2023届二轮复习 专题17 电学实验 作业
展开A.电流表G:测量范围0~10mA,内电阻未知;
B.电流表A:测量范围0~0.5A,内电阻很小;
C.电阻箱R0:电阻变化范围0~999.9Ω,最小精度0.1Ω;
D.滑动变阻器R电阻变化范围0~20Ω;
E.开关一个、导线若干.
实验中,首先需将电流表G改装成电压表,该同学采用图1所示的电路测定电流表G的内阻,其主要实验步骤如下,请完成步骤中的填空:
(1)将R0调到某一定值,滑动变阻器R的滑动触头移到________(选填“左端”“右端”或“任意”)位置然后闭合开关;
(2)多次改变R0的大小,反复调节滑动变阻器的滑动触头位置,发现当R0=5.0Ω时,电流表G的示数为10.0mA.电流表A的示数为0.210A,则电流表G的内电阻为________Ω;
(3)拆开电路,采用电阻箱R0与电流表G串联的方式,将电流表G改装成量程为2V的电压表V,则R0的值应调为________Ω.
(4)用改装成的电压表V和电流表A,采用图2的电路测量电源的电动势和内电阻,根据电压表V的示数U与电流表A的示数I,经描点、连线得到UI图像如图3所示,根据图像可求得该干电池的电动势E=________V;内电阻r=________Ω.(保留三位有效数字)
2.[2021·辽宁卷]某同学将一量程为250μA的微安表改装成量程为1.5V的电压表.先将电阻箱R1与该微安表串联进行改装,然后选用合适的电源E、滑动变阻器R2、定值电阻R3、开关S和标准电压表对改装后的电表进行检测,设计电路如图所示.
(1)微安表铭牌标示内阻为0.8kΩ,据此计算R1的阻值应为________kΩ.按照电路图连接电路,并将R1调为该阻值.
(2)开关闭合前,R2的滑片应移动到______端.
(3)开关闭合后,调节R2的滑片位置,微安表有示数,但变化不显著,故障原因可能是________.(填选项前的字母)
A.1、2间断路 B.3、4间断路
C.3、5间短路
(4)排除故障后,调节R2的滑片位置,当标准电压表的示数为0.60V时,微安表的示数为98μA,此时需要________(填“增大”或“减小”)R1的阻值,以使改装电表的量程达到预期值.
3.[2022·广东押题卷]某同学用以下器材组装一简易欧姆表:
毫安表A(量程0~50mA);
电阻箱R(阻值0~999.9Ω);
学生电源(输出电压0~16V);
红,黑表笔各一只;
导线若干.
实验步骤如下:
(1)用导线将毫安表A、电阻箱R、学生电源串联起来,两只表笔一只接毫安表的负极,一只接学生电源负极,为使电流从黑色表笔流出,和毫安表相连的表笔应为________(选填“红”或“黑”)表笔;
(2)将学生电源的电压调至2V,电阻箱调到100.0Ω,将两表笔短接,发现毫安表指针向右偏转,调节电阻箱阻值,当阻值为35.0Ω时,发现毫安表恰好满偏,此时电路中的总电阻为________Ω;(结果保留一位小数)
(3)断开两表笔,他在毫安表0刻度处标记“∞”,“50 mA”刻度处标记“0”,并在其他刻度处标上正确阻值成为一个简易欧姆表,则25mA处应标记________Ω;(结果保留一位小数)
(4)将学生电源的电压调至6V,将两表笔短接,调节电阻箱直到毫安表满偏,此时该欧姆表的倍率为________(选填“×2”“×3”或“×10”),将一未知电阻接入两表笔之间,发现毫安表指在25mA处,该电阻的阻值为________Ω(结果保留一位小数).
4.[2022·河北押题卷]某小组研究光敏电阻阻值随光照强度的变化规律.实验已选用了规格和量程合适的器材.
(1)用多用电表粗测光敏电阻在实验室正常光照条件下的阻值.选择×1k倍率的欧姆挡,将两表笔短接,调节________旋钮,使指针指在“0Ω”处.将两表笔与光敏电阻连接,测量的示数如图甲,则其电阻为________Ω.
(2)按图乙连接好电路进行测量.
①闭合开关S前,将电阻箱R调至______(选填“最大值”或“最小值”).将一光源对准光敏电阻的透光窗口,利用手机软件测量光敏电阻所处位置的光照强度.闭合开关S,调节电阻箱R,使电压表(可视为理想电表)的指针偏转到某一位置.待示数稳定后记录此时的光照强度、电压表的示数U和R0,断开开关S.已知电源电动势为E,内阻可以忽略不计,则此时光敏电阻阻值RL=________.
