测量值均小于真实值。
23.(1)
(2)最左端
(3)1.30
(4)1
(5) 1.80 2.50
(6)0.50
【详解】(1)根据图甲所示的电路,实验电路图如图所示
(2)①开关闭合时,为使电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路的阻值应最大,滑动变阻器应滑到最左端的位置。
(3)由图甲可知,电压表的量程为3V、分度值为0.1V,需要估读到分度值的下一位,由图丁可知电压表读数为U1=1.30V
(4)当单刀双掷开关接1时,电动势测量值(图像与纵轴的焦点)准确,内阻测量值(图像的斜率)偏大,当单刀双掷开关接2时,电动势测量值偏小,内阻测量值偏小。曲线I与纵轴的交点大于曲线II与纵轴的交点,并且曲线I的斜率大于曲线II的斜率,可知:曲线I与开关与1接通时相对应。
(5)[1][2]当单刀双掷开关接1时,电流表示数为零时,电压表测量准确;当单刀双掷开关接2时,电压表示数为零时,电流表测量准确。如图所示的虚线为电源U-I曲线的准确值。
由虚线可得
E=1.80V
(6)曲线I的斜率
由图像可得,曲线I的斜率为5.00Ω,解得
24.(1) 见解析 R3
(2)3.6(或3.60)
(3) 3.06 10.6
【详解】(1)[1]电流表内阻较小,能够利用半偏法测量电流表内阻,电路图如图所示
[2]根据半偏法的测量原理可知,当电阻箱接入电路前后,电路总电阻近似不变,即电阻箱接入电路前后,干路电流近似不变,在电阻箱没有接入电路时,为了使电流表达到满偏,电路电阻为
可知,滑动变阻器选择。
(2)测得电流表的内阻为,定值电阻,根据图乙可知,电流表示数为1.20mA,则通过电阻箱的电流为
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
变形有
则有
,
解得
,
25.(1)作为保护电阻,以防止滑动变阻器调节过度导致短路
(2) 5.07V
(3)R0
(4)不必
【详解】(1)R0为定值电阻,在电路中作为保护电阻,以防止滑动变阻器调节过度导致短路。
(2)[1]根据闭合回路欧姆定律可得,可得
根据图像在纵轴上的截距可得充电宝的电动势
[2]充电宝的内阻等于图像倾斜直线的斜率的绝对值
(3)[3]小组同学将电压表进行了改装为量程为,则需要串联的电阻为
则1处应选择的定值电阻为R1,2处应选择的定值电阻为R0。
(4)根据电路,由闭合电路欧姆定律可得
解得
由图像可知
解得
,
显然当充电宝的电量百分比发生变化时,不必考虑充电宝的电量百分比对输出电压的影响。
26.(1) 96 880
(2)
(3)
【详解】(1)[1]由题意可知,选择开关接“1”时有
选择开关接“2”时,有
代入数据联立解得
[2]当选择开关接“5”时,相当于量程为1mA的电流表与串联,改装成量程为1V的电压表;量程为1mA的电流表的内阻
当选择开关接“4”时,根据欧姆定律有
代入数据解得
(2)根据中值电阻的定义,即电流为满偏电流的一半时,待测电阻阻值等于多用电表的内阻,则欧姆表的内阻为
则使用的挡位为欧姆“”挡。
(3)根据
可知图像与坐标轴围成的面积代表电荷量,可得
C=C
根据电容的定义式可知
F
27.(1) 负极、正极
(2) 5或6 6
(3) 1
(4)大于
【详解】(1)[1]利用多用电表粗测一个电压表的内阻,首先将多用电表开关掷于合适档挡,接下来先调节机械调零旋钮,使指针指向最左侧刻度线;再将红、黑表笔短接;调节欧姆调零旋钮,使指针指向最右侧刻度线,之后进行测量。则正确的操作顺序是。
[2]因欧姆表的红表笔接内部电源的负极,黑表笔接内部电源的正极,因此将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的负极、正极相连。
(2)[1]由多用电表的结构图可知,若需要测量某电阻两端的电压,应将开关掷于5或6。
[2]由串联电阻的分压作用可知,其中开关与6相接时测量电压的量程更大。
(3)[1][2]多用电表测量电流的部分为一量程为10mA的电流表和电阻,改装而来。由图可知,开关接2应是0~100mA量程的电流表,由欧姆定律可得
开关接1应是0~1A量程的电流表,由欧姆定律可得
联立解得
,
(4)相比新的电表,其内部的电池内阻增大,电动势下降,使用此电表测量电阻时有
,
设此时指针对应电阻测量值为,则有
,
由于电动势下降,则,则有;可知使用此电表测量电阻,结果大于准确值。
28.(1)负极
(2) A A D/C 减小
(3)增大
【详解】(1)根据欧姆表结构,使用时欧姆表黑表笔接内部电源正极,故当黑表笔接M端,电阻无穷大,说明二极管反向截止即连接电源负极。
