内容正文:
专题17 电学实验
1. (2023.江苏.高考真题).小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响.所用器材有:干电池(电动势约1.5V,内阻不计)2节;两量程电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ;量程0~15V,内阻约15kΩ)1个;滑动变阻器(最大阻值50Ω)1个;定值电阻(阻值50Ω)21个;开关1个及导线若干.实验电路如题1图所示.
(1)电压表量程应选用________(选填“3V”或“15V”).
(2)题2图为该实验的实物电路(右侧未拍全).先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置,然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________(选填“B”“C”“D”)连接,再闭合开关,开始实验.
(3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变,依次测量电路中O与1,2,…,21之间的电压.某次测量时,电压表指针位置如题3图所示,其示数为________V.根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线,如题4图中实线所示.
(4)在题1图所示的电路中,若电源电动势为E,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值为,定值电阻的总阻值为,当被测电阻为R时,其两端的电压________(用E、、、R表示),据此作出理论图线如题4图中虚线所示.小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小.
(5)分析可知,当R较小时,U的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果影响较小.小明认为,当R较大时,U的实测值与理论值相差较小,也是因为相同的原因.你是否同意他的观点?请简要说明理由______.
2. (2024.江苏.高考真题)有一块个长方体霍尔元件,长、宽、高分别 为a、b、c,如图甲所示。为了测量该霍尔元件的电阻率,进行了如下操作。
(1)用多电电表测量电阻,沿ab方向测得的电阻为10Ω,沿bc方向的电阻如图乙所示,由图读出沿bc方向的电阻为________
(2)某同学根据如图丙所示电路图连接实物图丁,请判断连接错误的区域是_________
(3)测量bc方向的电阻时,手头有两个滑动变阻器,应选择________
A.滑动变阻器:最大阻值为5Ω,允许通过的最大电流为1.0A
B.滑动变阻器:最大阻值为500Ω,允许通过的最大电流为0.5A
(4)接通开关前,滑动变阻阻滑片应放在________
(5)测量小电阻时,用微安表(量程0~100μA,内阻约为4Ω),测得电阻率为1.15Ω∙m,测量大电阻时,用电流表(量程0~100mA,内阻约为1Ω),测得电阻率为1.32Ω∙m,小明说,沿ab方向的电阻小,所测量的误差小,请判断是否正确?简述理由________
1 .(2024.江苏苏锡常镇.教学情况调研一).某同学为探究滑动变阻器的分压特性,设计如图1所示电路,选取两个最大阻值不同的滑动变阻器,研究滑片P从A移到B的过程中定值电阻两端的电压变化。
(1)按照题图1连接答题卡上图2所示的实物图_______,实物图中闭合开关时,滑动变阻器滑片应置于______;(选填“最左端”“最右端”)
(2)测量两端电压U与对应(x为图1中AP的长度,L为AB的长度),实验中得到两个滑动变阻器的数据如下表:以为横轴、U为纵轴,在如图3所示的方格纸中用描点法作出图线与(已完成描点,请在答题卡上作出图线)______:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
095
1.00
0
0.24
0.42
0.58
0.73
0.90
1.09
1.33
1.64
2.09
2.40
2.82
0
0.09
0.12
0.14
0.17
0.21
0.26
0.33
0.48
0.82
1.27
2.83
(3)用图1所示电路测量“正常发光时阻值与近似相等小灯泡”的伏安特性曲线时,应选用图线______(选填“”“”)对应的滑动变阻器,说明选择该变阻器的理由:______。
2. (2024.江苏苏州.三模).某些固体材料受到外力作用后,除了产生形变,其电阻率也会发生变化,这种现象称为“压阻效应”。已知某压敏电阻的阻值变化范围约为,某实验小组在室温下用伏安法探究该电阻阻值随压力F变化的规律,实验室提供了如下器材可供选择:
A.压敏电阻,无压力时阻值为400Ω;
B.直流电源,电动势6V,内阻不计;
C.电压表,量程为0~3V,内阻为3kΩ;
D.电流表,量程为0~0.6A,内阻忽略不计;
E.电流表,量程0~100mA,内阻忽略不计;
F.定值电阻;
G.定值电阻;
H.滑动变阻器R,最大电阻值约为50Ω;
I.开关与导线若干。
(1)某同学设计了如图甲所示的实验电路原理图,其中电流表应选择______,定值电阻应选择______。(选填实验器材前序号)。
(2)请在图乙中将实物连线补充完整______。
(3)某次压力测试,在电阻上施加力F,闭合开关S,测得两个电表的读数分别为和,则压敏电阻阻值______Ω。(计算结果保留3位有效数字)
(4)改变F的大小,测得不同的值,绘成图像如图丙所示。按图甲实验电路进行实验,调节滑动变阻器使电压表保持满偏,在电阻上施加力F,当电流表满偏时,压力F为______N。(计算结果保留3位有效数字)
3. (2024.江苏泰州.一模).小明同学准备自制一个简易欧姆表。
(1)他选用的电路应为图中________,红表笔应为________(选填“a”或“b”)。
A. B.
C. D.
(2)小明同学成功制成欧姆表,并进行欧姆调零后,打算测量此欧姆表的内阻和电池的电动势,他找到5个规格相同、阻值为R的标准电阻,先后将n个(n=1、2、3、4、5)电阻串联后,接在该欧姆表的红黑表笔之间,记下串联电阻的个数n和对应电流表的读数In。根据所得数据作出如图所示的图像,若已知该图线的斜率为k,纵截距为b,则欧姆表的内阻为________,电池的电动势为________。(用字母k、b、R表示)
(3)用该欧姆表测某一未知电阻后,小明同学更换了另一电动势相同但内阻不同的电池,重新进行欧姆调零后按正确使用方法再次测量该未知电阻,其测量结果________(选填“变大”“变小”或“不变”),请简要说明理由________。
4. (2024.江苏泰州.第一次调研).电容储能已经在电动汽车、风力发电等方面得到广泛应用。某同学设计了图甲所示电路,探究不同电压下电容器的充、放电过程和测定电容器的电容。器材如下:
电容器C(额定电压,电容标识不清);
电源E(电动势,内阻不计);滑动变阻器(最大阻值);
电阻箱(阻值);电压表V(量程,内阻较大);
开关,电流传感器,计算机,导线若干。
(1)按照图甲连接电路,闭合开关、断开开关,若要升高电容器充电电压,滑动变阻器的滑片应向___________端滑动(选填“a”或“b”)。
(2)当电压表的示数为时,调节的阻值,闭合开关,通过计算机得到电容器充电过程电流随时间变化的图像;保持的阻值不变,断开开关,得到电容器放电过程电流随时间变化的图像,图像如图乙所示。测得,则___________。
(3)重复上述实验,得到不同电压下电容器的充、放电过程的电流和时间的图像,利用面积法可以得到电容器电荷量的大小,测出不同电压下电容器所带的电荷量如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
6
3
4
5
6
7
8
0.14
0.19
0.24
0.30
0.33
0.38
请在图丙中画出图像_____,并利用图像求出电容器的电容为____F。(结果保留两位有效数字)
(4)实验发现,相同电压下电容器充、放电过程的电流和时间的图像中的总是略大于,其原因是___________。
5. (2024.江苏扬州.三模).某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置,其电路如图(a)所示,为电阻箱,为半导体薄膜压力传感器,间连接电压传感器(内阻无穷大).
