課時提升練電學設(shè)計性實驗 (限時：45分鐘)1(2020·滁州模擬)有一根圓臺狀勻質(zhì)合金棒如圖7­3­12甲所示，某同學猜測其電阻的大小與該合金棒的電阻率、長度L和兩底面直徑d、D有關(guān)他進行了如下實驗：甲圖7­3­12(1)測量該合金棒電阻的實物電路如圖7­3­12乙所示(相關(guān)器材的參數(shù)已在圖中標出)，該合金棒的電阻約為幾歐姆圖中有一處連接不當?shù)膶Ь€是_(用標注在導線旁的數(shù)學表示)乙圖7­3­12(2)改正電路后，通過實驗測得合金棒的電阻R5.72 .根據(jù)電阻定律計算電阻率為、長為L、直徑分別為d和D的圓臺狀合金棒的電阻分別為Rd13.3 、RD3.38 .他發(fā)現(xiàn)：在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R滿足R2Rd·RD，由此推斷該圓臺狀合金棒的電阻R_.【解析】(1)合金棒的電阻為幾歐，所以<，應(yīng)外接，故連接不當(2)RdRDR【答案】(1)(2)2欲測量一個電流表的內(nèi)阻，根據(jù)以下要求來選擇器材并設(shè)計電路：a無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，電流表都不會超量程；b有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)現(xiàn)備有如下器材：A待測電流表A1(量程3 mA，內(nèi)阻約為50 )B電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻未知)C電流表A2(量程15 mA，內(nèi)阻為10 )D保護電阻R120 E直流電源E(電動勢2 V，內(nèi)阻忽略不計)F滑動變阻器(總阻值10 ，額定電流0.5 A)G開關(guān)一個，導線若干(1)在以上提供的器材中，除A、E、F、G以外，還應(yīng)選擇_、_(填字母代號)(2)請畫出符合要求的實驗電路圖【解析】根據(jù)題中給出的備用器材，選擇內(nèi)阻已知的電流表A2作為電壓表，選擇保護電阻R與并聯(lián)的兩個電流表串聯(lián)由于電流表兩端電壓最大只有0.15 V，滑動變阻器最大電阻只有10 ，所以選擇分壓電路，電路圖如圖所示【答案】(1)CD(2)見解析3如圖7­3­13甲所示的電路中，A、V均為理想電表，R0為阻值未知的定值電阻改變滑動變阻器R的阻值，將得到的A、V示數(shù)繪制成U­I圖線如圖7­3­13乙圖象中U軸的初始坐標為U0，I軸的初始坐標為零；圖線與U軸的交點為U1，與I軸的交點為I1.實驗中電流表的最大示數(shù)為Im.回答下列問題：甲乙圖7­3­13(1)電源的電動勢E_，內(nèi)阻r_.(2)當滑動變阻器的阻值R_，定值電阻R0消耗的功率最大，最大值為_(3)定值電阻的阻值為R0_.【解析】結(jié)合電路圖和閉合電路歐姆定律，UEIr，在U­I圖象中，圖線與U軸的交點即為電動勢；圖線斜率的絕對值即為電源內(nèi)阻的大小定值電阻R0消耗的功率PI2R0，當R0時，I最大，P最大為ImU1I.根據(jù)閉合電路歐姆定律EIm(rR0)，整理得R0.【答案】(1)U1(2)0ImU1I(3)4當小燈泡發(fā)光時其燈絲的電阻會隨著發(fā)光亮度的變化而變化某同學為研究這一現(xiàn)象，按照自己設(shè)計的實驗電路圖測量小燈泡的電流I和電壓U，得到如下表所示的數(shù)據(jù).I(A)0.120.220.