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- 2021-05-13 发布
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2020考前冲刺物理Ⅲ专题13 电学实验及其应用
1.【2020•安徽高考信息交流试卷】多用电表测电阻时,下列操作中正确 的是( )
A.测量前检查表针是否停在左端的“O”位置,如不在则要进行欧姆调零
B.用“×1”欧姆挡,若指针恰好在刻度30~50的正中,则待测电阻为40ΩC.用“×1K”挡,若指针偏转角度太大,应换成“×100”或“×10”或“×1”
D.每次换挡后都要重新欧姆调零
【答案】CD
【解析】要区分欧姆调零与机械调零,A错误,欧姆刻度不均匀,B错误,用“×1K”挡,若指针偏转角度太大,表明被测电阻很小,应换成“×100”或“×10”或“×1” 挡,C正确;每次换挡后都要重新欧姆调零,D正确
3.【2020•浙江期末】如图所示探究影响平行板电容器电容的因素的实验。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。实验中,极板所带电荷量不变,若( )
A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,减小S,则θ变小
D.保持d不变,减小S,则θ不变
【答案】A 【解析】由知保持S不变,增大d,电容减小,电容器带电能力降低,电容器电量减小,静电计所带电量增加,θ变大;保持d不变,减小S,电容减小,θ变大。正确答案A
3.【2020•上海静安区一模】在
研究电磁感应现象和磁通量变化时感应电流方向的实验中,所需的实验器材已用导线连接成如图所示的实验电路,将线圈A插入线圈B中,闭合开关的瞬间,线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向相反;某同学设想使一线圈中电流逆时针流动,另一线圈中感应电流顺时针流动,可行的实验操作是( )
A.抽出线圈L1 B.插入软铁棒
C.使变阻器滑片P左移 D.断开开关
【答案】B C
【解析】根据磁通量的变化得选项BC正确.
4.【2020•四川期末】现给出两个阻值不同的电阻R1和R2,用多用电表按正确的操作程序分别测出它们的阻值,测量R1时选用“×100”欧姆挡,其阻值如下图中指针①所示,R1= Ω;测量R2时选用“×10”欧姆挡,其阻值如下图中指针②所示,R2= Ω。将某一小量程的电流表改装成大量程的电流表,其中改装后量程较大的是电流表与 (填“R1”或“R2”) 联(填“串”或“并”)的。
【答案】(每空2分)900 300 R2 并
【解析】用面板读数乘以倍率即为读数,故R1=900Ω,R2=300Ω。把小量程的电流表改装成大量程电流表,需要并联一个小电阻
流”)。
(2)将选择开关旋转到“Ω”档的 位置。(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”)
(3)将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,并将两表笔短接,调节 ,使电表指针对准 的“0”刻线(填“电阻”或“电流”)。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如下图乙所示,该电阻的阻值为 Ω。
(5)测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。
【答案】(除标注外,每空2分)(1)调零螺丝 电流 (2)×1 (3)调零旋钮 (1分) 电阻 (1分)(4)19.0
N。分析可知,拉力计的刻度是否均匀 。(填写“均匀”或“不均匀”)
(3)为了使拉力计的量程增大应采用的措施是(只填写一条) 。
【答案】(1)30 (2)850 不均匀 (3)更换劲度系数更大的弹簧
【解析】(1)当P移动到R1的最右端时,电流表恰好满偏,则有。(2),,解得x=8.5cm,F=kx=850N;由于电流与拉力不成正比,所以刻度不均匀。(3)换劲度系数更大的弹簧,弹簧伸长相同的长度时,需要的拉力更大。
7.【2020•广东潮州期末】)某同学用如图所示电路来测定电池的电动势和内阻。
①实验开始时,滑片P应位于____________端。(填A或B)
②该同学测得如下表的五组数据。根据数据在答题卷相应图中作出U-I图线,从图象可得电池的电动势E=________V,内阻r=___________Ω。(结果均保留二位小数)。
1
2
3
4
5
U/V
