【物理】2019届二轮复习电学实验与创新作业（江苏专用） 12页

第2讲　电学实验与创新 专题强化练 ‎1．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下：‎ ‎(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度为L＝________ mm；‎ 图1‎ ‎(2)用螺旋测微器测量其直径如图2，由图可知其直径为D＝________ mm；‎ 图2‎ ‎(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻R，表盘的示数如图3，则该电阻的阻值约为________Ω.‎ 图3‎ 答案　(1)50.15　(2)4.700　(3)120‎ 解析　(1)由题图可知，游标卡尺主尺读数为50 mm，游标尺读数为3×0.05 mm＝0.15 mm，游标卡尺读数为50 mm＋0.15 mm＝50.15 mm；‎ ‎(2)由题图可知，螺旋测微器固定刻度读数为4.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm＝0.200 mm，螺旋测微器读数为4.5 mm＋0.200 mm＝4.700 mm；‎ ‎(3)用多用电表的电阻“×10”挡，由题图可知，电阻阻值为12×10 Ω＝120 Ω.‎ ‎2．在“练习使用多用电表”实验中，请回答下列问题：‎ ‎(1)甲同学先用多用电表电阻挡“× 100”测量标有“220 V　100 W”的白炽灯电阻时发现指针偏转角度过大，为了减小测量误差，下列选项中合理的操作顺序为________(填写选项前的字母)．‎ A．将选择开关旋转到 “×1 k ”的位置 B．将选择开关旋转到 “×10”的位置 C．用两表笔与白炽灯连接好并读数 D．将两表笔短接，进行欧姆调零 ‎(2)若甲同学为了减小测量误差，按正确的实验操作，用多用电表电阻挡测量标有“220 V　100 W”的白炽灯时指针停在图4所示的位置，则此白炽灯电阻的测量值为________ Ω.‎ 图4‎ ‎(3)乙同学发现该多用电表“直流50 V”挡损坏了，但“直流10 V”挡能正常使用．查阅资料知道，电压挡内部原理如图5所示，表头A的满偏电流为1 mA.打开多用电表外壳发现电路板上的电阻R2被烧坏了，则乙同学应用阻值为________ kΩ的电阻替换R2的位置，就可以修好“直流50 V”挡．‎ 图5‎ 答案　(1)BDC　(2)140　(3)40‎ 解析　(1)用多用电表电阻挡“× 100”测量标有“220 V　100 W”‎ 的白炽灯的电阻时发现指针偏转角度过大，说明倍率挡选择过大，则要改用“×10”挡，调零后再进行测量，操作步骤为：BDC.‎ ‎(2)欧姆表读数为：14×10 Ω＝140 Ω.‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律可知：10 V＝Ig(rg＋R1)；50 V＝Ig(rg＋R1＋R2)‎ 联立得：40 V＝IgR2，解得R2＝40 kΩ.‎ ‎3．(2018·苏州市期初调研)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中：‎ ‎(1)小组同学正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图6甲、乙、丙所示，则它们的读数值依次是________ mm、________ A、________ V.‎ 图6‎ ‎(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～10 Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约几十千欧，电源为干电池组(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势E＝4.5 V，内阻较小．则A、B两电路图中，________(选填字母代号)电路为本次实验应当采用的较好电路，但用此电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏________(选填“大”或“小”)．‎ ‎(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA＝2.0 Ω，那么能准确测量出金属丝电阻Rx的电路应是A、B两电路图中的________电路(选填字母代号)．使用该电路实验时，电流表示数为I、电压表示数为U，则金属丝电阻Rx＝________( 用题中字母代号表示)‎ 答案　(1)0.999　0.44　2.27　(2)A　小　(3)B　－RA 解析　(1)螺旋测微器固定部分读数为0.5 mm，可动部分可估读为49.9×0.01 mm＝0.499 mm，故读数为：0.5 mm＋0.499 mm＝0.999 mm；电流表量程为0.6 A，则最小分度为0.02 A，读数为0.44 A；电压表量程为3 V，最小分度为0.1 V，需估读一位，故读数为：2.27 V.