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)請你根據(jù)上表數(shù)據(jù)的特點，在虛線框中畫出實驗電路圖可用的器材有：電壓表、電流表、滑動變阻器(010 )、電源、小燈泡、開關(guān)和導線若干(2)在圖7­3­14所示坐標紙上畫出小燈泡的U­曲線，并定性分析燈絲的電阻與燈泡發(fā)光亮度的變化關(guān)系：_(3)如果將上面實驗中使用的小燈泡接在電動勢為1.5 V、內(nèi)阻為2.0 的電源兩端，利用上面的U­曲線可求出小燈泡的實際功率是_W，電源效率為_(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)圖7­3­14【解析】電壓取值范圍大，應(yīng)采用分壓式接法，燈絲電阻較小，采用電流表外接法由圖象得燈絲電阻隨發(fā)光亮度的增加而增大在U­圖象中作電動勢為1.5 V、內(nèi)阻為2.0 的伏安特性圖線，兩圖線交點為(0.35 A,0.8 V)，故PUI0.8×0.35 W0.28 W，×100%53%.【答案】(1)如圖甲所示(2)如圖乙所示燈絲電阻隨發(fā)光亮度的增加而增大(3)0.2853%甲乙5某物理實驗小組利用實驗室提供的器材測量一待測電阻的阻值可選用的器材的代號和規(guī)格如下：甲圖7­3­15電流表A1(量程250 mA，內(nèi)阻r15 )電流表A2(量程300 mA，內(nèi)阻r2約為5 )待測電阻Rx(阻值約為100 )滑動變阻器R(最大阻值10 )蓄電池E(電動勢為6 V，內(nèi)阻r約為1 )單刀單擲開關(guān)S，導線若干(1)小組同學根據(jù)實驗器材所設(shè)計的實驗電路原理圖如圖7­3­15甲所示，但兩只電流表的代號沒有明確請用筆畫線代替導線，將圖乙中的實驗器材按電路原理圖連成實驗電路，并在電流表下方的虛線框內(nèi)標明兩只電流表的代號乙圖7­3­15(2)他們需要直接測量的物理量是_，用所測物理量表示待測電阻的計算式為Rx_.【解析】 (1)題中沒給電壓表，而是給了兩只電流表，可將已知阻值的電流表A1作為電壓表使用，因此與Rx并聯(lián)的電流表為A1，右側(cè)的電流表為A2，實驗器材連線如圖所示(2)實驗中讀出電流表A1的示數(shù)I1、電流表A2的示數(shù)I2，則電阻Rx兩端的電壓為UI1r1，電流為II2I1，所以Rx.【答案】(1)見解析圖(2)電流表A1的示數(shù)I1、電流表A2的示數(shù)I26某實驗小組要測量一個用電器L的額定功率(額定電壓為10 V、額定功率在12 W15 W之間)，測量電路的部分導線已經(jīng)接好(如圖7­3­16所示)，實驗室有下列器材可供選用：圖7­3­16直流電源：E1(電動勢為3 V，內(nèi)阻很小)E2(電動勢為15 V，內(nèi)阻很小)直流電流表：A1(量程00.6 A，內(nèi)阻約為0.5 )A2(量程03 A，內(nèi)阻約為0.1 )直流電壓表：V(量程為3 V、內(nèi)阻為3 k)滑動變阻器：R1(阻值范圍020 )R2(阻值范圍0200 )定值電阻：R33 k、R49 k、R525 k開關(guān)一個，導線若干為使測量盡可能準確、方便，請回答：(1)電源應(yīng)該選擇_(填“E1”或“E2”)；(2)電流表應(yīng)該選擇_(填“A1”或“A2”)；(3)滑動變阻器應(yīng)該選擇_(填“R1”或“R2”)；(4)由于電壓表的量程不夠，要利用一個定值電阻進行改裝請選擇合適的定值電阻，在圖7­3­16中用筆畫線代替導線連接好測量電路的剩余部分【解析】由于額定電壓為10 V，所以直流電源選擇電動勢為15 V的E2.其額定電流為1.2 A1.5 A，所以直流電流表選擇A2.