内容正文:
专题04 电学实验
地 城
考点01
测导体的电阻和电阻率
1.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽渤海石油第一中学·期中)某同学做“测量金属丝的电阻率”实验,测量金属丝电阻的电路如图甲所示。
(1)用螺旋测微器测金属丝的直径,图乙所示的螺旋测微器读数为______mm;
(2)图甲中,将滑动变阻器的滑片P置于左端,闭合电键S,向右移动滑片P,电压表的示数变______(填“大”或“小”);
(3)若测得金属丝的长度为L,电阻为R,算得金属丝的横截面积为S,则金属丝材料的电阻率ρ=______;
(4)由于电压表内阻影响,电流表示数______于通过金属丝的电流(填“大”或“小”)。
2.(24-25高二上·天津耀华中学红桥学校·期中)某同学在实验室看见一个损坏的滑动变阻器,如图(a)所示,于是想测量绕制滑动变阻器的电阻丝的电阻率。
(1)该同学首先截取了一段长为的电阻丝,用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为______mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与D相等。
(2)然后将所截取的电阻丝绕制在一个玻璃管上,接入如图(c)所示的实验电路,电阻箱的示数为,电路连接无误。如图(c)所示,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最______端。
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,读取电压表的示数U和电流表的示数I,得到多组测量数据,用EXCEL处理数据得到图像如图(d)所示,则这段电阻丝的电阻______(结果保留2位有效数字);
(4)最后可由表达式______(用D、L、、表示)得到电阻丝的电阻率。根据计算结果可知,绕制滑动变阻器的电阻丝的材料最可能是下列材料中的______。
几种导体材料在20℃时的电阻率
材料
铝
铁
镍铜合金(54%铜,46%镍)
镍铬合金(67.5%镍,15%铬,16%铁,1.5%锰)
3.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽渤海石油第一中学·期中)某电阻Rx约为25kΩ,要测量它的阻值。现有电动势为15V的直流电源,最大阻值为50Ω的滑动变阻器,另外可供选择的电表有:
A.电流表(量程100μA, 内阻约2kΩ)
B.电流表(量程500μA, 内阻约300Ω)
C. 电压表(量程10V, 内阻约100kΩ)
D.电压表(量程50V, 内阻约500kΩ)
(1)应选择的电表为(只需添电表前面的字母即可),电流表______;电压表______。
(2)为了尽可能提高测量准确度且保证电压可以从零开始调起,下列给出的测量电路中,最合适的电路是______。
A. B.
C. D.
4.(24-25高二上·天津第四十七中学·期中)现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,螺旋测微器的示数如图所示。
(1)由下图读得圆柱体的直径为______mm;
(2)该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻,示数如下图所示,对应的读数是______Ω;
(3)除电源(电动势3.0V,内阻不计)、滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A)、电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)、开关、导线若干外,还提供如下实验器材:
A.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)
B.电流表(量程0~3.0A,内阻约0.02Ω)
实验中电流表应选用______(选填实验器材前对应的字母),为了使实验误差尽量小,本实验应该选择下面______号电路;
(4)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D,L表示,则用D,L,I,U表示电阻率的关系式为ρ=______。
5.(24-25高二上·天津滨海新区田家炳中学·期中)为测定一电阻约为200Ω的圆柱型金属样品的电阻率,某同学想先用伏安法更精确地测量其电阻Rx。现有的器材及其规格如下:电流表A(量程0~10mA,内阻约30Ω),电压表V(量程0~3V,内阻约10kΩ),滑动变阻器R(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A),直流电源E(电动势3V,内阻不计)、开关S、导线若干,要求测量电压从0开始,连续可调。
(1)应选择以下实验电路中的_作为该实验的实验电路(填字母)。
A.B.C. D.
(2)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数L=________cm,用螺旋测微器测得该样品的直径如图乙所示,其示数d=________mm。
(3)如果实验中电流表示数为I,电压表示数为U,则该样品材料的电阻率ρ=________(用测出的物理量的符号表示)。
6.(24-25高二上·天津南开中学·期中)某同学设计实验“测定金属的电阻率”,要求电压从零开始调节。已知金属丝的电阻大约为,在用伏安法对金属丝电阻进一步测定时,有如下实验器材可供选择:
直流电源:电压3V,内阻不计;
电流表:量程0~0.6A,内阻;
电流表:量程0~3.0A,内阻;
电压表V:量程0~3V,内阻;
滑动变阻器:最大阻值;
滑动变阻器:最大阻值;
开关、导线等。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时,测量结果如图甲所示,可知金属丝的直径___________mm;用游标卡尺测量金属丝的长度,测量结果如图乙所示,可知金属丝的长度___________cm。
(2)在所给的器材中,电流表应选___________,滑动变阻器应选___________。(填写仪器的字母代号)
(3)根据题目要求,在下面方框中画出实验电路图_______。
(4)根据实验原理,测得金属丝的电阻为,则金属丝的电阻率___________。(用题中所测物理量符号表示)
7.(23-24高二上·天津滨海新区塘沽第一中学·期中)酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”,即气敏电阻,气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的变化而变化Rx的阻值随酒精气体浓度变化的情况。
酒精气体浓度(mg/mL)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
阻值(Ω)
100
70
55
45
39
35
33
31
30
为了较准确测量酒精气体浓度为0.35mg/ml时气敏电阻的阻值,实验室提供了如下器材:
A.电流表A1 (量程0~150mA,内阻约2Ω)
B.电流表A2 (量程0~0.6A,内阻约1Ω)
C.电压表V1 (量程0~5V,内阻约5kΩ)
D.电压表V2 (量程0~15V,内阻约20kΩ)
E.滑动变阻器R(阻值范围0~20Ω,允许的最大电流2A)
F.待测气敏电阻Rx
G.电源E(电动势6V,内阻r约2Ω)
H.开关和导线若干
为了获得更多的数据使测量结果更准确,采用下列实验电路进行实验,较合理的是 _____。实验时电压表应选 _____,电流表应选 _____。(填器材前面的序号)
8.(24-25高二上·天津重点校联考·期中)如图甲所示,测量电阻丝的电阻率,电阻丝的电阻约为20 Ω。先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度。除电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 Ω)、电阻箱R(0~999.9 Ω)、开关、导线若干,可供选择的器材还有:
电流表A1(量程0~100 mA,内阻约5 Ω)
电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约0.2 Ω)
(1)实验操作步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;
B.根据所提供的实验器材,设计并连接好如图甲所示的实验电路;
C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关;
D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
E. 断开开关,改变___________的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏。重复多次,记录每一次的R和L数据;
F. 断开开关;
(2)如图乙,用螺旋测微器测量电阻丝直径为d =______ mm;
(3)电流表应选择____(选填“A1”或“A2”);
(4)用记录的多组R和L的数据,绘出了如图丙所示图线,截距分别为R0和L0,再结合测出的电阻丝直径d,写出电阻丝的电阻率表达式=______(用给定的字母表示)。
9.(24-25高二上·天津部分区·期中)某同学要测量一粗细均匀的某种新材料制成的圆柱体的电阻率。
(1)用游标卡尺测量圆柱体的长度如图甲,示数L=_________cm;用螺旋测微器测量其直径如图乙,示数D=_________mm。
(2)用伏安法测出圆柱体的电阻为R,则材料电阻率的表达式=_________(用题中所给字母表示)。
(3)某同学测量圆柱体直径的数值偏小,其它物理量的测量不考虑误差,则得到的电阻率的测量值_________真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)。
10.(24-25高二上·天津耀华中学·期中)某中学实验室新进了一批金属丝,每卷长度L=8m,阻值约为200Ω,某物理学习小组想尽量准确地测出其电阻率。先用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示,然后找来了下列器材:
①待测金属丝1卷;
②电源E(电动势4.5V,内阻r≈0.5)
③电流表A₁(量程10mA,内阻
④电流表(量程30mA,内阻
⑤滑动变阻器R₁(最大阻值为20Ω);
⑥滑动变阻器R₂(最大阻值为6000Ω)
⑦定值电阻
⑧定值电阻。
⑨开关一个、导线若干
(1)用如下图甲的螺旋测微器测量电阻丝直径d,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋转___________(选填“①”“②”或“③”),直到听见“喀喀”的声音为止。
(2)滑动变阻器应选用___________,定值电阻应选用___________(填所选器材的字母符号);
(3)为了精确的测量金属丝的电阻率,请在方框中画出实验电路图___________;
(4)连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器,并记录下多组电流表A₁的示数I₁、电流表A₂的示数I₂,以I₁为横坐标,I₂为纵坐标,描点作图并测得图像的斜率为k,则金属丝的电阻率可以表示为___________(用题中给出的字母符号表示)。
