【物理】2019届二轮复习 电学实验与创新 作业 （全国通用） 10页

专题五 第 14 讲 电学实验与创新 限时：40 分钟 1．(2018·苏锡常镇四市高三下学期模拟)某实验小组用如下器材来测量电压表的内阻。 A．待测电压表(量程 3V，内阻约几千欧) B．电流表(量程 0.6A，内阻约 0.1Ω) C．电池组(电动势约 3V，内阻可忽略) D．滑动变阻器 R0 E．变阻箱 R(0～9999Ω) F．开关和导线若干 (1)图甲是某同学设计的电路，大家讨论后一致认为此电路不可行，你认为原因是__D___； A．R0 阻值较小 B．电流表存在内阻 C．电压表无法准确读数 D．电流表无法准确读数 (2)同学们改用图乙电路进行测量，设电阻箱的阻值为 R，电压表的示数为 U，为了根据 图象能求得电压表的内阻，应该作 1 U －R___图线(选“1 U －R”、填“U－R”、U－1 R)； (3)请根据你选择的坐标轴和下表的数据，在图丙中标上合适的标度作出相应图线； R/kΩ 0.6 1.5 2 3 4 5 U/V 2.5 2 1.8 1.5 1.3 1.13 1 R/kΩ－1 1.67 0.67 0.5 0.33 0.25 0.20 1 U/V－1 0.40 0.50 0.56 0.67 0.78 0.88 答案：如图所示 (4)根据你所画出的图线，求出电源的电动势 E＝__2.8～3.2___V，电压表内阻 Rv＝__2.8～ 3.5___kΩ(保留两位有效数字)。 [解析] (1)设计者认为电压表测自身的电压，电流表测流过电压表的电流，据 RV＝UV IA 可 求出电压表内阻。但图甲电路闭合开关后，电路中电流太小，电流表几乎不偏转。故 D 项是 电路不可行的原因。 (2)对乙图，由闭合电路欧姆定律可得 E＝U＋ U RV R，整理得1 U ＝1 E ＋ 1 ERV R，则根据图象能 求得电压表的内阻，应该作1 U －R 图线。 (3)选择作1 U －R 图线，描点连线如图。 (4)据图线纵截距可得1 E ＝0.34，解得：E＝2.9V 据图线斜率可得： 1 ERV ＝0.89－0.34 5－0 ，解得：RV＝3.0kΩ。 2．(2018·北京市丰台区高三下学期模拟)用如图所示的多用电表进行如下实验。 (1)将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，发现指针偏转角度过大。为了 得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按__BC___(填选项前的字母) 的顺序进行操作，再将两表笔分别与待测电阻相接，进行测量。 A．将 K 旋转到电阻挡“×1k”的位置 B．将 K 旋转到电阻挡“×10”的位置 C．将两表笔短接，旋动部件 T，对电表进行校准 (2)测量二极管的正向导通电阻时，红表笔应接二极管的__负极___(填“正极”、“负 极”)。 [解析] (1)欧姆表指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换小挡进行测量，应将旋 转开关 K 置于“×10”，然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理实验步骤是 BC。(2)测量 二极管正向导通电阻时，应把红表笔接二极管负极，黑表笔接二极管正极。 3．(2018·海南省高三下学期高考压轴卷)用伏安法测定一个待测电阻 Rx 的阻值(阻值约为 200Ω)，实验室提供如下器材： 电池组 E(电动势 3V，内阻不计) 电流表 A1(量程 0～15mA，内阻约为 100Ω) 电流表 A2(量程 0～300μA，内阻为 2000Ω) 滑动变阻器 R1(阻值范围 0～20Ω，额定电流 2A) 电阻箱 R2(阻值范围 0～9999Ω，额定电流 1A) 开关 S、导线若干 要求实验中尽可能准确地测量 Rx 的阻值，请回答下面问题： (1)将电流表 A2 与电阻箱串联，改装成一个量程为 3.0V 的电压表，需将电阻箱阻值调到 __8000___Ω； (2)在方框中完整画出测量 Rx 阻值的电路图，并在图中标明器材代号； 答案：如图所示 (3)调节滑动变阻器 R1，两表的示数如图所示，可读出电流表 A1 的示数是__8.0___mA， 电流表 A2 的示数是__150___μA，测得待测电阻 Rx 的阻值是__191___Ω。(计算结果保留整数) [解析] (1)将电流表 A2 与电阻箱串联组成电压表；改装后电压表量程是 3V，则电阻箱 阻值 R＝U－I2grA2 I2g ＝8000Ω； (2)用电流表 A1 测量电流，滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采 用分压接法，待测电阻阻值约为 200Ω，电流表 A1 内阻约为 100Ω，电压表内阻为 RV＝8000Ω ＋2000Ω＝10000Ω，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法，电路图如图所 示： (3)由图示可知，电流表 A1 的示数为 8.0mA，电流表 A2 的示数是 150μA；根据欧姆定律 可得：Rx＝ IA2RV IA2－IA1 ＝191.1Ω。 4．