内容正文:
专题05 实验、解答题专题
5大高频考点概览
考点01电场力与能的综合问题
考点02 实验:导体电阻率的测量
考点03 实验:多用电表的使用
考点04 电路、电能的计算
考点05 使用:电池电动势和内阻的测量
地 城
考点01
电场力与能的综合问题
1.(24-25高二上·广东广州·期中)示波管的结构模型示意图如图所示,灯丝K可发出初速度为零的电子,电子经灯丝与A板之间的电压加速后,从A板中心孔沿中心线方向垂直于电场方向射入偏转电压为的偏转电场M、N之间,已知M、N两板间的距离为,板长为,电子的质量为、电荷量为的电子受到的重力及电子之间的相互作用力均可忽略。求:
(1)求电子进入偏转电场时的速度大小;
(2)若将电荷在示波管中射出偏转电场时的偏移量;
(3)若将电荷在波管中射出偏转电场时的偏移量与偏转电压的比值定义为示波管灵敏度,求该示波管的灵敏度。
2.(24-25高二上·广东湛江·期中)如图所示,有一半径为R的光滑圆管轨道,其所在平面有水平向左的匀强电场,电场强度大小一质量为m、电荷量为q(q<0)的小球沿管在竖直平面内运动,小球能在竖直平面内做完整的圆周运动,A、B为轨道水平直径的两端,C是轨道最低点,小球经过B点时对轨道的压力为11mg,已知重力加速度大小为g。求:
(1)带电小球在B点速度大小;
(2)带电小球在C点时对轨道压力大小;
(3)此过程中带电小球在圆轨道上运动的最小动能。
3.(24-25高二上·广东·期中)如图,把质量为0.2g的带电小球A用轻丝线吊起,若将带电荷量为的小球B靠近它,当两小球在同一高度相距3cm时A球静止,此时丝线与竖直方向的夹角为45°(重力加速度g取,),求:
(1)此时小球B受到的库仑力大小、方向;判断A球的电性并求出所带的电荷量;
(2)绳中张力多大?
4.(24-25高二上·广东·期中)水平绝缘细杆上有一带电圆环B,圆环B的质量为m、电荷量为,在圆环B右上方固定电荷量为的圆环A,两圆环都可看成点电荷,静电力常量为k,重力加速度大小为g,圆环B恰好处于静止状态,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,圆环A到细杆的距离为L,两圆环间的距离为2L,A、B与杆在同一竖直面内,求:
(1)两圆环间的库仑力大小F;
(2)圆环B与细杆间的动摩擦因数。
5.(24-25高二上·广东深圳·期中)电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好等优点,其装置如图所示。A、B为两块平行金属板,间距d=0.40m,两板间有方向由B指向A,大小为E=1.0×103N/C的匀强电场。在板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的初速度大小均为v0=2.0m/s,质量m=5.0×10-15kg、带电量为q=-2.0×10-16C。空气阻力、微粒的重力及微粒间的相互作用力均不计,油漆微粒最后都落在金属板B上。求:
(1)微粒打在B板上的动能;
(2)微粒到达B板所需的最短时间;
(3)描述微粒最后落在B板上所形成的图形,并简述理由。
6.(24-25高二上·广东汕尾·期中)如图甲所示,绝缘水平面上有一质量,带电荷量的小滑块,整个区域存在着水平方向的电场(未画出)。当时,小滑块从点以初速度向右运动。小滑块先后经过点,到达点时速度最小,到达点时速度,其中段光滑,段与滑块之间的动摩擦因数,且长度。图乙是小滑块的速度随时间变化的部分图像,点的坐标为,图中虚线是曲线在时的切线,取重力加速度。
(1)求点的电场强度大小;
(2)求滑块从点到点,电场力所做的功;
(3)若点电势为0,求点的电势。
7.(24-25高二上·广东肇庆·期中)如图所示,一倾角的光滑绝缘斜面固定在方向竖直向下的匀强电场中,电场强度大小,现有一质量m=0.05kg、电荷量的带正电小球(可视为质点),从斜面顶端处由静止沿斜面向下运动至底端处,已知斜面的长度,取重力加速度。
(1)求小球运动的加速度大小;
(2)求小球在斜面上运动的时间;
(3)小球的电势能如何变化?变化量为多少?
8.(24-25高二上·广东深圳·期中)如图所示,光滑水平绝缘平台区域存在水平向右的匀强电场,在平台右侧有一竖直放置的光滑绝缘圆弧形轨道,轨道的最左端点距平台的高度差为是轨道最低点,是轨道的最高点,圆弧对应的圆心角,圆弧形轨道处在水平向左的匀强电场中(图中未画出),平台与轨道之间的空间没有电场。一带正电的物块(大小可忽略不计)从平台上某点由静止释放,从右端A点离开平台,恰好沿切线方向进入轨道。已知物块的比荷,物块释放点距A点的距离,圆弧形轨道区域的电场强度,sin,取。若物块在轨道上运动时恰好不会脱离轨道,求:
(1)物块离开点时的速度大小和、间的水平距离;
(2)平台所在区域的场强大小;
(3)圆弧轨道的半径。
9.(24-25高二上·广东中山·期中)半径为的光滑绝缘圆形轨道固定在竖直平面内,为圆轨道圆心,A点和点为圆周的最高点和最低点,点与点的连线过圆心且。空间存在一与圆形轨道平面平行的匀强电场,一质量为,电荷量为的带正电小球(可视为质点)恰好能静止于点处,此时小球对轨道的压力为重力的倍,已知重力加速度为。求:
(1)匀强电场电场强度的大小和方向;
(2)若该小球从点运动到点,则该过程中小球的电势能变化量;
(3)现给位于点的小球以垂直方向的初速度,要使小球能做完整的圆周运动且不脱离圆轨道,则小球初速度至少为多大。
10.(24-25高二上·广东惠州·期中)如图所示,水平绝缘轨道,其段光滑,段粗糙且长,为半径的光滑半圆轨道,竖直线右侧存在水平向右,场强为的匀强电场质量、电量可视为质点的带电滑块P与固定于墙边的轻弹簧接触但不连接。从原长B点向左压缩弹簧,当弹性势能时,由静止释放滑块。已知滑块与间的动摩擦因数,取重力加速度。
(1)滑块在B点的速度大小;
(2)滑块在段运动的时间;
(3)滑块在半圆轨道最右端D点时对轨道的压力大小。
地 城
考点02
实验:导体电阻率的测量
1.(24-25高二上·广东广州·期中)要测定一卷阻值约为的金属漆包线的长度(两端绝缘漆层已去除),实验室提供有下列器材:
A.电流表A:量程①,内阻约为;量程②,内阻约为
B.电压表V:量程③,内阻约为;量程④,内阻约为
C.学生电源:电动势为,内阻可以忽略
D.滑动变阻器:阻值范围,额定电流
E.滑动变阻器:阻值范围,额定电流
F.开关及导线若干
(1)为了调节方便,并能较准确地测出该漆包线的电阻,电流表应选择量程 (选填“①”或“②”),电压表应选择量程 (选填“③”或“④”)),滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
(2)设计了合理的实验电路,请按照电路图将剩余部分连接完成。
(3)根据正确的电路图进行测量,某次实验中电压表与电流表的示数如图所示,可求出这卷漆包线的电阻为 (结果保留三位有效数字)。
(4)已知这种漆包线金属丝的直径为,材料的电阻率为,忽略漆包线的绝缘漆层的厚度,则这卷漆包线的长度 。(用表示)。
2.(24-25高二上·广东深圳·期中)超纯水在电子元件、半导体、光电子、光纤、航天等研究领域有着广泛的应用。电阻率是衡量水的纯度的重要指标,某公司生产了一批超纯水,在商品宣传页(图甲)显示了该商品的标准参照值,当电阻率不小于时即为达标。为了检测该超纯水的电阻率是否达标,深外教师带领实验小组设计了以下实验方案来进行检测。
①如图乙,在长方体绝缘槽内壁插入两片竖直金属薄板(薄板略小于容器横截面积);
②选择合适的器材,按图丙所示连接电路,电源的电动势为,先将、接线柱用导线直接连接,调节滑动变阻器,使灵敏电流计达到满偏,满偏电流为;
③保持滑动变阻器滑片位置不变,用导线将图乙的、分别与图丙的、接线柱连接,在槽内。缓慢倒入超纯水,直到灵敏电流计指针指到时,记录倒入超纯水的体积为。
(1)根据所学知识分析,超纯水的导电性能越 (填“强”或“弱”)水的纯度越高。
(2)用游标卡尺测得槽内部底面长度如图丁所示,则底部长度为 cm。
(3)根据数据分析,此部分超纯水的电阻为 ,该超纯水电阻率 (填“达标”或“不达标”)。
3.(24-25高二上·广东·期中)某实验小组欲测量一段粗细均匀金属丝的电阻率,他们首先用千分尺测量金属丝的直径d,其示数如图甲所示。然后用如图乙所示的电路来测量此段金属丝的电阻率,金属丝与理想电流表A以及定值电阻串联接入电路,电源电动势与内阻恒定,金属丝被固定在带有刻度的木板上,P是鳄鱼夹,用来调节接入电路中金属丝的长度L,回答下列问题:
(1)接入电路中金属丝的长度L应用 (选填“千分尺”“游标卡尺”“毫米刻度尺”),甲图的读数为直径 mm。
(2)用乙图实验时闭合开关,从右向左逐渐改变鳄鱼夹的位置,记录鳄鱼夹每一个位置对应的金属丝接入电路的有效长度L,以及对应的电流表A的示数I,得到多组数据,建立平面直角坐标系,以L为纵轴,以 为横轴,根据实验数据在坐标系中描点,画出的图像为如图丙所示的倾斜直线;若丙图的斜率为k纵轴的截距为,已知电源的电动势为E则金属丝的电阻率 ;(用题目所给的已知物理量的符号来表示)
4.(24-25高二上·广东惠州·期中)一根均匀的细长空心金属圆管,其横截面如图(a)所示,圆管长度为L,电阻R约为,这种金属的电阻率为,因内空部分的横截面积S无法直接测量,某同学采用下列实验方案较精确地测量了横截面积S。
(1)用游标卡尺测量金属圆管的外径D,示数如图(b)所示,则外径 。
(2)为测量金属圆管的电阻R,取两节干电池(内阻不计)、开关、若干导线及下列器材:
A.电流表,内阻约
B.电流表,内阻约
C.电压表,内阻约
D.电压表,内阻约
E.滑动变阻器,(额定电流为)
为更精确地测量出金属圆管的阻值,电流表应选 ,电压表应选 (填字母序号)。
(3)测量电路图如图(c)所示,根据已知的物理量(长度L、电阻率)和实验中测量的物理量(电压表读数U、电流表读数I、金属圆管外径D),则金属圆管内空部分的横截面积 。
(4)因图(c)的测量电路采用了电流表 (选填“内接法”或“外接法”),使得横截面积S的测量值 (选填“偏大”或“偏小”)。
5.(24-25高二上·广东汕尾·期中)小明为了测量一段金属丝的电阻率,进行了如下操作:
(1)用螺旋测微器测得金属丝的直径如图所示,则金属丝的直径 ;
(2)取长的金属丝用欧姆表测量后得知电阻约为,为精确测量该金属丝的电阻,小明从实验室找出以下供选择的器材:
电池组(电动势,内阻约)
电流表,内阻)
电流表,内阻)
电压表,内阻约)
电压表,内阻约)
滑动变阻器,额定电流1A)
开关、导线若干
(3)请你帮小明在方框内画出实验所需电路图(待测金属丝用表示),并标明所选电表的符号 。
(4)闭合开关,移动滑动变阻器滑片,可得一组数据:电压,电流,该金属丝的电阻 ,电阻率 。(结果均保留两位有效数字)
6.(24-25高二上·广东广州·期中)在“测量金属丝的电阻率”实验中。
(1)用螺旋测微器和游标卡尺分别测量粗细均匀金属丝的直径和长度,结果分别如图甲和乙所示。金属丝的直径D为 mm,长度L为 cm。
(2)将该金属丝(阻值约为5Ω)固定在木板上,准备测量其电阻(要求电压可以从零开始调节)。现有电源(电动势E为3.0V,内阻不计)、开关和导线若干,以及下列器材:
A.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.5Ω)
B.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)
C.滑动变阻器(0~5Ω,额定电流10A)
D.滑动变阻器(0~100Ω,额定电流1A)
a.为减小误差,且便于操作,滑动变阻器应选 (选填器材前的字母)。
b.如图所示为测量该金属丝电阻的实验电路实物图,图中已连接了部分导线,请补充完成 。
c.测量出电压表示数为U,电流表示数为I,则该金属丝电阻率测量值的表达式ρ= (用题中测量的物理量符号表示)。
7.(2025·云南·模拟预测)某实验小组在完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验后,为提高测量精度,重新设计实验方案来测量弹簧的劲度系数k。实验装置如图甲所示,实验步骤如下:
①用卡钳将游标卡尺的游标尺竖直固定在一定高度;
②弹簧的一端固定在游标卡尺尺身的外测量爪上,另一端勾住钢球上的挂绳;
③将钢球放在水平放置的电子天平上,实验中始终保持弹簧竖直且处于拉伸状态(在弹性限度内);
④初始时,调节游标卡尺使其读数为0.00,此时电子天平示数为;
⑤缓慢向下拉动尺身,改变电子天平的示数m,m每增加,拧紧游标尺紧固螺钉,读出对应的游标卡尺读数L,在表格中记录实验数据。
完成下列填空:
(1)缓慢向下拉动尺身,弹簧伸长量将 (填“增大”或“减小”);
(2)部分实验数据如下表,其中6号数据所对应的游标卡尺读数如图乙所示,其读数为: ;
数据编号
1
2
3
4
5
6
游标卡尺读数
0.00
4.00
8.10
12.08
16.00
?
