三年高考(2017-2019)高考物理真題分項匯編 專題19 電學(xué)實驗(含解析)
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1、專題19 電學(xué)實驗 1.(2019·新課標(biāo)全國Ⅰ卷)某同學(xué)要將一量程為250 μA的微安表改裝為量程為20 mA的電流表。該同學(xué)測得微安表內(nèi)阻為1 200 Ω,經(jīng)計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接,進行改裝。然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表,根據(jù)圖(a)所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內(nèi)是改裝后的電表)。 (1)根據(jù)圖(a)和題給條件,將(b)中的實物連接。 (2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0 mA時,微安表的指針位置如圖(c)所示,由此可以推測出改裝的電表量程不是預(yù)期值,而是 。(填正確答案標(biāo)號) A.18 Ma B.21 mA C.25mA D.2
2、8 mA (3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是 。(填正確答案標(biāo)號) A.微安表內(nèi)阻測量錯誤,實際內(nèi)阻大于1 200 Ω B.微安表內(nèi)阻測量錯誤,實際內(nèi)阻小于1 200 Ω C.R值計算錯誤,接入的電阻偏小 D.R值計算錯誤,接入的電阻偏大 (4)要達(dá)到預(yù)期目的,無論測得的內(nèi)阻值是否正確,都不必重新測量,只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可,其中k= 。 【答案】(1) (2)C (3)AC (4) 【解析】(1)電表改裝時,微安表應(yīng)與定值電阻R并聯(lián)接入虛線框內(nèi),則實物電路連接如下圖所示: (2)由標(biāo)準(zhǔn)毫安表與該裝表的讀數(shù)可知,
3、改裝后的電流表,實際量程被擴大的倍數(shù)為:倍。故當(dāng)原微安表表盤達(dá)到滿偏時,實際量程為:,故本小題選C; (3)根據(jù),得:,改裝后的量程偏大的原因可能是,原微安表內(nèi)阻測量值偏小,即電表實際內(nèi)阻真實值,大于1200Ω;或者因為定值電阻R的計算有誤,計算值偏大,實際接入定值電阻R阻值偏小。故本小題選AC; (4)由于接入電阻R時,改裝后的表實際量程為25 mA,故滿足;要想達(dá)到預(yù)期目的,即將微安表改裝為量程為20 mA電流表,應(yīng)滿足,其中,聯(lián)立解得:或。 2.(2019·新課標(biāo)全國Ⅱ卷)某小組利用圖(a)所示的電路,研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U與溫度t的關(guān)系,圖中V1和V2為理想電壓
4、表;R為滑動變阻器,R0為定值電阻(阻值100 Ω);S為開關(guān),E為電源。實驗中二極管置于控溫爐內(nèi),控溫爐內(nèi)的溫度t由溫度計(圖中未畫出)測出。圖(b)是該小組在恒定電流為50.0μA時得到的某硅二極管U–I關(guān)系曲線?;卮鹣铝袉栴}: (1)實驗中,為保證流過二極管的電流為50.0μA,應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R,使電壓表V1的示數(shù)為U1= mV;根據(jù)圖(b)可知,當(dāng)控溫爐內(nèi)的溫度t升高時,硅二極管正向電阻 (填“變大”或“變小”),電壓表V1示數(shù) (填“增大”或“減小”),此時應(yīng)將R的滑片向 (填“A”或“B”)端移動,以使V1示數(shù)仍為U1。 (2)由圖(b)
5、可以看出U與t成線性關(guān)系,硅二極管可以作為測溫傳感器,該硅二極管的測溫靈敏度為= ×10–3V/℃(保留2位有效數(shù)字)。 【答案】(1)5.00 變小 增大 B (2)2.8 【解析】(1)U1=IR0=100 Ω×50×10–6 A=5×10–3 V=5 mV由,I不變,溫度升高,U減小,故R減??;由于R變小,總電阻減小,電流增大;R0兩端電壓增大,即V1表示數(shù)變大,只有增大電阻才能使電流減小,故華東變阻器向右調(diào)節(jié),即向B短調(diào)節(jié)。 (2)由圖可知, =2.8×10–3V/℃ 3.(2019·新課標(biāo)全國Ⅲ卷)某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5 Ω、量程為100 μA的電流表改
