高中物理电能能量守恒定律实验专题练习.docx
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高中物理电能能量守恒定律实验专题练习
高中物理电能,能量守恒定律实验专题练习
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、实验题
1.
(1)实验室有一段金属导线,某同学利用多用电表的欧姆档粗测其阻值,以下关于欧姆表的使用说法正确的是______。
A.测量该电阻时,需要把该电阻与原电路断开
B.如果测量电阻时,将红、黑表笔分别插在了负、正插孔,不会影响测量结果
C.测量电阻时如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的档位,重新调零后测量
D.用欧姆表测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
E.如果测量过程中双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
(2)该同学正确测量该金属导线的电阻大概为5Ω。
需要利用伏安法对该导线进行精确测量,现备有以下器材:
A.电池组(3V,内阻1Ω)
B.电流表(0~3A,内阻约0.0125Ω)
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(0~2000Ω,额定电流0.3A)
H.开关、导线
试验中滑动变阻器应选用______。
(填写器材的字母代号)。
实验电路应采用电流表的______(选填“内”或“外”)接法,采用此接法测得的电阻值会比其真实值偏______(选填“大”或“小”),造成这种误差的主要原因是______。
若实验中,电流表、电压表的某次测量如上图所示,图示中I=______A,U=______V。
2.在“测定电池的电动势和内阻”的实验课上,小明、小华和小阳三人利用铜片、锌片、马铃薯制作了水果电池,铜片为电源的正极,锌片为电源的负极。
经查阅资料,水果电池的内阻与选用的水果、两电极之间的距离及电极面积大小有关,一般在几百至几千欧姆之间。
(1)为了估测水果电池的电动势和内阻,先用多用电表进行测量,如图甲所示,组内三位同学的操作如下,你认为正确的操作是_____。
A.小明选择直流电压挡,直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量电动势
B.小华选择欧姆挡,直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量内阻
C.小阳选择欧姆挡合适的倍率,然后将红表笔和黑表笔短接,进行欧姆调零,最后直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量内阻
(2)小组拟用“伏安法”测定水果电池的电动势和内阻,选择实验电路图时,出现了不同意见,小明和小华认为应选择图乙,小阳认为应选择图丙,经过讨论,得到了一致意见。
你认为应选择_____。
(填“图乙”或“图丙”)
(3)他们又用“伏安法”测定了干电池的电动势和内阻,得到几组数据,作出U-I图线如图丁,已知选用电压表:
量程0~3V,内阻约5000Ω,电流表:
量程0~0.6A,内阻0.1Ω。
根据图线求出干电池的电动势E=_____V,电池的内阻r=_____Ω。
(计算结果保留两位小数)
3.某学校实验室购买了一卷表面有很薄绝缘层的镍铬合金丝,该校的一兴趣小组同学想通过自己设计的实验来测算合金丝的长度。
已知该镍铬合金丝的常温电阻率ρ=1.0×
Ω·m,他们选用的器材有多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等。
(1)他们先使用多用电表粗测合金丝的电阻,操作过程分以下三个步骤:
①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”“一”插孔,选择电阻挡“×100”;
②调整“机械零点调节旋纽”使指针指到零刻度,调整时____(填“必须”“不能”)将两表笔短接,然后调整“欧姆调零旋钮”进行欧姆调零,调整时__________(填“必须”“不能”)将两表笔短接;
③把红、黑表笔分别与镍铭合金丝的两端(已刮去绝缘漆)相接,多用电表的示数如图甲所示,该合金丝的电阻约为__________Ω.
(2)为了更准确地测量镍铬合金丝电阻,已知所选用的电压表内阻为几千欧,电流表内阻为几欧,根据多用电表的示数,为了减少实验误差,并获得较大的电压调节范围,以下四个电路中最合理的是_________。
(3)他们使用螺旋测微器测量镍铬合金丝的直径,示数如图乙所示,则镍铬合金丝的直径为_________mm.