电子天平示数
28.00
29.00
30.00
31.00
32.00
33.00
(3)根据上表,用“×”在图丙坐标纸中至少描出5个数据点,并绘制图像;
(4)写出m随L的变化关系: (用、L、k和重力加速度g表示);
(5)根据图像可得弹簧的劲度系数 (g取,结果保留3位有效数字)。
地 城
考点03
实验:多用电表的使用
1.(24-25高二上·广东深圳·期中)某同学想用一个多用表中的欧姆挡直接去测量一个电压表的内阻。
(1)实验时,正确操作后,该同学应选用图中 (填“A”或者“B”)方式将多用表与电压表连接。
(2)如图所示为多用电表的刻度盘,若该同学选择欧姆挡“”挡,发现指针在位置①,应重新将选择开关置于 (选填“”或“”)挡。在再次测电压表内阻前,应先将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向表盘 (选填“左”或“右”端零刻度线。正确操作后,指针指在位置②,则被测电压表的内阻为 。
2.(24-25高二上·广东东莞·期中)学生实验小组要测量量程为3V电压表V的内阻(约为1kΩ~3kΩ),可选用的器材有:多用电表;电源E(电动势约5V);电压表(量程5V,内阻约3kΩ);定值电阻(阻值为800Ω);滑动变阻器(最大阻值50Ω);滑动变阻器(最大阻值5kΩ);开关S,导线若干。
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻,应选用图1中 (填“A”或“B”)方式连接进行测量。
(2)该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15,欧姆挡的选择开关拨至倍率 (填“”、“”或“”)挡,欧姆调零后,按图1中的正确连接方式进行测量,多用电表和电压表的指针分别如图2甲、乙所示,多用电表的读数为 ,电压表的读数为 。计算出多用电表中电池的电动势为 V(此计算结果保留2位有效数字)。
(3)为了更准确地测量电压表的内阻,他们设计了图2丙所示电路,其中滑动变阻器应选 (填“”或“”)。
(4)闭合开关,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表和待测电压表的示数分别为、,则待测电压表内阻 (用和表示)。
3.(24-25高二上·广东广州·期中)电子产品在生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,判断废水是否达到排放标准可以通过测定其电阻率进行认定,一般工业废水电阻率的达标值为。小越想测出开发区内一工厂排出的废水的电阻率,他用透明塑料板自制了一个长方体容器,其左、右两侧面内壁紧贴金属铜薄板(板的厚度和电阻的影响可忽略不计),铜薄板上端分别带有接线柱、,如图甲所示。容器内表面长,宽,高。将废水注满容器后,进行如下实验操作。
(1)用多用电表粗测废水的电阻值:将水样注满盛水容器,多用电表选择开关旋至“”挡后进行 ,再将红、黑表笔连接到盛水容器左右两侧的接线柱、上,多用电表指针位置如图乙所示,则该废水的电阻值约为 ;
(2)为更精确地测量所取废水的电阻率,小越从实验室中找到如下实验器材:
A.直流电源(电动势约,内阻约);
B.电压表(量程,内阻约);
C.电流表(量程,内阻约);
D.电流表(量程,内阻约);
E.滑动变阻器(,额定电流);
F.开关S一个,导线若干。
根据实验要求,选用的电流表是 (填写器材前面的字母序号“C”或“D”),请在虚线框中画出电路图,并标明所选器材符号 。
(3)正确连接电路后,闭合开关,测得一组、数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据做出图像,如图丁。
(4)由以上测量数据,计算出待测废水的电阻率 (结果保留三位有效数字)。该废水 (填“达到”或“未达到”)排放标准。
4.(24-25高二上·广东清远·期中)(1)图中螺旋测微器读数为 mm、游标卡尺读数为 mm;
(2)某同学利用多用电表的电阻挡粗测该金属丝的电阻,开始时他采用“×10”倍率试测,请完善他的实验步骤:
①将多用电表选择开关拨至“×10”倍率;
②将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆刻度最右端的零刻度线处;
③把待测电阻放在绝缘桌面上,两表笔分别接在电阻两端;
④结果指针指在图中a位置;
⑤为了减小误差,需要把选择开关拨至 (填“×1”或“×100”)倍率;
⑥重复步骤②和③;
⑦最终指针指在图中b位置,读数为 Ω;
⑧把选择开关拨至“OFF”,结束测量。
(3)有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图像,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3V,内阻6kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻30kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.滑动变阻器(200Ω,0.5A)
G.直流电源(电动势4.5V,内阻不计)
根据上述器材,电压表应选用 ,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 ,为尽可能减小实验误差,以下电路图中最合适的是 (用序号字母表示)。
5.(24-25高二上·广东东莞·期中)某实验小组做“测量一均匀新材料制成的圆柱体形状的电阻丝电阻率”实验。
(1)先用螺旋测微器测其直径,如图甲所示,其直径为 mm;再用游标卡尺测其长度,如图乙所示,其长度为 cm;最后用多用表粗测其电阻,如图丙所示,其电阻为 Ω。
(2)用电流表(内阻约为5Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)测量该电阻丝的阻值Rx,为了减小实验误差,并要求在实验中获得较大的电压调节范围,下列电路中符合要求的是___________。
A. B.
C. D.
6.(24-25高二上·广东江门期中)在使用多用电表测电流前,发现指针如图(甲)所示。
(1)现需要调整右图中的部件 (填字母“K”、“S”或“T”),使指针对准电流的“0”刻线。调整好后,将部件K拨至“50mA”挡,将多用表串联接入待测电路中,指针如图(乙)所示,则电路中电流为 mA。
(2)使用多用表测电阻时,将部件K拨至“×10”挡,并将两表笔短接,旋动部件 (填字母“K”、“S”或“T”),使指针对准电阻的“0刻线”。将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图(甲)所示,为了使多用电表测量的结果更准确,该同学将部件K拨至 挡(填“×1”或“×100”);之后要 ,再将待测电阻接到两表笔之间测量其阻值,此时指针如图(乙)所示,则待测电阻为 Ω,测量完毕后将选择开关拨至“OFF”挡。
(3)如图是多用电表内部结构示意图,通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连,以改变电路结构,分别成为电流表、电压表和欧姆表,下列说法正确的是
A.A是黑表笔、B是红表笔
B.作电流表时1比2量程大,作电压表时6比5量程小
C.当选择开关与3或4相连是欧姆表,测量电阻之前需欧姆调零
7.(24-25高二上·广东广州期中)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T,请根据下列步骤完成电阻测量。
(1)旋动部件 (选填“S”或 “T”),使指针对准电流的“0”刻线;
(2)将K旋转到欧姆挡“”的位置;
(3)将插入“+”、“-”插孔的两表笔短接,旋动部件 (选填“S”或 “T”),使指针对准电阻的 (选填“0刻线”或“刻线”);
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,将下列操作步骤按 的顺序进行操作,再完成读数测量。
A.将K旋转到电阻挡“”的位置
B.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
C.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
(5)某次测量时,多用电表表盘指针如图所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“×10”,则的测量值为 Ω。
8.(24-25高二上·广东·期中)某同学测量一个约的电阻的阻值。
(1)他首先利用多用电表欧姆挡测量该未知电阻的阻值,图甲中有A、B、C三个旋钮,在测电阻时,依次的调节顺序是 (填“ABC”“BCA”或“ACB”)。
(2)将选择开关旋至欧姆挡“”倍率处,正确测量完成后示数如图乙所示,则该电阻的阻值为 。
(3)他进一步采用伏安法精确测量该电阻的阻值。采用的电压表的内阻约为,电流表的内阻约为,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,计算结果由计算得出,式中与分别为电压表和电流表的读数;若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为和,则 (填“”或“”)更接近待测电阻的真实值。
9.(24-25高二上·广东东莞·期中)某物理课外实验小组为了测量某未知小阻值电阻Rx的阻值,制定了三种测量方案。
(1)方案一:用欧姆表测电阻
a.在进行正确机械调零后,将欧姆挡的选择开关拨至×1挡,先将红、黑表笔短接,让指针指在 (选填“左侧”或“右侧”)零刻度线上。
b.欧姆表指针如图甲所示,可得未知电阻的阻值约为 Ω。
(2)方案二:用伏安法测电阻
设计了如图乙所示的实验电路,电压表的示数为2.8V,电流表的示数为80mA,则由此可得未知电阻的阻值为 Ω。为了减小实验中的测量误差,应该尽量选用内阻值较大的 (选填“电压表”或“电流表”)。
(3)方案三:用替代法测电阻
a.如图丙所示,将电阻箱R的阻值调到最大,闭合开关和,调节电阻箱R,使电流表示数为,读出电阻箱的示数,其中为保护电阻,阻值未知;
b.开关闭合,断开开关,调节电阻箱R,使电流表示数仍为,读出电阻箱的示数;
c.则可得出电阻= Ω
d.实验中电流表不是理想电流表,其内阻对电阻的测量值 (选填“有”或“无”)影响。
地 城
考点04
电路、电能的计算
1.(24-25高二上·广东深圳·期中)以下为某电动玩具电路结构的简略图。已知电源电动势,内阻,指示灯额定电压为,电阻,电动机额定功率,电动机内部电阻值。当滑动变阻器调节到适当位置时,指示灯和电动机恰好同时达到额定功率。(忽略由于温度变化而引起的电阻变化)求:
(1)此时滑动变阻器的阻值;
(2)该电动玩具的机械效率(电动机的机械功率与电源输出电功率之比)。
2.(24-25高二上·广东梅州·期中)如图所示,一对间距、竖直放置的平行金属板、分别接于电路中电阻箱的两端,平行金属板间产生的电场可视为匀强电场。现将一质量为、带电量绝对值为的带电小球,用质量不计的绝缘细线悬挂于电场中某点。闭合,电阻箱的阻值调到,小球静止时悬线与竖直方向的夹角。电源电动势,内阻,取,。求:
(1)判断小球的电性,并简要说明判断依据;
(2)平行金属板、间的电压;
(3)此时电源的总功率和小灯泡的功率。
3.(24-25高二上·广东中山·期中)如图所示,电源的电动势,内阻不计。电阻,C为极板水平放置的平行板电容器,其电容,极板长,极板的间距,图中虚线到两极板的距离相等。为屏,与虚线垂直,到极板右侧的距离。有一电子束紧贴下极板以水平速度连续不断地射入电容器。已知电子的电荷量,质量,忽略场的边缘效应及电子所受的重力。闭合开关S,求:
(1)充电完成后,平行板电容器极板上所带的电荷量;
(2)电子打到屏上的位置与点的距离。
4.(24-25高二上·广东潮州·期中)如图所示,定值电阻,R为电阻箱,其最大阻值为,电压表为理想电表,当电阻箱示数时,电压表读数为;当电阻箱示数时,电压表读数为,求电源的电动势E和内电阻r。
5.(24-25高二上·广东河源·期中)面对当今世界能源危机,我国大力推广新能源汽车,某纯电汽车内部有两套电源系统:一套是高压动力电池系统,动力电池满电时电池储存的电能为,车辆百公里综合电耗为;另一套为低压照明电池系统,内部电路如图所示,电源电动势、内阻,电动机M的内阻,灯泡L标有“12V 24W”字样且内阻恒定。
(1)动力电池系统在满电条件下,求该电车的续航里程x;
(2)照明电池系统中,闭合开关S,若灯泡L恰好正常发光,求电源输出功率和电动机输出功率。
6.(24-25高二上·广东深圳·期中)工业上在生产氢气时会用到电解槽,其中PEM水电解槽以固体质子交换膜PEM为电解质,以纯水为反应物。由于电解槽采用零间距结构,欧姆电阻较低,可以显著提高电解过程的整体效率。如图所示,电解槽和电炉丝并联接到电源上,电源内阻,电炉丝电阻,电解槽电阻。当闭合、断开时,电炉丝消耗的功率为;当都闭合时,电炉丝消耗的功率为(电炉丝电阻不变)。试求:
(1)电源电动势;
(2)都闭合时,流过电解槽的电流的大小;
(3)都闭合时,电解槽消耗的电功率。
7.(24-25高二上·广东潮州·期中)如图甲所示的电路中,使滑动变阻器的滑片位置从最右端滑动到最左端,测得电压表V随电流表A的示数变化的图像如图乙所示,不计电表内阻的影响。求:
(1)定值电阻R0的阻值和滑动变阻器的最大阻值Rm;
(2)电源的电动势E和内阻r。
8.(24-25高二上·广东广州·期中)某实验小组设计了测油滴电量的装置,其原理简化如图所示。在真空绝缘容器中有正对的两平行金属板A和B,从A板上小孔进入两板间的油滴因摩擦而带电。两板间相距d=0.6m,B板接地(电势为0)。电源电动势E0=300V,内阻r=1.0Ω,保护电阻R0=19.0Ω,电阻箱的阻值R可调。当电键S1闭合、S2断开时,从显微镜中发现有一个小油滴P正好在两板正中间处于静止状态。然后调节电阻箱R=5.0Ω,再闭合电键S2,油滴将下落。已知该油滴的质量为,取g=10m/s2,求:
(1)求电键S2闭合后,AB板间场强E的大小;
(2)求油滴P的带电量q的大小;
(3)求静止时油滴P的电势能Ep。
9.(24-25高二上·广东广州·期中)如图所示,一电荷量带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点,电键S合上后,当小球静止时,细线与竖直方向的夹角(;已知两板相距,电源电动势,内阻,电阻,。g取。已知:,。
(1)求平行金属板左右板间的电势差U?
