专题能力训练15 电学实验(时间:45分钟 满分:100分)1.(14分)(1)图甲是多用电表的简化电路图,作为电压表使用时,选择开关应接 ; 甲作为欧姆表使用时,选择开关应接 (均选填“1”“2”或“3”)。使用多用电表时,电流一定从 (选填“A”或“B”)端流入多用电表。 (2)利用多用电表和电阻箱测量一电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱,记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I,作出R-1I的图线如图丙所示。由图丙可求得电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留2位有效数字) 如果忽略偶然误差,本实验测得的E测、r测与真实值比较:E测 E真,r测 r真。(均选填“<”“=”或“>”) 乙丙2.(16分)某同学利用下列器材测量两节干电池的电动势和内阻。A.待测干电池两节B.电压表V1、V2,量程均为0~3V,内阻很大C.定值电阻R0(阻值未知)D.电阻箱RE.导线和开关(1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图;7\n甲乙(2)实验之前,需要利用该电路测出定值电阻R0。先把电阻箱R调到某一阻值R1,再闭合开关,读出电压表V1和V2的示数分别为U10、U20,则R0= (用U10、U20、R1表示)。 (3)若测得R0=1.2Ω,多次调节电阻箱R,读出相应电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图象如图丙所示,则两节干电池的总电动势E= V,总内阻r= Ω。 丙3.(16分)甲理想电压表的内阻无穷大,而实际电压表并非如此,现要测量一个量程为0~3V、内阻约为3kΩ的电压表的阻值,实验室备有以下器材:A.待测电压表V1:量程为0~3V,内阻约为3kΩB.电压表V2:量程为0~6V,内阻约为6kΩC.滑动变阻器R1:最大阻值20Ω,额定电流1AD.定值电阻R0E.电源:电动势6V,内阻约1ΩF.开关一个、导线若干(1)利用以上器材设计如图甲所示测量电路,请你按图甲所示电路将图乙中的实验仪器连接起来。乙7\n丙(2)请写出按该电路测量电压表V1内阻RV的表达式: 。 (3)在正确连接电路后,闭合开关S,不断调节滑动变阻器R1的滑片位置,记录多组电压表V1、V2示数,作出U2-U1图线如图丙所示。若R0=1480Ω,由图线上的数据可得RV= Ω。 4.(16分)某物理实验兴趣小组探究测定某品牌矿泉水的电阻率,用一两端开口的玻璃管通过密封塞封住一定量的矿泉水,如图丁所示。(1)某同学用如图甲所示的游标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)部位去测玻璃管的内径,测出的读数如图乙,则玻璃管的内径d为 cm。 甲乙(2)该同学用多用电表的电阻挡测量玻璃管中矿泉水的电阻,选择开关置于“×100”挡,发现指针如图丙所示,则该同学接着需要做的实验步骤:①换选 (选填“×10”或“×1k”)挡;② 。 丙丁(3)该组同学按图丁连好电路后,调节滑动变阻器的滑片,从最右端向左端移动的整个过程中,发现电压表有示数但几乎不变,不可能的原因是 。 A.滑动变阻器阻值太小B.电路中5、6之间断路C.电路中7、8之间断路7\n戊(4)该组同学在改进实验后,测出玻璃管中有水部分的长度为l,电压表示数为U,电流表示数为I,改变玻璃管中的水量,测出多组数据,并描绘出相应的图象如图戊所示,若图线的斜率为k,则矿泉水的电阻率ρ= (用题中字母表示)。 5.(16分)(2022·全国Ⅰ卷)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60℃时阻值为650.0Ω。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统:①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 Ω;滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是 。 ②将开关向 (选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至 。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。6.(22分)要测绘一个标有“3V 0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由0逐渐增大到3V,并便于操作。已选用的器材有:电池组(电动势4.5V,内阻约1Ω);电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);开关一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选 (填字母代号)。 