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1-7-15 電學實驗與創(chuàng)新 課時強化訓練 1．(2018天津理綜)某同學用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10 kΩ)，除了Rx、開關(guān)S、導線外，還有下列器材供選用： A．電壓表(量程0～1 V，內(nèi)阻約10 kΩ) B．電壓表(量程0～10 V，內(nèi)阻約100 kΩ) C．電流表(量程0～1 mA，內(nèi)阻約30 Ω) D．電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.05 Ω) E．電源(電動勢1.5 V，額定電流0.5 A，內(nèi)阻不計) F．電源(電動勢12 V，額定電流2 A，內(nèi)阻不計) G．滑動變阻器R0(阻值范圍0～10 Ω，額定電流2 A) (1)為使測量盡量準確，電壓表選用__________，電流表選用__________，電源選用________。(均填器材的字母代號) (2)畫出測量Rx阻值的實驗電路圖。 (3)該同學選擇器材、連接電路和操作均正確，從實驗原理上看，待測電阻測量值會__________其真實值(填“大于”、“小于”或“等于”)，原因是________________________________。 [解析] 本題考查伏安法測電阻。 (1)由于Rx的阻值約為10 kΩ，電壓表內(nèi)阻應遠大于10 kΩ，故電壓表應選B；電路電流最大值約為1 mA，故電流表應選C；電源應選F。 (2)因Rx>，屬于大電阻，故電流表采用內(nèi)接法，而滑動變阻器R0的阻值小于Rx，則滑動變阻器R0采用分壓式接法，如答案圖所示。 (3)由于電壓表的讀數(shù)為電阻Rx和電流表內(nèi)阻的分壓和，而電流表的讀數(shù)是流過Rx的實際電流，故待測電阻測量值會大于其真實值。 [答案] (1)B　C　F (2)如圖所示 (3)大于　電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端實際電壓(其他正確表述也可) [知識拓展] 若滑動變阻器的阻值小于被測電阻值，為減小誤差，滑動變阻器采用分壓式接法。 2．(2018山東菏澤一模)某同學設(shè)計如圖所示的電路測電源的電動勢和內(nèi)阻，圖中兩個電流表相同，定值電阻阻值為R0。 (1)電路中R0的作用為__________。 (2)閉合開關(guān)S1之前，先將電阻箱接入電路的阻值調(diào)到__________(填“最大”或“最小”)，閉合開關(guān)S1，再閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表A2的指針偏轉(zhuǎn)較大(接近滿偏)，讀出電流值I0，讀出這時電阻箱的阻值R1；斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表A2的示數(shù)再次為I0，讀出這時電阻箱的阻值R2，則電流表A1的阻值為__________。 (3)再閉合開關(guān)S 3，依次調(diào)__________(填“大”或“小”)電阻箱的阻值，記錄每次調(diào)節(jié)后電阻箱的阻值R，并記錄每次調(diào)節(jié)后電流表A1的示數(shù)I，根據(jù)記錄的R、I，作出IRI圖像，則圖像可能是__________。 (4)若根據(jù)記錄的R、I，作出 -R圖像，通過對圖像的處理，得到圖像與縱軸的截距為a，圖像的斜率為b，則電源的電動勢E＝__________，電源的內(nèi)阻r＝__________。 [解析] (1)電路中R0作為保護電阻，起到保護電路元件的作用。 (2)為了防止電路中的電流過大，閉合開關(guān)S1之前，應將電阻箱接入電路的電阻調(diào)到最大。根據(jù)等效替代法可知，電流表A1的內(nèi)阻為R1－R2。 (3)由于再閉合開關(guān)S 3之前電流表接近滿偏，因此應調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)逐漸減小，則可知應依次調(diào)大電阻箱的阻值。由閉合電路歐姆定律得E＝I(R＋RA1＋R 0＋r)，得到IR＝E－I(r＋R 0＋RA1)，可見D項正確。 (4)由E＝I(R＋RA1＋R0＋r)，得＝R＋(r＋R0＋RA1)，根據(jù)題意有＝b，得E＝，由(r＋R0＋RA1)＝a，得r＝－R0－(R1－R2)＝＋R2－R0－R1。 [答案] (1)保護電路元件(或保護電路) (2)最大　R1－R2 (3)大　D (4)　＋R2－R0－R1 3．(2018湖北四地七校2月)如圖所示為多量程多用電表的示意圖。 (1)測量某電阻時，用歐姆擋“100”擋時，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小，他應該換用歐姆擋__________擋(填“ 10”或“1 k”)，換擋后在測量前要先進行__________，若接通3、4時分別對應 “10”、“100” 擋，則E ′＝__________E。 (2)表頭G的標記值為10 mA，10 Ω ，據(jù)此改裝的多用電表測電流時的讀數(shù)總比標準電流表的讀數(shù)偏大，則表頭G內(nèi)阻的真實值__________(填“大于”或“小于”)10 Ω。 (3)現(xiàn)提供以下實驗器材： A．表頭G，標記值為10 mA，10 Ω； B．電阻箱R(0～999.9 Ω)； C．滑動變阻器R1(0～200 Ω，額定電流1 A)； D．滑動變阻器R2(0～2 kΩ，額定電流1 A)； E．直流電源E1(電動勢為1.5 V，內(nèi)阻很小)； F．直流電源E2(電動勢為12 V，內(nèi)阻很小)； G．開關(guān)S1、S2，導線若干 請在所給的方框中，用上述器材設(shè)計一個用半偏法較準確地測量表頭G內(nèi)阻的實驗電路圖，并在電路圖中標明所選擇器材的物理量符號。 [解析] (1)用歐姆擋“100”擋時，指針偏轉(zhuǎn)角度過小，說明待測電阻較大，應換為倍率更大的“1 k”擋位。歐姆表更換擋位后，需要重新歐姆調(diào)零。若接通3、4時分別對應“10”、“100”擋，則E ′＝10E。 (2)由I0R0＝(I－I0)R，得I＝I0，當I的讀數(shù)比真實值偏大，說明R0的真實值比改裝表計算時的代入值10 Ω偏小。 (3)根據(jù)半偏法的原理可知，應選用0～999.9 Ω的電阻箱，為了減小系統(tǒng)誤差的影響，應選擇阻值大的滑動變阻器R2，且應用限流式接法。同時為了滿足電流的要求，應選擇電動勢大的電源E2。最終的電路設(shè)計如答案圖所示。 [答案] (1)1 k　歐姆調(diào)零　10 (2)小于 (3)如圖所示 4．(2018山西太原一模)某同學設(shè)計了如圖甲所示電路同時測量電壓表(量程為3 V，內(nèi)阻幾千歐)和微安表(量程為300 μA，內(nèi)阻約一千歐)的內(nèi)阻。 (1)按實驗原理將圖乙中的實物連接成實驗電路。 (2)實驗中，該同學進行了如下操作，完成下列問題： ①閉合K1，用伏安法測微安表內(nèi)阻。為了測量更加準確，定值電阻R0應該選擇的是__________； A．10 Ω B．100 Ω C．1 kΩ D．7.8 kΩ ②閉合K1前，為保護電路不受損壞，圖甲中滑動變阻器R的滑片應置于________端(選填“左”或“右”)； ③閉合K后，調(diào)整滑動變電阻器R，讓電壓表和微安表的示數(shù)盡可能的大。測得電壓表的示數(shù)為U1，微安表的示數(shù)為I1，定值電阻的值為R0，則微安表的內(nèi)阻為__________； ④斷開K1，調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱，當電阻箱的讀數(shù)為R1時，電壓表的示數(shù)為U2，微安表的示數(shù)為I2，則電壓表的內(nèi)阻為__________。 [解析] (1)根據(jù)電路圖連接實物圖。 (2)①電壓表兩端電壓與R0和微安表的總電壓相等，結(jié)合歐姆定律分析可知應選D。 ②閉合K前，為保護電路元件不受損壞，圖甲中滑動變阻器R的滑片應置于左端。 ③閉合K1，電阻R1被短路，所以電壓表測得R0和微安表的總電壓，則有U1＝I(R0＋RμA)，可得微安表的阻值RμA＝－R0。 ④由＝可得電壓表內(nèi)阻RV＝。 [答案] (1)如圖所示 (2)①D?、谧蟆、郏璕0?、? 5．