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1、电学实验专项训练 电学实验专项训练 (时间:45分钟 满分:100分) 1.(16分)某兴趣小组用测定金属丝的电阻率的实验方法测出金属丝的长度,他们查得金属丝电阻率为,并粗测电阻丝的电阻约为 5 ,实验室中有以下供选择的器材: A.电池组(3 V,内阻约 1 ) B.电流表 A 1 (03 A,内阻 0.012 5 ) C.电流表 A 2 (00.6 A,内阻约为 0.125 ) D.电压表 V 1 (03 V,内阻 4 k) E.电压表 V 2 (015 V,内阻 15 k) F.滑动变阻器 R 1 (020 ,允许最大电流 1 A) G.滑动变阻器 R 2 (02 000 ,允许最大电流
2、0.3 A) H.开关,导线若干。 (1)为了使实验电路更节能,且测量结果尽量准确,测金属丝电阻时电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 。(填写仪器前字母) (2)将设计的电路图画在下面虚线框内。 (3)若用螺旋测微器测得金属丝直径 d 的读数如图,则直径 d= mm。 (4)若用 d 表示直径,测得电阻为 R,则金属丝的长度为 。 2.(16分)某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻。 A.待测干电池两节,每节电池电动势约为 1.5 V,内阻为几欧姆 B.直流电压表 V 1 、V 2 ,量程均为 3 V,内阻约为 3 k C.定值电阻 R 0 未知 D.滑动变阻器 R,最大阻值
3、为 R m E.导线和开关 (1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图。 甲 乙 (2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻 R 0 ,方法是先把滑动变阻器 R 调到最大阻值 R m ,再闭合开关,电压表 V 1 和 V 2 的读数分别为 U 10 、U 20 ,则 R 0 = (用 U 10 、U 20 、R m 表示)。 (3)实验中移动滑动变阻器滑片,读出电压表 V 1 和 V 2 的多组数据 U 1 、U 2 ,描绘出 U 1 -U 2 图象如图丙所示,图中直线斜率为 k,与横轴的截距为 a,则两节干电池的总电动势 E= ,总内阻r= 。(均用 k、a、R 0 表
4、示) 丙 3.(16分)在测量未知电阻 R x 阻值的实验中,可供选择的器材有: 待测电阻 R x (阻值约 300 ) 电流表 A 1 (量程 20 mA,内阻约 50 ) 电流表 A 2 (量程 50 mA,内阻约 10 ) 电阻箱 R(0999.9 ) 滑动变阻器 R 1 (20 ,2 A) 滑动变阻器 R 2 (1 750 ,0.3 A) 电源 E(电动势 6.0 V,内阻不计) 开关 S及导线若干。 丙 某同学采用如下方案进行测量: 按图甲连好电路,调节滑片 P 和 R 的阻值,使电流表指针指在合适位置,记下此时 A 1 示数 I 1 、A 2 示数 I 2 和电阻箱阻值 R 0 。
5、 将电流表 A 1 改接到另一支路(如图乙),保持电阻箱阻值 R 0 不变,调节 P,使 A 2 示数仍为 I 2 ,记下此时A 1 示数 I 1 。 计算得到 R x 的阻值。 (1)该同学按图甲连成如图丙所示的电路,请指出第 (填图丙中表示导线的数字)条导线连接错误。 (2)正确连线后,闭合 S,将 P 从左向右滑动,发现开始时 A 2 示数变化不大,当临近最右端时示数变化明显,这是选择了滑动变阻器 (选填R 1 或R 2 )造成的。 (3)待测电阻 R x = (用 I 1 、I 2 、R 0 、I 1 中的某些量表示);针对该实验方案,下列说法正确的是 (填选项前的字母)。 A.电流表
6、A 1 的内阻不会造成系统误差 B.电流表 A 2 的内阻会造成系统误差 4.(16分)在探究小灯泡的伏安特性时,所用小灯泡上标有2.5 V,0.6 W字样,实验室提供的器材有: A.电流表 A 1 (内阻约为 5 、量程为 025 mA) B.电流表 A 2 (内阻约为 1 ,量程为 0300 mA) C.电压表 V 1 (内阻约为 5 k、量程为 03 V) D.电压表 V 2 (内阻约为 15 k、量程为 015 V) E.滑动变阻器 R 1 (最大阻值为 10 、额定电流为 0.6 A) F.滑动变阻器 R 2 (最大阻值为 1 000 、额定电流为 0.2 A) G.稳压电源 E(电
7、动势为 9.0 V、内阻可忽略) H.开关一个、定值电阻若干、导线若干 由以上信息回答下列问题: (1)实验前设计的电路图如图甲所示。为了减小实验误差,该实验所用的电流表、电压表、滑动变阻器应分别为 (选填器材前的字母)。为保护滑动变阻器和灯泡,应在电路中串联的定值电阻 R 0 合适的电阻值应为 (选填1 10 30 或100 )。 甲 乙 (2)请确定测量电路中电压表右侧导线的正确位置后,在图乙中用笔画线代替导线,将实物完整连接起来。 (3)连接好电路后,通过改变滑动变阻器的滑片位置,并通过计算机描绘了该小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示。若将两个这样的小灯泡并联后直接接在电动势 E=3 V、内