6、裝成歐姆表并進行刻度和校準(zhǔn),要求改裝后歐姆表的15 kΩ刻度正好對應(yīng)電流表表盤的50 μA刻度??蛇x用的器材還有:定值電阻R0(阻值14 kΩ),滑動變阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值500 Ω),電阻箱(0~99 999.9 Ω),干電池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),紅、黑表筆和導(dǎo)線若干。 (1)歐姆表設(shè)計 將圖(a)中的實物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后,滑動變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為__________Ω:滑動變阻器選__________(填“R1”或“R2”)。 (2)刻度歐姆表表盤 通過計算,對整個表盤進行電阻刻度,如圖(b)所示。表盤上
7、a、b處的電流刻度分別為25和75,則a、b處的電阻刻度分別為__________、__________。 (3)校準(zhǔn) 紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使歐姆表指針指向__________kΩ處;將紅、黑表筆與電阻箱連接,記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應(yīng)的測量值,完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測量。若校準(zhǔn)某刻度時,電阻箱旋鈕位置如圖(c)所示,則電阻箱接入的阻值為__________Ω。 【答案】(1) 900 R1 (2)45 5 (3)0 35 000.0 【解析】(1)連線如圖: 根據(jù)歐姆表的改裝原理,當(dāng)電流計滿偏時,則,解得R=900Ω;為了滑動變阻器的安全
8、,則滑動變阻器選擇R1; (2)在a處,,解得Rxa=45kΩ; 在b處,則,解得Rxb=5kΩ; (3)校準(zhǔn):紅黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使歐姆表指針指到0 kΩ處;由圖可知,電阻箱接入的電阻為:R=35 000.0 Ω。 4.(2019·天津卷)現(xiàn)測定長金屬絲的電阻率。 (1)某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示,其讀數(shù)是______。 (2)利用下列器材設(shè)計一個電路,盡量準(zhǔn)確地測量一段金屬絲的電阻。這段金屬絲的電阻約為,畫出實驗電路圖,并標(biāo)明器材代號。 電源(電動勢,內(nèi)阻約為) 電流表(量程,內(nèi)阻) 電流表(量程,內(nèi)阻約為) 滑動變阻器(最大阻值,額定電
9、流) 開關(guān)及導(dǎo)線若干 (3)某同學(xué)設(shè)計方案正確,測量得到電流表的讀數(shù)為,電流表的讀數(shù)為,則這段金屬絲電阻的計算式______。從設(shè)計原理看,其測量值與真實值相比______(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。 【答案】(1)(均可) (2) (3) 相等 【解析】(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)法則可知讀數(shù)為。因該實驗沒有電壓表,電流表A1的內(nèi)阻已知,故用A1表當(dāng)電壓表使用,為了調(diào)節(jié)范圍大,應(yīng)用分壓式滑動變阻器的接法,則點如圖如圖 由電路圖可知流過電流為,電阻兩端的電壓為,因此電阻 該實驗的電流為真實電流,電壓也為真實電壓,因此測得值和真實值相等。 5.(2019·江蘇卷)某
10、同學(xué)測量一段長度已知的電阻絲的電阻率.實驗操作如下: (1)螺旋測微器如題11–1圖所示.在測量電阻絲直徑時,先將電阻絲輕輕地夾在測砧與測微螺桿之間,再旋動 (選填“A”“B”或“C”),直到聽見“喀喀”的聲音,以保證壓力適當(dāng),同時防止螺旋測微器的損壞。 (題11–1圖) (2)選擇電阻絲的 (選填“同一”或“不同”)位置進行多次測量,取其平均值作為電阻絲的直徑. (3)題11–2甲圖中Rx,為待測電阻絲.請用筆畫線代替導(dǎo)線,將滑動變阻器接入題11–2乙圖實物電路中的正確位置. (題11–2甲圖) (題11–2乙圖) (4)為測量
11、R,利用題11–2甲圖所示的電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器測得5組電壓U1和電流I1的值,作出的U1–I1關(guān)系圖象如題11–3圖所示.接著,將電壓表改接在a、b兩端,測得5組電壓U2和電流I2的值,數(shù)據(jù)見下表: U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出U2–I2圖象. (5)由此,可求得電阻絲的Rx= Ω.根據(jù)電阻定律可得到電阻絲的電阻率. 【答案】(1)C (2)不同 (3) (4) (5)23.5(23.0~24.0都算對) 【解析
