專項(xiàng)練2　電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.(2019天津卷)現(xiàn)測(cè)定長(zhǎng)金屬絲的電阻率。 (1)某次用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示,其讀數(shù)是　　　　　 mm。  (2)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)電路,盡量準(zhǔn)確地測(cè)量一段金屬絲的電阻。這段金屬絲的電阻Rx約為100 Ω,在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,并標(biāo)明器材代號(hào)。 電源E(電動(dòng)勢(shì)10 V,內(nèi)阻約為10 Ω) 電流表A1(量程0~250 mA,內(nèi)阻R1=5 Ω) 電流表A2(量程0~300 mA,內(nèi)阻約為5 Ω) 滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10 Ω,額定電流2 A) 開關(guān)S及導(dǎo)線若干 (3)某同學(xué)設(shè)計(jì)方案正確,測(cè)量得到電流表A1的讀數(shù)為I1,電流表A2的讀數(shù)為I2,則這段金屬絲電阻的計(jì)算式Rx=　　　　　。從設(shè)計(jì)原理看,其測(cè)量值與真實(shí)值相比　　　　(填“偏大”“偏小”或“相等”)。  2.圖(a)為某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)毫安表的電路圖,其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路。 (a) (b) (1)已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100 Ω,滿偏電流為1 mA;R1和R2為阻值固定的電阻。若使用a和b兩個(gè)接線柱,電表量程為3 mA;若使用a和c兩個(gè)接線柱,電表量程為10 mA。由題給條件和數(shù)據(jù),可以求出R1=　　　　 Ω,R2=　　　　 Ω。  (2)現(xiàn)用一量程為3 mA、內(nèi)阻為150 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電流表A對(duì)改裝電表的3 mA擋進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,內(nèi)阻忽略不計(jì);定值電阻R0有兩種規(guī)格,阻值分別為300 Ω和1 000 Ω;滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格,最大阻值分別為750 Ω和3 000 Ω。則R0應(yīng)選用阻值為　　　　 Ω的電阻,R應(yīng)選用最大阻值為　　　　 Ω的滑動(dòng)變阻器。  (3)若電阻R1和R2中有一個(gè)因損壞而阻值變?yōu)闊o(wú)窮大,利用圖(b)的電路可以判斷出損壞的電阻。圖(b)中的R'為保護(hù)電阻,虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖(a)虛線框內(nèi)的電路。則圖中的d點(diǎn)應(yīng)和接線柱　　　　(選填“b”或“c”)相連。判斷依據(jù)是:　    　。  3.(2019浙江選考)為了比較精確地測(cè)定阻值未知的定值電阻Rx,小明設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí),閉合開關(guān)S,滑動(dòng)變阻器的滑片滑至合適位置保持不變,將c點(diǎn)先后與a、b點(diǎn)連接,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化較大,電流表示數(shù)基本不變,則測(cè)量時(shí)應(yīng)將c點(diǎn)接　　　　　(選填“a點(diǎn)”或“b點(diǎn)”),按此連接測(cè)量,測(cè)量結(jié)果　　　　　(選填“小于”“等于”或“大于”)Rx的真實(shí)值。  (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的6組數(shù)據(jù),在圖中描點(diǎn),作出了2條圖線。你認(rèn)為正確的是　　　　　(選填“①”或“②”),并由圖線求出電阻Rx=　　　　　 Ω。(保留兩位有效數(shù)字)  4.(2019湖南懷化高三模擬)某一小型電風(fēng)扇額定電壓為5.0 V,額定功率為2.5 W。