高考物理专练17 电学实验.docx
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高考物理专练17电学实验
专练17 电学实验
1.(2017·菏泽市三模)可记忆电阻有许多新奇特性,例如负差分电阻效应,多重与可控导电率,迟滞效应等等.从资料上获知某可记忆电阻Rx的I-U特性曲线如图1所示.现要利用实验亲自描绘此元件加正向电压时的I-U特性曲线,除Rx外,另有器材如下:
A.直流电源(6V,内阻不计)
B.电压表V(量程6V,内阻约6kΩ)
C.电流表A1(量程60mA,内阻约10Ω)
D.电流表A2(量程10mA,内阻约20Ω)
E.滑动变阻器R(总阻值为20Ω)
开关1个、导线若干
图1
(1)由已知的I-U图象可得出,电压在0~2.5V范围时,可记忆电阻的电阻值约为________Ω;
(2)为较准确地描绘可记忆电阻的I-U图线,需要在0~3.5V和3.5~6V两个电压段上采用不同的电路和电流表.在描绘0~3.5V电压下的I-U图线时,应选图2甲、乙、丙、丁四个电路中的________电路,电流表应选________(填C或D);描绘3.5~6V电压下的I-U图线时,应选甲、乙、丙、丁四个电路中的________电路,电流表应选________(填C或D).
图2
解析
(1)由图1所示图象可知,电压在0~2.5V范围时,可记忆电阻的电阻值约为R=
=
=50Ω.
(2)由图1所示图象可知,在0~3.5V电压段上,电流最大值为50mA,则电流表应选C,在该段电阻最大值约为50Ω,电流表内阻约为10Ω,电压表内阻约为6000Ω,电压表内阻远大于电阻阻值,电流表应采用外接法,由图象可知,在该电压段上,电压与电流从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,因此电路图应选甲;由图1所示图象可知,在3.5~6V电压段上,最大电流小于10mA,则电流表应选D,最大电阻约为R=
=
=437.5Ω,滑动变阻器最大阻值为20Ω,因此滑动变阻器应采用分压接法,电流表内阻约为20Ω,电压表内阻约为6000Ω,相对来说,电阻阻值远大于电流表内阻,电流表应采用内接法,实验电路图选乙.
答案
(1)50
(2)甲 C 乙 D
2.[2017·天津卷,9(3)]现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有:
多用电表(仅可使用欧姆挡);
一个电池组E(电动势6V);
一个滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流1A);
两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA);
两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω)
一个电键S、导线若干.
(1)为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是________(填字母代号).
A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆
B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆
C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量
D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量
(2)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.
解析
(1)因为电表指针几乎满偏,故可知所测电阻很小,只有几欧姆,所以选项A正确、B错误;根据欧姆表的特点,若要进一步精确测量,应换用小倍率,并重新进行欧姆调零,所以选项C正确、D错误;
(2)根据伏安法测电阻原理和串、并联电路规律,可将一个电流表串联电阻R1后改装成电压表测量电压,另一个电流表并联R2后改装成电流表测量电流,题目要求能耗较小,故变阻器采用限流式,所以电路设计如下图所示:
答案
(1)AC
(2)见解析
3.某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值.
(1)现有电源(4V,内阻可不计),滑动变阻器(0~50Ω,额定电流2A),开关和导线若干,以及下列电表
A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用________,电压表应选用________(选填器材前的字母);实验电路应采用图3中的________(选填“甲”或“乙”).
(2)图4是测Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在
(1)问中所选的电路图,补充完成图4中实物间的连线.
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图5所示,可得该电阻的测量值为________Ω(保留两位有效数字).
图3
图4
图5
解析
(1)因为只给出了一个电源,所以电源必选;估算最大电流:
I=
=
A=0.8A;根据电表选取原则之一:
指针偏转程度(即读数)要超过最大量程的
~
,以减小偶然误差.故(根据最大电流)电流表应选取B;(根据电源电动势)电压表应选取C;比较被测电阻与电流表的内阻,可知电流表应该外接.或者比较Rx与
,
=
Ω=
Ω>Rx,故Rx属于小电阻,电流表应该外接.故应选择甲电路.
