第2講電學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新1.(2018青海西寧二模)(14分)要測(cè)量某種合金的電阻率.(1)若合金絲長(zhǎng)度為L(zhǎng),直徑為D,阻值為R,則其電阻率=.用螺旋測(cè)微器測(cè)合金絲的直徑如圖(甲)所示,讀數(shù)為mm.(2)圖(乙)是測(cè)量合金絲阻值的原理圖,S2是單刀雙擲開(kāi)關(guān).根據(jù)原理圖在圖(丙)中將實(shí)物連線(xiàn)補(bǔ)充完整.(3)閉合S1,當(dāng)S2處于位置a時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)分別為U1=1.35 V,I1=0.30 A;當(dāng)S2處于位置b時(shí),電壓表和電流表的示數(shù)分別為U2= 0.92 V,I2=0.32 A.根據(jù)以上測(cè)量數(shù)據(jù)判斷,當(dāng)S2處于位置(選填“a”或“b”)時(shí),測(cè)量相對(duì)準(zhǔn)確,測(cè)量值Rx= .(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析:(1)金屬絲電阻R=UI=LS=L(D2)2,則電阻率=RD24L;由圖示螺旋測(cè)微器可知,其示數(shù)為0.5 mm+15.00.01 mm=0.650 mm;(2)如圖所示(3)電流表內(nèi)阻較大、分壓明顯,故接b位置時(shí)更加準(zhǔn)確,即S2處于位置b,根據(jù)歐姆定律,則有Rx=0.920.32 =2.9 .答案:(1)RD24L0.650(2)見(jiàn)解析圖(3)b2.92.(2018天津南開(kāi)區(qū)二模)(14分)用如圖所示的多用電表測(cè)量電阻,要用到選擇開(kāi)關(guān)T和兩個(gè)部件P,Q.請(qǐng)根據(jù)下列步驟完成電阻測(cè)量:旋動(dòng)部件,使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線(xiàn).將T旋轉(zhuǎn)到電阻擋“100”的位置.將插入“+”“-”插孔的表筆短接,旋動(dòng)部件,使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的(填“0刻線(xiàn)”或“刻線(xiàn)”).將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小.為了得到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,請(qǐng)從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟,并按的順序進(jìn)行操作,再完成讀數(shù)測(cè)量.A.將T旋轉(zhuǎn)到電阻擋“1k”的位置B.將T旋轉(zhuǎn)到電阻擋“10”的位置C.將兩表筆的金屬部分分別與被測(cè)電阻的兩根引線(xiàn)相接D.將兩表筆短接,旋動(dòng)合適部件,對(duì)電表進(jìn)行校準(zhǔn)某同學(xué)用該多用電表測(cè)量一個(gè)量程為3 V的電壓表的內(nèi)阻,他選擇了電阻擋“100”并進(jìn)行了正確的操作.測(cè)量時(shí)指針位置如圖所示,得出電壓表內(nèi)阻為3.00103 ,此時(shí)電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了.已知多用電表歐姆擋表盤(pán)中央刻度值為“15”,表內(nèi)電池電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,則電壓表的示數(shù)應(yīng)為V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).解析:旋動(dòng)機(jī)械調(diào)零旋鈕P,使指針對(duì)準(zhǔn)電流的“0”刻線(xiàn).將插入“+”“-”插孔的表筆短接,旋動(dòng)歐姆調(diào)零旋鈕Q,使指針對(duì)準(zhǔn)電阻的0刻線(xiàn).將兩表筆分別與待測(cè)電阻相接,指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,說(shuō)明所選擋位太小,為準(zhǔn)確測(cè)量電阻阻值,應(yīng)將T旋轉(zhuǎn)到電阻擋“1k”的位置,然后進(jìn)行歐姆調(diào)零,然后再測(cè)電阻阻值,故正確操作為ADC.歐姆表的內(nèi)電阻等于中值電阻,R=15100 =1 500 ;電壓表的內(nèi)電阻RV=3 000 ;故電壓表讀數(shù)為U=IRV=ER+RVRV=1.51 500+3 0003 000 V=1.0 V.答案:PQ0刻線(xiàn)ADC1.03.(2018江蘇一模)(14分)鋰電池具有能量密度大、重量輕、壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),已得到了廣泛應(yīng)用.