(4)根据多用电表测得的镍铬合金丝电阻值,不计合金丝绝缘漆的厚度,可估算出这卷镍铬合金丝的长度约为_________m。
(结果保留整数)
4.一位物理老师给他的学生发布了一个任务,要求较精确地测量一个充电宝的电动势和内阻,提供的器材如下:
A.电压表V(量程为3V,内阻约为3kΩ)
B.电流表A(量程为3A,内阻约为0.02Ω)
C.滑动变阻器R1(阻值范围0~10Ω)
D.电阻箱R2(0~9999.9Ω)
E.充电宝E(电动势约为5V)
F.开关S1、S2、导线若干
(1)同学们发现电压表的量程太小,准备把量程为3V的电压表改装成量程为6V的电压表,而改装电压表需要知道原来电压表的内阻,为此他们设计了如图甲所示的实验电路,实验步骤如下:
按图甲接好电路,滑动变阻器R1的滑片置于最______(填“左”或“右”)侧,电阻箱R2调至较大,闭合两个开关,调节______(填“滑动变阻器R1”或“电阻箱R2”)使电压表满偏;断开开关S2,其他不动,调节______(填“滑动变阻器R1”或“电阻箱R2”)使电压表半偏,读出电阻箱R2的数值,即等于电压表的内阻。
(2)如果通过上述实验测得电压表的内阻为3050Ω,请你帮助设计改装成量程为6V的电压表,并利用上述所给器材设计测量充电宝的电动势与内阻(充电宝内阻较小)的电路,把设计的电路画在如图乙所示的虚线框中______(图上标出器材名称字母)。
(3)根据实际测出的电压表与电流表的值,通过描点连线,得到如图丙所示的U-I图线,则充电宝的电动势E=______V,内阻r=______Ω。
(结果均保留两位有效数字)
5.某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻,要求测量结果尽量准确。
电压表(量程
,内阻约为
)
电流表(量程
,内阻约为
)
滑动变阻器(
,额定电流
)
待测电池组(电动势约为
,内阻约为
)
开关、导线若干
①该小组连接的实物电路如图所示,经仔细检查,发现电路中有一条导线连接不当,这条导线对应的编号是________。
②改正这条导线的连接后开始实验,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________端(填“a”或者“b”)
③实验中发现调节滑动变阻器时,电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。
为了解决这个问题,在电池组负极和开关之间串联一个阻值为
的电阻,之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I,并作出
图像,如图所示。
根据图像可知,电池组的电动势为________V,内阻为________
。
(结果均保留两位有效数字)
6.某同学分别用图甲和图乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻。
(1)在答题纸相应的方框中画出图乙的电路图____________;
(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图所示,则电流
_____
,电压
_____
;
(3)实验得到如图所示的两条直线,图中直线Ⅰ对应电路是图1_____(选填“甲”或“乙”);
(4)该电池的电动势
_____V(保留三位有效数字),内阻
_____
(保留两位有效数字)。
7.为了测量两节旧干电池的电动势和内电阻,实验室准备了下列器材供选用:
A.待测干电池两节
B.直流电流表(量程0~0.6~3A,0.6A档内阻约为0.1Ω,3A档内阻约为0.02Ω)
C.直流电压表(量程0~3~15V,3V内阻约为5kΩ,15V档内阻约为25kΩ)
D.滑动变阻器R1(阻值范围为0~25Ω)
E.滑动变阻器R2(阻值范围为0~500Ω)
F.开关,导线若干
(1)本实验中,滑动变阻器应选_______(填R1或R2).
(2)请在图(甲)中完成实物连线______________。
(3)根据实验记录,画出的U—I图线如图(乙)所示,从中可求出待测干电池组的电动势为________V,内电阻为________Ω。
8.老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻,所给的实验器材有:
待测电源E,定值电阻
(阻值未知),电压表V(量程为3.0V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.某同学连接了一个如图甲所示的电路,他接下来的操作是:
a.拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的刻度处于如图乙所示的位置后,将S接到A,闭合S1,记录下对应的电压表示数为2.20V,然后断开S1;
b.保持电阻箱示数不变,将S切换到B,闭合S1,记录此时电压表的读数(电压表的示数如图丙所示),然后断开S1.