(2)求出带电小球的质量m?
10.(24-25高二上·广东惠州·期中) 如图所示的电路中,电源电动势20V、内阻3Ω,定值电阻 ,,滑动变阻器 可调节范围0~10Ω,一对边长 的正方形金属板水平放置,板间距 。闭合开关S,电路稳定后一质量、电荷量绝对值为的带负电微粒,从两金属板左侧中点以速度沿平行于金属板方向射入电场。不考虑空气阻力,重力加速度,求:
(1)若微粒沿直线射出电场,求此时两金属板间电压和滑动变阻器 连入电路部分的电阻;
(2)为使微粒恰好从上极板的右端边缘飞出,求滑动变阻器 连入电路部分的电阻。
地 城
考点05
使用:电池电动势和内阻的测量
1.(24-25高二上·广东广州·期中)某学习小组要测量一节干电池的电动势和内阻(约),实验室提供的器材有:
电压表(量程,内阻约);
电流表(量程,内阻约);
滑动变阻器(最大阻值为);
定值电阻(阻值为);
开关一个,导线若干。
(1)实验过程中该小组在记录电压表和电流表示数时发现,电压表示数的变化范围比较小。该小组改进了实验方案,测出几组电流、电压的数值,描绘出图像,如图丙。请用笔画线代替导线将实物图甲补充完整 。
(2)图乙为电压表表盘,其读数为 ;
(3)由图丙知该电池的电动势 ,内电阻 。(结果均保留两位小数)
2.(24-25高二上·广东佛山·期中)某学习小组利用以下器材测量新干电池的电动势和内阻:
A.新干电池2节:每节电池电动势略大于,内阻约
B.电压表:量程,内阻约
C.电压表:量程,内阻约
D.电流表A:量程,内阻为
E.滑动变阻器:规格
F.不同规格的定值电阻若干、开关、导线。
(1)图为学习小组设计的电路图,为了使测量结果尽可能准确,应选用电压表 (选填“”或“”)。
(2)闭合开关前,甲同学先将滑动变阻器的滑片P移到最右端,请问甲同学的操作是否合理 ?请判断并说明理由:
(3)将滑动变阻器的滑片置于合适位置后,闭合开关,开始测量。由于电池组的内阻较小,导致移动滑动变阻器的滑片时, (选填“电压表”或“电流表”)无法有效读取多个数据。
(4)学习小组对实验进行改进如图:将一个阻值为的定值电阻串联在电路中。闭合开关,记录数据,并描绘出图线(图)。由图线可得,一节干电池的电动势 ,内阻 Ω。(结果均保留2位小数)
3.(24-25高二上·广东河源·期中)某实验小组测量“水果电池”的电动势和内阻。
(1)某同学先用多用电表粗测该水果电池的电动势,他把多用电表的选择开关旋转至直流电压5V挡,正确测量时表盘指针如图甲,读数为 V。
(2)为了更准确地测量电动势和内阻,他们在实验室找到了下列器材:
A.电流表G(量程为0~1mA,内阻为500Ω)
B.电阻箱R(0~9999Ω)
C.定值电阻
D.定值电阻
E.定值电阻
F.开关、导线若干
①由于没有电压表,同学们需要把电流表G改装成量程为4.5V的电压表,则需要把电流表G与定值电阻 (选填“”“”或“”)串联,改装成电压表;
②同学们根据器材设计了如图乙所示测量电路,正确连好电路。实验中通过调节电阻箱的阻值,记录电阻箱的阻值R及相应电流表G的示数I,某次实验时电流表G的指针指示的电流值为0.4mA,则此时水果电池的输出电压为 V;
③测得多组数据,作出图像,如图丙,不考虑电压表支路分流的影响,则该水果电池的电动势为 V,内阻 。(结果均保留2位有效数字)
4.(24-25高二上·广东广州·期中)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知R0 = 2 Ω。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 。
实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法I:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U1 − I1的值,断开开关S0
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U2 − I2的值,断开开关S0
⑤分别作出两种情况所对应的U1 − I1和U2 − I2图像
(2)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时U1 = V。
(3)根据测得数据,作出U1 − I1和U2 − I2图像如图丁所示。根据图线求得电源电动势E = ,内阻r = 。(结果均保留两位小数)
5.(24-25高二上·广东佛山·期中)小明利用所学物理知识分别探究了以下两个实验。
(1)图(a)是“测量电源的电动势和内阻”实验的实物连线图,在闭合开关S前,应将滑动变阻器滑片调到 (选填“a”或“b”)端。正确操作得到数据绘图如图(b)所示,则该电源的电动势为 V,内阻为 .(结果均保留三位有效数字)
(2)多用电表可检测大电解电容器的漏电情况,用多用电表表笔的金属部分将电容器两极短接,让电容器充分放电,选用多用电表欧姆挡经过正确调零后,让 (选填“红”或“黑”)表笔与电容器正极相连。若电表指针先逐渐向右偏转再缓慢回到欧姆表盘最左端的“∞”刻度处,说明电容器 (选填“有”或“无”)漏电。
6.(24-25高二上·广东·期中)“争先”学习小组正在测量一节新干电池的电动势和内阻,一部分同学设计的实验方案如图甲所示。
(1)实验室为同学们提供了实验所需器材,同学们正确连接电路并进行实验,观察到的实验现象是( )
A.无论如何调节滑动变阻器的阻值,电流表的示数变化都很小
B.无论如何调节滑动变阻器的阻值,电压表的示数变化都很小
(2)同学们经过讨论,发现在干路中串联一个定值电阻可以解决上述问题,设计的实验电路图如图乙所示。再次进行实验,实验中多次移动滑动变阻器的滑片,记录多组电压表的示数和电流表的示数,根据实验数据,作出的图像如图丙所示,已知定值电阻,根据图线可知,该干电池的电动势 V、内阻 。(结果均保留两位小数)
(3)如果不考虑偶然误差,根据改进后的实验方案所测得的电池电动势 其真实值,内阻 其真实值。(均填“大于”“小于”或“等于”)
7.(24-25高二上·广东江门·期中)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:
电压表(量程0 ~ 3V,内阻很大);
电流表(量程0 ~ 0.6A);
电阻箱(阻值0 ~ 999.9Ω);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线 。
(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的图像如图(c)所示,则干电池的电动势为 V(保留3位有效数字)、内阻为 (保留2位有效数字)。
(3)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值 (填“偏大”或“偏小”)。
8.(24-25高二上·广东广州·期中)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有:电压表量程,内阻约为、电流表量程、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
考虑电流表内阻影响
(1)用图所示电路测量电流表的内阻。从图电压表和电流表读数可得电流表内阻 保留位有效数字。
(2)用图所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用、、和表示。则干电池电动势 用、和表示。
(3)调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图所示的图像。则待测干电池电动势 保留位有效数字、内阻 保留位小数。
9.(24-25高二上·广东惠州·期中)某同学设计了如图(a)所示的电路,既可以测量未知电阻,又可以测量电源电动势E和内阻r。提供的器材如下:待测电源、待测电阻、滑动变阻器一个、电流表一只(内阻已知)、电压表一只(内阻未知)、开关两个、导线若干。
(1)为实现上述目的,请完善图(b)中的实物图连接 ;
(2)为保证电路安全,闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑至 (选填“最左端”或“最右端”)
(3)该同学实验的主要步骤有:
①闭合、,多次调节滑动变阻器,记录对应的电压表示数U和电流表示数I;
②闭合,断开,多次调节滑动变阻器,记录对应的电压表示数U和电流表示数I;
③根据记录的数据,作出两条图象如图(c)所示,由图象可得,电动势 ,内阻 ,待测电阻 (均用b、、、表示)。
10.(24-25高二上·广东广州·期中)新能源汽车已经普遍走进了我们的生活,某校学生实验小组通过网络查找了某种知名的小型电池铭牌,电池采用的是“刀片电池”技术。现将该电池内其中一块电芯拆解出来,用游标卡尺准确测量其厚度,结果如图甲所示。然后测量其电动势E和内阻r。某同学利用图乙所示的电路图进行测量:
(1)一块刀片电芯厚度为 mm。
(2)根据实验室中的实验器材和老师的建议,最终确定了如图(a)所示的实验电路,其中电压表量程为3V,电流表量程为0.6A,R0为保护定值电阻。某次测量时电流表和电压表的示数如图(b)所示,则电流I= A,电压U= V。
(3)实验小组的同学闭合开关S,多次调节滑动变阻器,读出多组电流表示数I和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图所示的U—I图线,则电源的电动势E= ,内阻r= (结果用a、b和R0表示)。
(4)在上述实验中存在系统误差。在下列所绘图像中,虚线代表没有误差情况下电压真实值与电流真实值关系的图像,则下图中能正确表示二者关系的是( )
