2019年高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 實驗題專練部分 電學(xué)實驗的設(shè)計與探究.doc
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2019年高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 實驗題專練部分 電學(xué)實驗的設(shè)計與探究 1.(xx·廣東·34(1))某同學(xué)設(shè)計的可調(diào)電源電路如圖1(a)所示,R0為保護(hù)電阻,P為滑動變阻器的滑片,閉合電鍵S. 圖1 ①用電壓表測量A、B兩端的電壓:將電壓表調(diào)零,選擇0~3 V擋,示數(shù)如圖(b),電壓值為________ V. ②在接通外電路之前,為了保證外電路的安全,滑片P應(yīng)先置于________端. ③要使輸出電壓U變大,滑片P應(yīng)向________端滑動. ④若電源電路中不接入R0,則在使用過程中,存在______的風(fēng)險(填“斷路”或“短路”). 答案?、?.30?、贏?、跙 ④斷路 解析?、僮x數(shù)為1.30 V;②接通電路前,應(yīng)該使滑片置于A端,使用電器兩端的電壓為0,這樣才能保證外電路安全;③要增大外電路電壓,需要使滑片滑向B端;④如果電路中不接入保護(hù)電阻,可能造成電流過大,可調(diào)電源內(nèi)電路出現(xiàn)斷路現(xiàn)象,無法對外輸出電壓. 2.(xx·安徽·21Ⅱ)某同學(xué)為了測量一個量程為3 V的電壓表的內(nèi)阻,進(jìn)行了如下實驗. (1)他先用多用表進(jìn)行了正確的測量,測量時指針位置如圖2所示,得出電壓表的內(nèi)阻為3.00×103 Ω,此時電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了.已知多用表歐姆擋表盤中央刻度值為“15”,表內(nèi)電池電動勢為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). 圖2 圖3 (2)為了更準(zhǔn)確地測量該電壓表的內(nèi)阻RV,該同學(xué)設(shè)計了如圖3所示的電路圖,實驗步驟如下: A.?dāng)嚅_開關(guān)S,按圖3連接好電路; B.把滑動變阻器R的滑片P滑到b端; C.將電阻箱R0的阻值調(diào)到零; D.閉合開關(guān)S; E.移動滑動變阻器R的滑片P的位置,使電壓表的指針指到3 V的位置; F.保持滑動變阻器R的滑片P的位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5 V的位置,讀出此時電阻箱R0的阻值,此值即為電壓表內(nèi)阻RV的測量值; G.?dāng)嚅_開關(guān)S. 實驗中可供選擇的實驗器材有: a.待測電壓表 b.滑動變阻器:最大阻值2 000 Ω c.滑動變阻器:最大阻值10 Ω d.電阻箱:最大阻值9 999.9 Ω,阻值最小改變量為0.1 Ω e.電阻箱:最大阻值999.9 Ω,阻值最小改變量為0.1 Ω f.電池組:電動勢約6 V,內(nèi)阻可忽略 g.開關(guān)、導(dǎo)線若干 按照這位同學(xué)設(shè)計的實驗方法,回答下列問題: ①要使測量更精確,除了選用電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外,還應(yīng)從提供的滑動變阻器中選用________(填“b”或“c”),電阻箱中選用________(填“d”或“e”). ②電壓表內(nèi)阻RV的測量值R測和真實值R真相比,R測________R真(填“>”或“<”);若RV越大,則越________(填“大”或“小”). 答案 (1)1.0 (2)①c d?、? 小 解析 (1)歐姆表的中值電阻即為其內(nèi)阻值.由歐姆擋中央刻度值為“15”可知歐姆表內(nèi)阻為1.5×103 Ω,根據(jù)電阻分壓原理可知,電壓表的示數(shù)U=·RV=×3×103 V=1.0 V. (2)①明確半偏法測電阻的實驗原理.由半偏法測電阻和滑動變阻器的分壓接法可知,滑動變阻器的阻值應(yīng)遠(yuǎn)小于電表內(nèi)阻,故滑動變阻器選c.電阻箱的最大阻值應(yīng)與電壓表內(nèi)阻相近或大于電壓表內(nèi)阻,故電阻箱選d. ②接入電阻箱后,電路總電阻阻值變大,干路電流變小,變阻箱R0和電壓表分擔(dān)的電壓變大,則UR0>URV,故R測>R真.RV越大,R測越接近真實值,故越?。? 3.