1.37
1.32
1.24
1.10
1.05
I/A
0.12
0.20
0.31
0.50
0.57
【答案】(1)①A ②E=1.43V-1.48V r=0.64Ω-0.78Ω ,
【解析】①要使变阻器的电阻值最大②纵轴截距表示电动势E=1.45V,斜率绝对值表示电源内阻r=0.71Ω。电路图如图所示
8.【2020•山西期末】为了测量一节干电池的电动势和内阻,某实验小组按下图甲所示的电路图连好实验电路,合上开关,电流表和电压表的读数正常,当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时,发现电流表的示数逐渐增大,而电压表的示数接近1.5V且几乎不变,直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化,这种情况读出的电压值、电流值在U-I坐标轴上分布不均匀,出现上述情况的原因是 ,改进方法是 。改进后,测出几组电流、电压的数值,并画出如下图乙所示的图象,由图象可知,这个电池的电动势为E= V,内阻r= Ω。
【答案】变阻器的阻值太大 换用阻值较小的变阻器 1.44V至1.48V 之间, 2.2Ω
至2.4Ω之间
【解析】滑动变阻器阻值太大,滑片向B端移动时,因开始电流值较小,电压表示数变化不明显,要改进这种现象,可以换用阻值较小的滑动变阻器。由乙图可知,E=1.48V,r==Ω=2.4Ω。
9.【2020•浙江高三调考】用伏安法测量金属丝的电阻(阻值在3至9Ω之间),现提供图7甲所示的实验器材.实验要求获得多组数据,且金属丝上所加的电压须从零开始。
为 .
甲
答图1
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)如答图1所示
(2)由图7乙可知,电压表示数为,电流表示数为
由
10.【2020•安徽模拟】待测电阻的阻值约为20Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:
A.电流表(量程150mA,内阻约为10Ω)
B.电流表(量程20mA,内阻r2=30Ω)
C.电压表(量程15V,内阻约为3000Ω)
D.定值电阻=100Ω
E.滑动变阻器,最大阻值为5Ω,额定电流为1.0A
F.滑动变阻器,最大阻值为5Ω,额定电流为0.5A
G.电源,电动势=4V(内阻不计)
H.电键及导线若干
(1)为了使电表调节范围较大,测量准确,测量时电表读数不得小于其量程的,请从所给的器材中选择合适的实验器材_______________________(均用器材前对应的序号字母填写);
(2)根据你选择的实验器材,请你在虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件符号;
(3)待测电阻的表达式为Rx=________________,式中各符号的物理意义为
______________________________________________________________________________________.
故滑动变阻器只能选择,经过估算当电流表满偏时,电流表也正好满篇,非常匹配,因此满足电表读数不得小于量程的三分之一.故器材选择ABDEGH.
(2)如答图2所示.
(3)待测电阻,其中、分别为 和表示数,与分别为定值电阻和内阻的阻值.
11.【2020•湖北重点中学联考】某待测电阻Rx(阻值约20Ω)。现在要较准确地测量其阻值,且测量时要求两电表的读数均大于其量程的1/3,实验室还有如下器材:
A.电流表A1(量程150mA,内阻r1约为10Ω)
B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=30Ω)
C.定值电阻R0(100Ω)
D.滑动变阻器R(0至10Ω之间)
E.直流电源E(电动势约4V,内阻较小)
F.开关S与导线若干
(1)在右图中虚线框内画出测量电阻Rx的电路图,并将图中元件标上相应符号;
(2)用已知量和一组直接测得的量写出测量电阻Rx的表达式为 。
【答案】(1)如右图所示(2)
待测微安表:内阻Rg约为2kΩ
毫伏表:量程250mV,最小分度5mV,内阻约为1kΩ
滑动变阻器R1:0至50Ω之间
滑动变阻器R2:0至3kΩ之间
直流电源E:电动势E=1.5V,内阻r约为1Ω
单刀单掷开关S,导线若干
在如右图所示的实验电路原理图上标明所选用的滑动变阻器。
(2)下面是主要的实验操作步骤,将所缺的内容填写在横线上:
第一步:断开S,按电路原理图连接器材,将两个滑动变阻器 R1、R2的触头分别置于合理的位置;
