电学实验(A卷)(45分钟，100分)1.(8分)(2022·台州二模)现要测定一个额定电压6V、额定功率3W的小灯泡的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0～5.5V。现有器材：直流电源E(电动势6V，内阻不计)；电压表(量程6V，内阻约为4×104Ω)；电流表(量程300mA，内阻约为2Ω)；电流表(量程600mA，内阻约为1Ω)；滑动变阻器R(最大阻值约为30Ω)；开关S，导线若干。(1)如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 。(2)下图已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接。【解析】要求所测电压范围为0～5.5V。电流表量程太小，实验过程中会烧坏。由所测电压范围可看出滑动变阻器应采用分压式接法，小灯泡电阻较小，电流表应外接。答案：(1)(2)如图-10-\n2.(12分)有以下可供选用的器材及导线若干条，要求尽可能精确地测量出待测电流表的满偏电流。A.待测电流表A0：满偏电流约为700～800μA、内阻约100Ω，已知表盘刻度均匀、总格数为NB.电流表A：量程0.6A、内阻0.1ΩC.电压表V：量程3V、内阻3kΩD.滑动变阻器R：最大阻值200ΩE.电源E：电动势约3V、内阻约1.5ΩF.开关S一个(1)根据你的测量需要，“B.电流表A”“C.电压表V”中应选择 (只填写序号即可)。(2)在虚线框内画出你设计的实验电路图。(3)测量过程中，测出多组数据，其中一组数据中待测电流表A0的指针偏转了n格，可算出满偏电流IAmax= ，式中除N、n外，其他字母符号代表的物理量是 。【解析】(1)由题意需要求出的是电流表A0的满偏电流，故应通过串联的方式测出，但电流表的最大量程0.6A和待测电流表的满偏电流相差太多，故无法使用，电压表的电流最大为3V3000Ω=1000μA，故可以用电压表代替电流表使用。(2)测量中将电压表与待测电流表串联，因滑动变阻器的电阻只有200Ω，而电压表内阻达到3000Ω，用限流接法无法完成实验，故采用分压接法，电路如图所示：-10-\n(3)电压表与电流表串联，则两表中的电流相等，则由电压表可求得电流值为URV，而待测电流表刻度均匀，故有满偏电流：Nn·URV，其中U为电压表读数，RV为电压表内阻。答案：(1)C (2)电路图见解析图 (3)Nn·URV U为电压表读数，RV为电压表内阻3.(12分)(2022·杭州模拟)为了测量一个量程0～3V、内阻约3kΩ的电压表V1的内电阻，提供的实验器材有：A.待测电压表V1；B.电流表A1(0～0.6A，内阻约0.2Ω)；C.电压表V2(量程0～10V，内电阻约10kΩ)；D.滑动变阻器R1(0～50Ω，额定电流0.5A)；E.定值电阻R=5kΩ；F.电源E(电动势8V，内阻较小)；G.开关一个、导线若干。(1)在虚线框内画出正确的实验电路图。(要求测量值尽可能精确、测量值的变化范围尽可能大一些，所用器材用对应的符号标出)(2)实验时需要测得的物理量有 。(用符号表示并说明其物理意义)(3)待测电压表内电阻表达式为RV1= 。(用(2)中符号表示)【解析】-10-\n(1)由于要求测量范围尽可能大，所以滑动变阻器采取分压接法；因为电压表可以读出其电压，只需再测量出其电流即可，其最大电流为Im=33000A=1mA，给出的电流表量程太大，所以将定值电阻与待测电压表串联，再与另一只电压表并联，利用两只电压表的电压差和定值电阻可以求出通过待测电压表的电流，故电路图如图所示。(2)根据以上原理的分析可知，需要测量电压表V1的读数U1，电压表V2的读数U2。(3)通过待测电压表的电流为I=U2-U1R，所以待测电压表的内阻为RV1=U1I=U1U2-U1R。答案：(1)见解析图(2)电压表V1的读数U1，电压表V2的读数U2(3)U1U2-U1R4.(16分)实际电压表内阻并不是无限大，可等效为理想电压表与较大的电阻的并联。测量一只量程已知的电压表的内阻，器材如下：①待测电压表(量程3V，内阻约3kΩ)一只，②电流表(量程3A，内阻0.01Ω)一只，③电池组(电动势约为3V，内阻约1Ω)，④滑动变阻器一个，⑤变阻箱(可以读出电阻值，0～9999Ω)一个，⑥开关和导线若干。某同学利用上面所给器材，进行如下实验操作：(1)该同学设计了如图甲、乙两个实验电路。为了更准确地测出该电压表内阻的大小，你认为其中相对比较合理的是 (选填“甲”或“乙”)电路。-10-\n(2)用你选择的电路进行实验时，闭合开关S，改变阻值，记录需要直接测量的物理量：电压表的读数U和 (填上文字和符号)。(3)选择下面的坐标轴，作出相应的直线图线，其中合理的是 。A.U-I B.U-1I C.1U-R D.U-R(4)设直线图像的斜率为k、截距为b，请写出待测电压表内阻表达式RV= 。【解析】由于电压表内阻约3kΩ，若电压表与电流表串联测量，则电流小于1mA，对于量程3A的电流表，指针几乎不偏转，改变滑动变阻器的电阻时，电路中的电流基本不变，所以不能准确地测出该电压表内阻的大小，电路甲不合理；对于电路乙，闭合开关S，选取电阻箱的不同阻值R，对应记录电压表的读数U，记录需要直接测量的物理量：电压表的读数U和电阻箱的阻值R。由闭合电路欧姆定律，E=U+U·1RV(R+r)，可变换成1U=1E+1ERVr+1ERVR，由于电压表内阻远大于电池组内阻r，可以略去1ERVr项，写成1U=1E+1ERVR，选择1U-R，作出相应的直线图线。图线斜率k=1ERV，截距b=1E，所以电压表内阻RV=bk。答案：(1)乙 (2)电阻箱的阻值R (3)C (4)bk5.(16分)(2022·宁波二模)某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻。(1)实验室除提供开关S和导线外，有以下器材可供选择：电压表：V(量程3V，内阻RV=10kΩ)电流表：G(量程3mA，内阻Rg=100Ω)电流表：A(量程3A，内阻约为0.5Ω)滑动变阻器：R1(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)R2(阻值范围0～1000Ω，额定电流1A)定值电阻：R3=0.5Ω该同学依据器材画出了如图甲所示的原理图，他没有选用电流表A的原因是 。-10-\n(2)该同学将电流表G与定值电阻R3并联，实际上是进行了电表的改装，则他改装后的电流表对应的量程是 A。(3)为了能准确地进行测量，同时为了操作方便，实验中应选用滑动变阻器 (填写器材的符号)。(4)该同学利用上述实验原理图测得数据，以电流表G读数为横坐标，以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线，根据图线可求出电源的电动势E= V(结果保留三位有效数字)，电源的内阻r= Ω(结果保留两位有效数字)。【解析】(1)待测电源是一节干电池，电动势较小，电路中形成的电流较小，电流表A的量程太大，测量的读数误差较大；(2)电流表G与一个小电阻并联，组成一个新的电流表，其量程为两个支路通过的最大电流之和；(3)滑动变阻器选量程小些的调节起来方便；(4)纵轴的截距表示电源的电动势，由闭合电路欧姆定律E=U+Ir，可得E=U+200IGr，在图线上选取一点的坐标代入即可解得r。答案：(1)量程与被测电流值相比较太大(2)0.603(填0.6或0.60均给分) (3)R1 (4)1.48 0.84(0.70～0.90之间都给分)-10-\n6.(18分)(2022·杭州二模)某同学做“测定金属丝电阻率”的实验。(1)需要通过实验直接测量的物理量有： (写出名称和符号)。(2)这位同学采用伏安法测量一段阻值约为5Ω的金属丝的电阻。有以下器材可供选择：(要求测量结果尽量准确)A.电池组(3V，内阻约1Ω)B.电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)C.电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)D.电压表(0～3V，内阻约3kΩ)E.电压表(0～15V，内阻约15kΩ)F.滑动变阻器(0～20Ω，额定电流1A)G.滑动变阻器(0～1000Ω，额定电流0.3A)H.开关、导线实验时应选用的器材是 (填写各器材的字母代号)。请在虚线框中画出实验电路图。这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如图甲所示。由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为 Ω。(3)用伏安法测金属丝电阻存在系统误差。为了减小系统误差，有人设计了如图乙所示的实验方案。其中Rx-10-\n是待测电阻，R是电阻箱，R1、R2是已知阻值的定值电阻。合上开关S，灵敏电流计的指针偏转。将R调至阻值为R0时，灵敏电流计的示数为零。由此可计算出待测电阻Rx= (用R1、R2、R0表示)。【解析】(1)由公式ρ=RSL、R=UI和S=π(d2)2可知，实验中直接测量的物理量有加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度L，金属丝的直径d。(2)电源A必选，开关、导线H必选，电压表选用量程为3V的D，因待测金属丝的阻值约为5Ω，通过它的最大电流Im=35A=0.6A，所以电流表选用量程为0.6A的C即可，最大阻值为20Ω的滑动变阻器F阻值较小，且便于调节，采用限流法接入时即可对电路起到保护作用。实验电路图如图所示。题图中电流表、电压表的读数分别为0.46A、2.40V，故金属丝的电阻阻值R=UI=2.400.46Ω≈5.2Ω。(3)由题意知，R调至阻值为R0，灵敏电流计的示数为零，则RxR0=R2R1，解得Rx=R2R1R0。答案：(1)加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度L，金属丝的直径d (2)A、C、D、F、H 电路图见解析 5.2 (3)R2R1R07.(18分)使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至“×1Ω”挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔a为 (选填“红”或“黑”)色；-10-\n(2)若适当调节电阻箱后，图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙(a)、(b)、(c)所示，则多用电表的读数为 Ω，电流表的读数为 mA，电阻箱的读数为 Ω；(3)将图甲中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为 mA；(保留3位有效数字)(4)计算得到多用电表内电池的电动势为 V。(保留3位有效数字)【解析】(1)根据“红进黑出”-10-\n的一般原则，对多用电表，电流从红表笔进入多用电表，从黑表笔流出多用电表，由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极，故a表笔为多用电表的黑表笔。(2)多用电表读数为R=14.0Ω；电流表读数为I=53.0mA；电阻箱读数为4×1Ω+6×0.1Ω=4.6Ω。(3)多用电表接外电路时，考虑到多用电表表头的电流刻度是均匀的，其表头偏转的格数与表盘总格数之比为26∶50，而多用电表接外电路时，外电路电流表示数为I=53.0mA，设两表笔短接时通过多用电表的电流为I0，则2650=II0，解得I0=102mA。(4)设多用电表内阻为r，已知外电路电阻为R=14.0Ω，多用电表接外电路时，E=I(r+R)，多用电表两表笔短接时，E=I0r，联立解得多用电表内电池的电动势E=1.54V。答案：(1)黑 (2)14.0 53.0 4.6 (3)102 (4)1.54-10-