使用多用電表測量電阻時,多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個直流電源(一般為電池)、一個電阻和一表頭相串聯(lián),兩個表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端.現(xiàn)需要測量多用電表內(nèi)電池的電動勢,給定的器材有:待測多用電表,量程為60 mA的電流表,電阻箱,導(dǎo)線若干.實驗時,將多用電表調(diào)至×1 Ω擋,調(diào)好零點;電阻箱置于適當(dāng)數(shù)值.完成下列填空: (1)儀器連線如圖4所示(a和b是多用電表的兩個表筆).若兩電表均正常工作,則表筆a為______(填“紅”或“黑”)色. 圖4 (2)若適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱后,圖4中多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖5(a)、(b)、(c)所示,則多用電表的讀數(shù)為________ Ω.電流表的讀數(shù)為________ mA,電阻箱的讀數(shù)為________ Ω. 圖5 (3)計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為________ V.(保留3位有效數(shù)字) 答案 (1)黑 (2)14.0 53.0 4.6 (3)1.54 解析 (1)多用電表在使用時必須使電流從紅表筆(正接線柱)流進(jìn),黑表筆(負(fù)接線柱)流出,串聯(lián)的電流表也必須使電流從正接線柱流進(jìn),負(fù)接線柱流出,所以可以判斷電流是從a表筆流出的,a為黑表筆. (3)當(dāng)表頭短接時電路電流最大,為表頭的滿偏電流Ig=,將Rg取為r+rg+R為多用電表的內(nèi)阻,當(dāng)待測電阻等于Rg時,這時表頭半偏,表針指在歐姆表盤的中值上,所以Rg又稱為中值電阻.當(dāng)選擇×1 Ω擋測量時中值電阻直接在歐姆表盤上讀數(shù)為15 Ω,在(2)中多用電表外的電阻為多用電表的讀數(shù)14.0 Ω,干路電流是53.0 mA,則電源電動勢是E=I(R內(nèi)+R外)=0.053×(15+14) V=1.537 V≈1.54 V. 4.(1)實驗室新進(jìn)了一批低電阻的電磁螺線管,課外活動小組的同學(xué)設(shè)計了一個實驗來測算螺線管使用的金屬絲長度(金屬絲材料已知).他們選擇了多用電表、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動變阻器、螺旋測微器、導(dǎo)線和學(xué)生電源等. (1)使用多用電表粗測金屬絲的電阻,操作過程分以下三個步驟: a.機械調(diào)零后,將紅、黑表筆分別插入多用電表的“+”、“-”插孔,選擇“×1”的歐姆擋; b.________________________________________________________________________ (填寫b步驟的操作); c.把紅、黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接,多用電表的示數(shù)如圖6所示,測得金屬絲電阻為________ Ω; 圖6 (2)利用電路更準(zhǔn)確測量金屬絲Rx的電阻,為了減少實驗誤差,應(yīng)選用圖7中________(選填“甲”或“乙”)電路; 圖7 圖8 (3)如圖8所示,使用螺旋測微器測得金屬絲的直徑為________ mm. 由以上測得的實驗數(shù)據(jù)及查表得到的金屬絲電阻率值,可測算出金屬絲的長度. 答案 (1)紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指0 Ω 4 (2)乙 (3)0.260 mm 解析 (1)使用多用電表測電阻時,選擋后要先進(jìn)行歐姆調(diào)零,具體操作是:紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指0 Ω;歐姆表讀數(shù)等于表盤示數(shù)乘以倍率:4×1 Ω=4 Ω. (2)由多用電表知被測電阻阻值約為4 Ω,被測電阻為小電阻,用電流表外接法.