专题05 实验题(期末真题汇编)高二物理上学期人教版
2025-11-23
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内容正文:
专题05 实验题
考点01力学实验
考点02 电学实验
地 城
考点01
力学实验
1.(23-24高二上·江苏南通海门区·期末)某小组同学进行“验证动量守恒定律”的实验,装置如图所示,用天平称得入射小球A的质量m1,被碰小球B的质量m2。
实验主要步骤如下:
①按图所示组装器材并调节斜槽末端水平。在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线在水平面上的投影O;
②先不放B球,使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下,记下A球落地点;
③再把B球静置于水平槽前端边缘处,让A球仍从C处由静止滚下。记录纸上的O点是铅垂线所指的位置,分别记下A、B球落地点。
(1)为检验两球大小是否相同, 用图乙中游标卡尺的 (选填“a ”或“b ”)测量爪测量小球的直径。
(2)下列实验要求中正确的是 。
A.用铅垂线检查斜槽末端是否水平
B.必须测量小球释放点到斜槽末端水平的高度
C.利用复写纸与白纸记录小球的落点,实验过程中不可移动白纸的位置
(3)如图所示,多次释放A球后,取各落点位置的平均值,记录纸上一共有三个落地点:M、P、N,步骤②中未放B球时,A球落地点是记录纸上的 (填M、P或者N)点。
(4)测得各落点M、P、N到O点的距离分别为x1、x2、x3。碰撞前后满足 (用m1、m2、x1、x2、x3表示),即可验证动量守恒定律。
(5)某小组通过上述步骤成功验证动量守恒后,用B球碰撞A球重复以上操作步骤,对实验结果有没有影响?简述理由 。
2.(24-25高二上·浙江金华十校·期末)如图甲所示为“研究碰撞中动量守恒”的实验装置。实验时,先让质量为的小钢球A从斜槽上某一位置由静止开始运动,从轨道末端水平抛出,落到水平地面上P点,然后再把质量为的小钢球B放到轨道末端处于静止,再让小钢球A从斜槽开始运动,在轨道末端与小钢球B发生对心碰撞,结果小球B落到水平地面上N点,小球A落到水平地面上的M点。
(1)实验中,必须要测量的物理量有__________。
A.小球开始释放的高度h B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平距离 D.小球A、B的质量、
(2)实验中,下列说法正确的是__________。
A.斜槽一定要光滑
B.两球半径一定要相同
C.两球质量关系一定要满足
(3)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹,如图丙所示。多次试验后,白纸上留下了7个印迹,如果用画圆法确定小球的落点P,图中画的三个圆最合理的是 (填字母代号);
(4)若某次实验时, A、B两钢球落地点分布如图乙所示,M、P、N与O点(O点是水平轨道末端正下方的投影)距离分别为、、,若满足 (用、、、、表示),则该碰撞前后动量守恒。若还满足 (用、、表示),则说明该碰撞为弹性碰撞。
3.(24-25高二上·山东青岛·期末)如图所示,利用气垫导轨来验证动量守恒定律,是两个安有遮光条的滑块,是两个光电门。实验时先用天平测出的质量分别为和。初始时刻,两滑块静止在图示位置,轻推滑块让两滑块相向运动,在两个光电门之间发生碰撞,碰撞后两滑块均反弹。通过光电门M测出碰撞前后A滑块遮光条的遮光时间和,通过光电门N测出碰撞前后B滑块遮光条的遮光时间和。数据处理时,利用遮光条的宽度和遮光时间求出两滑块碰撞前后的速度大小。
(1)下列有关此实验的说法正确的是_______
A.实验前需要调整气垫导轨倾角来平衡摩擦力
B.气垫导轨没有充气前,滑块严禁在轨道上滑动
C.为了使两滑块碰撞后都反弹,必须要求质量大的滑块碰撞前速度大
D.若两滑块遮光条宽度相等,即使不测量遮光条宽度,也能验证动量守恒定律
(2)通过实验获得三组实验数据,如下表所示。是滑块碰撞前的速度,是滑块碰撞后的速度,由表格中的数据推算,第三次实验时A滑块的质量为 (结果保留两位有效数字);
实验次数
A滑块质量
B滑块质量
碰前时间
碰后时间
碰前速度
碰后速度
碰前动能之和
碰后动能之和
1
0.18
0.18
0.043
0.034
0.036
0.046
0.465
0.435
0.0506
0.0448
2
0.18
0.18
0.043
0.028
0.030
0.038
0.571
0.526
0.0753
0.0649
3
0.23
0.129
0.052
0.082
0.091
0.155
0.220
0.0212
0.0160
注意:表格中数据均采用国际单位制
(3)如果碰撞前后两滑块的总动能损失在以内,可以认定为弹性碰撞。利用表格中的数据判断,第一次实验的碰撞 (选填“是”或“不是”)弹性碰撞。
4.(24-25高二上·安徽十校·期末)如图甲所示,在水平气垫导轨上放置两个滑块,两滑块碰撞端分别安装撞针和橡皮泥,保证两者相撞后可以粘在一起运动。在滑块a上和其运动起点A处分别安装传感器,可测出之间的实时距离,如图乙所示。a的总质量为的总质量为。
(1)由图乙可知碰撞前,a的动量为 ;发生碰撞后b的速度为 (均保留两位有效数字);
(2)考虑到实际情况,若相对误差在以内即可认为碰撞过程中动量守恒,那么本次实验碰撞过程中动量 (填“守恒”或“不守恒”)。
5.(24-25高二上·浙江宁波九校联考·期末)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图甲所示,实验原理如图乙所示。
(1)实验室有如下、、三个小球,从中选出入射小球与被碰小球,则入射小球应该选取______;
A.直径质量
B. 直径质量
C.直径质量
(2)关于本实验,下列说法正确的是______;
A.小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止释放
B.必须测量出斜槽末端到水平地面的高度
C.实验中需要用到铅垂线
D.斜槽必须足够光滑且末端保持水平
(3)选取小题(1)中的两个小球完成实验后,用刻度尺测量、、与点的距离、,,若两球发生弹性碰撞,则下列式子成立的是______;
A. B. C.
6.(24-25高二上·江苏徐州第三中学·期末)“验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法,两个实验装置的别在于:①悬挂重垂线的位置不同;②图甲中设计有一个支柱(通过调整,可使两球的,球心在同一水平线上,上面的小球被碰离开后,支柱立即倒下),图乙中没有支柱,图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、点的竖直线上,重垂线只确定了O点的位置。(球A的质量为,球B的质量为)
(1)采用图甲的实验装置时,用20分度的游标卡尺测量小球的直径,则读数为 mm。
(2)实验中,两球质量需满足 (选填““大于”、“小于”或“等于”)
(3)比较这两个实验装置,下列说法正确的是( )
A.采用图甲的实验装置时,需要测出两小球的直径
B.采用图乙的实验装置时,需要测出两小球的直径
C.采用图乙的实验装置时,斜槽轨道末端的切线要求水平的,而采用图甲的实验装置则不需要
D.为了减小误差,无论哪个图,都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E.为了减小误差,采用图乙的实验装置时,应使斜槽末端水平部分尽量光滑
(4)若某同学按下图做实验时所用小球的质量分别为、,下图所示的实验记录纸上已标注了该实验的部分信息,若两球碰撞为弹性碰撞,请将碰后B球落点的位置记为F标注在下图中 。
为了验证动量守恒,还有同学设计出其他装置,如下:
(5)如图所示,使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的竖直墙上,把白纸和复写纸附在墙上,记录小球的落点。选择半径相等的小钢球A和硬塑料球B进行实验,测量出A、B两个小钢球的质量、,其他操作重复验证动量守恒时的步骤。、、为竖直记录纸上三个落点的平均位置,小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为,未放B球时,A球的落点是点,用刻度尺测量、、到的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为( )