(1)先用欧姆表“”挡粗测的阻值,示数如图(b)所示,对应的读数是____;
(2)适当调节,使电压传感器示数为0,此时,的阻值为_____(用表示);
(3)依次将的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小),读出电压传感器示数,所测数据如下表所示:
次数
1
2
3
4
5
6
砝码质量
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电压
0
57
115
168
220
280
根据表中数据在图(c)上描点,绘制关系图线_____;
(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微小压力的装置即可投入使用.在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力,电压传感器示数为,则大小是_____(重力加速度取,保留2位有效数字);
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量间电压,在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力,此时非理想毫伏表读数为,则_____(填“>”“=”或“<”).
6. (2024.江苏徐州.三模).在测量一未知电阻的阻值时,实验室提供如下器材:
A.电源(电动势)
B.电压表(量程均为,内阻约)
C.定值电阻(阻值)
D.滑动变阻器(最大阻值,最大电流)
E.开关及导线若干
(1)实验原理图如图甲所示,用笔画线代替导线,将图乙的实物电路补充完整_________;
(2)根据图甲正确连接电路,闭合开关S前,滑动变阻器滑片应置于________(选填“左”或“右”)端。
(3)实验方法一:闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,记录下相应的电压表的示数,如下表所示。
5.0
7.0
9.0
110
13.0
2.9
4.1
5.3
6.4
7.6
请根据表中数据在图丙中作出图线________,根据图像算出电阻________。
(4)实验方法二:闭合开关,将滑动变阻器滑片移至某一位置,记录电压表的示数,再将电压表接至间,记录电压表的示数,发现电压表的示数未改变。改变滑动变阻器滑片的位置,重复以上操作,作出图像如图丁所示.根据图像算出电阻________。
(5)实验中,方法________(选填“一”或“二”)的测量结果更接近真实值,理由是________。
7. (2024.江苏临江高中.三模).疫情期间,电子体温计已逐渐成为居家必备的物品之一、某物理兴趣小组先探究了某种热敏电阻的伏安特性,然后制作了一个简易电子体温计。
(1)兴趣小组测出某种热敏电阻的图像如图1所示,由图可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而___________(选填“增大”或“减小”);
(2)某同学用一个内部电源电动势为3.0V、中值电阻为100Ω的欧姆表(已调零)接在上述热敏电阻(伏安特性曲线如图1所示)两端,电路图如图2所示,则欧姆表的读数为___________Ω(结果保留1位有效数字):
(3)该兴趣小组设计的简易电子体温计电路如图3所示,准备了如下器材:
A.干电池组(电动势内阻)
B表头G(满偏电流6.0mA,内阻)
C.电阻箱(最大阻值9999.9Ω)
D.电阻箱(最大阻值9999.9Ω)
E.热敏电阻(其阻值随温度变化的规律如图5)
F.开关及导线若干
①首先将表头G量程扩大为60mA,则应将电阻箱的阻值调为___________Ω;
②如图4所示,在表头上2mA处标注10℃,则应将电阻箱的阻值调为___________Ω;
③完成步骤②后,某次在测试体温时,表头指针如图4所示。已知当热敏电阻的温度高于38.5℃时属于温度异常,体温计会闪烁,则该次测试时温度计___________闪烁(选填“会”或“不会”)。
8. (2024.江苏南京弘光中学.二模).某实验小组要测定一节蓄电池的电动势及内阻,要求测量结果尽量准确,实验器材如下:
电流表(量程0~200μA,内阻为);
电流表(量程0~300mA,内阻);
电阻箱(可调阻值为);
滑动变阻器R(最大阻值为);
待测蓄电池一节(电动势约为2V);
开关S一个,导线若干。
(1)该实验小组利用所学知识正确连接实物电路如图甲所示,图中虚线框内的电表应选_________(填“”或“”),为了将电流表改装成量程为2V的电压表,虚线框内的电阻箱阻值应调为_________;
(2)电流表示数用表示,电流表示数用表示,该小组通过改变滑动变阻器滑片位置,得到了多组,数据,并作出图像,如图乙所示.根据图像可知,该蓄电池的电动势为_________V,内阻为_________。(结果均保留两位有效数字)
9.(2024.江苏南京.三模补偿).在“测定金属的电阻率”的实验中:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其示数如图所示,则该金属丝直径的测量值 mm;
图甲
(2)按图乙所示的电路图测量金属丝的电阻Rx(阻值约为15Ω)。
图乙
实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
电压表V(量程0~3V,内阻约3k);电流表A1(量程0~200mA,内阻约3);电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1);滑动变阻器R1(0~50);滑动变阻器R2(0~200);电源E(电动势为3.0V,内阻不计)。
为了调节方便,测量准确,实验中电流表和滑动变阻器应选应选 (选填器材的名称符号);
(3)请根据图乙所示电路图,用连线代替导线将图丙中的实验器材连接起来,并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小 ;
图丙
(4)在按图乙电路测量金属丝电阻的实验中,将滑动变阻器R1、R2分别接入实验电路,调节滑动变阻器的滑片P的位置,以R表示滑动变阻器可接入电路的最大阻值,以RP表示滑动变阻器接入电路的电值,以U表示R两端的电压值。在图中U随RP变化的图象可能正确的是 (图线中实线表示R接入R1时的情况,虚线表示接入R2时的情况);