(2018安徽A10聯(lián)盟聯(lián)考)某實驗小組成員要測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，已知該干電池的電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻約為0.50 Ω；實驗室提供了電壓表V(量程為0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)、電流表A(量程0～0.6 A，內(nèi)阻為0.70 Ω)、滑動變阻器R(10 Ω，2 A)、開關(guān)和導線若干。 (1)為了盡可能減小實驗誤差，請在圖1方框中畫出實驗電路圖 (2)在圖2中按設(shè)計的電路圖完善實物圖的連接。 (3)通過多次測量并記錄對應的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U，利用這些數(shù)據(jù)在圖3中畫出了UI圖線。由圖線可以得出此干電池的電動勢E＝________V(保留3位有效數(shù)字)，內(nèi)阻r＝__________Ω(保留2位有效數(shù)字)。 (4)實驗過程中，發(fā)現(xiàn)電流表發(fā)生了故障，于是小組成員又找來一個電壓表和一個定值電阻，組成了如圖4所示的電路，移動滑動變阻器觸頭，讀出電壓表V1和V2的多組數(shù)據(jù)U1、U2，描繪出U1- U2圖像如圖5所示，圖線斜率為k，與橫軸的截距為a，則電源的電動勢E＝__________，內(nèi)阻r＝__________。(用k、a、R0表示) [解析] (1)由于電流表內(nèi)阻已知，則應采用電流表相對電源的內(nèi)接法，電路圖如圖所示。 (2)對照電路圖，實物圖完善后如圖所示。 (3)根據(jù)U＝E－I(RA＋r)以及圖像可知，電源的電動勢為E＝1.45 V，r＋RA＝＝ Ω＝1.30 Ω，故r＝1.30 Ω－0.70 Ω＝0.60 Ω； (4)由閉合電路歐姆定律可知：E＝U2＋r，變形得：U1＝U2－， 當U1＝0時，U2＝a，則有：＝a，又＝k。 解得：E＝，r＝。 [答案] (1)見解析 (2)見解析 (3)1.45(1.44～1.46之間均可)　0.60(0.58～0.62之間均可)　(4)　 6．(2018河南六市一聯(lián)，23)(10分)某學習小組設(shè)計了一個測定金屬絲電阻率的實驗電路如圖所示。ab是一段粗細均勻的金屬電阻絲，R0是阻值為6 Ω的保護電阻，學生電源的輸出電壓為10 V，電流表可視為理想電表。 (1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑如圖所示，其直徑為__________mm。 (2)先接通電源，后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為零，利用多用電表檢查故障(電路中故障只有一處)，先將選擇開關(guān)旋至直流電壓擋，測得各點間的電壓如下表格。 e、d間電壓 e、c間電壓 e、b間電壓 e、a間電壓 e、h間電壓 0 V 10 V 10 V 10 V 10 V 由此可以判斷電路發(fā)生的故障是__________。 (3)排除故障后進行實驗，閉合開關(guān)K，調(diào)節(jié)線夾的位置，記錄金屬電阻絲ab接入電路的長度L和對應的電流表的示數(shù)I，根據(jù)得到的實驗數(shù)據(jù)，作出了-L圖像。由圖像和測得的數(shù)據(jù)可估算出該金屬絲的電阻率為__________Ωm。(π取3，保留1位有效數(shù)字) (4)若電流表不能視為理想電表，考慮電流表的電阻，則電阻率的測量值__________真實值。(選填“大于”、“等于”或“小于”) [解析] (1)直徑d＝0.500 mm＋40.00.01 mm＝0.900 mm。 (2)因e、c間電壓為10 V，而e、d間電壓為0 V，則可判斷發(fā)生的故障是c、d間斷路。 (3)由歐姆定律有I＝，又RL＝ρ，S＝π，得＝L＋，再結(jié)合圖像得出＝1.0 A－1m－1，解得ρ＝610－6 Ωm。 (4)若考慮電流表內(nèi)阻，則由歐姆定律有I＝，又RL＝ρ，S＝π，得＝L＋，可知電流表內(nèi)阻對電阻率的測量值沒有影響。 [答案] (1)0.9000.001　(2)c、d間斷路　(3)610－6 (4)等于 [解題指導] (1)螺旋測微器讀數(shù)時注意半毫米刻線是否露出。(2)根據(jù)電壓表的測量特點及測量數(shù)據(jù)結(jié)合電路圖可分析判斷故障原因。(3)根據(jù)電路圖求出圖像的函數(shù)表達式，然后結(jié)合圖像求電阻率。(4)根據(jù)圖像與函數(shù)表達式分析解答。