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專題強化練(十六) 電學實驗 1．某電壓表的內阻在20～50 kΩ之間，現(xiàn)要測量其內阻，實驗室提供下列可供選用的器材：待測電壓表V(量程3 V)、電流表A1(量程200 μA)、電流表A2(量程5 mA)、電流表A3(量程0.6 A)、滑動變阻器R(最大值1 kΩ)、電源E(電動勢4 V)、開關S. (1)在所提供的電流表中，應選用__________． (2)為了減小誤差，要求測量多組數(shù)據(jù)，試在方框中畫出符合要求的電路圖． 解析：(1)電壓表的讀數(shù)即為其內阻的電壓U，若將它與電流表串聯(lián)，測出流過它(即流過其內阻)的電流I，即可轉化為由“伏安法”測出其內阻RV＝.取電壓表內阻的最小可能值20 kΩ，并結合電壓表的量程3 V，可求得流過電流表的最大電流Imax＝A＝1.510－4A＝0.15 mA＝150 μA.為使與電壓表串聯(lián)的電流表能大角度偏轉(這樣讀數(shù)誤差小)，而其又不被損壞，應選A1.根據(jù)電流表、電壓表示數(shù)，可求得電壓表內阻RV＝. (2)實驗要求測多組數(shù)據(jù)，因此實驗電路中滑動變阻器應接成分壓式，電路圖如圖所示． 答案：(1)A1　(2)電路圖見解析圖 2．為了測量一微安表頭A的內阻，某同學設計了如圖所示的電路．圖中，A0是標準電流表，R0和RN分別是滑動變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關和單刀單擲開關，E是電池．完成下列實驗步驟中的填空： (1)將S撥向接點1，接通S1，調節(jié)__________，使待測表頭指針偏轉到適當位置，記下此時________________的讀數(shù)I. (2)然后將S撥向接點2，調節(jié)__________，使_________________，記下此時RN的讀數(shù)． (3)多次重復上述步驟，計算RN讀數(shù)的__________，此即為待測微安表頭內阻的測量值． 解析：(1)將S撥向接點1，接通S1，調節(jié)R0使待測表頭指針偏轉到適當位置，記下此時標準電流表讀數(shù)I. (2)然后將S撥向接點2，調節(jié)RN，使標準電流表的讀數(shù)仍為I，記下此時RN的讀數(shù)． (3)多次重復上述過程，計算RN讀數(shù)的平均值，此即為待測微安表頭內阻的測量值． 答案：(1)R0　標準電流表(或A0) (2)RN　標準電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I (3)平均值 3.(2018湖北聯(lián)考)如圖所示是用半偏法測量電壓表內阻的電路圖．以下是備用儀器： A．待測電壓表(3 V，內阻1 500 Ω左右) B．電源E(4 V，2 A，內阻很小) C．電阻箱(0～999.9 Ω) D．電阻箱(0～9 999.9 Ω) E．滑動變阻器(0～20 Ω，3 A) F．滑動變阻器(0～2 000 Ω，2 A) G．開關兩個，導線若干 (1)為保證測量精度，電阻箱應選__________；滑動變阻器應選__________．(填代號) (2)完善下列實驗步驟： a．閉合開關K2并將滑動變阻器的滑片調至________，然后閉合開關K1； b．調節(jié)滑動變阻器使電壓表恰好滿偏； c．____________________，使電壓表的指針恰好指在中間刻度(半偏)，此時電阻箱的示數(shù)為R.那么，該電壓表內阻的測量值為____________．測量值和真實值比較數(shù)值__________(填“偏大”“偏小”或“相等”)． 解析：(1)在半偏法測電阻的實驗中，電阻箱的阻值應與待測電壓表的阻值相近，故電阻箱應選D，而滑動變阻器采用分壓式接法，為了調節(jié)方便，故滑動變阻器應選最大阻值較小的E. (2)a.在測量數(shù)據(jù)時，電壓要從較小數(shù)值開始變化，因而滑動變阻器開始時應在最左端．c.