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電學實驗 考點一 練習使用多用電表 1.[考查多用電表的使用和讀數] 小明同學在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，為了更準確選取電壓表和電流表的合適量程，決定先用多用電表測量小燈泡的阻值。 (1)在使用前發(fā)現電表指針位置如圖甲所示，該同學應該調節(jié)哪個位置________(選“①”或者“②”)。 (2)小明使用多用電表歐姆擋的“10”擋測量小燈泡電阻阻值，讀數如圖乙所示，為了更準確地進行測量，小明應該旋轉開關至歐姆擋________(填“100”或“1”)，兩表筆短接并調節(jié)__________(選“①”或者“②”)。 (3)按正確步驟測量時，指針指在如圖丙位置，則小燈泡阻值的測量值為________Ω。 解析：(1)由題圖甲可知，電表指針沒有指在左側零刻度處，故應進行機械調零，故應用螺絲刀調節(jié)旋鈕①。 (2)由題圖乙可知，測量電阻時指針偏轉較大，表盤上示數偏小，則說明所選擋位太大，故應換用小擋位，故選：“1”擋；同時每次換擋后均應進行歐姆調零，故將兩表筆短接，調節(jié)歐姆調零旋鈕②使指針指到右側零刻度處。 (3)由題圖可知，電阻R＝281 Ω＝28 Ω。 答案：(1)①　(2)1　②　(3)28 2．[考查利用多用電表進行故障分析] 在如圖甲所示的電路中，四節(jié)干電池串聯，小燈泡A、B的規(guī)格均為“3.8 V,0.3 A”。合上開關S后，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，A、B燈都不亮。 (1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障(只有一處故障)， ①選擇開關置于下列量程的________擋較為合適(用字母序號表示)； A．2.5 V　　　　　　　　 B．10 V C．50 V D．250 V ②測得c、d間電壓約為5.8 V，e、f間電壓為0，則故障是________； A．A燈絲斷開 B．B燈絲斷開 C．d、e間連線斷開 D．B燈被短路 (2)接著換用歐姆表的“1”擋測電阻，歐姆表經過歐姆調零， ①測試前，一定要將電路中的開關S________(填“斷開”或“閉合”)； ②測c、d間和e、f間電阻時，某次測試結果如圖乙所示，讀數為________Ω，此時測量的是________(填“c、d”或“e、f”)間電阻。根據小燈泡的規(guī)格計算出的電阻為________ Ω(保留三位有效數字)，它不等于測量值，原因是：______________________________。 解析：(1)①由于4節(jié)干電池的電動勢為6 V左右，所以選擇開關應置于10 V擋較合適，故選B。②A、B兩燈均不亮，說明電路中有斷路沒有短路，根據歐姆定律以及“等勢”的概念可知，若c、d間電壓不為零說明c、d間可能發(fā)生斷路，e、f間電壓為零說明e、f間電勢相等即沒有斷路，則故障是A燈絲斷開，所以A正確。 (2)①根據歐姆表的使用方法可知，測試前應將電路中的開關斷開。 ②歐姆表的讀數為R＝61 Ω＝6 Ω；此時測量的是e、f間的電阻， 根據U＝IR計算出的電阻為R＝＝ Ω＝12.7 Ω，大于歐姆表的測量值，說明小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大。 答案：(1)①B?、贏　(2)①斷開　②6　e、f　12.7　小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大 考點二 以測電阻為核心的電學實驗 3.[考查探究“決定電阻絲電阻的因素”] 在探究“決定電阻絲電阻的因素”實驗中，實驗小組根據下表中給出的電阻絲，分別探究電阻與長度、橫截面積、材料的關系。 (1)為探究電阻絲電阻與長度的關系，應選擇表中______(填字母)電阻絲進行實驗。 編號 A B C D E F G 材料 鎳鉻合金 康銅 錳銅 長度/m 1.0 0.5 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0 橫截面積/mm2 1.0 1.0 0.5 1.0 2.0 1.0 1.0 (2)實驗小組設計了如圖甲、乙所示的電路，其中R1和R2為兩段電阻絲，為能直觀反映兩電阻大小比例關系，應選擇________(填“甲”或“乙”)電路進行實驗。 (3)實驗小組采用圖丙所示裝置測量電阻絲的電阻率，通過改變鱷魚嘴夾子在電阻絲上位置，改變接入電路電阻絲長度。測出接入電路電阻絲的長度L和對應的電流表讀數I。 ①請用筆畫線代替導線在圖丙中將實物電路連接完整。 ②實驗中測出多組I和L的數據，作出L圖線，測得圖線斜率為k，已知電源電動勢為E，電阻絲橫截面積為S，則電阻絲的電阻率ρ＝________。 ③關于實驗操作過程和誤差分析，下列說法中正確的是________。 A．開關閉合前，應將圖丙中滑動變阻器的滑片移到最左端 B．閉合開關，若電流表指針不偏轉，可用多用電表電壓擋直接檢查電路 C．測量過程中，滑動變阻器接入電路的阻值應保持不變 D．實驗誤差的主要來源是電流表和電源有內阻 解析：(1)探究電阻絲電阻與長度的關系，應保證電阻絲的材料與橫截面積相同而長度不同，由表中實驗數據可知，可以選擇A、B、D材料進行實驗。 (2)由題圖所示電路圖可知，圖甲可以測出電阻R1兩端電壓與兩電阻串聯電壓，應用串聯電路特點可以求出電阻R2兩端電壓，然后應用串聯電路特點求出兩電阻阻值之比；圖乙所示電路不能直接求出兩電阻阻值之比，因此應選擇圖甲所示電路。 (3)①把電源、開關、電流表、待測金屬絲與滑動變阻器組成串聯電路，電路圖如圖所示。 ②由閉合電路歐姆定律可知：I＝＝，整理得：＝L＋，L圖像的斜率：k＝，解得：ρ＝kSE；③為保護電路，開關閉合前，應將圖丙中滑動變阻器的滑片移到最右端，故A錯誤；閉合開關，若電流表指針不偏轉，電路可能存在斷路，可用多用電表電壓擋直接檢查電路，故B正確；測量過程中，改變電阻絲接入電路長度過程中，滑動變阻器接入電路的電阻應保持不變，故C正確；應用圖像法處理實驗數據，電流表和電源的內阻不影響實驗誤差，故D錯誤。 答案：(1)ABD　(2)甲　(3)①見解析圖　②kES?、跙C 4．[考查描繪小燈泡的伏安特性曲線] 現有一只標值為“2.5 V，　W”的小燈泡，其額定功率的標值已模糊不清。某同學想通過實驗描繪出燈絲的伏安特性曲線，并得出該燈泡正常工作時的功率。已知小燈泡的燈絲電阻約為5 Ω。 實驗中除導線和開關外，還有以下器材可供選擇： 電源E(電動勢3.0 V，內阻0.5 Ω) 靈敏電流計G(滿偏電流Ig＝100 μA，內阻rg＝2 000.0 Ω) 電流表A1(0～0.6 A，內阻約0.125 Ω) 電流表A2(0～3 A，內阻約0.125 Ω) 滑動變阻器R1 (阻值范圍0～5 Ω) 滑動變阻器R2 (阻值范圍0～175 Ω) 電阻箱R3(最大電阻99 999.9 Ω) (1)若要改裝一個量程為0～3 V的電壓表，應將靈敏電流計與電阻箱串聯，電阻箱的阻值應調到R3＝______ Ω。電流表應選擇________，滑動變阻器應選擇________。 (2)請幫他設計一個測量電路圖并畫在甲圖虛線框內。 (3)該同學通過實驗作出了燈絲的伏安特性曲線如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為_________W。 解析：(1)改裝電壓表，將靈敏電流計與一電阻串聯，根據公式Um＝Ig(rg＋R3)，可計算出電阻箱的阻值需要調到28 000 Ω；根據提供的器材，燈泡的額定電壓為2.5 V，電阻約為5 Ω，電流表應選擇A1，因本實驗必須采用分壓接法，故滑動變阻器應選擇總阻值較小的R1。 (2)描繪伏安特性曲線電壓、電流需從0開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，燈泡的電阻約為5 Ω，屬于小電阻，電流表采取外接法，燈泡的額定電壓為2.5 V，所以電壓表選擇改裝的量程為0～3 V的電壓表，燈泡的額定電流約為0.5 A，則電流表量程選擇0～0.6 A的，電路圖如圖所示。 (3)當電壓U＝2.5 V時，I＝0.5 A，則P＝UI＝2.50.5 W＝1.25 W 。 答案：(1)28 000　A1　R1　(2)電路圖見解析 (3)1.25 5．[考查電表內阻的測量] 某同學利用如圖甲所示電路測量量程為2.5 V的電壓表○的內阻(內阻為數千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流電源E(電動勢3 V)，開關1個，導線若干。 實驗步驟如下： ①按電路原理圖甲連接線路； 甲 ②將電阻箱阻值調節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖甲中最左端所對應的位置，閉合開關S； ③調節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏； ④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數為2.00 V，記下電阻箱的阻值。 回答下列問題： (1)實驗中應選擇滑動變阻器______(填“R1”或“R2”)。 (2)根據圖甲所示電路將圖乙中實物圖連線。 乙 (3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω，若認為調節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內阻為________ Ω(結果保留到個位)。 (4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為________(填正確答案標號)。 A．100 μA　　　　　　 B．250 μA C．500 μA D．1 mA 解析：(1)滑動變阻器R1的阻值較小，在分壓電路中便于調節(jié)，并聯支路與小電阻并聯時，對滑動變阻器上的分壓影響較小，故實驗中應選擇滑動變阻器R1。 (2)實物圖連線如圖所示。 (3)電阻箱阻值為0時，電壓表滿偏電壓Ug＝2.5 V，電阻箱阻值R＝630.0 Ω時，電壓表的示數UV＝2.00 V，此時電阻箱兩端的電壓UR＝Ug－UV＝0.5 V，根據串聯電路電壓與電阻成正比可得＝， 故Rg＝R＝630.0 Ω＝2 520 Ω。 (4)電壓表的滿偏電流為Ig，則IgRg＝Ug， 故Ig＝＝ A≈1 mA，選項D正確。 答案：(1)R1　(2)見解析圖　(3)2 520　(4)D 考點三 以測電源電動勢為核心的電學實驗 6.[考查伏安法測電池的電動勢和內阻] 某同學做“測定一節(jié)干電池的電動勢和內阻”的實驗，可供選擇的實驗器材如下： A．一節(jié)干電池，電動勢約為1.5 V，內電阻約為1 Ω； B．電壓表：量程0～3 V，內阻約為3 kΩ； C．電流表：量程0～0.6 A，內阻約為0.2 Ω； D．滑動變阻器R1：阻值為0～10 Ω； E．滑動變阻器R2：阻值為0～50 Ω； F．開關、導線若干。 (1)現有甲、乙兩個電路可供選擇，選擇________(填“甲”或者“乙”)電路測量較好。為了調節(jié)方便，滑動變阻器應該選擇_______(填“R1”或者“R2”)。 (2)根據你選擇的電路圖連接圖丙中的實物圖。 (3)在進行了正確的操作后，某同學得到了七組實驗數據，并描在UI圖像中，如圖丁所示。該干電池電動勢E＝______ V，內阻r＝______ Ω。 解析：(1)本實驗中電壓表應測量路端電壓，電流表應測量通過電源的電流，由于電壓表和電流表都有一定的內阻，兩種電路都存在系統誤差。甲電路中，電流表讀出的不是通過電源的電流，比電源的電流小，其讀數等于電源的電流與通過電壓表電流之差，誤差來源于電壓表的分流，而乙電路中，電壓表測量的電壓不等于路端電壓，是由于電流表的分壓。由于電源的內阻較小，若采用乙電路，測得的內阻誤差較大，而甲電路中，電壓表分流較小，測量誤差較小，故可采用甲電路進行實驗；從實驗器材選擇的操作方便性原則選擇R1較好。 (2)本實驗采用滑動變阻器控制電流，電流表相對于電源采用外接法，測量電路如圖所示。 (3)按照實驗值作出的UI圖線如圖所示： 由圖可知，電池的電動勢E＝1.48 V， 內阻為r＝ Ω＝0.86 Ω。 答案：(1)甲　R1　(2)見解析圖 (3)1.48(1.47～1.49均可)　0.86(0.84～0.88均可) 7．[考查安安法測電源的電動勢和內阻] 在“測定電源的電動勢和內阻”的實驗中，備有下列器材： A．待測的干電池一節(jié) B．電流表A1(量程0～3 mA，內阻Rg1＝10 Ω) C．電流表A2(量程0～0.6 A，內阻Rg2＝0.1 Ω) D．滑動變阻器R1(0～20 Ω，1.0 A) E．電阻箱R0(0～9 999.9 Ω) F．開關和若干導線 (1)某同學發(fā)現上述器材中沒有電壓表，他想利用其中的一個電流表和電阻箱改裝成一塊電壓表，其量程為0～3 V，并設計了圖甲所示的a、b兩個參考實驗電路(虛線框內為改裝電壓表的電路)，其中合理的是_____(選填“a”或“b”)電路；此時R0的阻值應取_______ Ω。 (2)圖乙為該同學根據合理電路所繪出的I1I2圖像(I1為電流表A1的示數，I2為電流表A2的示數)。根據該圖線可得被測電池的電動勢E＝________ V，內阻r＝________ Ω。 解析：(1)首先需要剩余一個電流表測量電流，又因為電路中的電流不會小于3 mA，所以要用A2來測量電流，因此需要將A1進行改裝，故選b電路；其次根據電表的改裝原理可知，U＝I(r＋R0)，即3＝0.003(10＋R0)，解得R0＝990 Ω。 (2)根據閉合電路歐姆定律可知，I11 000＝E－I2r， 將圖像延長，根據縱截距知該電源的電動勢為1.48 V，根據斜率可得內阻為0.84 Ω。 答案：(1)b　990 (2)1.48 (1.46～1.49均可)　0.84(0.82～0.87均可)