第1部分專題六第2講 電學(xué)實驗與創(chuàng)新

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1、word 第2講 電學(xué)實驗與創(chuàng)新 多用電表的使用和讀數(shù) 多用電表是電學(xué)實驗中的常用儀器,高考中要求正確使用儀器,會進(jìn)展正確讀數(shù),高考考查頻率較高,是高三復(fù)習(xí)的重要知識點. [知識提煉] 1.電流的流向:電流從電表的“+〞插孔(紅表筆)流入,從“-〞插孔(黑表筆)流出,即“紅進(jìn)、黑出〞. 2.“機械零點〞與“歐姆零點〞:“機械零點〞在表盤刻度左側(cè)“0〞位置,調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲;“歐姆零點〞在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0〞位置,調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕. 3.歐姆表刻度不均勻的原因:當(dāng)紅、黑表筆短接時,調(diào)節(jié)滑動變阻器R0(即歐姆調(diào)零),使靈敏電流計滿偏,Ig=,此時中值

2、電阻R中=Rg+R0+r,當(dāng)兩表筆接入電阻Rx時I=,電阻Rx與電路中的電流相對應(yīng),但不是線性關(guān)系,故歐姆表刻度不均勻. [典題例析] 圖甲為多用電表的示意圖,現(xiàn)用它測量一個阻值約為20 Ω的電阻,測量步驟如下: (1)調(diào)節(jié)____________,使電表指針對準(zhǔn)________(填“電阻〞或“電流〞)的“0〞刻線. (2)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“Ω〞擋的__________位置(填“×1〞“×10〞“×100〞或“×1 k〞). (3)將紅、黑表筆分別插入“+〞“-〞插孔,并將兩表筆短接,調(diào)節(jié)____________,使電表指針對準(zhǔn)________(填“電阻〞或“電流〞)的“0〞刻線

3、. (4)將紅、黑表筆分別與待測電阻兩端相接觸,假如電表讀數(shù)如圖乙所示,該電阻的阻值為________Ω. 【解析】 (1)將選擇開關(guān)撥到歐姆擋前,先要進(jìn)展機械調(diào)零.方法是調(diào)節(jié)機械定位螺絲,使電表指針指在電流等于零的刻線位置. (2)用多用電表測20 Ω的電阻時,要把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“Ω〞擋“×1〞的位置. (3)將紅、黑表筆短接,進(jìn)展歐姆調(diào)零.調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕,使指針指在“Ω〞擋的零刻線上. (4)由乙圖讀出該電阻的阻值為19 Ω. 【答案】 (1)定位螺絲 電流 (2)×1 (3)調(diào)零旋鈕 電阻 (4)19 多用電表測電阻的步驟和須知事項 (1)使用步驟 ①選倍率,一般要

4、選擇比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級的倍率,如估計值為200 Ω就應(yīng)該選“×10〞的倍率,使指針的偏轉(zhuǎn)角度在滿偏到滿偏之間為測量值誤差較?。? ②進(jìn)展歐姆調(diào)零; ③將紅黑表筆接被測電阻兩端進(jìn)展測量; ④將指針示數(shù)乘以倍率,得測量值; ⑤測量完畢后,將選擇開關(guān)扳到“OFF〞或交流電壓最高擋. (2)須知事項 ①改換倍率必須重新進(jìn)展歐姆調(diào)零; ②通過選擇適宜倍率,指針指在刻度盤中間附近,誤差較小; ③測量電阻時,手不可接觸表筆的金屬桿局部; ④測量電阻時被測元件要與電源斷開. (2016·巴蜀中學(xué)一診)某同學(xué)制作了一個簡單的多用電表,圖甲為電表的電路圖.選用的電流表阻Rg=5

5、Ω、滿偏電流Ig=25 mA,當(dāng)選擇開關(guān)接3時為量程100 V的電壓表.該多用電表表盤如圖乙所示,下排刻度均勻,C為上排刻度線的中間刻度,由于粗心上排刻度線對應(yīng)數(shù)據(jù)沒有標(biāo)出. (1)假如指針指在圖乙所示位置,選擇開關(guān)接1時其讀數(shù)為________;選擇開關(guān)接3時其讀數(shù)為________.(保存三位有效數(shù)字) (2)為了測該多用電表電阻擋的電阻和表電源的電動勢,這位同學(xué)在實驗室找到了一個電阻箱,設(shè)計了如下實驗: ①將選擇開關(guān)接2,紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)R1的阻值使電表指針滿偏. ②將電表紅、黑表筆與電阻箱相連,調(diào)節(jié)電阻箱使電表指針指C處,此時電阻箱的示數(shù)如圖丙,如此C處刻度應(yīng)為____