A. B.
C. D.
(6)若用如图装置也可以验证碰撞中的动量守恒,实验步骤与上述实验类似。图中D、E、F到抛出点B的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为( )
A. B.
C. D.
地 城
考点02
电学实验
1.(24-25高二上·广东佛山普通高中·)小明和小迪做“探究影响感应电流方向的因素”实验。
(1)按图甲连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向左偏转;断开开关,接着 ,再次闭合开关后,发现电流计指针向右偏转。从而推断出电流计指针偏转方向与电流方向的关系。
(2)小明用图乙所示的装置做实验,将条形磁铁(下端为N极)从螺线管取出的过程中,观察到电流计指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿 方向。
(3)小迪用图丙所示的装置做实验。闭合开关,当导体棒 (选填“向左”或“向右”)切割磁感线运动时,可观察到电流计指针向左偏转。
2.(24-25高二上·河北石家庄·期末)某实验小组利用已有器材组装成简易多用电表,电路如图所示。实验室提供的器材有:
A.微安表G(,)
B.定值电阻
C.定值电阻
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.干电池一节(电动势,内阻)
F.转向开关一个,红、黑表笔各一支
(1)电路图中红表笔应和 (选填“”或“”)端相连,黑表笔应和 (选填“”或“”)端相连。
(2)转向开关接1时,改装成的电表为 (选填“电压表”、“电流表”和“欧姆表”),正中间刻度值为 。
(3)转向开关接3时,改装成的电表为 (选填“电压表”、“电流表”和“欧姆表”),正中间刻度值为 。
3.(24-25高二上·浙江金华十校·期末)(1)探究电磁感应现象应选用如图 (选填“甲”或“乙”)所示的装置进行实验。
(2)如图甲为探究一电容器充电特性的电路。两次实验中电容器的电荷量q随时间t变化图像如乙图中①②所示,第一次充电时电容器两端电压U与电荷量q变化图像如图丙所示。不计电源内阻,则__________。
A.第二次充电时,电容器图像斜率比丙图大
B.第一次充电过程中时刻比时刻电流小
C.①②两条曲线形状不同是由于R不同引起的
(3)下列实验中涉及的思想方法与“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验相同的是__________。
A.研究影响导体电阻因素的实验
B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.通过平面镜观察桌面的微小形变
4.(23-24高二下·广东深圳龙岗区·期末)当两种不同的导体构成闭合回路时,如果两个接点的温度不同,则接点间会有电动势产生,这种装置叫温差电源。已知某温差电源的电动势随两端温差变化的关系如图甲所示。物理兴趣小组欲通过测量温差电源电动势来间接测定两接点间温差。
(1)按照图乙所示安装实验器材。闭合电键前,电阻箱R0阻值应调到 (填“最小”或“最大”);调节并记录,此时电流表指针位置如图丙所,其读示数为 A;改变的阻值,记录多组数据,做出图像,如图丁所示。
(2)由图丁可得,此温差电源电动势 V。(结果保留两位有效数字)
(3)结合图甲信息,得出此时温差 。据此方案,电流表内阻对温差测量结果 (填“有”或“无”)影响。
5.(24-25高二上·北京朝阳区·期末)某小组完成“金属丝电阻率的测量”实验。
(1)如图1所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径为 mm。
(2)用多用电表欧姆挡粗测金属丝的阻值,将选择开关旋转到电阻“10”位置时,正确操作后发现指针的偏转角过大,接下来的正确操作步骤依次为:
①将选择开关旋转到电阻“ ”(选填“1”或“100”)位置;
②将红黑表笔短接并 ;(补充相应的操作内容)
③将红黑表笔分别接触待测金属丝的两端,指针静止时如图2所示,则金属丝的阻值约为 Ω;
④将选择开关旋转到OFF挡。
(3)为得到待测金属丝更精确的阻值,该小组采用图3所示的电路进行测量,可供选择的仪器:电流表A(量程,内阻约为)、电压表V(量程3V、内阻约为)、滑动变阻器、滑动变阻器、电源(电动势1.5V,内阻约为)、开关S及导线若干。
①为调节方便,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
②请用笔画线表示导线,在图4中将实物电路补充完整 。
③已知实验中所有器材均完好。闭合开关后,实验中将滑动变阻器触头从一端滑向另一端的过程中,两电表示数也随之变化但始终不为零,由此推断电路出现的故障是 。
6.(24-25高二上·北京朝阳区·期末)用如图a所示的电路观察电容器的充、放电现象,实验器材有电源、电容器、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻、单刀双掷开关、导线若干。电表均视为理想电表。
(1)先将开关S接1,电压表示数增大,最后稳定在。在此过程中,电流表的示数_____。(填选项前的字母)
A.先迅速增大后逐渐减小到趋于零
B.先迅速增大后稳定在某一非零数值
(2)然后断开开关S,将电流表更换成电流传感器,时将开关接2,此时通过定值电阻的电流方向为 (选填“a→b”或“b→a”),通过传感器将电流信息输入计算机,画出电流随时间变化的图像如图b所示,时电流约为。根据上述信息可得电阻的阻值为 ,图线与坐标轴所围阴影区域和非阴影区域的面积之比约为 。
7.(24-25高二上·四川成都·期末)甲同学在使用手电筒时发现灯泡发出的光变暗了,于是想到将手电筒里串联的两节旧干电池中的一节更换为同规格的新电池,将新、旧电池搭配使用。乙同学则指出课本必修第三册中在关于电池组相关内容中提到同型号的新、旧电池不合适组成电池组。于是,甲、乙两同学想设计方案来探究手电筒中将新、旧电池搭配使用是否合理。
Ⅰ.一节旧干电池的电动势约为1.4V,内阻约为几欧姆。为测量其电动势和内阻,实验室提供以下器材:电压表(量程0~3V,内阻很大),电流表(量程0~0.6A,内阻约2Ω),滑动变阻器(0~20Ω),开关S和导线若干。
(1)为尽量减小实验误差,实验电路图应采用 (填“图(a)”或“图(b)”)方案;
(2)通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U,利用这些数据画出了U﹣I图线,如图(c)所示。由图线得此干电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
Ⅱ.两同学获知手电筒中小灯泡的电阻为4Ω(电阻视为不变),且通过查阅资料得出电动势和内阻分别为(E1,r1)和(E2,r2)的两电池串联后形成的电池组的电动势为E1+E2,内阻为r1+r2。
(3)两同学获悉一节同型号新电池的电动势为1.5V,内阻为0.2Ω。若将已测得电动势和内阻的旧电池与一节同型号的新电池串联作为电池组为小灯泡供电时,电池组效率为η1;两节同型号的新电池串联作为电池组为小灯泡供电时,电池组效率为η2,则 。
8.(24-25高二上·广东东莞全统考·期末)电容储能已经在各个方面得到广泛应用,公交车以超级电容作为电能存储设备,可实现“一秒一公里”充电速度。某同学用图甲所示电路观察电容器的充、放电现象。现提供如下实验器材:电源E、电容器C、电阻箱、毫安表G、单刀双掷开关S和导线若干。
(1)根据图甲电路在图乙中用笔画线代替导线将实物电路连接完整 。
(2)对电容器充电时,应将单刀双掷开关掷向 (填“1”或“2”),充电电流 (填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“不变”)。
