【物理】2019届二轮复习电学实验作业（全国通用） 9页

第一部分　专题六　第2讲　电学实验 一、单项选择题 ‎1．(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。‎ 要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。回答下列问题。‎ ‎(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。‎ 图6－2－16‎ ‎(2)电阻箱的阻值应取R1＝______ Ω，R2＝______ Ω。(保留到个位)‎ 解析　(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如答图所示。如图所示。‎ ‎(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1＝＝100 Ω，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R2＝＝2 910 Ω。‎ 答案　(1)如图所示 ‎(2)100　2 910‎ ‎2．(2018·银川模拟 ‎)某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。现用如下图6－2－17所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应。已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：‎ A．电源E(3 V，内阻约为1 Ω)‎ B．电流表A1(0～0.6 A，内阻r1约为1 Ω)‎ C．电流表A2(0～0.6 A，内阻r2＝5 Ω)‎ D．开关S，定值电阻R0‎ 图6－2－17‎ ‎(1)为了较准确地测量电阻Rx的阻值，请完成虚线框内的电路图的设计。‎ ‎(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx＝________(用字母表示)。‎ ‎(3)改变力的大小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值，最后绘成的图像如上图6－2－17所示。当F竖直向下(设竖直向下为正方向)时，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx＝____________。(各物理量单位均为国际单位)‎ ‎(4)定值电阻R0的阻值应该选用________。‎ A．1 Ω　　　　B．5 Ω　　　　C．10 Ω　　　　D．20 Ω 解析　(1)由于题目中没有电压表，为了比较准确测量电阻Rx的阻值，由于知道电流表A2的阻值，所以用电流表A2的作为电压表使用，电流表A1连在干路上即可求出电阻Rx的阻值。电路图如图所示 ‎(2)根据串并联和欧姆定律得：I2r2＝(I1－I2)Rx，解得：‎ Rx＝；‎ ‎(3)从图像上可以看出压力方向改变，其阻值不变，其电阻与压力关系为一次函数，由图像可得：Rx＝16－2F；‎ ‎(4)电路图知，当定值电阻过大，会使其分压过大，实验操作中会使电流表的示数过小，产生较大误差，故选用较小的定值电阻，故选B。‎ 答案　(1)‎ ‎(2)　(3)16－2F　(4)B ‎3．(2018·河北一模)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请回答下列问题：‎ 图6－2－18‎ ‎(1)在使用多用电表测量时，若选择开关拨至“1 A”挡，指针的位置如图6－2－18(a)所示，则测量结果为________A；‎ ‎(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b)所示，电池的电动势为E，R0为调零电阻，某次将待测电阻用电阻箱代替时，电路中电流I与电阻箱的阻值Rx 关系如图(c)所示，则此时多用电表的内阻为________Ω，该电源的电动势E＝________V。‎ ‎(3)下列判断正确的是______。‎ A．在图(b)中，电表的左、右插孔处分别标注着“＋”、“－”‎ B．因为图(c)是非线性变化的，所以对应欧姆表的刻度盘上的数字左小右大 C．欧姆表调零的实质是通过调节R0，使Rx＝0时电路中的电流达到满偏电流 D．电阻Rx的变化量相同时，Rx越小，则对应的电流变化量就越大 解析　(1)选择开关置于“1 A”时，选择表盘第二排刻度进行读数，分度值为0.02 A，对应刻度示数为23，故测量结果为0.02×23＝0.46 A；‎ ‎(2)根据Ig＝，I＝，由图可得Ig＝0.6 A，当I＝0.3 A时，Rx＝15 kΩ，解得 R内＝15 kΩ＝1.5×104 Ω，E＝9.0 V；‎ ‎(3)根据电流红进黑出，在图(b)中，电表的右、左插孔处分别标注着“＋”、“－”，故A错误；函数图像是非线性变化，导致欧姆表刻度不均匀，示数左大右小是由于外电阻增大，电路电流减小造成的，故B项错误。欧姆表调零通过调节滑动变阻器R0，调节至待测电阻Rx为零(即两表笔短接)时，电流表满偏，对应欧姆表示数为零，故C正确；欧姆表刻度不均匀的原因是待测电阻和电路电流关系非线性变化，而且I－Rx切线斜率大小随待测电阻值增大而减小，即Rx阻值变化量对应电流变化量随待测电阻增大而减小，欧姆表刻度左密右疏，故D正确。‎ 答案　(1)0.46　(2)1.5×104　9.0　(3)CD ‎4．(2018·开封一模)某同学为了将一量程为3 V的电压表改装成可测量电阻的仪表－欧姆表 ‎(1)先用如图6－2－19a所示电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关，将电阻箱阻值调到3 kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱阻值调到12 kΩ时，电压表指针指在如图b所示的位置，则电压表的读数为________V。由以上数据可得电压表的内阻Rv＝______kΩ；‎ 图6－2－19‎ ‎(2)将图a的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图c所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：将两表笔断开，闭合开关，调节电阻箱，使指针指在“3.0 V”处，此处刻度应标阻值为____(填“0”或“∞”)；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻找出对应的电压刻度，则“1 V”处对应的电阻刻度为______kΩ；‎ ‎(3)若该欧姆表使用一段时间后，电池内阻不能忽略且变大，电动势不变，但将两表笔断开时调节电阻箱，指针仍能满偏，按正确使用方法再进行测量，其测量结果将________。‎ A．偏大　　　B．偏小　　　C．不变　　　D．无法确定 解析　(1)由图(b)所示电压表表盘可知，其分度值为0.1 V，示数为1.50 V；电源内阻不计，由图(a)所示电路图可知，电源电动势：E＝U＋IR＝U＋R，由题意可知：‎ E＝3＋×3 000，E＝1.5＋×12 000，解得：RV＝6 000 Ω＝6 kΩ，E＝4.5 V；‎ ‎(2)两表笔断开，处于断路情况，相当于两表笔之间的电阻无穷大，故此处刻度应标阻值为∞，当指针指向3 V时，此时电阻箱的阻值为R＝3 kΩ，当电压表示数为1 V时，由U＝R并·＝·解得Rx＝1 kΩ。