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“分門別類”重溫基礎(chǔ)實驗——系統(tǒng)方法 1．(2018全國卷Ⅱ)某同學(xué)組裝一個多用電表。可選用的器材有：微安表頭(量程100 μA， 內(nèi)阻900 Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99 999.9 Ω)；導(dǎo)線若干。 要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋。 回答下列問題： (1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。 (2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1＝________Ω，R2＝________Ω。(保留到個位) 解析：(1)微安表頭改裝成毫安電流表需要并聯(lián)一個小電阻，再把電流表改裝成電壓表，需要串聯(lián)一個大電阻，電路如圖所示。 (2)接a時改裝成量程為1 mA的電流表，有IgRg＝(I－Ig)R1，解得R1＝100 Ω；接b時改裝成量程為3 V的電壓表，有U＝IgRg＋I(xiàn)R2，解得R2＝2 910 Ω。 答案：(1)見解析圖　(2)100　2 910 2．一只小燈泡標(biāo)有“3.6 V，0.3 A”，某同學(xué)想研究它的燈絲電阻與溫度的關(guān)系。 (1)該同學(xué)先用多用電表的電阻擋“1”倍率調(diào)零后，初測小燈泡冷態(tài)時的電阻，如圖所示，則冷態(tài)電阻為________。 (2)實驗室提供導(dǎo)線和開關(guān)及下列器材： A．電源E(電動勢為6.0 V) B．電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻約為2 kΩ) C．電壓表V2(量程5 V，內(nèi)阻約為4 kΩ) D．電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω) E．電流表A2(量程100 mA，內(nèi)阻約為2 Ω) F．滑動變阻器R1(最大阻值為10 Ω，額定電流2 A) G．滑動變阻器R2(最大阻值為100 Ω，額定電流1 A) 為了便于調(diào)節(jié)，減小讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差，電壓表、電流表和滑動變阻器分別應(yīng)選________(填所選儀器前的字母序號)，并在虛線框內(nèi)畫出電路圖。 (3)根據(jù)正確設(shè)計的實驗電路圖，測得電壓、電流，如表所示： 電壓/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 電流/A 0 0.051 0.105 0.165 0.205 0.235 0.260 0.280 0.300 實驗數(shù)據(jù)表明，小燈泡的電阻隨溫度升高而______(選填“增大”“減小”或“不變”)。若將此小燈泡與電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源及阻值為9 Ω的電阻串聯(lián)，則小燈泡的功率約為________W(保留兩位小數(shù))。 解析：(1)冷態(tài)電阻由多用電表讀數(shù)可得：71 Ω＝7 Ω。 (2)小燈泡額定電壓為3.6 V，故電壓表選擇量程為5 V的C；額定電流為0.3 A，則電流表選擇0.6 A量程的D； 為了便于調(diào)節(jié)，減小讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差，滑動變阻器采用分壓接法，選擇小電阻即可，故選擇F；被測電阻阻值較小，故采用電流表外接，電路圖如圖所示。 (3)實驗數(shù)據(jù)表明，小燈泡的電阻隨溫度升高而增大。把定值電阻等效為電源內(nèi)阻，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E＝U＋I(xiàn)(r＋R0)，U＝3－10I，作出電源的IU圖像，如圖所示，電源圖像與小燈泡伏安特性曲線的交點坐標(biāo)值是小燈泡的實際電壓與實際電流，由圖像可知，小燈泡兩端電壓為1.2 V，電流為0.18 A，小燈泡實際功率為P＝ UI＝1.20.18 W≈0.22 W。 答案：(1)7 Ω(或7.0 Ω)　(2)C、D、F　見解析圖 (3)增大　0.22 3．(2019屆高三濟(jì)寧模擬)某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的電路來測量電源電動勢E、內(nèi)阻r和電阻R1的阻值。實驗器材有：待測電源(電動勢為E，內(nèi)阻為r)；待測電阻R1；電壓表V(量程1.5 V，內(nèi)阻很大)；電阻箱R(0～99.99 Ω)；開關(guān)S1；單刀雙擲開關(guān)S2；導(dǎo)線若干。 (1)先測量電阻R1的阻值，請將該同學(xué)的操作補充完整。 ①閉合S1，將S2切換到a，調(diào)節(jié)電阻箱，讀出其示數(shù)R0和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U1； ②保持電阻箱示數(shù)不變，將S2切換到b讀出電壓表的示數(shù)U2； ③電阻R1的表達(dá)式為R1＝________。 (2)該同學(xué)已經(jīng)測得電阻R1＝4.95 Ω，繼續(xù)測量電源電動勢E和內(nèi)阻r的做法是：閉合S1，將S2切換到a，多次調(diào)節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱示數(shù)R和對應(yīng)的電壓表示數(shù)U，由測得的數(shù)據(jù)，繪出了如圖乙所示的 圖線，則電源電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)。 解析：(1)③根據(jù)串、并聯(lián)電路規(guī)律可知，R1兩端的電壓U′＝U2－U1，電流I＝，則由歐姆定律可知，R1＝R0。 (2)在閉合電路中，電源電動勢：E＝U＋I(xiàn)(r＋R1)＝U＋(r＋R1)，變形可得：＝＋，由題圖乙可知，縱軸截距為0.7 V－1，即＝0.7 V－1，解得：E≈1.43 V；圖像斜率k＝＝＝4.2，電源內(nèi)阻r＝kE－R1＝(4.21.43－4.95)Ω≈1.06 Ω。 答案：(1)③R0　(2)1.43　1.06(或1.05) 4．(2018南平質(zhì)檢)為測定待測電阻Rx的阻值(約為200 Ω)，實驗室提供如下器材： 電池組E：電動勢3 V，內(nèi)阻不計； 電流表A1：量程15 mA，內(nèi)阻約為100 Ω； 電流表A2：量程300 μA，內(nèi)阻為1 000 Ω； 滑動變阻器R1：阻值范圍0～20 Ω，額定電流2 A； 定值電阻R2：阻值為9 000 Ω，額定電流10 mA； 定值電阻R3：阻值為200 Ω，額定電流0.1 A； 開關(guān)S、導(dǎo)線若干。 實驗中要求準(zhǔn)確地測量Rx的阻值，請回答下列問題： (1)正確選取器材，在方框內(nèi)畫出測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明所選器材的符號。 (2)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，兩表的示數(shù)如圖所示，可讀出電流表A1的示數(shù)是________mA，電流表A2的示數(shù)是________μA，則待測電阻Rx的阻值是________Ω(計算結(jié)果保留一位小數(shù))。 (3)僅從實驗原理產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的角度分析，Rx的測量值________(選填“>”“＝”或“<”)真實值。 解析：(1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表A2與定值電阻串聯(lián)組成電壓表；改裝后電壓表量程應(yīng)為3 V，則定值電阻阻值R＝＝9 000 Ω，故選定值電阻R2；滑動變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法；由前述電流表A2的改裝方法，可求出改裝后的電壓表內(nèi)阻為RV＝1 000 Ω＋9 000 Ω＝10 000 Ω，故電流表應(yīng)采用外接法，電路圖如圖所示。 (2)由題圖可知，電流表A1的示數(shù)為8.0 mA，電流表A2的示數(shù)是150 μA；待測電阻兩端電壓U＝I2RV＝15010－610 000 V＝1.5 V，測得待測電阻Rx＝＝ Ω≈191.1 Ω。 (3)實驗中能同時準(zhǔn)確地測量出Rx兩端的電壓和通過Rx的電流，所以僅從實驗原理產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的角度分析，Rx的測量值＝真實值。 答案：(1)見解析圖　(2)8.0　150　191.1　(3)＝ 5．(2018江蘇高考)一同學(xué)測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (1)圖1所示是該同學(xué)正準(zhǔn)備接入最后一根導(dǎo)線(圖中虛線所示)時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處。 (2)實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數(shù)I，以及計算的數(shù)據(jù)見下表： R/Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I/A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 /A－1 6.7 5.9 5.3 4.5 3.8 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖2方格紙上作出R關(guān)系圖像。 由圖像可計算出該干電池的電動勢為________V；內(nèi)阻為________Ω。 (3)為了得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果，在測出上述數(shù)據(jù)后，該同學(xué)將一只量程為100 mV的電壓表并聯(lián)在電流表的兩端。