A. B.
C. D.
试卷第1页,共3页
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专题05 实验、解答题专题
5大高频考点概览
考点01电场力与能的综合问题
考点02 实验:导体电阻率的测量
考点03 实验:多用电表的使用
考点04 电路、电能的计算
考点05 使用:电池电动势和内阻的测量
地 城
考点01
电场力与能的综合问题
1.(24-25高二上·广东广州·期中)示波管的结构模型示意图如图所示,灯丝K可发出初速度为零的电子,电子经灯丝与A板之间的电压加速后,从A板中心孔沿中心线方向垂直于电场方向射入偏转电压为的偏转电场M、N之间,已知M、N两板间的距离为,板长为,电子的质量为、电荷量为的电子受到的重力及电子之间的相互作用力均可忽略。求:
(1)求电子进入偏转电场时的速度大小;
(2)若将电荷在示波管中射出偏转电场时的偏移量;
(3)若将电荷在波管中射出偏转电场时的偏移量与偏转电压的比值定义为示波管灵敏度,求该示波管的灵敏度。
【答案】(1) (2) (3)
【详解】(1)根据动能定理得
解得电子进入偏转电场时的速度大小为
(2)电子在偏转电场中做类平抛运动,沿水平方向有
沿竖直方向有,
联立解得偏移量为
(3)该示波管的灵敏度为
解得
2.(24-25高二上·广东湛江·期中)如图所示,有一半径为R的光滑圆管轨道,其所在平面有水平向左的匀强电场,电场强度大小一质量为m、电荷量为q(q<0)的小球沿管在竖直平面内运动,小球能在竖直平面内做完整的圆周运动,A、B为轨道水平直径的两端,C是轨道最低点,小球经过B点时对轨道的压力为11mg,已知重力加速度大小为g。求:
(1)带电小球在B点速度大小;
(2)带电小球在C点时对轨道压力大小;
(3)此过程中带电小球在圆轨道上运动的最小动能。
【答案】(1) (2) (3)
【详解】(1)由题意,对点受力分析可得
解得
(2)C到B点由动能定理
可得
对C点受力分析,由牛顿第二定律得
解得
根据牛顿第三定律可知,小球在C点时对轨道压力大小8mg。
(3)小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在等效最高点D点(如图所示)时速度最小,在D点重力和电场力的合力方向指向圆心,此时D点与圆心的连线与竖直方向的夹角为则有
小球从C→D由动能定理
带电小球在圆轨道上运动的最小动能
3.(24-25高二上·广东·期中)如图,把质量为0.2g的带电小球A用轻丝线吊起,若将带电荷量为的小球B靠近它,当两小球在同一高度相距3cm时A球静止,此时丝线与竖直方向的夹角为45°(重力加速度g取,),求:
(1)此时小球B受到的库仑力大小、方向;判断A球的电性并求出所带的电荷量;
(2)绳中张力多大?
【答案】(1),水平向右,A球带负电荷,
(2)
【详解】(1)两个小球相互吸引,故带异种电荷,故A球带负电荷,小球A受水平向左的库仑力、重力、绳子的拉力而平衡,根据平衡条件有
根据牛顿第三定律可知,B所受库仑力大小为
B受库仑力水平向右
A球带负电,根据库仑力公式:,解得
(2)竖直方向合力为零,得
解得绳中张力
4.(24-25高二上·广东·期中)水平绝缘细杆上有一带电圆环B,圆环B的质量为m、电荷量为,在圆环B右上方固定电荷量为的圆环A,两圆环都可看成点电荷,静电力常量为k,重力加速度大小为g,圆环B恰好处于静止状态,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,圆环A到细杆的距离为L,两圆环间的距离为2L,A、B与杆在同一竖直面内,求:
(1)两圆环间的库仑力大小F;
(2)圆环B与细杆间的动摩擦因数。
【答案】(1)
(2)或
【详解】(1)两圆环间的库仑力大小为
(2)对圆环B受力分析,受到指向A的库仑引力F、重力、沿杆向左的摩擦力如图
由于竖直向上的分力与圆环B的重力的大小关系未知,所以,杆对B的弹力方向无法确定,当弹力竖直向上时,设为,则有几何关系可知
解得
根据平衡条件可知
其中
联立,解得
当弹力竖直向下时,同理根据平衡条件可知
其中
联立,解得
所以,圆环B与细杆间的动摩擦因数为或。
5.(24-25高二上·广东深圳·期中)电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好等优点,其装置如图所示。A、B为两块平行金属板,间距d=0.40m,两板间有方向由B指向A,大小为E=1.0×103N/C的匀强电场。在板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的初速度大小均为v0=2.0m/s,质量m=5.0×10-15kg、带电量为q=-2.0×10-16C。空气阻力、微粒的重力及微粒间的相互作用力均不计,油漆微粒最后都落在金属板B上。求:
(1)微粒打在B板上的动能;
(2)微粒到达B板所需的最短时间;
(3)描述微粒最后落在B板上所形成的图形,并简述理由。
【答案】(1)9.0×10-14J
(2)0.1s
(3)见解析
【详解】(1)根据动能定理可得
所以微粒打在板上时动能
(2)微粒初速度方向垂直于极板时,到达B板时间最短,由
可得
根据匀变速直线运动规律有
所以微粒到达B板所需的最短时间为
(3)根据对称性可知,微粒最后落在B板上所形成的图形是圆形,因为最后落在B板上最远的粒子所做的运动是类平抛运动,运动时间相同,初速相等,水平分位移也相等,可见粒子沿水平方向时落在B板上最远处的边界为圆形的边界。
6.(24-25高二上·广东汕尾·期中)如图甲所示,绝缘水平面上有一质量,带电荷量的小滑块,整个区域存在着水平方向的电场(未画出)。当时,小滑块从点以初速度向右运动。小滑块先后经过点,到达点时速度最小,到达点时速度,其中段光滑,段与滑块之间的动摩擦因数,且长度。图乙是小滑块的速度随时间变化的部分图像,点的坐标为,图中虚线是曲线在时的切线,取重力加速度。
(1)求点的电场强度大小;
(2)求滑块从点到点,电场力所做的功;
(3)若点电势为0,求点的电势。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由图像可知,滑块在点的加速度
由牛顿第二定律得
解得
(2)从点到点根据动能定理得
代入数据解得
(3)从点到点,设电场力做功为,根据动能定理,有
代入数据解得
又
由题意可知
解得
7.(24-25高二上·广东肇庆·期中)如图所示,一倾角的光滑绝缘斜面固定在方向竖直向下的匀强电场中,电场强度大小,现有一质量m=0.05kg、电荷量的带正电小球(可视为质点),从斜面顶端处由静止沿斜面向下运动至底端处,已知斜面的长度,取重力加速度。
(1)求小球运动的加速度大小;
(2)求小球在斜面上运动的时间;
(3)小球的电势能如何变化?变化量为多少?
【答案】(1)
(2)
(3)电势能减少,
【详解】(1)对小球受力分析,如图所示,根据牛顿第二定律,有
解得
(2)根据运动学公式,有
解得
(3)电场力做正功,故电势能减少,减少量为
代入数据解得
8.(24-25高二上·广东深圳·期中)如图所示,光滑水平绝缘平台区域存在水平向右的匀强电场,在平台右侧有一竖直放置的光滑绝缘圆弧形轨道,轨道的最左端点距平台的高度差为是轨道最低点,是轨道的最高点,圆弧对应的圆心角,圆弧形轨道处在水平向左的匀强电场中(图中未画出),平台与轨道之间的空间没有电场。一带正电的物块(大小可忽略不计)从平台上某点由静止释放,从右端A点离开平台,恰好沿切线方向进入轨道。已知物块的比荷,物块释放点距A点的距离,圆弧形轨道区域的电场强度,sin,取。若物块在轨道上运动时恰好不会脱离轨道,求:
(1)物块离开点时的速度大小和、间的水平距离;
(2)平台所在区域的场强大小;
(3)圆弧轨道的半径。
【答案】(1),;
(2);
(3)或
【详解】(1)从到的过程中,小球做平抛运动,故在点由几何关系可知小球的速度与水平方向的夹角为,则有
而
代入数据,解得
由
得
故间的水平距离
(2)从释放小球到小球到达点的过程中,有
解得
(3)在轨道区域,带电小球受到的重力和电场力如图所示:小球在轨道区域受到的电场力
设小球受到的合力为等效重力,其与水平方向的夹角满足
即,
F的方向与点的速度方向垂直,因此点为等效重力场的最低点,轨道上等效重力场的最高点在与点相对于圆心点的对称点。如图所示
情形一:小球在轨道上运动时恰好不会脱离轨道,在轨道上等效重力场的最高点速度为时,对小球有
小球从运动到等效重力场最高点的过程中有
代入数据,联解得
情形二:小球恰好运动到垂直且与等高的点,有
解得
故小球在轨道上运动时不会脱离轨道里,有或
9.(24-25高二上·广东中山·期中)半径为的光滑绝缘圆形轨道固定在竖直平面内,为圆轨道圆心,A点和点为圆周的最高点和最低点,点与点的连线过圆心且。空间存在一与圆形轨道平面平行的匀强电场,一质量为,电荷量为的带正电小球(可视为质点)恰好能静止于点处,此时小球对轨道的压力为重力的倍,已知重力加速度为。求:
(1)匀强电场电场强度的大小和方向;
(2)若该小球从点运动到点,则该过程中小球的电势能变化量;
(3)现给位于点的小球以垂直方向的初速度,要使小球能做完整的圆周运动且不脱离圆轨道,则小球初速度至少为多大。
【答案】(1),水平向左 (2) (3)
【详解】(1)如图为小球在点的受力图示
由平衡条件可得,故电场强度大小为 ,方向水平向左。
(2)从D点到C点,电场力做功为,则小球的电势能变化量为
(3)电场力与重力的合力为,且与水平方向成
若小球恰好能做完整圆周运动,此时的最小,则在B点有
从D点运动到B点,由动能定理得
解得
10.(24-25高二上·广东惠州·期中)如图所示,水平绝缘轨道,其段光滑,段粗糙且长,为半径的光滑半圆轨道,竖直线右侧存在水平向右,场强为的匀强电场质量、电量可视为质点的带电滑块P与固定于墙边的轻弹簧接触但不连接。从原长B点向左压缩弹簧,当弹性势能时,由静止释放滑块。已知滑块与间的动摩擦因数,取重力加速度。
(1)滑块在B点的速度大小;
(2)滑块在段运动的时间;
(3)滑块在半圆轨道最右端D点时对轨道的压力大小。
【答案】(1) (2) (3)4N
【详解】(1)在A到B过程,弹簧的弹性势能全部转化为滑块的动能,根据能量守恒定律,代入数值可知,则
(2)在BC段,,滑块受到摩擦力,电场力为,根据牛顿第二定律,则加速度为,再根据运动学公式,则,可得或,根据实际情况舍去。