12、】(1)在測量時,為了不損壞被測物體,最后也改用微調(diào)方旋鈕即C,直到聽見“喀喀”的響聲; (2)為了減小測量誤差,應(yīng)選用電阻絲不同位置進行多次測量; (3)按照原理圖,將實物圖連線如圖: ; (4)將表格中各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出,再連成一條直線,如圖: ; 當(dāng)電壓表按甲圖連接時,電壓表測的電壓為的電壓之和,當(dāng)電壓表接在a、b間時,電壓表測的電壓為的電壓,由圖可得:,所以。 6.(2019·浙江選考)為了比較精確地測定阻值未知的定值電阻Rx,小明設(shè)計了如圖所示的電路。 (1)實驗時,閉合開關(guān)S,滑動變阻器的滑片滑至合適位置保持不變,將c點先后與a、b點連接,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化
13、較大,電流表示數(shù)基本不變,則測量時應(yīng)將c點接________(選填“a點”或“b點”),按此連接測量,測量結(jié)果___________(選填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真實值。 (2)根據(jù)實驗測得的6組數(shù)據(jù),在圖2中描點,作出了2條圖線。你認(rèn)為正確的是_____(選填“①”或“②”),并由圖線求出電阻Rx=________Ω。(保留兩位有效數(shù)字) 【答案】(1)a點 小于 (2)② 7.5 【解析】(1)電壓表示數(shù)變化較大,說明電流表分壓較大,而電流表示數(shù)基本不變,說明電壓表分流較小,可以忽略,故采用電流表外接法,即c接a點;電壓表測量的電壓為準(zhǔn)確值,但電流表測量的電流為
14、電阻和電壓表電流表之和,即電流測量值偏大,根據(jù)可得電阻測量值偏?。? (2)因為電壓表測量的是被測電阻兩端電壓,所以當(dāng)其兩端電壓為零時,電流也為零,故圖線②正確;圖像的斜率表示電阻,故; 7.(2018·江蘇卷)一同學(xué)測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)如圖所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處__________;____________。 (2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I,以及計算的數(shù)據(jù)見下表: 根據(jù)表中數(shù)據(jù),在答題卡的方格紙上作出關(guān)系圖象___________。由圖象可計算出該干電池的電動勢為____
15、_____V;內(nèi)阻為__________Ω。 R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A–1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 (3)為了得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果,在測出上述數(shù)據(jù)后,該同學(xué)將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端.調(diào)節(jié)電阻箱,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33 A時,電壓表的指針位置如圖所示,則該干電池的電動勢應(yīng)為_______V;內(nèi)阻應(yīng)為_____Ω。 【答案】(1)①開關(guān)未斷開 ②電阻箱阻值為零 (2)圖象如圖所示: 1.4(1.30~1.44
16、都算對) 1.2(1.0~1.4都算對) (3)1.4(結(jié)果與(2)問第一個空格一致) 1.0(結(jié)果比(2)問第二個空格小0.2) 【解析】(1)連接電路時電源應(yīng)與電路斷開,所以開關(guān)要斷開;另一錯誤是電阻箱接入電路的電阻是零,這樣容易燒壞電流表和電源。 (2)將數(shù)據(jù)描點連線,做出一條傾斜的直線。根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I(R+r)得,所以圖線的斜率表示電源電動勢V=1.37 V,截距絕對值表示r=0.4×3.0 Ω=1.20 Ω;用電壓表與電流表并聯(lián),可測得電流表的內(nèi)阻,考慮電表內(nèi)阻對實驗的影響,則E=I(R+RA+r),得,所以圖線的斜率仍表示電動勢,電動勢的準(zhǔn)確值為1.37V
17、,圖線的截距表示(RA+r),所以內(nèi)阻精確值為r=(1.20–0.20)Ω=1.00 Ω。 【名師點睛】本題考查應(yīng)用電流表和電阻箱測量電源電動勢和內(nèi)電阻實驗,本題創(chuàng)新之處在于用一個電壓表并聯(lián)在電流表的兩端測出電流表的電阻,從而提高測量電源內(nèi)阻的精確度。 8.(2018·新課標(biāo)全國II卷)某同學(xué)組裝一個多用電表??捎玫钠鞑挠校何脖眍^(量程100 ,內(nèi)阻900 );電阻箱R1(阻值范圍0999.9 );電阻箱R2(阻值范圍099 999.9 );導(dǎo)線若干。要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表,在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓
18、3 V兩擋。 回答下列問題: (1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2,其中*為公共接線柱,a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱___________。 (2)電阻箱的阻值_____________;R2=____________(保留到個位) 【答案】(1)如圖所示 (2)100 2 910 【解析】(1)R1的電阻比較小,所以R1與表頭并聯(lián)構(gòu)成大量程的的電流表,R2的阻值比較大,與改裝后的電流表串聯(lián)可充當(dāng)大量程的電壓表,設(shè)計電路圖如圖所示; 改裝電流表需要并聯(lián)一個電阻,要改裝1 mA的電流表需要并聯(lián)的電阻,,所以選用與變阻箱R1并聯(lián),并聯(lián)后的總電阻為,要改裝3 V
19、電壓表需要串聯(lián)電阻,串聯(lián)電阻的阻值為。 9.(2018·天津卷)某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10 kΩ),除了Rx,開關(guān)S、導(dǎo)線外,還有下列器材供選用: A.電壓表(量程0~1 V,內(nèi)阻約為10 kΩ) B.電壓表(量程0~10 V,內(nèi)阻約為100 kΩ) C.電流表(0~1 mA內(nèi)阻約為30 Ω) D.電流表(0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.05 Ω) E.電源(電動勢1.5 V,額定電流0.5 A,內(nèi)阻不計) F.電源(電動勢12 V,額定電流2 A,內(nèi)阻不計) G.滑動變阻器R0(阻值范圍0~10 Ω,額定電流2 A) ①為使測量盡量準(zhǔn)確,電壓表選用_____
20、____,電流表選用______________,電源選用______________。(均填器材的字母代號); ②畫出測量Rx阻值的實驗電路圖____________。 ③該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確,從實驗原理上看,待測電阻測量值會______________其真實值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是____________________________。 【答案】B C F 大于 電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端實際電壓(其他正確表述也可) 【解析】由于本題的被測電阻達(dá)到10 kΩ,所以電源要選擇電動勢大的,然后根據(jù)電路電流選擇電流表,電壓表;若采用限流接
21、法,則電路中電流和電壓變化不明顯,故采用滑動變阻器的分壓接法,根據(jù)和的關(guān)系分析電流表的接法;根據(jù)電流表的接法判斷實驗誤差所在; ①若選用電源1.5 V,由于被測電阻很大,電路中電流非常小,不利于實驗,即電源選用12 V的,即F;則電壓表就應(yīng)該選取B;電路中的最大電流為,故選用電流表C; ②因為給的滑動變阻器的最大阻值只有10 Ω,若采用限流接法,則電路中電流和電壓變化不明顯,故采用滑動變阻器的分壓接法,由于,所以采用電流表內(nèi)接法,電路圖如圖所示, ③由于電流表的分壓,導(dǎo)致電壓測量值偏大,而電流準(zhǔn)確,根據(jù)可知測量值偏大; 10.(2018·新課標(biāo)全國III卷)一課外實驗小組用如圖所示
22、的電路測量某待測電阻Rx的阻值,圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R0=20.0 Ω);V可視為理想電壓表。S1為單刀開關(guān),S2位單刀雙擲開關(guān),E為電源,R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實驗: (1)按照實驗原理線路圖(a),將圖(b)中實物連線_____________; (2)將滑動變阻器滑動端置于適當(dāng)位置,閉合S1; (3)將開關(guān)S2擲于1端,改變滑動變阻器動端的位置,記下此時電壓表V的示數(shù)U1;然后將S2擲于2端,記下此時電壓表V的示數(shù)U2; (4)待測電阻阻值的表達(dá)式Rx=_____________(用R0、U1、U2表示); (5)重復(fù)步驟(3),得到如下數(shù)據(jù): 1 2
23、 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 (6)利用上述5次測量所得的平均值,求得Rx=__________Ω。(保留1位小數(shù)) 【答案】如圖所示: 48.2 【解題思路】開關(guān)S2擲于1端,由歐姆定律可得通過Rx的電流I=U1/R0,將開關(guān)S2擲于2端,R0和Rx串聯(lián)電路電壓為U2,Rx兩端電壓為U=U2–U1,由歐姆定律可得待測電阻阻值Rx=U/I=R0=(–1)R0。5次測量所得的平均值,(3.