由題意要求在實驗中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍,故滑動變阻器采用分壓式接法,故電路圖應(yīng)選乙. (3)螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為0 mm,可動刻度讀數(shù)為26.0×0.01 mm=0.260 mm,故最終讀數(shù)為:0 mm+0.260 mm=0.260 mm. 圖9 5.電動自行車是一種環(huán)保、便利的交通工具,越來越受大眾的青睞,為了測定電動車電池組的電動勢和內(nèi)電阻,某同學(xué)設(shè)計了如圖9所示的實驗電路,所用實驗器材有: A.電池組(電動勢約為12 V,內(nèi)阻未知) B.電流表(量程為300 mA,內(nèi)阻忽略不計) C.電阻箱R(0~999.9 Ω) D.定值電阻R0(阻值為10 Ω) E.導(dǎo)線和開關(guān) (1)當(dāng)閉合開關(guān)后,無論怎樣調(diào)節(jié)電阻箱,電流表都沒有示數(shù),反復(fù)檢查確認(rèn)電路連接完好,該同學(xué)利用多用電表,又進(jìn)行了如下操作: 斷開電源開關(guān)S. 將多用電表選擇開關(guān)置于“×1 Ω”擋,調(diào)零后,將紅、黑表筆分別接在R0兩端,讀數(shù)為10 Ω. 圖10 將多用電表選擇開關(guān)置于“×10 Ω”擋,調(diào)零后,將紅、黑表筆分別接電阻箱兩接線柱,指針位置如圖10所示,則所測電阻箱的阻值為________ Ω. 用多用電表分別對電源和開關(guān)進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)電源、開關(guān)均完好. 由以上操作可知,發(fā)生故障的元件是________. (2)在更換規(guī)格相同的元件后重新連接好電路. (3)改變電阻箱R的阻值,分別測出電路中相應(yīng)的電流I. 為了保證實驗順利進(jìn)行且使測量結(jié)果更準(zhǔn)確些,電阻箱R的取值范圍應(yīng)為________. A.100 Ω~300 Ω B.40 Ω~100 Ω C.15 Ω~40 Ω 圖11 (4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點,繪出的-R圖象如圖11所示. 若直線的斜率為k,在坐標(biāo)軸上的截距為b,則該電池組的電動勢E=________,內(nèi)阻r=________(用k、b和R0表示). 答案 (1)70 電流表 (3)B (4) -R0 解析 (1)歐姆表表盤讀數(shù)為70 Ω;故障檢測時,除電流表其余部分均沒有問題,故問題只能出在電流表處. (3)為減小電流表的讀數(shù)誤差,電流表指針偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)該盡量大于三分之一,即電流范圍為:100 mA≤I≤300 mA,根據(jù)歐姆定律,總電阻120 Ω≥R總≥40 Ω,扣除定值電阻10 Ω,即電流表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻加上電阻箱電阻應(yīng)該大于或等于30 Ω,而小于或等于110 Ω,由于電流表內(nèi)阻不計,故應(yīng)該選B. (4)根據(jù)閉合電路歐姆定律,有E=I(r+R0+R),則=R+,解得E=,r=-R0. 6.用下列器材組裝成一個電路,既能測量出電池組的電動勢E和內(nèi)阻r,又能同時描繪小燈泡的伏安特性曲線. A.電壓表V1(量程6 V、內(nèi)阻很大) B.電壓表V2(量程4 V、內(nèi)阻很大) C.電流表A(量程3 A、內(nèi)阻很小) D.滑動變阻器R(最大阻值10 Ω、額定電流4 A) E.小燈泡(2 A、5 W) F.電池組(電動勢E、內(nèi)阻r) G.開關(guān)一只,導(dǎo)線若干 實驗時,調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,多次測量后發(fā)現(xiàn):若電壓表V1的示數(shù)增大,則電壓表V2的示數(shù)減?。? (1)請將設(shè)計的實驗電路圖在圖12中補充完整. 圖12 (2)每一次操作后,同時記錄電流表A、電壓表V1和電壓表V2的示數(shù),組成兩個坐標(biāo)點(I,U1)、(I,U2),標(biāo)到U-I坐標(biāo)系中,經(jīng)過多次測量,最后描繪出兩條圖線,如圖13所示,則電池組的電動勢E=________ V、內(nèi)阻r=________ Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖13 (3)在U-I坐標(biāo)中兩條圖線在P點相交,此時滑動變阻器連入電路的阻值應(yīng)為________ Ω,電池組的效率為________. 