‎ ‎(2)因电源不能在大功率下长时间使用，则本实验应采用限流接法；同时电压表内阻较大，由以上读数可知，待测电阻的内阻约为5 Ω，故采用电流表外接法误差较小；在实验中电压表示数准确，但电流表测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小，所以选A电路，此电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏小．‎ ‎(3)因已知电流表内阻的准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻，故应选B电路；待测电阻及电流表总电阻：R＝，则待测电阻Rx＝R－RA＝－RA.‎ ‎4．(2018·盐城市三模)小明测量LED(发光二极管)在额定电压(2.5 V)时的电阻．他选择的器材有：滑动变阻器(0～10 Ω)；电压表(量程3 V，内阻3 kΩ)；电动势为3.0 V的电源；多用电表(电流挡：量程1 mA，内阻40 Ω；量程10 mA，内阻4 Ω；量程100 mA，内阻0.4 Ω)．‎ ‎(1) 在判断LED极性时，小明先将多用电表选择开关旋至“×10”挡，调节好多用电表，将二极管两极与表笔相接，多用电表的示数如图7甲所示时，多用电表红表笔(插在A孔中)与二极管的________(选填“正”或“负”)极相接触．‎ 图7‎ ‎(2)再将多用电表的选择开关旋至“100 mA”挡，将其接入图乙所示电路．多用电表红表笔应与________(选填“1”或“2”)连接．‎ ‎(3)闭合开关，移动滑片，电压表示数为2.50 V时，多用电表示数为8 mA，则该LED在额定电压时的电阻为________ Ω.‎ ‎(4)为了更准确地测出LED在额定电压时的电阻，在不更换实验器材的条件下，对小明的实验提出两点改进建议：①____________________；②__________________________________.‎ 答案　(1)负　(2)2　(3)312.5 (4)①将多用电表的选择开关旋至“10 mA”测量电流 ②改用多用电表(电流挡)内接法 ‎ ‎5．(2018·扬州中学5月模拟)在“测定电源电动势和内阻”的实验中，实验室仅提供下列实验器材：‎ A．两节旧干电池，每节电动势约1.5 V B．直流电压表Vl、V2，量程均为0～3 V，内阻约3 kΩ C．电流表，量程0～0.6 A，内阻小于1 Ω D．定值电阻R0，阻值2 Ω　　‎ E．滑动变阻器R，最大阻值15 Ω F．导线和开关若干 如图8所示，连接实验电路图；‎ 图8‎ ‎(1)根据图中电路进行实验，测得多组U、I数据，作出U－I图象，测出电动势和内阻的值均________(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值，其产生误差的原因是________．(选填“电压表分流”或“电流表分压”)‎ ‎ (2)实验过程中，由于电流表发生了故障，某同学又设计了图9所示的电路测定电源的电动势和内阻，实验中移动滑动变阻器触头，记录V1和V2的值如下表所示，用测出的数据在图10中绘出U2－U1图线.‎ 组数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 电压U1/V ‎0.80‎ ‎1.25‎ ‎1.53‎ ‎1.72‎ ‎1.87‎ ‎1.98‎ 电压U2/V ‎1.60‎ ‎1.87‎ ‎2.04‎ ‎2.15‎ ‎2.24‎ ‎2.31‎ 图9‎ 图10‎ ‎(3)由图线可得被测电池组的电动势E＝________ V，内阻r＝________‎ ‎ Ω.(结果保留两位有效数字)‎ 答案　(1)小于　电压表分流　‎ ‎(2)如图 ‎ ‎(3)2.8～3.0　2.9～3.1‎ ‎6．(2018·盐城市、东台市模拟)如图11甲所示，指针式多用电表欧姆挡的内部电路是由直流电源、调零电阻和表头相串联而成，现设计一个实验，测量多用电表“×1 Ω”挡的内部电源的电动势和内部总电阻．给定的器材有：待测多用电表，量程为100 mA的电流表，最大电阻为20 Ω的滑动变阻器，鳄鱼夹，开关，导线若干．实验过程如下：‎ 图11‎ ‎(1)实验前将多用电表调至“×1 Ω”挡，将红黑表笔短接，调节旋钮，使指针指在________(选填“电阻”或“电流”)的零刻度；‎ ‎(2)用鳄鱼夹将红、黑表笔固定在图甲的两接线柱上，请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整；‎ ‎(3)调节滑动变阻器，读出多用电表示数R、毫安表示数I，求出电流倒数，记录在下面的表格中，‎ 请根据表格数据在图乙的坐标系中描点作图；‎ R/Ω ‎4‎ ‎7‎ ‎10‎ ‎14‎ ‎18‎ ‎20‎ I/×10－3 A ‎78.0‎ ‎67.0‎ ‎60.0‎ ‎52.0‎ ‎45.0‎ ‎43.0‎ /A－1‎ ‎12.8‎ ‎14.9‎ ‎16.7‎ ‎19.2‎ ‎22.2‎ ‎23.3‎ ‎(4)请通过图线求出多用电表内部电源的电动势为________ V；内部总电阻为________ Ω(结果保留三位有效数字)；‎ ‎(5)电流表存在一定的内阻，这对实验结果________(选填“有影响”或“无影响”)．‎ 答案　(1)电阻　(2)见解析图　(3)见解析图　(4)1.52 15．