某實(shí)驗(yàn)小組想通過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪出小電風(fēng)扇的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)中除導(dǎo)線和開關(guān)外,還有以下器材可供選擇: A.電源E(電動(dòng)勢(shì)為6.0 V) B.電壓表V(量程為0~6 V,內(nèi)阻約為8 kΩ) C.電流表A1(量程為0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω) D.電流表A2(量程3 A,內(nèi)阻約為0.05 Ω); E.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值5 kΩ,額定電流100 mA) F.滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值25 Ω,額定電流1 A) (1)為了便于調(diào)節(jié),并減小讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差,實(shí)驗(yàn)中所用電流表應(yīng)選用　　　　　,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用　　　　　(填所選儀器前的字母序號(hào))。  (2)請(qǐng)你為該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路,并把電路圖畫在甲圖中的虛線框內(nèi)(小電風(fēng)扇的電路符號(hào)如圖甲所示)。 甲 (3)操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn),小電風(fēng)扇通電后受阻力作用,電壓表讀數(shù)小于0.5 V時(shí)電風(fēng)扇沒(méi)啟動(dòng)。該小組測(cè)繪出的小電風(fēng)扇的伏安特性曲線如圖乙所示,由此可以判定,小電風(fēng)扇的電阻為　　　　　 Ω,正常工作時(shí)的發(fā)熱功率為　　　　　 W,機(jī)械功率為　　　　　 W。  乙 5.(2019四川成都高三模擬)(1)某同學(xué)用多用電表歐姆擋粗測(cè)一電阻Rx的阻值。選擇“×1”擋時(shí),指針指示如圖甲所示,則示數(shù)為　　　　　 Ω。(取一位有效數(shù)字)  (2)為精確地測(cè)量Rx的阻值,現(xiàn)取來(lái)兩節(jié)干電池(總電動(dòng)勢(shì)為3 V,總內(nèi)阻為0.4 Ω)、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材: A.電壓表(0~3 V,內(nèi)阻約10 kΩ) B.電流表(0~0.6 A,內(nèi)阻很小,可不計(jì)) C.電流表(0~3 A,內(nèi)阻很小,可不計(jì)) D.滑動(dòng)變阻器(0~5 Ω,額定電流為0.5 A) E.滑動(dòng)變阻器(0~10 Ω,額定電流為1 A) (ⅰ)電流表應(yīng)選　　　　　;(填序號(hào)字母)  (ⅱ)要求滑動(dòng)變阻器分壓連接,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選　　　　　;(填序號(hào)字母)  (ⅲ)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)的實(shí)物連線如圖乙所示,其中有一處不妥,不妥處為　　　　　。(填①至⑧的序號(hào))  (3)該同學(xué)將(2)中的錯(cuò)誤糾正并測(cè)出Rx的阻值后,又進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):將導(dǎo)線③連接在電池負(fù)極的一端改為連接在開關(guān)的右端,閉合開關(guān),當(dāng)滑片P移到某位置c(圖乙中未標(biāo)出)時(shí),讀出電壓表示數(shù)為2.2 V,電流表示數(shù)為0.4 A,則變阻器的ca與cb段的電阻之比Rca∶Rcb=　　　　　。  6.(2019北京通州高考模擬)為測(cè)定電流表內(nèi)電阻Rg,實(shí)驗(yàn)中備用的器件有: A.電流表(量程0~100 μA) B.標(biāo)準(zhǔn)伏特表(量程0~5 V) C.電阻箱(阻值范圍0~999 Ω) D.電阻箱(阻值范圍0~99 999 Ω) E.電源(電動(dòng)勢(shì)2 V) F.電源(電動(dòng)勢(shì)6 V) G.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0~50 Ω,額定電流1.5 A),還有若干開關(guān)和導(dǎo)線。 (1)如果采用如圖所示的電路測(cè)定電流表A的內(nèi)電阻并且想得到較高的精確度,那么從以上備用器件中,可變電阻R1應(yīng)選用　　　　　,可變電阻R2應(yīng)選用　　　　　,電源應(yīng)選用　　　　　(用字母代號(hào)填寫)。  (2)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)要進(jìn)行的步驟有: a.合上開關(guān)K1; b.合上開關(guān)K2; c.觀察R1的阻值是否最大,如果不是,將R1的阻值調(diào)到最大; d.調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度; e.調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半; f.記下R2的阻值。 把以上步驟的字母按實(shí)驗(yàn)的合理順序?yàn)椤　　　　　?#160; (3)如果在步驟f中所得R2的阻值為600 Ω,則圖中電流表的內(nèi)電阻Rg的測(cè)量值為　　　　　 Ω。  (4)某同學(xué)認(rèn)為步驟e中不需要保證“電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半”這一條件,也可測(cè)得的電流表內(nèi)阻Rg,該同學(xué)的判斷　　　　　(選填“可行”或“不可行”)。  專項(xiàng)練2　電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.答案 (1)0.200(0.196~0.204均可)　(2)如下圖 (3)I1R1I2-I1　相等 解析 (1)螺旋測(cè)微器的固定刻度尺上沒(méi)有漏出第一條半毫米刻度線,可定刻度的示數(shù)為20.0×0.01mm=0.200mm,即為最后讀數(shù)。 (2)本實(shí)驗(yàn)是測(cè)金屬絲電阻,給出的實(shí)驗(yàn)器材中沒(méi)有電壓表而有兩個(gè)電流表,但沒(méi)有定值電阻或電阻箱,不能用電流表改裝成電壓表使用,故首先要考慮利用電流表A1(因?yàn)閮?nèi)阻已知)作為電壓表使用,故設(shè)計(jì)電路時(shí)電流表A1與待測(cè)電阻要并聯(lián),而電流表A2放在測(cè)量電路的干路上。在控制電路的設(shè)計(jì)時(shí),滑動(dòng)變阻器選用分壓式接法能有效防止電流表被燒壞,并能最大限度地?cái)U(kuò)大調(diào)節(jié)范圍。綜上所述,電路圖設(shè)計(jì)如圖所示。 (3)由電路圖可知待測(cè)電阻兩端的電壓即為電流表A1的電壓為U=I1R1,待測(cè)電阻的電流為I=I2-I1,故待測(cè)電阻為Rx=UI=I1R1I2-I1;僅從電路的設(shè)計(jì)原理來(lái)看,測(cè)量待測(cè)電阻的電壓和電流都是準(zhǔn)確的,故測(cè)量值和真實(shí)值相等。 2.答案 (1)15　35　(2)300　3 000　(3)c　閉合開關(guān)時(shí),若電表指針偏轉(zhuǎn),則損壞的電阻是R1;若電表指針不動(dòng),則損壞的電阻是R2 解析 (1)設(shè)使用a和b兩接線柱時(shí),電表量程為I1,使用a和c兩接線柱時(shí),電表量程為I2,則 使用a和b時(shí):IgRgR1+R2+Ig=I1① 使用a和c時(shí):Ig(Rg+R2)R1+Ig=I2② 由①②兩式得R1=15Ω,R2=35Ω。 (2)校準(zhǔn)時(shí)電路中的總電阻的最小值為R小=1.53.0×10-3Ω=500Ω,總電阻的最大值為R大=1.50.5×10-3Ω=3000Ω,故R0選300Ω的,R選用最大阻值為3000Ω的滑動(dòng)變阻器。 (3)d接b時(shí),R1和R2串聯(lián),不論是R1還是R2損壞,電表都有示數(shù)且示數(shù)相同,故應(yīng)將d接c。根據(jù)d接c時(shí)的電路連接情況可知:閉合開關(guān),若電表指針偏轉(zhuǎn),則損壞的電阻是R1;若電表指針不動(dòng),則損壞的電阻是R2。 3.(1)a點(diǎn)　小于　(2)②　7.5 解析 (1)電壓表示數(shù)變化較大,說(shuō)明電流表分壓較大,而電流表示數(shù)基本不變,說(shuō)明電壓表分流較小,可以忽略,故采用電流表外接法,即c接a點(diǎn);電壓表測(cè)量的電壓為準(zhǔn)確值,但電流表測(cè)量的電流為通過(guò)電阻和電壓表的電流之和,即電流測(cè)量值偏大,根據(jù)R=UI可得電阻測(cè)量值偏小; (2)因?yàn)殡妷罕頊y(cè)量的是被測(cè)電阻兩端電壓,所以當(dāng)其兩端電壓為零時(shí),電流也為零,故圖線②正確;圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),故Rx=3.00.4=7.5Ω。 