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难点7电学实验
难点7:
电学实验2017-04-15
题型一 多用电表的原理、使用及读数问题
1
(1)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题:
图1
在使用多用电表测量时,指针的位置如图甲所示,若选择开关拨至“×1”挡,则测量的结果为________Ω;若选择开关拨至“50mA”挡,则测量结果为________mA.
(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图丙所示,则该图象的函数关系式为__________________;
(3)下列根据图丙中I-Rx图线作出的解释或判断中正确的是________.
A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大
B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx=0时电路中的电流I=Ig
C.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏
D.测量中,当Rx的阻值为图丙中的R2时,指针位于表盘中央位置的右侧
2.已知G表的内阻Rg为990Ω,满偏电流Ig=100μA.用它改装成如图所示的一个多量程多用电表,电流、电压和电阻的测量都各有两个量程(或倍率).1、2两个挡位为电流表挡位,其中的大量程是小量程的10倍.
(1)关于此多用电表,下列说法错误的是__________.
A.当转换开关S旋到位置4时,是电阻挡
B.当转换开关S旋到位置6时,是电压挡
C.转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大
D.A表笔为红表笔,B表笔为黑表笔
(2)图中电源电动势均为3.5V,当把选择开关S旋到位置4,在AB之间接3500Ω电阻时,表头G刚好半偏,该测量过程操作的顺序和步骤都正确无误,则R1=____Ω,R2=______Ω.题型二 伏安法测电阻
3.使用理想电压表、理想电流表、滑动变阻器、直流电源等仪器,研究一只小灯泡完整的伏安特性,测得I-U图象如图甲所示.已知滑动变阻器滑动片的有效移动长度为30cm,变阻器的最大阻值为22.5Ω,电源电动势为6V,内阻不计.
(1)在图乙的虚线框内,不改变滑动变阻器和电源的位置,补上电压表、电流表、灯泡,画出完整的电路图.要求滑动变阻器的滑动片向左滑动时,灯泡的电压增大.
(2)根据I-U图象可知:
从A到B的过程中灯泡的电阻逐渐________(选填“增大”或“减小”),改变的阻值为________Ω.
(3)在获得A→B段图线数据的过程中,滑动变阻器的滑动片向左移动了________cm的长度.
4.某待测电阻Rx的阻值在80~100Ω之间,现要测量其阻值,实验室提供如下器材:
A.电流表A1(量程30mA,内阻r1=10Ω)
B.电流表A2(量程150mA,内阻r2约为30Ω)
C.电压表V(量程15V,内阻约为10kΩ)
D.定值电阻R0=20Ω
E.滑动变阻器R(最大电阻约10Ω)
F.电源E(电动势为4V)
G.开关S和导线若干
(1)如果用图甲来测量Rx,测得的电阻将________真实值(填“大于”“小于”或“等于”);
(2)如果用图乙来测量Rx,测量电流表A1和A2的读数分别为I1和I2,则Rx=________;
(3)根据提供的器材要完成此实验,甲、乙两同学分别设计了如图甲、乙两种电路,你认为图________更合适.
题型三 测定电源的电动势和内阻
5. 某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:
A.被测干电池一节
B.电流表1:
量程0~0.6A,内阻r=0.3Ω
C.电流表2:
量程0~0.6A,内阻约为0.1Ω
D.电压表1:
量程0~3V,内阻未知
E.电压表2:
量程0~15V,内阻未知
F.滑动变阻器1:
0~10Ω,2A
G.滑动变阻器2:
0~100Ω,1A
H.开关、导线若干
伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差,在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻.
(1)在上述器材中请选择适当的器材(填写器材前的字母):
电流表选择________,电压表选择__________,滑动变阻器选择___________.
(2)实验电路图应选择图中的________(填“甲”或“乙”);
(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图象,则在修正了实验系统误差后,干电池的电动势E=________V,内电阻r=________Ω.
6..某同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有:
待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为3V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干.
(1)先测电阻R1的阻值.请将该同学的操作补充完整:
A.闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数R0和对应的电压表示数U1.
B.保持电阻箱示数不变,__________,读出电压表的示数U2.
C.则电阻R1的表达式为R1=__________.
(2)该同学已经测得电阻R1=3.2Ω,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值,其做法是:
闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图乙所示的
-
图线,则电源电动势E=____V,电阻R2=_____Ω.