A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)(2)实验的电路图应选用 (填字母代号)。 7\n(3)实验得到的小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2Ω的定值电阻R串联,接在电动势为1.5V、内阻为1Ω的电源两端,如图乙所示。每个小灯泡消耗的功率是 W。 专题能力训练15 电学实验1.答案(1)3 2 A(2)2.9(2.8~3.0) 1.2(1.1~1.3) = >解析(1)由题图甲可知,作为电压表使用时,选择开关应接位置3;作为欧姆表使用时,选择开关应接2,内部电源被接通,可测量电阻;使用时,电流一定从红表笔流入,即从A端流入。(2)根据闭合电路欧姆定律,E=IR+Ir,则R=1IE-r,可知图线斜率表示电动势,在纵轴上截距的绝对值表示内阻,则E=k=(6+1.2)Ω2.5A-1=2.9V,r=1.2Ω。将多用电表的内阻等效到电源的内部,则测量的内阻等于电源的实际内阻与多用电表的内阻之和,所以内阻测量值偏大。当电阻箱阻值无穷大时,电流表分压可以忽略,故本实验中电动势的测量准确。2.答案(1)见解析图 (2)U20-U10U10R1(3)3.0 2.4解析(1)根据实物图可知,电压表V1与R并联后与R0串联接在电源两端,电压表V2并联在电源两端,故电路图如图所示。7\n(2)根据串、并联电路规律可知,R0两端的电压为U0=U20-U10,电路中电流为I=U10R1;根据欧姆定律可得R0=U20-U10U10R1。(3)根据闭合电路欧姆定律可知U2=E-U2-U1R0r,变形可得U1=U2(r+R0)r-ER0r由题图丙可知,当U1=0时,U2=1.0V,代入上式则有r+R0r=E×R0r又图象的斜率为k=r+R0r=1.5联立解得E=3.0V,r=2.4Ω。3.答案(1)如图所示 (2)RV=U1U2-U1R0(3)2960解析本题考查并联电路特点及欧姆定律,意在考查学生由实验目的确定实验原理完成实验的能力。由并联电路两端电压相等可知,定值电阻R0两端的电压为U0=U2-U1,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流为I0=U0R0=IV1,因此电压表V1的内阻RV=U1IV1,解以上三式得RV=U1U2-U1R0,将其变形得到U2=1+R0RVU1,由图象斜率k=1.5=1+R0RV⇒RV=2960Ω。4.答案(1)A 2.120 (2)①×1k ②欧姆调零 (3)B (4)πd24k解析(1)游标卡尺的A位置是测量圆筒内径的,故用A部位去测玻璃管的内径;通过读游标卡尺得玻璃管的内径d为21mm+10×0.02mm=21.20mm=2.120cm。(2)由于欧姆表的指针偏转较小,说明被测电阻较大,故需要换成更大挡位,即“×1k”挡;换了挡位后,再测电阻时还需要调零。(3)由于电压表的示数几乎不变,即仍有一定的示数,而将5、6之间断开时,电路中就没有了电流,电压表的示数为零,故它是不可能的,选项B正确。(4)由公式可知矿泉水的电阻率ρ=RSl=UI×πd22l,因为k=lUI,则ρ=πd24k。5.答案(1)如图所示7\n(2)R2(3)①650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过20mA,报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警解析(1)先用电阻箱替代热敏电阻,连接成闭合回路进行调试。电路图连接如答案所示。(2)当电路中电流Ic=10mA时,根据闭合电路欧姆定律有Ic=UR总,解得R总=1800Ω,此时热敏电阻的阻值为650Ω,则滑动变阻器的阻值为1150Ω,所以滑动变阻器选R2。(3)①当热敏电阻阻值小于650Ω时,报警器就会报警,用电阻箱替代热敏电阻进行调节,应把电阻箱的阻值调到650Ω。若接通电源后电路中的电流过大(超过20mA),报警器就会损坏,电流越小越安全,所以为了电路安全,闭合开关前滑片应置于b端。②用电阻箱替代热敏电阻进行调试,应将开关向c端闭合,开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器报警。6.答案(1)A (2)B (3)0.09解析本题考查测绘小灯泡的伏安特性曲线实验,意在考查学生对该实验的掌握情况。(1)由题意可知,本实验选择的是分压电路,因此滑动变阻器选择的是A。(2)因为小灯泡的电阻RL=U2P=15Ω,和电流表电阻相近,故应采用电流表外接法,因此应选用B电路。(3)设小灯泡的电流为I,电压为U,由U=E-2I(R+r),代入数据得U=1.5-6I(V),作出小灯泡在题图乙电路中的电流—电压关系图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点,由此交点即可读出此时通过小灯泡的电流以及小灯泡两端的电压。由P=UI可得此时灯泡的功率。7