(1)请你解答下列问题:
图乙所示电阻箱的读数为_______Ω,图丙所示的电压表读数为_______V.由此可算出定值电阻
的阻值为_______Ω.(计算结果取3位有效数字)
(2)在完成上述操作后,该同学继续以下的操作:
将S2切换到A,多次调节电阻箱,闭合S1,读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图丁所示的
图象.由此可求得该电池组的电动势E及内阻r,其中E=________V,电源内阻r=________Ω.(计算结果保留3位有效数字)
9.某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻,要求测量结果尽量准确。
电压表(量程0~3V,内阻约为3k
)
电流表(量程0~0.6A,内阻约为1
)
滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
待测电池组(电动势约为3V,内阻约为10
)
开关导线若干
①该小组连接的实物电路如图所示,经仔细检查,发现电路中有一条导线连接不当,这条导线对应的编号是_____。
②改正这条导线的连接后开始实验,闭合开关前,滑动变阻的滑片P应置于滑动变阻器的_____端(填“a”或者“b”)
③实验中发现调节滑动变阻器时。
电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。
为了解决这个问题,在电池组负极和开关之间串联一个阻值为4
的电阻,之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I,并作出
图像,如图所示。
根据图像可知,电池组的电动势为_____V,内阻为_____
。
(结果均保留两位有效数字)
10.某同学要测量一个改装后的电压表V的量程和内阻,实验过程如下:
先用多用电表粗侧电压表的内阻和量程,实验中多用电表红表笔应与电压表_____(填“正”或“负”)接线柱相连;若已知多用电表内电源电动势为9V,所用挡位为欧姆“×1k”挡,调零后测量,指针位置如图所示。
此时电压表指针指在表盘的四分之三刻度处,则所测电压表内阻约为_____,量程为_____。
参考答案
1.ABCF外小电压表的分流作用0.482.20
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.测电路中某个电阻的阻值时,一定要将该电阻与其它元件断开,避免测量出现较大误差,故A正确;
B.测量电阻时,多用电表内部电源被接通,电流从多用电表内部流出,因为电阻不分正负极,所以电流流向电阻哪一端无所谓,红、黑表笔分别插在负、正插孔不会影响测量结果,故B正确;
C.测量电阻时如果指针偏转过大,说明所选挡位太大,为准确测量电阻阻值,应将选择开关S拨至倍率较小的档位,重新调零后测量,故C正确;
D.用欧姆表测电阻换挡后要重新进行欧姆调零,如果用同一挡位测不同的电阻,不需要重新进行欧姆调零,故D错误;
E.若双手捏住两表笔金属杆,测量时人和待测电阻并联,测得的为并联值,会使测量结果偏小,故E错误。
故选ABC。
(2)[2][3][4][5]由题知,电池组的电源电动势为3V,因此电压表选D;电路最大电流约为
故电流表应选C;为方便实验操作,要使用分压式接法,滑动变阻应选电阻值比较小的,即选F;待测电阻阻值约为5Ω,电流表内阻约为0.125A,电压表内阻约为3kΩ,相对来说,电压表内阻远大于待测定值阻值,因此电流表应采用外接法,电路图如图所示
由图可知,由于电压的分流作用,使得流过R的真实电流小于电流表的示数,根据
可知电阻的测量值小于电阻的真实值。
[6][7]电流表的分度值为0.02A,根据指针位置可知电流为0.48A;电压表的分度值为0.1V,所以电压表的读数为2.20V。
2.A图丙1.450.59
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.用多用电表估测电池电动势时,应选择直流电压档,直接将红表笔与铜片、黑表笔与锌片连接测量电动势,A正确;
BC.因电池本身有电动势,又因多用电表的欧姆档通过测量通过电阻的电流大小而得出电阻值,所以不能用多用电表的欧姆档直接测量电池的内阻,B错误,C错误。
故选A。
(2)[2]图乙中,因水果电池的内阻较大,在几百至几千欧姆之间,与电压表的内阻相差不多,因此电压表的分流作用不可忽略,如果用图乙测量,则会增大实验误差;图丙中的电压表的分流作用可忽略,电流表的分压作用可忽略,用图丙电路测量误差较小,所以选择图丙电路。
(3)[3]将电流表内阻与电源内阻等效为内阻r,由闭合电路的欧姆定律有
由图丁可得:
[4]内阻
电池内阻
3.不能必须1400D0.305102
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]机械调零是调整指针的“游丝(非常细的回摆弹簧)”张紧程度。
电表在移动过程或受周围电磁场的影响下,指针会发生偏移,调整游丝的张力大小,即可调整指针左右的摆动位置。
机械调零时不需要将两表笔短接。
[2]欧姆调零的原理为由于欧姆表内带电源,在接入不同(档位)电路中,不可能保证都刚好是满偏电流,所以需要进行内部电阻微调,达到电流满偏,必须将两表笔短接。
