1、1第 17 讲 电学实验与创新非选择题(共 64 分)1.(6 分)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻 Rx约为 200 ,电压表 的内阻约为 2 k,电流表 的内阻约为 10 ,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,结果由公式 Rx= 计算得出,式中 U 与UII 分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为 Rx1和 Rx2,则 (填“R x1”或“R x2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值 Rx1 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值 Rx2 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 2.(2018 辽宁大连一模)(8 分)用如图甲
2、所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关 K 和两个部件 S、T。(1)请根据下列步骤完成电阻测量:旋动部件 ,使指针对准电流的“0”刻度线。 将 K 旋转到电阻挡“100”位置。将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件 ,使指针对准电阻的“0”刻度线。 (2)将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件 P 的电阻,P 的两端分别为 a、b,指针指示位置如图乙所示。则通过 P 的电流方向是 (选填“ab”或“ba”),为使测量比较精确,应将选择开关旋到 的倍率挡位上,并需要重新调零,再进行测量。 3.(2018 新疆乌鲁木齐一诊)(6 分)用两个定值电阻和电压表可以测量电源的电动势(约 3 V
3、)和内阻。提供的主要器材有:电阻 R1(2.0 )、R 2(9.0 )、电源、电压表、开关 S1、单刀双掷开关 S2、导线若干,实验电路如图甲所示。2(1)根据电路图,将未连接完整的实物图连接完整。(2)闭合开关 S1,开关 S2分别接到 R1、R 2两电阻,电压表的读数分别为 2.0 V、2.7 V,则测得电动势为 V,内阻为 。由于电压表的内阻影响,测得的内阻 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 4.(10 分)导电玻璃是制造 LCD 的主要材料之一。为测量导电玻璃的电阻率,某小组同学选取长度L=25.00 cm、直径 d=0.900 mm 的圆柱体导电玻璃进行实验,用欧姆表粗测该导
4、电玻璃的电阻 Rx,发现其电阻约 12 。主要步骤如下,完成下列填空。(1)为精确测量 Rx的阻值,该小组设计了如图所示的实验电路。可供使用的主要器材如下:电源 E:电动势 4.5 V,内阻约 1 ;定值电阻 R0:阻值为 20 ;电压表 V1:量程 03 V,内阻约 3 k;电压表 V2:量程 015 V,内阻约 15 k;电流表 A1:量程 0200 mA,内阻约 1.5 ;电流表 A2:量程 03 A,内阻约 0.5 ;滑动变阻器 R1:阻值范围 01 k;滑动变阻器 R2:阻值范围 020 。图中电压表应选用 ;电流表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(填器材代号)该小组进行了如下操作:a
5、.将滑动变阻器的滑片移到最右端,将 S1拨到位置 1,闭合 S2,调节滑动变阻器,读出电流表和电压表的示数分别为 0.185 A 和 2.59 V;3b.将滑动变阻器的滑片移到最右端,将 S1拨到位置 2,调节滑动变阻器,读出电流表和电压表的示数分别为 0.125 A 和 2.65 V;c.将滑动变阻器的滑片移到最右端,断开 S2。可求得 Rx= 。 (2)由以上实验可求得该导电玻璃电阻率的值 = m。 5.(8 分)在测量一节干电池的电动势和内阻实验中,小明设计了如图甲所示的实验电路。(1)根据图甲实验电路,请在图乙中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接。(2)实验开始前,应先将滑动变阻器的
