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專題五　第14講 電學實驗與創(chuàng)新 限時：40分鐘 1．(2018蘇錫常鎮(zhèn)四市高三下學期模擬)某實驗小組用如下器材來測量電壓表的內阻。 A．待測電壓表(量程3V，內阻約幾千歐) B．電流表(量程0.6A，內阻約0.1Ω) C．電池組(電動勢約3V，內阻可忽略) D．滑動變阻器R0 E．變阻箱R(0～9999Ω) F．開關和導線若干 (1)圖甲是某同學設計的電路，大家討論后一致認為此電路不可行，你認為原因是__D___； A．R0阻值較小 B．電流表存在內阻 C．電壓表無法準確讀數 D．電流表無法準確讀數 (2)同學們改用圖乙電路進行測量，設電阻箱的阻值為R，電壓表的示數為U，為了根據圖象能求得電壓表的內阻，應該作　－R___圖線(選“－R”、填“U－R”、U－)； (3)請根據你選擇的坐標軸和下表的數據，在圖丙中標上合適的標度作出相應圖線； R/kΩ 0.6 1.5 2 3 4 5 U/V 2.5 2 1.8 1.5 1.3 1.13 /kΩ－1 1.67 0.67 0.5 0.33 0.25 0.20 /V－1 0.40 0.50 0.56 0.67 0.78 0.88 答案：如圖所示 (4)根據你所畫出的圖線，求出電源的電動勢E＝__2.8～3.2___V，電壓表內阻Rv＝__2.8～3.5___kΩ(保留兩位有效數字)。 [解析]　(1)設計者認為電壓表測自身的電壓，電流表測流過電壓表的電流，據RV＝可求出電壓表內阻。但圖甲電路閉合開關后，電路中電流太小，電流表幾乎不偏轉。故D項是電路不可行的原因。 (2)對乙圖，由閉合電路歐姆定律可得E＝U＋R，整理得＝＋R，則根據圖象能求得電壓表的內阻，應該作－R圖線。 (3)選擇作－R圖線，描點連線如圖。 (4)據圖線縱截距可得＝0.34，解得：E＝2.9V 據圖線斜率可得：＝，解得：RV＝3.0kΩ。 2．(2018北京市豐臺區(qū)高三下學期模擬)用如圖所示的多用電表進行如下實驗。 (1)將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接，發(fā)現指針偏轉角度過大。為了得到比較準確的測量結果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按__BC___(填選項前的字母)的順序進行操作，再將兩表筆分別與待測電阻相接，進行測量。 A．將K旋轉到電阻擋“1k”的位置 B．將K旋轉到電阻擋“10”的位置 C．將兩表筆短接，旋動部件T，對電表進行校準 (2)測量二極管的正向導通電阻時，紅表筆應接二極管的__負極___(填“正極”、“負極”)。 [解析]　(1)歐姆表指針偏轉角度過大，說明所選擋位太大，應換小擋進行測量，應將旋轉開關K置于“10”，然后進行歐姆調零，再測電阻，因此合理實驗步驟是BC。(2)測量二極管正向導通電阻時，應把紅表筆接二極管負極，黑表筆接二極管正極。 3．(2018海南省高三下學期高考壓軸卷)用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200Ω)，實驗室提供如下器材： 電池組E(電動勢3V，內阻不計) 電流表A1(量程0～15mA，內阻約為100Ω) 電流表A2(量程0～300μA，內阻為2000Ω) 滑動變阻器R1(阻值范圍0～20Ω，額定電流2A) 電阻箱R2(阻值范圍0～9999Ω，額定電流1A) 開關S、導線若干 要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值，請回答下面問題： (1)將電流表A2與電阻箱串聯，改裝成一個量程為3.0V的電壓表，需將電阻箱阻值調到__8000___Ω； (2)在方框中完整畫出測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標明器材代號； 答案：如圖所示 (3)調節(jié)滑動變阻器R1，兩表的示數如圖所示，可讀出電流表A1的示數是__8.0___mA，電流表A2的示數是__150___μA，測得待測電阻Rx的阻值是__191___Ω。(計算結果保留整數) [解析]　(1)將電流表A2與電阻箱串聯組成電壓表；改裝后電壓表量程是3V，則電阻箱阻值R＝＝8000Ω； (2)用電流表A1測量電流，滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻阻值，滑動變阻器應采用分壓接法，待測電阻阻值約為200Ω，電流表A1內阻約為100Ω，電壓表內阻為RV＝8000Ω＋2000Ω＝10000Ω，電壓表內阻遠大于待測電阻阻值，電流表應采用外接法，電路圖如圖所示： (3)由圖示可知，電流表A1的示數為8.0mA，電流表A2的示數是150μA；根據歐姆定律可得：Rx＝＝191.1Ω。 