(2018·北京市海淀区高三下学期二模)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小 灯泡的规格为“3.0V，0.5A”，实验电路如图所示。现备有下列器材： A．电流表 A(量程 0～0.6A，内阻约 0.1Ω) B．电压表 V(量程 0～3V，内阻约 3kΩ) C．滑动变阻器 R1(0～5Ω，3.0A) D．滑动变阻器 R2(0～100Ω，1.25A) E．电源 E(电动势为 3.0V，内阻不计) F．开关 S 和若干导线 (1)为了调节方便，滑动变阻器应选用__C___(请填写选项前对应的字母) (2)请根据图中的电路，用笔画线代替导线，将图中的器材连接成完整的实验电路。(不要 改动已连接的导线) 答案：如图所示 (3)测得通过小灯泡的电流与加在它两端的电压数据，如下表所示。 组数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 I/A 0 0.09 0.21 0.34 0.40 0.46 0.50 根据上表中实验数据，在图所示的坐标图上作出该灯泡的 I－U 图线。由图线发现在电 流 I 增大过程中，小灯泡电阻__变大___(选填“减小”、“不变”或“增大”)。 (4)由 I－U 图线可知，小灯泡两端电压为 2.4V 时的实际功率是__1.2___W(结果保留两位 有效数字)。 (5)滑动变阻器 a 端与滑片 P 之间的电阻为 RX，滑动变阻器最大阻值为 RP，若在该实验 中分别接入滑动变阻器 R1、R2，调整小灯泡两端的电压 U，则在额定电压范围内，U 随RX RP 变 化的图象可能正确的是__B___。 [解析] (1)灯泡的电流和电压从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，为了便于测 量，滑动变阻器的阻值选小的(滑动变阻器 R1(0～5Ω，3.0A))，故选 C； (2)根据图中的电路，用笔画线代替导线，将图中的器材连接成完整的实验电路为 (3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示 该小灯泡的 I－U 图线如图所示，由图线可知，电阻随着电流增大而增大； (4)根据图可知，灯泡两端电压为 2.4V 时，通过灯泡的电流为 0.49A，实际功率是 P＝UI ＝2.4×0.49W＝1.2W； (5)由图可得 U＝ E RxRL Rx＋RL ＋RP－Rx · RxRL Rx＋RL ，若在该实验中接入滑动变阻器 R1 调整小灯泡两 端的电压 U， RxRL Rx＋RL ≈Rx，整理可得 U＝ E RP ·Rx＝E·Rx RP ； 若在该实验中接入滑动变阻器 R2 调整小灯泡两端的电压 U， RxRL Rx＋RL ≈RL，整理可得 U＝ ERL RL＋RP－Rx ＝ ERL RP RL RP ＋1－Rx RP ，随Rx RP 的增大而增大，故 ACD 错误，B 正确；故选 B。 5．(2018·广西陆川县高三下学期二模)小明刚从超市购买一节干电池，于是他想测定该干 电池的电动势和内阻，小明做实验中，备有下列器材： A．干电池(电动势约为 1.5V，内阻小于 0.5Ω) B．电流表 G(满偏电流 1.5mA，内阻为 10Ω) C．电流表 A(0～0.6A，内阻约为 0.1Ω) D．滑动变阻器 R1(0～20Ω，10A) E．滑动变阻器 R2(0～100Ω，1A) F．定值电阻 R3＝0.5Ω G．定值电阻 R4＝990Ω H．开关、导线若干 (1)为方便且能较准确地进行测量，应选用滑动变阻器__D___(填写序号)； (2)小明按照自己设计的实验方案，画图处理数据，由于是新电池内阻很小，发现图象斜 率较小，给数据的处理带来了很大的障碍。请在下面所给方框内画出利用本题提供的器材帮 助小明改进实验方案，要求测量误差尽可能的小； 答案：实验原理图如图所示 (3)某同学根据他设计的实验测出了六组 I1(电流表 G 的示数)和 I2(电流表 A 的示数)，请 在所给坐标纸上使用适当的数据，做出 I1 和 I2 的关系图线； 序号 1 2 3 4 5 6 I1/mA 1.40 1.36 1.35 1.28 1.20 1.07 I2/A 0.10 0.15 0.23 0.25 0.35 0.50 答案：如图所示： (4)根据图线可得，被测电池的电动势为__1.48(1.47～1.49)___V，内阻为__0.30(0.25～0.35 均正确)___Ω。 [解析] (1)为方便实验操作，滑动变阻器的阻值不能太大，选择 D 比较合适。 (2)由于没有电压表，给定的电流表 G 可与定值电阻 R4 串联作电压表使用；图象的斜率 等于电源的内阻，由于是新电池内阻很小，发现图象斜率较小，给数据的处理带来了很大的 障碍，所以电源串联一个电阻作等效内阻，实验电路如图所示； (3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出 I1－I2 图象如图所示 (4)则由闭合电路欧姆定律可知：I1(R4＋RA)＝E－I2(R＋R3)，变形 I1＝ 1 1000E－ 1 1000I2(r＋ R3)，由图可知，图象与纵坐标的交点为 1.48mA，解得 E＝1.48V；由图象可知 r＝0.32Ω。