4. (1)C　F　(2)如圖所示　(3)2.5 　0.625 1.875 解析 (1)電風(fēng)扇的額定電流I=PU=2.55.0A=0.5A,從讀數(shù)誤差的角度考慮,電流表選擇C,為了便于調(diào)節(jié),且滑動(dòng)變阻器的額定電流應(yīng)大于風(fēng)扇的額定電流,則滑動(dòng)變阻器選擇總電阻為25Ω的誤差較小,即選擇F。 (2)電壓電流需從零開始測(cè)起,則滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,電風(fēng)扇的電阻大約為R=U2P=522.5Ω=10Ω,遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,屬于小電阻,電流表采用外接法。電路圖如圖所示。 (3)電壓表讀數(shù)小于0.5V時(shí),電風(fēng)扇沒(méi)啟動(dòng)。根據(jù)歐姆定律得:R=UI=0.50.2Ω=2.5Ω 正常工作時(shí)電壓為5V,根據(jù)圖象知電流為0.5A,則電風(fēng)扇發(fā)熱功率為P=I2R=0.52×2.5W=0.625W,則機(jī)械功率P'=UI-I2R=2.5W-0.625W=1.875W。 5.答案 (1)6　(2)(ⅰ)B　(ⅱ)E　(ⅲ)⑦　(3)4∶1或1∶4 解析 (1)由表盤讀出指針示數(shù)為6,又擋位選擇“×1”擋,故電阻的大小為Rx=6×1Ω=6Ω; (2)(ⅰ)利用歐姆定律,測(cè)量電路最大電流約為36A=0.5A,故電流表應(yīng)選B; (ⅱ)要求滑動(dòng)變阻器分壓連接,滑動(dòng)變阻器電流要超過(guò)0.5A,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選E; (ⅲ)因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻可以不計(jì),故測(cè)量電路電流表應(yīng)選擇內(nèi)接法,故⑦處連接不妥; (3)設(shè)滑動(dòng)變阻器連入電路電阻為R,則由閉合電路歐姆定律,得:E=U+I(r+R),滑動(dòng)變阻器兩部分并聯(lián)連入電路,由并聯(lián)電路電阻關(guān)系,有:R=RcaRcbRca+Rcb,Rca+Rcb=10Ω聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得:Rca=2Ω,Rcb=8Ω或Rca=8Ω,Rcb=2Ω,故Rca∶Rcb=1∶4或Rca∶Rcb=4∶1。 6.答案(1)D　C　F　(2)cadbef　(3)600　(4)可行 解析(1)該實(shí)驗(yàn)是半偏電流法測(cè)電流表的內(nèi)阻。K2閉合前后的兩次電路,如果干路電流變化不大,那么就可以認(rèn)為,K2閉合后,電流表半偏時(shí),電流表和電阻箱R2所分的電流各占一半,又因?yàn)槎卟⒙?lián),兩端的電壓相等,自然就可以推出電流表的內(nèi)阻和電阻箱R2的阻值相等。要保證兩次實(shí)驗(yàn)干路的電流變化不大,就需要保證兩次實(shí)驗(yàn)電路的總電阻變化不大,也就是說(shuō),在給電流表并聯(lián)上一個(gè)電阻箱后導(dǎo)致的電阻變化,對(duì)整個(gè)電路影響不大。要達(dá)到這個(gè)效果,R1就需要選一個(gè)盡可能大的電阻,R1應(yīng)選用D。 該實(shí)驗(yàn)要通過(guò)可變電阻R2阻值來(lái)間接反映出電流表的內(nèi)阻值,因此可變電阻R2的選取原則是:能讀數(shù)且盡量和電流表的內(nèi)阻在同一數(shù)量級(jí)上。經(jīng)此分析,可變電阻R2應(yīng)選用C。電源的選擇要保證電流表達(dá)到半偏電流。故電源應(yīng)選F。 (2)半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的步驟為:實(shí)驗(yàn)前,將R1的阻值調(diào)到最大;合上開關(guān)K1;調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度;保持R1的阻值不變,合上開關(guān)K2;調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半;記下R2的阻值。我們就認(rèn)為電流表的內(nèi)阻值就是R2的阻值。因此答案為:cadbef。 (3)根據(jù)(1)中的分析可知,電流表的內(nèi)電阻Rg的測(cè)量值,就等于電阻箱R2的阻值,即600Ω。 (4)該同學(xué)的判斷可行。只需保證步驟abcd不變。例如在步驟e中,可以調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的三分之二,記下此時(shí)R2的阻值,根據(jù)并聯(lián)電路反比分流原則,計(jì)算出電流表內(nèi)阻的測(cè)量值:Rg'=R22,同樣可以測(cè)得電流表的內(nèi)阻。 9