A. B.
C. D.
(5)用伏安法测金属丝电阻存在系统误差。为了减小系统误差,有人设计了如图丁所示的实验方案。其中Rx是待测电阻,R是电阻箱,R1、R2是已知阻值的定值电阻。合上开关S,灵敏电流计的指针偏转。将R调至阻值为R0时,灵敏电流计的示数为零。由此可计算出待测电阻 (用R1、R2、R0表示)。
图丁
10. (2024.江苏海门.学情调研).(1)某一电学黑箱内可能有电源、电容器、电感线圈、二极管、定值电阻等元件,在接线柱间以如图甲所示“Z”字形连接(虚线所连的两接线柱间只有一个元件)。为了确定各元件种类,小华同学用多用电表进行了如下实验。若已判定黑箱中无电源,现将选择开关旋至欧姆表“×1”挡,调节好多用电表,分别测量AB、BC、CD间的正向电阻和反向电阻,记录如下表。请在图丙中画出黑箱内的所有元件及其连接方式___________。
A、B
红表笔接A
黑表笔接B
红表笔接B
黑表笔接A
开始很小,然后变为很大
B、C
红表笔接B
黑表笔接C
红表笔接C
黑表笔接B
逐渐由大变小,最终稳定在某一值
C、D
红表笔接C
黑表笔接D
红表笔接D
黑表笔接C
恒定值
(2)甲、乙、丙三位同学协作测定某电池的电动势和内阻的实验。他们设计的电路原理如图1,其中R为电阻箱,为保护电阻,阻值,电流表A的内阻。他们改变R的阻值,记下多组R和电流表示数I。甲同学以IR作纵坐标,以I作横坐标,作图处理数据;乙同学以为纵坐标,以I为横坐标处理数据,他们在同一张坐标纸上画出的图如图2所示。
①由图2可知,甲同学绘制的是图线___________(填“a”或“b”),由该图线得到的电源电动势为___________V,内阻为___________。
②丙同学打算以为纵坐标,以R作横坐标,请根据①中计算的结果将丙所作图线在图3中画出___________。
11. (2024.江苏连云港.模拟).要测量一节干电池的电动势和内阻,实验小组选用合适的同一组器材先后组成了如图甲、乙所示两种电路。
(1)先用图甲所示电路进行实验,闭合开关前,先将滑动变阻器的滑片移到最______(填“左”或“右”)端,闭后开关后,调节滑动变阻器测得多组电压表和电流表的示数U、I,某次测量时,电压表的示数如图丙所示,则测得的电压值为______V,将测得的多组U、I作图像,得到图像与纵轴的截距为,图像的斜率为。
(2)再用图乙所示电路重复实验,测得多组电压表和电流表的示数U、I。同样作图像,得到图像与纵轴的截距为,图像的斜率为。要尽可能减小实验误差,根据两次实验的数值得到电源的电动势______,电源的内阻______。
(3)实验测得的电动势______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值,实验测得的内阻______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值
12. (2024.江苏连云港.三模).我国清洁能源设备生产规模居世界首位。太阳能电池板在有光照时,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。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的特性。所用的器材包括:太阳能电池板,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。该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙的图像。
(1)为了达到上述目的,实验电路应选用图甲中的图____(填“a”或“b”)。
(2)已知电压表V的量程为,内阻为,若要将该电压表改装成量程为的电压表,该电表需串联一个____的电阻。
(3)太阳能电池板作为电源,在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示,把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路,该电源的效率是____%。(结果保留三位有效数字)
(4)太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时(没有储存电能)其电阻用符号表示,将同规格的电池板接入电路如丁图所示,已知电源电动势,内阻,可得电池板消耗的功率___(保留三位有效数字)。
13.(2024.江苏南京、盐城.三模). 某同学为研究某种金属导线的电阻率,用图电路进行实验,金属导线的长度可以通过导线上的滑动头调节,滑动头有一定的电阻,但阻值未知。
(1)请以笔代线,将未连接的导线在图中补齐___________
(2)实验室准备了R1(5Ω、3A)和R2(50Ω、1.5A)两种滑动变阻器,用R1、R2分别实验,以电压表的读数U为纵轴,以为横轴(x为图甲中AP长度,L为AB长度),得到图像如图,其中选用R1时对应的图线应为___________(选填“m”或“n”);
(3)在用螺旋测微器测量金属导线的直径如图所示,则该导线的直径为___________mm;
(4)在多次调节滑动头改变金属导线的长度l,并测量出不同长度时的电阻值Rx,作Rx-l图(图戊),根据图像可求出该金属导线的电阻率为___________(计算结果保留两位有效数字)。
14. (2024.江苏南京.二模).实验小组的同学利用如图1所示的实验电路来测量待测电阻。其中电源E为干电池组,电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器规格为0~20Ω。
(1)如图1,将电阻箱接入接线柱a、b之间,闭合开关。适当调节滑动变阻器后保持其接入电路的阻值不变。改变电阻箱的阻值R,得到阻值R和对应的电流表示数I,以及计算的数据见下表,请你根据该表中数据在答题卡的方格纸上作出关系图像___________。
45.0
35.0
25.0
15.0
5.0
0.11
0.14
0.18
0.28
0.56
9.1
7.1
5.6
36
1.8
(2)将一只待测电阻替换电阻箱接入接线柱a、b之间,闭合开关,电流表示数(见图2)为___________A,可得该待测电阻大小为___________。
(3)同学们在实验中发现在测量某些待测电阻时,电流超过了电流表的量程,于是将实验方案进行如下调整并解决了这个问题。请将步骤②中的操作补充完整:
①在将电阻箱接入电路之前,将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大;
②将接线柱a、b短接,闭合开关,___________;
③保持滑动变阻器接入电路的阻值不变,将电阻箱接入接线柱a、b之间;
④改变电阻箱的阻值R,得到阻值R和对应的电流表示数I,重新填写数据表格,作出新的关系图像,用来测量待测电阻。
(4)有部分同学提出(3)中调整后的实验方案虽然扩大了电阻的测量范围,但测量某些阻值电阻时误差较大。以下是同学们的一些观点,其中合理的是:___________(填写选项前的字母)
A. 当电流表读数接近满偏时,电流表示数越大,电流表读数的相对误差越大
B. 当电流表读数接近满偏时,电流表示数越大,电阻测量值的相对误差越大
C. 当电流表读数接近零时,电流表示数越小,电流表读数的相对误差越大
D. 当电流表读数接近零时,电流表示数越小,电阻测量值的相对误差越大
15.(2024.江苏姜堰中学、如东中学等三校.二模). 磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。
所用器材:电源E(5V)、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω),电压表(量程为0~3V,内阻为3kΩ)和毫安表(量程为,内阻不计)。定值电阻、开关、导线若干
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大,实验小组设计了电路图甲,请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整______。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示,电压表的读数为______V,电流表读数为0.5mA,则此时磁敏电阻的阻值为______(保留3位有效数字)。
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示,某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器,其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为5.0V,内阻可忽略),当图中的输出电压达到或超过2.0V时,便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2T,则图中______(填“”或“”)应使用磁敏电阻,另一固定电阻的阻值应为______kΩ(保留2位有效数字)。
(4)在图戊所示电路中,如果要提高此装置的灵敏度(即在磁感应强度更小时就能触发报警),应该______(填“增大”或“减小”)磁敏电阻之外的定值电阻。
16.(2024.江苏宜兴.三模).某课外小组想测两节干电池组成的电源的电动势和内阻,同学们用电压表、电阻箱、开关、若干导线和待测电池组连成电路,电路中用到的器材均完好无损。
如图甲所示,该同学正准备接入最后一根导线图中虚线时的实验电路,下列关于实验操作论述正确的是_________;
A.将电压表直接接在电源两端,实验时读数正常,所以实验中这样接是可以的
B.电键处于闭合状态时,接入虚线导线,此操作违反实验操作规则
C.电阻箱接入电路中时不允许阻值为零,所以应该调到任意一个不为零的阻值
D.只要小心操作,接入虚线导线后,电路是安全的
改正错误后,按照标准实验操作流程操作,该小组同学顺利完成实验,并根据测得的数据画出图乙所示的图线,其中为电压表示数,为电阻箱连入电路的阻值。由图乙可知:电池组的电动势________,内阻______。用、、表示
利用图像分析电表内电阻引起的实验误差。如图丙,图线、分别是根据电压表读数和电流描点作图得到的图像和没有电表内电阻影响的理想情况下该电源的路端电压随电流变化的图像,则由测量值得到的图像是___________图线填“或者“”,图丙中线段的含义是______________。
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专题17 电学实验
1. (2023.江苏.高考真题).小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响.所用器材有:干电池(电动势约1.5V,内阻不计)2节;两量程电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ;量程0~15V,内阻约15kΩ)1个;滑动变阻器(最大阻值50Ω)1个;定值电阻(阻值50Ω)21个;开关1个及导线若干.实验电路如题1图所示.