6、____Ω. ③計算得到多用電表電池的電動勢為________V.(保存兩位有效數(shù)字) (3)調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連,假如指針在圖乙所示位置,如此待測電阻的阻值為________Ω.(保存兩位有效數(shù)字) [解析] (1)選擇開關(guān)接1時測電流,多用電表為量程是25 mA的電流表,其分度值為0.5 mA,示數(shù)為17.3 mA.選擇開關(guān)接3時測電壓,多用電表為量程100 V的電壓表,其分度值為2 V,其示數(shù)為69.0 V. (2)②由圖丙所示電阻箱可知,電阻箱示數(shù)為0×1 000 Ω+1×100 Ω+5×10 Ω+0×1 Ω=150 Ω. ③指針指在C處時,電流表示數(shù)為1

7、2.5 mA=12.5×10-3A,C處電阻為中值電阻,如此電表阻為150 Ω,電源電動勢E=I·2R=12.5×10-3×2×150 V≈3.8 V. (3)根據(jù)第(1)問可知,調(diào)零后將電表紅、黑表筆與某一待測電阻相連,此時電路中的電流值為17.3 mA,而表電池的電動勢為E=3.8 V,表總電阻為150 Ω,所以待測電阻的阻值約為R=Ω-150 Ω≈70 Ω. [答案] (1)17.3 mA(17.2~17.5 mA均正確) 69.0 V(68.8~69.2 V均正確) (2)②150?、?.8 (3)70 以測電阻為核心的電學(xué)實驗 描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定金屬絲的電阻率

8、、測小燈泡的電功率等實驗,都是以測量電阻為核心,是歷年高考命題的熱點. [知識提煉] 1.電流表接法與外接法的判斷方法 (1)比值判斷法:假如<,Rx為大電阻,接法誤差小,應(yīng)選用接法;假如>,Rx為小電阻,外接法誤差小,應(yīng)選用外接法. (2) 試觸法:當(dāng)無法估計電阻的阻值,難以比擬與的大小時,可采用電壓表試觸法看電流表、電壓表變化大小來確定. 2.滑動變阻器限流接法與分壓接法的選取原如此 (1)限流式接法選取原如此 一般在滑動變阻器總電阻R0與用電器電阻Rx相差不大時,假如既不要求較大圍調(diào)節(jié)電流和電壓,又不要求從零開始讀數(shù),如此優(yōu)先選擇限流式接法. (2)分壓式接法選取原

9、如此 ①滑動變阻器的總電阻R0遠(yuǎn)小于用電器電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值,即Rx?R0; ②要求用電器Rx的電流或電壓從零開始連續(xù)變化; ③采用限流式接法時,電路中的最小電流大于用電器Rx的額定電流,或給定的儀表量程偏?。? 三條中滿足一條,采用分壓接法. [典題例析] 現(xiàn)要用伏安法描繪一只小燈泡的I-U圖線,小燈泡的額定電壓為2.5 V,小燈泡正常工作時的功率小于0.7 W.有如下器材供選用: A.電壓表(0~3 V,阻3 kΩ;0~15 V,阻10 kΩ) B.電流表(0~0.6 A,阻0.5 Ω;0~3 A,阻0.1 Ω) C.滑動變阻器(10 Ω,2 A) D.

10、滑動變阻器(100 Ω,1.0 A) E.蓄電池(電動勢6 V,阻不計) (1)用如圖甲所示的電路進(jìn)展測量,滑動變阻器應(yīng)選用________(用字母序號表示).開關(guān)S閉合之前,滑動變阻器的滑片應(yīng)該置于________端(填“A〞“B〞或“AB正中間〞). (2)按圖甲所示電路,用筆畫線代替導(dǎo)線在圖乙中將實物連接成實驗所需電路圖. (3)通過實驗測得此燈泡的伏安特性曲線如圖丙所示.由圖線可求得此燈泡在正常工作時的電阻為________Ω. 【解析】 (1)因描繪小燈泡的 I-U圖線采用滑動變阻器分壓式連接,滑動變阻器應(yīng)選用小電阻值的,故應(yīng)選用變阻器C;開關(guān)閉合前,為了保護(hù)電

