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- 2021-05-25 发布
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专题(五) [专题5 电学实验专题]
1.2012·松江期末太阳能是一种清洁、绿色能源.在上海举办的2010年世博会上,大量使用了太阳能电池.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.某实验小组通过实验,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、电压表、滑动变阻器R、开关S及导线若干.
甲 乙
图Z5-1
(1)为了描绘出完整的I-U特性曲线,在图Z5-1甲中A处接________表,B处接________表,并将图甲连成完整的实验电路图.
(2)该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙所示的I-U图象,图中PQ为过P点的切线.由图可知,当电压小于2.00 V时,太阳能电池的电阻________(选填“很大”或“很小”);当电压为2.80 V时,太阳能电池的电阻约为________Ω.
2.2012·杨浦测试实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联,测量实际电流表G内阻Rg的电路如图Z5-2所示.所用电流表G的满偏电流Ig为200 μA,内阻Rg估计在400~600 Ω之间.
图Z5-2
(1)按图Z5-2测定电流表G的内阻Rg,需要选用合适的器材,现有供选用的器材如下:
A.滑动变阻器(阻值范围0~200 Ω)
B.滑动变阻器(阻值范围0~175 Ω)
C.电阻箱(阻值范围0~999 Ω)
D.电阻箱(阻值范围0~99999 Ω)
E.电源(电动势6 V,内阻0.3 Ω)
F.电源(电动势12 V,内阻0.6 Ω)
按实验要求,R最好选用________,R′最好选用________,E最好选用________.(填入选用器材的字母代号)
(2)请将以下各实验步骤填写完整.
①依照电路原理图将实物连接成实验线路,开始时两个开关均断开.
②将R阻值调至最大,闭合开关________,调节________的阻值,使电流表达到满刻度.
③闭合________,调节R′的阻值使电流表达到________.
④读出R′的读数,即为电流表的内阻.
(3)这种方法测出的电流表的内阻Rg比它的真实值______(选填“偏大”“偏小”或“相等”).
3.2012·中山期末为了测量某一未知阻值的电阻Rx,实验小组找来以下器材:电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)、电流表(0~0.6 A,内阻约1 Ω)、滑动变阻器(0~15 Ω,2 A)、电源(3 V,内阻很小)、开关与导线,该小组同学实验操作如下,请你按要求填写:
①断开开关,请按图Z5-3甲所示的电路图在图乙中连接实物图;
甲
乙
图Z5-3
②如图乙所示,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于________端.
③闭合开关,缓慢调节滑动变阻器,得到多组电压表与电流表的读数,建立合适的坐标系作出I-U图如图Z5-4所示;
图Z5-4
④整理仪器.
(1)根据I-U图可得,该未知电阻的阻值为Rx=______.(保留两位有效数字)
(2)由于实验中使用的电表不是理想电表,会对实验结果造成一定的影响,
则该小组同学实验测出的电阻值____________ Rx的真实值(填“大于”“小于”或“等于”).
(3)利用现有的仪器,为了更加精确地测量这个电阻的阻值,你给该实验小组的建议是:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
4.2012·贵州五校联考测量一量程已知的电压表的内阻,器材如下:
A.待测电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ)
B.电流表(量程3 A,内阻为0.01 Ω)
C.定值电阻(R=3 kΩ,额定电流0.5 A)
D.电池组(电动势略小于3 V,内阻不计)
E.开关两只
F.导线若干
(1)为了能更准确地测出该电压表内阻的大小,请将你设计的实验电路图画在方框内.
(2)用你设计的电路进行实验时,需要直接测量的物理量有 ____________和____________;用上述所测各物理量表示电压表内阻,其表达式应为RV=__________.
5.2012·株洲检测中国机器人农民发明家吴玉禄只有小学文化,为了给他的机器人找一个可充电电池,他在废品站找到了一个像电池一样有两个电极的装置,上面标有“TNT”字样,他高兴地拿回去充电,结果差点丢了性命.如果你是他的儿女,为了安全起见,你能给他提出一些建议或帮助吗?
(1)经上网查找,这是只工业电雷管,在充电时电能转化成热能会引发爆炸.给你一个多用电表你会选择________(填“直流电流”“直流电压”或“电阻”)挡来判断它是否为电池,可保证既安全又方便.
(2)经核实该电雷管全电阻值为6 Ω,其中电热丝阻值为5 Ω,引脚线长2 m,阻值为1 Ω,当通以0.45 A电流时约6 s爆炸,若吴玉禄用5.4 V的电压给它充电,理论上约________s爆炸.
(3)某兴趣小组发扬吴玉禄精神,用伏安法设计了一实际测量上述单只电雷管电阻的电路.准备了以下实验器材:
待测电雷管Rx,炸药桶(保护作用,防爆破)
电流表A1:量程0.5 A 、内阻约0.5 Ω
电流表A2:量程30 mA、内阻约30 Ω
电压表V1:量程30 V、内阻约10 kΩ
电压表V2:量程2 V、内阻约3 kΩ
滑动变阻器R:0~10 Ω
电阻箱R0:0~999.9 Ω,0.1 A
干电池E:电动势1.5 V,内阻约0.1 Ω
开关S及导线若干.
