2019屆高考物理二輪復習 第6章 物理實驗 課時作業(yè)13 電學實驗與創(chuàng)新.doc

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課時作業(yè) 13　電學實驗與創(chuàng)新 1．[2018陜西寶雞一模]在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，為了安全、準確、方便地測出電阻絲的電阻Rx，設計了如圖所示實驗電路圖來完成實驗，實驗器材如下： A．待測金屬絲(Rx約5 Ω) B．電壓表V(量程為0～1 V，內阻RV＝1 kΩ) C．電流表A(量程為0～0.6 A，內阻RA＝1 Ω) D．定值電阻R1(阻值R1＝0.5 kΩ) E．定值電阻R2(阻值R2＝2 kΩ) F．滑動變阻器R3(0～10 Ω) G．滑動變阻器R4(0～1 000 Ω)． H．電源(電動勢為3 V，內阻很小) I．開關、導線若干 (1)實驗中定值電阻應選用________，滑動變阻器應選用________(選填器材前面字母)； (2)用圖中電路測量該金屬絲的電阻，若某次測量中，電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，該金屬絲電阻的表達式為：Rx＝________(用測出或已知的物理量的符號表示)． 解析：(1)電源的電動勢為3 V，而電壓表V的量程為0～1 V，內阻RV＝1 kΩ，必須通過串聯(lián)電阻來擴大量程，因此定值電阻應選用R2(阻值R2＝2 kΩ)，從而達到0～3 V量程，待測金屬絲阻值Rx約5 Ω，且滑動變阻器是限流式接法，因此滑動變阻器應選用R3(0～10 Ω)． (2)電壓表的讀數(shù)為U，那么金屬絲與電流表兩端的總電壓為3U，由于電流表的讀數(shù)為I，則金屬絲電阻Rx＝－RA. 答案：(1)E　F　(2)－RA 2．某同學用伏安法測量待測電阻的阻值．現(xiàn)有器材為： 待測電阻R(阻值約為5 Ω) 電源(電動勢3 V) 滑動變阻器(阻值范圍0～10 Ω) 電流表(量程0.6 A,3 A) 電壓表(量程3 V,15 V) 開關，導線若干． 實驗要求在測量電路中將電流表外接，滑動變阻器起限流作用．回答下列問題： (1)按照實驗要求在圖(a)中畫出實物連線圖． (2)若已按實驗要求接線，閉合開關后移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)始終約為3 V，電流表的示數(shù)始終接近0.寫出產生這種現(xiàn)象的一個原因：________________________________________________________________________. (3)在連線正確后，閉合開關．電壓表和電流表的示數(shù)分別如圖(b)和圖(c)所示．由圖可知，電壓表讀數(shù)為________ V，電流表讀數(shù)為________ A．由此可得待測電阻的阻值為________ Ω(結果保留3位有效數(shù)字)． 解析：(1)因為電源電動勢為3 V，則電壓表的量程選用3 V，根據(jù)歐姆定律知，電流的最大值大約0.6 A，則電流表量程選擇0.6 A，根據(jù)實物圖進行連線． (2)閉合開關后移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)始終約為3 V，電流表的示數(shù)始終接近0，產生這種現(xiàn)象的原因是待測電阻R斷路，由于電壓表內阻非常大，導致電流表電流接近0，電壓表電壓測得是電源電壓． (3)由圖可知，電壓表的讀數(shù)為2.20 V，電流表的讀數(shù)為0.48 A，根據(jù)歐姆定律得，待測電阻R＝＝ Ω≈4.58 Ω. 答案：(1)如圖所示　(2)待測電阻R斷路 (3)2.20　0.48　4.58 3．[2018湖南重點中學模擬]用下列器材組裝成一個電路，使其既能測量出電池組的電動勢E和內阻r，又能描繪小燈泡的伏安特性曲線． A．電壓表V1(量程6 V，內阻很大) B．電壓表V2(量程4 V，內阻很大) C．電流表(量程3 A，內阻很小) D．滑動變阻器R(最大阻值10 Ω，額定電流4 A) E．小燈泡L(2 A,7 W) F．電池組(電動勢E，內阻r) G．開關一只，導線若干 實驗時，調節(jié)滑動變阻器的阻值，多次測量后發(fā)現(xiàn)：若電壓表V1的示數(shù)增大，則電壓表V2的示數(shù)減?。? (1)請將設計的實驗電路圖在圖甲中補充完整． (2)每一次操作后，同時記錄電流表、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù)，組成兩個坐標點(I，U1)、(I，U2)，標到U－I坐標中，經過多次測量，最后描繪出兩條圖線，如圖乙所示，則電池組的電動勢E＝________ V，內阻r＝________ Ω(結果保留兩位有效數(shù)字)． (3)在U－I圖象中兩條圖線在P點相交，此時滑動變阻器連入電路的阻值應為________ Ω，電池組的效率為________(結果保留兩位有效數(shù)字)． 解析：(1)電路圖如右圖所示． (2)由縱軸的截距可以求出電源的電動勢E＝5.5 V，U－I圖線的斜率的絕對值表示內阻的大小，可以求出r＝||＝||Ω＝1.0 Ω. (3)交點處兩個電壓表的示數(shù)相同，故滑動變阻器的電阻為0，由題圖乙可知，交點處對應的電源的輸出功率為P1＝IU＝23.5 W＝7 W，電源的總功率P＝IE＝25.5 W＝11 W，電池組的效率η＝100%＝100%＝64%. 