(3)放电过程中电容器两极板间电压与时间的图像和电容器所带电荷量与两极板间电压的图像正确的是________。
A. B.
C. D.
9.(24-25高二上·天津第一中学·期末)在“练习使用多用电表”实验中,所用多用电表如图甲所示。
(1)某次实验中,小明首先把选择开关置于欧姆挡“×10”倍率挡处,将红黑表笔短接进行欧姆调零,需要旋动 (选填“A”“B”或“C”)旋钮,使指针指在右端的零刻度;然后将红黑表笔接触待测电阻两端,发现指针偏转角度过大,因此需选择 (选填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡,并需 (填操作过程)后,再次进行测量。
(2)如图乙所示为某指针式多用电表欧姆挡的原理图,电源电压为1.5V,电流表可以测量的最大电流。使用时先将红、黑表笔短接,调节R使电流表的示数为;若在红、黑表笔间接入一个待测电阻时,电流表的示数变为,则的阻值为 Ω;若电源用久后,电动势变为1.35V,该表还可以正常欧姆调零,继续使用该表测量待测电阻时,则电阻的测量值 (选填“大于”、“等于”、“小于”)真实值。
10.(24-25高二上·河南郑州·期末)0.某同学想测量两节干电池组成电池组的电动势(约)和内电阻,有下列器材可供选用:
A.电流表:量程,内阻约为
B.电流表:量程,内阻约为
C.电压表V:量程3V,内阻约为
D.滑动变阻器,额定电流
E.定值电阻:阻值约为
F.定值电阻:阻值约为
G.待测电池组、开关、导线
(1)为了保证安全,通过干电池的电流不能超过,实验时要选择一个定值电阻接入电路,为了在安全的基础上让测量范围尽量大一些,测量尽可能准确,定值电阻应选用 ,电流表应选用 。(均填器材前的字母代号)
(2)为减小实验误差,请以笔代线,将图甲中实验器材间的连线补充完整 。
(3)实验时调节滑动变阻器得到若干组电压表读数和电流表读数,该同学根据数据作出图像如图乙所示。由图像可得,该电池组的电动势 ,内阻 。(结果均保留三位有效数字)
11.(24-25高二上·福建福州·期末)1.某实践探究小组同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池电动势E和内阻r。
(1)实验操作步骤如下:
①按图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 ;
②将滑动变阻器的滑片P滑到 端(选填“a”或“b”),闭合开关S;
③调节滑动变阻器,记录6组数据,如下表所示;
④断开开关,整理实验仪器。
次数
1
2
3
4
5
6
电压
1.34
1.30
1.26
1.22
1.17
1.12
电流
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
(2)实验测得的6组数据已在图像中描出,如图丙所示,请根据数据点位置完成图线。
(3)根据图丙中作出的图线求出电源电动势 V,内阻 。(结果均保留两位小数)
12.(24-25高二上·浙江宁波九校联考·期末)2.小明想用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向。器材有:一个绕向未知的线圈,一块条形磁铁,一只多用电表,导线若干。
(1)在测量前,首先进行的操作应是机械调零,需要调节部件 (填“a”“b”或“c”),使多用电表的指针指在表盘最 (填“左”或“右”)端的零刻度线位置;
(2)然后,小明将多用电表调节到10mA的挡位,并将多用电表和线圈按图甲连接。条形磁铁插入线圈中的某一瞬间,拍下多用电表指针如图丙所示,此时读数为 mA;
(3)为了使条形磁铁N极向下插入线圈时,多用电表正常工作(指针向右偏转),导线的缠绕方向应和图乙中的 (填“A”或“B”)相同。
13.(24-25高二上·湖北武汉常青联合体·期末)3.两个物理小组要测量一节新干电池的电动势和内阻(内阻较小),实验室有如下器材:
①电流表(量程,内阻约)
②电压表(量程,内阻约)
③电压表(量程,内阻约)
④变阻箱
⑤滑动变阻器(最大阻值)
⑥定值电阻(阻值)
⑦开关,导线若干。
某小组利用合适的电压表(示数为)、变阻箱(示数为)和定值电阻测量该电源电动势和内阻,设计的电路图如图所示。
为求出电源的电动势和内阻,该小组同学利用多次实验数据应该作出 图像(选填“”“”或“”),根据图像计算出图像的斜率为0.75,纵轴截距为0.68(单位均为国际单位制单位),由此可得该电源的电动势E为 V,内阻为 (结果保留2位小数)。
14.(24-25高二上·福建福州福建师范大学附属中学·期末)4.图甲为一个简单的多用电表的电路图,其中电源的电动势E=1.5V、内阻r=1.0Ω,电流表内阻Rg=10Ω、满偏电流Ig=100mA。该多用电表表盘如图乙所示,C为最上排刻度线的中间刻度。
(1)图甲中接A接线柱的应为 表笔(填“红”或“黑”)
(2)若选择开关接“1”,指针指在图乙所示位置时示数为 mA。
(3)若选择开关接“3”,该多用电表为量程50V的电压表,图甲中电阻R2= Ω。
(4)若选择开关接“2”,该多用电表可用来测电阻,C刻度应标为 。
15.(24-25高二上·湖北武汉常青联合体·期末)5.某高科技公司积极整合科技资源,加快形成新质生产力,开发了一种在低压真空环境中的化学气相沉积技术(LPCVD)。LPCVD技术能够利用气态化学反应在绝缘体表面形成一层均匀且薄薄的固态导电薄膜,能广泛的应用在半导体制造、异形物体表面耐磨涂层镀膜、超精密光学元件抗反射膜等。在某长方形绝缘基底上镀上一层薄薄的导电膜,科研小组采用如下的方式测量其薄膜厚度(涂层的截面如图1,待测材料形状如图2):
(1)用游标卡尺测量了该镀膜导电材料的截面,则 mm, mm。
(2)查阅该材料的技术资料得知,样品的电阻大约为,该研究小组利用现有如下器材可用于精确测量涂层阻值:
①电源(电动势为、内阻约为)
②学生电压表(量程、内阻约为)
③电流表头(量程、内阻)
④滑动变阻器(阻值范围),滑动变阻器(阻值范围),定值电阻
,定值电阻
⑤导线若干,开关一只
I.为了将电流表头改装为满偏电流为100mA的电流表A,需要 (“串联”或“并联”) (“”或者“”)的定值电阻。
II.设该段样品的长度为,金属薄膜的电阻率为,样品横截面为长方形,边长为、,金属膜的电阻为,则横截面上薄膜横截面积 (用、、、、表示)。
16.某兴趣小组测量一节干电池的电动势和内阻。
(1)(单选)首先考虑用多用电表直接测量干电池的电动势和内阻,但是多用电表___________
A.可以粗测电动势,不能粗测内阻
B.可以粗测内阻,不能粗测电动势
C.可以粗测电动势和内阻
