2018年高考物理二轮复习练案电学实验与创新(含答案)

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2018年高考物理二轮复习练案电学实验与创新(含答案)

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w.5Y k J.cO m 专题五 第14讲
 
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1.(2017•昭通市二模)某实验小组为了测定某一标准圆柱形导体电阻的电阻率,进行如下实验:导学号 86084307
(1)分别用游标卡尺和螺旋测微器对圆柱形导体的长度L和直径d进行测量,结果如图所示,其读数分别是L= 23.7__mm,d= 2.795(2.792~2.796)__mm。
 
(2)图(a)是一个多量程多用电表的内部简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程。当转换开关S转到位置5、6时,可用来测量 电压__;当S转到位置1、2时,可用来测量电流,其中S转到 1__位置时量程较大。
 
图(a)
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确操作步骤测得此圆柱体的电阻值,读数如图(b),则该电阻的阻值约为 220__Ω。
 
图(b)
(4)该同学想用伏安法更精确地测量该电阻R,现有器材规格如下:
待测圆柱体电阻R
直流电源E(电动势为4 V,内阻不计)
电流表A1(量程为0~4 mA,内阻约50 Ω)
电流表A2(量程为0~10 mA,内阻约30 Ω)
电压表V1(量程为0~3 V,内阻约10 kΩ)
电压表V2(量程为0~15 V,内阻约25 kΩ)
滑动变阻器R1(阻值范围0~15 Ω,允许通过的最大电流为2.0 A)
滑动变阻器R2(阻值范围0~2 kΩ,允许通过的最大电流为0.5 A)
开关S,导线若干
为减小实验误差,并在实验中获得较大的电压调节范围,请在方框内画出测量电路图(标明所选器材代号)。
   
[解析] (1)游标卡尺的读数为L=23 mm+7×0.1 mm=23.7 mm;螺旋测微器的读数为d=2.5 mm+29.5×0.01 mm=2.795 mm
(2)当转换开关S转到位置5、6时,电阻和表头串联,为电压表,测量电压;S旋到位置1时,并联电阻阻值较小,则分流较大,故S旋到位置1时,电流表量程较大。
(3)电阻R=22.0×10=220 Ω
(4)为了获得较大的电压调节范围,滑动变阻器采用分压接法,并且选用最大阻值较小的滑动变阻器,便于操作;电路中最大电流Imax=3220=14mA,故选用电流表A2,电流表内阻和被测电阻相近,故采用电流表外接法,如图所示
 
2.(2017•江西省二模)某同学参加了一物理兴趣小组,想通过实验测量一个待测电阻的阻值,实验室内除待测电阻外还有如下器材:导学号 86084308
A.电阻箱R1、R2、R3、R4
B.滑动变阻器R0
C.灵敏电流计G
D.不计内阻的恒定电源E
E.开关、导线若干
 
(1)指导教师先让该同学对如图1所示电路进行分析,调节四个电阻箱的阻值,当a、b之间的电流表G无示数时(此时也称为“电桥平衡”),则a、b两点间的电势差 为零__(选填“为零”或“不为零”),4个电阻之间的关系是: R1•R4=R2•R3__(用R1、R2、R3、R4表示)。
(2)该同学还受此启发很快设计了如图2所示电路,并按照以下步骤就测出了Rx:
A.按图2接好电路,调节 R__,P为滑动变阻器的滑头,当G表示数为零时,读出此时电阻箱阻值R1;
B.将Rx与电阻箱R互换位置,并且控制 P__不动,再次调节 R__,直至电桥再次平衡时,读出此时电阻箱阻值R2;
C.由以上数据即可得Rx阻值,其大小为Rx= R1•R2 。
[解析] (1)电流表G无示数,说明两点间电势相同,故电势差为零;根据原理可知两端的电压相同,根据欧姆定律可得ER1+R2R1=ER3+R4R3,化简可得R1•R4=R2•R3
(2)由题意可知,该同学采用电桥平衡法进行实验;故应调节R,使G表中电流为零,此时读出R1,则R1与Rx的比值等于滑动变阻器左右两边电阻的比值;B.应控制P不动,使两边电阻的比值不变;互换Rx与变阻箱R;再次调节R,使电流计读数为零;则也有比值等于左右两边电阻的比值;C.根据题意有R1Rx=RxR2,解得Rx=R1R2。
3.(2017•湖南省衡阳市八中一模)某同学要测量一个微安表(量程为0~500 μA)的内阻。可供选择器材有:导学号 86084309
A.电源(电动势6 V,内阻较小)
B.电压表(量程0~3 V,内阻约几千欧姆)
C.电阻箱R1(0-999.9 Ω)
D.电位器(可变电阻,与滑动变阻器相当)(0~1.5kΩ)
E.电位器(0~15kΩ)
该同学设计了如图的电路进行实验。连接后,主要操作步骤如下:
 
