高中物理人教版 自我检测题选修3-1　电学实验基础 Word版含解析

　电学实验基础

1.某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为　　　　cm和　　　　mm。?
甲
乙
答案　60.10　4.20
解析　用刻度尺测量长度时,读数应估读到分度值的下一位,则金属杆的长度为60.10 cm;题图乙中的游标卡尺为五十分度游标卡尺,精确度为0.02 mm,主尺读数为4 mm,游标尺第10条刻线与主尺某刻线对齐,故游标尺读数为10×0.02 mm=0.20 mm,所以金属杆的直径为4.20 mm。
2.如图甲所示为某次测量时电压表的刻度盘的情形,若当时使用的是该表0~3 V的量程,那么电压表读数为　　　V;若当时使用的是该表0~15 V的量程,那么电压表读数应为　　　V。如图乙所示的电阻箱的读数为　　　Ω。?
甲
乙
答案　1.15(1.14~1.16均可)　5.7(5.6~5.8均可)
84 580.2
解析　电压表0~3 V量程对应的分度值是0.1 V,读数时要估读到分度值的下一位,所以读数为1.15 V(由于最后一位是估读的,有偶然误差,读成1.14~1.16 V都算正确)。电压表0~15 V量程对应的分度值为0.5 V,只要求读到0.1 V这一位,所以读数为5.7 V(5.6~5.8 V都算正确)。图乙中的电阻箱有6个旋钮,每个旋钮上方都标有倍率,将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘各自的倍率,从最高位依次往下读,即可得到电阻箱的读数为84 580.2 Ω。
3.(2019山东威海检测)电流表A1的量程为0~200 μA,内阻约为500 Ω,现要测其内阻,除若干开关、导线之外还有器材如下:
电流表A2:与A1规格相同
滑动变阻器R1:阻值0~20 Ω
电阻箱R2:阻值0~9 999 Ω
保护电阻R3:阻值约为3 kΩ
电源:电动势E约1.5 V,内阻r约2 Ω
(1)如图所示,某同学想用替代法测量电流表内阻,他设计了部分测量电路,在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中,使实验可以完成。
(2)电路补充完整后,请你完善以下测量电流表A1内阻的实验步骤。
a.先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置,再把电阻箱R2的阻值调到　　　　(填“最大”或“最小”)。?
b.闭合开关S1、S,调节滑动变阻器R1滑片,使两电流表的指针在满偏附近,记录电流表A2的示数I。
c.断开S1,保持S闭合、R1不变,再闭合S2,调节电阻箱R2,使电流表A2的示数　　　　,读出此时电阻箱的示数R2,则电流表A1的内阻r1=　　　　。?
答案　(1)如图所示　(2)a.最大　c.再次为I(或仍为I)　R2
解析　(1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻,因此必须采用分压接法,电路图见答案。
(2)a.实验前R2应该调节到最大,以保证电表安全;c.替代法最简单的操作是让A2示数不变,则可直接从R2的读数得到电流表的内阻值。
4.一只小灯泡标有“3 V　0.6 W”字样,现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻:电源(电动势为12 V、内阻为1 Ω),最大阻值为5 Ω的滑动变阻器,电流表(内阻为1 Ω),电压表(内阻为10 kΩ),开关一个,导线若干。
(1)在设计电路的过程中,为了尽量减小实验误差,电流表应采用　　　　(选填“内接”或“外接”)法,滑动变阻器应采用　　　　(选填“分压式”或“限流式”)接法。?
(2)在虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)。
答案　(1)外接　分压式　(2)图见解析
解析　(1)因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx=U额2P额=15 Ω,而电流表、电压表的内阻分别为1 Ω和10 kΩ,满足RV?Rx,电流表应采用外接法;实验中因小灯泡两端的电压只需3 V,而电源电动势为12 V,所以滑动变阻器应采用分压式接法。
(2)实验电路图如图所示。
5.如图所示为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图,已知小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)完成下列实验步骤:
①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,　;?
②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片,　;?
③断开开关,……根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图。
答案　(1)①使它在滑动变阻器的最左端
②使小灯泡两端的电压逐渐增大,记录电流表和电压表的多组读数,直至小灯泡两端的电压达到其额定电压
(2)图见解析
解析　(1)滑动变阻器采用分压式接法,闭合开关前,应使灯泡两端的电压为零,调节滑动变阻器的滑片,使它在滑动变阻器的最左端。闭合开关后,逐渐移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压逐渐增大,记录电流表和电压表的多组读数,直至小灯泡两端的电压达到额定电压。
(2)与实物电路相应的电路图如图所示。
6.(2018河南郑州模拟)在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20 kΩ,电流表的内阻约为10 Ω,选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上,如图所示。
(1)根据各点表示的数据描出I-U图线,由此求得该电阻的阻值Rx=　　　　Ω。(结果保留两位有效数字)?
(2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图。
答案　(1)图见解析　2.4×103(2.3×103~2.5×103均可)　(2)图见解析
解析　(1)将数据点拟合成一条直线,偏离直线较远的点舍弃,画出I-U图线如图所示。
Rx=ΔUΔI=2.4×103 Ω(2.3×103~2.5×103 Ω)。
(2)因满足RxRA>RVRx,故测量电路应采用电流表内接法。
B组　能力提升
7.为测量“12 V　5 W”的小灯泡在不同电压下的功率,给定了以下器材:
电源:电动势为12 V,内阻不计;
电流表:量程0~0.6 A、0~3 A,内阻约为0.2 Ω;
电压表:量程0~3 V、0~15 V,内阻约为15 kΩ;
滑动变阻器:0~20 Ω,允许通过的最大电流1 A;
开关一个,导线若干。
实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节。
(1)以下四个电路图你认为最合适的是　　　　。?
(2)在本实验中,电流表的量程应选　　　　。?
答案　(1)A　(2)0~0.6 A
解析　(1)C与D两图中滑动变阻器采用限流式接法,不符合电压从零开始调节的要求。小灯泡正常发光时的电阻RL=U额2P额=1225 Ω=28.8 Ω,RLRA=144,RVRL=520.8,由于RLRA<RVRL,故电流表应采用外接法,选A。
(2)小灯泡的额定电流I额=P额U额=512 A≈0.4 A,故电流表量程应选0~0.6 A。
8.(2016四川理综,8Ⅱ,11分)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材:待测电源(电动势约3 V,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干。
实验主要步骤:
(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;
(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;
(ⅲ)以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位);
(ⅳ)求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答下列问题:
(1)电压表最好选用　　　;电流表最好选用　　　。?
A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ)
B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)
C.电流表(0~200 mA,内阻约2 Ω)
D.电流表(0~30 mA,内阻约2 Ω)
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是　　　　。?
A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱
(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=　　　　,r=　　　　,代入数值可得E和r的测量值。?
答案　(1)A　C　(2)C　(3)ak　k-R2
解析　(1)电压表测量路端电压,测量中为了减小误差,通过电压表的电流越小越好,在量程一样(0~3 V)的情况下,其内阻越大越好,故电压表应选A;电路中的电流最大值大约为3V(10+5)Ω=200 mA,故电流表应选C。
(2)滑片从左向右滑动时,电压表示数增大,说明滑片滑动时滑动变阻器接入电路的电阻变大,只有C项的接法符合上述情形。
(3)U-I图线如图所示,斜率的绝对值k=r+R2,故r=k-R2。横轴截距a=Er+R2,则E=ak。