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1、第2讲电学实验与创新1.(2017甘肃庆阳模拟)某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻.步骤如下:(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1,由图可知其长度为 mm.(2)用螺旋测微器测量其直径如图2,由图可知其直径为 cm.(3)用多用电表的电阻“10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图3,则该电阻的阻值约为 .(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:待测圆柱体电阻R;电流表A1(量程04 mA,内阻约50 );电流表A2(量程010 mA,内阻约30 );电压表V1(量程03 V,内阻约10 k);电压表V2(量程015 V,内阻约2
2、5 k);直流电源E(电动势4 V,内阻不计);滑动变阻器R1(阻值范围015 ,允许通过的最大电流2.0 A);滑动变阻器R2(阻值范围020 k,允许通过的最大电流0.5 A)开关S;导线若干;为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在图4方框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号.解析:(1)游标卡尺的读数为L=50 mm+30.05 mm=50.15 mm;(2)螺旋测微器的读数为d=4.5 mm+20.00.01 mm=4.700 mm=0.470 0 cm;(3)欧姆表的读数为R=2210 =220 ;(4)由于电压表V2量程太大(量程的13大于电源的电动势),所以电压表应
3、选择V1;根据欧姆定律可求出通过待测电阻的最大电流为Imax=UR=3220 A14 mA,所以电流表应选择A2;根据实验要求多测几组数据可知变阻器应采用分压式接法,应选择阻值小的变阻器以方便调节;由于待测电阻满足RVRRRA,电流表应用外接法,画出电路图,如图所示.答案:(1)50.15(2)0.470 0(3)220(4)见解析图2.(2017江西上饶一模)一个小灯泡的额定电压为2.0 V,额定电流约为0.5 A,选用下列实验器材进行实验,并利用实验数据描绘和研究小灯泡的伏安特性曲线A.电源E:电动势为3.0 V,内阻不计B.电压表V1:量程为03 V,内阻约为1 kC.电压表V2:量程为
4、015 V,内阻约为4 kD.电流表A1:量程为03 A,内阻约为0.1 E.电流表A2:量程为00.6 A,内阻约为0.6 F.滑动变阻器R1:最大阻值为10 ,额定电流为1.0 AG.滑动变阻器R2:最大阻值为150 ,额定电流为1.0 AH.开关S,导线若干(1)实验中使用的电压表应选用;电流表应选用;滑动变阻器应选用(请填写选项前对应的字母).(2)实验中某同学连接实验电路如图1所示,请你不要改动已连接的导线,在图1的实物连接图中把还需要连接的导线补上.闭合开关前,应使变阻器滑片放在最(填“左”或“右”)端.(3)实验中得到的其中一组电压表与电流表示数如图2所示,请将该组数据标记在U-
5、I坐标中,其余实验数据已标记在图3的坐标中,请你画出小灯泡的U-I图线.并简述该图线不是直线的主要原因 .(4)若将实验中的小灯泡接在电动势是1.5 V、内阻是1.0 的电池两端,则小灯泡的实际功率约为 W(保留两位有效数字).解析:(1)灯泡额定电压为2 V,电压表应选B,灯泡额定电流为0.5 A,电流表应选E,为方便实验操作,滑动变阻器应选F.(2)描绘灯泡伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法,灯泡正常发光时电阻约为R=UI=20.5 =4 ,电压表内阻约为1 k,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,实验电路图如图(甲)所示;为保护电路,闭合开关前,滑
6、片应置于左端.(3)根据坐标系中描出的点,用平滑的曲线把各点连接起来,作出灯泡的U-I图像,如图(乙)所示.由于灯泡电阻受温度影响,灯泡电阻随温度升高而增大,所以灯泡的U-I图线不是直线.(4)在灯泡的U-I图像坐标系中作出电池的U-I图像,如图(丙)所示;由图像可知,用该电池给灯泡供电时,灯泡两端电压为1.1 V,电流为0.4 A,则灯泡实际功率P=UI=1.10.4 W=0.44 W.答案:(1)BEF(2)见解析图左(3)见解析图灯丝电阻随温度升高而增大(4)0.443.(2017宁夏石嘴山二模)用下列器材组装成一个电路,既能测量出电池组的电动势E和内阻r,又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲
7、线.A.电压表V1(量程6 V,内阻很大)B.电压表V2(量程3 V,内阻很大)C.电流表A(量程3 A,内阻很小)D.滑动变阻器R(最大阻值10 ,额定电流4 A)E.小灯泡(2 A,5 W)F.电池组(电动势E,内阻r)G.开关一只,导线若干实验时,调节滑动变阻器的阻值,多次测量后发现:若电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小.(1)请将设计的实验电路图在图(甲)的虚线方框中补充完整.(2)每一次操作后,同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数,组成两个坐标点(I1,U1),(I2,U2),标到UI坐标中,经过多次测量,最后描绘出两条图线,如图(乙)所示,则电池组的电动势E=V
