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1、2017高中物理电学实验（难题）附答案参考答案与试题解析1（2017江西模拟）利用如甲图所示电路，可用伏安法测定某一电源的电动势和内阻，其中虚线框内为用灵敏电流计G改装的电压表V，A为标准电流表，E1为待测电源，S为开关，R为滑动变阻器（1）已知灵敏电流计G的满偏电流Ig=200A，按如图乙所示电路，用半偏法测定灵敏电流计G的内电阻rg，其中电阻R4约为1k，为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E2应选用B，电阻R3应选用F，电阻R2应选用C（选填器材前的字母）A电源（电动势为1.5V）B电源（电动势为6V）C电阻箱（0999.9）D滑动变阻器（0500）E电位器（一种可变电阻，与滑动
2、变阻器相当，05.1k）F电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当，051k）（2）如果所得R3的阻值为300，则图中被测电流计G的内阻rg的测量值为300.0，该测量值略小于实际值（填“略大于”“略小于”“等于”）（3）给灵敏电流计G串联一个阻值为29.7k的电阻就可以将该电流计G改装为量程6V的电压表V（4）由（2）确定灵敏电流计的内阻测量值与实际值差异后，将其改装成另一电压表V（甲图虚线框所示）接入甲图电路进而完成甲图实验测量时，电压表V测量值小于实际值（填“大于”“小于”或“等于”）；电源E1电动势测量值小于实际值（填“大于”“小于”或“等于”）【解答】解：（1）由于Ig=200A，R4
3、约为1k，同时为了减小误差，R2应选择阻值较大的F，所以电源应选取电动势较大的B；根据半偏法原理可知，电阻R3应选用电阻箱C；（2）当调节电阻箱，使电流表半偏时，由于干路电流几乎未变，电阻箱与电流计中的电流相等，电阻必然相等如果所得的R1的阻值为300.0，则图中被测电流计G的内阻rg的测量值为300.0实际上电阻箱并入后的，电路的总电阻减小了，干路电流增大了，电流计半偏时，流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流，电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻所以，该测量值“略小于”实际值（3）根据改装原理可知，U=Ig（Rg+R）解得：R=Rg=300=29.7K；（4）由于电阻箱的测量值因小于真实值，则改
4、装后实验内阻偏小，故电压表的测量值小于真实值；同时由于采用了相对电源的电流表外接法，电流表示数偏小，故电源电动势的测量值也小于真实值故答案为：（1）B，F，C；（2）300.0，略小于；（3）29.7；（4）小于，小于2（2017萧山区模拟）太阳能是一种清洁、“绿色”能源，在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件某实验小组决定探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的伏安特性所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干（1）为了达到上述目的，请将图1连成一个完整的实验电路图（2）该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了
5、如图2的IU图象由图可知，当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为1103（保留一位有效数字）（3）该实验小组在另一实验中用一强光照射太阳能电池，使该太阳能电池获得电能，为了测出该电池此时的电动势和内阻，该小组同学决定先用欧姆表进行粗测，再设计合理的电路图你认为该小组同学的做法合理吗？为什么？不能，因为多用电表的欧姆挡自带电源，使用时必须与外电路断开，因此不能测电源内阻（4）该实验小组设计了如图3所示的电路图，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的UI曲线a，再减小实验中光的强度，用一弱光重复实验，测得UI曲线b，见图4当滑动变阻器的电阻为某值时，若曲线a的路端电压为1.5V则滑动变阻器的测量
6、电阻为7.1103，曲线b外电路消耗的电功率为6.8105W（计算结果保留两位有效数字）【解答】解：（1）根据测绘小灯泡伏安特性曲线，电压和电流需从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，电路连接如图 （2）由图2所示图象可知，当电压小于2.00V时，电路电流很小，几乎为零，由欧姆定律可知，太阳能电池的电阻很大；由图2所示图象可知，当电压为2.80V时，电流I=2.8mA，则太阳能电池的电阻R=1103（3）不能，因为多用电表的欧姆挡自带电源，使用时必须与外电路断开，因此不能测电源内阻（4）由图4所示曲线可知，路端电压为U1=1.5V时电路中电流为I1=210A，即为强光照射时的工作点，连接该点
7、和坐标原点，如图所示，此直线为此时对应的外电路电阻的UI图线，滑动变阻器的测量电阻为R=7.1103，此图线和图线b的交点为弱光照射时的工作点，如图所示电流和电压分别为I=97A、U=0.7V，则外电路消耗功率为P=UI=0.7971066.8105W故答案为：（1）如图所示；（2）1103；（3）不能，因为多用电表的欧姆挡自带电源，使用时必须与外电路断开，因此不能测电源内阻；（4）7.1103；6.81053（2017崇明县二模）在测定一组干电池的电动势和内电阻的实验中，备有下列器材：（A）待测的干电池（B）电流传感器1（C）电流传感器2（D）滑动变阻器R（020，2A）（E）定值电阻R0（
