高考地理复习专题九 电学实验（二） 4页

专题九：电学实验（二） 1 为了测量两节串联干电池的电动势，某同学设计了如图甲所示的实验电路．其中：E 是待测电池组，内阻 不能忽略；Vl、V2 是两只量程都合适的电压表，内阻不是很大，且未知；Sl、S2 是单刀单掷开关；导线若干. （1）根据电路图甲，在图乙的实物中连线，将器材连成实验电路。 （2）写出实验步骤和实验中需要测量的物理量 。 （3）把上述的物理量作为已知量，写出计算串联电池组电动势的表达式__________。 2 太阳能是一种清洁、“绿色”能源，在我国上海举办的 2010 年世博会上，大量利用了太阳能电池，太 阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据 测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的 I-U 特性所 用的器材包括：太阳能电池，电源 E，电 流表 A，电压表 V，滑动变阻器 R，开关 S 及导线若干。 （1）为了达到上述目的，请将图 1 连成 一个完整的实验电路图。 （2）该实验小组根据实验得到的数据， 描点绘出了如图 2 的 I-U 图像，由图可 知，当电压小于 2. 00V 时，太阳能电池 的电阻________（填“很大”或“很小”）；当电压为 280V 时，太阳能电池的电阻约为_______Ω。 3 在做“用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻”的实验时 （1）某同学连接的实物图如图 1 所示，但当电键闭合时发现电压表有示数而电流表没有示数，实验前仪器 都检查过是好的，也就是说只可能是某根连接导线断了，那么，请你分析一下，可能发生断路故障的导线 是______（写出所有可能断的导线的编号）． （2）某同学在实验时使用的电流表量程为 0-0.6A，电压表量程为 0-3V，并加接了一个已知阻值的定值 电阻 R0，如图甲所示，试说明他加接此电阻的作用是______，并估算此电阻 R0 阻值的范围是______． （3）如果某同学把 R0 接到图乙位置，那么他改变滑动变阻器的阻值，测出两组对应的电流表和电压表示 数后，还能算出电池的电动势和内电阻吗？并说明简要理由． 4 某同学利用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻，实验中电表内阻对实验结果的影响很小，均 可以忽略不计．闭合电键 S 后，变阻器的滑动触头 P 由变阻器的一端滑到另一端的过程中，两电压表示数 随电流变化情况分别如图乙中的直线 a、b 所示． （1）将如图丙所示实物图中未连接的部分元件，按电路图连接成实验电路； （2）通过分析可知，图乙中直线 （填 a 或 b）表示电压表 V1 示数随电流表 A 示数变化的关系； （3）根据 U-I 图象中坐标轴表示的数据，可求出电源电动势 E= 内电阻 r= ． 5 图中 R 为已知电阻，Rx 为待测电阻，K1 为单刀单掷开关，K2 为单刀双掷开关，V 为电压表（内阻极大）， E 为电源（电阻不可忽略）。现用图中电路测量电源电动势ε及电阻 Rx。 （1）写出操作步骤； （2）由 R 及测得的量，可测得ε＝____________，Rx=___________。 6 某同学设计如图所示的电路测量电源电动势 E 及电阻 R1 和 R2 的阻值，实 验 器 材 有 ：待 测 电 源 E（ 不 计 内 阻 ），待 测 电 阻 R 1 ，待 测 电 阻 R 2 ，电 压 表 V（ 量 程 为 1.5V，内 阻 很 大 ），电 阻 箱 R（ 0-99.99 Ω） ， 单 刀 单 掷 开 关 S 1 ， 单 刀 双 掷 开 关 S 2 ， 导 线 若 干 ． ①先 测 电 阻 R 1 的 阻 值 ．请 将 甲 同 学 的 操 作 补 充 完 整 ：闭 合 S 1 ，将 S 2 切 换 到 a，调 节 电 阻 箱 ， 读 出 其 示 数 r 和 对 应 的 电 压 表 示 数 U l ， 保 持 电 阻 箱 示 数 不 变 ， 读 出 电 压 表 的 示 数 U 2 ． 则 电 阻 R 1 的 表 达 式 为 R 1 = ②该 同 学 已 经 测 得 电 阻 R l =4.8Ω，继 续 测 电 源 电 动 势 E 和 电 阻 R 2 的 阻 值 ．该 同 学 的 做 法 是 ： 闭 合 S 1 ，将 S 2 切 换 到 a，多 次 调 节 电 阻 箱 ，读 出 多 组 电 阻 箱 示 数 R 和 对 应 的 电 压 表 示 数 U， 由 测 得 的 数 据 ， 绘 出 了 如 图 所 示 的 1 U- 1 R图 线 ， 则 电 源 电 动 势 E= V， 阻 R 2 = Ω． 7 用多用电表探测图甲所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G 两点间和 F、G 两点间均有电压，E、F 两点间无电压；用欧姆测量，黑表笔（与电表内部电源的正极相连）接 E 点，红表笔（表电表内部电源的 负极相连）接 F 点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是图乙中     8 实 验 室 进 了 一 批 低 电 阻 的 电 磁 螺 线 管 ，已 知 螺 线 管 使 用 的 金 属 丝 电 阻 率 ρ=1.7×10 - 8 Ωm．课 外 活 动 小 组 的 同 学 设 计 了 一 个 试 验 来 测 算 螺 线 管 使 用 的 金 属 丝 长 度 ． 