11、表和小燈泡,應(yīng)使測量電路局部的電壓為零,即將滑片置于A端. (2)實物連接如下列圖.因為燈泡的額定電壓為2.5 V,由圖甲知,電壓表量程應(yīng)選0~3 V,由I=知流經(jīng)燈泡的電流約為I≈= A<0.3 A,所以電流表的量程應(yīng)選0~0.6 A. (3)由I-U關(guān)系圖象可以讀出,當(dāng)小燈泡的電壓為2.5 V時,其電流I=0.25 A,由R=可得,小燈泡正常發(fā)光時的電阻R=10 Ω. 【答案】 (1)C A (2)見解析圖 (3)10 在連實物圖時的須知事項 (1)各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上. (2)不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉,且導(dǎo)線不能跨過儀器. (3)連接電表應(yīng)注意量程選用正確,正、負(fù)接

12、線柱不要接錯. (4)開關(guān)要控制整個電路. (2016·一模)在“描繪標(biāo)有‘9 V 5 W’小燈泡伏安特性曲線〞的實驗中,要求測量從0 V到9.0 V的電壓下通過小燈泡的電流,實驗室提供了如下器材 A.電流表A1(量程100 mA,阻1 Ω) B.電流表A2(量程0.6 A,阻0.3 Ω) C.電壓表V1(量程3.0 V,阻3 kΩ) D.電壓表V2(量程15.0 V,阻10 kΩ) E.滑動變阻器R1(最大阻值為50 Ω) F.滑動變阻器R2(最大阻值為500 Ω) G.電源E(電動勢15 V,阻忽略) H.電鍵、導(dǎo)線假如干 (1)為了提高測量準(zhǔn)確度和有效性,應(yīng)選擇

13、的器材為(只需填寫器材前面的字母即可)電流表________;電壓表________;滑動變阻器________. (2)在如下圖給出的測量電路中,最合理的是________. [解析] (1)因為燈泡的額定電壓為9 V,故電壓表應(yīng)選V2;額定電流為0.56 A,故電流表應(yīng)選A2,滑動變阻器采用分壓式接法,應(yīng)該選擇最大阻值較小的,有利于數(shù)據(jù)的測量,應(yīng)當(dāng)選R1. (2)要求測量從0 V到9.0 V的電壓下通過小燈泡的電流,所以應(yīng)采用分壓式接法.由于燈泡電阻更接近電流表阻,所以采用電流表外接法.應(yīng)當(dāng)選B. [答案] (1)B D E (2)B 以測電動勢和阻為核心的電學(xué)實驗 測

14、電源電動勢和阻可以有效地考查閉合電路歐姆定律的知識以與數(shù)據(jù)分析處理能力,除了伏安法測電源電動勢和阻外,對其他方法(如:安阻法、伏阻法、伏伏法、安安法等)的考查也頗受命題者的青睞. [知識提煉] 測電源電動勢和阻的三種常用方法 方法 原理圖 數(shù)據(jù)處理 用電壓表、電流表和可變電阻(如滑動變阻器)測量 測出兩組U、I值,根據(jù)E=U+I(xiàn)r,通過計算或利用圖象法處理數(shù)據(jù) 用電流表、電阻箱測量 測出兩組I、R值,根據(jù)E=I(R+r)通過計算或利用圖象法處理數(shù)據(jù) 用電壓表、電阻箱測量 測出兩組U、R值,根據(jù)E=U+r,通過計算或利用圖象法處理數(shù)據(jù) [典題例析] (2

15、016·高考卷)用如下列圖電路測量電源的電動勢和阻.實驗器材:待測電源(電動勢約3 V,阻約2 Ω),保護(hù)電阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑動變阻器R,電流表A,電壓表V,開關(guān)S,導(dǎo)線假如干. 實驗主要步驟: ①將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān); ②逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值,記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I; ③以U為縱坐標(biāo),I為橫坐標(biāo),作U-I圖線(U、I都用國際單位); ④求出U-I圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a. 回答如下問題: (1)電壓表最好選用________;電流表最好選用________. A.電壓表(0~3 V

16、,阻約15 kΩ) B.電壓表(0~3 V,阻約3 kΩ) C.電流表(0~200 mA,阻約2 Ω) D.電流表(0~30 mA,阻約2 Ω) (2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大.兩導(dǎo)線與滑動變阻器接線柱連接情況是________. A.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱 B.兩導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱 C.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱 D.一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱 (3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動勢E和阻r的表達(dá)式E=________,

17、r=________,代入數(shù)值可得E和r的測量值. 【解析】 (1)測電源的電動勢和阻的原理為閉合電路的歐姆定律,即U=E-Ir,I是電路中的總電流,實際測量時電壓表的分流作用會引起系統(tǒng)誤差,為了減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)選用阻較大的電壓表,即選A;由于電路中的最大電流約為I== A≈0.176 A=176 mA,應(yīng)選C. (2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,說明滑動過程中滑動變阻器接入電路的阻值增大,因此說明一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱,另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱,C項正確. (3)圖象斜率絕對值k=r+R2,圖象與橫軸的截距為電壓表短路時的電流,即a=,因此電