答案 (1)見解析圖 (2)4.5 1.0 (3)0 55.6% 解析 (1)先作出測量電源內(nèi)阻和電動勢的電路圖,然后在此基礎(chǔ)上增加伏安特性曲線電路,需要注意,小燈泡額定電壓為2.5 V,且電阻較小,故電壓表V2直接與小燈泡并聯(lián),而電壓表V1則測量路端電壓,電路如圖所示. (2)根據(jù)圖象可知,傾斜的直線為計算電源電動勢和內(nèi)阻的圖線,該圖線的縱截距為電動勢大小,圖線斜率的絕對值為電源內(nèi)阻大?。畵?jù)此可知電動勢E=4.5 V,r=1.0 Ω. (3)由圖象可知,小燈泡兩端電壓為2.5 V,電源內(nèi)電壓為2 V,故滑動變阻器連入電路阻值為0 Ω.電源的效率為η=×100%=55.6%. 7.(xx·四川廣安三診)實際電流表有內(nèi)阻,測量電流表G1內(nèi)阻r1的電路如圖14所示. 圖14 供選擇的儀器如下: ①待測電流表G1(0~5 mA,內(nèi)阻約300 Ω) ②電流表G2(0~10 mA,內(nèi)阻約100 Ω) ③定值電阻R1(300 Ω) ④定值電阻R2(10 Ω) ⑤滑動變阻器R3(0~1 000 Ω) ⑥滑動變阻器R4(0~20 Ω) ⑦干電池(1.5 V) ⑧電鍵S及導(dǎo)線若干. (1)定值電阻應(yīng)選________,滑動變阻器應(yīng)選________.(在空格內(nèi)填寫序號) (2)對照電路圖用筆連線連接如圖15所示實物圖. 圖15 (3)補全實驗步驟: ①按如圖14所示電路圖連接電路,將滑動變阻器的觸頭移至最________(填“左端”或“右端”); ②閉合電鍵S,移動滑動觸頭至某一位置,記錄G1和G2的讀數(shù)I1和I2; ③多次移動滑動觸頭,記錄G1和G2的讀數(shù)I1和I2; ④以I2為縱坐標(biāo),I1為橫坐標(biāo),作出相應(yīng)圖線,如圖16所示. 圖16 (4)根據(jù)I2-I1圖線的斜率k及定值電阻,寫出待測電流表內(nèi)阻的表達(dá)式________________. 答案 (1)③?、蕖?2)見解析圖 (3)左端 (4)r1=(k-1)R1 解析 (1)因電流表G1的內(nèi)阻約為300 Ω,故定值電阻選擇R1;為調(diào)節(jié)方便滑動變阻器選擇R4. (2)根據(jù)電路圖連接實物如圖所示: (3)為保護(hù)測量電路,閉合開關(guān)時,測量電路應(yīng)處于短路狀態(tài),故滑片移至最左端. (4)由電路圖知I2=I1+,可得圖象的斜率k=1+,解得r1=(k-1)R1. 【解題方法技巧】 電學(xué)實驗的處理技巧 電學(xué)實驗中測定金屬的電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測電源的電動勢和內(nèi)阻、多用電表的使用等在高考中出現(xiàn)的頻率較高.電學(xué)實驗側(cè)重于考查電路設(shè)計、實物圖連接、數(shù)據(jù)處理和誤差分析.近年來,高考對實驗的考查向拓展實驗、創(chuàng)新實驗的方向發(fā)展,但不論實驗題目怎么變化,其原理和方法都離不開課本上實驗的原理、方法.,電學(xué)實驗的基本原理是閉合電路歐姆定律,電學(xué)實驗本質(zhì)上都是測電阻,因此在復(fù)習(xí)中掌握測電阻的方法非常重要,比如要掌握用伏安法測電阻為主體的方法,還要掌握測定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻、壓敏電阻、磁敏電阻、電流表內(nèi)阻、電壓表內(nèi)阻和電源內(nèi)阻等的方法;通過復(fù)習(xí)提升實驗?zāi)芰Γ热缫炀氄莆找云鞑牡倪x擇、儀器的量程選擇為主體的選擇方法,還要掌握電壓表、電流表、電源、定值電阻、滑動變阻器、單刀與雙刀開關(guān)等器材的選擇方法與思路;對復(fù)習(xí)中的設(shè)計性能力的培養(yǎng),要掌握以電路的設(shè)計方案的選取為主體的設(shè)計思想,還要掌握電流表的內(nèi)接與外接法、滑動變阻器的分壓式與限流式接法、非理想電表的非常規(guī)接法等常規(guī)的設(shè)計思想.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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