【物理】2019届二轮复习电学实验创新作业（全国通用） 8页

‎ 电学实验创新 ‎1．(2019届高三·宜昌调研)某实验小组利用如图1所示电路，可测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表、电流表、滑动变阻器、导线若干。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)将多用电表挡位调到电阻“×1”挡，再将红表笔和黑表笔短接进行欧姆调零。随后按如图1所示把多用电表、电流表、滑动变阻器连接起来，如果图1中接线正确，那么与多用电表的a接线柱相接的是____________(选填“黑”或“红”)表笔。‎ ‎(2)调节滑动变阻器的滑片，从图1位置向右滑动过程中，电流表的读数________。(选填“增大”“减小”或“不变”)‎ ‎(3)调节滑动变阻器的过程中，某次欧姆表指针位置如图2所示，读数为________ Ω，对应电流表的指针位置如图3所示，读数为________ A。经过多次测量，得到多组电流表读数的倒数，和与之对应的欧姆表读数R，画出如图4所示的图像，由此可得多用电表内电池的电动势为________ V，选择“×1”挡时内阻为________ Ω。(计算结果保留三位有效数字)‎ 解析：(1)与多用电表的a接线柱相接的是电流表的正接线柱，因多用电表黑表笔内部接电源的正极，则与多用电表的a接线柱相接的是黑表笔。‎ ‎(2)调节滑动变阻器的滑片，从题图1位置向右滑动过程中，则滑动变阻器接入电路的电阻变小，则电流表的读数增大。‎ ‎(3)欧姆表读数为32.0×1 Ω＝32.0 Ω，对应电流表的读数为0.200 A。由闭合电路的欧姆定律：E＝I(R＋r)，即：＝R＋，由题图4可知：＝，＝1.6，解得E＝9.60 V，r＝15.4 Ω。‎ 答案：(1)黑　(2)增大　(3)32.0　0.200　9.60　15.4‎ ‎2．(2018·哈尔滨模拟)为测量某电压表V1的内阻，某同学设计的电路如图1所示。可供选择的器材如下：‎ A．待测电压表V1(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)‎ B．电压表V2(量程0～9 V，内阻约10 kΩ)‎ C．定值电阻R1(阻值为600 Ω)‎ D．定值电阻R2(阻值为6 kΩ)‎ E．滑动变阻器R(0～20 Ω)‎ F．直流电源(E＝10 V，内阻可不计)‎ G．开关S及导线若干 ‎(1)定值电阻应选________(选填“R1”或“R2”)。‎ ‎(2)在图2中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。‎ ‎(3)实验测量得到的数据如下表：‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ U1/V ‎0‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ ‎2.80‎ U2/V ‎0‎ ‎1.5‎ ‎2.7‎ ‎4.3‎ ‎5.7‎ ‎7.8‎ ‎8.1‎ 请在图3中描点作出U2U1图线，可得待测电压表V1的内阻为________ kΩ(保留两位有效数字)。‎ 解析：(1)因电压表V1的内阻较大，若与R1串联，R1的分压很小，测量误差较大，故可将电压表V1与R2串联。‎ ‎(2)实物图如图甲所示。‎ ‎(3)根据描点法作出U2U1图像如图乙所示，由＝，解得RV＝R2＝R2，由图像求得＝2.89，代入解得RV＝3.2 kΩ。‎ 答案：(1)R2　(2)见解析图甲　(3)见解析图乙　3.2‎ ‎3.(2018·济宁模拟)为测量一未知电源的电动势和内阻，某同学设计了如图甲所示电路，电路中所用到的器材规格如下。‎ 待测电源：电动势约为5 V，内阻约为几十欧姆 定值电阻：R0＝10 Ω 定值电阻R1：有两种规格可供选择，阻值分别为1 kΩ和3 kΩ 电阻箱R2：0～9 999 Ω 电压表：量程0～3 V，内阻R V＝3 kΩ 开关、导线若干 ‎(1)为了减小测量误差，定值电阻R1应该选用的规格为____________。‎ ‎(2)根据电路图连接电路，闭合开关后，将电阻箱的阻值由零开始逐渐调大，记录下若干组电阻箱R2和电压表的读数。‎ ‎(3)该同学将得到的数据在坐标系中描点连线，得到如图乙所示直线，直线与纵轴的截距为b＝0.4，斜率k＝8.0，则可求得电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω。(结果均保留两位有效数字)‎ 解析：(1)由于电源电动势为5 V，而电压表的量程为3 V，因此应扩大电压表的量程，选择阻值为3 kΩ的定值电阻，改装后电压表的量程为6 V，满足条件。‎ ‎(3) 因路端电压U′＝×(3＋3)＝2U，则由闭合电路欧姆定律可知，2U＝(R2＋R0)，变形可得：‎ ＝＋· 可知，＝0.4，＝8.0，‎ 解得：E＝5.0 V，r＝20 Ω。‎ 答案：(1)3 kΩ　(3)5.0　20‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅰ)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。‎ 在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。‎ ‎(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。‎ ‎(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。‎ ‎(3)按照下列步骤调节此报警系统：‎ ‎①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________。‎ ‎②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________________________________________________________________。‎ ‎(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。‎ 解析：(1)电路图连接如图。‎ ‎(2)报警器开始报警时，对整个回路有 U＝Ic(R滑＋R热)‎ 代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择R2。‎ ‎(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝ A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止。‎ 答案：(1)连线见解析图　(2)R2　(3)①650.0　b　接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏　②c　报警器开始报警 ‎5．一只小灯泡标有“3.6 V，0.3 A”，某同学想研究它的灯丝电阻与温度的关系。 ‎ ‎(1)该同学先用多用电表的电阻挡“×1”倍率调零后，初测灯泡冷态时的电阻，如图所示，则冷态电阻为________。‎ ‎(2)实验室提供导线和开关及下列器材：‎ A．电源E(电动势为6.0 V) ‎ B．电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为2 kΩ)‎ C．电压表V2(量程为0～5 V，内阻约为4 kΩ)‎ D．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω)‎ E．电流表A2(量程为0～100 mA，内阻约为2 Ω)‎ F．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流2 A)‎ G．滑动变阻器R2(最大阻值为100 Ω，额定电流1 A)‎ 为了便于调节，减小读数误差和系统误差，请你选择合适的电压表、电流表和滑动变阻器________(填所选仪器前的字母序号)，并在虚线框内画出电路图。‎ ‎(3)根据正确设计的实验电路图，测得电压、电流，如下表：‎ 电压/V ‎0‎ ‎0.20‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ ‎3.00‎ ‎3.50‎ 电流/A ‎0‎ ‎0.051‎ ‎0.105‎ ‎0.165‎ ‎0.205‎ ‎0.235‎ ‎0.260‎ ‎0.280‎ ‎0.300‎ 实验数据表明，小灯泡的电阻随温度升高而______(选填“增大”“减小”或“不变”)。若将此小灯泡与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源及阻值为9 Ω的电阻串联，则灯泡的功率约为________ W(保留两位小数)。‎ 解析：(1)冷态电阻从多用电表读数为：7×1 Ω＝7 Ω。‎ ‎(2)小灯泡额定电压为3.6 V，故电压表选择量程为5 V的C；额定电流为0.3‎ ‎ A，则电流表选择0.6 A量程的D；‎ 为了便于调节，减小读数误差和系统误差，滑动变阻器采用分压接法，选择小电阻即可，故选择F；‎ 被测电阻阻值较小，故采用电流表外接，电路图如图所示。