D.既不可粗测电动势,也不可粗测内阻
(2)然后,某同学从实验室找到以下器材:
A.量程0-3V-15V的电压表,内阻约为或
B.量程的电流表,内阻约为或
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
E.开关、导线若干
①连接电路如图(a)所示,点应连接在 (选填“A”、“B”或“C”)点;
②为了实验操作方便读数准确,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
(3)为更准确测量干电池电动势和内阻,某同学设计了如图(b)所示的电路,闭合开关,将开关接在端,调节电阻箱的阻值,记录多个电压表和电流表的示数,作出图线,如图(c)中图线1所示,图线1与轴和轴的截距分别为和。保持开关闭合,再将开关接在端,调节电阻箱的阻值,记录多组电压表和电流表的示数,作出图线。如图(c)中图线2所示,图线2与轴和轴的截距分别为和。从尽可能减小电表引起的系统误差的角度可得,电动势 ,内阻 。(用、、、表示)
17.(24-25高二上·湖北武汉部分重点中学·期末)7.多用电表是一种多功能仪表。
(1)关于多用电表的使用,下列说法中正确的是( )
A.使用多用电表前,需调整指针定位螺丝,使指针指到电流表表盘的零刻度
B.在使用欧姆挡进行欧姆调零时,需要指针指向表盘最左端零刻度
C.使用欧姆挡时,如果正确进行欧姆调零,欧姆表盘中值电阻等于欧姆表的内阻
D.欧姆表表盘刻线左边稀疏,右边密集
(2)用多用电表测量一个未知阻值的电阻,先将选择开关旋到欧姆挡“×100”的位置,发现指针偏转角度很小,则应将选择开关旋到欧姆挡“ ”的位置(选填“×10”或“×1k”);
(3)用多用电表测量二极管的正向电阻,应选下图中的___________(选填“A”或“B”)连接方式;
A. B.
(4)用欧姆挡进行欧姆调零时发现,不管怎么调节欧姆调零旋钮,指针都无法到达零刻线(在零刻线左侧),此时若仍使用该电表进行电阻测量,则测量值会 (选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
18.(24-25高二上·福建福州·期末)有一长度为L、电阻率为ρ的圆柱形金属管,管内部中空,其横截面如图甲所示。现需要测量中空部分的横截面积S,某同学设计了一个实验方案,实验操作步骤如下:
(1)用多用电表“×1”挡粗测金属管的电阻,指针位置如图乙所示,则金属管的阻值为 Ω。
(2)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列器材:
A.电流表A(量程为0.6 A,内阻约为3 Ω);
B.电压表V(量程为3.0 V,内阻约为3 kΩ);
C.滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω);
D.电源E(电动势为3 V,内阻可忽略);
E.待测金属管Rx、开关S、导线若干。
下列给出的丙、丁两个电路中,更合理的是 (选填“丙”或“丁”)电路,利用此电路测得的电阻值 (选填“大于”或“小于”)真实值。
(3)用螺旋测微器测出金属管(如戊图)的直径d = mm。
(4)实验还需要直接测量的物理量有电压表示数U、电流表示数I,则金属管的中空截面积S = (结果用题目所给物理量U、I、L、ρ、d符号表示)。
19.(24-25高二上·云南昆明云南师范大学附属中学·期末)某学习小组用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表V1(量程0~1V,内阻约10kΩ)
B.电压表V2(量程0~10V,内阻约100kΩ)
C.电流表A(量程0~1mA,内阻约30Ω)
D.滑动变阻器R1(阻值范围0~10Ω)
E.滑动变阻器R2(阻值范围0~500Ω)
F.电源(电动势12V,内阻不计)
(1)为使测量尽量准确,电压表选用 ,滑动变阻器选用 。(均填器材的字母代号)
(2)在如图所示虚线框内画出测量Rx阻值的实验电路图。
(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会 (填“大于”“小于’或“等于”)其真实值,原因是 。
20.(24-25高二上·辽宁名校联盟·)0.实验过程中,可以采取多种方法测量电阻的阻值。
(1)同学甲用如图(a)所示的电路,测量待测电阻的阻值。某次实验中,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻的测量值为 (用题中所给物理量的字母表示)。若不考虑偶然误差,该测量值与的真实值相比 (填“偏小”或“偏大”)。
(2)同学乙用如图(b)所示的电路,测量待测电阻的阻值。操作步骤如下:①先将开关S接1。调节滑动变阻器,读出电流表的示数I;②再将开关S接2。保持不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,记下此时电阻箱的阻值为。则的测量值为 (用题中所给物理量的字母表示);电流表内阻对测量结果 (填“有”或“无”)影响。
21.某课外活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻,电压表和电流表内阻未知。
(1)按照图甲连接电路,将电阻箱R调到最大值,保持断开,将单刀双掷开关掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列电流表的读数I,作出图像如图乙所示,由图像的斜率和纵轴截距可求出电源电动势和内阻,由于电流表分压的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(2)将电阻箱R调到最大值后,闭合开关,将单刀双掷开关掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列电压表的读数U,作出图像如图丙所示,由于电压表分流的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)将乙、丙两个图像综合起来考虑,可以避免由于电表内阻带来的系统误差。测得图乙和图丙中图线斜率分别为,纵轴截距分别为,则电源的电动势 ,内阻 。
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专题05 实验题
考点01力学实验
考点02 电学实验
地 城
考点01
力学实验
1.(23-24高二上·江苏南通海门区·期末)某小组同学进行“验证动量守恒定律”的实验,装置如图所示,用天平称得入射小球A的质量m1,被碰小球B的质量m2。
