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2019-2020年高三物理二輪復習 作業(yè)卷三十九 電磁學實驗2（含解析） 一 、實驗題（本大題共5小題 ） 1.欲用伏安法測定一段阻值約為5Ω左右的金屬導線的電阻，要求測量結果盡量準確，現(xiàn)備有以下器材： A．電池組（3V，內阻1Ω）B．電流表（0～3A，內阻0.0125Ω） C．電流表（0～0.6A，內阻0.125Ω）D．電壓表（0～3V，內阻3kΩ） E．電壓表（0～15V，內阻15kΩ）F．滑動變阻器（0～20Ω，額定電流1A） G．滑動變阻器（0～2000Ω，額定電流0.3A） H．開關、導線 （1）上述器材中應選用的是　 　；（填寫各器材的字母代號） （2）為使通過待測金屬導線的電流能在0～0.5A范圍內改變請按要求在圖1方框內畫出測量待測金屬導線的電阻Rx的原理電路圖． （3）設實驗中，電流表、電壓表的某組示數(shù)如圖所2示，圖示中I=　 　A，U=　 　V．實驗測得的金屬導線電阻值比真實值　 　（填“偏大”、“偏小”或“相同”） （4）某學生用螺旋測微器在測定某一金屬絲的直徑時，測得的結果如圖3所示，則該金屬絲的直徑d=　___ 　mm．另一位學生用游標尺上標有20等分刻度的游標卡尺測一工件的長度，測得的結果如圖4所示，則該工件的長度L=　 mm． 2.（1）（6分）某同學測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為 cm和 mm． (2)(12分)某研究性學習小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內阻，實驗原理如圖甲所示，其中，虛線框內為用靈敏電流計改裝的電流表，為標準電壓表，E為待測電池組，S為開關，R為滑動變阻器，R0是標稱值為4.0Ω的定值電阻。 ①已知靈敏電流計的滿偏電流Ig=100μA、內阻rg=2.0kΩ，若要改裝后的電流表滿偏電流為200mA，應并聯(lián)一只 （保留一位小數(shù)）的定值電阻R1； ②根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導線將圖乙連接成完整電路； ③某次實驗的數(shù)據(jù)如下表所示： 測量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 電壓表V讀數(shù)U/V 5.26 5.16 5.04 4.94 4.83 4.71 4.59 4.46 改裝表A讀數(shù)I/mA 20 40 60 80 100 120 140 160 該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的方法（逐差法），計算出電池組的內阻r= Ω(保留兩位小數(shù))；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點是 。 ④該小組在前面實驗的基礎上，為探究圖甲電路中各元器件的實際阻值對測量結果的影響，用一已知電動勢和內阻的標準電池組通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動勢的測量值與已知值幾乎相同，但內阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤，則內阻測量值總是偏大的原因是 。（填選項前的字母） A．電壓表內阻的影響 B．滑動變阻器的最大阻值偏小 C．R1的實際阻值比計算值偏小 D．R0的實際阻值比標稱值偏大 3.（1）某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖1所示，該電路用標稱值12V的蓄電池為電源，導線及其接觸完好。維修人員使用已調好的多用表直流50V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點，用紅表筆分別探測電路的a、b點。 ①斷開開關，紅表筆接a點時多用表指示如圖2所示，讀數(shù)為 V，說明 正常（選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈）。 ②紅表筆接b點，斷開開關時，表針不偏轉，閉合開關后，多用表指示仍然和圖2相同，可判斷發(fā)生故障的器件是 。（選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈） ≌ a b 蓄電池 保險絲 開關 小燈 c 圖1 圖2 （2）為了研究人們用繩索跨越山谷過程中繩索拉力的變化規(guī)律，同學們設計了如圖3所示的實驗裝置。他們將不可伸長輕繩的兩端通過測力計（不計質量及長度）固定在相距為D的兩立柱上，固定點分別為P和Q，P低于Q，繩長為L（L>PQ）。 D 圖3 Q C P 他們首先在繩上距離P點10cm處（標記為C）系上質量為m的重物（不滑動），由測力計讀出繩PC、QC的拉力大小TP、TQ。隨后，改變重物懸掛點C的位置，每次將P到C的距離增加10cm，并讀出測力計的示數(shù)，最后得到TP、TQ與繩長的關系曲線如題6圖4所示。由實驗可知： ①曲線Ⅱ中拉力最大時，C與P點的距離為 cm，該曲線為 （選填：TP或TQ）的曲線。 ②在重物從P移到Q的整個過程中，受到最大拉力的是 （選填：P或Q）點所在的立柱。 ③曲線Ⅰ、Ⅱ相交處，可讀出繩的拉力為T0= N，它與L、D、m和重力加速度g的關系 為T0= 。 圖4 Ⅰ Ⅱ T/N PC(cm) 0 80 100 40 20 60 160 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 120 140 4.