7.甲同学利用如图所示的电路测定电源的电动势和内阻,提供的器材有:
A.干电池两节,每节电动势约为1.5V,内阻未知
B.直流电压表V1、V2,内阻很大
C.直流电流表A,内阻可忽略不计
D.定值电阻R0,阻值未知,但不小于5Ω
E.滑动变阻器
F.导线和开关
(1)请根据所给电路图,以笔画线代表导线,在下图的实物图上将所缺导线画上.
(2)甲同学利用该电路完成实验时,由于某根导线发生断路故障,导致一只电压表始终没有读数,因此只记录了一只电压表和电流表的示数,如下表所示:
U/V
2.62
2.48
2.34
2.20
2.06
1.92
I/A
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
利用表格中的数据在图12中作出U-I图象.
(3)由图象可知,两节干电池总电动势为________V,总内阻为________Ω.由计算得到的数据可以判断,能够示数的电压表应为表________(选填“V1”或“V2”).
型题四 电学创新拓展实验
8. 某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表,他所选用的器材有:
灵敏电流表(待改装),学生电源(电动势为E,内阻不计),滑动变阻器,单刀双掷开关,导线若干,导热性能良好的防水材料,标准温度计,PTC热敏电阻Rt(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt=a+kt,a>0,k>0).设计电路如图所示,并按如下步骤进行操作:
(1)按电路图连接好实验器材;
(2)将滑动变阻器滑片P滑到a端,单刀双掷开关S掷于c端,调节滑片P使电流表满偏,并在以后的操作中保持滑片P位置不动,设此时电路总电阻为R,断开电路;
(3)容器中倒入适量开水,观察标准温度计,每当标准电流表的示数下降5℃,就将开关S置于d端,并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I,然后断开开关,请根据温度表的设计原理和电路图,写出电流与温度的关系式I=__________(用题目中给定的符号);
(4)根据对应温度记录的电流表示数,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表,根据改装原理,此温度表表盘刻度线的特点是:
低温刻度在________侧(填“左”或“右”),刻度线分布是否均匀?
________(填“是”或“否”).
9.某实验小组设计了如图6甲的电路,其中RT为热敏电阻,电压表量程为3V,内阻RV约10kΩ,电流表量程为0.5A,内阻RA=4.0Ω,R为电阻箱.
(1)该实验小组首先利用该电路进行描绘热敏电阻的伏安特性曲线的实验.闭合开关,调节电阻箱,记录不同情况下电压表示数U1、电流表的示数I和电阻箱的阻值R,在I-U坐标系中,将各组U1、I的数值标记在相应位置,描绘出热敏电阻的部分伏安特性曲线,如图乙中曲线所示.为了完成该实验,应将导线c端接在________(选填“a”或“b”)点;
(2)利用
(1)中记录的数据,通过分析计算可得外电路的电压U2,U2的计算式为_____________;(用U1、I、R和RA表示)
(3)实验小组利用
(2)中的公式,计算出各组的U2,将U2和I的数据也描绘在I-U坐标系中,如图乙中直线所示,根据图象分析可知,电源的电动势E=________V,内电阻r=______Ω;
(4)实验中,当电阻箱的阻值调到8.5Ω时,热敏电阻消耗的电功率P=________W.(保留两位有效数字)
练习
1.在探究规格为“4.0V 2.0W”的小灯泡L的伏安特性曲线实验中,可供选用的器材如下:
小灯泡L:
“4.0V 2.0W”;
电流表A1:
量程3.0A,内阻约为0.1Ω;
电流表A2:
量程0.6A,内阻约为0.2Ω;
电压表V:
量程3.0V,内阻RV=9.0kΩ;
定值电阻R1:
阻值2.0kΩ;
定值电阻R2:
阻值4.5kΩ;
定值电阻R3:
阻值12.0kΩ;
定值电阻R4:
阻值18.0kΩ;
滑动变阻器R:
阻值范围0~10Ω;
学生电源E:
电动势6.0V,内阻不计;
开关S及导线若干.
(1)电流表应选____,定值电阻选________(在R1、R2、R3、R4中选一个).
(2)在方框中画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号.
(3)小雨同学采用同样的方法进行实验,检查实验电路连接正确,然后闭合开关,调节滑动变阻器滑片,发现电流表和电压表指针始终不发生偏转.在不断开电路的情况下,检查电路故障,应使用多用电表________(选填“欧姆×10”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”)挡,检查过程中将多用电表的红、黑表笔与电流表“+”、“-”接线柱接触时,多用电表指针发生较大偏转,说明电路故障是______________________.