6、滑片 P 调到 (填“a”或“b”)端。 甲乙丙(3)合上开关 S1,S2接图甲中的 1 位置,滑动滑片 P,记录下几组电压表和电流表的示数;重置滑动变阻器,S 2改接图甲中的 2 位置,滑动滑片 P,再记录几组电压表和电流表的示数。在同一坐标系内分别描点作出 S2接 1、2 位置时,电压表示数 U 和电流表示数 I 的图像,如图丙所示。两图线均为直线,与纵轴的截距分别为 UA、U B,与横轴的截距分别为 IA、I B。S 2接 1 位置时,作出的 U-I 图线是图丙中的 (填“A”或“B”)线; S 2接 2 位置时,干电池电动势的测量值 真实值,内阻的测量值 真实值。(填“大于”“小于”或
7、“等于”) 46.(2018 江苏单科,10)(8 分)一同学测量某干电池的电动势和内阻。(1)如图所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。(2)实验测得的电阻箱阻值 R 和电流表示数 I,以及计算的 数据见下表:1IR/ 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26/A-11I 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8根据表中数据,在方格纸上作出 R- 关系图像。1I由图像可计算出该干电池的电动势为 V;内阻为 。 (3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量
8、程为 100 mV 的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为 0.33 A 时,电压表的指针位置如图所示,则该干电池的电动势应为 V;内阻应为 。 7.(8 分)某实验小组的同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时,实验室提供了如下的实验器材:A.小灯泡(额定电压为 4 V、额定功率为 2 W);5B.电压表(量程为 05 V、内阻为 10 k);C.电压表(量程为 010 V、内阻为 20 k);D.电流表(量程为 00.3 A、内阻为 1 );E.电流表(量程为 00.6 A、内阻为 0.4 );F.滑动变阻器(05 、10 A);G.滑动变阻器(0500 、0.2 A
9、);H.蓄电池(电动势为 5 V,内阻不计);I.开关、导线若干。请回答下列问题:(1)为了较精确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线,该小组的同学在完成实验时,电压表应选 ,电流表应选 ,实验中电压以及电流要求从零开始调节,则滑动变阻器应选 。(填器材前面的字母代号) (2)选择好合适的实验器材后,请设计符合实验要求的电路图,并用笔画线代替导线将图所示实物图连接完整。(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑动触头应置于最 端。(填“左”或“右”) 8.(2018 广东肇庆检测)(10 分)某实验小组设计了如图甲的电路,其中 RT为热敏电阻,电压表量程为 03 V,内阻 RV约为 10 k,电流表量程为 00
10、.5 A,内阻 RA约为几欧,R 为电阻箱。(计算结果保留两位有效数字)甲6乙(1)该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验。闭合开关,调节电阻箱,记录不同情况下电压表的示数 U1、电流表的示数 I 和电阻箱的阻值 R,在 I-U 坐标系中,将各组 U1、I 的数值标记在相应位置,描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线,如图乙中曲线所示。为了完成该实验,应将导线 c 端接在 (选填“a”或“b”)点。 (2)利用(1)中记录的数据,通过分析计算可得外电路的电压 U2的计算式为 。(用U1、I、R 和 RA表示) (3)实验小组利用(2)中的公式,计算出各组的 U2,将 U2和 I
11、 的数据也描绘在 I-U 坐标系中,如图乙中直线所示。根据图像分析可知:电源的电动势 E= V,内电阻 r= 。 (4)实验中查询得到 RA=4.0 ,当电阻箱的阻值调到 6 时,热敏电阻消耗的电功率 P= W。 7答案精解精析选择题1. 答案 R x1 大于 小于解析 =20, =10,因此 Rx属于大电阻,用电流表内接法时测量值更接近真实值,即 Rx1更接近真实值;RxRA RVRx因 Rx1= =Rx+RA,故 Rx1Rx,Rx2= =R 并 (即 Rx与 RV的并联值),故 Rx2Rx。UI UI2. 答案 (1)S T (2)ba 10解析 (1)首先要对表盘机械校零,所以旋动部件是