18、源的阻r=k-R2,電源的電動勢E=ka. 【答案】 (1)A C (2)C (3)akk-R2 兩種數(shù)據(jù)處理方法:聯(lián)立方程求解法和圖象處理法,對伏安法利用電源的U-I圖象求電動勢和阻;對伏阻法和安阻法需對閉合電路歐姆定律方程E=U和E=I(R+r)適當(dāng)變形作線性處理,并利用直線方程的截距和斜率求電動勢或阻等物理量. (2016·二模)某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路來測量電源電動勢E和阻r與電阻R1的阻值. 實驗器材有:待測電源,待測電阻R1,電壓表V(量程0~3 V,阻很大),電阻箱R(0~99.99 Ω),單刀單擲開關(guān)S1,單刀雙擲開關(guān)S2,導(dǎo)線假如干. (1)先測

19、電阻R1的阻值.請將該同學(xué)的操作補充完整: A.閉合S1,將S2切換到a,調(diào)節(jié)電阻箱,讀出其示數(shù)R0和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U1. B.________________,將S2切換到b,讀出電壓表的示數(shù)U2. C.如此電阻R1的表達(dá)式為R1=____________. (2)該同學(xué)已經(jīng)測得電阻R1=3.2 Ω,繼續(xù)測電源電動勢E和阻r,其做法是:閉合S1,將S2切換到a,屢次調(diào)節(jié)電阻箱,讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U,由測得的數(shù)據(jù),繪出了如圖乙所示的-圖線,如此電源電動勢E=________V,阻r=________Ω. [解析] (1)由實驗電路圖分析可知在切換S2時,應(yīng)使

20、電路中的電流保持不變,如此應(yīng)保持電阻箱示數(shù)不變.S2切換到a時,電壓表測量的是電阻箱R兩端的電壓,如此有U1=IR0,當(dāng)S2接b時,電壓表測量的是電阻箱R和R1兩端的電壓,如此有U2=I(R0+R1),解得R1=R0. (2)電阻箱兩端的電壓U=R,如此=+·,再由圖乙中縱軸截距可得=0.5 V-1,得E=2.0 V,圖線斜率=Ω/V=2 Ω/V,又知R1=3.2 Ω,解得r=0.8 Ω. [答案] (1)保持電阻箱示數(shù)不變 R0 (2)2.0 0.8 電學(xué)創(chuàng)新實驗的分析 通過對近幾年的高考實驗試題的研究發(fā)現(xiàn),高考電學(xué)實驗試題有兩個顯著的特點:第一,基于教材中的電學(xué)實驗,著重考查

21、實驗原理的改良、實驗步驟、誤差分析;第二,重視電學(xué)實驗的實驗方法,問題設(shè)置結(jié)合科技、生產(chǎn)、生活的實際;因此,理解實驗原理,掌握實驗方法,是解決電學(xué)實驗的關(guān)鍵. [典題例析] (2016·省第二次質(zhì)檢)為了測量某電池的電動勢E(約為3 V)和阻r,選用的器材如下: A.電流表G1(量程為2 mA,電阻為100 Ω) B.電流表G2(量程為1 mA,電阻為200 Ω) C.電阻箱R1(0~99.99 Ω) D.電阻箱R2(0~9 999 Ω) E.滑動變阻器R3(0~1 000 Ω,允許最大電流1 A) F.待測電池 G.開關(guān)一個、導(dǎo)線假如干 (1)某同學(xué)利用上述器材,采用圖甲

22、的電路測量該電池的電動勢和阻,請按照圖甲將圖乙所示的實物圖連線. (2)圖甲中利用電阻箱R1,將電流表G1改裝成了量程為0.5 A的電流表,利用電阻箱R2將電流表G2改裝成了量程為3 V的電壓表,如此電阻箱R1的阻值調(diào)到______Ω. (3)以G2示數(shù)I2為縱坐標(biāo),G1示數(shù)I1為橫坐標(biāo),作出I2-I1圖象如圖丙所示,結(jié)合圖象可得出電源的電動勢為________V,電源的阻為________Ω(結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字). [思路點撥] 【解析】 (1)如下列圖 (2)根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律應(yīng)有: I=I1g+,解得R1≈0.4 Ω, 由U=I2g(r2+R2),