4．(2018北京市海淀區(qū)高三下學期二模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，小燈泡的規(guī)格為“3.0V，0.5A”，實驗電路如圖所示。現備有下列器材： A．電流表A(量程0～0.6A，內阻約0.1Ω) B．電壓表V(量程0～3V，內阻約3kΩ) C．滑動變阻器R1(0～5Ω，3.0A) D．滑動變阻器R2(0～100Ω，1.25A) E．電源E(電動勢為3.0V，內阻不計) F．開關S和若干導線 (1)為了調節(jié)方便，滑動變阻器應選用__C___(請?zhí)顚戇x項前對應的字母) (2)請根據圖中的電路，用筆畫線代替導線，將圖中的器材連接成完整的實驗電路。(不要改動已連接的導線) 答案：如圖所示 (3)測得通過小燈泡的電流與加在它兩端的電壓數據，如下表所示。 組數 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 I/A 0 0.09 0.21 0.34 0.40 0.46 0.50 根據上表中實驗數據，在圖所示的坐標圖上作出該燈泡的I－U圖線。由圖線發(fā)現在電流I增大過程中，小燈泡電阻__變大___(選填“減小”、“不變”或“增大”)。 (4)由I－U圖線可知，小燈泡兩端電壓為2.4V時的實際功率是__1.2___W(結果保留兩位有效數字)。 (5)滑動變阻器a端與滑片P之間的電阻為RX，滑動變阻器最大阻值為RP，若在該實驗中分別接入滑動變阻器R1、R2，調整小燈泡兩端的電壓U，則在額定電壓范圍內，U隨變化的圖象可能正確的是__B___。 [解析]　(1)燈泡的電流和電壓從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，為了便于測量，滑動變阻器的阻值選小的(滑動變阻器R1(0～5Ω，3.0A))，故選C； (2)根據圖中的電路，用筆畫線代替導線，將圖中的器材連接成完整的實驗電路為 (3)根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后作出圖象如圖所示 該小燈泡的I－U圖線如圖所示，由圖線可知，電阻隨著電流增大而增大； (4)根據圖可知，燈泡兩端電壓為2.4V時，通過燈泡的電流為0.49A，實際功率是P＝UI＝2.40.49W＝1.2W； (5)由圖可得U＝，若在該實驗中接入滑動變阻器R1調整小燈泡兩端的電壓U，≈Rx，整理可得U＝Rx＝E； 若在該實驗中接入滑動變阻器R2調整小燈泡兩端的電壓U，≈RL，整理可得U＝＝，隨的增大而增大，故ACD錯誤，B正確；故選B。 5．(2018廣西陸川縣高三下學期二模)小明剛從超市購買一節(jié)干電池，于是他想測定該干電池的電動勢和內阻，小明做實驗中，備有下列器材： A．干電池(電動勢約為1.5V，內阻小于0.5Ω) B．電流表G(滿偏電流1.5mA，內阻為10Ω) C．電流表A(0～0.6A，內阻約為0.1Ω) D．滑動變阻器R1(0～20Ω，10A) E．滑動變阻器R2(0～100Ω，1A) F．定值電阻R3＝0.5Ω G．定值電阻R4＝990Ω H．開關、導線若干 (1)為方便且能較準確地進行測量，應選用滑動變阻器__D___(填寫序號)； (2)小明按照自己設計的實驗方案，畫圖處理數據，由于是新電池內阻很小，發(fā)現圖象斜率較小，給數據的處理帶來了很大的障礙。請在下面所給方框內畫出利用本題提供的器材幫助小明改進實驗方案，要求測量誤差盡可能的??； 答案：實驗原理圖如圖所示 (3)某同學根據他設計的實驗測出了六組I1(電流表G的示數)和I2(電流表A的示數)，請在所給坐標紙上使用適當的數據，做出I1和I2的關系圖線； 序號 1 2 3 4 5 6 I1/mA 1.40 1.36 1.35 1.28 1.20 1.07 I2/A 0.10 0.15 0.23 0.25 0.35 0.50 答案：如圖所示： (4)根據圖線可得，被測電池的電動勢為__1.48(1.47～1.49)___V，內阻為__0.30(0.25～0.35均正確)___Ω。 [解析]　(1)為方便實驗操作，滑動變阻器的阻值不能太大，選擇D比較合適。 (2)由于沒有電壓表，給定的電流表G可與定值電阻R4串聯作電壓表使用；圖象的斜率等于電源的內阻，由于是新電池內阻很小，發(fā)現圖象斜率較小，給數據的處理帶來了很大的障礙，所以電源串聯一個電阻作等效內阻，實驗電路如圖所示； (3)根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后作出I1－I2圖象如圖所示 (4)則由閉合電路歐姆定律可知：I1(R4＋RA)＝E－I2(R＋R3)，變形I1＝E－I2(r＋R3)，由圖可知，圖象與縱坐標的交點為1.48mA，解得E＝1.48V；由圖象可知r＝0.32Ω。