答案：(1)電路圖如解析圖所示　(2)5.5　1.0 (3)0　64% 4．[2018湖北武漢模擬]現(xiàn)要測量電壓表的內阻和電源的電動勢，提供的器材有：電源(電動勢約為6 V，內阻不計)，電壓表V1(量程0～2.5 V，內阻約為2.5 kΩ)，電壓表V2(量程0～3 V，內阻約為10 kΩ)，電阻箱R0(最大阻值為9 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為3 kΩ)，滑動變阻器R2(最大阻值為500 Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干． (1)在圖(a)中完成實驗電路原理圖的連線； (2)電路中應選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”)； (3)按照下列步驟進行實驗： ①閉合開關前，將滑動變阻器和電阻箱連入電路的阻值調至最大； ②閉合開關，將電阻箱調到6 kΩ，調節(jié)滑動變阻器至適當?shù)奈恢?，此時電壓表V1的示數(shù)為1.60 V，電壓表V2的示數(shù)為2.40 V； ③保持滑動變阻器連入電路的阻值不變，再將電阻箱調到2 kΩ，此時電壓表V1的示數(shù)如圖(b)所示，其示數(shù)為________V，電壓表V2的示數(shù)為1.40 V. (4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算得到電源的電動勢為______ V，電壓表V1的內阻為________ kΩ，電壓表V2的內阻為________ kΩ. 解析：(1)由于兩個電壓表的量程都小于電源的電動勢，兩個電壓表串聯(lián)后的總電壓仍然小于電源的電動勢，故應該用滑動變阻器作為保護電阻．如果只是測量電動勢，可以采用如圖甲所示的電路，但是要想計算電壓表V1、電壓表V2各自的內阻，需要將電路改進，設計的電路有圖乙、圖丙所示的兩種；而通過電壓表V1的最大電流約為1 mA，通過電壓表V2的最大電流約為0.3 mA，故設計的電路應該選擇圖乙． (2)根據(jù)(1)中電路圖的連接，因為電壓表的內阻較大，故滑動變阻器的最大阻值應該大于電壓表V1的內阻，故滑動變阻器應該選擇R1. (3)題圖(b)所示的電壓表的最小刻度為0.1 V，故估讀到0.01 V，其讀數(shù)為2.10 V. (4)對圖乙，設電壓表V1和電壓表V2的內阻分別為r1、r2，示數(shù)分別為U1、U2，滑動變阻器的電阻調到r，由閉合電路的歐姆定律，得E＝U1＋U2＋(＋)r，E＝U′1＋U′2＋(＋)r，其中R01＝6 kΩ，R02＝2 kΩ，對電壓表V1和電壓表V2所在的電路，由串并聯(lián)規(guī)律得＝＋，＝＋，代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得E＝5.60 V，r1＝2.5 kΩ，r2＝10 kΩ. 答案：(1)如圖乙所示　(2)R1　(3)2.10　(4)5.60　2.5　10 5．要測量靈敏電流表G1的內阻Rg1，實驗室可供選擇的實驗器材如下： ①待測電流表G1(0～5 mA，內阻約為300 Ω)； ②電流表G2(0～10 mA，內阻約為100 Ω)； ③定值電阻R1(阻值為300 Ω)； ④定值電阻R2(阻值為10 Ω)； ⑤滑動變阻器R3(阻值為0～1 000 Ω)； ⑥滑動變阻器R4(阻值為0～20 Ω)； ⑦干電池(E＝3 V，內阻不計)； ⑧開關S及導線若干． (1)實驗中要求電流能從零開始調節(jié)，定值電阻和滑動變阻器應分別選擇________(填寫器材前的序號)．請在虛線框中畫出符合要求的實驗電路圖． (2)按電路圖連接實物后，進行多次測量，記錄電流表G1、G2的讀數(shù)I1、I2，以I2為縱坐標，I1為橫坐標，作出相應圖線如圖甲所示．寫出待測電流表的內阻的表達式Rg1＝________(用I2—I1圖線的斜率k及定值電阻的符號表示)． (3)若實驗中測得Rg1＝320 Ω，利用圖乙所示電路可將電流表G1改裝成量程為0～15 mA和0～50 mA的雙量程電流表，由題給條件和數(shù)據(jù)，計算并聯(lián)電阻的阻值RA＝________Ω，RB＝________Ω. 解析：(1)由于待測電流表G1量程小于電流表G2的量程，根據(jù)歐姆定律可知應將與待測電流表內阻接近的定值電阻R1與其并聯(lián)，所以定值電阻應選③；由于滑動變阻器采用分壓式接法時，滑動變阻器的最大阻值越小調節(jié)越方便，所以應選擇最大阻值較小的⑥.(2)根據(jù)歐姆定律應有I2＝I1＋IR1＝I1＋＝I1＝kI1，即斜率k＝，解得Rg1＝(k－1)R1；(3)量程為0～15 mA時有：15 mA＝I1＋IAB＝I1＋＝I1(1＋)，代入數(shù)據(jù)整理可得RA＋RB＝160 Ω；量程為0～50 mA時有：50 mA＝I1＋IA＝I1＋＝I1(1＋)，代入數(shù)據(jù)整理可得9RA＝320 Ω＋RB，聯(lián)立解得RA＝48 Ω，RB＝112 Ω. 答案：(1)③、⑥　電路圖如圖所示　(2)(k－1)R1　(3)48　112