实验主要步骤如下:
①按图所示组装器材并调节斜槽末端水平。在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线在水平面上的投影O;
②先不放B球,使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下,记下A球落地点;
③再把B球静置于水平槽前端边缘处,让A球仍从C处由静止滚下。记录纸上的O点是铅垂线所指的位置,分别记下A、B球落地点。
(1)为检验两球大小是否相同, 用图乙中游标卡尺的 (选填“a ”或“b ”)测量爪测量小球的直径。
(2)下列实验要求中正确的是 。
A.用铅垂线检查斜槽末端是否水平
B.必须测量小球释放点到斜槽末端水平的高度
C.利用复写纸与白纸记录小球的落点,实验过程中不可移动白纸的位置
(3)如图所示,多次释放A球后,取各落点位置的平均值,记录纸上一共有三个落地点:M、P、N,步骤②中未放B球时,A球落地点是记录纸上的 (填M、P或者N)点。
(4)测得各落点M、P、N到O点的距离分别为x1、x2、x3。碰撞前后满足 (用m1、m2、x1、x2、x3表示),即可验证动量守恒定律。
(5)某小组通过上述步骤成功验证动量守恒后,用B球碰撞A球重复以上操作步骤,对实验结果有没有影响?简述理由 。
【答案】 b AC/CA P m1 x2m1x1 m2x3 不再满足入射小球质量大于被碰小球的质量;入射球碰撞后会反弹;轨道摩擦力的冲量对系统的动量影响变大
【详解】(1)[1]由游标卡尺用途可知游标卡尺a测量爪测量小球内径,游标卡尺b测量爪测量小球外径,所以应选用b测量爪测量小球的直径,故填b;
(2)[2]A.铅垂线的作用是使斜槽末端水平,让碰撞过程中系统在斜槽末端的切线方向合力为零,满足动量守恒条件,故A正确;
B.小球从斜槽末端抛出做平抛运动,高度相同,得两球运动时间相同,不用测量小球释放点到斜槽末端水平的高度,故B错误;
C.实验中白纸上铺复写纸的目的是描绘落点的位置,复写纸的位置可以移动,但白纸的位置不可以移动,故C正确;
故选AC。
(3)[3]两球碰撞后A球速度会变小,B球速度会变大,所以未放B球时,A球速度会在大于碰撞后A球速度,小于B球速度,根据平运动规律可知,水平方向做匀速直线运动,可得A球落地点应是记录纸上的P点,故填P;
(4)[4]设入射小球碰撞前瞬间的速度为,碰撞后瞬间入射小球的速度为,被碰小球的速度为,两小球在空中的时间为;根据动量守恒知
则有
得
故填;
(5)[5]验证动量守恒实验中为了保证碰后入射小球不反弹,入射小球A质量需要大于被碰小球B质量,如果用B球碰撞A球重复以上操作步骤,不再满足入射小球质量大于被碰小球的质量;入射球碰撞后会反弹;轨道摩擦力的冲量对系统的动量影响变大,无法成功验证动量守恒,故填不再满足入射小球质量大于被碰小球的质量;入射球碰撞后会反弹;轨道摩擦力的冲量对系统的动量影响变大
2.(24-25高二上·浙江金华十校·期末)如图甲所示为“研究碰撞中动量守恒”的实验装置。实验时,先让质量为的小钢球A从斜槽上某一位置由静止开始运动,从轨道末端水平抛出,落到水平地面上P点,然后再把质量为的小钢球B放到轨道末端处于静止,再让小钢球A从斜槽开始运动,在轨道末端与小钢球B发生对心碰撞,结果小球B落到水平地面上N点,小球A落到水平地面上的M点。
(1)实验中,必须要测量的物理量有__________。
A.小球开始释放的高度h B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平距离 D.小球A、B的质量、
(2)实验中,下列说法正确的是__________。
A.斜槽一定要光滑
B.两球半径一定要相同
C.两球质量关系一定要满足
(3)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹,如图丙所示。多次试验后,白纸上留下了7个印迹,如果用画圆法确定小球的落点P,图中画的三个圆最合理的是 (填字母代号);
(4)若某次实验时, A、B两钢球落地点分布如图乙所示,M、P、N与O点(O点是水平轨道末端正下方的投影)距离分别为、、,若满足 (用、、、、表示),则该碰撞前后动量守恒。若还满足 (用、、表示),则说明该碰撞为弹性碰撞。
【答案】(1)CD
(2)B
(3)C
(4)
【详解】(1)小球离开斜槽后做平抛运动,小球抛出点的高度相等,小球做平抛运动的时间t相等,则碰撞前入射球的速度
碰撞后入射球的速度
碰撞后被碰球的速度
两球碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:m1v0=m1v1+m2v2
整理得:m1x2=m1x1+m2x3
实验需要测量小球的质量与小球做平抛运动的位移,实验不需要测量小球开始释放时的高度与抛出点到地面的高度,故选CD。
(2)A.只要入射球从斜面的同一高度由静止释放,小球到达斜槽末端时的速度相等,斜槽不一定要光滑,故A错误;
B.为时两球发生对心正碰,两球半径一定要相同,故B正确;
C.为防止两球碰撞后入射球反弹,入射球的质量应大于被碰球,即两球质量关系一定要满足m1>m2,故C错误。
故选B。
(3)实验结束后,舍掉误差较大的点,用尽量小的圆把落点圈在一起,圆心即为小球的平均落地点,则图中画的三个圆最合理的是C;
(4)[1][2]两球发生弹性碰撞,碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,以向右为正方向,若满足动量守恒定律则m1x2=m1x1+m2x3
若机械能守恒定律得:
解得:
可得 x1+x2=x3
3.(24-25高二上·山东青岛·期末)如图所示,利用气垫导轨来验证动量守恒定律,是两个安有遮光条的滑块,是两个光电门。实验时先用天平测出的质量分别为和。初始时刻,两滑块静止在图示位置,轻推滑块让两滑块相向运动,在两个光电门之间发生碰撞,碰撞后两滑块均反弹。通过光电门M测出碰撞前后A滑块遮光条的遮光时间和,通过光电门N测出碰撞前后B滑块遮光条的遮光时间和。数据处理时,利用遮光条的宽度和遮光时间求出两滑块碰撞前后的速度大小。
(1)下列有关此实验的说法正确的是_______
A.实验前需要调整气垫导轨倾角来平衡摩擦力
B.气垫导轨没有充气前,滑块严禁在轨道上滑动
C.为了使两滑块碰撞后都反弹,必须要求质量大的滑块碰撞前速度大
D.若两滑块遮光条宽度相等,即使不测量遮光条宽度,也能验证动量守恒定律
(2)通过实验获得三组实验数据,如下表所示。是滑块碰撞前的速度,是滑块碰撞后的速度,由表格中的数据推算,第三次实验时A滑块的质量为 (结果保留两位有效数字);