他 们 选 择 了 多 用 电 表 、 电 流 表 、 电 压 表 、 开 关 、 滑 动 变 阻 器 、 螺 旋 测 微 器 （ 千 分 尺 ） 、 导 线 和 学 生 电 源 等 ． （ 1） 他 们 使 用 多 用 电 表 粗 测 金 属 丝 的 电 阻 ， 操 作 过 程 分 以 下 三 个 步 骤 ： （ 请 填 写 第 ②步 操 作 ） ①将 红 、 黑 表 笔 分 别 插 入 多 用 电 表 的 “+” “-”插 孔 ； 选 择 电 阻 档 “×1”； ② ； ③把 红 黑 表 笔 分 别 与 螺 线 管 金 属 丝 的 两 端 相 接 ， 多 用 表 的 示 数 如 图 （ a） 所 示 ． （ 2）根 据 多 用 电 表 示 数 ， 为 了 减 少 实 验 误 差 ， 并 在 实 验 中 获 得 较 大 的 电 压 调 节 范 围 ，应 从 图 （ b） 的 A、 B、 C、 D 四 个 电 路 中 选 择 电 路 来 测 量 金 属 丝 电 阻 ； （ 3） 他 们 使 用 千 分 尺 测 量 金 属 丝 的 直 径 ，示 数 如 图 所 示 ，金 属 丝 的 直 径 为 mm；（ 4）根 据 多 用 电 表 测 得 的 金 属 丝 电 阻 值 ， 可 估 算 出 绕 制 这 个 螺 线 管 所 用 金 属 丝 的 长 度 约 为 mm（ 结 果 保 留 两 位 有 效 数 字 ） 9 把 一 只 电 阻 和 一 只 半 导 体 二 极 管 分 别 与 接 线 柱 A,B,C 连 接 ,元 件 放 在 盒 子 里 ， 盒 外 只 露 出 接 线 柱（ 如 图 所 示 ）现 用 多 用 电 表 欧 姆 档 进 行 测 量 ，结 果 是 : ⑴A,C:将表笔调换，前后读数相同 ， ⑵B、C:红笔接 B﹑黑笔接 C 时的读数很小，调换表笔，读数很 大⑶ A﹑B 间：红笔接 A，黑笔接 B 时的读数很大，调换表笔， 测得读数与 A、C 间数很接近。根据这一结果，请画出盒内的电 路图。 10 一电流表的量程标定不准确，某同学利用图 1 所示电路测量 该电流表的实际量程 Im。所 用器材有：量程不准的电流表 A1，内 阻 r1=10.0Ω，量程标称为 5.0mA；标准电流表 A2，内阻 r2=45Ω，量程 1.0mA ；标准电阻 R1，阻值 10.0Ω； 滑动变阻器 R，总电阻为 300.0Ω；电源 E，电动势 3. 0V，内阻不计；保护电阻 R2；开关 S； 导线。回答 下列问题： （1）在答题卡上（图 2 所示）的实物图上画出连线。 （2）开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑动端 c 应滑动至 端。 （3）开关 S 闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表 A1 满偏；若此时电流表 A2 的读数为 I2，则 A1 的量程 Im = （4）若测量时，A1 未调到满偏，两电流表的示数如图 3 所示，从图中读出 A1 的示数 I1= ，A2 的示 数 I2= ；由读出的 数据计算得 Im= 。（保留 3 位有效数字） （5）写出一条提高测量准确度的建议： 。 11 如图所示是一些准备用来测量待测电阻 Rx 阻值的实验器材，器材及其规格列表如下： 为了能正常进行 测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电 表读数有较明显的变化．请用实线代替导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求 的测量 Rx 阻值的电路． 12 某 同 学 利 用 DIS、定 值 电 阻 R 0 、电 阻 箱 R 1 等 实 验 器 材 测 量 电 池 a 的 电 动 势 和 内 阻 ，实 验 装 置 如 图 1 所 示 ．实 验 时 多 次 改 变 电 阻 箱 的 阻 值 ，记 录 外 电 路 的 总 电 阻 阻 值 R，用 电 压 传 感 器 测 得 端 电 压 U，并 在 计 算 机 上 显 示 出 如 图 2 所 示 的 1 U- 1 R关 系 图 线 a．重 复 上 述 实 验 方 法 测 量 电 池 b 的 电 动 势 和 内 阻 ， 得 到 图 2 中 的 图 线 b． （ 1） 由 图 线 a 可 知 电 池 a 的 电 动 势 E a = V， 内 阻 r a = Ω． （ 2）若 用 同 一 个 电 阻 R 先 后 与 电 池 a 及 电 池 b 连 接 ，则 两 电 池 的 输 出 功 率 P a P b（ 填“大 于 ”、“等 于 ”或“小 于 ”） 两 电 池 的 效 率 η a η b 132007 年诺贝尔物理学奖授予了两位发 现“巨磁电阻”救应的物理学家。材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可 以测量磁感应强度。 若图 1 为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线，其中 RB、R0 分别表示有、无磁场时磁敏电阻 的阻值。为了测量磁感应强度 B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值 RB。请按要求完成下列实验。 （1）设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，在图 2 的虚线框内画出实验电路原理图（磁敏电阻 及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为 0.6～1.0T，不考虑磁场对电路其它部分的影响）。要 求误差较小。提供的器材如下：A.磁敏电阻，无磁场时阻值 R0=150Ω B.滑动变阻器 R，全电阻约 20Ω C.电流表．量程 2.5mA，内阻约 30Ω D.电压表，量程 3V，内阻约 3kΩ E.直流电源 E，电动势 3V，内 阻不计 F.开关 S，导线若干. （2）正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数 据如表： 根据上表可求出磁敏电阻的测量值 RB=________Ω，结合图 1 可知待测磁场的磁感应强度 B=_________T。 （3）试结合图 1 简要回答，磁感应强度 B 在 0～0.2T 和 0.4～1.0T 范围内磁敏电阻阻直的变化规律有何 不同？ （4）某同学查阅相关资料时看到了图 3 所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻一磁感应强度特性曲线（关 于纵轴对称），由图线可以得到什么结论？