(3)先求滑块到达C点的速度vC,根据,,从C到D,根据动能定理代入数值解得,在D点,,根据牛顿第三定律,滑块对轨道的压力为4N。
地 城
考点02
实验:导体电阻率的测量
1.(24-25高二上·广东广州·期中)要测定一卷阻值约为的金属漆包线的长度(两端绝缘漆层已去除),实验室提供有下列器材:
A.电流表A:量程①,内阻约为;量程②,内阻约为
B.电压表V:量程③,内阻约为;量程④,内阻约为
C.学生电源:电动势为,内阻可以忽略
D.滑动变阻器:阻值范围,额定电流
E.滑动变阻器:阻值范围,额定电流
F.开关及导线若干
(1)为了调节方便,并能较准确地测出该漆包线的电阻,电流表应选择量程 (选填“①”或“②”),电压表应选择量程 (选填“③”或“④”)),滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
(2)设计了合理的实验电路,请按照电路图将剩余部分连接完成。
(3)根据正确的电路图进行测量,某次实验中电压表与电流表的示数如图所示,可求出这卷漆包线的电阻为 (结果保留三位有效数字)。
(4)已知这种漆包线金属丝的直径为,材料的电阻率为,忽略漆包线的绝缘漆层的厚度,则这卷漆包线的长度 。(用表示)。
【答案】(1) ① ④
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)[1][2]电源电动势为20V,故电压表选择最大量程,即选择④;漆包线的阻值约为,根据欧姆定律可知,最大电流约为,故电流表选择量程,即选择①;
[3]为了方便调节,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选择阻值较小的,即选择。
(2)为了保证电表的安全,滑动变阻器应采用分压接法,由于待测电阻阻值远小于电压表内阻,故电流表应采用外接法,实验电路图如图所示:
(3)电压表示数为,电流表示数为,所以电阻为
(4)金属丝横截面积为,根据电阻定律可知,再由欧姆定律有,联立可得。
2.(24-25高二上·广东深圳·期中)超纯水在电子元件、半导体、光电子、光纤、航天等研究领域有着广泛的应用。电阻率是衡量水的纯度的重要指标,某公司生产了一批超纯水,在商品宣传页(图甲)显示了该商品的标准参照值,当电阻率不小于时即为达标。为了检测该超纯水的电阻率是否达标,深外教师带领实验小组设计了以下实验方案来进行检测。
①如图乙,在长方体绝缘槽内壁插入两片竖直金属薄板(薄板略小于容器横截面积);
②选择合适的器材,按图丙所示连接电路,电源的电动势为,先将、接线柱用导线直接连接,调节滑动变阻器,使灵敏电流计达到满偏,满偏电流为;
③保持滑动变阻器滑片位置不变,用导线将图乙的、分别与图丙的、接线柱连接,在槽内。缓慢倒入超纯水,直到灵敏电流计指针指到时,记录倒入超纯水的体积为。
(1)根据所学知识分析,超纯水的导电性能越 (填“强”或“弱”)水的纯度越高。
(2)用游标卡尺测得槽内部底面长度如图丁所示,则底部长度为 cm。
(3)根据数据分析,此部分超纯水的电阻为 ,该超纯水电阻率 (填“达标”或“不达标”)。
【答案】(1)弱
(2)12.230
(3) 达标
【详解】(1)电阻率的大小反映了各种材料导电性能的好坏,电阻率越大,导电性能越弱。
(2)20分度游标卡尺的精确度为,由图可知槽内部底面的长度为
(3)[1][2]令
由闭合电路欧姆定律可知,满偏电流
当电流为时
可得槽内超纯水的电阻
根据已知数据,可得电阻率
所以该超纯水电阻率达标。
3.(24-25高二上·广东·期中)某实验小组欲测量一段粗细均匀金属丝的电阻率,他们首先用千分尺测量金属丝的直径d,其示数如图甲所示。然后用如图乙所示的电路来测量此段金属丝的电阻率,金属丝与理想电流表A以及定值电阻串联接入电路,电源电动势与内阻恒定,金属丝被固定在带有刻度的木板上,P是鳄鱼夹,用来调节接入电路中金属丝的长度L,回答下列问题:
(1)接入电路中金属丝的长度L应用 (选填“千分尺”“游标卡尺”“毫米刻度尺”),甲图的读数为直径 mm。
(2)用乙图实验时闭合开关,从右向左逐渐改变鳄鱼夹的位置,记录鳄鱼夹每一个位置对应的金属丝接入电路的有效长度L,以及对应的电流表A的示数I,得到多组数据,建立平面直角坐标系,以L为纵轴,以 为横轴,根据实验数据在坐标系中描点,画出的图像为如图丙所示的倾斜直线;若丙图的斜率为k纵轴的截距为,已知电源的电动势为E则金属丝的电阻率 ;(用题目所给的已知物理量的符号来表示)
【答案】(1) 毫米刻度尺 4.478/4.477/4.479
(2)
【详解】(1)[1]接入电路中金属丝的长度L应用毫米刻度尺;
[2]甲图的读数:螺旋测微器的固定刻度读数为4mm,可动刻度读数为
直径为
(2)[1]由闭合电路欧姆定律可得
由电阻定律可得
结合,可得
则丁图以为横轴才能描绘出倾斜的直线;
[2]当丁图斜率为k,纵轴的截距为,由
可得,
解得,
4.(24-25高二上·广东惠州·期中)一根均匀的细长空心金属圆管,其横截面如图(a)所示,圆管长度为L,电阻R约为,这种金属的电阻率为,因内空部分的横截面积S无法直接测量,某同学采用下列实验方案较精确地测量了横截面积S。
(1)用游标卡尺测量金属圆管的外径D,示数如图(b)所示,则外径 。
(2)为测量金属圆管的电阻R,取两节干电池(内阻不计)、开关、若干导线及下列器材:
A.电流表,内阻约
B.电流表,内阻约
C.电压表,内阻约
D.电压表,内阻约
E.滑动变阻器,(额定电流为)
为更精确地测量出金属圆管的阻值,电流表应选 ,电压表应选 (填字母序号)。
(3)测量电路图如图(c)所示,根据已知的物理量(长度L、电阻率)和实验中测量的物理量(电压表读数U、电流表读数I、金属圆管外径D),则金属圆管内空部分的横截面积 。
(4)因图(c)的测量电路采用了电流表 (选填“内接法”或“外接法”),使得横截面积S的测量值 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)
(2) A C
(3)
(4) 外接法 偏小
【详解】(1)游标卡尺为10分度,精度为0.1mm,主尺读数为10mm,游标尺第6条刻度线与主尺刻度对齐,游标尺读数为
所以外径
(2)[1][2]两节干电池电动势,所以电压表选量程的C;根据欧姆定律
当电压最大为,电阻约为时,最大电流为,所以电流表选量程的,即选A。
(3)根据欧姆定律,又由电阻定律,联立可得
金属圆管的横截面积,则金属圆管内空部分的横截面积
(4)[1]图(c)测量电路中,电流表在电压表和金属圆管所在支路之外,属于电流表外接法。
[2]由于电压表的分流作用,使得电流表示数比通过金属圆管的实际电流大,再根据,所以偏大,面积S的测量值偏小
5.(24-25高二上·广东汕尾·期中)小明为了测量一段金属丝的电阻率,进行了如下操作:
(1)用螺旋测微器测得金属丝的直径如图所示,则金属丝的直径 ;
(2)取长的金属丝用欧姆表测量后得知电阻约为,为精确测量该金属丝的电阻,小明从实验室找出以下供选择的器材:
电池组(电动势,内阻约)
电流表,内阻)
电流表,内阻)
电压表,内阻约)
电压表,内阻约)
滑动变阻器,额定电流1A)
开关、导线若干
(3)请你帮小明在方框内画出实验所需电路图(待测金属丝用表示),并标明所选电表的符号 。
(4)闭合开关,移动滑动变阻器滑片,可得一组数据:电压,电流,该金属丝的电阻 ,电阻率 。(结果均保留两位有效数字)
【答案】 0.400 分压或限流均可以,电流表内接
5.1
【详解】(1)金属丝的直径
(3)由于电源电动势,则电压表应选;
由于待测电阻丝的电阻约为,根据
则电流表应选;由于电流表的内阻已知,故选择电流表内接。
(4)由于已知电流表的内阻,,电流,故可计算金属丝的电阻值
根据
计算可得,电阻率
取两位有效数字,电阻率
6.(24-25高二上·广东广州·期中)在“测量金属丝的电阻率”实验中。
(1)用螺旋测微器和游标卡尺分别测量粗细均匀金属丝的直径和长度,结果分别如图甲和乙所示。金属丝的直径D为 mm,长度L为 cm。
(2)将该金属丝(阻值约为5Ω)固定在木板上,准备测量其电阻(要求电压可以从零开始调节)。现有电源(电动势E为3.0V,内阻不计)、开关和导线若干,以及下列器材:
A.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.5Ω)
B.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)
C.滑动变阻器(0~5Ω,额定电流10A)
D.滑动变阻器(0~100Ω,额定电流1A)
a.为减小误差,且便于操作,滑动变阻器应选 (选填器材前的字母)。
b.如图所示为测量该金属丝电阻的实验电路实物图,图中已连接了部分导线,请补充完成 。
c.测量出电压表示数为U,电流表示数为I,则该金属丝电阻率测量值的表达式ρ= (用题中测量的物理量符号表示)。
【答案】(1) 1.745 13.14
(2) C
【详解】(1)[1] 螺旋测微器和的精确度为0.01mm,读数为
[2] 游标卡尺的精确度为0.1mm,读数为
(2)a.[1] 要求电压可以从零开始调节,应用分压式接法,选择最大阻值较小的滑动变阻器,应选C。
b.[2]待测电阻较小,采用电流表外接法,实物图连接如图
c.[3]根据电阻定律有
根据欧姆定律有
解得
7.(2025·云南·模拟预测)某实验小组在完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验后,为提高测量精度,重新设计实验方案来测量弹簧的劲度系数k。实验装置如图甲所示,实验步骤如下:
①用卡钳将游标卡尺的游标尺竖直固定在一定高度;
②弹簧的一端固定在游标卡尺尺身的外测量爪上,另一端勾住钢球上的挂绳;
③将钢球放在水平放置的电子天平上,实验中始终保持弹簧竖直且处于拉伸状态(在弹性限度内);
④初始时,调节游标卡尺使其读数为0.00,此时电子天平示数为;
⑤缓慢向下拉动尺身,改变电子天平的示数m,m每增加,拧紧游标尺紧固螺钉,读出对应的游标卡尺读数L,在表格中记录实验数据。
完成下列填空:
(1)缓慢向下拉动尺身,弹簧伸长量将 (填“增大”或“减小”);
(2)部分实验数据如下表,其中6号数据所对应的游标卡尺读数如图乙所示,其读数为: ;
数据编号
1
2
3
4
5
6
游标卡尺读数
0.00
4.00
8.10
12.08
16.00
?