[3]读数为
(2)[4]根据题目,要求电压调节范围较大,滑动变阻器采用分压式接法;根据多用电表的读数1400Ω,可知被测电阻较大,电流表的分压可忽略,应该选用电流表内接法;故D项正确,ABC三项错误。
故选D。
(3)[5]螺旋测微器的读数为
(4)[6]根据公式
,
,联立可得
4.左滑动变阻器R1电阻箱
5.01.7
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]分压式在连接开关前,要上部分电压为零,滑动变阻器R1的滑片置于最左边;
[2]因为一开始滑动变阻器调到最左端,电压表示数为零,因此需要先调节滑动变阻器R1使电压表满偏;
[3]断开开关S2,通过调节电阻箱R2,让电阻箱分压,使电压表半偏;
(2)[4]因为电压表量程过小,因此需要串联一个电阻提高量程,因此电路连接如下图
(3)[5]根据U-I图像可知,当电流为零时,电压对应示数的两倍为电动势,故电动势E为5V;
[6]U-I图像中的斜率为内阻,故内阻为
5.5a2.90.80
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]因为电源内阻较小,故对于电源来说应该采用电流表外接法,图中采用的是电流表内接;故导线5连接不当,应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱;
②[2]开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大,故应将滑片置于a端;
③[3][4]由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势,故E=2.9V;图线与横轴的交点为短路电流I=0.50A,故可得等效内阻为
又因为在开关和电池负极之间接有
的电阻,在计算过程中等效为内阻,故电源内阻为
6.
0.39~0.411.29~1.31乙1.51~1.540.52~0.54
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]图乙中,电流表内接和变阻器串联接在电源两端,电压表测路段电压,则图乙对应的电路图为
(2)[2][3]一节干电池的电动势一般约为1.5V,故电压表量程选择0~3V,电流表量程选择0~0.6A,所以量表的读数分别为1.30V(1.29~1.31V均可),0.40A(0.39~0.41A均可)
(3)[4]由闭合电路欧姆定律可得
可得U-I图象的纵轴截距为电源电动势,斜率为电源内阻。
图甲中电流表外接,则实验测得的电源内阻
测量值偏大;图乙中电路
测量值偏小,但是由于
,故图乙实验测出的内阻误差更小,故图线Ⅰ对应图乙,图线Ⅱ对应的图甲。
(4)[5]图线Ⅱ与纵轴的交点为电源的电动势E=1.52V;
[6]在图线Ⅰ与横轴的交点为短路电流I=2.86A
由
,此实验原理无误差。
7.滑动变阻器应选R1
2.88V1.1Ω
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由于电池的内阻较小,因此选择较小的滑动变阻器,故选R1;
(2)[2]
;
(3)[3][4]由闭合电路欧姆定律
可得
因此图像中截距代表电源电动势
,斜率的相反数表示内阻,则有
8.20.002.805.452.860.260
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3].电阻箱读数为
R=10×2+1×0+0.1×0+0.01×0=20.00Ω
电压表读数为U=2.80V
当S2打到a端时电路电流为
S2打到b端时,有
(2)[4][5].根据闭合电路欧姆定律当S2打到a端时有
可变形为
由图象可得
得
E=2.86V
由
解得
r=0.260Ω;
9.5a2.91.8
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]因为电源内阻较小,故对于电源来说应该采用电流表外接法,图中采用的是电流表内接;故导线5连接不当,应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱。
②[2]开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大,故应将滑片置于a端。
③[3][4]由图线可知图线与纵轴的交点即为电源电动势,故
;图线与横轴的交点为短路电流
,故可得等效内阻为
又因为在开关和电池负极之间接有
的电阻,在计算过程中等效为内阻,故电源内阻为
10.负15.0kΩ6V
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3]多用电表红表笔连接多用电表内部的电池的负极,所以实验中多用电表红表笔应与电压表的负接线柱相连;由图可知,多用电表的读数为15.0,倍率为1k,所以电压表的内阻为
RV=15.0×1kΩ=15.0kΩ
同时又图1可知,欧姆表的指针在满刻度的一半处,根据欧姆表的原理可知
代入数据可得
Rg+R0=RV=15.0kΩ
所以电压表分担的电压
所以电压表的量程
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