(5)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是___________。
A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
C.用图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
D.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
E.测电阻率时,为了提高精度,通过导线的电流要足够大,且要等到稳定一段时间后才可读数
11.(24-25高二上·天津第一中学·期中)某同学得到一块圆柱形的材料样品,欲测量其电阻和电阻率。
(1)该同学用游标卡尺测量样品长度,用螺旋测微器测量样品直径,如图所示。
则长度L=___________cm;则直径D=___________mm。
(2)该同学将样品与电源E(3V)、电压表V(0~3V)、电流表A(0~0.6A)组成如下左图所示电路。在电路为正常通路时,发现无论a与b连接还是a与c连接,两个电表的读数都几乎没有变化,电压表的指针总是接近表盘上最大量程刻度,电流表的指针总是接近表盘上零刻度。可以判断这是由于样品阻值过___________(填“大”或“小”)造成的。
(3)用电流表G(0~1mA)替换原先的电流表A,同时考虑到整个实验电路的安全性以及电表在使用过程中的安全要求,在电路中加入了最大阻值100Ω、额定电流0.1A的滑动变阻器,电路如上右图所示。为了得到较多的有效实验数据,在测量阻值时,下列操作中正确的是___________。
A.电流表外接,即a与b连接;滑动变阻器起限流作用,即开关断开
B.电流表内接,即a与c连接;滑动变阻器起限流作用,即开关S₁断开
C.电流表外接,即a与b连接;滑动变阻器起分压作用,即开关闭合
D.电流表内接,即a与c连接;滑动变阻器起分压作用,即开关闭合
12.(24-25高二上·天津红桥区·期中)某研究小组设计了一个实验方案,粗测滑动变阻器电阻丝的电阻率,实验步骤如下:
(1)如图甲所示,滑动变阻器的瓷筒上紧密缠绕着单层电阻丝,测量出瓷筒外管直径D及瓷筒上电阻丝缠绕的总宽度l;
(2)测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x,则电阻丝直径d=___________;
(3)由于d << D,可算出电阻丝总长度;
(4)已知该滑动变阻器阻值较小,但铭牌模糊,通过如图乙所示电路来测量其最大电阻。为了减小误差,电压表的c端应该与___________(选填“a”或“b”)连接;
(5)闭合开关得到电压表示数U,电流表示数I;
(6)可以估算出电阻丝的电阻率___________(用x,n,D,U,I,l表示);
(7)电阻丝表层涂有绝缘漆,则因绝缘漆的存在使得电阻率的测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
13.(23-24高二上·天津第一百中学、咸水沽第一中学·期中)某实验小组测金属丝电阻率,在测未知电阻Rₓ时,先用多用电表进行粗测,后采用“伏安法”较准确地测量未知电阻。
(1)先用多用表的欧姆挡“×1”挡按正确的操作步骤粗测其电阻,指针如图甲所示,则读数应记为_________Ω。
(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中一次测量的示数如图乙所示,则该次金属丝直径的测量值d=_________mm。
(3)实验室提供的器材如下:
A.待测电阻的金属丝;
B.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω);
C.电流表A2(量程0~3A,内阻约0.01Ω);
D.电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ);
E.电压表V2(量程0~15V,内阻约20kΩ);
F.滑动变阻器R(0~20Ω);
G.电源E(电动势为3.0V,内阻不计);
H.开关、若干导线。
为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选_________(填“B”或“C”),电压表应选_________(填“D”或“E”)。
(4)根据所选用的实验器材,应选用电路图_________(填“丙”或“丁”)进行实验。
(5)本实验在测量电阻时,由电压表或电流表的内阻引起的误差属于_________误差(填“系统”或“偶然”)。将电压表或电流表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表内阻所引起的这种误差。在未消除该误差时本实验电阻丝的测量阻值为R,若已知电压表的内阻为,电流表的内阻为,那么清除该误差后,电阻丝的阻值________。
14.(23-24高二上·天津五校·期中)电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某同学在实验室测量一均匀新材料制成的圆柱体Rx的电阻率。
(1)该同学用螺旋测微器测量其横截面直径如图甲所示,由图可知其直径为_______mm,如图乙所示,用游标卡尺测其长度为________cm。
(2)该同学用多用电表的电阻“×1”挡按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则此圆柱体的电阻约为________Ω。
为了减小实验误差,需进一步测量圆柱体的电阻,除待测圆柱体外,实验室还备有如下实验器材:
A.电压表V1(量程3V,内阻约为15kΩ);
B.电压表V2(量程15V,内阻约为75kΩ);
C.电流表A1(量程0.6A,内阻r1=1Ω);
D.电流表A2(量程3A,内阻r2=1.2Ω);
E.滑动变阻器R(阻值范围1~5Ω);
F.直流电源E(电动势为3V,内阻不计)
G.开关S,导线若干。
(3)该同学依据上述器材已经完成了部分电路设计,如下图丁所示,请在虚线框中完成剩余电路图_________(并标明所用器材的代号)。
(4)若电流表的示数为I,电压表的示数为U,电流表内阻为rA ,圆柱体横截面的直径和长度分别用D、L表示,该圆柱体电阻率的关系式为ρ=________
地 城
考点02
电池电动势和内阻的测量
15.(24-25高二上·天津南开中学·期中)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,备有如下器材:
A.干电池1节
B.电流表(量程0 ~ 0.6A,内阻约0.1Ω)
C.灵敏电流计G(满偏电流Ig为200μA,内阻rg为100Ω)
D.滑动变阻器(0 ~ 20Ω)
E.电阻箱R(0 ~ 9999.9Ω)
F.开关、导线若干
(1)由于没有电压表,需要把灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表,需串联一个阻值为___________Ω的电阻。
(2)改装后采用如图甲所示电路进行测量。在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片移动至___________(填“a端”、“中央”或“b端”)。
图乙为该实验绘出的I1—I2图线(I1为灵敏电流计G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E = ___________V,内阻r = ___________Ω(结果保留两位小数)。
16.(24-25高二上·天津第四十七中学·期中)小华同学新买了两节同一型号的干电池,并用这两节干电池串联起来组成一个电源给手电筒供电,他利用如图1甲所示的电路对这个电源的电动势和内阻进行了测量。所选用的器材有:待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9Ω),电压表V(量程为0~3V,内阻很大),定值电阻R0=5.1Ω,开关,导线若干,正确完成实验操作后利用取得的多组数据得到了如图所示的图像,并比较准确地测得了电源的电动势和内阻。
(1)测量的结果如图乙、丙,则电压表的读数为______V,电阻箱的读数为______Ω;
(2)根据如图所示的图像,求出电源电动势E=______V,内阻r=______Ω。(计算结果保留2位有效数字)
17.(24-25高二上·天津耀华中学红桥学校·期中)某兴趣小组想要测量一个电池的电动势和内阻,在实验室找到以下实验器材:电流表A、电阻箱、开关、导线若干。实验电路图如图1所示
(1)改变电阻箱的阻值,记录多组电阻箱示数R和电流表示数I,画出图像,如图2所示。由图2可得电源的电动势E=______,内阻r=______。若不考虑偶然误差,兴趣小组测得的电动势E测______E真,内阻r测______r真。(填“>”“=”或“<”)
(2)兴趣小组进一步测量电流表A的内阻RA,为此又在实验室找到另一个电流表A1(内阻未知),并设计了如图3所示电路,实验步骤如下:
ⅰ.闭合S1,断开S2,调节电阻箱示数为R1,电流表A1的示数为I0,
ⅱ.闭合S1,闭合S2,调节电阻箱,直到______,此时电阻箱示数为R2,则电流表A的内阻RA=______。
18.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽第一中学·期中)某物理兴趣小组要测量一节干电池的电动势和内阻。他们在实验室找到了如下器材:电流表(量程0~0.6A),电压表(量程0~3V),滑动变阻器, 开关、导线若干。
(1)为了减小误差,他们应选择如图_________(选填“甲”或“乙”)所示的电路进行实验;
(2)按所选电路进行实验,得到多组电流表的示数I和对应的电压表示数U,以U为纵坐标,I为横坐标将得到的数据进行描点,连线后得到一条倾斜直线,如图丙所示,由图像得出电池组的电动势E=_________V,内阻r=_________Ω。(结果均保留2位小数)
19.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽第一中学·期中)某物理探究小组的同学测量均匀金属实心圆柱体电阻的电阻率。
(1)使用螺旋测微器测定金属实心圆柱体直径d,某次测量结果如图甲所示,读数为______mm,然后用游标卡尺测量其长度L如图乙所示,可知其长度为______mm。
(2)用伏安法测圆柱体电阻的阻值,提供如下器材:
电池组E:电动势3V,内阻不计:
电流表:量程0~15mA,内阻约100Ω;
电流表:量程,内阻为1000Ω;
滑动变阻器:阻值范围0~10Ω,额定电流为2A;
电阻箱:阻值范围0~9999Ω,额定电流为1A;
待测电阻(约180Ω)
开关S,导线若干。
要求实验中尽可能准确地测量的阻值,请回答下列问题:
①为了测量待测电阻两端的电压,将电流表______(填写器材字母代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到______Ω,改装成一个量程为0~3.0V的电压表。
②在方框中画出测量阻值的电路图,并在图中标明器材代号。( )
20.(24-25高二上·天津滨海新区汉沽第一中学·期中)实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表 、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路,由测得的实验数据绘制成的U-I图像如图2所示。
(1)图1对应的电路图为下图中的_,(选填“A”或“B”)