根據(jù)已有的電路結(jié)合使實驗結(jié)果更為精確的要求，采用限流電路，所以利用滑動變阻器R1作為限流電阻若要將電壓表改裝為量程更大的電壓表，需要與其串聯(lián)一個定值電阻，根據(jù)串聯(lián)電路特點知，若串聯(lián)R3，則量程為6 V，若串聯(lián)R4，則量程為12 V，若串聯(lián)R5，則量程為28 V，因此串聯(lián)R4比較合適【答案】(1)E2(2)A2(3)R1(4)如圖所示7(2020·江西重點中學聯(lián)盟第二次聯(lián)考)某同學要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻他根據(jù)老師提供的以下器材畫出了如圖7­3­17所示的原理圖圖7­3­17A電壓表V(15 V,10 k)B電流表G(量程3.0 mA，內(nèi)阻Rg為10 )C電流表A(量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.5 )D滑動變阻器R1(020 ，10 A)E滑動變阻器R2(0100 ，1 A)F定值電阻R3990 G開關(guān)S和導線若干(1)該同學沒有選用電壓表是因為_；(2)該同學將電流表G與定值電阻R3串聯(lián)，實際上是進行了電表的改裝則他改裝的電壓表對應(yīng)的量程是_V；(3)為了能準確地進行測量，同時為了操作方便，實驗中應(yīng)選用的滑動變阻器是_(填寫器材前的字母編號)；(4)該同學利用上述實驗原理圖測得以下數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪出了如圖7­3­18所示的圖線，根據(jù)圖線可求出干電池的電動勢E_V(保留3位有效數(shù)字)干電池的內(nèi)阻r_(保留2位有效數(shù)字)圖7­3­18序號123456電流表G(I1/mA)1.371.351.261.241.181.11【解析】(1)測量一節(jié)干電池的電動勢大約在1.5 V左右，而電壓表的量程卻達到0到15 V，讀數(shù)不到刻度盤十分之一，無法準確讀數(shù)(2)電流表G與定值電阻R3串聯(lián)，串聯(lián)后的最大電壓UmIm(R3Rg)3 V，所以改裝的電壓表量程是03 V.(3)由于電源電壓只有1.5 V左右，若選用滑動變阻器R2(0100 ，1 A)，電流最小只會有0.015 A遠小于電流表量程，讀數(shù)不準確，所以選擇較小的滑動變阻器R1(020 ，10 A)(4)改裝后電壓表示數(shù)UI1(R3Rg)，根據(jù)路端電壓和電流的關(guān)系有1 000I1EI2r，圖象縱軸截距即為電動勢，所以電動勢E1.47 V，斜率即內(nèi)阻r0.82 .【答案】(1)量程太大(2)03 V(3)D(4)1.470.828某同學用如圖7­3­19甲所示的電路測量歐姆表的內(nèi)阻和電源電動勢(把歐姆表看成一個電源)，實驗器材的規(guī)格如下：電流表A1：200A,300 電流表A2：30 mA,5 定值電阻R0：9700 滑動變阻器R：050 甲圖7­3­19閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器的滑動觸頭至某一位置，讀出電流表A1和A2的示數(shù)I1和I2.多次改變滑動觸頭的位置，得到的數(shù)據(jù)為I1(A)120125130135140145I2/(mA)20.016.713.210.06.73.3乙圖7­3­19在圖7­3­19乙所示的坐標紙上以I1為縱坐標、I2為橫坐標，畫出所對應(yīng)的I1­I2曲線；利用所得曲線求得歐姆表內(nèi)電源的電動勢E_V，歐姆表內(nèi)阻r_；將該歐姆表兩個表筆短接，歐姆表的電流為I_A.【解析】把R1和A1整體等效為一個電壓表，測量路端電壓根據(jù)閉合電路歐姆定律，I1(R1R0)E(I1I2)r，即I1I2，結(jié)合圖象可以求得E1.50 Vr15.0 .短路電流為0.1 A.【答案】如圖；1.50(1.481.51)；15.0(14.0160)；0.1(0.090.11)