(1)电压表量程应选用________(选填“3V”或“15V”).
(2)题2图为该实验的实物电路(右侧未拍全).先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置,然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱________(选填“B”“C”“D”)连接,再闭合开关,开始实验.
(3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变,依次测量电路中O与1,2,…,21之间的电压.某次测量时,电压表指针位置如题3图所示,其示数为________V.根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线,如题4图中实线所示.
(4)在题1图所示的电路中,若电源电动势为E,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值为,定值电阻的总阻值为,当被测电阻为R时,其两端的电压________(用E、、、R表示),据此作出理论图线如题4图中虚线所示.小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小.
(5)分析可知,当R较小时,U的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果影响较小.小明认为,当R较大时,U的实测值与理论值相差较小,也是因为相同的原因.你是否同意他的观点?请简要说明理由______.
【答案】 ①. 3V ②. D ③. 1.50 ④. ⑤. 不同意,理由见解析
【详解】(1)[1]所用电源为两节干电池,电动势为3V,则所用电表量程为3V;
(2)[2]闭合电键之前,滑动变阻器阻值应该调到最大,则由图可知,电池盒上的接线柱A应该与滑动变阻器的接线柱D连接;
(3)[3]电压表最小刻度为0.1V,则读数为1.50V;
(4)[4]由闭合电路欧姆定律可得
当被测电阻阻值为R时电压表读数
(5)[5]不同意;当R较大时,则电压表内阻不能忽略,则电路中的电流
则电压表读数为
当R较大时,R=R2时R最大,此时
因RV>>R1,则电压表读数接近于
2. (2024.江苏.高考真题)有一块个长方体霍尔元件,长、宽、高分别 为a、b、c,如图甲所示。为了测量该霍尔元件的电阻率,进行了如下操作。
(1)用多电电表测量电阻,沿ab方向测得的电阻为10Ω,沿bc方向的电阻如图乙所示,由图读出沿bc方向的电阻为________
(2)某同学根据如图丙所示电路图连接实物图丁,请判断连接错误的区域是_________
(3)测量bc方向的电阻时,手头有两个滑动变阻器,应选择________
A.滑动变阻器:最大阻值为5Ω,允许通过的最大电流为1.0A
B.滑动变阻器:最大阻值为500Ω,允许通过的最大电流为0.5A
(4)接通开关前,滑动变阻阻滑片应放在________
(5)测量小电阻时,用微安表(量程0~100μA,内阻约为4Ω),测得电阻率为1.15Ω∙m,测量大电阻时,用电流表(量程0~100mA,内阻约为1Ω),测得电阻率为1.32Ω∙m,小明说,沿ab方向的电阻小,所测量的误差小,请判断是否正确?简述理由________
【答案】(1)300 (2)A
(3)B (4)右端
(5)错误;理由见解析
【详解】【小问1详解】
沿bc方向的电阻为3×100Ω=300Ω;
【小问2详解】
连接错误的区域是A区域,电压表的左边接线柱应该连接到电阻的左端;
【小问3详解】
因bc方向的电阻约为300Ω,则测量bc方向的电阻时,应该选择与待测电阻阻值相当的滑动变阻器B即可;
【小问4详解】
接通开关前,滑动变阻阻滑片应放在阻值最大的最右端位置;
【小问5详解】
沿ab方向的电阻约为10Ω,若用内阻约为4Ω的微安表测量,其误差要比内阻约为1Ω电流表测量较大的bc间的约300Ω电阻误差肯定较大,则小明的说法错误;
1 .(2024.江苏苏锡常镇.教学情况调研一).某同学为探究滑动变阻器的分压特性,设计如图1所示电路,选取两个最大阻值不同的滑动变阻器,研究滑片P从A移到B的过程中定值电阻两端的电压变化。
(1)按照题图1连接答题卡上图2所示的实物图_______,实物图中闭合开关时,滑动变阻器滑片应置于______;(选填“最左端”“最右端”)
(2)测量两端电压U与对应(x为图1中AP的长度,L为AB的长度),实验中得到两个滑动变阻器的数据如下表:以为横轴、U为纵轴,在如图3所示的方格纸中用描点法作出图线与(已完成描点,请在答题卡上作出图线)______:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
095
1.00
0
0.24
0.42
0.58
0.73
0.90
1.09
1.33
1.64
2.09
2.40
2.82
0
0.09
0.12
0.14
0.17
0.21
0.26
0.33
0.48
0.82
1.27
2.83
(3)用图1所示电路测量“正常发光时阻值与近似相等小灯泡”的伏安特性曲线时,应选用图线______(选填“”“”)对应的滑动变阻器,说明选择该变阻器的理由:______。
【答案】(1) ①. ②. 最左端
(2) (3) ①. ②. 选用对应变阻器,变阻器滑片移动时电压变化较均匀,方便操作
【详解】【小问1详解】
[1]实物图连接如图所示
[2]实物图中闭合开关时,为防止烧坏电笔,两端的电压应从零开始,滑动变阻器滑片应置于最左端。
【小问2详解】
根据描点法作出图线如图所示
【小问3详解】
[2]应选用对应变阻器,变阻器滑片移动时电压变化较均匀,方便操作或选用对应变阻器,当待测元件两端电压较大时,变阻器滑片单位移动距离对应电压变化过大,不方便操作。
2. (2024.江苏苏州.三模).某些固体材料受到外力作用后,除了产生形变,其电阻率也会发生变化,这种现象称为“压阻效应”。已知某压敏电阻的阻值变化范围约为,某实验小组在室温下用伏安法探究该电阻阻值随压力F变化的规律,实验室提供了如下器材可供选择:
A.压敏电阻,无压力时阻值为400Ω;
B.直流电源,电动势6V,内阻不计;
C.电压表,量程为0~3V,内阻为3kΩ;
D.电流表,量程为0~0.6A,内阻忽略不计;
E.电流表,量程0~100mA,内阻忽略不计;
F.定值电阻;
G.定值电阻;
H.滑动变阻器R,最大电阻值约为50Ω;
I.开关与导线若干。
(1)某同学设计了如图甲所示的实验电路原理图,其中电流表应选择______,定值电阻应选择______。(选填实验器材前序号)。
(2)请在图乙中将实物连线补充完整______。
(3)某次压力测试,在电阻上施加力F,闭合开关S,测得两个电表的读数分别为和,则压敏电阻阻值______Ω。(计算结果保留3位有效数字)
(4)改变F的大小,测得不同的值,绘成图像如图丙所示。按图甲实验电路进行实验,调节滑动变阻器使电压表保持满偏,在电阻上施加力F,当电流表满偏时,压力F为______N。(计算结果保留3位有效数字)