8、电阻 r=5 的电源上,每个小灯泡所消耗的实际功率为 W。(结果保留两位有效数字) 丙 5.(18分)实际电流表都有内阻,为了测量电流表 G 1 的内阻 r g ,提供的器材如下: 待测电流表 G 1 (05 mA,内阻约 300 ) 电流表 G 2 (015 mA,内阻约 100 ) 定值电阻 R 1 (R 1 =150 ) 滑动变阻器 R 2 (020 ) 电源(电动势为 3 V) 开关 S及导线若干 (1)为了使测量结果尽量精确,设计并在虚线框中画出实验的电路图。 (2)对照所画电路图连接如图所示的实物图。 (3)闭合开关 S,移动滑片至某一位置,记录 G 1 和 G 2 的读数 I 1
9、 和 I 2 ,则待测电流表的内阻可表示为r g = 。 6.(18分)(2021全国 卷)某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨 ab 和 a 1 b 1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的 N极位于两导轨的正上方,S极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。 (1)在图中画出连线,完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向移动。 (2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议: A.适当增加两导轨间的距离 B.换一根更长的金属棒 C.适当增大金属棒中的电流 其中正确的是 (填入正确
10、选项前的标号)。 电学实验专项训练 1.答案 (1)C D F (2)如图所示 (3)0.950 (4) 解析 (1)由于电源电动势为 3 V,电表读数要达到半偏,则电压表选 D; 由 I= 可知,电路中最大电流约为 0.5 A,则电流表选 C; 为了节能和使测量结果尽量准确,滑动变阻器采用限流接法,故滑动变阻器电阻不能太大,选 F; (2)为了使测量结果尽量准确,由 R x =5 ,则有 R x ,可知电流表采用外接法,电路见答案图; (3)由主尺上读出 0.5 mm,螺旋尺上读数为 45.00.01 mm,d=0.950 mm; (4)由电阻定律 R= 和 S= 得 L= 。 2.答案 (
11、1)见解析图 (2) R m (3) 解析 (1)根据如题图甲所示的实物连接图画原理图,要注意两个电压表所测部分,V 1 测滑动变阻器的电压,V 2 测路端电压。 (2)由电路连接关系可知 ,所以有 R 0 = R m 。 (3)由闭合电路欧姆定律可知 E=U 2 + r,整理可得 U 1 = U 2 - E,所以有 k= ,可得 r= 。由题图可知:当 U 1 =0时 U 2 =a,即可得E= a= a。 3.答案 (1)6 (2)R 2 (3) R 0 A 解析 (1)第 6条导线应该接滑动变阻器上边的接线柱。(2)因待测电阻阻值约 300 ,和电阻箱并联以后的电阻在 150 左右,如果滑
12、动变阻器阻值选择得过大(此题中的 R 2 =1 750 ),则开始的阶段待测电阻与滑动变阻器并联后的阻值也在 100 左右,这样的话在待测电阻上的分压将是很小的,等到滑片接近最右端时,分压突然可达到电源电压,故发生此情况的原因就是滑动变阻器阻值选择得过大,即选了 R 2 。(3)在甲电路中,根据欧姆定律可得(I 2 -I 1 )R 0 =I 1 R x ;在乙电路中,根据欧姆定律可得(I 2 -I 1 )R x =I 1 R 0 ;联立两式可解得R x = R 0 ;若考虑电流表 A 1 的内阻 r,则上述表达式可列成(I 2 -I 1 )R 0 =I 1 (R x +r),(I 2 -I 1
13、 )R x =I 1 (R 0 +r);同样可解得 R x = R 0 ,故电流表 A 1 的内阻不会造成系统误差,选项 A正 确;因为两次使得通过电流表 A 2 的电流相同,即并联支路两端的电压相同,故电流表 A 2 的内阻也不会造成系统误差,选项 B错误。 4.答案 (1)B、C、E 10 (2)如图 (3)0.21(0.200.23) 解析 (1)小灯泡的额定电压为 2.5 V,电压表选 C;小灯泡的额定电流I= =0.24 A=240 mA,电流表选 B,滑动变阻器采用分压式,选最大阻值较小的 E。 为保护滑动变阻器,保护电阻 R 0 的阻值至少为 R= -R m =5 故保护电阻选阻
14、值为 10 的定值电阻。 (2)由题意可知小灯泡的阻值 R10.4 ,有 R ,电流表采用外接法,实物连接图见答案图。 (3)由于 E=3 V,r=5 ,可作出电源的 U-I 图象如图所示,图线与伏安特性曲线的交点(1.87 V,0.22 A)为两个灯泡的工作电压和电流,每一个灯泡的功率 P= UI=0.21 W。 5.答案 (1)电路图见解析图 (2)实物图见解析图 (3) 解析 (1)电路图如图所示 (2)实物图如图所示 (3)待测电流表的内阻 r g =。 6.答案 (1)连线如图所示。 (2)AC 解析 (1)据题干要求由左手定则知,棒中电流由 a流向 a 1 ,连线如答案图。 (2)由动能定理知,F 安 x-F f x= mv 2 F 安 =BIl 联立解得(BIl-F f )x= mv 2 若使棒获得更大速度,可增加导轨间距 l,或适当增大棒中的电流,故 A、C正确。若只换一根更长的金属棒,导轨间距不变,安培力不变,但 F f 与 m均增大,故 v 减小,所以 B错误。