1.开关K和K1处于断开状态;
2.将电位器R和电阻箱R1调至最大值。闭合开关K,调节电位器R,让微安表达到满偏,此时电压表示数为2.00 V;
3.闭合开关K1,调节电位器R和电阻箱R1,让微安表达到半偏,此时电阻箱的示数为300.0 欧,电压表的示数为2.50 V。完成下列填空
(1)电位器R应该选择 E__。
(2)由实验数据可知电压表的内阻为RV= 4000(4k,4000.0)Ω__,微安表的内阻为RA= 450.0Ω__;
(3)若电压表在制造过程中,由于分压电阻的误差,使得示数比真实值偏大,则由此造成微安表内阻的测量值 等于__(选填“大于”、“小于”、“等于”)真实值。
[解析] (1)由电路图知,电压表串联在电路中,由于电压表内阻较大,所以电位器应选择大阻值的,故选E;(2)当K1断开时,电流表与电压表串联,所以电压表内阻RV=UI=2500×10-6=4000 Ω;(3)闭合开关K1,可求电压表的电流为:I=URV=2.504000=25004 μA,根据并联电路的电流规律,可求电阻箱的电流为:IR=25004 μA-250 μA=15004 μA,电阻箱的电压UR=RIR,所以电流表的内阻:RA=URIA=450.0 Ω;(4)由于分压电阻的误差,使得电压表示数比真实值偏大,但等比例变化并不改变两次测量结果(RA=(1-12•U1U2)R1),故测量值依然等于真实值。
4.(2017•江西省师大附中一模)某同学想用以下器材组装一只欧姆计,并测量一只约几千欧电阻的阻值。导学号 86084310
A .电流表,满偏电流为1 mA,内阻为20 Ω
B.电流表,满偏电流为0.6 A,内阻为5 Ω
C. 电动势15 V,内阻5 Ω的直流电源
D. 电动势3 V,内阻3 Ω的直流电源
E .最大阻值为5000 Ω的滑动变阻器
F. 最大阻值为100 Ω的滑动变阻器
(1)以上器材应选用 A、D、E__(填字母)。
(2)欧姆表调零后,滑动变阻器被接入部分的阻值为 2977__Ω
(3)若用此欧姆计测量电阻,发现指针指在满偏电流的三分之一处,则此电阻的阻值约为 6000__Ω
[解析] (1)欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内电阻,调零时电流表应该满偏,题中电源和电流表有四种组合:
组合一:AC组合,根据欧姆定律,调零后内阻为:15 V1 mA=15 kΩ;组合二:BC组合,根据欧姆定律,调零后内阻为:15 V0.6 A=25 kΩ;组合三:AD组合,根据欧姆定律,调零后内阻为:3 V1 mA=3 kΩ;组合四:BD组合,根据欧姆定律,调零后内阻为:3 V0.6 A=5 Ω。
考虑滑动变阻器最大为5000 Ω,应该选组合三,故电流表选A,电源选D,滑动变阻器选E;
(2)根据闭合电路欧姆定律有:Ig=Er+rg+R,解得R=EIg-r-rg=3 V1 mA-20 Ω-3 Ω=2977 Ω
(3)指针指在满偏电流的三分之一处,根据闭合电路欧姆定律,有13Ig=Er+rg+R+Rx,解得Rx=2(r+rg+R)=6000Ω。
5.某同学用下列器材测定一块手机电池的电动势和内电阻。导学号 86084311
电流表A(量程3 A,内阻约0.5 Ω);
电压表V(量程15 V,内阻约15 kΩ);
滑动变阻器R(0~50 Ω,额定电流3 A);
定值电阻R0=3 Ω;
开关S及导线若干。
(1)为减小实验误差,电路图中的导线应连接到 a__(选填“a”或“b”)。
 
(2)连接好电路闭合S前,滑动变阻器的滑片P应置于 d__(选填“c”或“d”)端。
(3)根据正确操作,依据得到的电压表和电流表读数,作出对应的U-I图象如图所示。由图线可知该电池的电动势E= 8.5__V,内电阻r= 0.75__Ω(结果保留两位有效数字)。
 
(4)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及滑动变阻器消耗的功率P都会发生变化。以下各示意图中正确反映P-U关系的是 C__。
 
[解析] (1)为减小实验误差,应采用电流表内接,电路图中的导线应连接到a。
(2)连接好电路闭合S前,滑动变阻器阻值置于电阻最大的位置,即滑片P应置于d端。
(3)由图线可知该电池的电动势E=8.5 V,r+R0=ΔUΔI,r=8.5-4.01.2-3=0.75 Ω。
(4)滑动变阻器消耗的功率P=E-UR0+rU=ER0+rU-1R0+rU2,,即P-U关系为二次函数关系,故选C。
6.(2017•揭阳市二模)有一约7 V数码电池,无法从标签上看清其电动势等数据。现要更加准确测量其电动势E和内电阻r,实验室备有下列器材:导学号 86084312
A.电流表(量程0.6 A,内阻为3Ω) 
B.电压表(量程3 V,内阻为3 kΩ)
C.电压表(量程30 V,内阻为30 kΩ)
D.定值电阻R1=500 Ω
E.定值电阻R2=5000 Ω                    
F.滑动变阻器(阻值范围0~30 Ω)
G.开关及导线
(1)该实验中电压表应选 B__,定值电阻应选 E__。(均选填选项前的字母序号)
(2)电路图如图所示,将实物连线图补充完整。
 
   
(3)若将滑动变阻器滑片滑到某一位置,读出此时电压表读数为U,电流表读数为I,则电源电动势和内阻间的关系式为 E=83U+(I+U3000)r 。
[解析] (1)因电源的电压约为7V,如果采用30V的电压表,则量过大,误差太大,因此电压表量程只能选择3V。因为小于电动势,故应串联阻值较大的定值电阻扩大量程,并且至少应扩大到7V,则根据改装原理可以知道:7=3+33000R,计算得出R至少有4000Ω,故定值电阻应选择E。
(2)实物连线图如下:
 
(3)电压表读数为U,电流表读数为I时,路端电压为U+U3000×5000=83U,干路电流为I+U3000,根据闭合电路欧姆定律得:E=83U+(I+U3000)r 文 章来 源莲山 课件 w w
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