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1、专项练2电学实验1.(2019天津卷)现测定长金属丝的电阻率。(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是 mm。(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100 ,在虚线框内画出实验电路图,并标明器材代号。电源E(电动势10 V,内阻约为10 )电流表A1(量程0250 mA,内阻R1=5 )电流表A2(量程0300 mA,内阻约为5 )滑动变阻器R(最大阻值10 ,额定电流2 A)开关S及导线若干(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx=。从设计原理看,其测量
2、值与真实值相比(填“偏大”“偏小”或“相等”)。2.图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。(a)(b)(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA。由题给条件和数据,可以求出R1= ,R2= 。(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表A对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻
3、R0有两种规格,阻值分别为300 和1 000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3 000 。则R0应选用阻值为 的电阻,R应选用最大阻值为 的滑动变阻器。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的R为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱(选填“b”或“c”)相连。判断依据是:。3.(2019浙江选考)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻Rx,小明设计了如图所示的电路。(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点先后与a、b点连接,发现电压表示
4、数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将c点接(选填“a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果(选填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真实值。(2)根据实验测得的6组数据,在图中描点,作出了2条图线。你认为正确的是(选填“”或“”),并由图线求出电阻Rx= 。(保留两位有效数字)4.(2019湖南怀化高三模拟)某一小型电风扇额定电压为5.0 V,额定功率为2.5 W。某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:A.电源E(电动势为6.0 V)B.电压表V(量程为06 V,内阻约为8 k)C.电流表A1(量程为00.6 A,内阻约为0.2
5、)D.电流表A2(量程3 A,内阻约为0.05 );E.滑动变阻器R1(最大阻值5 k,额定电流100 mA)F.滑动变阻器R2(最大阻值25 ,额定电流1 A)(1)为了便于调节,并减小读数误差和系统误差,实验中所用电流表应选用,滑动变阻器应选用(填所选仪器前的字母序号)。(2)请你为该小组设计实验电路,并把电路图画在甲图中的虚线框内(小电风扇的电路符号如图甲所示)。甲(3)操作过程中发现,小电风扇通电后受阻力作用,电压表读数小于0.5 V时电风扇没启动。该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图乙所示,由此可以判定,小电风扇的电阻为 ,正常工作时的发热功率为 W,机械功率为 W。乙5.(20
6、19四川成都高三模拟)(1)某同学用多用电表欧姆挡粗测一电阻Rx的阻值。选择“1”挡时,指针指示如图甲所示,则示数为 。(取一位有效数字)(2)为精确地测量Rx的阻值,现取来两节干电池(总电动势为3 V,总内阻为0.4 )、开关和若干导线及下列器材:A.电压表(03 V,内阻约10 k)B.电流表(00.6 A,内阻很小,可不计)C.电流表(03 A,内阻很小,可不计)D.滑动变阻器(05 ,额定电流为0.5 A)E.滑动变阻器(010 ,额定电流为1 A)()电流表应选;(填序号字母)()要求滑动变阻器分压连接,滑动变阻器应选;(填序号字母)()实验中该同学的实物连线如图乙所示,其中有一处不
7、妥,不妥处为。(填至的序号)(3)该同学将(2)中的错误纠正并测出Rx的阻值后,又进行了以下实验:将导线连接在电池负极的一端改为连接在开关的右端,闭合开关,当滑片P移到某位置c(图乙中未标出)时,读出电压表示数为2.2 V,电流表示数为0.4 A,则变阻器的ca与cb段的电阻之比RcaRcb=。6.(2019北京通州高考模拟)为测定电流表内电阻Rg,实验中备用的器件有:A.电流表(量程0100 A)B.标准伏特表(量程05 V)C.电阻箱(阻值范围0999 )D.电阻箱(阻值范围099 999 )E.电源(电动势2 V)F.电源(电动势6 V)G.滑动变阻器(阻值范围050 ,额定电流1.5
8、A),还有若干开关和导线。(1)如果采用如图所示的电路测定电流表A的内电阻并且想得到较高的精确度,那么从以上备用器件中,可变电阻R1应选用,可变电阻R2应选用,电源应选用(用字母代号填写)。(2)如果实验时要进行的步骤有:a.合上开关K1;b.合上开关K2;c.观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调到最大;d.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;e.调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;f.记下R2的阻值。把以上步骤的字母按实验的合理顺序为。(3)如果在步骤f中所得R2的阻值为600 ,则图中电流表的内电阻Rg的测量值为 。(4)某同学认为步骤e中不需要保证“电流表指