圖(甲)為某國(guó)產(chǎn)手鉆內(nèi)的可充電的鋰電池,該電池標(biāo)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)為12 V.某實(shí)驗(yàn)小組想測(cè)定它的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻.同學(xué)們上網(wǎng)查得該電池的內(nèi)電阻很小,大約只有幾十毫歐.他們從實(shí)驗(yàn)室找到了兩個(gè)開(kāi)關(guān)S1和S2、一個(gè)雙量程電壓表V(03 V,015 V,內(nèi)阻約幾千歐)以及一個(gè)電阻箱(99.999 ,精度 0.001 ).并設(shè)計(jì)了如圖(乙)所示的電路.接著完成了以下的實(shí)驗(yàn) 步驟:a.按圖(乙)所示電路連接實(shí)物電路;b.保持開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi),閉合開(kāi)關(guān)S1,讀出電壓表示數(shù)U1;c.把電阻箱調(diào)到適當(dāng)?shù)淖柚?再閉合開(kāi)關(guān)S2,此時(shí)電壓表的示數(shù)U2如圖(丁)所示,電阻箱R的示數(shù)如圖(戊)所示;d.記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并計(jì)算出鋰電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻;e.實(shí)驗(yàn)完畢,整理實(shí)驗(yàn)器材.請(qǐng)完成下列問(wèn)題:(1)請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn),按圖(乙)電路圖將圖(丙)中實(shí)物電路連接好.(2)根據(jù)圖(丁)和圖(戊)可知U2=V、R=.(3)如果步驟b中測(cè)得U1=12.5 V,根據(jù)以上測(cè)量數(shù)據(jù)可以計(jì)算出該電池的電動(dòng)勢(shì)E=V,內(nèi)電阻r=.(4)請(qǐng)?zhí)岢鲈撔〗M操作中不當(dāng)或可以改進(jìn)的地方: .解析:(1)畫(huà)出按圖(乙)電路圖所示的實(shí)物圖,如圖所示.(2)根據(jù)圖(丁)和圖(戊)可知:電壓表讀數(shù)為U2=10.5 V電阻箱讀數(shù)為R=0.504 .(3)設(shè)電壓表內(nèi)阻為RV,如果步驟b中測(cè)得U1=12.5 V,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得U1=RVRV+rE因?yàn)镽Vr,則RVRV+r1故有E=U1=12.5 V根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=U2R(R+r)將U2=10.5 V,R=0.504 以及E=12.5 V代入可得內(nèi)阻r=ERU2-R= 0.096 .(4)該小組操作中只測(cè)了兩組數(shù)據(jù),誤差較大,故可以改變電阻箱的阻值,重新進(jìn)行測(cè)量,測(cè)多組數(shù)據(jù)取平均值或用圖像處理數(shù)據(jù),來(lái)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精確.答案:(1)見(jiàn)解析圖(2)10.50.504(3)12.50.096(4)改變電阻箱的阻值,重新進(jìn)行測(cè)量,測(cè)多組數(shù)據(jù)取平均值或用圖像處理數(shù)據(jù)4.(2018黑龍江大慶二模)(14分)現(xiàn)有一個(gè)阻值大約為20 的電阻,為了更精確地測(cè)量其電阻,實(shí)驗(yàn)室給出了以下器材:電流表G1(050 mA,內(nèi)阻r1=3 )電流表G2(0100 mA,內(nèi)阻r2=1 )定值電阻R1(R1=150 )定值電阻R2(R2=15 )滑動(dòng)變阻器R(05 )干電池(1.5 V,內(nèi)阻不計(jì))開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖(甲)所示的電路圖,其中A,B一個(gè)為被測(cè)電阻、一個(gè)為定值電阻,請(qǐng)問(wèn)圖中電阻(填“A”或“B”)為被測(cè)電阻,定值電阻應(yīng)選(填“R1”或“R2”).(2)若某次測(cè)得電流表G1,G2的示數(shù)分別為I1,I2.則被測(cè)電阻的大小為(用已知和測(cè)量物理量的符號(hào)表示).(3)若通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,該同學(xué)測(cè)得多組I1,I2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出I1,I2的圖像如圖(乙)所示,并求得圖像的斜率k=1.85,則被測(cè)電阻的大小為 (保留三位有效數(shù)字).