第二步:闭合S,分别调节R1和R2至适当位置,
(3)用已知量和测得量的符号表示微安表的内阻Rg= 。
【答案】(1)如右图所示(2)使微安表满偏,记下这时毫伏表的示数U (3)
【解析】(1)微安表内阻比较大,因而把阻值较小的滑动变阻器用作分压接法,从而粗调电压;而阻值较大的滑动变阻器用作限流接法,从而微调电压。而微安表和毫伏表的内阻比较接近,因而两者并联,所作电路图如右图所示。(2)因要使用微安表的刻度,故而必须使微安表满偏,记下此时毫伏表的示数。(3)根据欧姆定律可知,微安表的内阻为。
13.【2020•河北省唐山市高三理综摸底】现要测定一个额定电压4.2V,额定功率1.5W的小灯泡的伏安特性曲线。现有器材:直流电源E(电动势4.5V,内阻不计);电压表(量程4.5V,内阻约4×l04Ω);电流表A1(量程250mA,内阻约为2Ω);电流表A2(量程400mA,内阻约为1Ω);滑动交阻器(最大阻值约10Ω),电键S,导线若干。
(1)如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是____;
(2)在空格内设计出实验电路图,要求电路图既要满足测量要求、又要误差较小;
(3)结合实验中所描述的图象, P点小灯泡的电功率为 。
【答案】(1)A2 (2)如右图所示。(3)0.9W
【解析】额定电压4.2V,额定功率1.5W的小灯泡的额定电流为I=P/U=0.357A=357mA,所以电流表需要选择量程为400mA的电流表A2。描绘小灯泡的伏安特性曲线应该设计为分压电路,由于小灯泡电阻不大,采用电流表外接。P点小灯泡的电功率为P=UI=3.0×0.3W=0.9W。
14.【2020•天津模拟】当小灯泡发光时其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而发生变化。某同学为研究这一现象,按照自己设计的实验电路测量小灯泡的电流I和电压U,得到如下表所示的数据。
I(A)
0.12
0.22
0.29
0.34
0.38
0.42
0.45
0.47
0.49
0.50
U(V)
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
(1)请你根据上表数据的特点,在虚线框中画出实验电路图。可用的器材有:电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围0~10Ω)、电源、小灯泡、电键、导线若干。
(2)在图示坐标纸上画出小灯泡的U-I曲线,并定性分析灯丝的电阻与灯泡发光亮度的变化关系 。
(3) 如果将上面实验中使用的小灯泡接在电动势是1.5V,内阻是2.0Ω的电源两端,利用上面的U-I曲线可求出小灯泡的实际功率是 W,电源效率为 。
(1) 尽量分布在曲线两侧;由描绘出的图象观察可得,U-I图象的斜率越来越大,故灯丝电阻随发光亮度增加而变大。
(3)小灯泡和电源串联的电路如上图所示,作出U=E-Ir的图线如图中倾斜直线,根据两图线交点的物理意义可知,此时电源和灯泡的电流为0.35A,灯泡工作电压为0.80V,因此小灯泡的实际功率为P=UI=0.28W。电源效率为×100%=×100%=53%。
15.【2020•河北省正定中学调考】某兴趣小组为了测量一待测电阻Rx的阻值,准备先用多用电表粗测出它的阻值,然后再用伏安法精确地测量.实验室里准备了以下器材:
A.多用电表
B.电压表Vl,量程6V,内阻约10kΩ
C.电流表Al,量程0.6A,内阻约0.2Ω
D.电流表A2,量程3A,内阻约0.02Ω
E.电源:电动势E=12V
F.滑动变阻器Rl,最大阻值10Ω,最大电流为2A
G.滑动变阻器R2,最大阻值50Ω,最大电流为0.1A
H.导线、电键若干
(1)在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡,其阻值如图甲中指针所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用 欧姆挡;
图乙
图甲
(2)按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图乙中指针所示,则的阻值大约是 Ω;
(3)在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节,则在上述器材中应选出电流表和滑动变阻器分别是 (填器材前面的字母代号) ;
(4)在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路图.