23、代入數(shù)據(jù)解得: R2=2.8×103Ω. (3)縱坐標(biāo)截距0.9 mA,對應(yīng)著電源電動勢E=×3 V=2.7 V;橫坐標(biāo)截距0.4 mA,對應(yīng)著流過電源的電流為0.4 mA+ mA+0.6 mA=0.101 A;電源阻為r==Ω≈8.9 Ω. 【答案】 (1)見解析圖 (2)0.4 (3)2.7 8.9 對于電學(xué)實驗的創(chuàng)新,應(yīng)注意的兩個問題 (1)在解決設(shè)計型實驗時,要注意條件的充分利用,如對于給定確切阻值的電壓表和電流表,電壓表可當(dāng)作電流表使用,電流表也可當(dāng)作電壓表使用,利用這一特點,可以拓展伏安法測電阻的方法,如伏伏法、安安法等. (2)對一些特殊電阻的測量,如電流表或電壓

24、表阻的測量,電路設(shè)計有其特殊性,即首先要注意到其自身量程對電路的影響,其次要充分利用其“自測電流或自測電壓〞的功能,因此在測電壓表阻時無需另并聯(lián)電壓表,測電流表阻時無需再串聯(lián)電流表. (2016·八校二聯(lián))現(xiàn)有一個電壓表有刻度但無刻度值,提供以下可選用的器材與導(dǎo)線假如干,要求盡可能準(zhǔn)確地測量一個電壓表的滿偏電壓Ug. A.待測電壓表V1,滿偏電壓約為3 V, 電阻RV1=3 000 Ω,刻度均勻、總格數(shù)為N; B.電流表A:量程0.6 A、阻RA約為0.1 Ω; C.電壓表V2:量程15 V、阻RV2約為15 kΩ; D.標(biāo)準(zhǔn)電阻R1=10 Ω; E.標(biāo)準(zhǔn)電阻R2=10 kΩ

25、; F.滑動變阻器R:最大阻值200 Ω; G.學(xué)生電源E,電動勢15 V,阻不計; H.開關(guān)一個. (1)虛線框中已畫出局部實驗電路圖,請你完成剩余的局部電路圖,并標(biāo)上題目中所給儀器的字母代號. (2)測出多組數(shù)據(jù),其中一組數(shù)據(jù)中待測電壓表V1的指針偏轉(zhuǎn)了n個格,可計算出滿偏電壓Ug為________(用字母表示),式中除題目已給的物理量外,其他字母符號表示的物理量的物理意義是________________________________________________________________________. [解析] (1)因待測電壓表的滿偏電壓較小,故應(yīng)串聯(lián)一

26、個定值電阻分壓,又知RV1=3 000 Ω,故串聯(lián)的定值電阻應(yīng)選R2,而電壓值需用電壓表V2測出,故要和V2并聯(lián),設(shè)計成如答案(1)中的電路圖. (2)V2的示數(shù)為V1和R2兩端的總電壓,按照串聯(lián)分壓關(guān)系,如此有V1兩端的電壓為U(U為電壓表V2的讀數(shù)),除以格數(shù)n即可得到每偏轉(zhuǎn)1個格的電壓值,再乘以總格數(shù)N即可得滿偏電壓. [答案] (1)如下列圖 (2)U為電壓表V2的讀數(shù) 專題強化訓(xùn)練[學(xué)生用書P161(單獨成冊)] 1. (2016·濱州一模)(1)某同學(xué)用螺旋測微器測量一段粗細(xì)均勻的金屬絲的直徑,如下列圖,直徑d為________mm. (2)該同學(xué)用多用電表測

27、量其電阻阻值約為5 Ω,現(xiàn)用伏安法進(jìn)一步準(zhǔn)確測量其電阻,備有以下器材: 直流電源E:電動勢約4.5 V,阻很??; 直流電流表A1:量程0~3 A,阻約0.025 Ω; 直流電流表A2:量程0~0.6 A,阻約0.125 Ω; 直流電壓表V:量程0~3 V,阻約3 kΩ; 滑動變阻器R1:最大阻值為50 Ω; 開關(guān)、導(dǎo)線假如干. ①在可選擇的器材中應(yīng)選用的電流表是________.(選填“A1〞或“A2〞) ②僅從實驗原理上看實驗電路電阻的測量值________真實值.(選填“大于〞“小于〞或“等于〞) ③如下列圖實物連接圖,還有兩根導(dǎo)線沒有連接,請補充完整. [解析]