【答案】(1) ①. E ②. F
(2) (3)100
(4)189
【详解】【小问1详解】
[1]阻值变化范围从60Ω到400Ω,流经电流表的电流大概在几十毫安,故电流表选E
[2]串联定值电阻,相当于扩大电压表量程,扩大到6V即可,电压表内阻为3kΩ,定值电阻选F
【小问2详解】
如图所示
【小问3详解】
根据欧姆定律可得
【小问4详解】
由图丙可得,图线斜率绝对值为
电压表满偏时,有
则
3. (2024.江苏泰州.一模).小明同学准备自制一个简易欧姆表。
(1)他选用的电路应为图中________,红表笔应为________(选填“a”或“b”)。
A. B.
C. D.
(2)小明同学成功制成欧姆表,并进行欧姆调零后,打算测量此欧姆表的内阻和电池的电动势,他找到5个规格相同、阻值为R的标准电阻,先后将n个(n=1、2、3、4、5)电阻串联后,接在该欧姆表的红黑表笔之间,记下串联电阻的个数n和对应电流表的读数In。根据所得数据作出如图所示的图像,若已知该图线的斜率为k,纵截距为b,则欧姆表的内阻为________,电池的电动势为________。(用字母k、b、R表示)
(3)用该欧姆表测某一未知电阻后,小明同学更换了另一电动势相同但内阻不同的电池,重新进行欧姆调零后按正确使用方法再次测量该未知电阻,其测量结果________(选填“变大”“变小”或“不变”),请简要说明理由________。
【答案】(1) ①. C ②. a
(2) ①. ②.
(3) ①. 不变 ②. 因电动势相同,通过欧姆调零后,欧姆表内阻不变,根据闭合电路欧姆定律可知,未知电阻的测量结果不变
【详解】【小问1详解】
[1]A.欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律
所以欧姆表内部要有电源,A错误;
B.灵敏电流计中电流应从正接线柱流入,B错误;
C.欧姆表内部要接滑动变阻器,进行欧姆调零,C正确,D错误。
故选C。
[2]电流要从红表笔流入,黑表笔流出,所以红表笔应为a。
【小问2详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律,有
可得
所以有
解得
【小问3详解】
[1][2] 根据
可知,电动势相同,通过欧姆调零后,欧姆表内阻不变,根据闭合电路欧姆定律可知
所以未知电阻的测量结果不变。
4. (2024.江苏泰州.第一次调研).电容储能已经在电动汽车、风力发电等方面得到广泛应用。某同学设计了图甲所示电路,探究不同电压下电容器的充、放电过程和测定电容器的电容。器材如下:
电容器C(额定电压,电容标识不清);
电源E(电动势,内阻不计);滑动变阻器(最大阻值);
电阻箱(阻值);电压表V(量程,内阻较大);
开关,电流传感器,计算机,导线若干。
(1)按照图甲连接电路,闭合开关、断开开关,若要升高电容器充电电压,滑动变阻器的滑片应向___________端滑动(选填“a”或“b”)。
(2)当电压表的示数为时,调节的阻值,闭合开关,通过计算机得到电容器充电过程电流随时间变化的图像;保持的阻值不变,断开开关,得到电容器放电过程电流随时间变化的图像,图像如图乙所示。测得,则___________。
(3)重复上述实验,得到不同电压下电容器的充、放电过程的电流和时间的图像,利用面积法可以得到电容器电荷量的大小,测出不同电压下电容器所带的电荷量如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
6
3
4
5
6
7
8
0.14
0.19
0.24
0.30
0.33
0.38
请在图丙中画出图像_____,并利用图像求出电容器的电容为____F。(结果保留两位有效数字)
(4)实验发现,相同电压下电容器充、放电过程的电流和时间的图像中的总是略大于,其原因是___________。
【答案】(1)b (2)500
(3) ①. 见解析 ②.
(4)见解析
【详解】【小问1详解】
由电路可知,若要升高电容器充电电压,滑动变阻器的滑片应向b端滑动。
【小问2详解】
由图乙可知,充电的最大电流值为I1,根据欧姆定律可得
【小问3详解】
[1] 图像如图所示
[2]根据
结合图像可得图线的斜率倒数表示电容器电容,即
【小问4详解】
充电过程,R2会把一部分电能转化为内能,导致充电电流的最大值略大于放电电流的最大值。
5. (2024.江苏扬州.三模).某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置,其电路如图(a)所示,为电阻箱,为半导体薄膜压力传感器,间连接电压传感器(内阻无穷大).
(1)先用欧姆表“”挡粗测的阻值,示数如图(b)所示,对应的读数是____;
(2)适当调节,使电压传感器示数为0,此时,的阻值为_____(用表示);
(3)依次将的标准砝码加载到压力传感器上(压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小),读出电压传感器示数,所测数据如下表所示:
次数
1
2
3
4
5
6
砝码质量
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电压
0
57
115
168
220
280
根据表中数据在图(c)上描点,绘制关系图线_____;
(4)完成前面三步的实验工作后,该测量微小压力的装置即可投入使用.在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力,电压传感器示数为,则大小是_____(重力加速度取,保留2位有效数字);
(5)若在步骤(4)中换用非理想毫伏表测量间电压,在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力,此时非理想毫伏表读数为,则_____(填“>”“=”或“<”).
【答案】 ①. 1000#1000.0 ②. ③. ④. 1.7×10-2 ⑤. >
【详解】【详解】(1)[1]欧姆表读数10×100Ω=1000Ω
(2)[2]当电压传感器读数为零时,CD两点电势相等,即
即
解得
(3)[3]绘出U-m图像如图
(4)[4]由图像可知,当电压传感器的读数为200mV时,所放物体质量为1.75g,则
(5)[5]可将CD以外的电路等效为新的电源,电动势E',内阻r',CD两点电压看做路端电压,因为换用非理想电压传感器时内阻不是无穷大,此时电压传感器读数
当读数为U'=200mV时,实际CD间断路(接理想电压传感器时)时电压等于E'大于200mV,则此时压力传感器的读数F1>F0。
6. (2024.江苏徐州.三模).在测量一未知电阻的阻值时,实验室提供如下器材:
A.电源(电动势)
B.电压表(量程均为,内阻约)
C.定值电阻(阻值)
D.滑动变阻器(最大阻值,最大电流)
E.开关及导线若干
(1)实验原理图如图甲所示,用笔画线代替导线,将图乙的实物电路补充完整_________;
(2)根据图甲正确连接电路,闭合开关S前,滑动变阻器滑片应置于________(选填“左”或“右”)端。
(3)实验方法一:闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,记录下相应的电压表的示数,如下表所示。
5.0
7.0
9.0
110
13.0
2.9
4.1
5.3
6.4
7.6
请根据表中数据在图丙中作出图线________,根据图像算出电阻________。
(4)实验方法二:闭合开关,将滑动变阻器滑片移至某一位置,记录电压表的示数,再将电压表接至间,记录电压表的示数,发现电压表的示数未改变。改变滑动变阻器滑片的位置,重复以上操作,作出图像如图丁所示.根据图像算出电阻________。
(5)实验中,方法________(选填“一”或“二”)的测量结果更接近真实值,理由是________。
【答案】(1) (2)左
(3) ①. ②.