【答案】(1)“×1”欧姆挡
216.【2020•丹东四校协作体摸底调研】小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大,因而引起功率变化。一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题,实验室备有的器材是:电压表(0-3V,约3kΩ),电流表(0-0.6A,约0.1Ω),电池,开关,滑动变阻器,待测小灯泡,导线若干。实验时,要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压。
(1)在虚线框内画出实验电路图
(2)根据实验测得数据描绘出如图乙所示的U-I图象,小灯泡电压随电流变化曲线,由此可知,小灯泡电阻R随温度T的关系是 。
(3)如果一电池的电动势2V,内阻2.5Ω。请你根据上述实验的结果,确定小灯泡接在该电池的两端, 小灯泡的实际功率是______W。
【答案】(1)实验电路图如图所示。
(2)小灯泡的电阻R随温度T升高而增大
(3)0.44 (0.39—0.48都得分)
【解析】根据题目要求,小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压,应该设计成分压电压;由于小灯泡电阻不大,电流表内接。设计的实验电路原理图如图所示。由小灯泡电压随电流变化曲线可知,图线上点的纵横坐标比值随电流的增大而增大,说明小灯泡的电阻R随电流的增大而增大。而电流增大则导致灯丝温度升高,所以小灯泡的电阻R随温度T升高而增大。在题给的小灯泡电压随电流变化曲线上作出电池的伏安特性曲线,该曲线与小灯泡电压随电流变化曲线的交点对应的纵横坐标值(0.40,1.10)即为小灯泡的电压和电流,小灯泡的实际功率是P=UI=1.10×0.40W=0.44W。
17.【2020•广东调研】2020年广州亚运盛会堪称是LED绿色照明技术、节能照明产品得到全面应用的照明科技博览会。
无论是海心沙、广州塔、广州中轴线城市景观照明等重点工程项目,还是亚运城、大学城等数十个场馆和设施,处处都闪耀着国产LED绿色照明、节能照明产品的光芒。某实验小组要精确测定额定电压为3V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时电阻大约500Ω左右,电学符号与小灯泡电学符号相同。
实验室提供的器材有:
电流表A1(量程为0至50mA,内阻RA1约为3Ω)
电流表A2(量程为0至3mA,内阻RA2=15Ω)
定值电阻R1=697Ω
定值电阻R2=1985Ω
滑动变阻器R(0至20Ω)一只
电压表V(量程为0至12V,内阻RV=1kΩ)
蓄电池E(电动势为12V,内阻很小)
电键S一只
(1)在下边方框中画出应采用的电路图
(2)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx ,当表达式中的 (填字母)达到 ,记下另一电表的读数带入表达式,其结果为正常工作时电阻。
【答案】(1)如下图
(2) I2 1.5mA
0.3Ω的电阻后,此电流表量程为I=1A。
(1)求电流表头的满偏电流;
(2)若把此电流表头改装为一量程为U=3V的电压表,需给其串联一个多大的电阻?
(3)若用这只电流表头和一节干电池(E=1.5V,r=0.3Ω)组装成欧姆表,现有变阻器R1=1kΩ,R2=1.5kΩ,应选用哪一个作调零电阻?为什么?
(4)当用这只组装好的欧姆表测某电阻时,欧姆表指针正好指在刻度中央,求被测电阻的阻值是多少?
【答案】(1)1mA (2)2700.3Ω (3)R2 (4)1.5kΩ
【解析】(1)设表头满偏电流为Ig,则并联电阻电流为(I-Ig)
由Ig×299.7=(I-Ig)×0.3,得Ig=1mA(4分)
(2)需串联的电阻Ω=2700.3Ω (3分)
(3)由得,R=1200Ω
故应选R2作为调零电阻(3分)
(4)中值电阻等于欧姆表头内阻
由 得,中值电阻R中=r+Rg+R==1.5kΩ
所以被测电阻的阻值是1.5kΩ。(3分)
19.【2020•湖北黄冈期中】
实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联。现在要测量实际电流表的内阻。供选择的仪器如下:
A.待测电流表(,内阻约300Ω)
B.电流表 (,内阻约100Ω)
C.电压表V1(量程6V)
D. 电压表V2(量程15V)
E.滑动变阻器 (Ω)
F.滑动变阻器 (Ω)
G. 定值电阻(300Ω)
H. 定值电阻(10Ω)