2.为了测定一段由均匀材料制成的圆柱体的电阻率(电阻在200~250Ω之间),现给定电压表V(量程6V、内阻约为5kΩ)、电流表A(量程30mA、内阻约为40Ω)、滑动变阻器R(0~15Ω)、电源(E=6V)、开关S及导线若干.
(1)设计测量圆柱体电阻Rx的电路图,并画在虚线框内;
(2)如图所示中的6个点分别表示实验中测得的6组电压表U和电流表I的值,试根据图求出圆柱体电阻Rx=________Ω(结果保留2位有效数字);
(3)用50分度的游标卡尺测得该圆柱体的长度l如图5甲所示,则l=________mm;用螺旋测微计测圆柱体的直径d如图乙所示,则d=________mm.
(4)由以上数据求出ρ=___________Ω·m(保留两位有效数字).
3.一位同学想测量一个有清晰刻度,但没有示数,量程、内电阻未知的电流表Ax,为了测量电流表Ax的量程和内电阻,可以使用的实验器材如下:
A.电源(电动势约4V,内电阻忽略不计)
B.待测电流表Ax(量程和内电阻未知)
C.标准电流表A0(量程0.6A,内电阻未知)
D.电阻箱(阻值范围0~999.9Ω)
E.滑动变阻器(阻值为0~20Ω)
F.滑动变阻器(阻值为0~20kΩ)
G.开关S和导线若干
该同学的实验操作过程为:
(1)将实验仪器按图7所示电路连接,滑动变阻器R0应选________(选填仪器前的字母序号);
(2)将电阻箱R1的阻值调至最大,将滑动变阻器的滑片P移至某一位置,闭合开关S;接着调节电阻箱,直至电流表Ax满偏,记录此时电阻箱的阻值和标准电流表A0的示数;
(3)移动滑片P至滑动变阻器的另一位置,再次调节电阻箱R1直至电流表Ax满偏,记录此时电阻箱的阻值和标准电流表A0的示数;
(4)重复步骤(3)3~5次;
(5)该同学记录了各组标准电流表A0的示数I和电阻箱的阻值R1的数据,并作出I-
图线;
(6)根据图8图线可以求得电流表Ax的量程为______A,内电阻为________Ω.将电流表Ax与一个阻值为________Ω的电阻串联就可以组成量程为3V的电压表.
4.二极管是一种半导体元件,它的符号为
,其特点是具有单向导电性,即电流从正极流入时电阻比较小,而从负极流入时电阻比较大.
(1)某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线.因二极管外壳所印的标识模糊,为判断该二极管的正、负极,他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻.其步骤是:
将选择开关旋至合适倍率,进行欧姆调零,将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时,指针偏角比较小.然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量,指针偏角比较大,由此判断________端为二极管的正极.(选填“左”或“右”)
(2)厂家提供的伏安特性曲线如图所示,为了验证厂家提供的数据,该小组对加反向电压时的伏安特性曲线进行了描绘,可选用的器材有:
A.直流电源E:
电动势5V,内阻忽略不计
B.直流电源E:
电动势50V,内阻忽略不计
C.滑动变阻器:
0~20Ω
D.电压表V1:
量程45V、内阻约500kΩ
E.电压表V2:
量程3V、内阻约20kΩ
F.电流表A:
量程0.6A、内阻约400Ω
G.电流表mA:
量程50mA、内阻约5Ω
H.待测二极管D
I.单刀单掷开关S,导线若干
①为了提高测量结果的准确度,选用的器材为_________.(填序号字母)
②为了达到测量目的,请在图10虚线框内画出正确的实验电路原理图.
③为了保护二极管,反向电压不要达到40V,请你对本实验的设计或操作提出一条合理的建议:
_________________________________________________________________________.
5.已知某电阻的阻值约为300Ω,现提供两套相同的实验器材分甲、乙两小组利用伏安法测量其阻值。
实验器材如下:
A.电流表A(量程12mA、内阻约1Ω)
B.电压表V(量程3V、内阻约1kΩ)
C.滑动变阻器R1(总阻值10Ω,额定电流2A)
D.滑动变阻器R2(总阻值100Ω,额定电流1A)
E.电源(电动势约3V、内阻约2Ω)
F.待测电阻Rx
G.开关一个,导线若干
①滑动变阻器应该选择 (填器材前的字母序号)。
②选定滑动变阻器后,甲、乙两组设计了不同的电路来测量,其中正确的电路图是 。
③甲、乙两组测量后发现其测量值存在系统误差,他们决定共同合作,一起设计了如图1、2所示两种电路,不仅可以准确测量待测电阻的阻值,还可以测量电流表和电压表的内阻。
假设在图1和图2中,电流表A1、A2的示数均分别用I1、I2来表示,电压表V1、V2的示数均分别用U1、U2来表示。
则在图1中,电压表的内阻RV= ,待测电阻的阻值Rx= ;在图2中,电流表的内阻RA= ,待测电阻的阻值Rx= 。
6.某学习小组要测定某一圆柱形导体P的电阻率,其主要实验步骤如下:
(1)先用多用电表粗测导体P的电阻。
a.将选择开关打到如图甲所示的欧姆挡上;
b.将已插入接线孔的两根表笔相接,进行欧姆调零;
c.将两根表笔分别与导体P的两端相接,指针在图甲中的虚线位置处;
d.换用欧姆“ ”挡重新测量,先要 ,再次测量导体P两端的电阻,指针指在图甲中的实线位置处,则导体P的电阻粗测值为 Ω。
(2)分别用游标卡尺、螺旋测微器测量导体P的长度L和直径d,示数如图乙、丙所示,则L= mm,d= mm。
(3)该小组又采用伏安法测量导体P的电阻Rx,可供选用的器材如下:
电压表V(量程3V,内阻约3kΩ;量程15V,内阻约15kΩ)
电流表A(量程15mA,内阻约10Ω;量程600mA,内阻约0.2Ω)
电源E1(电动势3V,内阻不计)
电源E2(电动势12V,内阻不计)
滑动变阻器R(0~20Ω,允许通过的最大电流为2A)
开关S、导线若干
如图丁为测量Rx的实验器材,为使测量尽量准确,请选择器材并完成实物图的连线。
7.某实验小组用图甲所示的电路研究硅光电池路端电压U与总电流I的关系。
图中定值电阻
电压表可视为理想电压表。
(1)用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变动器,通过测量并拟合得到该强度的光射时硅光电池的U-I图线如图乙a所示,由此可见电池的电动势为▲V,短路电流为▲mA。
某次测量时电压表V2的示数为20mV,则电压表V1的示数为▲V.
(2)增加光的强度重复实验,得到该强度的光射时硅光电池U-I图线如图乙b所示。
某次测量时电压表V2的示数为40mV,则此时硅光电池的内阻为▲Ω.
8.某同学设计的可调电源电路如图(a)所示,E=3V为无内阻的理想电源,R0=3
为保护电阻,滑动变阻器的全电阻R=6
,P为滑片位于图示位置,闭合电键S.
⑴用理想电压表测量A、P间的电压;将电压表调零,选择合理的档位,示数如图(b),电压值为V.
⑵用理想电流表代替电压表接入相同位置,测得电流约为A.(此问结果保留两位有效数字)。
⑶若电源电路中不接入R0,则在使用过程中,存在的风险(填“断路”或“短路”).
1
(1)18 22.6(22.4~22.8)
(2)I=
(3)BC2
(1)C
(2)11 99
3
(1)电路图如图所示
(2)增大 5 (3)104
(1)小于
(2)
R0-r1 (3)乙
5.
(1)B D F
(2)甲 (3)1.5 0.76.
(1)将S2切换到b
R0
(2)2 0.8
7.
(1)、
(2)见图(3)2.90 3.50 V1
8.(3)
(4)右 否9.
(1)a
(2)U2=U1+I(R+RA) (3)6.0 5.0 (4)0.48
练习1.
(1)A2 R2
(2)见解析图 (3)直流电压10V 电流表断路
2
(1)见图
(2)2.3×102 (3)11.06 2.000 (4)6.5×10-2
3
(1)E (6)0.3 0.5 9.5
4.
(1)右
(2)①BCDGHI ②原理图如图 ③a.在二极管支路串入一阻值合适的限流电阻起保护作用;b.闭合开关前滑动触头停在最左端,向右移动滑动触头时应缓慢进行,同时仔细观察电流表示数变化,以防止电流超过0.2mA
5.①C ②B③
;
;
;
-
6.
(1)×100 欧姆调零 1100
(2)20.00 2.700 (3)如图所示
7.
(1)2.50.151.5
(2)5500
8.
(1)1.30---1.32
(2)0.59—0.60(3)短路
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