实验次数
A滑块质量
B滑块质量
碰前时间
碰后时间
碰前速度
碰后速度
碰前动能之和
碰后动能之和
1
0.18
0.18
0.043
0.034
0.036
0.046
0.465
0.435
0.0506
0.0448
2
0.18
0.18
0.043
0.028
0.030
0.038
0.571
0.526
0.0753
0.0649
3
0.23
0.129
0.052
0.082
0.091
0.155
0.220
0.0212
0.0160
注意:表格中数据均采用国际单位制
(3)如果碰撞前后两滑块的总动能损失在以内,可以认定为弹性碰撞。利用表格中的数据判断,第一次实验的碰撞 (选填“是”或“不是”)弹性碰撞。
【答案】(1)BD
(2)0.35
(3)不是
【详解】(1)A.气垫导轨的作用就是通过气垫将滑块与导轨分离,极大地减小摩擦力,所以实验中不需要调整气垫导轨倾角来平衡摩擦力,故A错误;
B.气垫导轨没有充气前,滑块与导轨之间摩擦力较大,若在轨道上滑动,会对导轨造成磨损,同时也影响实验精度,所以滑块严禁在轨道上滑动,故B正确;
C.两滑块碰撞后都反弹,与质量和速度大小关系无关,而是与碰撞的性质等因素有关,故C错误;
D.题意可知碰撞前后A的速度大小分别为
碰撞前后B的速度大小分别为
规定向右为正方向,由动量守恒有
联立以上,整理可得
d可以约掉,所以即使不测量遮光条宽度,也能验证动量守恒定律,故D正确。
故选BD。
(2)根据动量守恒有
代入题中第三次实验相关数据,解得
(3)根据表格数据,第一次碰撞前后两滑块的总动能损失为
故第一次实验的碰撞不是弹性碰撞。
4.(24-25高二上·安徽十校·期末)如图甲所示,在水平气垫导轨上放置两个滑块,两滑块碰撞端分别安装撞针和橡皮泥,保证两者相撞后可以粘在一起运动。在滑块a上和其运动起点A处分别安装传感器,可测出之间的实时距离,如图乙所示。a的总质量为的总质量为。
(1)由图乙可知碰撞前,a的动量为 ;发生碰撞后b的速度为 (均保留两位有效数字);
(2)考虑到实际情况,若相对误差在以内即可认为碰撞过程中动量守恒,那么本次实验碰撞过程中动量 (填“守恒”或“不守恒”)。
【答案】(1) 0.23 0.70
(2)不守恒
【详解】(1)[1]由图乙可得,碰撞前a的速度为
碰撞前a的动量为
[2]由图乙可知,发生碰撞后b的速度为
(2)二者共速后的动量为
相对误差为
根据题意可知本次实验碰撞过程中动量不守恒。
5.(24-25高二上·浙江宁波九校联考·期末)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图甲所示,实验原理如图乙所示。
(1)实验室有如下、、三个小球,从中选出入射小球与被碰小球,则入射小球应该选取______;
A.直径质量
B. 直径质量
C.直径质量
(2)关于本实验,下列说法正确的是______;
A.小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止释放
B.必须测量出斜槽末端到水平地面的高度
C.实验中需要用到铅垂线
D.斜槽必须足够光滑且末端保持水平
(3)选取小题(1)中的两个小球完成实验后,用刻度尺测量、、与点的距离、,,若两球发生弹性碰撞,则下列式子成立的是______;
A. B. C.
【答案】(1)B
(2)AC
(3)A
【详解】(1)实验中要选择大小一样的小球,为了防止入射小球碰撞后被弹回,被碰小球的质量应小于入射小球的质量。
故选B。
(2)A.为保证每次碰撞前入射小球的速度相同,入射小球每次必须从斜槽上的同一位置由静止释放,故A正确;
B.由于两小球每次都是从同一位置开始做平抛运动,小球的水平射程能够反映小球的速度大小,所以实验中不用测量斜槽末端到水平地面的高度。故B错误;
C.测量小球的水平射程时,要从斜槽末端的正下方测量,所以要用到重垂线,故C正确;
D.斜槽末端一定要水平,只要入射小球每次释放的位置相同,就能使得每次碰撞前的速度相同,与斜槽是否光滑无关,故D错误。
故选AC。
(3)若两球发生弹性碰,根据动量守恒及能量守恒有,
其中,,
代入,,整理得。
故选A。
6.(24-25高二上·江苏徐州第三中学·期末)“验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法,两个实验装置的别在于:①悬挂重垂线的位置不同;②图甲中设计有一个支柱(通过调整,可使两球的,球心在同一水平线上,上面的小球被碰离开后,支柱立即倒下),图乙中没有支柱,图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、点的竖直线上,重垂线只确定了O点的位置。(球A的质量为,球B的质量为)
(1)采用图甲的实验装置时,用20分度的游标卡尺测量小球的直径,则读数为 mm。
(2)实验中,两球质量需满足 (选填““大于”、“小于”或“等于”)
(3)比较这两个实验装置,下列说法正确的是( )
A.采用图甲的实验装置时,需要测出两小球的直径
B.采用图乙的实验装置时,需要测出两小球的直径
C.采用图乙的实验装置时,斜槽轨道末端的切线要求水平的,而采用图甲的实验装置则不需要
D.为了减小误差,无论哪个图,都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E.为了减小误差,采用图乙的实验装置时,应使斜槽末端水平部分尽量光滑
(4)若某同学按下图做实验时所用小球的质量分别为、,下图所示的实验记录纸上已标注了该实验的部分信息,若两球碰撞为弹性碰撞,请将碰后B球落点的位置记为F标注在下图中 。
为了验证动量守恒,还有同学设计出其他装置,如下:
(5)如图所示,使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的竖直墙上,把白纸和复写纸附在墙上,记录小球的落点。选择半径相等的小钢球A和硬塑料球B进行实验,测量出A、B两个小钢球的质量、,其他操作重复验证动量守恒时的步骤。、、为竖直记录纸上三个落点的平均位置,小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为,未放B球时,A球的落点是点,用刻度尺测量、、到的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为( )
A. B.
C. D.
(6)若用如图装置也可以验证碰撞中的动量守恒,实验步骤与上述实验类似。图中D、E、F到抛出点B的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为( )