8、2000）（F）开关和导线若干某同学发现上述器材中虽然没有电压传感器，但给出了两个电流传感器，于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验（1）在实验操作过程中，该同学将滑动变阻器的滑片P向右滑动，则电流传感器1的示数将变小（选填“变大”或“变小”）（2）图乙为该同学利用测出的实验数据绘出的I1I2图线（I1为电流传感器1的示数，I2为电流传感器2的示数，且I2的数值远远大于I1的数值），则由图线可得被测电池的电动势E=3.00V，内阻r=2.00（3）若将图线的纵坐标改为I1R0+I1r，则图线与纵坐标的交点的物理含义即为电动势的大小【解答】解：（1）滑动变阻器在电路中应起到调节电流的作用，滑片P
9、向右滑动时 R值减小，电流传感器2的示数变大，电流传感器1的示数变小 （2）由闭合电路欧姆定律可得： I1R0=E（I1+I2）r变形得：I1=I2； 由数学知可得：图象中的k=；b=；由图可知：b=1.50；k=； 故解得：E=3.00V，r=2.00；（3）依据公式I1R0=E（I1+I2）r，当I2=0，纵坐标值即为电源的电动势；因此若图象纵坐标改为路端电压，即I1R0+I1r，则图象与纵坐标的交点为电源的电动势；故答案为：（1）变小（2）2.96（士0.04）V；2.00（士0.03）（3）I1R0+I1r4（2017武侯区校级模拟）从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量“金属丝
10、的电阻率”要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能得到多组数据金属丝（L） 长度为L0 直径为D电流表（A1） 量程10mA 内阻r1=40电流表（A2） 量程500A 内阻r2=750电压表（V） 量程10V 内阻10k电阻（R1） 阻值为100 起保护作用滑动变阻器（R2）总阻值约20电池（E） 电动势1.5V 内阻很小开关（S）及导线若干（1）在下列方框中画出电路图，并标明所用器材的代号（2）若选测量数据中的一组数据计算电阻率，则所用的表达式=，式中各符号的意义是I1为A1的读数，I2为A2的读数，r1为A1的内阻，r2为A2的内阻，L0为金属丝的长度，D为金属丝的直径【解答】解：（1）
11、由于提供的电压表量程太大，测量的过程读数的误差大，因此需要将小量程的电流表改装为电压表，将A2与R1并联，改装为电压表，具体电路如图所示：（2）根据实验电路图，读出A1、A2的示数分别为I1、I2，则有：电阻丝两端的电压为：U=I2（R1+r2）r1I1根据电阻定律有：金属丝的横截面积为：联立解得：I1为A1的读数，I2为A2的读数，r1为A1的内阻，r2为A2的内阻，L0为金属丝的长度，D为金属丝的直径 故答案为：（1）如图所示；（2）；I1为A1的读数，I2为A2的读数，r1为A1的内阻，r2为A2的内阻，L0为金属丝的长度，D为金属丝的直径5（2017泗阳县校级模拟）图（a）是白炽灯L1
12、（220V，100W）和L2（220V，60W）的伏安特性曲线（1）图中曲线A 表示灯L1的伏安特性曲线（选填“A”或“B”）（2）随着灯泡L1功率的增大，其灯丝阻值逐渐变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）（3）若将这两个灯泡并联在电路上，在用电高峰时电压仅200V，则此时L1灯的实际功率为88 W，L2灯的实际功率为52 W（4）若将它们串联后接在220V电源上，则此时L1灯的实际功率为14.4 W，L2灯的实际功率为38.4 W（5）若用图（b）所示电路测量L1灯的伏安特性，由于电表存在内阻，实际测得的伏安特性曲线比图（a）中描绘出的理想伏安特性曲线在IU图中位置来得偏低（选填“高”或
13、“低”）（6）用图（b） 所示电路测量L1灯伏安特性时，已知R0=10，E=300V则电路中可变电阻R选用下列各种规格时，测量效果最好的是BA最大电阻5，最大电流10A B最大电阻50，最大电流6AC最大电阻500，最大电流1A D最大电阻5000，最大电流1A【解答】解：（1）白炽灯L1（220V，100W）和L2（220V，60W），根据R=，所以L1的电阻小于L2的电阻根据IU特性曲线可以知道曲线A的电阻较小，所以曲线A表示灯L1的伏安特性曲线（2）根据电阻的定义式R=可知，IU伏安特性曲线的每一点与原点的连线的斜率等于电阻的倒数所以随着灯泡L1功率的增大，IU伏安特性曲线的每一点与原点
14、的连线的斜率减小，其灯丝阻值逐渐变大（3）若将这两个灯泡并联在电路上，在用电高峰时电压仅200V，根据IU伏安特性曲线得L1灯的电流是0.44A，L2灯的电流是0.26A，根据P=UI得此时L1灯的实际功率为88W，L2灯的实际功率为52W（4）两电阻串联时，流过两电阻的电流相等，而总电压应为220V，由IU图象可知，串联时电流应为0.24A，此时L1的电压为60V，故此时L1的功率P=U1I1=14.4W；L2的电压为160V，故此时L2的功率P=U2I2=38.4W；（5）由于电流表存在内阻，电压表的读数要大于灯泡两端的实际电压所以实际测得的伏安特性曲线比图（a）中描绘出的理想伏安特性曲线在IU图中位置来得偏低（6）图（b）是采用滑动变阻器的分压式接法，电路中接入了R0=10，而E=300V，所以如果可变电阻R的最大电阻是5，那么灯泡两端的电压范围就很小，如果可变电阻R的最大电阻是500或5000，调节可变电阻不利于数据的测量和采集，所以选最大电阻50，最大电流6A，故选B故答案为：（1）A；（2）变大；（3）88，52；（4）14.4，38.4；（5）低；（6）B6（2017秋海淀区校级期末）某同学做“测定金属电阻率”的实验（1）首先用刻度尺测出该电阻丝的有效长度L如图甲，读数为45.0cm（2）接着用螺旋测微器测得该金属丝的直径d
