【物理】2019届二轮复习电学实验与创新作业（全国通用） 7页

课时作业 13　电学实验与创新 ‎1．[2018·陕西宝鸡一模]在“测定金属丝的电阻率”的实验中，为了安全、准确、方便地测出电阻丝的电阻Rx，设计了如图所示实验电路图来完成实验，实验器材如下：‎ A．待测金属丝(Rx约5 Ω)‎ B．电压表V(量程为0～1 V，内阻RV＝1 kΩ)‎ C．电流表A(量程为0～0.6 A，内阻RA＝1 Ω)‎ D．定值电阻R1(阻值R1＝0.5 kΩ)‎ E．定值电阻R2(阻值R2＝2 kΩ)‎ F．滑动变阻器R3(0～10 Ω)‎ G．滑动变阻器R4(0～1 000 Ω)．‎ H．电源(电动势为3 V，内阻很小)‎ I．开关、导线若干 ‎(1)实验中定值电阻应选用________，滑动变阻器应选用________(选填器材前面字母)；‎ ‎(2)用图中电路测量该金属丝的电阻，若某次测量中，电压表的读数为U，电流表的读数为I，该金属丝电阻的表达式为：Rx＝________(用测出或已知的物理量的符号表示)．‎ 解析：(1)电源的电动势为3 V，而电压表V的量程为0～1 V，内阻RV＝1 kΩ，必须通过串联电阻来扩大量程，因此定值电阻应选用R2(阻值R2＝2 kΩ)，从而达到0～3 V量程，待测金属丝阻值Rx约5 Ω，且滑动变阻器是限流式接法，因此滑动变阻器应选用R3(0～10 Ω)．‎ ‎(2)电压表的读数为U，那么金属丝与电流表两端的总电压为3U，由于电流表的读数为I，则金属丝电阻Rx＝－RA.‎ 答案：(1)E　F　(2)－RA ‎2．某同学用伏安法测量待测电阻的阻值．现有器材为：‎ 待测电阻R(阻值约为5 Ω)‎ 电源(电动势3 V)‎ 滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω)‎ 电流表(量程0.6 A,3 A)‎ 电压表(量程3 V,15 V)‎ 开关，导线若干．‎ 实验要求在测量电路中将电流表外接，滑动变阻器起限流作用．回答下列问题：‎ ‎(1)按照实验要求在图(a)中画出实物连线图．‎ ‎(2)若已按实验要求接线，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数始终约为3 V，电流表的示数始终接近0.写出产生这种现象的一个原因：________________________________________________________________________.‎ ‎(3)在连线正确后，闭合开关．电压表和电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示．由图可知，电压表读数为________ V，电流表读数为________ A．由此可得待测电阻的阻值为________ Ω(结果保留3位有效数字)．‎ 解析：(1)因为电源电动势为3 V，则电压表的量程选用3 V，根据欧姆定律知，电流的最大值大约0.6 A，则电流表量程选择0.6 A，根据实物图进行连线．‎ ‎(2)闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数始终约为3 V，电流表的示数始终接近0，产生这种现象的原因是待测电阻R断路，由于电压表内阻非常大，导致电流表电流接近0，电压表电压测得是电源电压．‎ ‎(3)由图可知，电压表的读数为2.20 V，电流表的读数为0.48 A，根据欧姆定律得，待测电阻R＝＝ Ω≈4.58 Ω.‎ 答案：(1)如图所示　(2)待测电阻R断路 ‎(3)2.20　0.48　4.58‎ ‎3．[2018·湖南重点中学模拟]用下列器材组装成一个电路，使其既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能描绘小灯泡的伏安特性曲线．‎ A．电压表V1(量程6 V，内阻很大)‎ B．电压表V2(量程4 V，内阻很大)‎ C．电流表(量程3 A，内阻很小)‎ D．滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流4 A)‎ E．小灯泡L(2 A,7 W)‎ F．电池组(电动势E，内阻r)‎ G．开关一只，导线若干 实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测量后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小．‎ ‎(1)请将设计的实验电路图在图甲中补充完整．‎ ‎(2)每一次操作后，同时记录电流表、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点(I，U1)、(I，U2)，标到U－I坐标中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω(结果保留两位有效数字)．‎ ‎(3)在U－I图象中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为________ Ω，电池组的效率为________(结果保留两位有效数字)．‎ 解析：(1)电路图如右图所示．‎ ‎(2)由纵轴的截距可以求出电源的电动势E＝5.5 V，U－I图线的斜率的绝对值表示内阻的大小，可以求出r＝||＝||Ω＝1.0 Ω.