A. B.
C. D.
【答案】(1)16.25
(2)大于
(3)ADE
(4)
(5)A
(6)C
【详解】(1)该游标卡尺精确度为0.05mm,故读数为
(2)由于碰撞后,二者速度需同向且向右,故需要大于;
(3)A.采用图甲的实验装置时,为测出入射球碰撞后的水平位移,需要测出两小球的直径,故A正确;
B.采用图乙的实验装置时,不需要测出两小球的直径,故B错误;
C.不论采用哪个图做实验,斜槽轨道未端的切线都要求水平,故C错误;
D.为了减小误差,无论哪个图,都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下,故D正确
E.采用图乙的实验装置时,碰撞后A要在水平面上继续运动一段距离后再做平抛运动,为减小实验误差,应使斜槽末端水平部分尽量光滑,故E正确。
故选ADE。
(4)若碰撞为弹性碰撞,碰撞过程中系统动量守恒、机械能守恒,有
解得
所以碰后B球落地点到O点的距离与OE距离比为,标注位置如图
(5)由于碰后两小球做平抛运动,故水平方向和竖直方向分别满足
解得
由动量守恒
整理得
故A正确,其余错误;
(6)设抛出点到斜面落点距离为L,设斜面与竖直方向夹角为,则根据平抛规律
解得
由动量守恒
代入题中数据整理得
故选C。
地 城
考点02
电学实验
1.(24-25高二上·广东佛山普通高中·)小明和小迪做“探究影响感应电流方向的因素”实验。
(1)按图甲连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向左偏转;断开开关,接着 ,再次闭合开关后,发现电流计指针向右偏转。从而推断出电流计指针偏转方向与电流方向的关系。
(2)小明用图乙所示的装置做实验,将条形磁铁(下端为N极)从螺线管取出的过程中,观察到电流计指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿 方向。
(3)小迪用图丙所示的装置做实验。闭合开关,当导体棒 (选填“向左”或“向右”)切割磁感线运动时,可观察到电流计指针向左偏转。
【答案】(1)互换电流计两个接线柱的连线(或:互换电源正负极的连线)
(2)顺时针
(3)向右
【详解】(1)按图甲连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向左偏转;断开开关,接着互换电流计两个接线柱的连线(或:互换电源正负极的连线),再次闭合开关后,发现电流计指针向右偏转。从而推断出电流计指针偏转方向与电流方向的关系。
(2)由(1)分析,可知当电流从电流计左端流入从右端流出时,电流计的指针向左偏转;当电流从电流计的右端流入从左端流出时,电流计的指针向右偏转;在乙图可,小明观察到电流计指针向右偏转,说明电流是从电流计的右端流入从左端流出,根据安培定则,可知螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针。
(3)小迪用图丙所示的装置做实验。闭合开关,当导体棒向右运动时切割磁感应线,根据右手定则可知,导体棒中的电流从A到B,再从电流计的左端流入从右端流出,故此时可观察到电流计指针向左偏转。
2.(24-25高二上·河北石家庄·期末)某实验小组利用已有器材组装成简易多用电表,电路如图所示。实验室提供的器材有:
A.微安表G(,)
B.定值电阻
C.定值电阻
D.滑动变阻器(最大阻值为)
E.干电池一节(电动势,内阻)
F.转向开关一个,红、黑表笔各一支
(1)电路图中红表笔应和 (选填“”或“”)端相连,黑表笔应和 (选填“”或“”)端相连。
(2)转向开关接1时,改装成的电表为 (选填“电压表”、“电流表”和“欧姆表”),正中间刻度值为 。
(3)转向开关接3时,改装成的电表为 (选填“电压表”、“电流表”和“欧姆表”),正中间刻度值为 。
【答案】(1)
(2) 电流表
(3) 欧姆表 150Ω
【详解】(1)[1][2]根据“红入黑出”可知红表笔应接a端,黑表笔应接b端。
(2)[1][2]当转向开关b接1时,微安表G与电阻并联,此时改装成的电表为电流表,此时的量程为
所以,正中间刻度值为
(3)[1][2]转向开关b接3时,微安表先与并联后与电源、和串联,改装成的电表为欧姆表,欧姆调零时欧姆表的内阻为
设当指针指向正中间刻度值时,外接电阻为,则
解得
3.(24-25高二上·浙江金华十校·期末)(1)探究电磁感应现象应选用如图 (选填“甲”或“乙”)所示的装置进行实验。
(2)如图甲为探究一电容器充电特性的电路。两次实验中电容器的电荷量q随时间t变化图像如乙图中①②所示,第一次充电时电容器两端电压U与电荷量q变化图像如图丙所示。不计电源内阻,则__________。
A.第二次充电时,电容器图像斜率比丙图大
B.第一次充电过程中时刻比时刻电流小
C.①②两条曲线形状不同是由于R不同引起的
(3)下列实验中涉及的思想方法与“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验相同的是__________。
A.研究影响导体电阻因素的实验
B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.通过平面镜观察桌面的微小形变
【答案】(1)甲
(2)C
(3)A
【详解】(1)甲图中,若连接电路后,在外力作用下,使导体左右运动,切割磁感应线,则电流表指针发生偏转,说明此时有感应电流产生,这就是电磁感应现象;乙图研究的是通电导线在磁场中受力的情况。
故选甲。
(2)A.两次充电用同一个电容器,根据电容的定义式
可知电容器所带电荷量与两板间的电势差成正比,故第二次充电时,电容器U-q图像斜率与丙图中图线斜率相同,故A错误;
B.根据电流的定义式有
可知q-t图像的切线斜率等于电流,所以第一次充电时t1时刻的电流大于t2时刻的电流,故B错误;
C.根据电容定义式可得
可知①②两次充电稳定后的电量q相同,则U相同,表明电源电动势相同,则这两次充电的电源相同,第②次的斜率大,表示充电的电流大,电阻的阻值小,所以①②两条曲线不同是R的不同引起的,故C正确。
故选C。
(3)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验的思想方法是控制变量法。
A.研究影响导体电阻因素的实验,应用了控制变量法,故A正确;
B.探究两个互成角度的力的合成规律,即两个分力与合力的作用效果相同,采用的是等效替代的思想,故B错误;
C.通过平面镜观察桌面的微小形变,采用的是放大思想,故C错误。
故选A。
4.(23-24高二下·广东深圳龙岗区·期末)当两种不同的导体构成闭合回路时,如果两个接点的温度不同,则接点间会有电动势产生,这种装置叫温差电源。已知某温差电源的电动势随两端温差变化的关系如图甲所示。物理兴趣小组欲通过测量温差电源电动势来间接测定两接点间温差。
(1)按照图乙所示安装实验器材。闭合电键前,电阻箱R0阻值应调到 (填“最小”或“最大”);调节并记录,此时电流表指针位置如图丙所,其读示数为 A;改变的阻值,记录多组数据,做出图像,如图丁所示。
(2)由图丁可得,此温差电源电动势 V。(结果保留两位有效数字)
(3)结合图甲信息,得出此时温差 。据此方案,电流表内阻对温差测量结果 (填“有”或“无”)影响。
【答案】(1) 最大 0.40
(2)2.5
(3) 无
【详解】(1)[1][2]为了保护电表和电源,闭合电键前,使得电路电流最小,电阻箱R0阻值应调到最大。由图丙有。
(2)设电源电动势为,内阻为,由闭合电路欧姆定律有
得
可见图线的斜率为
得
(3)[1][2]由(2)结合图甲有得出此时温差
因为是利用图线的斜率求得的电源电动势,与电流表内阻无关,所以据此方案,电流表内阻对温差测量结果无影响。
5.(24-25高二上·北京朝阳区·期末)某小组完成“金属丝电阻率的测量”实验。
