高考物理复习专题检测二十六分门别类掌握实验基础.docx
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高考物理复习专题检测二十六分门别类掌握实验基础
专题检测(二十六)“分门别类”掌握实验基础
1.(2018届高三·宝鸡六校联考)一多用电表的电阻挡有三个倍率,分别是×1、×10、×100。
用×10挡测量某电阻时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,为了较准确地进行测量,应换到__________挡。
如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是________,若补上该步骤后测量,表盘的示数如图所示,则该电阻的阻值是________Ω。
解析:
刚开始欧姆表指针偏转角度较小,说明选用倍率偏小,应换用大倍率。
每次换挡之后欧姆表都需重新欧姆调零。
答案:
×100 重新欧姆调零 2200
2.某同学现利用图甲所示的电路来测量一电阻Rx的阻值。
(1)完成下列实验步骤中的填空:
①闭合开关S1,断开开关S2,调节电阻箱R和滑动变阻器R′,使电流表指针指向一个适当的位置。
记下此时________________和电阻箱的阻值R1,此时电阻箱的读数如图乙所示;
②闭合开关S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,然后____________________,使____________________,记下此时电阻箱的读数R2,此时电阻箱的读数如图丙所示。
(2)在步骤①中电阻箱的读数为R1=________Ω;在步骤②中电阻箱的读数为R2=________Ω。
(3)电阻Rx的阻值为Rx=________Ω。
解析:
(2)由题图乙和题图丙可知R1=60Ω,R2=80Ω。
(3)由于R1加上Rx在电路中所起的作用与R2相同(电流表指针指示同一位置),则有R1+Rx=R2,故有Rx=R2-R1=80Ω-60Ω=20Ω。
答案:
(1)①电流表的示数I ②调节电阻箱R的电阻 电流表的读数仍然为I
(2)60 80 (3)20
3.某同学通过实验测量一种合金的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。
为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧如图甲所示的部件________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
从图甲中的示数可读出合金丝的直径为________mm。
(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路,相关器材的规格已在图中标出。
合上开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。
由此可以推断:
电路中________(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)。
(3)在电路故障被排除后,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω。
为了更准确地测出合金丝的阻值,在不更换实验器材的条件下,对实验应作怎样的改进?
请写出两条建议。
解析:
(1)读数前先旋紧B,示数为0.01mm×41.0=0.410mm。
(2)电压表的示数接近电源的电动势,电流表的示数很小,说明电压表串联在电路中,由此推断:
合金丝没有接入电路中,即电路中的7、9之间出现了断路。
(3)由于电流表内阻约0.3Ω,可将电流表改为内接;多次测量求平均值,或者用UI图像的斜率求出电阻,可以让测量误差更小。
答案:
(1)B 0.410
(2)7、9 断路 (3)电流表改为内接;测量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值。
(或测量多组电流和电压值,用图像法求电阻值)
4.(2017·宿迁模拟)小明利用如图甲所示的电路测定旧电池组的电动势与内电阻。
(1)根据图甲将图乙中的实物连线补充完整。
(2)根据实验数据做出UI图像如图丙所示,由图丙可知:
该电池组的电动势E=________V,内阻r=________Ω(保留两位有效数字)。
(3)小明又利用上述实验方案测定了同规格新电池组的电动势与内电阻。
通过实验发现旧电池组与新电池组相比,电动势几乎没有变化,但它们的输出功率P随外电阻R变化的关系图线有较大差异,如图丁所示。
可知图线________(选填“A”或“B”)对应的是新电池组,试说出判断的理由:
_________________________________________________________。
解析:
(1)根据实验电路图可得实物连线如图所示。
(2)图像与纵坐标的交点为电源的电动势,由题图可知,电动势E=4.3V;内阻r=
Ω=7.2Ω。
(3)由公式P=I2R、I=
及题图丁知:
外电阻相同时,B的输出功率大,电流大、电池组的内阻小,故B为新电池组。
答案:
(1)见解析图
(2)4.3 7.2 (3)B 理由见解析
5.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4V、额定功率为2W);
B.电压表(量程为5V、内阻为10kΩ);
C.电压表(量程为10V、内阻为20kΩ);
D.电流表(量程为0.3A、内阻为1Ω);
E.电流表(量程为0.6A、内阻为0.4Ω);
F.滑动变阻器(0~5Ω、10A);
G.滑动变阻器(0~500Ω、0.2A);
H.蓄电池(电动势为5V,内阻不计);
I.开关、导线若干。
请回答下列问题:
(1)为了更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如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”)