‎ ‎(3)交点处两个电压表的示数相同，故滑动变阻器的电阻为0，由题图乙可知，交点处对应的电源的输出功率为P1＝IU＝2×3.5 W＝7 W，电源的总功率P＝IE＝2×5.5 W＝11 W，电池组的效率η＝×100%＝×100%＝64%.‎ 答案：(1)电路图如解析图所示　(2)5.5　1.0‎ ‎(3)0　64%‎ ‎4．[2018·湖北武汉模拟]现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为6 V，内阻不计)，电压表V1(量程0～2.5 V，内阻约为2.5 kΩ)，电压表V2(量程0～3 V，内阻约为10 kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3 kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．‎ ‎(1)在图(a)中完成实验电路原理图的连线；‎ ‎(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)；‎ ‎(3)按照下列步骤进行实验：‎ ‎①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；‎ ‎②闭合开关，将电阻箱调到6 kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60 V，电压表V2的示数为2.40 V；‎ ‎③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2 kΩ，此时电压表V1的示数如图(b)所示，其示数为________V，电压表V2的示数为1.40 V.‎ ‎(4)根据实验数据，计算得到电源的电动势为______ V，电压表V1的内阻为________ kΩ，电压表V2的内阻为________ kΩ.‎ 解析：(1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻．如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表V1的最大电流约为1 mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3 mA，故设计的电路应该选择图乙．‎ ‎(2)根据(1)中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表V1的内阻，故滑动变阻器应该选择R1.‎ ‎(3)题图(b)所示的电压表的最小刻度为0.1 V，故估读到0.01 V，其读数为2.10 V.‎ ‎(4)对图乙，设电压表V1和电压表V2的内阻分别为r1、r2，示数分别为U1、U2，滑动变阻器的电阻调到r，由闭合电路的欧姆定律，得E＝U1＋U2＋(＋)r，E＝U′1＋U′2＋(＋)r，其中R01＝6 kΩ，R02＝2 kΩ，对电压表V1和电压表V2所在的电路，由串并联规律得＝＋，＝＋，代入数据，联立解得E＝5.60 V，r1＝2.5 kΩ，r2＝10 kΩ.‎ 答案：(1)如图乙所示　(2)R1　(3)2.10　(4)5.60　2.5　10‎ ‎5．要测量灵敏电流表G1的内阻Rg1，实验室可供选择的实验器材如下：‎ ‎①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约为300 Ω)；‎ ‎②电流表G2(0～10 mA，内阻约为100 Ω)；‎ ‎③定值电阻R1(阻值为300 Ω)；‎ ‎④定值电阻R2(阻值为10 Ω)；‎ ‎⑤滑动变阻器R3(阻值为0～1 000 Ω)；‎ ‎⑥滑动变阻器R4(阻值为0～20 Ω)；‎ ‎⑦干电池(E＝3 V，内阻不计)；‎ ‎⑧开关S及导线若干．‎ ‎(1)实验中要求电流能从零开始调节，定值电阻和滑动变阻器应分别选择________(填写器材前的序号)．请在虚线框中画出符合要求的实验电路图．‎ ‎(2)按电路图连接实物后，进行多次测量，记录电流表G1、G2的读数I1、I2，以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线如图甲所示．写出待测电流表的内阻的表达式Rg1＝________(用I2—I1图线的斜率k及定值电阻的符号表示)．‎ ‎(3)若实验中测得Rg1＝320 Ω，利用图乙所示电路可将电流表G1改装成量程为0～15 mA和0～50 mA的双量程电流表，由题给条件和数据，计算并联电阻的阻值RA＝________Ω，RB＝________Ω.‎ 解析：(1)由于待测电流表G1量程小于电流表G2的量程，根据欧姆定律可知应将与待测电流表内阻接近的定值电阻R1与其并联，所以定值电阻应选③；由于滑动变阻器采用分压式接法时，滑动变阻器的最大阻值越小调节越方便，所以应选择最大阻值较小的⑥.(2)根据欧姆定律应有I2＝I1＋IR1＝I1＋＝I1＝kI1，即斜率k＝，解得Rg1＝(k－1)R1；(3)量程为0～15 mA时有：15 mA＝I1＋IAB＝I1＋＝I1(1＋)，代入数据整理可得RA＋RB＝160 Ω；量程为0～50 mA时有：50 mA＝I1＋IA＝I1＋＝I1(1＋)，代入数据整理可得9RA＝320 Ω＋RB，联立解得RA＝48 Ω，RB＝112 Ω.‎ 答案：(1)③、⑥　电路图如图所示　(2)(k－1)R1　(3)48　112‎