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课时2 电学实验与创新
1.(2019·江苏卷·11)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下:
(1)螺旋测微器如图1所示.在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动______(选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏.
图1
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径.
(3)图2甲中Rx为待测电阻丝.请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置.
图2
(4)为测量Rx,利用图甲所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1-I1关系图象如图3所示.接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表:
U2/V
0.50[来源:Z,xx,k.Com]
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
请根据表中的数据,在图3方格纸上作出U2-I2图象.
图3
(5)由此,可求得电阻丝的Rx=________Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率.
答案 (1)C
(2)不同
(3)如图所示
(4)如图所示
(5)23.5(23.0~24.0均可)
解析 (1)A起固定作用,便于读数;B为粗调,调节B使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触;然后调节C,C起微调作用.(2)电阻丝电阻R=ρ,测量一段电阻丝的电阻,S为这段电阻丝的横截面积,而不是某位置处的横截面积,故应在不同位置进行多次测量,取平均值作为电阻丝的直径以减小误差.(4)把U2和I2的数据在方格纸中描点,用过原点的直线把它们连在一起,让尽可能多的点在直线上.(5)结合题图中图线的斜率可知R0+Rx+RA=49.0 Ω,R0+RA=25.5 Ω,解得Rx=23.5 Ω.
2.(2018·江苏卷·10)一同学测量某干电池的电动势和内阻.
(1)如图4所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处________;________.
图4
(2)实验测得的电阻箱阻值R和电流表示数I,以及计算的数据见下表:
R/Ω
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
I/A
0.15
0.17
0.19
0.22
0.26
/A-1
6.7
5.9
5.3
4.5
3.8
根据表中数据,在图5的方格纸上作出R-关系图象.
图5
由图象可计算出该干电池的电动势为________V;内阻为________Ω.
(3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端.调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图6所示,则该干电池的电动势应为________V;内阻应为________Ω.
图6
答案 (1)开关未断开 电阻箱阻值为零 (2)见解析图 1.34(1.30~1.44都算对) 1.2(1.0~1.4都算对) (3)1.34[结果与(2)问第一个空格一致] 1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]
解析 (1)在电学实验中,连接电路时应将开关断开,电阻箱的阻值调为最大,确保实验仪器、仪表的安全.
(2)根据闭合电路欧姆定律,得E=I(R+r)
即R=-r=E·-r,
即R-图象为直线.
描点连线后图象如图所示.
根据图象可知r=1.2 Ω.
图象的斜率为电动势E,
在R-图象上取两点(2,1.59)、(5,5.61)
则E= V=1.34 V.
(3)根据欧姆定律,得电流表的内阻
rA==Ω=0.2 Ω,
该干电池的内阻应为r′=r-rA=1.0 Ω
R-图象的斜率仍为电动势E,即E=1.34 V.
3.(2017·江苏卷·11)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图7所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA 时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约20 Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示.
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
图7
(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200 Ω)、滑动变阻器R2(0~500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干.
为使该装置实现对30~80 ℃之间任一温度的控制,电