12、 S。欧姆表选挡后要进行欧姆调零,将“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件 T,让表盘指针指在最右端零刻度处。(2)表盘上的负极接欧姆表内部电源的正极,所以通过 P 的电流方向是 b 到 a;题图乙中指针偏转角度太大,为了得到比较准确的测量结果,必须使指针指在中间刻度附近,所以要将倍率调小。3. 答案 (1)图见解析 (2)3.0 1.0 小于解析 (1)根据电路图连接实物图如图所示:(2)在闭合电路中,电源电动势:E=U+Ir=U+ r,带入实验数据解得:E=3 V,r=1 ;由图示电路图知,由UR于电压表的分流作用,流过电源的电流大于 ,内阻的测量值小于真实值。UR4. 答案 (1)V 1
13、A 1 R 2 12.8 (2)3.2610 -5解析 (1)电源电动势为 4.5 V,小于电压表 V2最大测量值的 ,因此结合待测电阻 Rx的粗测阻值,可知13电压表应选用量程为 03 V 的电压表 V1;电流表应选用量程为 0200 mA 的电流表 A1;滑动变阻器应选用最大阻值与待测导电玻璃阻值差不多的滑动变阻器 R2。设电流表内阻为 RA,对操作步骤 a,由欧姆定律可得 U1=I1(RA+Rx);对操作步骤 b,由欧姆定律可得 U2=I2(RA+R0);联立解得 Rx=12.8 。(2)由电阻定律得 Rx= ,S= ,解得该导电玻璃的电阻率 3.2610 -5 m。LS d245. 答
14、案 (1)图见解析 (2)a (3)B 等于 大于解析 (1)如图所示8(2)为保护电表,闭合开关前滑动变阻器连入电路的阻值应最大,即滑片 P 调到 a 端。(3)S2接 1 位置时,由于电压表的分流,使得电流的测量值偏小,而短路电流(U=0 时的电流,即图线与横轴的截距)不变,故电动势和内阻的测量值都偏小;S 2接 2 位置时,可将电流表内阻等效到电源内阻中,即外电压和干路电流的测量值是准确的,电源电动势的测量值等于电动势的真实值,但电源内阻的测量值等于电源内阻的真实值与电流表内阻的和。6. 答案 (1)开关未断开;电阻箱阻值为零。(2)如图所示 1.4(1.301.44 都算对) 1.2(
15、1.01.4 都算对)(3)1.4结果与(2)问第一个空格一致 1.0结果比(2)问第二个空格小 0.2解析 (1)在连接电路过程中,要求开关处于断开状态;在闭合开关前,要求电阻箱接入电路的电阻最大。(2)依照表中数据,描点连线,如答案图所示。由闭合电路欧姆定律可得 I= ,整理可得 R=E -r,ER+r 1I与图像对应,则 E=1.4 V,r=1.2 。(3)由题图可知电压表的读数为 66 mV,由欧姆定律可得电流表的内阻 r=U/I=0.2 ,则由闭合电路欧姆定律可得 I= ,整理可得 R=E -(r+r),与图像对应,则 E=1.4 V,r=1.0 。ER+r+r 1I7. 答案 (1
16、)B E F (2)如解析图甲、乙所示 (3)左解析 (1)因小灯泡的额定电压为 4 V,为保证安全,选用的电压表量程应大于 4 V,电压表量程太大则会使测量误差较大,故选用量程为 05 V 的电压表;由 P 额 =U 额 I 额 得,灯泡的额定电流 I 额 = =0.5 A,故P额U额9应选择量程为 00.6 A 的电流表;实验中电压从零开始变化,故滑动变阻器采用分压式接法,而分压式接法中应选总阻值较小的滑动变阻器;(2)小灯泡在额定电压下的电阻为 R= =8 ,电压表内阻远大于小灯泡电阻,故电流表应采用外接U2额P额法,实验电路图和实物连接图如图甲、乙所示。甲乙(3)闭合开关前,应将滑动变
17、阻器的滑动触头置于最左端。8. 答案 (1)a (2)U 2=U1+I(R+RA) (3)6.0 5.0(4)0.60(0.580.62 均可)解析 (1)利用伏安法测电阻,由图像可知热敏电阻的阻值远小于电压表电阻,所以采用电流表外接法;故导线 c 应接在 a 点。(2)根据串、并联电路规律可知,外电压 U2=U1+I(R+RA)。(3)由 U2=E-Ir,故电源的电动势为 6.0 V,内电阻为 r= =5.0 。6.0-4.00.4(4)等效电源内阻 r0=(5.0+4.0+6.0) =15 ;在 I-U 图像中作等效电源的外电路伏安特性曲线U=6-15I,如图所示;与热敏电阻的伏安特性曲线的交点坐标为(2.5 V,0.24 A)。所以热敏电阻的电功率为 0.60 W。