A. B.
(2)如果实验中所用电表均视为理想电表,根据图2得到该电池的电动势E=_______V,内阻 r= _______Ω。
21.(23-24高二上·天津耀华中学·期中)实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路,由测得的实验数据绘制成的图像如图2所示。
(1)图1的电路图为下图中的__________。(选填“A”或“B”)
(2)如果实验中所用电表均视为理想电表,根据图2得到该电池的电动势__________V,内阻__________。
(3)实验后进行反思,发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响,对测得的实验数据进行修正,在图2中重新绘制图线,与原图线比较,新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将__________,与纵坐标轴交点的数值将__________。(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
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考点03
多用表的使用
22.(24-25高二上·天津滨海新区汉沽第一中学·期中)如图所示为多用电表刻度盘示意图。
测电阻时,选挡或换挡后先进行_______(选填“机械调零”或“欧姆调零”),如选择×100挡位,正确操作后,电表指针如图所示,被测电阻的阻值为_______Ω。
23.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽渤海石油第一中学·期中)在“练习使用多用电表”的实验中测量某电阻阻值,多用电表示意图如下图所示。
(1)该同学使用多用电表“×10Ω”挡位测量某一电阻Rx阻值时,正确操作后指针位置如图所示,则该电阻的测量值为______Ω;
(2)若用欧姆挡的“×10”倍率去测另外一个电阻,调零后试测,发现指针偏转很大接近满偏。由此可以判断该电阻阻值很______(选填“大”或“小”) ,为测量准确,应改用______倍率(选填“×1”或“×100”),调零后测量。
24.(24-25高二上·天津北辰区·期中)某同学用多用电表测量二极管的反向电阻。请你完成下列测量步骤:
①检查多用电表的指针是否指在左侧零刻度线,如果没指在零刻度线,需要机械调零;
②将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的倍率处;
③将红、黑表笔___________,进行欧姆调零;
④测反向电阻时,将___________表笔接二极管负极(填“红”或“黑”),将另一支表笔接二极管正极,读出电表示数;
⑤为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘___________(填“左侧”“右侧”或“中央”);否则,在可能的条件下,应重新选择倍率,并重复③、④两个步骤。
⑥测量完成后,将选择开关拨向位置。
25.(24-25高二上·天津育华中学、实验滨海学校联考·期中)铅笔内芯是石墨和黏土的混合体。
(1)某同学使用螺旋测微器测定其直径d,某次测量结果如图1所示,读数为________mm。用游标卡尺测量其长度,示数如图2所示,由图可知其长度________cm。
(2)某同学使用多用电表欧姆挡粗测其电阻,他首先将选择开关置于“×10”倍率,接着将两支表笔短接,旋转欧姆调零旋钮使指针指向0然后将两表笔分别与该铅笔内芯两端接触,测其电阻时指针如图3示,则该同学接下来应该进行的操作是________;若该同学进行正确操作后再次测量时指针如图4所示,则该铅笔内芯的电阻是________。
(3)图5某同学找到的某多用电表的原理电路图。图中E是电池;、、、和是固定电阻,是可变电阻;表头G的满偏电流为100uA,内阻为。虚线方框内为换挡开关,A和B分别与两表笔相连。该多用电表有5挡位,5挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆挡。则图3中:①A端与_______(填“红”或“黑”)色表笔相连接。②_______,_______。
26.(24-25高二上·天津红桥区·期中)(1)小明用多用电表欧姆挡测某灯泡电阻,挡位旋钮指“×10”倍率挡,调零后测试,发现指针偏转角太大,为使测量结果更加准确,应改用______倍率挡(选填“×1”或“×100”);
(2)小明换挡调零后,再次测试该灯泡,指针如图所示,灯泡电阻阻值为______Ω;
(3)小明用该灯泡连接电路如图所示,开关闭合后发现灯泡不亮,保持电路完整情况下,欲用多用电表检查该电路(开关处于闭合状态)何处故障,应使用多用电表的______进行检测。
A.欧姆挡 B.电流挡 C.交流电压挡 D.直流电压挡
27.(23-24高二上·天津弘毅中学·期中)如图1所示为多用电表的示意图,其中S、T为可调节的部件,现用此电表测量一阻值约为100Ω的定值电阻,部分操作步骤如下:
(1)选择开关应调到电阻挡的___________(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。
(2)将红、黑表笔分别插入“”、“”插孔,把两笔尖相互接触,调节___________(填“S”或“T”),使电表指针指向___________(填“左侧”或“右侧”)的“0”位置。
(3)将红、黑表笔的笔尖分别与电阻两端接触,电表示数如图2所示,该电阻的阻值约为_________Ω。
28.(23-24高二上·天津第一百中学、咸水沽第一中学·期中)小明同学在实验室找来多用电表测电阻丝的电阻,请根据下列步骤完成电阻测量:
(1)旋动_________,使指针对准电流的“0”刻线。(填图中的“S”、“K”或“T”)
(2)将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置。
(3)将红、黑表笔短接,旋动_________(填图中的“S”、“K”或“T”),使指针对准电流的_________刻线(填“0”或“满偏电流”)。
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过大。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按_________的顺序进行操作,再完成读数测量。
A.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
B.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表欧姆调零
C.将K旋转到电阻挡“×100”的位置
D.将K旋转到电阻挡“×1”的位置
29.(23-24高二上·天津弘毅中学·期中)某小组用铜棒完成“测定金属电阻率”实验,实验步骤如下:
(1)首先通过螺旋测微器测量铜棒直径,通过游标卡尺测铜棒的长度,测量结果如图甲、乙所示,则铜棒直径______,铜棒的长度_____。
(2)为了精密测量该金属丝的电阻率,某实验小组先使用多用电表粗测其电阻约为,然后进行较准确测量,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表(量程,内阻约为)
B.电压表(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电流表(量程,内阻约为)
E.滑动变阻器
F.输出电压为的直流稳压电源
G.电阻箱
H.开关,导线若干
为尽量减小实验误差,电压表选_____;电流表选_____;(填器材前的字母)
(3)若要求实验过程电压表的读数能够从零开始调节,在方框内画出电路图________。
(4)如果金属丝直径为,长度为,所测电压为,电流为,写出计算电阻率的表达式________。
30.(24-25高二上·天津北辰区·期中)为了精确测量一电阻大约的精密金属丝电阻值,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V(量程,内阻约为)
B.电流表(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.滑动变阻器
E.滑动变阻器
F.输出电压为的直流稳压电源E
G.开关S
H.导线若干
(1)为了测多组实验数据,金属丝两端电压能够从0开始变化,请根据你设计的电路将图中的实物连线(请在答题卡的图上连线);
(2)上述器材中电流表应选用___________,滑动变阻器应选用___________(填代号)。
31.(24-25高二上·天津滨海新区汉沽第一中学·期中)如图所示,为某同学做“测定金属丝的电阻率”实验时采用的实验电路.实验室中备有如下器材:
A.待测金属丝(电阻约3Ω)
B.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电流表A2(量程0~3A,内阻约0.025Ω)
D.电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)
E.电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
F.滑动变阻器R1(总阻值约10Ω)
G.滑动变阻器R2(总阻值约1000Ω)
H.学生电源(电动势约4.0V,内阻很小)
I.导线若干,电键K、刻度尺、螺旋测微器
(1)电流表应选择______,电压表应选择______,滑动变阻器应选择______。
(2)用刻度尺测出接入电路部分金属丝的长度L;用螺旋测微器测出金属丝的直径D;闭合电键后,调节滑动变阻器滑片的位置,测出多组U和I的数据,做出关系图像,图像斜率为k,则金属丝电阻率的表达式为ρ=_________(用题目中所给出的字母表示)。
32.(24-25高二上·天津第一中学·期中)某同学为测量某电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻,他设计了左图所示的实验电路。实验中以蓄电池作为电源,为了便于进行实验和保护蓄电池,该同学给蓄电池串联了一个定值电阻,把它们一起看作一个新电源(图中虚线框内部分)。实验中,多次调节外电阻R,读出相应的电压表和电流表示数U和I,由测得的数据描绘出右图所示的U-I图像。
(1)若与蓄电池串联的定值电阻的阻值,则可以求得蓄电池的电动势___________,内电阻___________。
(2)该同学分析了实验中由电表内电阻引起的实验误差。在图中,实线是根据本实验的数据描点作图得到的U-I图像,虚线是新电源在没有电表内电阻影响的理想情况下所对应的U-I图像,则可能正确的是___________。
A.B.C. D.