电子天平示数
28.00
29.00
30.00
31.00
32.00
33.00
(3)根据上表,用“×”在图丙坐标纸中至少描出5个数据点,并绘制图像;
(4)写出m随L的变化关系: (用、L、k和重力加速度g表示);
(5)根据图像可得弹簧的劲度系数 (g取,结果保留3位有效数字)。
【答案】(1)减小
(2)
(3)
(4)
(5)2.45
【详解】(1)弹簧处于伸长状态,缓慢向下拉动尺身,弹簧总长度减小,故弹簧伸长量将减小;
(2)其中6号数据所对应的游标卡尺读数
(3)图像如图所示
(4)设钢球的质量为,初始状态弹簧的伸长量,则
两式联立得
(5)由
可知图像的斜率为
得
地 城
考点03
实验:多用电表的使用
1.(24-25高二上·广东深圳·期中)某同学想用一个多用表中的欧姆挡直接去测量一个电压表的内阻。
(1)实验时,正确操作后,该同学应选用图中 (填“A”或者“B”)方式将多用表与电压表连接。
(2)如图所示为多用电表的刻度盘,若该同学选择欧姆挡“”挡,发现指针在位置①,应重新将选择开关置于 (选填“”或“”)挡。在再次测电压表内阻前,应先将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向表盘 (选填“左”或“右”端零刻度线。正确操作后,指针指在位置②,则被测电压表的内阻为 。
【答案】(1)A
(2) 右 1100
【详解】(1)实验时,正确操作后,该同学应选用图中A方式将多用表与电压表连接,因为电流应从电压表“-”接线柱流入。
(2)[1]如图2所示为多用电表的刻度盘,若该同学选择欧姆挡“×10”挡,发现指针在位置①,指针偏角太小,说明电压表内阻较大,应重新将选择开关置于×100挡。
[2]在再次测电压表内阻前,应先将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指向表盘右端零刻度线。
[3]正确操作后,指针指在位置②,则被测电压表的内阻为
2.(24-25高二上·广东东莞·期中)学生实验小组要测量量程为3V电压表V的内阻(约为1kΩ~3kΩ),可选用的器材有:多用电表;电源E(电动势约5V);电压表(量程5V,内阻约3kΩ);定值电阻(阻值为800Ω);滑动变阻器(最大阻值50Ω);滑动变阻器(最大阻值5kΩ);开关S,导线若干。
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻,应选用图1中 (填“A”或“B”)方式连接进行测量。
(2)该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为15,欧姆挡的选择开关拨至倍率 (填“”、“”或“”)挡,欧姆调零后,按图1中的正确连接方式进行测量,多用电表和电压表的指针分别如图2甲、乙所示,多用电表的读数为 ,电压表的读数为 。计算出多用电表中电池的电动势为 V(此计算结果保留2位有效数字)。
(3)为了更准确地测量电压表的内阻,他们设计了图2丙所示电路,其中滑动变阻器应选 (填“”或“”)。
(4)闭合开关,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表和待测电压表的示数分别为、,则待测电压表内阻 (用和表示)。
【答案】(1)
(2) 1200 1.30 2.9
(3)
(4)
【详解】(1)根据多用表“红进黑出”的原则及电压表的接法电流从正接线柱流进电压表,从负接线柱流出电压表,故选用图1中A方式连接进行测量。
(2)[1]由于电压表V的内阻约为1kΩ~3kΩ,测量时为了减小误差,应使多用表的指针指在中央线附近,故多用表选用挡;
[2]此时多用表的读数为
[3]电压表的分度值为0.1V,故应估读到分度值的下一位,即为1.30V
[4]由于多用表的中间刻度为15,故多用表的内阻为
按图1的方式接入电路时,根据欧姆定律则有
代入数据解得
(3)图丙所示的电路,滑动变阻器采用的是分压式连接,为了方便调节,应选最大阻值较小的滑动变阻器即;
(4)根据串联电路特点及欧姆定律可得
解得
3.(24-25高二上·广东广州·期中)电子产品在生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,判断废水是否达到排放标准可以通过测定其电阻率进行认定,一般工业废水电阻率的达标值为。小越想测出开发区内一工厂排出的废水的电阻率,他用透明塑料板自制了一个长方体容器,其左、右两侧面内壁紧贴金属铜薄板(板的厚度和电阻的影响可忽略不计),铜薄板上端分别带有接线柱、,如图甲所示。容器内表面长,宽,高。将废水注满容器后,进行如下实验操作。
(1)用多用电表粗测废水的电阻值:将水样注满盛水容器,多用电表选择开关旋至“”挡后进行 ,再将红、黑表笔连接到盛水容器左右两侧的接线柱、上,多用电表指针位置如图乙所示,则该废水的电阻值约为 ;
(2)为更精确地测量所取废水的电阻率,小越从实验室中找到如下实验器材:
A.直流电源(电动势约,内阻约);
B.电压表(量程,内阻约);
C.电流表(量程,内阻约);
D.电流表(量程,内阻约);
E.滑动变阻器(,额定电流);
F.开关S一个,导线若干。
根据实验要求,选用的电流表是 (填写器材前面的字母序号“C”或“D”),请在虚线框中画出电路图,并标明所选器材符号 。
(3)正确连接电路后,闭合开关,测得一组、数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,得出一系列数据做出图像,如图丁。
(4)由以上测量数据,计算出待测废水的电阻率 (结果保留三位有效数字)。该废水 (填“达到”或“未达到”)排放标准。
【答案】 欧姆调零 1100 C 见解析 104 未达到
【详解】(1)[1][2] 将水样注满盛水容器,多用电表选择开关旋至挡后进行欧姆调零,再将红、黑表笔连接到盛水容器左右两侧的接线柱、上,多用电表指针位置如图乙所示,则该废水的电阻值约为
(2)[3]根据
则选用的电流表是C;
[4]由于滑动变阻器阻值比待测电阻小得多,则滑动变阻器应采用分压接法;根据
可知电流表应采用内接法,电路图如图所示
(4)[5]由图像可得待测电阻阻值为
由电阻定律可得
可得待测废水的电阻率为
[6]由于电阻率大于200Ω·m的废水即达到排放标准,可知该废水未达到排放标准。
4.(24-25高二上·广东清远·期中)(1)图中螺旋测微器读数为 mm、游标卡尺读数为 mm;
(2)某同学利用多用电表的电阻挡粗测该金属丝的电阻,开始时他采用“×10”倍率试测,请完善他的实验步骤:
①将多用电表选择开关拨至“×10”倍率;
②将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆刻度最右端的零刻度线处;
③把待测电阻放在绝缘桌面上,两表笔分别接在电阻两端;
④结果指针指在图中a位置;
⑤为了减小误差,需要把选择开关拨至 (填“×1”或“×100”)倍率;
⑥重复步骤②和③;
⑦最终指针指在图中b位置,读数为 Ω;
⑧把选择开关拨至“OFF”,结束测量。
(3)有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图像,有下列器材供选用:
A.电压表(0~3V,内阻6kΩ)
B.电压表(0~15V,内阻30kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω)
E.滑动变阻器(10Ω,2A)
F.滑动变阻器(200Ω,0.5A)
G.直流电源(电动势4.5V,内阻不计)
根据上述器材,电压表应选用 ,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 ,为尽可能减小实验误差,以下电路图中最合适的是 (用序号字母表示)。
【答案】(1) 1.745 41.4
(2) ×100 1000
(3) A D E B
【详解】(1)[1]螺旋测微器读数为
[2]游标卡尺读数为
(2)[1]选择“×10”倍率时,由图可知,指针位于a位置,指针偏转角度较小,说明电阻较大,为了减小实验误差,应尽可能使指针指在刻度盘中间附近,所以需要把选择开关拨至较大的倍率“×100”挡。
[2]最终指针指在图中b位置,则读数为
(3)[1]由题意可知,灯泡的额定电压为2.8V,故电压表的量程应大于2.8V,故电压表应选3V量程,故电压表应选A;
[2]由题知,小灯泡的额定电压为2.8V,功率约为0.8W,根据
解得I=0.28A
故电流表应选D;
[3]本实验中要求电压和电流从零开始变化,则滑动变阻采用分压接法,为便于调节和减小实验误差,故应选最大值较小的滑动变阻器,故滑动变阻器选E;
[4]由于灯泡的电阻较小,故电流表采用外接法,滑动变阻器采用分压式接法,这样可以尽可能减小实验误差,故最合适的电路图为B。
故选B。
5.(24-25高二上·广东东莞·期中)某实验小组做“测量一均匀新材料制成的圆柱体形状的电阻丝电阻率”实验。
(1)先用螺旋测微器测其直径,如图甲所示,其直径为 mm;再用游标卡尺测其长度,如图乙所示,其长度为 cm;最后用多用表粗测其电阻,如图丙所示,其电阻为 Ω。
(2)用电流表(内阻约为5Ω)、电压表(内阻约为3kΩ)测量该电阻丝的阻值Rx,为了减小实验误差,并要求在实验中获得较大的电压调节范围,下列电路中符合要求的是___________。
A. B.
C. D.
【答案】(1) 8.600/8.601/8.602 10.230 6/6.0
(2)D
【详解】(1)[1]螺旋测微器的精确值为,由图甲可知,其直径为
[2]20分度游标卡尺的精确值为,由图乙可知,其长度为
[3]由图丙可知,选择倍挡位,则其电阻为
(2)要求在实验中获得较大的电压调节范围,则滑动变阻器应采用分压接法;由于
可知电流表应采用外接法。
故选D。
6.(24-25高二上·广东江门期中)在使用多用电表测电流前,发现指针如图(甲)所示。
(1)现需要调整右图中的部件 (填字母“K”、“S”或“T”),使指针对准电流的“0”刻线。调整好后,将部件K拨至“50mA”挡,将多用表串联接入待测电路中,指针如图(乙)所示,则电路中电流为 mA。
(2)使用多用表测电阻时,将部件K拨至“×10”挡,并将两表笔短接,旋动部件 (填字母“K”、“S”或“T”),使指针对准电阻的“0刻线”。将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图(甲)所示,为了使多用电表测量的结果更准确,该同学将部件K拨至 挡(填“×1”或“×100”);之后要 ,再将待测电阻接到两表笔之间测量其阻值,此时指针如图(乙)所示,则待测电阻为 Ω,测量完毕后将选择开关拨至“OFF”挡。
(3)如图是多用电表内部结构示意图,通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连,以改变电路结构,分别成为电流表、电压表和欧姆表,下列说法正确的是
A.A是黑表笔、B是红表笔
B.作电流表时1比2量程大,作电压表时6比5量程小
C.当选择开关与3或4相连是欧姆表,测量电阻之前需欧姆调零
【答案】(1) S 22.0
(2) T ×100 重新进行欧姆调零 1900
(3)C
【详解】(1)[1]需要调整指针定位螺丝,即图中的部件S,使指针对准电流的“0”刻线。
[2]将部件K拨至“50mA”挡,最小刻度为1mA,由图(乙)可知电路中电流为22.0mA。
(2)[1]使用多用表测电阻时,将部件K拨至“×10”挡,并将两表笔短接,旋动部件T,使指针对准电阻的“0刻线”。
[2][3][4]若多用电表读数如图(甲)所示,可得待测电阻较大,为了使多用电表测量的结果更准确,该同学将部件K拨至“×100”挡;之后要重新进行欧姆调零,再将待测电阻接到两表笔之间测量其阻值,此时指针如图(乙)所示,则待测电阻为
(3)A.多用电表要满足电流方向由“红进黑出”,A与内部电源的负极相连是红表笔、B与内部电源的正极相连是黑表笔,故A错误;