(2)实物电路连接如图中虚线所示:
画出任意两条即可(画出三条则有一条是多余的).
(3)由题意可知:
Rx=
=
Ω=5.2Ω(据题意要求,保留两位有效数字).
答案
(1)B C 甲
(2)
(3)5.2
4.有一个额定电压为2.8V,额定功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3V,内阻6kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻30kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,5A)
F.滑动变阻器(200Ω,0.5A)
G.蓄电池(电动势6V,内阻不计)
图6
(1)用如图6甲所示的电路进行测量,电压表应选用________,电流表应选用________.滑动变阻器应选用________.(用字母序号表示)
(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.若某次测量中电压表的示数为2.60V,则灯泡此时的电阻为________Ω,此时的功率为________W(保留两位有效数字).
(3)若将此灯泡与电动势为6V、内阻不计的电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为________Ω的电阻(保留两位有效数字).
解析
(1)小灯泡的额定电压为2.8V,故电压表选用量程为0~3V的电压表;额定功率约为0.8W,故小灯泡的额定电流约为0.29A,电流表应选用量程为0~0.6A的电流表;在分压式电路中,一般选择最大阻值较小、额定电流较大的滑动变阻器.
(2)图乙的横坐标电压2.60V对应的纵坐标电流为0.27A,根据欧姆定律得灯泡的电阻为
RL=
=
Ω=9.6Ω;
此时的功率为P=UI=2.60×0.27W=0.70W.
(3)由图乙可知,当灯泡正常发光时回路中的电流为I1=0.28A,则电阻两端的电压为UR=6V-2.8V=3.2V.根据欧姆定律可知电阻的阻值为R=
=
=11Ω.
答案
(1)A D E
(2)9.6 0.70 (3)11
5.(2017·浙江卷,22)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值.
图7
图8
(1)图7是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图7中画出.
(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图8所示.在图中,由电流表外接法得到的数据点是用________(填“○”或“×”)表示的.
(3)请你选择一组数据点,在图8上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.
解析
(1)电压表直接测铅笔两端电压,由图象可知电压从0开始,所以滑动变阻器接分压式,如答案图.
(2)因电流表外接法在电压一定的条件下,测得的电流偏大,其待测阻值偏小,由图知得到的数据点是用“×”表示的.
(3)用“×”连线如图所示,这条直线的斜率k=
=1.2Ω.
答案
(1)
(2)“×”
(3)图见解析 1.1~1.3
6.(2017·海南卷,12)用伏安法测量一电池的内阻.已知该待测电池的电动势E约为9V,内阻约为十欧,允许输出的最大电流为50mA,可选用的实验器材有:
电压表V1(量程5V);
电压表V2(量程10V);
电流表A1(量程50mA);
电流表A2(量程100mA);
滑动变阻器R(最大电阻300Ω);
定值电阻R1(阻值为200Ω,额定功率为
W);
定值电阻R2(阻值约220Ω,额定功率为1W);
开关S;导线若干.
测量数据如图9坐标纸上U-I图线所示.
图9
(1)在虚线方框内画出合理的电路原理图,并标明所选器材的符号.
(2)在设计的电路中,选择定值电阻的根据是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
(3)由U-I图线求得待测电池的内阻为________Ω.
(4)在你设计的电路中,产生系统误差的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
解析
(1)该实验通过电源的输出特性曲线计算电源内阻,电源允许输出的最大电流为50mA,故电流表选择
,电源电动势约为9V,故电压表选择
,考虑到电流和功率,保护电阻选R2.
(2)定值电阻的功率为
W时,通过它的电流为
A=0.025A=25mA,而电路中的电流会接近50mA,故应选R1.
(3)U-I图线的斜率表示电源内阻,选择图象中的较远的两点用r=
可求得电源内阻约为51.0Ω.
(4)该实验中的干路电流应为电流表的读数加上通过电压表的电流,故该实验的系统误差来源为忽略了电压表的分流,从而使干路电流测量值偏小.
答案
(1)
(2)定值电阻在电路中的功率会超过
W,R2的功率满足要求
(3)51.0(49.0~53.0范围内均可)
(4)忽略了电压表的分流
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