(4)
(5) ①. 二 ②. 电压表的内阻对的阻值测量没有影响
【详解】【小问1详解】
根据电路图可知,实物图为
【小问2详解】
分压式接法,闭合开关前应将滑片移至使测量电路短路的位置,所以应该移至最左端;
【小问3详解】
[1]代入表中数据,可得图线为
[2]因为与串联,则电流相等
的电压为
根据欧姆定律,的阻值为
解得
【小问4详解】
通过的电流为
则电阻为
结合图丁图线,解得
【小问5详解】
[1][2]方法一:电压表分流使计算的的电流偏小,计算的的阻值偏大;
方法二:电压表的内阻对的阻值测量没有影响。故方法二的测量结果更接近真实值。
7. (2024.江苏临江高中.三模).疫情期间,电子体温计已逐渐成为居家必备的物品之一、某物理兴趣小组先探究了某种热敏电阻的伏安特性,然后制作了一个简易电子体温计。
(1)兴趣小组测出某种热敏电阻的图像如图1所示,由图可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而___________(选填“增大”或“减小”);
(2)某同学用一个内部电源电动势为3.0V、中值电阻为100Ω的欧姆表(已调零)接在上述热敏电阻(伏安特性曲线如图1所示)两端,电路图如图2所示,则欧姆表的读数为___________Ω(结果保留1位有效数字):
(3)该兴趣小组设计的简易电子体温计电路如图3所示,准备了如下器材:
A.干电池组(电动势内阻)
B表头G(满偏电流6.0mA,内阻)
C.电阻箱(最大阻值9999.9Ω)
D.电阻箱(最大阻值9999.9Ω)
E.热敏电阻(其阻值随温度变化的规律如图5)
F.开关及导线若干
①首先将表头G量程扩大为60mA,则应将电阻箱的阻值调为___________Ω;
②如图4所示,在表头上2mA处标注10℃,则应将电阻箱的阻值调为___________Ω;
③完成步骤②后,某次在测试体温时,表头指针如图4所示。已知当热敏电阻的温度高于38.5℃时属于温度异常,体温计会闪烁,则该次测试时温度计___________闪烁(选填“会”或“不会”)。
【答案】(1)减小 (2)
(3) ①. 4.0 ②. 45.2 ③. 会
【详解】【小问1详解】
图像上各点与坐标原点连线的斜率表示该状态的电阻,由图1可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
【小问2详解】
设热敏电阻两端电压为U、通过热敏电阻的电流为I,根据闭合电路欧姆定律有
代入数据得
作出图线如图所示
图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.0V、电流为10mA,故其电阻为
【小问3详解】
[1] 将表头G量程扩大为60mA,则有
[2] 表头G显示电流为2mA,电路实际电流为
由图5可知,当温度为10℃时,该热敏电阻
改装后电流表等效电阻
根据闭合电路欧姆定律可得
解得
[3] 由图4可知,当电流表示数为4mA时,电路总电流是40mA,带入
可求得热敏电阻阻值为25Ω,由图5可知,温度高于38.5℃,体温计会闪烁
8. (2024.江苏南京弘光中学.二模).某实验小组要测定一节蓄电池的电动势及内阻,要求测量结果尽量准确,实验器材如下:
电流表(量程0~200μA,内阻为);
电流表(量程0~300mA,内阻);
电阻箱(可调阻值为);
滑动变阻器R(最大阻值为);
待测蓄电池一节(电动势约为2V);
开关S一个,导线若干。
(1)该实验小组利用所学知识正确连接实物电路如图甲所示,图中虚线框内的电表应选_________(填“”或“”),为了将电流表改装成量程为2V的电压表,虚线框内的电阻箱阻值应调为_________;
(2)电流表示数用表示,电流表示数用表示,该小组通过改变滑动变阻器滑片位置,得到了多组,数据,并作出图像,如图乙所示.根据图像可知,该蓄电池的电动势为_________V,内阻为_________。(结果均保留两位有效数字)
【答案】 ①. ②. 9200 ③. 1.9 ④. 5.0
【详解】(1)[1][2]图中虚线框内电流表通过的电流比较大,应选择量程大的电流表的,用来改装成电压表,改装后的电压表量程为2V,所以串联电阻大小为
(2)[3][4]将图像中的图线两端延长,如下图
根据闭合回路欧姆定律可得
整理得
由图可得
解得
9.(2024.江苏南京.三模补偿).在“测定金属的电阻率”的实验中:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其示数如图所示,则该金属丝直径的测量值 mm;
图甲
(2)按图乙所示的电路图测量金属丝的电阻Rx(阻值约为15Ω)。
图乙
实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
电压表V(量程0~3V,内阻约3k);电流表A1(量程0~200mA,内阻约3);电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.1);滑动变阻器R1(0~50);滑动变阻器R2(0~200);电源E(电动势为3.0V,内阻不计)。
为了调节方便,测量准确,实验中电流表和滑动变阻器应选应选 (选填器材的名称符号);
(3)请根据图乙所示电路图,用连线代替导线将图丙中的实验器材连接起来,并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小 ;
图丙
(4)在按图乙电路测量金属丝电阻的实验中,将滑动变阻器R1、R2分别接入实验电路,调节滑动变阻器的滑片P的位置,以R表示滑动变阻器可接入电路的最大阻值,以RP表示滑动变阻器接入电路的电值,以U表示R两端的电压值。在图中U随RP变化的图象可能正确的是 (图线中实线表示R接入R1时的情况,虚线表示接入R2时的情况);