①请设计一个较合理的电路原理图,画在方框内,要求通过电雷管的电流不超过27 mA,电压能从零调节,尽可能减小误差.
②写出Rx的计算公式Rx=____________;说明公式中各物理量的意义:________________________________________________________________________.
6.2012·苏北四市二模某同学要测量电阻Rx(阻值约18 Ω)的阻值,实验室提供如下器材:电池组E(电动势3 V,内阻约1 Ω);电流表A(量程0~0.6 A,内阻约0.5 Ω);电压表V(量程0~3 V,内阻约5 kΩ);电阻箱R(阻值范围0~99.99 Ω,额定电流1 A);开关S,导线若干.
(1)为使测量尽可能准确,应采用图Z5-5________________________________________________________________________
所示的电路进行测量.
A B
C D
图Z5-5
(2)下表中记录了电阻箱阻值R及对应电流表A、电压表V的测量数据I、U,请在图Z5-6上作出-图象,根据图象得出电阻Rx的测量值为__________Ω.
次数
1
2
3
4
5
R/Ω
8
12
16
20
24
I/A
0.44
0.36
0.32
0.29
0.25
U/V
2.30
2.40
2.56
2.60
2.70
/Ω-1
0.19
0.15
0.12
0.11
0.09
/Ω-1
0.13
0.08
0.06
0.05
0.04
图Z5-6
(3)此实验中电阻Rx的测量值与真实值相比________________________________________________________________________
(选填“偏大”或“偏小”).
专题(五)
1.(1)电压 电流 如图所示 (2)很大 1.0×103
[解析] (1)在图甲中并联元件A为电压表,串联元件B为电流表,因为电流和电压从0开始可调,所以滑动变阻器选择分压式接法.
(2)当电压小于2.0 V时,电流趋近0,太阳能电池的电阻很大;当电压为2.80 V时,电流约为2.8 mA,太阳能电池的电阻约为1000 Ω.
2.(1)D C F (2)②S1 R ③S2 半偏 (3)偏小
[解析] (1)为保证闭合S2前后干路的电流几乎不变,R应选大电阻,即R最好选用D;R′的最大阻值要比电流表内阻略大,最好选用C;应使R≫R′,R的电阻越大,测量电路的系统误差越小,电源E最好选用F;
(2)本题属半偏法测电阻,关键的实验步骤是先满偏,再半偏,即②中将R阻值调至最大,闭合开关S1,调节R的阻值,使电流表达到满刻度;③中闭合S2,调节R′的阻值使电流表达到半偏.
(3) 当表头半偏时干路电流就大于表头的满偏电流,流过电阻箱的电流就大于流过表头的电流,所以电阻箱的阻值略小于表头内阻.
3.如图所示a
(1)5.0 Ω (2)大于 (3)电流表外接
[解析] 闭合开关前,应使滑动变阻器的滑片处于电阻最大的位置,即置于a端;I-U图线的斜率为该电阻的阻值:Rx=5.0 Ω;实验中使用的电流表串联分压,电压表的读数大于Rx两端的实际电压,实验测出的电阻值大于Rx的真实值;由于待测电阻Rx<,电流表采用外接法.
4.(1)如图所示
(2)S1闭合,S2断开时电压表的读数U1 S1、S2均闭合时电压表的读数U2
[解析] 当S1闭合,S2断开时,电压表读数U1=E-UR;当S1、S2均闭合后,电压表读数U2=E,由串联电路中电流相等,有= ,则RV=.
5.(1) 直流电压 (2)1.5
(3)①如图所示
②-R0 U为电压表读数,I为电流表读数,R0 电阻箱读数
[解析] (1)判断它是否为电池,应选用多用电表的直流电压档;
(2)爆炸需要的热量Q=I2Rt=0.452×5×6 J=6.1 J,若用5.4 V的电压充电,则Q=Rt′=×5×t′=6.1 J,则t′≈1.5 s.
(3)电压能从零调节,滑动变阻器用分压式连接;要求通过电雷管的电流不超过27 mA,电流表选A2,最大电压Um=ImR=162 mV,要求用伏安法测量,电压表选V2足够,还需要与待测电雷管Rx串联电阻分压保证电压表读数有效.串联电阻最小阻值R0= Ω-6 Ω=68 Ω,又R0+Rx<,电流表选用外接法,电路图如图所示;对Rx和R0部分电路,R0+Rx=,则Rx=-R0.
6.(1)A (2) 如图所示 16.7 (3)偏小
[解析] (1)用电压表测量Rx两端的电压时,通过Rx的最大电流约0.17 A,若用电流表直接测量此电流,电流表指针偏转角度过小,故应把电阻箱R与待测电阻Rx并联;
(2)对电阻Rx和R并联的部分电路,有I=+,则=+,图象的纵轴截距=0.06,测量值Rx=16.7 Ω.
(3)考虑电压表的并联分流,则 =++,图象的纵轴截距为+=,此实验中电阻Rx的测量值与真实值相比偏小.