‎ ‎(3)设电池内阻为r时，电阻箱电阻调为R，电压表满偏，则Ig＝ 当电池内阻变为r′时，电阻箱电阻调为R′，电压表满偏，则Ig＝以上两式可知，r＋R＝r′＋R′‎ 当测某个电阻Rx时，有U＝·U′＝·比较可知，若电压相同则R′x＝Rx，即测量结果不变，C正确。‎ 答案　(1)1.50　6　(2)∞　1　(3)C ‎5．(2018·郑州一模)在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用的测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。‎ 图6－2－20‎ ‎(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，某一次测量结果(接近多次测量的平均值)如图1所示，其读数为______mm。‎ ‎(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx的阻值(约为15 Ω)，实验提供了如下器材：‎ A．电池组E(电动势为3 V，内阻约为1 Ω)‎ B．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)‎ C．电流表A2(量程为0～3 A，内阻约为0.02 Ω)‎ D．电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为5 kΩ)‎ E．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为5 kΩ)‎ F．电阻箱R(阻值范围为0～999.9 Ω，额定电流为1 A)‎ G．开关S，导线若干 为使测量尽可能准确，电流表应选用________，电压表应选用________；(填器材前的字母标号)应采用图2给出的________电路进行测量。‎ ‎(3)根据记录的电阻箱阻值R及对应电流表示数I和电压表示数U ‎，在坐标纸上作－图像如图3所示，根据图像可得金属丝的电阻Rx＝________Ω(保留两位有效数字)。‎ ‎(4)根据以上数据估算金属丝的电阻率约为______(填选项前的字母标号)。‎ A．4×10－2Ω·m　　　　　　　B．4×10－3Ω·m C．4×10－6Ω·m D．4×10－8Ω·m ‎(5)关于本实验的误差，下列说法中正确的是______(填选项前的字母标号)。‎ A．用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B．由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C．若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D．用－图像处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差 解析　(1)由图示螺旋测微器可知，其读数为：0 mm＋39.9×0.01 mm＝0.399 mm。‎ ‎(2)电源电动势为3 V，则电压表选D电压表V1(量程为0～3 V，内阻约为5 kΩ)；通过电阻丝的最大电流约为：Imax≈＝ A＝0.2 A，电流表选择B电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为0.5 Ω)；‎ 由题意可知，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应选择外接法；由题意可知，待测电阻阻值约为15 Ω，电阻箱最大阻值为99.99 Ω，为测多组实验数据，电阻箱应与待测电阻并联，如果串联所测实验数据太少，应选择图甲所示实验电路。‎ ‎(3)由图甲所示实验电路，根据并联电路特点与欧姆定律得：I＝＋，整理得：＝＋，－图像的截距：b＝＝0.06 Ω－1，则待测电阻阻值：Rx＝≈17 Ω。‎ ‎(4)由电阻定律可知：Rx＝ρ＝ρ，则电阻率ρ＝＝ ‎ Ω·m≈4×10－6 Ω·m，故选C。‎ ‎(5)读数引起的误差是由人为因素引起的，属于偶然误差，用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于偶然误差，故A项错误；由电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差，不是偶然误差，故B项错误；若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差，故C项正确；用－图像处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差，不能消除系统误差，故D项正确。‎ 答案　(1)0.399　(2)B　D　甲　(3)17　(4)C　(5)CD ‎6．(2018·长沙一模)指针式多用表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：‎ ‎(1)在使用多用电表测量时，指针的位置如图6－2－21甲所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为________；若选择开关拨至“50 mA”挡，则测量结果为________。‎ 图6－2－21‎ ‎(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示，电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图像如图丙所示，则该图像的函数关系式为________；‎ ‎(3)(多选)下列根据图丙中I－Rx图线做出的解释或判断中正确的是________。‎ A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左小右大 B．欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx＝0时电路中的电流I＝Ig C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏 D．测量中，当Rx的阻值为图丙中的R2时，指针位于表盘中央位置的左侧 解析　(1)所测的电阻R＝18×1＝18 Ω。‎ 选择开关拨至“50 mA”挡，则电流为I＝22.3 mA。‎ ‎(2)根据闭合电路欧姆定律得，I＝＝。‎ ‎(3)因为Rx＝－r－R0－Rg，当电流比较大时，则电阻比较小，当电流比较小时，则电阻比较大，所以欧姆表示数左大右小，而图线是非线性变化，影响的是刻度的疏密，故A错误。当Rx＝0，I＝，此时电流为满偏电流，故B正确。Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，故C正确。测量中，当Rx的阻值为图乙中的R2时，电流比半偏电流小，指针位于表盘中央位置的左侧，故D正确。‎ 答案　(1)18 Ω　22.3 mA　(2)I＝　(3)BCD