‎ ‎(3)实验数据表明，小灯泡的电阻随温度升高而增大。‎ 把定值电阻等效为电源内阻，根据闭合电路欧姆定律得：E＝U＋I(r＋R0)，U＝3－10I，作出电源的IU图像，电源图像与灯泡伏安特性曲线的交点坐标值是灯泡的实际电压与实际电流，由图像可知，灯泡两端电压为1.2 V，电流为0.18 A，灯泡实际功率为P＝UI＝1.2 V×0.18 A≈0.22 W。‎ 答案：(1)7 Ω(或7.0 Ω)　(2)C、D、F　见解析图 ‎(3)增大　0.22‎ ‎6．(2018·长沙联考)某同学要测量如图甲所示金属圆环材料的电阻率，已知圆环的半径为r。‎ ‎(1)他先用螺旋测微器测量圆环材料圆形横截面的直径d，如图乙所示，则d＝________ mm。‎ ‎(2)他再用如图丙所示的电路测量该圆环的电阻，图中圆环接入电路的两点恰好位于一条直径上，电压表的量程为5 V。开关S闭合后，电压表右端接到a点时电压表示数为4.5 V、电流表示数为1.8 mA，接到b点时电压表示数为4.6 V、电流表示数为1.6 mA。为了减小电阻的测量误差，他应该把电压表的右端接在________(选填“a”或“b”)点进行实验；则圆环接入电路的两点间的电阻值为________ Ω，此值________(选填“偏大”“偏小”或“‎ 准确”)。‎ ‎(3)实验中发现电流表损坏，他又找到另外一个量程为2 V、内阻为R1的电压表V1替代电流表完成了实验。实验中电压表V和 V1的示数分别为U和U1，改变滑片位置测得多组U、U1数据，他作出了UU1图像为一条直线，如图丁所示，测得该直线的斜率为k，则金属圆环材料的电阻率的表达式为__________________。(用r、d、k、R1表示)‎ 解析：(1)螺旋测微器的固定刻度为5.5 mm，可动刻度为16.5×0.01 mm＝0.165 mm，所以最终读数为5.5 mm＋0.165 mm＝5.665 mm。‎ ‎(2)根据＝≈0.02，而＝≈0.11，可知，电压表分流明显，应把电压表的右端接在b点；根据欧姆定律，则有：Rx＝ Ω＝2 875 Ω 测量值偏大，测得的是电流表的内阻与待测电阻串联后的总电阻。‎ ‎(3)通过金属圆环材料的电流为I＝ 半圆金属圆环电阻为R＝ρ，两个半圆金属圆环并联电阻为R并＝＝ρ＝ρ①‎ 根据串联电路的特点，有＝ 化简得U＝U1‎ UU1直线的斜率为k，k＝1＋②‎ 联立①②得ρ＝。‎ 答案：(1)5.665　(2)b　2 875　偏大　(3)ρ＝ ‎7．(2018·泰安二模)用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度和某导电液体(有大量的正、负离子)的电阻率。水平管道长为l、宽度为d、高为h，置于竖直向上的匀强磁场中。管道上下两面是绝缘板，前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S、电阻箱R、灵敏电流表G(内阻为Rg)连接。管道内始终充满导电液体，液体以恒定速度v自左向右通过。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，记下相应的电流表读数。‎ ‎(1)图乙所示电阻箱接入电路的电阻值为________ Ω。‎ ‎(2)与N板相连接的是电流表G的________极(选填“正”或“负”)。‎ ‎(3)图丙所示的电流表读数为________ μA。‎ ‎(4)将实验中每次电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表读数I绘制出R图像为图丁所示的倾斜直线，其延长线与两轴的交点坐标分别为(－a,0)和(0，b)，则磁场的磁感应强度为________，导电液体的电阻率为________。‎ 解析：(1)电阻箱的示数：R＝2×100 Ω＋9×10 Ω＋1×0.1 Ω＝290.1 Ω。‎ ‎(2)根据左手定则可知，带正电的离子向前表面偏转，带负电的离子向后表面偏转，故N板带负电，则与N板相连接的是电流表G的负极。‎ ‎(3)题图丙所示的电流表读数为24.0 μA。‎ ‎(4)液体以恒定速度v自左向右通过管道，则所受的电场力与洛伦兹力平衡，即Bqv＝qE，又E＝，解得：U＝Bdv，则回路中产生的电流为I＝＝，变形得：＝·R＋·(Rg＋r)，由题知斜率k＝＝，解得：B＝，纵截距b＝·(Rg＋r)，解得：r＝a－Rg，根据电阻定律得：r＝ρ，其中l′＝d，S＝lh，联立解得：ρ＝。‎ 答案：(1)290.1　(2)负　(3)24.0‎ ‎(4)