(2)[1][2][3]题干要求电压表、电流表读数从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法连接电路,故接滑动变阻器A接线柱,必须接在金属杆两端接线柱任意一个,即C或D。
另若接金属杆两端接线柱任意一个,即C或D,接接滑动变阻器A接线柱,接滑动变阻器B接线柱也符合题意。
[4]由图像可知,随光照强度增加,I-U图像斜率增大,所以电阻减小。
(3)三极管未导通时,与串联。随着光强增强,电阻减小,此时三极管仍未导通,说明分压小,故需要增大。
29.(1)0.95
(2)4990
(3)1.0
【详解】(1)用多用电表的“直流电压2.5V”挡粗测水果电池的电动势,分度值为0.05V,多用电表的读数为V。
(2)根据
代入数据可得
(3)根据闭合电路欧姆定律
可得
可得图像斜率
结合图像可得
30.(1)b
(2)b
(3) 22.0 190
(4)BD
(5)
【详解】(1)当电压表的右端由试触a点改为试触b点时,发现电流表的示数变化明显,说明电压表分流较多,电压表内阻使测量误差较大,所以测电阻时,电压表的右端接在b;
(2)由
可知
所以电压表的右端接在b时,测量误差较小。
(3)[1]若所选挡位为直流50mA挡,则分度值是1mA,指针指在刻度22,则示数为22.0mA;
[2]若所选挡位为电阻“×10”挡,指针指在刻度19,则示数为190Ω;
(4)由闭合电路欧姆定律可得
则
对应图像可能是BD图像。
故选BD;
(5)入射角
折射角
则折射率
31.(1)BC
(2) 欧姆
(3)不变
【详解】(1)A.图1电容器标识的2.5 V是电容器的额定电压,不是击穿电压,选项A错误;
B.图2开关打到1时电容器与电源连接,开始充电,打到2时电容器放电,选项B正确;
C.充电时电流逐渐减小,电容器电量增大,两板间电压逐渐增加最后趋于稳定值;放电时电流也是逐渐减小,两板电压减小;可知图3是电流传感器得到的图象,图4是电压传感器得到的图象,选项C正确;
D.图3中i t图像的面积等于电容器带电量,电容器充电电量等于放电电量,可知t1 t2和t2 t3时间内对应图象与水平横轴围成的面积大小相等,选项D错误。
故选BC。
(2)①[1]将多用电表的选择开关调到欧姆“×10”挡,再将红、黑表笔短接欧姆调零;
②[2]将图5中多用电表的红表笔接A端,黑表笔接B端,因欧姆表黑表笔接内部电源正极,那么电流表的右端应为“ ”接线柱;
③[3][4]由闭合电路的欧姆定律可知
可得
由题意可知
解得
(3)因电流表是理想电流表,则实验不会造成误差,即若欧姆表读数准确,则内部电路的总电阻测量值与真实值比不变。
32.(1) 黑表笔 d 4
(2) 1.43 2.25
(3)小于
【详解】(1)[1]电流从红表笔流入,黑表笔流出,所以图2中a表笔为黑表笔;
[2]该表有“”、“”两个倍率,欧姆表的内阻等于该倍率下的中值电阻,所以“”倍率的内阻小于“”倍率的内阻,由于阻值小于,应选择“”倍率,故要测量应与d相连;
[3]如图3所示,欧姆表的读数为
(2)[1][2]由闭合电路欧姆定律
化简可得
由图可知
,
联立解得,该电源的电动势为
内阻为
(3)由图1可知,误差来源于电压表分流,则根据闭合电路欧姆定律
化简可得
对比
可得
33.(1)BC
(2)19.7
(3)③
【详解】(1)充电电压不变,要进一步增大电荷量,根据
解得
则需要增大电容。结合电容器的电容
减小平行板电容器两极板间距和在两极板间插入玻璃板均可以使电容增大。
故选BC。
(2)图像的面积表示放电的电荷量,数出一共154小格,则
则电容
(3)滑片向右一定少许,电阻减小,则开始放电时电流更大,但放电电荷量不变,所以图像与t轴所围成的面积应保持不变,所以应选曲线③。
34.(1)2000
(2) 电容器释放的电荷量 1.5(或)
【详解】(1)由欧姆定律有电阻的阻值为
(2)[1][2]由电容器放电过程电流计算公式
可知
即图线与坐标轴围成的阴影面积表示电容器释放的电荷量。根据
由上述分析可知,阴影部分面积代表电荷量,由题意可得
得
35.(1) A C
(2)
【详解】(1)[1]第一次探究过程为先给电容器充电,后电容器通过R放电,给电容器充电过程中电流从右向左流过传感器,即为正,由于充电后电容器上极板带正电,电容器通过R放电时,电流从左向右流过传感器,即为负。
故选A。
[2]图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小,则放电和充电图像的面积应大致相等,若只增大电阻箱R的阻值,电容器的电荷量不变,图像的面积不变,若只增大电阻箱R的阻值,对电流的阻碍作用变大,电容器放电的时间将变长。
故选C。
(2)[1]由图乙可知
[2]充电过程图像的面积为S,则
可得
由公式可得