調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.33 A時，電壓表的指針位置如圖3所示，則該干電池的電動勢應(yīng)為________V；內(nèi)阻應(yīng)為________Ω。 解析：(1)在電學(xué)實驗中，連接電路時應(yīng)將開關(guān)斷開，電阻箱的阻值調(diào)為最大，以確保實驗儀器、儀表的安全。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝I(R＋r)，整理可得R＝－r＝E－r，即R圖像為直線。描點連線后圖像如圖所示。 根據(jù)圖像可知r＝1.2 Ω，圖像的斜率為電動勢E，在R圖像上取兩點(2,1.58)、(5,5.71)，則E＝ V≈1.38 V。 (3)題圖3的讀數(shù)為6610－3 V，根據(jù)歐姆定律，得電流表的內(nèi)阻rA＝＝ Ω＝0.2 Ω，由E＝I(R＋r′＋rA)得R＝E－(r′＋rA)，R 圖像的斜率仍為電動勢E，即 E＝1.38 V，而干電池的內(nèi)阻應(yīng)為r′＝r－rA＝1.0 Ω。 答案：(1)開關(guān)未斷開；電阻箱阻值為零。(2)見解析圖　1.38　1.2　(3)1.38　1.0 6．在“測定金屬的電阻率”實驗中： (1)為了測量金屬絲的電阻Rx的阻值，實驗室提供如下實驗器材： A．待測金屬絲Rx(約100 Ω) B．電動勢E＝6 V，內(nèi)阻很小的直流電源 C．量程50 mA，內(nèi)阻約為50 Ω的電流表 D．量程0.6 A，內(nèi)阻約為0.2 Ω的電流表 E．量程6 V，內(nèi)阻約為15 kΩ的電壓表 F．最大阻值15 Ω，最大允許電流1 A的滑動變阻器 G．最大阻值15 kΩ，最大允許電流0.5 A的滑動變阻器 H．開關(guān)一個，導(dǎo)線若干 ①為了操作方便，且能比較精確地測量金屬絲的電阻值，電流表選用________，滑動變阻器選用________(填寫選用器材前的字母代號)； ②根據(jù)所選用的實驗器材，設(shè)計出測量電阻的甲、乙兩種電路，為盡可能減少實驗誤差，應(yīng)采用圖________(選填“甲”或“乙”)； ③實驗中測得該金屬絲直徑為d，長度為L，接入電路后，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該金屬絲的電阻率的表達(dá)式為ρ＝________。 (2)若另有一只待測電阻，用電流表內(nèi)接和外接的測量結(jié)果不一致，有一位同學(xué)為了消除因電表內(nèi)阻所帶來的系統(tǒng)誤差，他用兩只相同的電壓表，設(shè)計了如圖所示的測量電路。實驗操作步驟如下： ①按電路圖連接好實驗器材； ②閉合S1，斷開S2，讀出此時電壓表V1的示數(shù)U，電流表的示數(shù)I； ③再閉合S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電流表的示數(shù)仍為I，此時讀出電壓表V1的示數(shù)U1，電壓表V2的示數(shù)U2。 用測得的物理量表示待測電阻的阻值Rx＝__________。 解析：(1)①根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，通過待測金屬絲的最大電流為Imax＝＝ A＝60 mA，所以電流表應(yīng)選用C；當(dāng)滑動變阻器采用限流接法時，電路中需要的最大電阻為Rmax＝＝ Ω＝360 Ω，顯然滑動變阻器應(yīng)選用F，由于F的最大阻值比待測金屬絲的阻值小得多，所以應(yīng)采用分壓接法。②由上述分析可知，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，所以應(yīng)采用題圖甲。③根據(jù)R＝及R＝，可得ρ＝。 (2)當(dāng)S2斷開時應(yīng)有U＝I(RA＋Rx)，當(dāng)S2閉合時應(yīng)有U1＝IRA＋U2，解得Rx＝。 答案：(1)①C　F?、诩住、邸?2) 7.壓敏電阻由在壓力作用下發(fā)生形變進(jìn)而導(dǎo)致電阻率發(fā)生變化的材料組成，為了探究某壓敏材料的特性，有人設(shè)計了如圖甲所示的電路，其中電源電動勢為3 V、內(nèi)阻約為1 Ω，兩個電流表量程相同均為0.6 A，一個電流表內(nèi)阻r已知，另外一個電流表內(nèi)阻較小但阻值未知。 (1)電路圖甲中哪個電流表的內(nèi)阻r已知________(填“A1”或“A2”)。 (2)在某一個壓力測試下，兩個電流表A1和A2的讀數(shù)分別為I1和I2，則壓敏電阻的阻值Rx＝__________。 (3)經(jīng)過測試獲得壓敏電阻的阻值和壓力的關(guān)系如圖乙所示，以豎直向下為正方向，則阻值和壓力的關(guān)系式是__________。 解析：(1)沒有電壓表，但內(nèi)阻已知的電流表不僅可以測出通過自身的電流，還可當(dāng)作電壓表使用，根據(jù)題圖甲判斷A1可作為電壓表測量壓敏電阻兩端的電壓，所以A1的內(nèi)阻r已知。 (2)壓敏電阻兩端的電壓為I1r，電流為I2－I1，所以壓敏電阻的阻值Rx＝。 (3)由題圖乙知圖像為一次函數(shù)圖像，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可得Rx＝16－2F。 答案：(1)A1　(2)　(3)Rx＝16－2F