8、、内阻r= .(结果保留两位有效数字)(3)在U-I坐标中两条图线在P点相交,此时滑动变阻器连入电路的阻值应为 .解析:(1)伏安法测电源电动势与内阻实验中,电压表测路端电压,电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大;描绘小灯泡伏安特性曲线实验中,电流表测流过灯泡的电流,灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小;调节滑动变阻器时,电压表V1的示数增大,则电压表V2的示数减小,则V1测路端电压,V2测灯泡两端电压,电路图如图所示.(2)电源的U-I图像是一条倾斜的直线,由图像可知,电源电动势E=4.5 V,电源内阻r=UI=4.5-2.52.0 =1.0 .(3)由图像中P点的坐标
9、可知,灯泡电压UL=2.5 V,此时电路电流I=2.0 A,电源电动势E=Ir+UL+IR滑,即4.5 V=2.0 A1 +2.5 V+2.0 AR滑,则R滑=0 .答案:(1)见解析图(2)4.51.0(3)04.(2017湖北黄冈模拟)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC),正温度系数电阻器的电阻随温度的升高而增大,负温度系数电阻器的电阻随温度的升高而减小.某实验小组选用下列器材探究某一热敏电阻Rx的导电特性,A.电流表A1(满偏电流10 mA,内阻r1=10 )B.电流表A2(量程0.6 A,内阻r2为0.5 )C.滑动变阻器R1(最大阻值10 )D.滑动变阻
10、器R2(最大阻值500 )E.定值电阻R3(阻值1 490 )F.定值电阻R4(阻值140 )G.电源E(电动势15 V,内阻忽略)H.开关与导线若干(1)实验采用的电路图如图1所示,则滑动变阻器选,定值电阻R选.(填仪器前的字母序号)(2)该小组分别测出某个热敏电阻的I1-I2图像如图2所示,请分析说明该曲线对应的热敏电阻是(选填“PTC”或“NTC”)热敏电阻.(3)若将此热敏电阻直接接到一电动势为9 V,内阻10 的电源两端,则此时该热敏电阻的阻值为 (结果保留三位有效数字)解析:(1)电压从零开始调节,故采用滑动变阻器分压接法;故滑动变阻器应选择总阻值较小的C;由图可知,定值电阻R与电
11、流表串联充当电压表使用,而电源的电动势为15 V,故定值电阻应选E.(2)如图2,由曲线所示图线可知,随电压增大,电流增大,电阻实际功率增大,温度升高,电压与电流比值增大,电阻阻值增大,即随温度升高,电阻阻值增大,该电阻是正温度系数(PTC)热敏电阻.(3)根据改装原理可知,加在电阻两端的电压为I1(R+r1);则在图2中作出对应的电源的伏安特性曲线;由图中交点的坐标可知,对应的电流I1=6.5 mA,I2=0.25 A;则由欧姆定律可知R=1 5006.510-30.25 =39.0 .答案:(1)CE(2)PTC(3)39.05.(2017河北保定模拟)为测量某一电压表的内阻,实验室准备如
12、下器材:A.待测电压表V1,量程03 V,内阻约为3 k;B.电压表V2,量程015 V,内阻约15 k;C.电阻箱R1,电阻范围09 999 ;D.滑动变阻器R2,电阻范围010 ;E.电源电动势约为15 V,内阻可不计;F.开关、导线若干.(1)请按照给定的电路图连接实验器材:(2)将电阻箱的阻值调到7 375 ;(3)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片滑到端(填“a”或“b”);(4)调节滑动变阻器的滑片位置时,发现两表均有读数,但读数几乎不变,经排查发现故障为导线断路引起,请指出发生断路的导线为(填写电路图中的数字序号);(5)排除故障后,继续进行实验,调节滑动变阻器滑片到某一位置,发现V
13、1表刚好满偏,V2表指针偏转情况如图2所示,读出V2表读数为V,待测电压表的内阻为 ;(6)调节滑动变阻器的滑片位置,获得多组待测电压表内阻的测量值,取平均值作为待测电压表内阻的最终结果.解析:(1)根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示.(3)为保护电路安全,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片滑到a端.(4)调节滑动变阻器的滑片位置时,两表均有读数,说明两电压表都与电源两极相连,电压表读数几乎不变,说明移动滑片时分压电路两端电压变化不大,应是由于导线6断路造成,两电压表与滑动变阻器串联,滑动变阻器阻值很小,移动滑片时总电路电阻几乎不变,电压表示数几乎不变.(5)由图示电压表可知,其量程为1
14、5 V,分度值为0.5 V,示数为10.5 V;由串联电路特点可知,电阻箱两端电压U=U2-U1=10.5 V-3 V=7.5 V,电阻箱与电压表V1串联,则UR=U1RV1,代入数据,解得RV1=2 950 .答案:(1)见解析图(3)a(4)6(5)10.52 9506.(2017辽宁沈阳一模)指针式多用表是实验室中常用的测量仪器,请完成下列问题:(1)在使用多用电表测量时,若选择开关拨至“25 mA”挡,指针的位置如图(a)所示,则测量结果为 mA.(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b)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关系图像如图(c)所示,则该图像的函数关系式为I=;(3)下列根据图(c)中IRx图线做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=IgC.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(c)中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧(4)根据图线可知该电池的电动势E=.解析:(1)若选择开关拨至“25 mA”挡,由题图(a)所示表盘可知,其分度值为0.5