24、44+3.43+3.39+3.40+3.39)=3.41,代入Rx=(–1)R0=(3.41–1)×20.0 Ω=48.2 Ω。 11.(2018·新課標(biāo)全國I卷)某實驗小組利用如圖(a)所示的電路探究在25 ℃~80 ℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性,所用器材有:置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT,其標(biāo)稱值(25 ℃時的阻值)為900.0 Ω:電源E(6 V,內(nèi)阻可忽略):電壓表(量程150 mV):定值電阻R0(阻值20.0 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω):電阻箱R2(阻值范圍0~999.9 Ω):單刀開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2。 實驗時,先按圖(a)連接好電
25、路,再將溫控室的溫度t升至80.0 ℃,將S2與1端接通,閉合S1,調(diào)節(jié)R1的滑片位置,使電壓表讀數(shù)為某一值U0:保持R1的滑片位置不變,將R2置于最大值,將S2與2端接通,調(diào)節(jié)R2,使電壓表讀數(shù)仍為U0:斷開S1,記下此時R2的讀數(shù),逐步降低溫控室的溫度t,得到相應(yīng)溫度下R2的阻值,直至溫度降到25.0 °C,實驗得到的R2–t數(shù)據(jù)見下表。 t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列問題: (1)在閉合S1前,圖(a)中
26、R1的滑片應(yīng)移動到_____(填“a”或“b”)端; (2)在圖(b)的坐標(biāo)紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點,并做出R2–t曲線:___________ (3)由圖(b)可得到R1,在25 ℃~80°C范圍內(nèi)的溫度特性,當(dāng)t=44.0 ℃時,可得R1=____Ω; (4)將Rt握于手心,手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖(c)所示,該讀數(shù)為____Ω,則手心溫度為______℃。 【答案】(1)b (2)如圖所示 (3)450 (4)620.0 33.0 【解析】本題主要考查研究小燈泡的伏安特性實驗、利用伏安特性曲線計算實際功率及其相關(guān)的知識點,意在考查考生對小燈泡伏安特性曲
27、線的理解和靈活運用相關(guān)知識,解決實際問題的能力。 (1)圖(a)的電路滑動變阻器采用限流接法,在閉合S1前,R1應(yīng)該調(diào)節(jié)到接入電路部分的電阻值最大,使電路中電流最小,即圖(a)中的R1的滑片應(yīng)移到b端。 (2)將t=60 ℃和t=70 ℃對應(yīng)的兩組數(shù)據(jù)對應(yīng)畫在坐標(biāo)圖上,然后用平滑曲線過盡可能多的數(shù)據(jù)點畫出R2–t圖象。 (3)根據(jù)題述實驗過程可知,測量的R2數(shù)據(jù)等于對應(yīng)的熱敏電阻RT的電阻值。由畫出的R2–t圖象可知,當(dāng)t=44.0 ℃時,對應(yīng)的RT=460 Ω。 (4)由畫出的R2–t圖象可知,當(dāng)RT=620.0 Ω,則手心溫度t=33.0 ℃。 【名師點睛】解答此題常見錯誤主要有
28、:一是沒有掌握滑動變阻器的分壓接法和限流接法在開關(guān)閉合前滑動頭的位置;二是沒有認(rèn)真閱讀題述的實驗過程,導(dǎo)致不能把電阻箱R的讀數(shù)與熱敏電阻阻值聯(lián)系起來。 12.(2017·天津卷)某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內(nèi)阻。其中電流表A1的內(nèi)阻r1=1.0 kΩ,電阻R1=9.0 kΩ,為了方便讀數(shù)和作圖,給電池串聯(lián)一個R0=3.0 Ω的電阻。 ①按圖示電路進行連接后,發(fā)現(xiàn)、和三條導(dǎo)線中,混進了一條內(nèi)部斷開的導(dǎo)線。為了確定哪一條導(dǎo)線內(nèi)部是斷開的,將電建S閉合,用多用電表的電壓擋先測量a、間電壓,讀數(shù)不為零,再測量、間電壓,若讀數(shù)不為零,則一定是________導(dǎo)線斷開;若讀數(shù)為