2　(5)无影响 解析　(1)在进行欧姆调零时，应将红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处；‎ ‎(2)多用电表视为电源处理，根据测量电源的电动势和内电阻实验原理可知电路结构，注意多用电表内部电源的正极与黑表笔接触，同时滑动变阻器采用限流接法，测量电路如图甲所示：‎ ‎(3)根据描点法可得出对应的图象如图乙所示；‎ ‎(4)根据闭合电路欧姆定律可知：I＝ 变形可得： R＝－r；‎ 则由图可知，当电阻为零时，＝10；则有：0＝10E－r；‎ 图象的斜率表示电源的电动势，故E＝k＝ V≈1.52 V；‎ 多用电表内阻r＝15.2 Ω；‎ ‎(5)由于使用欧姆表直接读出的外部电阻中包含了电流表内阻，故电流表内阻对实验没有影响．‎ ‎7．为了测一个自感系数很大的线圈L的直流电阻RL，实验室提供以下器材：‎ A．待测线圈L(阻值约为2 Ω，额定电流3 A)‎ B．电流表A1(量程0.6 A，内阻r1＝1 Ω)‎ C．电流表A2(量程3.0 A，内阻r2约为0.2 Ω)‎ D．滑动变阻器R1(0～10 Ω)‎ E．滑动变阻器R2(0～1 kΩ) ‎ F．定值电阻R3＝10 Ω G．定值电阻R4＝100 Ω ‎ H．电源(电动势E约为9 V，内阻很小)‎ I．单刀单掷开关两只S1、S2，导线若干．‎ 要求实验时，改变滑动变阻器的阻值，在尽可能大的范围内测得多组A1表和A2表的读数I1、I2，然后利用给出的I2－I1图象(如图12所示)，求出线圈的电阻RL的准确值．‎ 图12‎ ‎(1)实验中定值电阻应选用________，滑动变阻器应选用________．(填写器材前面的序号)‎ ‎(2)请补充完整图13中的实验电路图 .‎ 图13‎ ‎(3)实验结束时应先断开开关________．‎ ‎(4)由I2－I1图象，求得线圈的直流电阻RL＝______ Ω.‎ 答案　(1)F　D ‎(2)‎ ‎(3)S2　‎ ‎(4)2.2‎ 解析　(2)由于本实验在尽可能大的范围内测得数据，所以必须采用滑动变阻器的分压接法；电流表A2的量程大，所以电流表A2外接电路进行测量，电路如图所示．‎ ‎(3)实验结束时为了防止测量自感系数很大的线圈断电产生的大自感电流烧坏电表，应先断开开关S2 .‎ ‎(4)由电路图知自感线圈两端的电压与下边支路电压相等，所以I1(R3＋r1)＝(I2－I1)RL ‎ 得：RL＝(R3＋r1)‎ 从I1－I2图象上选取一组数据，如(0.3,1.8)代入公式得：RL＝×(10 Ω＋1 Ω)＝2.2 Ω.‎ ‎8．如图14甲所示是某汽车转向灯的控制电路，电子闪光器可以产生周期性的开关动作，使转向信号灯和转向指示灯闪烁．该电路的工作过程为：汽车若向左转弯，就把转向信号灯开关(单刀三掷开关)拨至左侧位置1，闪光器工作，转向信号灯闪烁，向路人或其他车辆发出信号，同时安装在仪表盘上的转向指示灯也在闪亮，向驾驶员提供转向灯工作的情况；汽车向右转弯的原理与向左转一样．‎ ‎(1)闭合点火开关，将转向信号灯开关拨至右侧位置2，发现电路不工作．为排查电路故障，多用电表的选择开关应旋至________(选填“欧姆挡”、“交流电压挡”、“直流电压挡”或“直流电流挡”)的位置；用调节好的多用电表进行排查，若只有电子闪光器断路，则表笔接A、B时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)，接B、D时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)．‎ ‎(2)电容式转向信号闪光器的内部结构如图乙所示，它主要由一个具有双线圈的电磁继电器和一个大容量的电容器组成．其工作原理如下：‎ 图14‎ ‎①接通转向灯电路，蓄电池通过线圈L1和常闭触点对转向灯供电，在线圈L2的磁场作用下，______________________.‎ ‎②蓄电池对电容器充电，此时线圈L1、L2均串入电路，故转向灯电流较小，转向灯不亮，在线圈L1、L2的磁场作用下，触点打开．‎ ‎③充电结束后，电流为零，触点闭合，蓄电池通过线圈L1和触点向转向灯供电，电容器也通过线圈L2放电，____________________.‎ ‎④放电结束后，线圈L2的电流为零，触点打开，转向灯不亮．重复上述过程，实现转向灯的闪烁．‎ 请将上述原理补充完整．‎ 答案　(1)直流电压挡　偏转　不偏转　(2)①触点打开，转向灯电路切断，转向灯不亮　③L1、L2中电流方向相反，产生的磁场抵消，触点闭合，转向灯发光 解析　(1)蓄电池为直流电源，将转向信号灯开关拨至右侧位置2时电源接入电路，为排查电路故障，多用电表的选择开关应旋至直流电压挡的位置；用多用电表的直流电压挡检查电路故障，若只有电子闪光器断路，由题图电路图可知，表笔接A、B时，电压表与电源两极相连接，指针偏转，表笔接B、D时，电压表与电源两极不相连，电压表指针不偏转．‎ ‎(2)①接通转向灯电路，蓄电池通过线圈L1和常闭触点对转向灯供电，在线圈L2的磁场的作用下，触点打开，转向灯电路切断，转向灯不亮．‎ ‎③充电结束后，电流为零，触点闭合，蓄电池通过线圈L1和触点向转向灯供电，电容器也通过线圈L2放电，L1、L2中电流方向相反，产生的磁场抵消，触点闭合，转向灯发光．‎