9、针偏转到满刻度的一半”这一条件,也可测得的电流表内阻Rg,该同学的判断(选填“可行”或“不可行”)。专项练2电学实验1.答案 (1)0.200(0.1960.204均可)(2)如下图(3)I1R1I2-I1相等解析 (1)螺旋测微器的固定刻度尺上没有漏出第一条半毫米刻度线,可定刻度的示数为20.00.01 mm=0.200 mm,即为最后读数。(2)本实验是测金属丝电阻,给出的实验器材中没有电压表而有两个电流表,但没有定值电阻或电阻箱,不能用电流表改装成电压表使用,故首先要考虑利用电流表A1(因为内阻已知)作为电压表使用,故设计电路时电流表A1与待测电阻要并联,而电流表A2放在测量电路的干路上
10、。在控制电路的设计时,滑动变阻器选用分压式接法能有效防止电流表被烧坏,并能最大限度地扩大调节范围。综上所述,电路图设计如图所示。 (3)由电路图可知待测电阻两端的电压即为电流表A1的电压为U=I1R1,待测电阻的电流为I=I2-I1,故待测电阻为Rx=UI=I1R1I2-I1;仅从电路的设计原理来看,测量待测电阻的电压和电流都是准确的,故测量值和真实值相等。 2.答案 (1)1535(2)3003 000(3)c闭合开关时,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是R2解析 (1)设使用a和b两接线柱时,电表量程为I1,使用a和c两接线柱时,电表量程为I2,则使用a和b
11、时:IgRgR1+R2+Ig=I1使用a和c时:Ig(Rg+R2)R1+Ig=I2由两式得R1=15 ,R2=35 。(2)校准时电路中的总电阻的最小值为R小=1.53.010-3 =500 ,总电阻的最大值为R大=1.50.510-3 =3 000 ,故R0选300 的,R选用最大阻值为3 000 的滑动变阻器。(3)d接b时,R1和R2串联,不论是R1还是R2损坏,电表都有示数且示数相同,故应将d接c。根据d接c时的电路连接情况可知:闭合开关,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是R2。3.(1)a点小于(2)7.5解析 (1)电压表示数变化较大,说明电流表分压
12、较大,而电流表示数基本不变,说明电压表分流较小,可以忽略,故采用电流表外接法,即c接a点;电压表测量的电压为准确值,但电流表测量的电流为通过电阻和电压表的电流之和,即电流测量值偏大,根据R=UI可得电阻测量值偏小;(2)因为电压表测量的是被测电阻两端电压,所以当其两端电压为零时,电流也为零,故图线正确;图象的斜率表示电阻的倒数,故Rx=3.00.4=7.5 。4.(1)CF(2)如图所示(3)2.5 0.6251.875解析 (1)电风扇的额定电流I=PU=2.55.0 A=0.5 A,从读数误差的角度考虑,电流表选择C,为了便于调节,且滑动变阻器的额定电流应大于风扇的额定电流,则滑动变阻器选
13、择总电阻为25 的误差较小,即选择F。(2)电压电流需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,电风扇的电阻大约为R=U2P=522.5 =10 ,远小于电压表内阻,属于小电阻,电流表采用外接法。电路图如图所示。(3)电压表读数小于0.5 V时,电风扇没启动。根据欧姆定律得:R=UI=0.50.2 =2.5 正常工作时电压为5 V,根据图象知电流为0.5 A,则电风扇发热功率为P=I2R=0.522.5 W=0.625 W,则机械功率P=UI-I2R=2.5 W-0.625 W=1.875 W。5.答案 (1)6(2)()B()E()(3)41或14解析 (1)由表盘读出指针示数为6,又挡位选
14、择“1”挡,故电阻的大小为Rx=61 =6 ;(2)()利用欧姆定律,测量电路最大电流约为36 A=0.5 A,故电流表应选B;()要求滑动变阻器分压连接,滑动变阻器电流要超过0.5 A,故滑动变阻器应选E;()因为电流表内阻可以不计,故测量电路电流表应选择内接法,故处连接不妥;(3)设滑动变阻器连入电路电阻为R,则由闭合电路欧姆定律,得:E=U+I(r+R),滑动变阻器两部分并联连入电路,由并联电路电阻关系,有:R=RcaRcbRca+Rcb,Rca+Rcb=10 联立代入数据解得:Rca=2 ,Rcb=8 或Rca=8 ,Rcb=2 ,故RcaRcb=14或RcaRcb=41。6.答案(1
15、)DCF(2)cadbef(3)600(4)可行解析(1)该实验是半偏电流法测电流表的内阻。K2闭合前后的两次电路,如果干路电流变化不大,那么就可以认为,K2闭合后,电流表半偏时,电流表和电阻箱R2所分的电流各占一半,又因为二者并联,两端的电压相等,自然就可以推出电流表的内阻和电阻箱R2的阻值相等。要保证两次实验干路的电流变化不大,就需要保证两次实验电路的总电阻变化不大,也就是说,在给电流表并联上一个电阻箱后导致的电阻变化,对整个电路影响不大。要达到这个效果,R1就需要选一个尽可能大的电阻,R1应选用D。该实验要通过可变电阻R2阻值来间接反映出电流表的内阻值,因此可变电阻R2的选取原则是:能读
16、数且尽量和电流表的内阻在同一数量级上。经此分析,可变电阻R2应选用C。电源的选择要保证电流表达到半偏电流。故电源应选F。(2)半偏法测电流表内阻的步骤为:实验前,将R1的阻值调到最大;合上开关K1;调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;保持R1的阻值不变,合上开关K2;调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;记下R2的阻值。我们就认为电流表的内阻值就是R2的阻值。因此答案为:cadbef。(3)根据(1)中的分析可知,电流表的内电阻Rg的测量值,就等于电阻箱R2的阻值,即600 。(4)该同学的判断可行。只需保证步骤abcd不变。例如在步骤e中,可以调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的三分之二,记下此时R2的阻值,根据并联电路反比分流原则,计算出电流表内阻的测量值:Rg=R22,同样可以测得电流表的内阻。