②改变光敏电阻处的光照强度,测量不同光照强度下的光敏电阻阻值,并据此绘出如图丙的关系图线,可以大致得到光敏电阻阻值随光照强度的变大而________.
5.[2022·广东冲刺卷]一只欧姆表表盘的刻度线清晰完整,但刻度值模糊不清.某学习小组为恢复其刻度值,需要测量欧姆表的内阻,请完善下列实验步骤:
(1)将选择开关拨至“×10Ω”挡,机械调零后,将欧姆表的红、黑表笔________,并调节欧姆调零旋钮,使欧姆表的指针指到表盘的________________.
(2)图甲为连接好的实物电路图,其中a为________(填“红”或“黑”)表笔.
(3)调节滑动变阻器的阻值,记录多组电流表和电压表的读数,把数据绘制成如图乙所示的UI图像,则该欧姆表的内阻为________Ω(结果保留整数).若考虑毫安表内阻影响,则测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”).
(4)断开开关,取下表盘,则正中央刻度应标记的数值为________;占满偏电流值的eq \f(3,4)处的刻度应标记的数值为________(两空均保留整数).
6.[2022·邯郸三模]小玲同学在进行电学实验时需要一只量程为5V左右的电压表,而实验室仅有的可用器材有:
①一只量程为3mA、内阻50Ω的电流表;
②两可用定值电阻,一电阻R1=400Ω,另一电阻R2的阻值在1000~2000Ω之间;
③一直流电源(电动势2~4V,内阻可忽略不计);
④S1、S2及若干线;
⑤小玲决定将电流表与R2串联,通过电学知识确定改装后电表量程的准确值.
(1)请帮小玲完成确定电压表量程的电路图,并将图甲中的实物图连成完整电路.
(2)连线完成以后,将S1与S2闭合,电流表的示数如图乙,为________mA;
(3)当S1闭合,S2断开时,电流表的示数如图丙,为________mA;
(4)由此可以计算出改装后电压表的量程为________V,电源电动势为________V.
7.在“用DIS测电源的电动势和内阻”实验中.
(1)下图中,A代表电流传感器,B代表电压传感器,R为变阻器,R1为定值电阻.则下面各电路图中,图________是最合理正确实验电路图.
(2)某次实验得到的电源的UI图线,其拟合方程为y=-1.2x+2.9可得,该电源的电动势E=________V,内阻r=____Ω.
(3)根据实验测得的该电源的U、I数据,若令y=UI,x=U/I,则通过计算机拟合得出yx图线如图所示,则图线最高点A点的坐标x=________Ω,y=________W.(结果均保留两位有效数字)
专题强化训练17 电学实验
1.解析:(1)将R0调到某一定值,滑动变阻器R的滑动触头移到左端位置然后闭合开关;
(2)根据R0(I-IG)=IGRG
解得RG=100Ω;
(3)根据电压表的改装原理可知
R0=eq \f(U,IG)-RG=eq \f(2,0.01)Ω-100Ω=100Ω;
(4)根据图像可求得该干电池的电动势E=1.46V
内电阻r=eq \f(ΔU,ΔI)=eq \f(1.46-1.00,0.5)Ω=0.920Ω.
答案:(1)左端 (2)100 (3)100 (4)1.46(1.47) 0.920(0.940)
2.解析:(1)微安表的内阻Rg=0.8kΩ,满偏电流Ig=250μA=250×10-6A,串联R1后改装为U=1.5V的电压表,所以满足Ig(Rg+R1)=U,代入数据解得R1=eq \f(U,Ig)-Rg=eq \f(1.5,250×10-6)Ω-0.8kΩ=6kΩ-0.8kΩ=5.2kΩ.
(2)开关闭合前,将滑动变阻器R2的滑片移动到2端,这样测量电路部分的分压为0,便于检测改装后的电表.
(3)若1、2间断路,则该电路从分压电路变成了限流电路,R2的变化引起电路总电阻的变化较小,故微安表有示数且变化不显著;若3、4间断路,则微安表始终无示数;若3、5间短路,则微安表的示数变化范围与无故障时相同.故应选A.