解析:(1)G1和定值電阻A串聯(lián)相當(dāng)于電壓表,兩電流表讀數(shù)之差可測(cè)出流過(guò)被測(cè)電阻B的電流,從而計(jì)算出被測(cè)電阻B的阻值.故圖中電阻B為被測(cè)電阻.為使兩電流表偏轉(zhuǎn)比例相近,兩支路電阻應(yīng)相近,則定值電阻應(yīng)選R2.(2)被測(cè)電阻的電流I=I2-I1,被測(cè)電阻的電壓U=I1(r1+R2),則被測(cè)電阻的阻值R=I1(r1+R2)I2-I1.(3)由R=I1(r1+R2)I2-I1可得I2=(1+r1+R2R)I1;對(duì)比圖像可得1+r1+R2R=k=1.85,解得R=3+150.85 21.2 .答案:(1)BR2(2)I1(r1+R2)I2-I1(3)21.25.(2018四川宜賓模擬)(14分)某同學(xué)想測(cè)量一個(gè)量程為03 V,內(nèi)阻約3 k的電壓表V的內(nèi)阻Rx,所用的實(shí)驗(yàn)器材有:待測(cè)電壓表V;電流表A(量程01.2 mA,內(nèi)阻為RA=100 );滑動(dòng)變阻器R1(0500 );定值電阻R=5.0 k;電阻箱R0(09 999.9 );電源E(電動(dòng)勢(shì)8 V,內(nèi)阻較小);開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干.(1)要把電流表A改為量程012 V的電壓表,應(yīng)與電流表A串聯(lián)的電阻箱R0電阻調(diào)為 ;(2)按如圖(a)所示電路連接好電路,將電阻箱阻值按照上述第(1)問(wèn)計(jì)算結(jié)果調(diào)節(jié)好,閉合開(kāi)關(guān)S前應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到最(選填“左”或“右”)端.實(shí)驗(yàn)中,多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,記下電壓表V的示數(shù)U和電流表A的示數(shù)I;(3)該同學(xué)以I為縱坐標(biāo),U為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖如圖(b)所示.由電路圖可知I與U的關(guān)系式為I=(用題中所給物理量符號(hào)表示),結(jié)合圖線(xiàn)(b)和已知數(shù)據(jù)可求得待測(cè)電壓表內(nèi)阻Rx=k;(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(4)該同學(xué)還想利用圖(a)電路,測(cè)量一量程為01 V、內(nèi)阻約2 k的電壓表內(nèi)阻,為保證實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量數(shù)據(jù)變化范圍盡量大,只需更換一個(gè)定值電阻即可,若有四個(gè)阻值分別為2.0 k,8.0 k, 14.0 k,20.0 k的定值電阻可供選擇,他應(yīng)選用阻值為 k的定值電阻.解析:(1)與電流表A串聯(lián)的電阻箱R0電阻為R0=UIg-RA=121.210-3 -100 =9 900 .(2)閉合開(kāi)關(guān)S前應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到最左端.(3)根據(jù)歐姆定律得I=U+RRxUR0+RA=1+RRxR0+RAU,圖像的斜率k=1+RRxR0+RA,由數(shù)學(xué)知識(shí)可得k=7.202.8010-4.代入數(shù)據(jù)解得Rx3.2 k.(4)測(cè)量量程為01 V、內(nèi)阻約2 k電表內(nèi)阻,則此電壓表的最大電壓為1 V,最大電流為I1=U1R1.定值電阻與電壓表串聯(lián),電源電壓為8 V,所以定值電阻最大電壓為 7 V,最大電流為I1,則定值電阻R=U2I1=U2U1R1= U2U1R1=712 k=14.0 k.所以應(yīng)選用阻值為14.0 k的定值電阻.答案:(1)9 900(2)左(3)1+RRxR0+RAU3.2(3.03.3均可)(4)14.06.(2018安徽二模)(15分)LED綠色照明技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活.某實(shí)驗(yàn)小組要精確測(cè)定額定電壓為3 V的LED燈正常工作時(shí)的電阻,已知該燈正常工作時(shí)電阻大約500 ,電學(xué)符號(hào)與小燈泡電學(xué)符號(hào) 相同.實(shí)驗(yàn)室提供的器材有:A.電流表A1(量程為0至50 mA,內(nèi)阻RA1約為3 )B.電流表A2(量程為0至3 mA,內(nèi)阻RA2=15 )C.定值電阻R1=697 D.定值電阻R2=1 985 E.滑動(dòng)變阻器R(0至20 )一個(gè)F.電壓表V(量程為0至12 V,內(nèi)阻RV=1 k)G.蓄電池E(電動(dòng)勢(shì)為12 V,內(nèi)阻很小)F.開(kāi)關(guān)S一個(gè)(1)如圖所示,請(qǐng)選擇合適的器材,電表1為,電表2為,定值電阻為.(填寫(xiě)器材前的字母編號(hào))(2)將采用的電路圖補(bǔ)充完整.