29、零,則一定是___________導(dǎo)線斷開。 ②排除故障后,該小組順利完成實驗。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置,得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù),作出圖象如右圖。由I1–I2圖象得到電池的電動勢E=________V,內(nèi)阻r=_________Ω。 【答案】① ②1.41(1.36~1.44均可) 0.5(0.4~0.6均可) 【解析】①用電壓擋檢測電路故障,電壓表的表頭是電流計,原電路有斷路,回路中無電流,將電壓表接在間后有示數(shù),說明電路被接通,即間有斷路故障,再測量間電壓,電壓表讀數(shù)不為零,說明斷路故障的范圍被縮小到間,則一定是導(dǎo)線斷開;若讀數(shù)為零,則說明電路仍未
30、被接通,斷路故障的范圍被確定在間。 ②根據(jù)閉合電路的歐姆定律:,,上式可簡化為,讀出兩點坐標(biāo):(60,0.12)和(260,0.05),代入方程解得:電動勢E=1.41 V,內(nèi)阻r=0.5 Ω。 【名師點睛】由圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的關(guān)鍵是要理解圖線的物理意義——縱軸截距和斜率表示什么,閉合電路的歐姆定律是核心。 13.(2017·新課標(biāo)全國Ⅰ卷)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性,所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8 V,額定電流0.32 A);電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻3 kΩ);電流表(量程0.5 A,內(nèi)阻0.5 Ω);固定電阻R0(阻值1 000 Ω);滑動變阻器R(阻值0~9.0 Ω)
31、;電源E(電動勢5 V,內(nèi)阻不計);開關(guān)S;導(dǎo)線若干。 (1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量,畫出實驗電路原理圖。 (2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示。 由實驗曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻_________(填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率__________(填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)用另一電源E0(電動勢4 V,內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關(guān)S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為____________W,最大功率為
32、___________W。(結(jié)果均保留2位小數(shù)) 【答案】(1)如圖所示 (2)增大 增大 (3)0.39 1.17 【解析】(1)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量,故滑動變阻器用分壓式接法,小燈泡為小電阻,電流表用外接法,如答案圖所示; (2)由I–U圖象知,切線的斜率在減小,故燈泡的電阻隨電流的增大而增大,再由電阻定律知,電阻率增大; (3)當(dāng)滑動變阻器的阻值為9 Ω時,電路電流最小,燈泡實際功率最小,此時E=U+I(r+R)得U=–10I+4,在圖中作出該直線如左圖所示,交點坐標(biāo)約為U=1.75 V,I=225 mA,P1=UI=0.39
33、 W;整理得:,當(dāng)直線的斜率最大時,與燈泡的I–U曲線的交點坐標(biāo)最大,即燈泡消耗的功率最大。當(dāng)滑動變阻器電阻值R=0時,燈泡消耗的功率最大,此時交點坐標(biāo)為U=3.67 V,I=0.32 A,如右圖所示,最大的功率為P2=UI=1.17 W。 【名師點睛】電路圖主要是控制電路、測量電路的連接。小燈泡阻值為小電阻——外接法,電壓從0開始測量——分壓式接法。然后由伏安特性曲線分析阻值的變化,注意縱軸是電流。第(3)問求小燈泡消耗的實際功率較難,因小燈泡的阻值隨電流的變化而變化,通過閉合電路的歐姆定律找到小燈泡實際的電流、電壓值。 14.(2017·新課標(biāo)全國Ⅱ卷)某同學(xué)利用如圖(a)所示的電