解析:
(1)因灯泡的额定电压为4V,为保证安全,选用的电压表量程应稍大于4V,电压表量程太大则会使测量误差较大,故选用量程为5V的电压表;由P额=U额I额得,灯泡的额定电流I额=
=0.5A,故应选择量程为0.6A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)灯泡在额定电压下的电阻为R=
=8Ω,电压表内阻远大于灯泡电阻,故电流表应采用外接法,实验电路图和实物连接图如图甲、乙所示。
(3)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑动触头置于最左端。
答案:
(1)B E F
(2)图见解析 (3)左
6.用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。
已知电池的电动势约6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。
可选用的实验器材有:
电流表A1(量程0~30mA);
电流表A2(量程0~100mA);
电压表V(量程0~6V);
滑动变阻器R1(阻值0~5Ω);
滑动变阻器R2(阻值0~300Ω);
开关S一个,导线若干条。
某同学的实验过程如下:
Ⅰ.设计如图甲所示的电路图,正确连接电路。
Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录。
以U为纵轴,I为横轴,得到如图乙所示的图线。
Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变。
重复Ⅱ的步骤,得到另一条UI图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0)。
回答下列问题:
(1)电流表应选用________,滑动变阻器应选用________。
(2)由图乙的图线,得电源内阻r=________Ω。
(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx=________,代入数值可得Rx。
(4)若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围________,电压表示数变化范围________。
(选填“相同”或“不同”)
解析:
(1)由题给UI图线可知电流表量程应为0~100mA,故选A2。
路端电压大于5.5V,而电源电动势E=6V,故R外≫r,则滑动变阻器选R2。
(2)由题图得:
r=
=25Ω。
(3)由Rx+r=
,得Rx=
-r。
(4)电流I=
,r+Rx一定,R从300Ω变到某同一阻值,电流变化范围相同。
Rx接A、B间时,U=
(R+Rx),Rx接B、C间时,U′=
R,故两种情况下电压变化不同。
答案:
(1)A2 R2
(2)25 (3)
-r (4)相同 不同
7.(2017·全国卷Ⅲ)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头○
的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。
虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。
该多用电表有5个挡位,5个挡位为:
直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×100Ω挡。
(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是________(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1+R2=__________Ω,R4=________Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。
若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为________;若此时B端是与“3”相连的,则读数为________;若此时B端是与“5”相连的,则读数为________。
(结果均保留3位有效数字)
解析:
(1)A端与电池正极相连,电流从A端流出,A端与黑表笔相连。
(2)使用多用电表前,应机械调零,即应调整“指针定位螺丝”,使指针指在表盘左端电流“0”位置,与R6无关,选项A错;使用欧姆挡时,需要红、黑表笔短接,使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,选项B对;使用电流挡时,B端与“1”或“2”相连,与R6无关,C错。
(3)B端与“1”、“2”相连时,该多用电表挡位分别为直流2.5mA挡、直流1mA挡,如图甲所示,由电表的改装原理可知,B端与“2”相连时,有I2=IG+
,解得R1+R2=160Ω;B端与“4”相连时,如图乙所示,多用电表为直流电压1V挡,表头并联部分电阻R0=
,R4=
-R0=880Ω。
(4)B端与“1”相连时,电表读数为1.47mA;B端与“3”相连时,多用电表为欧姆×100Ω挡,读数为11.0×100Ω=1.10×103Ω;B端与“5”相连时,多用电表为直流电压5V挡,读数为
×5V=2.95V。
答案:
(1)黑
(2)B (3)160 880 (4)1.47mA
1.10×103Ω 2.95V
[教师备选题]
1.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表○的内阻约为2kΩ,电流表○的内阻约为10Ω,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I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“Rx1”或“Rx2”)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。