B.作电流表时1是微安表先与电阻串联再与电阻并联,2是两电阻串联后再与微安表并联,根据并联电路的分流特点可知1比2量程大;作电压表时6是串联两个电阻,5是串联一个电阻,根据串联电路的分压特点可知6比5量程大,故B错误;
C.当选择开关与3或4相连是欧姆表,测量电阻之前需欧姆调零,故C正确。
故选C。
7.(24-25高二上·广东广州期中)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T,请根据下列步骤完成电阻测量。
(1)旋动部件 (选填“S”或 “T”),使指针对准电流的“0”刻线;
(2)将K旋转到欧姆挡“”的位置;
(3)将插入“+”、“-”插孔的两表笔短接,旋动部件 (选填“S”或 “T”),使指针对准电阻的 (选填“0刻线”或“刻线”);
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,将下列操作步骤按 的顺序进行操作,再完成读数测量。
A.将K旋转到电阻挡“”的位置
B.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
C.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
(5)某次测量时,多用电表表盘指针如图所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“×10”,则的测量值为 Ω。
【答案】 S T 0刻线 ACB 60
【详解】(1)[1]在测量前,旋转机械调零旋钮S,使指针对准电流的“0”刻线;
(3)[2][3]进行欧姆调零时,将两个表笔短接,旋动欧姆调零旋钮T,使指针对准电阻的0刻线;
(4)[4]测量电阻时,如果发现指针偏转角度过小,说明电阻较大,应该选用高挡位,从新进行欧姆调零,因此先将挡位调到“”,然后进行欧姆调零,在进行电阻的测量,因此顺序ACB。
(5)[5]选用欧姆挡的倍率为“×10”,则
8.(24-25高二上·广东·期中)某同学测量一个约的电阻的阻值。
(1)他首先利用多用电表欧姆挡测量该未知电阻的阻值,图甲中有A、B、C三个旋钮,在测电阻时,依次的调节顺序是 (填“ABC”“BCA”或“ACB”)。
(2)将选择开关旋至欧姆挡“”倍率处,正确测量完成后示数如图乙所示,则该电阻的阻值为 。
(3)他进一步采用伏安法精确测量该电阻的阻值。采用的电压表的内阻约为,电流表的内阻约为,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,计算结果由计算得出,式中与分别为电压表和电流表的读数;若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为和,则 (填“”或“”)更接近待测电阻的真实值。
【答案】(1)ACB
(2)
(3)
【详解】(1)在测电阻时,应先调节A(指针定位螺丝)使指针指在电阻的刻度处,然后旋动C(功能选择开关)至合适的倍率,最后将两表笔短接并调节B(欧姆调零旋钮)进行欧姆调零,所以正确顺序为ACB。
(2)由图乙可知,待测电阻的阻值为
(3)由于待测电阻满足
所以为大电阻,电流表应采用内接法,即采用图(a)接法,更接近待测电阻的真实值。
9.(24-25高二上·广东东莞·期中)某物理课外实验小组为了测量某未知小阻值电阻Rx的阻值,制定了三种测量方案。
(1)方案一:用欧姆表测电阻
a.在进行正确机械调零后,将欧姆挡的选择开关拨至×1挡,先将红、黑表笔短接,让指针指在 (选填“左侧”或“右侧”)零刻度线上。
b.欧姆表指针如图甲所示,可得未知电阻的阻值约为 Ω。
(2)方案二:用伏安法测电阻
设计了如图乙所示的实验电路,电压表的示数为2.8V,电流表的示数为80mA,则由此可得未知电阻的阻值为 Ω。为了减小实验中的测量误差,应该尽量选用内阻值较大的 (选填“电压表”或“电流表”)。
(3)方案三:用替代法测电阻
a.如图丙所示,将电阻箱R的阻值调到最大,闭合开关和,调节电阻箱R,使电流表示数为,读出电阻箱的示数,其中为保护电阻,阻值未知;
b.开关闭合,断开开关,调节电阻箱R,使电流表示数仍为,读出电阻箱的示数;
c.则可得出电阻= Ω
d.实验中电流表不是理想电流表,其内阻对电阻的测量值 (选填“有”或“无”)影响。
【答案】(1) 右侧 36
(2) 35 电压表
(3) 34 无
【详解】(1)[1]欧姆调零时,需将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器让电流表满偏,即让指针指在右侧零刻度线上;
[2]图甲可知,未知电阻阻值
(2)[1]由欧姆定律得
[2]这里的误差主要来源于电压表的分流,所以为了减小电压表的分流影响,应该尽量选用内阻值较大的电压表;
(3)[1]由于两次的电流相同,故两次的总电阻也相同,即
代入题中数据得
[2]若考虑电表影响,由于两次电流相同,所以两次的总电阻还是相同,则有
整理得
故实验中电流表不是理想电流表,其内阻对电阻的测量值不影响。
地 城
考点04
电路、电能的计算
1.(24-25高二上·广东深圳·期中)以下为某电动玩具电路结构的简略图。已知电源电动势,内阻,指示灯额定电压为,电阻,电动机额定功率,电动机内部电阻值。当滑动变阻器调节到适当位置时,指示灯和电动机恰好同时达到额定功率。(忽略由于温度变化而引起的电阻变化)求:
(1)此时滑动变阻器的阻值;
(2)该电动玩具的机械效率(电动机的机械功率与电源输出电功率之比)。
【答案】(1)
(2)62.6%
【详解】(1)由于灯泡达到额定功率,故灯泡电压为
根据欧姆定律
解得
电动机电流
解得
根据闭合电路欧姆定律
解得
(2)根据焦耳定律,电动机损耗的热功率为
解得
电动机的机械功率
路端电压
电源的输出功率
解得
2.(24-25高二上·广东梅州·期中)如图所示,一对间距、竖直放置的平行金属板、分别接于电路中电阻箱的两端,平行金属板间产生的电场可视为匀强电场。现将一质量为、带电量绝对值为的带电小球,用质量不计的绝缘细线悬挂于电场中某点。闭合,电阻箱的阻值调到,小球静止时悬线与竖直方向的夹角。电源电动势,内阻,取,。求:
(1)判断小球的电性,并简要说明判断依据;
(2)平行金属板、间的电压;
(3)此时电源的总功率和小灯泡的功率。
【答案】(1)带正电,见解析
(2)
(3),
【详解】(1)根据图示可知,小球受电场力方向向右,与电场强度方向相同,则小球带正电。
(2)根据小球的平衡条件有
代入数据可得
(3)回路中的电流
电源总功率
小灯泡两端的电压
小灯泡的功率
3.(24-25高二上·广东中山·期中)如图所示,电源的电动势,内阻不计。电阻,C为极板水平放置的平行板电容器,其电容,极板长,极板的间距,图中虚线到两极板的距离相等。为屏,与虚线垂直,到极板右侧的距离。有一电子束紧贴下极板以水平速度连续不断地射入电容器。已知电子的电荷量,质量,忽略场的边缘效应及电子所受的重力。闭合开关S,求:
(1)充电完成后,平行板电容器极板上所带的电荷量;
(2)电子打到屏上的位置与点的距离。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由闭合电路欧姆定律得,电路中的电流
电容器两板间的电压
极板上所带的电荷量
解得
(2)电子在极板间做类平抛运动,设电子在极板间运动的加速度大小为,穿过电容器的时间为,穿出电场时电子偏转的距离为,则有电容器两板间的场强
其中,,
设电子从穿出时,沿电场强度方向的速度为,穿出后到达屏所经历的时间为,在此时间内电子在方向移动的距离为,则有 ,
电子到达屏上的位置离点的距离为
解得
4.(24-25高二上·广东潮州·期中)如图所示,定值电阻,R为电阻箱,其最大阻值为,电压表为理想电表,当电阻箱示数时,电压表读数为;当电阻箱示数时,电压表读数为,求电源的电动势E和内电阻r。
【答案】,
【详解】根据闭合电路的欧姆定律可得,
代入数据解得,
5.(24-25高二上·广东河源·期中)面对当今世界能源危机,我国大力推广新能源汽车,某纯电汽车内部有两套电源系统:一套是高压动力电池系统,动力电池满电时电池储存的电能为,车辆百公里综合电耗为;另一套为低压照明电池系统,内部电路如图所示,电源电动势、内阻,电动机M的内阻,灯泡L标有“12V 24W”字样且内阻恒定。
(1)动力电池系统在满电条件下,求该电车的续航里程x;
(2)照明电池系统中,闭合开关S,若灯泡L恰好正常发光,求电源输出功率和电动机输出功率。
【答案】(1)
(2),
【详解】(1)由题意可得,动力电池系统在满电条件下,该电车的续航里程为
解得
(2)照明电池系统中,闭合开关,灯泡L正常发光,根据闭合电路欧姆定律有
对电源,输出功率
解得
对于灯泡有
电动机输出功率
解得
6.(24-25高二上·广东深圳·期中)工业上在生产氢气时会用到电解槽,其中PEM水电解槽以固体质子交换膜PEM为电解质,以纯水为反应物。由于电解槽采用零间距结构,欧姆电阻较低,可以显著提高电解过程的整体效率。如图所示,电解槽和电炉丝并联接到电源上,电源内阻,电炉丝电阻,电解槽电阻。当闭合、断开时,电炉丝消耗的功率为;当都闭合时,电炉丝消耗的功率为(电炉丝电阻不变)。试求:
(1)电源电动势;
(2)都闭合时,流过电解槽的电流的大小;
(3)都闭合时,电解槽消耗的电功率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)当闭合、断开时,则通过电炉丝的电流满足
根据闭合电流欧姆定律,电源的电动势为
解得
(2)当闭合、闭合时,通过电炉丝的电流满足
电炉两端电压为
通过电源的电流为
通过电解槽的电流为
解得
(3)电解槽消耗的电功率为
解得
7.(24-25高二上·广东潮州·期中)如图甲所示的电路中,使滑动变阻器的滑片位置从最右端滑动到最左端,测得电压表V随电流表A的示数变化的图像如图乙所示,不计电表内阻的影响。求:
(1)定值电阻R0的阻值和滑动变阻器的最大阻值Rm;
(2)电源的电动势E和内阻r。
【答案】(1),
(2),
【详解】(1)当滑片滑到最左端时,滑动变阻器接入电路阻值为0,此时回路电流最大,根据欧姆定律结合图乙可得
滑动变阻器的触头在最右端时,滑动变阻器接入电路阻值最大,此时回路电流最小,结合图乙可得
解得
(2)根据闭合电路欧姆定律可得
可知图线斜率的绝对值等于内电阻,则有
将滑动变阻器滑到最左端时,有
8.(24-25高二上·广东广州·期中)某实验小组设计了测油滴电量的装置,其原理简化如图所示。在真空绝缘容器中有正对的两平行金属板A和B,从A板上小孔进入两板间的油滴因摩擦而带电。两板间相距d=0.6m,B板接地(电势为0)。电源电动势E0=300V,内阻r=1.0Ω,保护电阻R0=19.0Ω,电阻箱的阻值R可调。当电键S1闭合、S2断开时,从显微镜中发现有一个小油滴P正好在两板正中间处于静止状态。然后调节电阻箱R=5.0Ω,再闭合电键S2,油滴将下落。已知该油滴的质量为,取g=10m/s2,求:
(1)求电键S2闭合后,AB板间场强E的大小;
(2)求油滴P的带电量q的大小;
(3)求静止时油滴P的电势能Ep。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)电键S2闭合后,根据闭合电路欧姆定律可得
则AB板间电压为
AB板间场强大小为
(2)当电键S1闭合、S2断开时,从显微镜中发现有一个小油滴P正好在两板正中间处于静止状态,有
则AB板间场强大小为
根据受力平衡可得
解得油滴P的带电量的大小为
(3)根据
,
可得
则静止时油滴P的电势能为
9.(24-25高二上·广东广州·期中)如图所示,一电荷量带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点,电键S合上后,当小球静止时,细线与竖直方向的夹角(;已知两板相距,电源电动势,内阻,电阻,。g取。已知:,。
(1)求平行金属板左右板间的电势差U?
(2)求出带电小球的质量m?