(4)标准电压表的示数为0.6V,若改装电压表也为0.6V,此时微安表的示数为I=eq \f(0.6V,Rg+R1)=eq \f(0.6,6kΩ)=100μA,但此时微安表示数为98μA,说明R1的阻值偏大,所以应该减小R1的阻值.
答案:(1)5.2 (2)2 (3)A (4)减小
3.解析:(1)根据电流流向,可以判断与毫安表相连的应为黑表笔;
(2)毫安表满偏,根据R=eq \f(E,Ig),解得R=40.0Ω;
(3)毫安表指向25mA时,毫安表半偏,待测电阻等于内阻,此处标记40.0Ω;
(4)学生电源的电压调至6V,欧姆表的内阻为120.0Ω,故欧姆表的倍率为×3,毫安表指在25mA处,该电阻的阻值为40.0×3Ω=120.0Ω.
答案:(1)黑 (2)40.0 (3)40.0 (4)×3 120.0
4.解析:(1)调节欧姆调零旋钮;图甲中,指针恰好指在16刻度上,多用电表欧姆挡不需要估读,所选倍率×1k,所以阻值为16kΩ,也可以采用科学计数法1.6×104Ω.
(2)①为了保护电路,电阻箱的阻值应先调到最大值,使得回路总阻值最大,回路电流最小,因此电压表的电压值最小,避免电压表的指针超过电压表的量程.由闭合电路欧姆定律可知E=U+eq \f(U,RL)R0,整理可得RL=R0eq \f(U,E-U).
②由图丙可知横坐标为光照强度,纵坐标为光敏电阻阻值,随着光照强度的变大,光敏电阻的阻值变小,但二者无线性关系.
答案:(1)欧姆调零 16000 (2)①最大值 R0eq \f(U,E-U) ②变小
5.解析:(1)欧姆调零时,将欧姆表的红、黑表笔短接,并调节欧姆调零旋钮,使欧姆表的指针指到表盘的最右端刻度线.
(2)在该实验中,欧姆表相当于电源,根据“红进黑出”原理可知a为红表笔.
(3)图像斜率的绝对值等于内电阻,因此欧姆表的内电阻为r=|eq \f(ΔU,ΔI)|=|eq \f(1.5-1.35,0.5×10-3)|Ω=300Ω.若考虑毫安表内阻影响,则测量值为毫安表与欧姆表内阻之和,因此测量值比真实值偏大.
(4)正中央刻度的阻值即中值电阻,而中值电阻等于欧姆表内电阻,又由于是“×10Ω”挡位,因此正中央刻度应标记的数值为30.
根据欧姆定律Im=eq \f(E,r)
而eq \f(3,4)Im=eq \f(E,r+R),可知R=eq \f(1,3)r=100Ω
因此刻度应标记的数值为10.
答案:(1)短接 最右端刻度线 (2)红 (3)300(或290~310均可) 偏大 (4)30(或29、31) 10
6.解析:(1)根据实验步骤,结合电流表的示数,电路是R1和R2的串联电路,且S2与R1并联,具体实物连线如图:
(2)~(4)电流表量程为3mA,刻度线共计30小格,每格刻度值为0.1mA,读数需要估读到下一位,故图乙读数为2.00mA,图丙读数为1.60mA.
开关均闭合时,根据闭合电路欧姆定律有:
E=I1(RA+R2);
S1闭合,S2断开时,根据闭合电路欧姆定律有:
E=I2(RA+R2+R1)
联立两式解得:E=3.2V,
RA+R2=1600Ω;
改装电压表量程U=Ig(RA+R2),代入数据得U=4.8V.
答案:(1)图见解析 (2)2.00 (3)1.60 (4)4.8 3.2
7.解析:(1)测电源的电动势和内阻,需要测量路端电压和干路电流,定值电阻是为了保护电路,开关应该接入干路中,故电路图选c;
(2)根据闭合电路欧姆定律可知U=E-Ir
电源的UI图线,其拟合方程为y=-1.2x+2.9
可得E=2.9V,r=1.2Ω;
(3)若令y=UI=P出,x=eq \f(U,I)=R
由此可知yx图线表示电源输出功率随外电阻变化图线,根据P出=I2R=(eq \f(E,R+r))2R=eq \f(E2,\f((R-r)2,R)+4r),
当R=r时,输出功率达到最大值P出=eq \f(E2,4r),
故图线最高点坐标x=1.2Ω,y=1.8W.
答案:(1)c (2)2.9 1.2 (3)1.2 1.8
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