28、(1)讀數(shù)為4 mm+48.7×0.01 mm=4.487 mm. (2)①流過電流表的最大電流為Imax=A=0.6 A,故電流表選A2. ②因為被測電阻較小,電流表應(yīng)外接,由于電壓表的分流,電阻的測量值小于真實值. ③電路可采用限流式,電流表外接. [答案] (1)4.487(±0.002) (2)①A2②小于 ③如下列圖 2.(2016·濰坊模擬)為測定一節(jié)干電池(電動勢約1.5 V,阻約1.0 Ω)的電動勢和阻,實驗室備有電流計G(滿偏電流為3 mA,阻為25 Ω)、定值電阻R0=0. Ω、開關(guān)和假如干導(dǎo)線與以下器材: A.量程0~3 V,阻約1 000 Ω的電壓表

29、 B.量程0~15 V,阻約1 500 Ω的電壓表 C.總阻值為10 Ω、額定電流為2 A的滑動變阻器 D.總阻值為100 Ω、額定電流為1 A的滑動變阻器 (1)因電流計量程太小,需將R0與電流計________以擴大量程. (2)電壓表應(yīng)選擇________;滑動變阻器應(yīng)選擇________.(填代號) (3)請在虛線框完成實驗電路圖. (4)根據(jù)所畫出的電路圖,分析引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是 ________________________________________________________________________ ______________

30、__________________________________________________________. [解析] 此題中給出了電壓表,雖沒有電流表,但給了電流計,且阻,同時還給出了定值電阻,因此需考慮將電流計改裝成電流表,即將電流計與定值電阻并聯(lián),然后用伏安法測量電源電動勢和阻,根據(jù)實驗可畫出電路圖;根據(jù)電源電動勢的大約值,可選擇使用量程為3 V的電壓表;又因為電源阻很小,假如滑動變阻器的總阻值遠(yuǎn)大于電源阻,如此在減小滑動變阻器阻值時,開始電壓表示數(shù)幾乎不變,最后電壓表和電流表會突然變化,造成讀數(shù)誤差很大,故應(yīng)選用總阻值為10 Ω的滑動變阻器;本實驗中由于電壓表的分流作用,使

31、得改裝后的電流表測得的電流偏小(讀數(shù)只是通過滑動變阻器的電流),造成測得的電動勢和阻均偏?。? [答案] (1)并聯(lián) (2)AC (3) (4)由于電壓表的分流作用造成改裝后電流表讀數(shù)總是比電池實際輸出電流小 3.(2016·高考全國卷乙)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 ℃時,系統(tǒng)報警.提供的器材有:熱敏電阻,報警器(阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9 Ω),直流電源(輸出電壓為U,阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω),單刀雙擲開關(guān)一個,導(dǎo)線假如干.

32、在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)展調(diào)節(jié).U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報警器的電流超過20 mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60 ℃時阻值為650.0 Ω. (1)完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線. (2)電路中應(yīng)選用滑動變阻器________(填“R1〞或“R2〞). (3)按照如下步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng): ①電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實驗要求,這一阻值為________Ω;滑動變阻器的滑片應(yīng)置于______(填“a〞或“b〞)端附近,不能置于另一端的原因是 ________________________________________

33、________________________________ ____________________________________. ②將開關(guān)向______(填“c〞或“d〞)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至________________________________________________________________________. (4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關(guān)向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用. [解析] (1)根據(jù)題述,應(yīng)該采用滑動變阻器的限流接法,連接的電路如答案圖所示. (2)根據(jù)題述,流過報警器的工作電流超過10 mA時,報警

34、器就會報警,可知滑動變阻器的最大阻值至少為R==Ω=1 800 Ω,因此在電路中應(yīng)選用最大阻值為2 000 Ω的滑動變阻器R2. (3)①電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實驗要求,這一阻值為熱敏電阻在60 ℃時的阻值650.0 Ω;滑動變阻器的滑片應(yīng)置于接入電路的阻值最大處,即b端附近,不能置于另一端的原因是:假如置于a端,如此導(dǎo)致閉合開關(guān)后,報警器中電流大于20 mA,報警器可能損壞. ②將開關(guān)向c端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至報警器開始報警. [答案] (1)連線如下列圖 (2)R2 (3)①650.0 b 接通電源后,流過報警器的電流會超過20 mA,報警

35、器可能損壞 ②c 報警器開始報警 4.(2016·高考全國卷甲)某同學(xué)利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表V的阻(阻為數(shù)千歐姆),可供選擇的器材有:電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ),直流電源E(電動勢3 V),開關(guān)1個,導(dǎo)線假如干. 實驗步驟如下: ①按電路原理圖(a)連接線路; ②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0,將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應(yīng)的位置,閉合開關(guān)S; ③調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表滿偏; ④保持滑動變阻器滑片的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表的示數(shù)為2.00 V,記下