33.(24-25高二上·天津红桥区·期中)某同学想把一量程为2、内阻未知的毫安表改成量程为0.6A的电流表,该同学先用多用电表测量此毫安表的内阻,进行了如下操作:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×10”挡,再将红表笔和黑表笔短接,调零点。
(2)将图甲中多用电表的红表笔和__________(填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。
(3)测量电阻时发现多用电表指针偏转角度过小,需要将多用电表挡位调到电阻__________(填“×1”或“×100”)挡。
(4)将红表笔和黑表笔短接,调零点。
(5)如果需要改成量程为0.6A的电流表,需要__________(填“串联”或“并联”)__________Ω(结果保留2位有效数字)的电阻。
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专题04 电学实验
地 城
考点01
测导体的电阻和电阻率
1.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽渤海石油第一中学·期中)某同学做“测量金属丝的电阻率”实验,测量金属丝电阻的电路如图甲所示。
(1)用螺旋测微器测金属丝的直径,图乙所示的螺旋测微器读数为______mm;
(2)图甲中,将滑动变阻器的滑片P置于左端,闭合电键S,向右移动滑片P,电压表的示数变______(填“大”或“小”);
(3)若测得金属丝的长度为L,电阻为R,算得金属丝的横截面积为S,则金属丝材料的电阻率ρ=______;
(4)由于电压表内阻影响,电流表示数______于通过金属丝的电流(填“大”或“小”)。
【答案】(1)1.114/1.113
(2)大
(3)
(4)大
【详解】(1)螺旋测微器读数为
1mm + 11.4×0.01mm = 1.114mm
(2)图甲中的滑动变阻器选用分压式接法,当划片P在最左端时,金属丝与导线并联,电压表示数为零,当划片P向右滑动时与金属丝并联的电阻变大,电压表示数变大。
(3)根据电阻的决定式有
解得
ρ =
(4)由于电压表内阻不是无穷大,则有很少一部分电流流过电压表,则电流表所测的电流为流过金属丝与电压表电流的总和,则电流表示数大于通过金属丝的电流。
2.(24-25高二上·天津耀华中学红桥学校·期中)某同学在实验室看见一个损坏的滑动变阻器,如图(a)所示,于是想测量绕制滑动变阻器的电阻丝的电阻率。
(1)该同学首先截取了一段长为的电阻丝,用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径,某次测量的示数如图(b)所示,该读数为______mm。多次测量后,得到直径的平均值恰好与D相等。
(2)然后将所截取的电阻丝绕制在一个玻璃管上,接入如图(c)所示的实验电路,电阻箱的示数为,电路连接无误。如图(c)所示,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最______端。
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,读取电压表的示数U和电流表的示数I,得到多组测量数据,用EXCEL处理数据得到图像如图(d)所示,则这段电阻丝的电阻______(结果保留2位有效数字);
(4)最后可由表达式______(用D、L、、表示)得到电阻丝的电阻率。根据计算结果可知,绕制滑动变阻器的电阻丝的材料最可能是下列材料中的______。
几种导体材料在20℃时的电阻率
材料
铝
铁
镍铜合金(54%铜,46%镍)
镍铬合金(67.5%镍,15%铬,16%铁,1.5%锰)
【答案】(1)0.500
(2)左
(3)2.8
(4) 镍铜合金
【详解】(1)如图(b)所示,螺旋测微器测量金属丝直径读数为
(2)为保护实验仪器,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至最左端,使电阻丝两端电压最小是零。
(3)由图像的斜率表示被测电阻的电阻值可得
电阻丝的电阻
(4)[1]由电阻定律可得,电阻丝的电阻率表达式
[2]由电阻率表达式
代入数据解得
可知绕制滑动变阻器的电阻丝的材料最可能是镍铜合金。
3.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽渤海石油第一中学·期中)某电阻Rx约为25kΩ,要测量它的阻值。现有电动势为15V的直流电源,最大阻值为50Ω的滑动变阻器,另外可供选择的电表有:
A.电流表(量程100μA, 内阻约2kΩ)
B.电流表(量程500μA, 内阻约300Ω)
C. 电压表(量程10V, 内阻约100kΩ)
D.电压表(量程50V, 内阻约500kΩ)
(1)应选择的电表为(只需添电表前面的字母即可),电流表______;电压表______。
(2)为了尽可能提高测量准确度且保证电压可以从零开始调起,下列给出的测量电路中,最合适的电路是______。
A. B.
C. D.
【答案】(1) B C
(2)A
【详解】(1)[1][2]因电源电动势为15V,故电压表选择10V量程的C,流过待测电阻的最大电流约为
=400μA
所以电流表选择500μA量程的B;
(2)待测电阻约为25kΩ,因为
所以测量电路选择电流表的内接法,因为滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值,故滑动变阻器用分压式接法。
故选A。
4.(24-25高二上·天津第四十七中学·期中)现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,螺旋测微器的示数如图所示。
(1)由下图读得圆柱体的直径为______mm;
(2)该同学先用欧姆表“×1”挡粗测该金属丝的电阻,示数如下图所示,对应的读数是______Ω;
(3)除电源(电动势3.0V,内阻不计)、滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流2A)、电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)、开关、导线若干外,还提供如下实验器材:
A.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)
B.电流表(量程0~3.0A,内阻约0.02Ω)
实验中电流表应选用______(选填实验器材前对应的字母),为了使实验误差尽量小,本实验应该选择下面______号电路;
(4)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D,L表示,则用D,L,I,U表示电阻率的关系式为ρ=______。
【答案】(1)
(2)6.0
(3) A ②
(4)
【详解】(1)圆柱体的直径为
(2)对应的读数是
(3)[1][2]回路最大电流为
所以电流表选择A,因为
所以采取电流表外接法,故选②号电路图。
(4)根据
而
代入可得
5.(24-25高二上·天津滨海新区田家炳中学·期中)为测定一电阻约为200Ω的圆柱型金属样品的电阻率,某同学想先用伏安法更精确地测量其电阻Rx。现有的器材及其规格如下:电流表A(量程0~10mA,内阻约30Ω),电压表V(量程0~3V,内阻约10kΩ),滑动变阻器R(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A),直流电源E(电动势3V,内阻不计)、开关S、导线若干,要求测量电压从0开始,连续可调。
(1)应选择以下实验电路中的_作为该实验的实验电路(填字母)。
A. B. C. D.
(2)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数L=________cm,用螺旋测微器测得该样品的直径如图乙所示,其示数d=________mm。
(3)如果实验中电流表示数为I,电压表示数为U,则该样品材料的电阻率ρ=________(用测出的物理量的符号表示)。
【答案】(1)B
(2) 5.010 4.700
(3)
【详解】(1)滑动变阻器的最大阻值小于该样品的电阻,需要采用分压式接入电路才能达到测量电压从0开始,并连续可调,样品的电阻相对电压表属于小阻值电阻,伏安法采用电流表外接可以减小误差。
故选B。
(2)[1] 游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数为
[2]用螺旋测微器测得该样品的直径如图乙所示,其示数
(3)根据电阻定律
根据欧姆定律
且
联立解得该样品材料的电阻率
6.(24-25高二上·天津南开中学·期中)某同学设计实验“测定金属的电阻率”,要求电压从零开始调节。已知金属丝的电阻大约为,在用伏安法对金属丝电阻进一步测定时,有如下实验器材可供选择:
直流电源:电压3V,内阻不计;
电流表:量程0~0.6A,内阻;
电流表:量程0~3.0A,内阻;
电压表V:量程0~3V,内阻;
滑动变阻器:最大阻值;
滑动变阻器:最大阻值;
开关、导线等。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时,测量结果如图甲所示,可知金属丝的直径___________mm;用游标卡尺测量金属丝的长度,测量结果如图乙所示,可知金属丝的长度___________cm。
(2)在所给的器材中,电流表应选___________,滑动变阻器应选___________。(填写仪器的字母代号)
(3)根据题目要求,在下面方框中画出实验电路图_______。
(4)根据实验原理,测得金属丝的电阻为,则金属丝的电阻率___________。(用题中所测物理量符号表示)
【答案】 0.830/0.829/0.831 5.04
【详解】(1)[1]从甲中读出金属丝的直径
mm
[2]读数为
(2)[3] [4]电源电压3V,金属丝的电阻大约为4Ω,可知电流最大为0.75A,电流表应选;R2最大阻值太大,应选。
(3)[5]由于电阻小,因此选择电流表外接法,要求电压从零增加,选择分压法。电路如图:
(4)[6]根据电阻定律可知
其中
解得
7.(23-24高二上·天津滨海新区塘沽第一中学·期中)酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”,即气敏电阻,气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的变化而变化Rx的阻值随酒精气体浓度变化的情况。
酒精气体浓度(mg/mL)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
阻值(Ω)
100
70
55
45
39
35
33
31
30
为了较准确测量酒精气体浓度为0.35mg/ml时气敏电阻的阻值,实验室提供了如下器材:
A.电流表A1 (量程0~150mA,内阻约2Ω)
B.电流表A2 (量程0~0.6A,内阻约1Ω)
C.电压表V1 (量程0~5V,内阻约5kΩ)
D.电压表V2 (量程0~15V,内阻约20kΩ)
E.滑动变阻器R(阻值范围0~20Ω,允许的最大电流2A)
F.待测气敏电阻Rx
G.电源E(电动势6V,内阻r约2Ω)
H.开关和导线若干