解析:
根据题意知
>
,电压表的分流作用较显著,故Rx1更接近待测电阻的真实值。
题图(a)的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值,故Rx1>Rx真;题图(b)的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值,故Rx2 答案: Rx1 大于 小于 2.用如图所示电路测电源的电动势和内阻,选好器材后,用导线将各器材连接成如图乙所示实物连线电路(图甲是其电路原理图),其中R0是保护电阻。 (1)闭合开关后,发现电压表无示数,电流表有示数,在选用器材时,除了导线外,其他器材经检测都是完好的,则出现故障的原因是___________________(请用接线柱处的字母表述)。 (2)排除故障后,测量记录了6组数据,并根据这些数据画出了UI图线如图所示。 根据图线求出电池的电动势E=________V,内阻r=________Ω。 (3)若保护电阻R0的阻值未知,该电源的电动势E、内电阻r已经测出,在图乙的电路中只需改动一条线就可测量出R0的阻值。 该条线是______,需改接为________。 改接好后,调节滑动变阻器,读出电压表的示数为U、电流表示数为I,电源的电动势用E表示。 内电阻用r表示,则R0=_____________________。 解析: (1)电流表有示数说明干路是通路,故障原因显然是电压表断路所致,即dj部分断路。 (2)由闭合电路欧姆定律E=U+Ir,解得U=E-Ir,即图线在纵轴上的截距表示电源电动势E,图线斜率的绝对值|k|表示内阻r,由图像知E=1.48V,r=|k|= = =0.50Ω。 (3)将保护电阻R0和电源串联视为等效电源,则定值电阻等于等效电源的内阻与真正电源的内阻之差;实验电路修改应将导线dj改接在ej(或fj);由闭合电路欧姆定律得,E=U+I(R0+r),解得R0= -r。 答案: (1)dj部分断路 (2)1.48 0.50 (3)dj ej(或fj) -r 3.(2015·福建高考)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示,现已完成部分导线的连接。 (1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接; (2)某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为________A; (3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,根据图线判断,将________只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3V、内阻为1Ω的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为__________W(保留两位小数)。 解析: (1)电流表示数要从零开始逐渐增大,滑动变阻器要用分压接法,如图所示。 (2)电流表示数为0.44A。 (3)当外电路的总电阻与电源内阻相等时,电源有最大的输出功率,即小电珠的总功率最大,此时R外=r=1Ω,I= = A=1.5A,U外= =1.5V,即每只小电珠两端的电压为1.5V,通过图像可知每只小电珠的电流为I0=0.38A,n= ≈4(只);总功率P总=nP=nUI=2.28W。 答案: (1)见解析图 (2)0.44 (3)4 2.28 4.在“测定金属的电阻率”实验中: (1)为了测量金属丝的电阻Rx的阻值,实验室提供如下实验器材: A.待测金属丝电阻Rx(约100Ω) B.电动势E=6V,内阻很小的直流电源 C.量程50mA,内阻约为50Ω的电流表 D.量程0.6A,内阻约为0.2Ω的电流表 E.量程6V,内阻约为15kΩ的电压表 F.最大阻值15Ω,最大允许电流1A的滑动变阻器 G.最大阻值15kΩ,最大允许电流0.5A的滑动变阻器 H.开关一个,导线若干 ①为了操作方便,且能比较精确的测量金属丝的电阻值,电流表选用________,滑动变阻器选用________(填写选用器材前的序号)。 ②根据所选用的实验器材,设计出测量电阻的甲、乙两种电路,为尽可能减少实验误差,应采用________图(选填“甲”或“乙”)。 ③实验中测得该金属丝直径为d,长度为L,接入电路后,电压表示数为U,电流表示数为I,则该金属丝的电阻率的表达式为ρ=________。 (2)若另有一只待测电阻,无论用电流表内接还是外接,测量误差较为接近,有一位同学为了消除因电表内阻所带来的系统误差,他用两只相同的电压表,设计了如图所示的测量电路。 实验操作步骤如下: ①按电路图连接好实验器材。 ②闭合S1,断开S2,读出此时电压表V1的示数U,电流表示数I。 ③再闭合S2,调节变阻器R,使电流表的电流仍为步骤②的电流I,此时读出电压表V1的示数U1,电压表V2的示数U2。 用上述测得的物理量表示待测电阻的阻值Rx=____________。 解析: (1)①根据闭合电路欧姆定律可知通过待测金属丝的最大电流为Imax= = A=60mA,所以电流表应选用C; 当滑动变阻器采用限流式接法时,电路中需要的最大电阻为Rmax= = Ω=360Ω,显然滑动变阻器应选用F且应采用分压式接法。 ②由于待测金属丝满足 > ,电流表应用外接法,即电路应是分压外接电路,所以应采用甲图。 ③根据R= 及R= 可得ρ= 。 (2)当S2断开时应有U=I(RA+Rx),当S2闭合时应有U1=IRA+U2,联立以上两式可得Rx= 。 答案: (1)①C F ②甲 ③ (2)
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