A. B.
C. D.
(5)用伏安法测金属丝电阻存在系统误差。为了减小系统误差,有人设计了如图丁所示的实验方案。其中Rx是待测电阻,R是电阻箱,R1、R2是已知阻值的定值电阻。合上开关S,灵敏电流计的指针偏转。将R调至阻值为R0时,灵敏电流计的示数为零。由此可计算出待测电阻 (用R1、R2、R0表示)。
图丁
【答案】 A1 R1 A
【详解】(1)螺旋测微器的读数为
(2)由于通过待测电阻的最大电流为
所以电流表应选择A1;根据闭合电路欧姆定律可求出电路中需要的最大电阻应为
则变阻器需要的最大电阻为
所以为调节方便,变阻器应选择R1。
(3)实物连线图如图所示
(4)根据闭合电路欧姆定律应有
则说明在R和Rx不变时,U与不是一次函数关系,故只能是曲线;故CD错误;当R分别为R1和R2时,由公式可知,R越大,在相同的前提下,U将越小;故只有A正确。
(5)由题意可知,此方法是电桥法测电阻,当电流表示数为零时,R与Rx串联,与R1并联;同时Rx与R2并联,所以有
化简可得
最后,得被测电阻的阻值为
10. (2024.江苏海门.学情调研).(1)某一电学黑箱内可能有电源、电容器、电感线圈、二极管、定值电阻等元件,在接线柱间以如图甲所示“Z”字形连接(虚线所连的两接线柱间只有一个元件)。为了确定各元件种类,小华同学用多用电表进行了如下实验。若已判定黑箱中无电源,现将选择开关旋至欧姆表“×1”挡,调节好多用电表,分别测量AB、BC、CD间的正向电阻和反向电阻,记录如下表。请在图丙中画出黑箱内的所有元件及其连接方式___________。
A、B
红表笔接A
黑表笔接B
红表笔接B
黑表笔接A
开始很小,然后变为很大
B、C
红表笔接B
黑表笔接C
红表笔接C
黑表笔接B
逐渐由大变小,最终稳定在某一值
C、D
红表笔接C
黑表笔接D
红表笔接D
黑表笔接C
恒定值
(2)甲、乙、丙三位同学协作测定某电池的电动势和内阻的实验。他们设计的电路原理如图1,其中R为电阻箱,为保护电阻,阻值,电流表A的内阻。他们改变R的阻值,记下多组R和电流表示数I。甲同学以IR作纵坐标,以I作横坐标,作图处理数据;乙同学以为纵坐标,以I为横坐标处理数据,他们在同一张坐标纸上画出的图如图2所示。
①由图2可知,甲同学绘制的是图线___________(填“a”或“b”),由该图线得到的电源电动势为___________V,内阻为___________。
②丙同学打算以为纵坐标,以R作横坐标,请根据①中计算的结果将丙所作图线在图3中画出___________。
【答案】 ①. 见详解 ②. a ③. 1.5 ④. 1.0 ⑤. 见详解
【详解】(1)[1]接AB之间时电阻开始很小,然后变为很大,可知AB之间为电容器;接BC之间时电阻逐渐由大变小,最终稳定在某一值,可知BC之间为电感线圈;接CD之间电阻为恒定值,可知CD之间为定值电阻。所以黑箱内元件及其连接方式如下图
(2)[2]由闭合回路欧姆定律可得
甲图线对应的U、I关系式为
乙图线对应的U、I关系式为
可知乙图线的斜率较小。故甲同学绘制的是图线a。
[3][4]关系式结合图线可得
,
解得
[5]由闭合回路欧姆定律可得
可知与R成线性关系,当R=15时
当R=0时
故作图如下
11. (2024.江苏连云港.模拟).要测量一节干电池的电动势和内阻,实验小组选用合适的同一组器材先后组成了如图甲、乙所示两种电路。
(1)先用图甲所示电路进行实验,闭合开关前,先将滑动变阻器的滑片移到最______(填“左”或“右”)端,闭后开关后,调节滑动变阻器测得多组电压表和电流表的示数U、I,某次测量时,电压表的示数如图丙所示,则测得的电压值为______V,将测得的多组U、I作图像,得到图像与纵轴的截距为,图像的斜率为。
(2)再用图乙所示电路重复实验,测得多组电压表和电流表的示数U、I。同样作图像,得到图像与纵轴的截距为,图像的斜率为。要尽可能减小实验误差,根据两次实验的数值得到电源的电动势______,电源的内阻______。
(3)实验测得的电动势______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值,实验测得的内阻______(填“大于”“小于”或“等于”)真实值
【答案】(1) ①. 右 ②. 1.09##1.10##1.11##1.12
(2) ① ②.
(3) ①. 等于 ②. 等于
【详解】【小问1详解】
[1]闭合开关前,先将滑动变阻器的滑片移到最右端,使滑动变阻器接入电路的电阻最大,故填右;
[2]如图丙所示电压表的示数为1.10V,故填1.10;
【小问2详解】
[1][2]由图乙电路中由于电压表分流,如图所示
得的电动势和内阻均小于真实值,有
图甲电路作图像,如图所示
得的电动势等于真实值、由于图甲中测得的电源内阻值是电源内阻与电流表内阻的总和,因此测得的内阻大于真实值,有
从减小误差的角度,由
结合两次实验的数值得到电源的电动势
由图像关系可得内阻真实值
联立解得电源的内阻
故填,;
【小问3详解】
[1][2]由(2)分析可知,实验测得的电动势等于真实值,根据实验数据求得真实的短路电流可求得内阻等于真实值,故填等于,等于。
12. (2024.江苏连云港.三模).我国清洁能源设备生产规模居世界首位。太阳能电池板在有光照时,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。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法,探究一个太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的特性。所用的器材包括:太阳能电池板,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。该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图乙的图像。
(1)为了达到上述目的,实验电路应选用图甲中的图____(填“a”或“b”)。
(2)已知电压表V的量程为,内阻为,若要将该电压表改装成量程为的电压表,该电表需串联一个____的电阻。
(3)太阳能电池板作为电源,在一定光照强度下其路端电压与总电流的关系如图丙所示,把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路,该电源的效率是____%。(结果保留三位有效数字)
(4)太阳能电池板在没有光照时(没有储存电能)的伏安特性曲线如图乙所示。太阳能电池板没有光照时(没有储存电能)其电阻用符号表示,将同规格的电池板接入电路如丁图所示,已知电源电动势,内阻,可得电池板消耗的功率___(保留三位有效数字)。
【答案】(1)a (2)
(3)
(4)
【详解】【小问1详解】
根据特性曲线可知,电流需要从零开始,因此滑动变阻器采用分压式接法,可知,实验电路应选用图甲中的图a。
【小问2详解】
将小量程电压表改装成大量程电压表,需要串联一个分压电阻,则有
代入得
【小问3详解】
由图丙,图像与纵轴交点为电动势,即。若把它与阻值为的电阻连接构成一个闭合电路,作出电阻的伏安特性曲线,如图所示
图像交点为工作点,即电阻两端电压为。该电池板的效率是
【小问4详解】
设两端的电压为,电流为,由闭合电路欧姆定律可得
则有
作出电源的图像,如图所示
可得,电池板消耗的功率约为
13.(2024.江苏南京、盐城.三模). 某同学为研究某种金属导线的电阻率,用图电路进行实验,金属导线的长度可以通过导线上的滑动头调节,滑动头有一定的电阻,但阻值未知。
(1)请以笔代线,将未连接的导线在图中补齐___________
(2)实验室准备了R1(5Ω、3A)和R2(50Ω、1.5A)两种滑动变阻器,用R1、R2分别实验,以电压表的读数U为纵轴,以为横轴(x为图甲中AP长度,L为AB长度),得到图像如图,其中选用R1时对应的图线应为___________(选填“m”或“n”);
(3)在用螺旋测微器测量金属导线的直径如图所示,则该导线的直径为___________mm;