为了获得更多的数据使测量结果更准确,采用下列实验电路进行实验,较合理的是 _____。实验时电压表应选 _____,电流表应选 _____。(填器材前面的序号)
【答案】 A C A
【详解】[1][2][3]选择电压表时,应选择最大量程与电源电动势接近的电压表,因此电压表应选择最大量程为5V的电压表V1,故选C;而根据表格,酒精气体浓度为0.35mg/ml时气敏电阻的阻值约为40Ω,根据直除法可得
而根据电表的选取原则,电表的读数要大于其量程的三分之一,由此可知,电流表应选择最大量程为150mA的电流表A,故选A;滑动变阻器阻值比较小,所以采用分压接法,而根据
可知,内接时电流表的分压作用会明显大于外接时电压表的分流作用,因此应采用电流表的外接法,使测量误差更小,因此实验电路图应选择A。
8.(24-25高二上·天津重点校联考·期中)如图甲所示,测量电阻丝的电阻率,电阻丝的电阻约为20 Ω。先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度。除电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 Ω)、电阻箱R(0~999.9 Ω)、开关、导线若干,可供选择的器材还有:
电流表A1(量程0~100 mA,内阻约5 Ω)
电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约0.2 Ω)
(1)实验操作步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;
B.根据所提供的实验器材,设计并连接好如图甲所示的实验电路;
C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关;
D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
E. 断开开关,改变___________的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏。重复多次,记录每一次的R和L数据;
F. 断开开关;
(2)如图乙,用螺旋测微器测量电阻丝直径为d =______ mm;
(3)电流表应选择____(选填“A1”或“A2”);
(4)用记录的多组R和L的数据,绘出了如图丙所示图线,截距分别为R0和L0,再结合测出的电阻丝直径d,写出电阻丝的电阻率表达式=______(用给定的字母表示)。
【答案】 改变金属夹与电阻丝接触点 见解析所示 A1
【详解】(1)[1]根据实验原理与实验步骤,断开开关,改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏,重复多次,记录每一次的和数据;
(2)[2]由图示螺旋测微器可知,固定刻度是0.5mm,可动刻度是
23.0×0.01mm=0.230mm
金属丝直径为
(3)[3]电路最大电流约为
不到0.6A的四分之一,如果使用电流表实验误差较大,因此电流表应选;
(4)[4]由实验步骤可知,外电路电阻不变,由串联电路特点可知,外电路总电阻
总电阻丝
由图象可知,当电阻丝接入电路的长度为零时,电路总电阻
总
则
可得
图象斜率
则电阻率
9.(24-25高二上·天津部分区·期中)某同学要测量一粗细均匀的某种新材料制成的圆柱体的电阻率。
(1)用游标卡尺测量圆柱体的长度如图甲,示数L=_________cm;用螺旋测微器测量其直径如图乙,示数D=_________mm。
(2)用伏安法测出圆柱体的电阻为R,则材料电阻率的表达式=_________(用题中所给字母表示)。
(3)某同学测量圆柱体直径的数值偏小,其它物理量的测量不考虑误差,则得到的电阻率的测量值_________真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1) 5.015 6.702
(2)
(3)小于
【详解】(1)[1]游标卡尺的精确度为0.05mm,圆柱体的长度为
[2]螺旋测微器的精确度为0.01mm,圆柱体的直径为
(2)根据电阻定律有
解得
(3)由
可知测量圆柱体直径的数值偏小,其它物理量的测量不考虑误差,则得到的电阻率的测量值小于真实值。
10.(24-25高二上·天津耀华中学·期中)某中学实验室新进了一批金属丝,每卷长度L=8m,阻值约为200Ω,某物理学习小组想尽量准确地测出其电阻率。先用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示,然后找来了下列器材:
①待测金属丝1卷;
②电源E(电动势4.5V,内阻r≈0.5)
③电流表A₁(量程10mA,内阻
④电流表(量程30mA,内阻
⑤滑动变阻器R₁(最大阻值为20Ω);
⑥滑动变阻器R₂(最大阻值为6000Ω)
⑦定值电阻
⑧定值电阻。
⑨开关一个、导线若干
(1)用如下图甲的螺旋测微器测量电阻丝直径d,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋转___________(选填“①”“②”或“③”),直到听见“喀喀”的声音为止。
(2)滑动变阻器应选用___________,定值电阻应选用___________(填所选器材的字母符号);
(3)为了精确的测量金属丝的电阻率,请在方框中画出实验电路图___________;
(4)连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器,并记录下多组电流表A₁的示数I₁、电流表A₂的示数I₂,以I₁为横坐标,I₂为纵坐标,描点作图并测得图像的斜率为k,则金属丝的电阻率可以表示为___________(用题中给出的字母符号表示)。
(5)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是___________。
A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
C.用图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
D.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
E.测电阻率时,为了提高精度,通过导线的电流要足够大,且要等到稳定一段时间后才可读数
【答案】(1)③
(2)
(3)
(4)
(5)CD
【详解】(1)将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,旋转旋钮②,当测微螺杆快靠近电阻丝时,停止使用②,改用微调旋钮③,听到“喀喀”的声时停止。
(2)[1][2] 为了调节方便滑动变阻器选用,电路中没有电压表,而电流表A1的内阻已知,可以把A1改装成电压表,由于电源电动势为4.5V,因此改装成的电压表量程约为4.5V,因此串联的电阻
因此定值电阻选用。
(3)如图
(4)由电路可知
整理得
因此
根据电阻定律
整理可得
(5)A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差,故A错误;
B.螺旋测微器测金属丝的长度,读数产生的误差不可避免,属于偶然误差,故B错误;
C.采用U—I图线法求金属丝电阻,可以减小偶然误差,但并不能减小系统误差,故C正确;
D.若将电流表和电压表的内阻计算在内,根据欧姆定律可以消除由测量仪表引起的系统误差,故D正确;
E.金属丝发热会导致金属丝电阻变化,会产生误差,故E错误。
故选CD。
11.(24-25高二上·天津第一中学·期中)某同学得到一块圆柱形的材料样品,欲测量其电阻和电阻率。
(1)该同学用游标卡尺测量样品长度,用螺旋测微器测量样品直径,如图所示。
则长度L=___________cm;则直径D=___________mm。
(2)该同学将样品与电源E(3V)、电压表V(0~3V)、电流表A(0~0.6A)组成如下左图所示电路。在电路为正常通路时,发现无论a与b连接还是a与c连接,两个电表的读数都几乎没有变化,电压表的指针总是接近表盘上最大量程刻度,电流表的指针总是接近表盘上零刻度。可以判断这是由于样品阻值过___________(填“大”或“小”)造成的。
(3)用电流表G(0~1mA)替换原先的电流表A,同时考虑到整个实验电路的安全性以及电表在使用过程中的安全要求,在电路中加入了最大阻值100Ω、额定电流0.1A的滑动变阻器,电路如上右图所示。为了得到较多的有效实验数据,在测量阻值时,下列操作中正确的是___________。
A.电流表外接,即a与b连接;滑动变阻器起限流作用,即开关断开
B.电流表内接,即a与c连接;滑动变阻器起限流作用,即开关S₁断开
C.电流表外接,即a与b连接;滑动变阻器起分压作用,即开关闭合
D.电流表内接,即a与c连接;滑动变阻器起分压作用,即开关闭合
【答案】(1) 11.13 5.662/5.663/5.664
(2)大
(3)D
【详解】(1)[1]由图可知,游标卡尺的读数为
[2]由图可知,螺旋测微器的读数为
(2)由题意可知,电流表的指针总是接近表盘上零刻度,说明电阻对电流的阻碍作用很大,即电阻的阻值过大造成。
(3)因为电阻的阻值很大,所以电流表选择内接法,即a与c连接;考虑到整个实验电路的安全性以及电表在使用过程中的安全要求以及为了得到较多的有效实验数据,滑动变阻器选用分压式接法,即开关闭合。
故选D。
12.(24-25高二上·天津红桥区·期中)某研究小组设计了一个实验方案,粗测滑动变阻器电阻丝的电阻率,实验步骤如下:
(1)如图甲所示,滑动变阻器的瓷筒上紧密缠绕着单层电阻丝,测量出瓷筒外管直径D及瓷筒上电阻丝缠绕的总宽度l;
(2)测得n匝电阻丝缠绕后的宽度为x,则电阻丝直径d=___________;
(3)由于d << D,可算出电阻丝总长度;
(4)已知该滑动变阻器阻值较小,但铭牌模糊,通过如图乙所示电路来测量其最大电阻。为了减小误差,电压表的c端应该与___________(选填“a”或“b”)连接;
(5)闭合开关得到电压表示数U,电流表示数I;
(6)可以估算出电阻丝的电阻率___________(用x,n,D,U,I,l表示);
(7)电阻丝表层涂有绝缘漆,则因绝缘漆的存在使得电阻率的测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 a 大于
【详解】(2)[1]n匝电阻丝缠绕后的宽度为x,所以1匝电阻丝的直径为;
(4)因为滑动变阻器的阻值较小,故根据“内大外小”原则,电流表应该选用外接法,故应该连接a;
(6)根据电阻决定式
由闭合电路欧姆定律
由几何知识
联立可得
(7)[4]因绝缘漆的存在使得半径测量值变大,因此电阻率的测量值大于真实值。
13.(23-24高二上·天津第一百中学、咸水沽第一中学·期中)某实验小组测金属丝电阻率,在测未知电阻Rₓ时,先用多用电表进行粗测,后采用“伏安法”较准确地测量未知电阻。
(1)先用多用表的欧姆挡“×1”挡按正确的操作步骤粗测其电阻,指针如图甲所示,则读数应记为_________Ω。
(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中一次测量的示数如图乙所示,则该次金属丝直径的测量值d=_________mm。
(3)实验室提供的器材如下:
A.待测电阻的金属丝;
B.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω);