某同學用電壓表、電流表和滑動變阻器等常規(guī)器材研究標有額定電壓為3.8 V字樣（額定功率字跡不清）的小燈泡的伏安特性，測得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 U／V 0.20 0.50 1.00 2.20 3.00 3.80 I／A 0.100 0.124 0.160 0.238 0.278 0.310 請你根據(jù)上表數(shù)據(jù)： （1）在如圖所示虛線框中畫出實驗電路圖。 （2）在如圖所示的坐標系中，選取適當?shù)臉硕?，畫出小燈泡的伏安特性曲線． （3）實驗中小燈泡兩端的電壓從零變化到額定電壓的過程中，小燈泡的最大電阻約為 Ω（保留三位有效數(shù)字） 5.欲用伏安法測定一段阻值約為5左右的金屬導線的電阻，要求測量結果盡量準確，現(xiàn)備有以下器材： A．電池組（3V，內阻1） B．電流表（0～3A，內阻0.0125） C．電流表（0～0.6A，內阻0.125） D．電壓表（0～3V，內阻3k） E．電壓表（0～15V，內阻15k） F．滑動變阻器（0～20，額定電流1A） G．滑動變阻器（0～2 000，額定電流0.3A） H．開關、導線 （1）上述器材中電流表應選用 ，電壓表應選用 ,滑動變阻器應選用 （填寫各器材的字母代號） （2）為使通過待測金屬導線的電流能在0～0.5A范圍內改變，請按要求在方框里畫出測量待測金屬導線的電阻的原理電路圖． xx萬卷作業(yè)卷（三十九）答案解析 一 、實驗題 1. 考點： 伏安法測電阻．. 專題： 實驗題． 分析： （1）用伏安法測定電阻的原理是電阻定義式R=．根據(jù)電源的電動勢，選擇電壓表的量程．由電源的電動勢與測電阻的大約值，估算電流的最大值，選擇電流表的量程．根據(jù)待測電阻與變阻器總阻值的大小，選擇變阻器的規(guī)格． （2）根據(jù)兩電表內阻與待測電阻的大小關鍵，選擇電流表的內接法或外接法． （3）電流表的量程是0.6A，最小分度是0.02A，電壓表的量程是3V，最小分度是0.1V． （4）螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時需估讀． 解答： （1）必選器材有：A、H．電池組的電動勢是3V，電壓表的量程選3V，即選擇電壓表D．由題，金屬導線的電阻約為5Ω左右，則通過導線的電流最大值約Imax==0.6A．故電流表選C．變阻器F的電阻大于待測電阻，可選擇該變阻器作為即流器． 故答案為：A、C、D、F、H； （2）由題得，=600，而=40，則＞，則采用電流表外接法，可減小誤差．故電路圖如圖： （3）電流表的讀數(shù)為I=0.48A，電壓表的讀數(shù)為U=2.20V．由于電壓表的分流電流測量值偏大，根據(jù)歐姆定律則電阻測量值偏??； （4）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為3mm．可動刻度讀數(shù)為0.0120.5mm=0.205mm，所以最終讀數(shù)為3.205mm； 游標卡尺的讀數(shù)為：50mm+3=50.15mm 故答案為：（1）ACDFH； （2）如圖；（3）0.48； 2. 20； ??；（4）3.205； 50. 15． 點評： 本題是伏安法測量電阻，從實驗原理出發(fā)選擇器材、設計電路、連接實物圖等等，都是實驗的基本技能，要加強培訓，提高能力． 2.【答案】（1）①60.10 4.20 【解析】刻度尺的最小刻度為1mm，所以讀數(shù)時需要估讀，根據(jù)圖甲可知，金屬桿的長度為：60.10mm；游標卡尺是不需要估讀的，此卡尺為分度值是0.02mm，所以金屬桿的直徑為4mm＋100.02mm＝4.20mm． 【答案】（2）① 1.0 ②參見下圖 ③ 1.66 充分利用已測得數(shù)據(jù) ④CD 【解析】（1）改裝電流表擴大量程 =1.0Ω （2）對照電路圖，逐個回路連接即可，如圖所示 （3）=1.66Ω 這樣做的優(yōu)點可以利用每一組數(shù)據(jù) （4）電壓表的讀數(shù)等于路端電壓，所以電壓表內阻對測量結果沒有影響，選項A錯誤；滑動變阻器用來改變路端電壓，對測量結果沒有影響，選項B錯誤；若R1的實際阻值偏小，則電流表的實際量程偏大，電流表的讀數(shù)比實際值偏小，電池組的內阻測量值偏大，選項C正確；R0的實際阻值偏大時，電池組的實際內阻比測量值偏小，選項D正確。 3.【答案】（1）①11.5V（11.2.V～11.8V之間的值均可），蓄電池；②小燈。 （2）①60，TP；②Q；③4.30， 解析(1)①由題圖2可知，直流50V擋的最小分度為lV，故按“十分之一”估讀法可知讀數(shù)應為11.5V左右。由于測得的電壓基本等于蓄電池電動勢的標稱值，說明a、c兩點與電源之間是通路，只能是此電路之外的保險絲、開關、小燈中出現(xiàn)了斷路故障，但故障的具體位置不能確定。②同理可知，兩表筆 接c、b時測得結果仍等于電源電動勢，說明多用表、開關、保險絲、蓄電池形成了一閉合回路，故只能是與多用表并聯(lián)的小燈發(fā)生了斷路故障。 (2)①由題圖4可讀出，Ⅱ中拉力最大時，c與p點的距離為60 cm。此時以C點為研究對象，如圖所示，豎直方向,水平方向。當時，，即，若C點左移即減小，則增大，減小，減小，增大，，即,故Ⅱ為的曲線，Ⅰ為的曲線。 ②由題圖4可知圖線I對應的極值最大，故受到最大拉力的是Q點所在的立柱。 ③曲線I、Ⅱ相交處，可讀出繩的拉力 為4.30 N。 此時滿足關系： 解得： 4.【答案】(1) 如下圖所示 （2） (3) 12.3 5.【答案】（1）C、D、F （2）見右圖