34、路測量一微安表(量程為100 μA,內(nèi)阻大約為2 500 Ω)的內(nèi)阻??墒褂玫钠鞑挠校簝蓚€滑動變阻器R1、R2(其中一個阻值為20 Ω,另一個阻值為2 000 Ω);電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 Ω);電源E(電動勢約為1.5 V);單刀開關(guān)S1和S2。C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片。 (1)按原理圖(a)將圖(b)中的實物連線。 (2)完成下列填空: ①R1的阻值為 Ω(填“20”或“2 000”)。 ②為了保護微安表,開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中的滑動變阻器的 端(填“左”或“右”)對應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位置附近。
35、 ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明S2接通前B與D所在位置的電勢 (填“相等”或“不相等”)。 ④將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時,在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的內(nèi)阻為 Ω(結(jié)果保留到個位)。 (3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議: 。 【答案】(1)連線見解析 (2)①20 ②左 ③相等 ④2 550 (3)調(diào)節(jié)
36、R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程 【解析】(1)實物連線如圖: (2)①滑動變阻器R1要接成分壓電路,則要選擇阻值較小的20 Ω的滑動變阻器; ②為了保護微安表,開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動變阻器的左端對應(yīng)的位置; ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1;將R1的滑片置于適當(dāng)位置,再反復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置;最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保持不變,這說明S2接通前后在BD中無電流流過,可知B與D所在位置的電勢相等; ④設(shè)滑片P兩側(cè)電阻分別為R21和R22,因B與D所在位置的電勢相等,可知;;同理當(dāng)Rz和微安表對調(diào)后,仍有:;聯(lián)立兩式解得:。
37、 (3)為了提高測量精度,調(diào)節(jié)R1上的分壓,盡可能使微安表接近滿量程。 【名師點睛】此題考查電阻測量的方法;實質(zhì)上這種方法是一種“電橋電路”,搞清電橋平衡的條件:對角線電阻乘積相等,即可輕易解出待測電阻值;知道分壓電路中滑動變阻器選擇的原則及實物連線的注意事項。 15.(2017·新課標(biāo)全國Ⅲ卷)圖(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池;R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻,R6是可變電阻;表頭的滿偏電流為250 μA,內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位,5個擋位為:直流電壓1 V擋和5 V擋,直流電流1 mA擋
38、和2.5 mA擋,歐姆×100 Ω擋。 (1)圖(a)中的A端與______(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。 (2)關(guān)于R6的使用,下列說法正確的是_______(填正確答案標(biāo)號)。 A.在使用多用電表之前,調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置 B.使用歐姆擋時,先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置 C.使用電流擋時,調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置 (3)根據(jù)題給條件可得R1+R2=______Ω,R4=_______Ω。 (4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的,則多用電表讀數(shù)為___