由于采用半偏法測量，因而應斷開開關K2，調節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表的指針恰好在中間刻度，即半偏，由串聯(lián)電路知識可知，電壓相等，電流相等，因而電壓表的內阻的測量值為R.但開關K2斷開，電阻增大，分壓增大，而電壓表示數(shù)為原來的一半時，電阻箱分壓要略大于一半，故電阻箱的阻值即測量值比電壓表的內阻要偏大． 答案：(1)D　E　(2)a.最左端　c．斷開開關K2，調節(jié)電阻箱的阻值　R　偏大 4．某同學用量程為1 mA、內阻為120 Ω的表頭按圖甲所示電路改裝成量程分別為1 V和1 A的多用電表．圖中R1和R2為定值電阻，S為開關．回答下列問題： (1)根據(jù)圖甲所示的電路，在圖乙所示的實物圖上連線． (2)開關S閉合時，多用電表用于測量__________(填“電流”“電壓”或“電阻”)；開關S斷開時，多用電表用于測量__________(填“電流”“電壓”或“電阻”)． (3)表筆A應為__________色(填“紅”或“黑”)． (4)定值電阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω.(結果取3位有效數(shù)字) 解析：(2)開關S閉合時，電阻R1與電流表并聯(lián)，多用電表用于測量電流．開關S斷開時，電阻R2與電流表串聯(lián)，多用電表用于測量電壓． (3)根據(jù)電流應從電流表或電壓表的正接線柱進，從負接線柱出，即從表筆A流出，表筆A應為黑色，表筆B應為紅色． (4)開關S斷開時，由串聯(lián)電路知識，Ig(R2＋r)＝U，解得R2＝880 Ω；開關S閉合時，由并聯(lián)電路知識，Ig(R2＋r)＝(I－Ig)R1，解得R1≈1.00 Ω. 答案：(1)連線如圖所示　(2)電流　電壓 (3)黑　(4)1.00　880 5．(2018信陽聯(lián)考)要測一個待測電阻Rx(約200 Ω)的阻值，實驗室提供了如下器材： 電源E：電動勢3.0 V，內阻不計； 電流表A1：量程0～10 mA，內阻r1約50 Ω； 電流表A2：量程0～500 μA，內阻r2約1 000 Ω； 滑動變阻器R1：最大阻值20 Ω，額定電流2 A； 定值電阻R2＝5 000 Ω； 定值電阻R3＝500 Ω； 開關S及導線若干． (1)為了測定待測電阻上的電壓，可以將電流表______(選填“A1”或“A2”)串聯(lián)定值電阻__________(選填“R2”或“R3”)，將其改裝成一個量程為3.0 V的電壓表． (2)如圖所示為測量電阻Rx的甲、乙兩種電路圖，其中用到了改裝后的電壓表和另一個電流表，則應選電路圖__________(選填“甲”或“乙”)． (3)若所選測量電路中電流表的讀數(shù)為I＝6.2 mA，改裝后的電壓表讀數(shù)為1.20 V．根據(jù)電流表和電壓表的讀數(shù)，并考慮電壓表內阻，求出待測電阻Rx＝__________________________Ω. 解析：(1)為了測定待測電阻上的電壓，要改裝量程為3.0 V的電壓表，則可以將量程較小的電流表A2串聯(lián)定值電阻，此電阻的大小為：R＝－rg＝Ω－1 000 Ω＝5 000 Ω，故需串聯(lián)定值電阻R2. (2)因待測電阻的阻值較小，故選用電流表外接電路，故選甲電路． (3)電壓表讀為1.20 V，則通過電壓表的電流為IV＝＝ A＝200 μA，通過待測電阻的電流為I＝6.2 mA－0.2 mA＝6 mA，則待測電阻Rx＝＝Ω＝200 Ω. 答案：(1)A2　R2　(2)甲　(3)200 6．導電玻璃是制造LCD的主要材料之一．為測量導電玻璃的電阻率，某小組同學選取長度L＝25.00 cm、直徑d＝0.900 mm的圓柱體導電玻璃進行實驗，用歐姆表粗測該導電玻璃的電阻Rx，發(fā)現(xiàn)其電阻約12.0 Ω.主要步驟如下，完成下列填空． (1)為精確測量Rx的阻值，該小組設計了如圖所示的實驗電路．可供使用的主要器材如下：電源E：電動勢4.5 V，內阻約1 Ω； 定值電阻R0：阻值為20 Ω； 電壓表V1：量程3 V，內阻約3 kΩ； 電壓表V2：量程15 V，內阻約15 kΩ； 電壓表A1：量程200 mA，內阻約1.5 Ω； 電壓表A2：量程3 A，內阻約0.5 Ω； 滑動變阻器R1：阻值范圍0～1 kΩ； 滑動變阻器R2：阻值范圍0～20 Ω. ①圖中電壓表應選用__________；電流表應選用____________；滑動變阻器應選用__________．