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第2講　電學(xué)實驗 1．(2016蘇錫常鎮(zhèn)三模)某學(xué)習(xí)小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實驗器材如圖1甲所示，現(xiàn)已完成部分導(dǎo)線的連接。 (1)實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大。請按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接。 圖1 (2)某次測量，電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，則電流表的示數(shù)為________ A。 (3)該小組描繪的小電珠的伏安特性曲線如圖丙所示，根據(jù)圖線判斷，將________只相同的小電珠并聯(lián)后，直接與電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為________ W(保留兩位小數(shù))。 解析　(1)實物圖如圖所示。(2)由圖知電流表量程為0.6 A，所以讀數(shù)為0.44 A。 (3)電源內(nèi)阻為1 Ω，所以當(dāng)外電路總電阻等于電源內(nèi)阻時，外電路消耗電功率最大，此時外電路電壓等于內(nèi)電壓等于1.5 V，由圖知當(dāng)小電珠電壓等于1.5 V時電流約為0.38 A，此時電阻約為R＝＝3.95 Ω，并聯(lián)后的總電阻為1 Ω，所以需要4個小電珠，小電珠消耗的總功率為P＝＝ W＝2.25 W。 答案　(1)如圖所示　(2)0.44　(3)4　2.25 2．要測量某種合金的電阻率。 (1)若合金絲長度為L，直徑為D，阻值為R，則其電阻率ρ＝________。用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖2甲所示，讀數(shù)為________ mm。 (2)圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關(guān)。根據(jù)原理圖在圖丙中將實物連線補充完整。 圖2 (3)閉合S1，當(dāng)S2處于位置a時，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，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)以上測量數(shù)據(jù)判斷，當(dāng)S2處于位置________(選填“a”或“b”)時，測量相對準(zhǔn)確，測量值Rx＝________ Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)　0.650 (2)如圖 (3)b　2.9 3．[2016四川理綜8(Ⅱ)]用如圖3所示電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻。實驗器材：待測電源(電動勢約3 V，內(nèi)阻約2 Ω)，保護電阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω)，滑動變阻器R，電流表A，電壓表V，開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 實驗主要步驟： (ⅰ)將滑動變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)； (ⅱ)逐漸減小滑動變阻器接入電路的阻值，記下電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I； (ⅲ)以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作U-I圖線(U、I都用國際單位)； (ⅳ)求出U-I圖線斜率的絕對值k和在橫軸上的截距a。 圖3 回答下列問題： (1)電壓表最好選用________；電流表最好選用________。 A．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約15 kΩ) B．電壓表(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ) C．電流表(0～200 mA，內(nèi)阻約2 Ω) D．電流表(0～30 mA，內(nèi)阻約2 Ω) (2)滑動變阻器的滑片從左向右滑動，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大。兩導(dǎo)線與滑動變阻器接線柱連接情況是________。 A．兩導(dǎo)線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱 B．兩導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱 C．一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲左端接線柱 D．一條導(dǎo)線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導(dǎo)線接在電阻絲右端接線柱 (3)選用k、a、R1和R2表示待測電源的電動勢E和內(nèi)阻r的表達式E＝________，r＝________，代入數(shù)值可得E和r的測量值。 解析　(1)電壓表內(nèi)阻越大，分流越小，誤差也就越小，所以選內(nèi)阻較大的電壓表A；當(dāng)滑動變阻器接入電阻最小時通過電流表電流最大，此時通過電流表電流大小約為I＝≈176 mA，所以選量程為200 mA的電流表C。 (2)由電路分析可知，若滑動變阻器的滑片右移電壓表示數(shù)變大，則滑動變阻器接入電路部分阻值增大，選項C符合題意。 (3)由E＝U＋I(r＋R2)，得U＝-I(r＋R2)＋E，對比伏安特性曲線可知，圖象斜率的絕對值k＝r＋R2，所以電源內(nèi)阻r＝k-R2；令U＝0，得I＝＝，由題意知與橫軸截距為a，所以a＝I＝，則E＝ka。 答案　(1)A、C　(2)C　(3)ka　k-R2 4．(2016泰州二模)為了測量某電流表A的內(nèi)阻(量程為50 mA)： (1)首先選用多用電表歐姆“1”擋，粗測電流表的電阻，則歐姆表________(填“黑”或“紅”)表筆應(yīng)接待測電流表正接線柱；測量結(jié)果如圖4所示，則測得的電阻約為________ Ω 圖4 (2)為了準(zhǔn)確測量其電阻，提供的實驗器材有： A．直流電壓表V(0～3 V，內(nèi)阻約6 kΩ) B．定值電阻R1(5.0 Ω，1 A) C．定值電阻R2(40.0 Ω，0.1 A) D．滑動變阻器R(0～5 Ω，2 A) E．直流電源E(3 V，內(nèi)阻很小) F．開關(guān)、導(dǎo)線若干 圖5為實驗原理圖的一部分，某同學(xué)在實驗中測出6組對應(yīng)的數(shù)據(jù)見表格。 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 U/V 0.80 1.18 1.68 1.98 2.36 2.70 I/mA 14.0 20.0 24.0 34.0 40.0 46.0 ①實驗中定值電阻R0應(yīng)選用________(填“R1”或“R2”)。 ②將實物圖6中缺少的一根導(dǎo)線補齊。 圖5　　　　　　　　　圖6 ③在圖7中描點作出U-I圖線，并根據(jù)圖象求得電流表的內(nèi)阻為________ Ω。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖7 解析　(1)多用電表當(dāng)歐姆表使用時，紅表筆接內(nèi)部電源的負極，黑表筆接內(nèi)部電源的正極，用來測電阻時對紅、黑表筆的觸點無要求。但用來測電流表內(nèi)阻，需滿足電流表的正常偏轉(zhuǎn)，電流表的正接線柱應(yīng)接電源正極，負接線柱應(yīng)接電源負極，故黑表筆接電流表正接線柱；刻度15和刻度25間一格表示2，精度讀到，倍率擋為“1”，電阻讀數(shù)為22 Ω。 (2)①電流表滿偏時，有電流表的這條支路的電阻最小為＝60 Ω，為了保護電流表，定值電阻選R2。②為了使電壓表和電流表示數(shù)能從零開始調(diào)節(jié)，測量范圍大一些，滑動變阻器采用分壓式。③所畫的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點盡量均勻分居兩側(cè)。圖線的斜率表示電流表和R0的電阻之和，實際計算時可取表格中電壓和電流較大時的數(shù)據(jù)，運用歐姆定律計算，可列出RA＋R0＝＝58.7 Ω，得RA＝18.7 Ω≈19 Ω。 答案　(1)黑　21～22 (2)①R2　②電路如圖所示 ③U-I圖象如圖所示　18或19或20