(3)寫(xiě)出測(cè)量LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式Rx=(填字母),當(dāng)表達(dá)式中的(填字母)達(dá)到,記下另一電表的讀數(shù)代入表達(dá)式,其結(jié)果為L(zhǎng)ED燈正常工作時(shí)電阻.解析:(1)由電表2、一定值電阻和LED燈連接關(guān)系,可知電表2與一定值電阻串聯(lián)后可測(cè)LED燈的電壓,將電流表和定值電阻之間組合可發(fā)現(xiàn)定值電阻R2和電流表A2兩者組合,可測(cè)得的最大電壓為3 mA (15 +1 985 )=6 V,因?yàn)長(zhǎng)ED燈的額定電壓為3 V,所以使用定值電阻R2和電流表A2與LED燈并聯(lián)較為合理,這樣使指針的偏角正好合適.LED燈的額定電流大約為3V500=6 mA,因?yàn)殡姳?測(cè)量該支路的電流,可以發(fā)現(xiàn)使用電壓表V來(lái)測(cè)電流較為合理,可測(cè)得的最大電流為12V1k= 12 mA.綜上所述,電表1為F,電表2為B,定值電阻為D.(2)連接電路圖,其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,如圖所示.(3)根據(jù)歐姆定律,可得LED兩端的電壓為I2(R2+RA2),流過(guò)LED燈的電流為URV-I2,所以LED燈正常工作時(shí)的電阻表達(dá)式Rx=I2(R2+RA2)URV-I2.LED燈的額定電壓為 3 V,要使LED燈兩端的電壓為3 V,需使I2=3V15+1 985=1.5 mA,此時(shí)所測(cè)得的Rx為L(zhǎng)ED燈正常工作時(shí)的電阻.答案:(1)FBD(2)見(jiàn)解析圖(3)I2(R2+RA2)URV-I2I21.5 mA7.(2018北京海淀區(qū)二模)(15分)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)中,小燈泡的規(guī)格為“3.0 V,0.5 A”,實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示.現(xiàn)備有下列器材:A.電流表A(量程00.6 A,內(nèi)阻約0.1 )B.電壓表V(量程03 V,內(nèi)阻約3 k)C.滑動(dòng)變阻器R1(05 ,3.0 A)D.滑動(dòng)變阻器R2(0100 ,1.25 A)E.電源E(電動(dòng)勢(shì)為3.0 V,內(nèi)阻不計(jì))F.開(kāi)關(guān)S和若干導(dǎo)線(xiàn)(1)為了調(diào)節(jié)方便,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用(請(qǐng)?zhí)顚?xiě)選項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母).(2)請(qǐng)根據(jù)圖1中的電路,用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn),將圖2中的器材連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路.(不要改動(dòng)已連接的導(dǎo)線(xiàn))(3)測(cè)得通過(guò)小燈泡的電流與加在它兩端的電壓數(shù)據(jù),如下表所示.組數(shù)1234567U/V00.200.501.001.502.003.00I/A00.090.210.340.400.460.50根據(jù)上表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在圖3所示的坐標(biāo)圖上作出該燈泡的I-U圖線(xiàn).由圖線(xiàn)發(fā)現(xiàn)在電流I增大過(guò)程中,小燈泡電阻(選填“減小”“不變”或“增大”).(4)由I-U圖線(xiàn)可知,小燈泡兩端電壓為2.4 V時(shí)的實(shí)際功率是W(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).解析:(1)為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇C.(2)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖,實(shí)物圖如圖(甲)所示.(3)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn),然后根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖像如圖(乙)所示.由圖像可知,隨電流I增大電壓U增大,且電壓與電流的比值增大,即燈泡電阻增大;(4)由圖像可知,當(dāng)U=2.4 V時(shí),I=0.48 A,燈泡實(shí)際功率P=UI=2.40.48 W1.2 W.答案:(1)C(2)見(jiàn)解析圖(甲)(3)圖像見(jiàn)解析圖(乙)增大(4)1.2