36、電阻箱的阻值. 回答如下問題: (1) 實驗中選擇滑動變阻器________(填“R1〞或“R2〞). (2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線. (3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω,假如認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變.計算可得電壓表的阻為________Ω(結(jié)果保存到個位). (4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的,可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標(biāo)號). A.100 μA       B.250 μA C.500 μA D.1 mA [解析] (1)為了使電阻箱調(diào)節(jié)時,滑動變阻器分得的電壓變化很小,分壓電路

37、中滑動變阻器的最大阻值越小越好,因此應(yīng)選用R1. (2)見答案圖. (3)如果認(rèn)為滑動變阻器分得的電壓不變,如此調(diào)節(jié)電阻箱后,電壓表兩端的電壓為2.00 V,電阻箱兩端的電壓為0.5 V,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理,=,求得電壓表的阻RV=4×630.0Ω=2 520Ω. (4)如果此電壓表由一個表頭與一個電阻串聯(lián)組成,可知此表頭的滿偏電流為Ig==1 mA,D項正確. [答案] (1)R1 (2)連線如下列圖 (3)2 520 (4)D 5.(2016·黃岡模擬)小明在實驗室中發(fā)現(xiàn)一個外觀上像電阻的未知元件D,設(shè)計了如圖甲所示電路進(jìn)展實驗探究,請按要求回答如下問題: (1

38、)小明按圖甲連接好電路,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器滑片緩慢地從a端移到b端,發(fā)現(xiàn)起始階段電壓表的示數(shù)逐漸增大,后續(xù)階段電壓表示數(shù)保持6 V不變,假如D為電阻元件,如此該過程中它的電阻值的變化情況可能是________. A.阻值一直為0 B.阻值先不變,后階段變小 C.阻值恒定且遠(yuǎn)大于R2 D.阻值先不變,后階段變大 (2)根據(jù)元件D銘牌上的局部信息,小明從網(wǎng)絡(luò)獲知該元件為穩(wěn)壓二極管,它有正負(fù)極之分,在電路中當(dāng)D的正極接高電勢時,其i-u線如圖乙中OC所示,當(dāng)D的負(fù)極接高電勢時,其i-u線如圖乙中OAB所示,其中AB段為D的穩(wěn)壓工作區(qū),由此可判斷圖甲中D的黑色端是它的________極

39、(填“正〞或“負(fù)〞). (3)小明接著設(shè)計了用多用電表歐姆擋按圖丙對該元件進(jìn)展探究,圖丙中虛線框局部是其部等效電路,電源電動勢E=9 V,電表滿偏電流Ig=3 mA.實驗時小明先進(jìn)展歐姆調(diào)零,如此調(diào)零后多用電表部總電阻為____________Ω;調(diào)零后按圖丙連接元件D進(jìn)展測量,假如D恰好處于穩(wěn)壓工作區(qū),如此此時測得元件D的阻值應(yīng)為____________Ω. [解析] (1)因在滑片移動過程中,發(fā)現(xiàn)起始階段電壓表的示數(shù)逐漸增大,后續(xù)階段電壓表示數(shù)保持6 V不變,如此知元件阻值先不變,后階段變小,故B正確. (2)結(jié)合第(1)問中所給條件,可知D元件黑色局部為負(fù)極. (3)由R總=,解

40、得R總=3 000 Ω;D恰好處于穩(wěn)壓工作區(qū)時,其兩端電壓U=6 V,而U=,解得RD=6 000 Ω. [答案] (1)B (2)負(fù) (3)3 000(或3×103) 6 000(或6×103) 6.(2016·八校一聯(lián))太陽能是一種清潔、“綠色〞能源.在我國舉辦的世博會上,大量利用了太陽能電池.太陽能電池在有光照時,可以將光能轉(zhuǎn)化為電能,在沒有光照時,可以視為一個電學(xué)器件.某實驗小組根據(jù)測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗方法,探究一個太陽能電池在沒有光照時(沒有儲存電能)的I-U特性圖線.所用的器材包括:太陽能電池,電源E,電流表A,電壓表V,滑動變阻器R,開關(guān)S與導(dǎo)線假如干. (1)為

41、了達(dá)到上述目的,實驗電路應(yīng)選用圖甲中的________圖(填“a〞或“b〞). (2)該實驗小組根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù),描點繪出了如圖乙所示的I-U圖象.由圖可知,當(dāng)電壓小于2.00 V時,太陽能電池的電阻________(填“很大〞或“很小〞);當(dāng)電壓為2.80 V時,太陽能電池的電阻約為________Ω. (3)當(dāng)有光照射時,太陽能電池板作為電源,其路端電壓與總電流的關(guān)系如圖丙所示,分析該曲線可知,該電池板作為電源時的電動勢為________V,假如把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構(gòu)成一個閉合電路,在有光照射情況下,該電池板的效率是________%.(結(jié)果保存三位有效數(shù)字)