C.电流表A2(量程0~3A,内阻约0.01Ω);
D.电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ);
E.电压表V2(量程0~15V,内阻约20kΩ);
F.滑动变阻器R(0~20Ω);
G.电源E(电动势为3.0V,内阻不计);
H.开关、若干导线。
为了调节方便,测量准确,实验中电流表应选_________(填“B”或“C”),电压表应选_________(填“D”或“E”)。
(4)根据所选用的实验器材,应选用电路图_________(填“丙”或“丁”)进行实验。
(5)本实验在测量电阻时,由电压表或电流表的内阻引起的误差属于_________误差(填“系统”或“偶然”)。将电压表或电流表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表内阻所引起的这种误差。在未消除该误差时本实验电阻丝的测量阻值为R,若已知电压表的内阻为,电流表的内阻为,那么清除该误差后,电阻丝的阻值________。
【答案】 5 3.707/3.706/3.708 B D 丁 系统
【详解】
(1)[1]欧姆表读数为。
(2)[2] 螺旋测微器读数为
(3)[3][4]电源电动势为3V,所以电压表选量程0~3V,待测电阻约为,最大电流约为
所以电流表选量程0~0.6A,即电流表选B,电压表选D。
(4)[5]因为
应采用电流表外接法,应选用电路图丁进行实验。
(5)[6]在测量电阻时,由电压表或电流表的内阻引起的误差属于系统误差。
[7]根据并联电路电阻规律可知
解得
14.(23-24高二上·天津五校·期中)电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某同学在实验室测量一均匀新材料制成的圆柱体Rx的电阻率。
(1)该同学用螺旋测微器测量其横截面直径如图甲所示,由图可知其直径为_______mm,如图乙所示,用游标卡尺测其长度为________cm。
(2)该同学用多用电表的电阻“×1”挡按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图丙所示,则此圆柱体的电阻约为________Ω。
为了减小实验误差,需进一步测量圆柱体的电阻,除待测圆柱体外,实验室还备有如下实验器材:
A.电压表V1(量程3V,内阻约为15kΩ);
B.电压表V2(量程15V,内阻约为75kΩ);
C.电流表A1(量程0.6A,内阻r1=1Ω);
D.电流表A2(量程3A,内阻r2=1.2Ω);
E.滑动变阻器R(阻值范围1~5Ω);
F.直流电源E(电动势为3V,内阻不计)
G.开关S,导线若干。
(3)该同学依据上述器材已经完成了部分电路设计,如下图丁所示,请在虚线框中完成剩余电路图_________(并标明所用器材的代号)。
(4)若电流表的示数为I,电压表的示数为U,电流表内阻为rA ,圆柱体横截面的直径和长度分别用D、L表示,该圆柱体电阻率的关系式为ρ=________
【答案】 3.205(3.203-3.207均可) 4.240 6(或6.0)
【详解】(1)[1]螺旋测微器的读数为固定刻度读数与可动刻度读数之和,所以圆柱体的直径为:
[2]游标卡尺读数为主尺读数与游尺读数之和,所以图中所测圆柱体的长度为:
(2)[3]多用电表的读数为指针刻度与倍率的乘积,所以粗测电阻为
(3)[4]电源电动势为3V,所以电压表应选3V量程,故电压表选V1;电路中的电流约为
所以电流表量程应选0.6A量程的,故电流表选A1;由于滑动变阻器阻值较小,所以滑动变阻器采用分压式接法;由于两表的内阻均已知,且电压表的电阻远大于待测电阻,采用电流表外接法时,实验误差较大,为提高实验的精确性,电流表应采用内接法。根据以上分析,设计的电路图如图所示
(4)[5]根据欧姆定律可得
由电阻定律可得
其中
联立可得
【点睛】选择实验仪器时,要保证电路安全的同时,使测量尽可能的精确。根据实验原理及闭合电路的欧姆定律进行解答。
地 城
考点02
电池电动势和内阻的测量
15.(24-25高二上·天津南开中学·期中)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,备有如下器材:
A.干电池1节
B.电流表(量程0 ~ 0.6A,内阻约0.1Ω)
C.灵敏电流计G(满偏电流Ig为200μA,内阻rg为100Ω)
D.滑动变阻器(0 ~ 20Ω)
E.电阻箱R(0 ~ 9999.9Ω)
F.开关、导线若干
(1)由于没有电压表,需要把灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表,需串联一个阻值为___________Ω的电阻。
(2)改装后采用如图甲所示电路进行测量。在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片移动至___________(填“a端”、“中央”或“b端”)。
图乙为该实验绘出的I1—I2图线(I1为灵敏电流计G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E = ___________V,内阻r = ___________Ω(结果保留两位小数)。
【答案】 9900 a端 1.48 0.83
【详解】(1)[1]把灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表,需串联一个阻值为
(2)[2]改装后采用如图甲所示电路进行测量。在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片移动至a端电阻最大的位置。
(3)[3][4]由闭合电路欧姆定律得
E = I1(R+rg)+(I1+I2)r
解得
结合图乙得
由以上两式解得
E = 1.48V
r = 0.83Ω
16.(24-25高二上·天津第四十七中学·期中)小华同学新买了两节同一型号的干电池,并用这两节干电池串联起来组成一个电源给手电筒供电,他利用如图1甲所示的电路对这个电源的电动势和内阻进行了测量。所选用的器材有:待测电源,电阻箱R(最大阻值999.9Ω),电压表V(量程为0~3V,内阻很大),定值电阻R0=5.1Ω,开关,导线若干,正确完成实验操作后利用取得的多组数据得到了如图所示的图像,并比较准确地测得了电源的电动势和内阻。
(1)测量的结果如图乙、丙,则电压表的读数为______V,电阻箱的读数为______Ω;
(2)根据如图所示的图像,求出电源电动势E=______V,内阻r=______Ω。(计算结果保留2位有效数字)
【答案】(1) 2.50 86.3
(2) 4.0 1.3
【详解】(1)[1][2]由题图知电压表的分度值是0.1V,读数要估读到分度值的下一位,则电压表的读数为2.50V;电阻箱不需要估读,由题图1丙知电阻箱的读数为
0×100Ω+8×10Ω+6×1Ω+3×0.1Ω=86.3Ω
(2)[1][2]由闭合电路欧姆定律有
可得
由题图2可知,图线的纵轴截距的倒数等于该电源的电动势值,则
E=4.0V
由图线的斜率可求得
解得
17.(24-25高二上·天津耀华中学红桥学校·期中)某兴趣小组想要测量一个电池的电动势和内阻,在实验室找到以下实验器材:电流表A、电阻箱、开关、导线若干。实验电路图如图1所示
(1)改变电阻箱的阻值,记录多组电阻箱示数R和电流表示数I,画出图像,如图2所示。由图2可得电源的电动势E=______,内阻r=______。若不考虑偶然误差,兴趣小组测得的电动势E测______E真,内阻r测______r真。(填“>”“=”或“<”)
(2)兴趣小组进一步测量电流表A的内阻RA,为此又在实验室找到另一个电流表A1(内阻未知),并设计了如图3所示电路,实验步骤如下:
ⅰ.闭合S1,断开S2,调节电阻箱示数为R1,电流表A1的示数为I0,
ⅱ.闭合S1,闭合S2,调节电阻箱,直到______,此时电阻箱示数为R2,则电流表A的内阻RA=______。
【答案】(1) = >
(2) 电流表的示数仍为
【详解】(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
变形可得
根据图像的斜率与截距可知,
[3][4]考虑电流表有内阻,则应为
由此可知=
内阻>
(2)[1][2]直到电流表的示数为,此时电阻箱示数为,则有
解得
18.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽第一中学·期中)某物理兴趣小组要测量一节干电池的电动势和内阻。他们在实验室找到了如下器材:电流表(量程0~0.6A),电压表(量程0~3V),滑动变阻器, 开关、导线若干。
(1)为了减小误差,他们应选择如图_________(选填“甲”或“乙”)所示的电路进行实验;
(2)按所选电路进行实验,得到多组电流表的示数I和对应的电压表示数U,以U为纵坐标,I为横坐标将得到的数据进行描点,连线后得到一条倾斜直线,如图丙所示,由图像得出电池组的电动势E=_________V,内阻r=_________Ω。(结果均保留2位小数)
【答案】(1)甲
(2) 1.48 0.80
【详解】(1)电流表内阻未知,若选择甲中的实验电路,则电动势和内阻的测量值都会偏小,但误差很小,若选择乙中的实验电路,则电动势测量准确,但内阻测量误差很大,所以为了减小误差,他们应选择如图甲所示的电路进行实验。
(2)[1][2]由图丙可知
19.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽第一中学·期中)某物理探究小组的同学测量均匀金属实心圆柱体电阻的电阻率。
(1)使用螺旋测微器测定金属实心圆柱体直径d,某次测量结果如图甲所示,读数为______mm,然后用游标卡尺测量其长度L如图乙所示,可知其长度为______mm。
(2)用伏安法测圆柱体电阻的阻值,提供如下器材:
电池组E:电动势3V,内阻不计:
电流表:量程0~15mA,内阻约100Ω;
电流表:量程,内阻为1000Ω;
滑动变阻器:阻值范围0~10Ω,额定电流为2A;
电阻箱:阻值范围0~9999Ω,额定电流为1A;
待测电阻(约180Ω)
开关S,导线若干。
要求实验中尽可能准确地测量的阻值,请回答下列问题:
①为了测量待测电阻两端的电压,将电流表______(填写器材字母代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到______Ω,改装成一个量程为0~3.0V的电压表。
②在方框中画出测量阻值的电路图,并在图中标明器材代号。( )
【答案】(1) 7.520 22.7
(2) 9000
【详解】(1)[1]金属实心圆柱体直径
[2]金属实心圆柱体长度
(2)①[1][2]根据电表的改装原理可知,应将电流表A2与电阻箱串联,改装成一个量程为0~ 3.0V的电压表,根据欧姆定律有
②[3]待测电阻较小,电流表采用外接法,滑动变阻器最大阻值较小,采用分压式接法,如图
20.(24-25高二上·天津滨海新区汉沽第一中学·期中)实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表 、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路,由测得的实验数据绘制成的U-I图像如图2所示。
(1)图1对应的电路图为下图中的_,(选填“A”或“B”)
