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第2講　電學實驗 1．(2016蘇錫常鎮(zhèn)三模)某學習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線在圖甲實物接線圖中完成余下導線的連接。 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。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S2處于位置________(選填“a”或“b”)時，測量相對準確，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S，導線若干。 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； (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和相應電流表的示數(shù)I； (ⅲ)以U為縱坐標，I為橫坐標，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。兩導線與滑動變阻器接線柱連接情況是________。 A．兩導線接在滑動變阻器電阻絲兩端的接線柱 B．兩導線接在滑動變阻器金屬桿兩端的接線柱 C．一條導線接在滑動變阻器金屬桿左端接線柱，另一條導線接在電阻絲左端接線柱 D．一條導線接在滑動變阻器金屬桿右端接線柱，另一條導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、導線若干 圖5為實驗原理圖的一部分，某同學在實驗中測出6組對應的數(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應選用________(填“R1”或“R2”)。 ②將實物圖6中缺少的一根導線補齊。 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接電源正極，負接線柱應接電源負極，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