42、 [解析] (1)用a圖電路可以在電池板上得到從零開始的電壓,故應(yīng)選a圖. (2)由圖可知,當(dāng)電壓小于2.00 V時,通過太陽能電池的電流為零,故太陽能電池的電阻很大;當(dāng)電壓為2.80 V時,電流為2.8 mA,如此可知太陽能電池的電阻為R===1.0×103Ω. (3)由U-I圖線可知,電池板作為電源時的電動勢為2.80 V;假如把它與阻值為1 kΩ的電阻連接構(gòu)成一個閉合電路,如此在圖丙中畫出此電阻的U-I圖線,其與電池板的U-I圖線交于一點,讀出交點坐標(biāo):U=1.8 V,I=1.8 mA,如此該電池板的效率是η=×100%=×100%≈64.3%. [答案] (1)a (2)很大

43、 1.0×103 (3)2.80 64.3(64.1~64.5之間均算對) 7.(2016·調(diào)研)某實驗小組利用如下實驗器材測量干電池的電動勢和阻. A.待測干電池兩節(jié),每節(jié)電池電動勢約為1.5 V,阻約幾歐姆 B.直流電壓表V1、V2,阻約為3 kΩ C.阻值為5 Ω的定值電阻R0 D.滑動變阻器R,最大阻值為Rm E.導(dǎo)線和開關(guān) (1)根據(jù)下面的電路原理圖完成電路實物圖的連接; (2)實驗中移動滑動變阻器的觸頭,讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)如下表,請在下面的坐標(biāo)紙中描繪出U1-U2圖象; 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 6 U1(V) 0.50

44、 0.81 1.00 1.50 1.85 2.30 U2(V) 2.15 2.21 2.32 2.50 2.69 2.76 (3)根據(jù)描繪出的U1-U2圖象,求得兩節(jié)干電池的總電動勢E=________ V,總阻r=________Ω.(計算結(jié)果保存兩位有效數(shù)字) [解析] 根據(jù)閉合電路歐姆定律可得 E=U2+I(xiàn)r=U2+r 整理得U1=U2-E 由U1-U2圖象可得圖線斜率k=3, 如此+1=3,又知R0=5 Ω,得r=2.5 Ω 由U1-U2圖象可知,當(dāng)U2=2 V時,U1=0,代入 U1=U2-E 解得E=3.0 V. [答案] (1)實物連

45、接如下列圖 (2)U1-U2圖象如下列圖 (3)3.0 2.5 8.(2016·八市質(zhì)檢)為了測量某種材料制成的電阻絲Rx的電阻率,提供的器材有: A.電流表G,阻Rg=120 Ω,滿偏電流Ig=6 mA B.電壓表V,量程為0~6 V C.螺旋測微器,毫米刻度尺 D.電阻箱R0(0~99.99 Ω) E.滑動變阻器R(最大阻值為5 Ω) F.電池組E(電動勢為6 V,阻約為0.05 Ω) G.一個開關(guān)S和導(dǎo)線假如干 (1)用多用電表粗測電阻絲的阻值,當(dāng)用“×10〞擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大,應(yīng)該換用________擋(填“×1〞或“×100〞),進(jìn)展一系列正確操作

46、后,指針靜止時位置如圖甲所示. (2)把電流表G與電阻箱并聯(lián)改裝成量程為0~0.6 A的電流表使用,如此電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為R0=________Ω.(結(jié)果保存三位有效數(shù)字) (3)為了用改裝好的電流表測量電阻絲Rx的阻值,請根據(jù)提供的器材和實驗需要,將圖乙中電路圖補畫完整. (4)測得電阻絲的長度為L,電阻絲的直徑為d,電路閉合后,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到適宜位置,電壓表V的示數(shù)為U,電流表G的示數(shù)為I.請用量和測量量的字母符號,寫出計算電阻率的表達(dá)式ρ=____________. [解析] (1)因為用“×10〞擋時指針偏角過大,說明電阻絲阻值較小,所以應(yīng)換用“×1〞擋. (2)RgIg=(IA-Ig)R0 得R0==1.21 Ω. (3)圖見答案. (4)Rx= Rx=ρ RgI=(Ix-I)R0 解得ρ=. [答案] (1)×1 (2)1.21 (3)如下列圖 (4) 24 / 24

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