A. B.
(2)如果实验中所用电表均视为理想电表,根据图2得到该电池的电动势E=_______V,内阻 r= _______Ω。
【答案】(1)B
(2) 4.5 1.8
【详解】(1)通过观察实物图可知电压表接在电源和开关两端,故电路图为B;
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
有
则图线在纵轴上的截距表示电池的电动势E,斜率绝对值等于电池的内阻r,根据图像可知,纵轴截距为4.5,横轴截距为2.5,结合上述分析可知电池电动势
E=4.5V
内阻
21.(23-24高二上·天津耀华中学·期中)实验小组测量某型号电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测电池等器材组成如图1所示实验电路,由测得的实验数据绘制成的图像如图2所示。
(1)图1的电路图为下图中的__________。(选填“A”或“B”)
(2)如果实验中所用电表均视为理想电表,根据图2得到该电池的电动势__________V,内阻__________。
(3)实验后进行反思,发现上述实验方案存在系统误差。若考虑到电表内阻的影响,对测得的实验数据进行修正,在图2中重新绘制图线,与原图线比较,新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将__________,与纵坐标轴交点的数值将__________。(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 B 4.5 1.8 不变 变大
【详解】(1)[1]通过观察实物图可知电压表接在电源两端,故电路图为B;
(2)[2][3]根据闭合电路欧姆定律
有
则图线在纵轴上的截距表示电池的电动势E,斜率是电池的内阻r,根据图像可知,纵轴截距为4.5,横轴截距为2.5,结合上述分析可知电池电动势;内阻
(3)[4][5]分析测量电路可知系统误差的来源是电压表的分流作用,使得电流表的示数小于流过电池的电流,考虑电压表内阻的影响,流过电压表的电流为
可知流过电池的电流为
,
因电压表内阻不变,随着电压值减小,电压表电流减小,当电压值趋于0时,I趋于,在图2中重新绘制的图线如图所示
故新绘制的图线与横坐标轴交点的数值将不变,与纵坐标轴交点的数值将变大。
地 城
考点03
多用表的使用
22.(24-25高二上·天津滨海新区汉沽第一中学·期中)如图所示为多用电表刻度盘示意图。
测电阻时,选挡或换挡后先进行_______(选填“机械调零”或“欧姆调零”),如选择×100挡位,正确操作后,电表指针如图所示,被测电阻的阻值为_______Ω。
【答案】 欧姆调零 1600
【详解】[1][2]根据多用表使用规则可知,测电阻时,选挡或换挡后先进行欧姆调零,如选择×100挡位,正确操作后,电表指针如图所示,被测电阻的阻值为
23.(24-25高二上·天津滨海新区塘沽渤海石油第一中学·期中)在“练习使用多用电表”的实验中测量某电阻阻值,多用电表示意图如下图所示。
(1)该同学使用多用电表“×10Ω”挡位测量某一电阻Rx阻值时,正确操作后指针位置如图所示,则该电阻的测量值为______Ω;
(2)若用欧姆挡的“×10”倍率去测另外一个电阻,调零后试测,发现指针偏转很大接近满偏。由此可以判断该电阻阻值很______(选填“大”或“小”) ,为测量准确,应改用______倍率(选填“×1”或“×100”),调零后测量。
【答案】(1)170
(2) 小 ×1
【详解】(1)使用多用电表“×10Ω”挡位测量某一电阻Rx阻值时,正确操作后指针位置如图所示,则该电阻的测量值为
(2)[1][2]选用多用电表“×10”倍率的欧姆挡测量阻值时,指针偏转很大接近满偏,即指针所指位置的示数很小,说明此时所测电阻很小,所以应换较小倍率进行测量,即应换用“×1”倍率。
24.(24-25高二上·天津北辰区·期中)某同学用多用电表测量二极管的反向电阻。请你完成下列测量步骤:
①检查多用电表的指针是否指在左侧零刻度线,如果没指在零刻度线,需要机械调零;
②将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的倍率处;
③将红、黑表笔___________,进行欧姆调零;
④测反向电阻时,将___________表笔接二极管负极(填“红”或“黑”),将另一支表笔接二极管正极,读出电表示数;
⑤为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘___________(填“左侧”“右侧”或“中央”);否则,在可能的条件下,应重新选择倍率,并重复③、④两个步骤。
⑥测量完成后,将选择开关拨向位置。
【答案】 短接 黑 中央
【详解】③[1]将红、黑表笔短接进行欧姆调零;
④[2]多用表的黑表笔接电源的正极,测反向电阻时,将黑表笔接二极管负极,将另一支表笔接二极管正极,读出电表示数;
⑤[3]多用表的指针指向表盘中央附近,测量较为准确;为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘中央;否则,在可能的条件下,应重新选择倍率,并重复③、④两个步骤。
25.(24-25高二上·天津育华中学、实验滨海学校联考·期中)铅笔内芯是石墨和黏土的混合体。
(1)某同学使用螺旋测微器测定其直径d,某次测量结果如图1所示,读数为________mm。用游标卡尺测量其长度,示数如图2所示,由图可知其长度________cm。
(2)某同学使用多用电表欧姆挡粗测其电阻,他首先将选择开关置于“×10”倍率,接着将两支表笔短接,旋转欧姆调零旋钮使指针指向0然后将两表笔分别与该铅笔内芯两端接触,测其电阻时指针如图3示,则该同学接下来应该进行的操作是________;若该同学进行正确操作后再次测量时指针如图4所示,则该铅笔内芯的电阻是________。
(3)图5某同学找到的某多用电表的原理电路图。图中E是电池;、、、和是固定电阻,是可变电阻;表头G的满偏电流为100uA,内阻为。虚线方框内为换挡开关,A和B分别与两表笔相连。该多用电表有5挡位,5挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆挡。则图3中:①A端与_______(填“红”或“黑”)色表笔相连接。②_______,_______。
【答案】(1) 0.645/0.644/0.646 4.240
(2) 见解析 12
(3) 黑 50 955
【详解】(1)[1]螺旋测微器的精确值为,由图可知直径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为,由图可知长度为
(2)[1][2]先将选择开关置于“”倍率,由图可知指针偏转过大,则待测电阻阻值较小,该同学接下来应将开关置于“”倍率,接着将两支表笔短接,并进行欧姆调零。
[2]若该同学进行正确操作后再次测量时指针如图4所示,则该铅笔内芯的电阻是
(3)[1]根据欧姆表原理可知,内部电源的正极接黑表笔,这样才能保证在测电阻时电流表中电流“红进黑出”,故图中的A端与黑色表笔相连接;
[2]改装为大量程电流表时,并联电阻越小,分流越大,改装后的量程越大;可知选择开关接2时,对应直流电流1mA挡,则有
解得
[3]选择开关接4时,对应:直流电压1V挡,则有
其中
解得
26.(24-25高二上·天津红桥区·期中)(1)小明用多用电表欧姆挡测某灯泡电阻,挡位旋钮指“×10”倍率挡,调零后测试,发现指针偏转角太大,为使测量结果更加准确,应改用______倍率挡(选填“×1”或“×100”);
(2)小明换挡调零后,再次测试该灯泡,指针如图所示,灯泡电阻阻值为______Ω;
(3)小明用该灯泡连接电路如图所示,开关闭合后发现灯泡不亮,保持电路完整情况下,欲用多用电表检查该电路(开关处于闭合状态)何处故障,应使用多用电表的______进行检测。
A.欧姆挡 B.电流挡 C.交流电压挡 D.直流电压挡
【答案】 ×1 18.0 D
【详解】(1)[1]小明用多用电表欧姆挡测某灯泡电阻,挡位旋钮指“×10”倍率挡,调零后测试,发现指针偏转角太大,表明电阻值大小,为使测量结果更加准确,应改用“×1”倍率挡;
(2)[2]灯泡电阻阻值为18.0Ω;
(3)[3]因为开关处于闭合状态,应使用多用电表的直流电压挡进行检测故障。
故选D。
27.(23-24高二上·天津弘毅中学·期中)如图1所示为多用电表的示意图,其中S、T为可调节的部件,现用此电表测量一阻值约为100Ω的定值电阻,部分操作步骤如下:
(1)选择开关应调到电阻挡的___________(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。
(2)将红、黑表笔分别插入“”、“”插孔,把两笔尖相互接触,调节___________(填“S”或“T”),使电表指针指向___________(填“左侧”或“右侧”)的“0”位置。
(3)将红、黑表笔的笔尖分别与电阻两端接触,电表示数如图2所示,该电阻的阻值约为_________Ω。
【答案】 10 T 右侧 110
【详解】(1)[1]粗测100Ω的电阻选“10”挡位。
(2)[2][3]欧姆调零应调节“T”使指针指向右侧零刻度。
(3)[4]电阻阻值约为1110Ω=110Ω。