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)外电路的总电阻为
干路电流为
由图可知,平行金属板左右板间的电势差等于电源的路端电压
(2)平行金属板间电场强度为
根据平衡条件得
解得
10.(24-25高二上·广东惠州·期中) 如图所示的电路中,电源电动势20V、内阻3Ω,定值电阻 ,,滑动变阻器 可调节范围0~10Ω,一对边长 的正方形金属板水平放置,板间距 。闭合开关S,电路稳定后一质量、电荷量绝对值为的带负电微粒,从两金属板左侧中点以速度沿平行于金属板方向射入电场。不考虑空气阻力,重力加速度,求:
(1)若微粒沿直线射出电场,求此时两金属板间电压和滑动变阻器 连入电路部分的电阻;
(2)为使微粒恰好从上极板的右端边缘飞出,求滑动变阻器 连入电路部分的电阻。
【答案】(1)2V,2Ω
(2)4.5Ω
【详解】(1)若微粒沿直线射出电场,则微粒做匀速直线运动,则有
解得
根据闭合电路欧姆定律有
对滑动变阻器 有
解得
(2)微粒恰好从上极板的右端边缘飞出,根据牛顿第二定律有
微粒做类平抛运动,则有
,
解得
根据闭合电路欧姆定律有
对滑动变阻器 有
解得
地 城
考点05
使用:电池电动势和内阻的测量
1.(24-25高二上·广东广州·期中)某学习小组要测量一节干电池的电动势和内阻(约),实验室提供的器材有:
电压表(量程,内阻约);
电流表(量程,内阻约);
滑动变阻器(最大阻值为);
定值电阻(阻值为);
开关一个,导线若干。
(1)实验过程中该小组在记录电压表和电流表示数时发现,电压表示数的变化范围比较小。该小组改进了实验方案,测出几组电流、电压的数值,描绘出图像,如图丙。请用笔画线代替导线将实物图甲补充完整 。
(2)图乙为电压表表盘,其读数为 ;
(3)由图丙知该电池的电动势 ,内电阻 。(结果均保留两位小数)
【答案】(1)见解析
(2)1.20
(3) 1.50 0.79
【详解】(1)该小组在记录电压表和电流表示数时发现,电压表示数的变化范围比较小,为了使电压表示数变化范围大一些,可将定值电阻与电源串联,当成一个等效电源,增大等效电源的内阻;电流表相对于电源应采用外接法,则完整的实物连线如图所示
(2)电压表量程为3V,分度值为,由图乙可知其读数为。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
由图丙可知该电池的电动势为
图像的斜率绝对值为
可得内阻为
2.(24-25高二上·广东佛山·期中)某学习小组利用以下器材测量新干电池的电动势和内阻:
A.新干电池2节:每节电池电动势略大于,内阻约
B.电压表:量程,内阻约
C.电压表:量程,内阻约
D.电流表A:量程,内阻为
E.滑动变阻器:规格
F.不同规格的定值电阻若干、开关、导线。
(1)图为学习小组设计的电路图,为了使测量结果尽可能准确,应选用电压表 (选填“”或“”)。
(2)闭合开关前,甲同学先将滑动变阻器的滑片P移到最右端,请问甲同学的操作是否合理 ?请判断并说明理由:
(3)将滑动变阻器的滑片置于合适位置后,闭合开关,开始测量。由于电池组的内阻较小,导致移动滑动变阻器的滑片时, (选填“电压表”或“电流表”)无法有效读取多个数据。
(4)学习小组对实验进行改进如图:将一个阻值为的定值电阻串联在电路中。闭合开关,记录数据,并描绘出图线(图)。由图线可得,一节干电池的电动势 ,内阻 Ω。(结果均保留2位小数)
【答案】(1)
(2) 合理 为了保护电路,实验前应该把滑动变阻器阻值调到最大,即滑片P移到最右端。
(3)电压表
(4) 1.55 0.80
【详解】(1)题意知电源总电动势约为3V,为了使测量结果尽可能准确,应选用电压表。
(2)[1][2]合理,为了保护电路,实验前应该把滑动变阻器阻值调到最大,即滑片P移到最右端。
(3)由于电源内阻较小,所以电源内阻分压小,故路端电压变化幅度小,即电压表变化小,则电压表无法有效读取多个数据。
(4)[1][2]设一节干电池电动势、内阻分别为E、r,根据闭合电路欧姆定律得
补全图像如下。
从图像可得电动势
解得
图线斜率绝对值
代入题中数据,解得
3.(24-25高二上·广东河源·期中)某实验小组测量“水果电池”的电动势和内阻。
(1)某同学先用多用电表粗测该水果电池的电动势,他把多用电表的选择开关旋转至直流电压5V挡,正确测量时表盘指针如图甲,读数为 V。
(2)为了更准确地测量电动势和内阻,他们在实验室找到了下列器材:
A.电流表G(量程为0~1mA,内阻为500Ω)
B.电阻箱R(0~9999Ω)
C.定值电阻
D.定值电阻
E.定值电阻
F.开关、导线若干
①由于没有电压表,同学们需要把电流表G改装成量程为4.5V的电压表,则需要把电流表G与定值电阻 (选填“”“”或“”)串联,改装成电压表;
②同学们根据器材设计了如图乙所示测量电路,正确连好电路。实验中通过调节电阻箱的阻值,记录电阻箱的阻值R及相应电流表G的示数I,某次实验时电流表G的指针指示的电流值为0.4mA,则此时水果电池的输出电压为 V;
③测得多组数据,作出图像,如图丙,不考虑电压表支路分流的影响,则该水果电池的电动势为 V,内阻 。(结果均保留2位有效数字)
【答案】(1)3.80
(2) R3 1.8 4.0 2.0
【详解】(1)多用电表的选择开关旋转至直流电压5V挡,精度为0.1V,可知,该电压读数为3.80V。
(2)①[1]根据改装原理,改装后电压表内阻为
定值电阻的阻值
故定值电阻选择。
②[2]当电流表G的指针指示的电流值为0.4mA时,电源输出电压为
结合上述解得U=1.8V
③[3][4]根据闭合电路欧姆定律,则有
变形得
结合图像有,
解得,
4.(24-25高二上·广东广州·期中)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知R0 = 2 Ω。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 。
实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法I:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U1 − I1的值,断开开关S0
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关S0,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据U2 − I2的值,断开开关S0
⑤分别作出两种情况所对应的U1 − I1和U2 − I2图像
(2)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时U1 = V。
(3)根据测得数据,作出U1 − I1和U2 − I2图像如图丁所示。根据图线求得电源电动势E = ,内阻r = 。(结果均保留两位小数)
【答案】(1)
(2)1.30
(3) 1.80 V 2.50 Ω
【详解】(1)根据图甲所示的电路图,实物连接如图所示
(2)量程为3 V的电压表分度值为0.1 V,需要估读到分度值的下一位,由图丙可知电压表读数为
(3)[1]当单刀双郑开关接1时,电流表示数为零时,电压表测量准确,故电动势为U1 − I1的纵轴截距,则有
[2]当单刀双掷开关接2时,电压表示数为零时,电流表测量准确,由U2 − I2图像可知此时电路电流为0.40 A,根据闭合电路欧姆定律可知
解得内阻为
5.(24-25高二上·广东佛山·期中)小明利用所学物理知识分别探究了以下两个实验。
(1)图(a)是“测量电源的电动势和内阻”实验的实物连线图,在闭合开关S前,应将滑动变阻器滑片调到 (选填“a”或“b”)端。正确操作得到数据绘图如图(b)所示,则该电源的电动势为 V,内阻为 .(结果均保留三位有效数字)
(2)多用电表可检测大电解电容器的漏电情况,用多用电表表笔的金属部分将电容器两极短接,让电容器充分放电,选用多用电表欧姆挡经过正确调零后,让 (选填“红”或“黑”)表笔与电容器正极相连。若电表指针先逐渐向右偏转再缓慢回到欧姆表盘最左端的“∞”刻度处,说明电容器 (选填“有”或“无”)漏电。
【答案】(1) b 2.95 1.90
(2) 黑 无
【详解】(1)[1]在闭合开关S前,为保护电器安全,应将滑动变阻器滑片调到b端。
[2][3]根据
U=E-Ir
可知该电源的电动势为2.95V,内阻为
(2)[1]选用多用电表欧姆挡经过正确调零后,让黑表笔与电容器正极相连。
[2]若电表指针先逐渐向右偏转再缓慢回到欧姆表盘最左端的“∞”刻度处,说明电容器两板间电阻无穷大,说明电容器无漏电。
6.(24-25高二上·广东·期中)“争先”学习小组正在测量一节新干电池的电动势和内阻,一部分同学设计的实验方案如图甲所示。
(1)实验室为同学们提供了实验所需器材,同学们正确连接电路并进行实验,观察到的实验现象是( )
A.无论如何调节滑动变阻器的阻值,电流表的示数变化都很小
B.无论如何调节滑动变阻器的阻值,电压表的示数变化都很小
(2)同学们经过讨论,发现在干路中串联一个定值电阻可以解决上述问题,设计的实验电路图如图乙所示。再次进行实验,实验中多次移动滑动变阻器的滑片,记录多组电压表的示数和电流表的示数,根据实验数据,作出的图像如图丙所示,已知定值电阻,根据图线可知,该干电池的电动势 V、内阻 。(结果均保留两位小数)
(3)如果不考虑偶然误差,根据改进后的实验方案所测得的电池电动势 其真实值,内阻 其真实值。(均填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】(1)B
(2) (1.47~1.49均可) (0.18~0.23均可)
(3) 小于 小于
【详解】(1)电压表测量外电路的电压,由于新干电池的内阻很小,所以外电路电压变化不明显,即无论如何调节滑动变阻器的阻值,电压表的示数变化都很小。
故选B。
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可知
结合题图丙可知,干电池的电动势
解得
(3)[1][2]由于电压表的分流,路端电压越大,通过电压表的电流越大,实际电流比电流表的示数大的就越多,实际的U−I图像的斜率比实验的U −I图像斜率大,在纵轴的截距比实验值大。故电动势测量值小于真实值,内阻测量值小于真实值。
7.(24-25高二上·广东江门·期中)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:
电压表(量程0 ~ 3V,内阻很大);
电流表(量程0 ~ 0.6A);
电阻箱(阻值0 ~ 999.9Ω);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a),完成图(b)中的实物图连线 。
(2)调节电阻箱到最大阻值,闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻,记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的图像如图(c)所示,则干电池的电动势为 V(保留3位有效数字)、内阻为 (保留2位有效数字)。
(3)由于电压表内阻不是无穷大,本实验干电池内阻的测量值 (填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)
(2) 1.48 0.62/0.63/0.64/0.65/0.66
(3)偏小
【详解】(1)根据电路图,实物图连接如下
(2)[1][2]由闭合电路欧姆定律得
故图像纵截距表示电动势,结合题中图像,得
图像斜率绝对值表示电源内阻大小,故
(3)由于电压表内阻不是无穷大的,所以实验测得的是电压表的内阻和电源内阻的并联值,电阻越并越小,即实验中测得的电池内阻偏小。
8.(24-25高二上·广东广州·期中)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有:电压表量程,内阻约为、电流表量程、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
考虑电流表内阻影响
(1)用图所示电路测量电流表的内阻。从图电压表和电流表读数可得电流表内阻 保留位有效数字。
(2)用图所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用、、和表示。则干电池电动势 用、和表示。
(3)调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图所示的图像。则待测干电池电动势 保留位有效数字、内阻 保留位小数。
【答案】(1)1.0
(2)
(3) 14.0 1.0
【详解】(1)由图2可知,电压表读数为
电流表读数为
根据欧姆定律可得电流表内阻为
(2)由闭合电路欧姆定律可知,干电池电动势的表达式为
(3)[1][2]根据变形为
根据图像可知,纵截距
斜率的绝对值
所以待测干电池电动势为
电源内阻为
9.(24-25高二上·广东惠州·期中)某同学设计了如图(a)所示的电路,既可以测量未知电阻,又可以测量电源电动势E和内阻r。提供的器材如下:待测电源、待测电阻、滑动变阻器一个、电流表一只(内阻已知)、电压表一只(内阻未知)、开关两个、导线若干。
(1)为实现上述目的,请完善图(b)中的实物图连接 ;
(2)为保证电路安全,闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑至 (选填“最左端”或“最右端”)
(3)该同学实验的主要步骤有:
①闭合、,多次调节滑动变阻器,记录对应的电压表示数U和电流表示数I;
②闭合,断开,多次调节滑动变阻器,记录对应的电压表示数U和电流表示数I;
③根据记录的数据,作出两条图象如图(c)所示,由图象可得,电动势 ,内阻 ,待测电阻 (均用b、、、表示)。
【答案】(1)
(2)最左端
(3) b
【详解】(1)电路连线如图
(2)为保证电路安全,闭合开关前,滑动变阻器滑片应滑至阻值最大处,即最左端;
(3)[1][2][3]闭合、时,由闭合电路欧姆定律可知
闭合,断开,由闭合电路欧姆定律可知U=E-I(r+Rx+RA)
结合图像可知电源电动势为E=b,,
可得,
10.(24-25高二上·广东广州·期中)新能源汽车已经普遍走进了我们的生活,某校学生实验小组通过网络查找了某种知名的小型电池铭牌,电池采用的是“刀片电池”技术。现将该电池内其中一块电芯拆解出来,用游标卡尺准确测量其厚度,结果如图甲所示。然后测量其电动势E和内阻r。某同学利用图乙所示的电路图进行测量:
(1)一块刀片电芯厚度为 mm。
(2)根据实验室中的实验器材和老师的建议,最终确定了如图(a)所示的实验电路,其中电压表量程为3V,电流表量程为0.6A,R0为保护定值电阻。某次测量时电流表和电压表的示数如图(b)所示,则电流I= A,电压U= V。
(3)实验小组的同学闭合开关S,多次调节滑动变阻器,读出多组电流表示数I和对应的电压表示数U,由测得的数据绘出了如图所示的U—I图线,则电源的电动势E= ,内阻r= (结果用a、b和R0表示)。
(4)在上述实验中存在系统误差。在下列所绘图像中,虚线代表没有误差情况下电压真实值与电流真实值关系的图像,则下图中能正确表示二者关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】(1)13.50
(2) 0.40 1.30
(3) a
(4)A
【详解】(1)根据游标卡尺的读数规律,该读数为
(2)[1]由于电流表量程为0.6A,一小格为0.02A,所以电流为0.40A;
[2]电压表量程为3V,一小格为0.1V,所以电压为1.30V。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得
结合图像可得
,
解得
(4)本实验方案的系统误差是由于电压表分流,则有
由此可知,随着电压U增大,I测与I真偏差增大,则真实图线纵截距更大,当U等于零时,I测与I真相等,即两图线的横截距相等。
故选A。
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