(填器材代號) ②該小組進行了如下操作： a．將滑動變阻器的滑片移到最右端，將S1撥到位置1，閉合S2，調節(jié)滑動變阻器，讀出電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.185 A和2.59 V； b．將滑動變阻器的滑片移到最右端，將S1撥到位置2，調節(jié)滑動變阻器，讀出電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.125 A和2.65 V； c．將滑動變阻器的滑片移到最右端，斷開S2. 可求得Rx＝__________Ω. (2)由以上實驗可求得該導電玻璃電阻率的值ρ＝______Ωm. 解析：(1)電源電動勢為4.5 V，小于電壓表V2量程的，因此結合待測電阻Rx的粗測阻值，可知電壓表應選用量程為3 V的電壓表V1；電流表應選用量程為200 mA的電流表A1；滑動變阻器應選用最大阻值與待測導電玻璃阻值差不多的滑動變阻器R2.設電流表內阻為RA，對操作步驟a，由歐姆定律可得U1＝I1(RA＋Rx)；對操作步驟b，由歐姆定律可得U2＝I2(RA＋R0)；聯(lián)立解得Rx＝－＋R0＝12.8 Ω. (2)由電阻定律得Rx＝，S＝，解得該導電玻璃的電阻率ρ＝3.2610－5 Ωm. 答案：(1)①V1　A1　R2　②12.8 (2)3.2610－5 7．(2017天津卷)某探究性學習小組利用如圖所示的電路測量電池的電動勢和內阻．其中電流表A1的內阻r1＝1.0 kΩ，電阻R1＝9.0 kΩ，為了方便讀數(shù)和作圖，給電池串聯(lián)一個R0＝3.0 Ω的電阻． (1)按圖示電路進行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導線中，混進了一條內部斷開的導線．為了確定哪一條導線內部是斷開的，將開關S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a、b′間電壓，讀數(shù)不為零，再測量a、a′間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是________導線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是________導線斷開． (2)排除故障后，該小組順利完成實驗．通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖象如圖．由I1I2圖象得到電池的電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω. 解析：(1)良好的同一根導線上任何兩點都不會存在電勢差，若一根導線兩端有電勢差，則導線斷開．a(chǎn)、b′間的電壓不為零，說明a、a′或a、b′間有一處導線斷開，若a、a′間電壓不零，說明aa′導線斷開；若a、a′間電壓為零，則一定是bb′導線斷開． (2)法一：將電流表A1和R1串聯(lián)當成電壓表使用，電壓測量值U＝I1(r1＋R1)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I1(r1＋R1)＝E－I2(r＋R0)，整理得I1＝－I2，由題圖可知，縱軸截距b＝0.1410－3A＝，所以電動勢E＝0.1410－3(1103＋9103)V＝1.4 V，斜率的絕對值表示，即|k|＝＝，解得r≈0.5 Ω. 法二：在給出的圖象中取兩個點，讀數(shù)分別為 I1＝0.12 mA、I2＝60 mA， I1′＝0.07 mA、I2′＝200 mA. 據(jù)閉合電路歐姆定律知： E＝(I1＋I2)(R0＋r)＋I1(r1＋R1)， 將上述兩組數(shù)據(jù)代入可得： 電動勢E≈1.4 V，內阻r≈0.57 Ω. 答案：(1)aa′　bb′　(2)1.4(1.36～1.44均可) 0．5(0.4～0.6均可)