28.(23-24高二上·天津第一百中学、咸水沽第一中学·期中)小明同学在实验室找来多用电表测电阻丝的电阻,请根据下列步骤完成电阻测量:
(1)旋动_________,使指针对准电流的“0”刻线。(填图中的“S”、“K”或“T”)
(2)将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置。
(3)将红、黑表笔短接,旋动_________(填图中的“S”、“K”或“T”),使指针对准电流的_________刻线(填“0”或“满偏电流”)。
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过大。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按_________的顺序进行操作,再完成读数测量。
A.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
B.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表欧姆调零
C.将K旋转到电阻挡“×100”的位置
D.将K旋转到电阻挡“×1”的位置
【答案】 S T 满偏电流 DBA
【详解】(1)[1]旋动S,进行机械调零,使指针对准电流的“0”刻线。
(3)[2][3]将红、黑表笔短接,旋动T,进行欧姆调零,使指针对准电流的满偏电流。
(4)[4]选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置,将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过大,说明待测电阻较小,应将K旋转到电阻挡“×1”的位置,将两表笔短接,旋动T旋钮,对电表欧姆调零,将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,故应按DBA的顺序进行操作,再完成读数测量。
29.(23-24高二上·天津弘毅中学·期中)某小组用铜棒完成“测定金属电阻率”实验,实验步骤如下:
(1)首先通过螺旋测微器测量铜棒直径,通过游标卡尺测铜棒的长度,测量结果如图甲、乙所示,则铜棒直径______,铜棒的长度_____。
(2)为了精密测量该金属丝的电阻率,某实验小组先使用多用电表粗测其电阻约为,然后进行较准确测量,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表(量程,内阻约为)
B.电压表(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.电流表(量程,内阻约为)
E.滑动变阻器
F.输出电压为的直流稳压电源
G.电阻箱
H.开关,导线若干
为尽量减小实验误差,电压表选_____;电流表选_____;(填器材前的字母)
(3)若要求实验过程电压表的读数能够从零开始调节,在方框内画出电路图________。
(4)如果金属丝直径为,长度为,所测电压为,电流为,写出计算电阻率的表达式________。
【答案】(1) 1.840 4.220
(2) A D
(3)见解析
(4)
【详解】(1)[1]螺旋测微器的精确值为,由图可知铜棒的直径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为,由图可知铜棒的长度为
(2)[1][2]由于电源电压为,则电压表应选择A;该金属丝的电阻约为,根据
则电流表应选择D。
(3)要求实验过程电压表的读数能够从零开始调节,则滑动变阻器应采用分压接法,由于
电流表应采用外接法,则电路图如图所示
(4)根据电阻定律可得
又
,
联立可得电阻率为
30.(24-25高二上·天津北辰区·期中)为了精确测量一电阻大约的精密金属丝电阻值,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V(量程,内阻约为)
B.电流表(量程,内阻约为)
C.电流表(量程,内阻约为)
D.滑动变阻器
E.滑动变阻器
F.输出电压为的直流稳压电源E
G.开关S
H.导线若干
(1)为了测多组实验数据,金属丝两端电压能够从0开始变化,请根据你设计的电路将图中的实物连线(请在答题卡的图上连线);
(2)上述器材中电流表应选用___________,滑动变阻器应选用___________(填代号)。
【答案】(1)见解析
(2) C D
【详解】(1)因电压表的内阻远大于待测电阻,电流表内阻与待测电阻阻值接近,则应该采用电流表外接,为了得到多组数据,滑动变阻器应采用分压电路,故电路图及实物连线如下图
(2)[1][2]因电源要用输出电压为3V的直流稳压电源E,直流稳压电源E允许通过的最大电流不超过0.6A,电流表选择量程为0.6A的A2,为了测多组实验数据和方便操作,应选择与待测电阻阻值接近的滑动变阻器,故选择0~5Ω的R1。
31.(24-25高二上·天津滨海新区汉沽第一中学·期中)如图所示,为某同学做“测定金属丝的电阻率”实验时采用的实验电路.实验室中备有如下器材:
A.待测金属丝(电阻约3Ω)
B.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电流表A2(量程0~3A,内阻约0.025Ω)
D.电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)
E.电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
F.滑动变阻器R1(总阻值约10Ω)
G.滑动变阻器R2(总阻值约1000Ω)
H.学生电源(电动势约4.0V,内阻很小)
I.导线若干,电键K、刻度尺、螺旋测微器
(1)电流表应选择______,电压表应选择______,滑动变阻器应选择______。
(2)用刻度尺测出接入电路部分金属丝的长度L;用螺旋测微器测出金属丝的直径D;闭合电键后,调节滑动变阻器滑片的位置,测出多组U和I的数据,做出关系图像,图像斜率为k,则金属丝电阻率的表达式为ρ=_________(用题目中所给出的字母表示)。
【答案】(1) A1 V1 R1
(2)
【详解】(1)[1][2][3]电源电动势为4V,则电压表应选择V1;电路中可能出现的最大电流为
则电流表应选择A1;因滑动变阻器接成了限流电路可知应选择R1即可。
(2)[1]根据关系图像斜率为k,可得
根据
解得
32.(24-25高二上·天津第一中学·期中)某同学为测量某电瓶车上蓄电池的电动势和内电阻,他设计了左图所示的实验电路。实验中以蓄电池作为电源,为了便于进行实验和保护蓄电池,该同学给蓄电池串联了一个定值电阻,把它们一起看作一个新电源(图中虚线框内部分)。实验中,多次调节外电阻R,读出相应的电压表和电流表示数U和I,由测得的数据描绘出右图所示的U-I图像。
(1)若与蓄电池串联的定值电阻的阻值,则可以求得蓄电池的电动势___________,内电阻___________。
(2)该同学分析了实验中由电表内电阻引起的实验误差。在图中,实线是根据本实验的数据描点作图得到的U-I图像,虚线是新电源在没有电表内电阻影响的理想情况下所对应的U-I图像,则可能正确的是___________。
A. B. C. D.
【答案】(1) 6 1
(2)C
【详解】(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
整理得
所以图线的纵截距
斜率为
解得,电源内阻为
(2)由图甲所示电路图可知,由于电压表分流作用,电流的测量值小于真实值,因此虚线在实线的上方,当电压表为零时,电流测量值与真实值相等,因此虚线与实线在I轴相交。
故选C。
33.(24-25高二上·天津红桥区·期中)某同学想把一量程为2、内阻未知的毫安表改成量程为0.6A的电流表,该同学先用多用电表测量此毫安表的内阻,进行了如下操作:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×10”挡,再将红表笔和黑表笔短接,调零点。
(2)将图甲中多用电表的红表笔和__________(填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。
(3)测量电阻时发现多用电表指针偏转角度过小,需要将多用电表挡位调到电阻__________(填“×1”或“×100”)挡。
(4)将红表笔和黑表笔短接,调零点。
(5)如果需要改成量程为0.6A的电流表,需要__________(填“串联”或“并联”)__________Ω(结果保留2位有效数字)的电阻。
【答案】 1 ×100 并联 5.0
【详解】(2)[1]因为多用电表选择的是欧姆挡,则电流从红表笔流入多用电表、黑表笔流出多用电表,从待测毫安表正接线柱流入、负接线柱流出,所以应将图甲中多用电表的红表笔和1端相连,黑表笔与2端相连。
(3)[2]测量电阻时发现多用电表指针偏转角度过小,说明读数过大,需要换用更高倍率挡位,所以需要将多用电表挡位调到电阻“×100”挡。
(5)[3][4]由图乙可知毫安表的内阻为
如果需要将毫安表改成量程为0.6A的电流表,则需要并联分流电阻的阻值符合
整理并代入数据解得
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