39、_____;若此時B端是與“3”相連的,則讀數(shù)為________;若此時B端是與“5”相連的,則讀數(shù)為________。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) 【答案】(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA(或1.48 mA) 1 100 Ω 2.95V 【解析】(1)與多用電表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。 (2)R6是可變電阻,它的作用是歐姆表調(diào)零,使用歐姆擋時,先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置。 (3)B端與“2”相連時,是量程較小的電流表,所以;B端與“4”相連時,是量程較小的電壓表,所以。 (4)若此時B端與“1”相連,多用電
40、表是量程為2.5 mA的電流表,則讀數(shù)為1.47 mA;若此時B端與“3”相連,多用電表是歐姆×100 Ω擋,則讀數(shù)為1 100 Ω;若此時B端與“5”相連,多用電表是量程為5 V的電壓表,則讀數(shù)為2.95 V。 【名師點睛】會規(guī)范使用多用電表,能正確讀出多用電表的示數(shù),是解決本題的關(guān)鍵。在平時實驗訓(xùn)練過程中要多加注意規(guī)范操作和器材的正確使用方法,多用電表的讀數(shù),重點是分清測量的物理量不同,讀數(shù)方法不同。 16.(2017·江蘇卷)某同學(xué)通過實驗制作一個簡易的溫控裝置,實驗原理電路圖如圖11–1圖所示,繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端,當(dāng)繼電器的電流超過15 mA時,銜
41、鐵被吸合,加熱器停止加熱,實現(xiàn)溫控.繼電器的電阻約為20 Ω,熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示 (1)提供的實驗器材有:電源E1(3 V,內(nèi)阻不計)、電源E2(6 V,內(nèi)阻不計)、滑動變阻器R1(0~200 Ω)、滑動變阻器R2(0~500 Ω)、熱敏電阻Rt,繼電器、電阻箱(0~999.9 Ω)、開關(guān)S、導(dǎo)線若干. 為使該裝置實現(xiàn)對30~80 ℃之間任一溫度的控制,電源E應(yīng)選用 (選填“E1”或“E2”),滑動變阻器R應(yīng)選用 (選填“R1”或“R2”). (2)實驗發(fā)現(xiàn)電路不工作.某同學(xué)為排查電路故障,用多用電表測量各接點間的電壓,則應(yīng)將如圖11–
42、2圖所示的選擇開關(guān)旋至 (選填“A”、“B”、“C”或“D”). (3)合上開關(guān)S,用調(diào)節(jié)好的多用電表進行排查,在題11–1圖中,若只有b、c間斷路,則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時指針 (選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”),接入a、c時指針 (選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)。 (4)排除故障后,欲使銜鐵在熱敏電阻為50 ℃時被吸合,下列操作步驟正確順序是 .(填寫各步驟前的序號) ①將熱敏電阻接入電路 ②觀察到繼電器的銜鐵被吸合 ③斷開開關(guān),將電阻箱從電路中移除 ④合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值 ⑤斷開開關(guān),用電阻箱替換熱敏電阻,將阻值調(diào)至108.1 Ω
43、 【答案】(1)E2 R2 (2)C (3)不偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) (4)⑤④②③① 【解析】(1)由表格數(shù)據(jù)知,當(dāng)溫度為30 ℃時,熱敏電阻阻值為199.5 Ω,繼電器的阻值R0=20 Ω,當(dāng)電流為15 mA時,E=I(Rt+R0)=3.3 V,所以電源選E2,80 ℃時,熱敏電阻阻值Rt=49.1 Ω,則E2=I(Rt+R0+R),此時變阻器阻值R=330.9 Ω,所以變阻器選擇R2;(2)多用電表做電壓表測量電壓,旋鈕旋至直流電壓擋C處;(3)若只有b、c間斷路,表筆接入a、b時,整個回路斷路,電表指針不偏轉(zhuǎn),接入a、c時電流流經(jīng)電表,故指針偏轉(zhuǎn);(4)50 ℃時,熱敏電阻阻值為108.1 Ω,所以應(yīng)將電阻箱阻值調(diào)至108.1 Ω,調(diào)節(jié)變阻器,使銜鐵吸合,再將電阻箱換成熱敏電阻,故順序為⑤④②③①. 【名師點睛】結(jié)合表格中數(shù)據(jù),利用歐姆定律估算電動勢和電阻的數(shù)值,選擇電源和滑動變阻器.明確實驗的目的是實現(xiàn)對30~80 ℃之間任一溫度的控制,其中30~80 ℃就是提示的信息,結(jié)合表格數(shù)據(jù),可知電阻值的取值。 24
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