(4)在多次调节滑动头改变金属导线的长度l,并测量出不同长度时的电阻值Rx,作Rx-l图(图戊),根据图像可求出该金属导线的电阻率为___________(计算结果保留两位有效数字)。
【答案】(1) (2)m
(3)1.006##1.007##1.008##1.009
(4)(均可)
【详解】【小问1详解】
根据电路图连接实物图,如图
【小问2详解】
若电源为理想电源,由于滑动变阻器电阻较小,则移动滑动变阻器,并联支路电压变化较小,则根据串联分压原理可知
化简可得
则图像的斜率近似为定值,故选用R1时对应的图线应为m。
【小问3详解】
螺旋测微器的分度值为0.01mm,则该导线的直径为
【小问4详解】
根据电阻定律
由图可知
代入数据解得,该金属导线的电阻率为
14. (2024.江苏南京.二模).实验小组的同学利用如图1所示的实验电路来测量待测电阻。其中电源E为干电池组,电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器规格为0~20Ω。
(1)如图1,将电阻箱接入接线柱a、b之间,闭合开关。适当调节滑动变阻器后保持其接入电路的阻值不变。改变电阻箱的阻值R,得到阻值R和对应的电流表示数I,以及计算的数据见下表,请你根据该表中数据在答题卡的方格纸上作出关系图像___________。
45.0
35.0
25.0
15.0
5.0
0.11
0.14
0.18
0.28
0.56
9.1
7.1
5.6
36
1.8
(2)将一只待测电阻替换电阻箱接入接线柱a、b之间,闭合开关,电流表示数(见图2)为___________A,可得该待测电阻大小为___________。
(3)同学们在实验中发现在测量某些待测电阻时,电流超过了电流表的量程,于是将实验方案进行如下调整并解决了这个问题。请将步骤②中的操作补充完整:
①在将电阻箱接入电路之前,将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大;
②将接线柱a、b短接,闭合开关,___________;
③保持滑动变阻器接入电路的阻值不变,将电阻箱接入接线柱a、b之间;
④改变电阻箱的阻值R,得到阻值R和对应的电流表示数I,重新填写数据表格,作出新的关系图像,用来测量待测电阻。
(4)有部分同学提出(3)中调整后的实验方案虽然扩大了电阻的测量范围,但测量某些阻值电阻时误差较大。以下是同学们的一些观点,其中合理的是:___________(填写选项前的字母)
A. 当电流表读数接近满偏时,电流表示数越大,电流表读数的相对误差越大
B. 当电流表读数接近满偏时,电流表示数越大,电阻测量值的相对误差越大
C. 当电流表读数接近零时,电流表示数越小,电流表读数的相对误差越大
D. 当电流表读数接近零时,电流表示数越小,电阻测量值的相对误差越大
【答案】(1) (2) ①. 0.24 ②. 17.5
(3)调节滑动变阻器使电流表满偏 (4)BCD
【详解】【小问1详解】
[1]如图
【小问2详解】
[1][2]电流表分度值为0.02A,电流表示数为0.24A,此时,对应上图可知该待测电阻大小为17.5。
【小问3详解】
②[1]将接线柱a、b短接,闭合开关,调节滑动变阻器使电流表满偏,因为这样在接入电阻后电路总电阻变大电流减小不会超量程。
【小问4详解】
[1]A.当电流表读数接近满偏时,测量值越接近满偏值(表针偏转角度越大)误差越小,故A错误;
B.当电流表读数接近满偏时,电流表示数越大,电阻越小,电阻测量值的相对误差越大,故B正确;
C.电流表不得小偏角使用,偏角越小,相对误差越大,故C正确;
D.当电流表读数接近零时,电流表示数越小,电阻越大,此时电流表的示数不变非常不明显,电阻测量值的相对误差越大,故D正确。
故选BCD。
15.(2024.江苏姜堰中学、如东中学等三校.二模). 磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系。
所用器材:电源E(5V)、滑动变阻器R(最大阻值为20Ω),电压表(量程为0~3V,内阻为3kΩ)和毫安表(量程为,内阻不计)。定值电阻、开关、导线若干
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大,实验小组设计了电路图甲,请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整______。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示,电压表的读数为______V,电流表读数为0.5mA,则此时磁敏电阻的阻值为______(保留3位有效数字)。
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示,某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器,其电路的一部分如图戊所示。图中E为直流电源(电动势为5.0V,内阻可忽略),当图中的输出电压达到或超过2.0V时,便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2T,则图中______(填“”或“”)应使用磁敏电阻,另一固定电阻的阻值应为______kΩ(保留2位有效数字)。
(4)在图戊所示电路中,如果要提高此装置的灵敏度(即在磁感应强度更小时就能触发报警),应该______(填“增大”或“减小”)磁敏电阻之外的定值电阻。
【答案】(1) (2) ①. 1.30##1.29##1.31 ②.
(3) ①. ②. 2.1
(4)减小
【详解】【小问1详解】
实物连线如图所示。
【小问2详解】
[1]电压表的读数为
[2]根据部分电路的欧姆定律
解得磁敏电阻的阻值为
【小问3详解】
[1]根据闭合电路的欧姆定律可得
可得输出电压为要求输出电压达到或超过2.0V时报警,即要求磁感应强度增大时,磁敏电阻的阻值增大,输出电压增大,由于需增大阻值才能实现此功能,故为磁敏电阻。
[2]开始报警时磁感应强度为0.2T,此时
电压为
根据电路关系
解得另一固定电阻的阻值应为
【小问4详解】
在磁感应强度更小时就能触发报警,此时磁敏电阻的阻值减小,根据电路关系
故需减小磁敏电阻之外的定值电阻
16.(2024.江苏宜兴.三模).某课外小组想测两节干电池组成的电源的电动势和内阻,同学们用电压表、电阻箱、开关、若干导线和待测电池组连成电路,电路中用到的器材均完好无损。
如图甲所示,该同学正准备接入最后一根导线图中虚线时的实验电路,下列关于实验操作论述正确的是_________;
A.将电压表直接接在电源两端,实验时读数正常,所以实验中这样接是可以的
B.电键处于闭合状态时,接入虚线导线,此操作违反实验操作规则
C.电阻箱接入电路中时不允许阻值为零,所以应该调到任意一个不为零的阻值
D.只要小心操作,接入虚线导线后,电路是安全的
改正错误后,按照标准实验操作流程操作,该小组同学顺利完成实验,并根据测得的数据画出图乙所示的图线,其中为电压表示数,为电阻箱连入电路的阻值。由图乙可知:电池组的电动势________,内阻______。用、、表示
利用图像分析电表内电阻引起的实验误差。如图丙,图线、分别是根据电压表读数和电流描点作图得到的图像和没有电表内电阻影响的理想情况下该电源的路端电压随电流变化的图像,则由测量值得到的图像是___________图线填“或者“”,图丙中线段的含义是______________。
【答案】;
;;
;通过电压表的电流
【详解】由于电压表与电源直接相连,若量程小于电动势时将造成电压表损坏,故A错误;
在连接电路时开关就该是断开的,这是电路的基本操作,若电阻箱接入电路的电阻为零,则直接导致短路,否则烧毁电源,所以电阻箱接入电路中时不允许阻值为零,应该调到阻值最大,故B正确,CD错误;
根据闭合电路欧姆定律则有
将其变形后整理可得
结合图乙可得,
电池组的电动势为
内阻为
当不考虑电压表内阻时,根据闭合电路欧姆定律则有
考虑电压表内阻时有
显然 图是未考虑电压表内阻的图象,从以上表达式可知 段表示通过电压表的电流
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