(1)如图1所示,用螺旋测微器测得金属丝的直径为 mm。
(2)用多用电表欧姆挡粗测金属丝的阻值,将选择开关旋转到电阻“10”位置时,正确操作后发现指针的偏转角过大,接下来的正确操作步骤依次为:
①将选择开关旋转到电阻“ ”(选填“1”或“100”)位置;
②将红黑表笔短接并 ;(补充相应的操作内容)
③将红黑表笔分别接触待测金属丝的两端,指针静止时如图2所示,则金属丝的阻值约为 Ω;
④将选择开关旋转到OFF挡。
(3)为得到待测金属丝更精确的阻值,该小组采用图3所示的电路进行测量,可供选择的仪器:电流表A(量程,内阻约为)、电压表V(量程3V、内阻约为)、滑动变阻器、滑动变阻器、电源(电动势1.5V,内阻约为)、开关S及导线若干。
①为调节方便,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
②请用笔画线表示导线,在图4中将实物电路补充完整 。
③已知实验中所有器材均完好。闭合开关后,实验中将滑动变阻器触头从一端滑向另一端的过程中,两电表示数也随之变化但始终不为零,由此推断电路出现的故障是 。
【答案】(1)6.125
(2) 调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点 10
(3) 接线柱5与1间的连线发生断路
【详解】(1)螺旋测微器测得金属丝的直径为6mm+0.01mm×12.5=6.125mm。
(2)将选择开关旋转到电阻“10”位置时,正确操作后发现指针的偏转角过大,说明倍率挡选择的过大,则
①[1]将选择开关旋转到电阻×1位置;
②[2]将红黑表笔短接并调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点;
③[3]金属丝的阻值约为10×1Ω=10Ω;
(3)①[1]为调节方便,滑动变阻器应选择阻值较小的。
②[2]实物电路补充连线如图。
③[3]实验中将滑动变阻器触头从一端滑向另一端的过程中,两电表示数也随之变化但始终不为零,可能是滑动变阻器接成了限流电路,可推断电路出现的故障是接线柱5与1间的连线发生断路。
6.(24-25高二上·北京朝阳区·期末)用如图a所示的电路观察电容器的充、放电现象,实验器材有电源、电容器、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻、单刀双掷开关、导线若干。电表均视为理想电表。
(1)先将开关S接1,电压表示数增大,最后稳定在。在此过程中,电流表的示数_____。(填选项前的字母)
A.先迅速增大后逐渐减小到趋于零
B.先迅速增大后稳定在某一非零数值
(2)然后断开开关S,将电流表更换成电流传感器,时将开关接2,此时通过定值电阻的电流方向为 (选填“a→b”或“b→a”),通过传感器将电流信息输入计算机,画出电流随时间变化的图像如图b所示,时电流约为。根据上述信息可得电阻的阻值为 ,图线与坐标轴所围阴影区域和非阴影区域的面积之比约为 。
【答案】(1)A
(2) 310 1
【详解】(1)电容器充电过程中,当电路刚接通后,电流表示数从0增大某一最大值,后随着电容器的不断充电,电路中的充电电流在减小,当充电结束电路稳定后,此时电路相当于开路,电流为0。
故选A。
(2)[1] 根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电,将接2,电容器放电,此时通过定值电阻R的电流方向;
[2] 时
可知此时电容器两端的电压为
电容器开始放电前两端电压为
则
根据图像与横轴围成的面积表示放电量可得间的放电量为
后到放电结束间放电量为
又
联立解得
[3] 图线与坐标轴所围阴影区域和非阴影区域的面积之比
7.(24-25高二上·四川成都·期末)甲同学在使用手电筒时发现灯泡发出的光变暗了,于是想到将手电筒里串联的两节旧干电池中的一节更换为同规格的新电池,将新、旧电池搭配使用。乙同学则指出课本必修第三册中在关于电池组相关内容中提到同型号的新、旧电池不合适组成电池组。于是,甲、乙两同学想设计方案来探究手电筒中将新、旧电池搭配使用是否合理。
Ⅰ.一节旧干电池的电动势约为1.4V,内阻约为几欧姆。为测量其电动势和内阻,实验室提供以下器材:电压表(量程0~3V,内阻很大),电流表(量程0~0.6A,内阻约2Ω),滑动变阻器(0~20Ω),开关S和导线若干。
(1)为尽量减小实验误差,实验电路图应采用 (填“图(a)”或“图(b)”)方案;
(2)通过多次测量并记录对应的电流表示数I和电压表示数U,利用这些数据画出了U﹣I图线,如图(c)所示。由图线得此干电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
Ⅱ.两同学获知手电筒中小灯泡的电阻为4Ω(电阻视为不变),且通过查阅资料得出电动势和内阻分别为(E1,r1)和(E2,r2)的两电池串联后形成的电池组的电动势为E1+E2,内阻为r1+r2。
(3)两同学获悉一节同型号新电池的电动势为1.5V,内阻为0.2Ω。若将已测得电动势和内阻的旧电池与一节同型号的新电池串联作为电池组为小灯泡供电时,电池组效率为η1;两节同型号的新电池串联作为电池组为小灯泡供电时,电池组效率为η2,则 。
【答案】(1)(a)
(2) 1.38 3.8
(3)0.55
【详解】(1)电流表内阻约为2Ω,如果采用图(b)所示电路图电池内阻的测量误差太大,为减小实验误差,应选择图(a)所示电路图
(2)[1] [2]由闭合电路的欧姆定律
U=E-Ir
由图(c)所示图像可知,电池的电动势
E=1.38V
内阻
r
(3)由闭合电路的欧姆定律得
I1,I2
电池组的效率
η1,η2
代入数据解得
0.55
8.(24-25高二上·广东东莞全统考·期末)电容储能已经在各个方面得到广泛应用,公交车以超级电容作为电能存储设备,可实现“一秒一公里”充电速度。某同学用图甲所示电路观察电容器的充、放电现象。现提供如下实验器材:电源E、电容器C、电阻箱、毫安表G、单刀双掷开关S和导线若干。
(1)根据图甲电路在图乙中用笔画线代替导线将实物电路连接完整 。
(2)对电容器充电时,应将单刀双掷开关掷向 (填“1”或“2”),充电电流 (填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“不变”)。
(3)放电过程中电容器两极板间电压与时间的图像和电容器所带电荷量与两极板间电压的图像正确的是________。
A. B.
C. D.
【答案】(1)
(2) 1 逐渐减小
(3)AC
【详解】(1)根据电路图连接实物图,如图。
(2)[1]对电容器充电时,应将单刀双掷开关掷向1。
[2] 刚开始充电时电流较大,随着极板上电荷的增多,电容器两端电压逐渐升高,电流逐渐减小。
(3)AB.电容器放电过程,电荷量减小,电容不变,电压减小;随着电荷量减小,电容器的电压降低,之后电荷量减小的速度变缓,即电压减小的趋势随时间变缓,故A正确,B错误;
CD.电容器放电过程中,电荷量减小,电容不变,由q=CU,可知,q与U成正比,故C正确;D错误。
故选AC。
9.(24-25高二上·天津第一中学·期末)在“练习使用多用电表”实验中,所用多用电表如图甲所示。
(1)某次实验中,小明首先把选择开关置于欧姆挡“×10”倍率挡处,将红黑表笔短接进行欧姆调零,需要旋动 (选填“A”“B”或“C”)旋钮,使指针指在右端的零刻度;然后将红黑表笔接触待测电阻两端,发现指针偏转角度过大,因此需选择 (选填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡,并需 (填操作过程)后,再次进行测量。
(2)如图乙所示为某指针式多用电表欧姆挡的原理图,电源电压为1.5V,电流表可以测量的最大电流。使用时先将红、黑表笔短接,调节R使电流表的示数为;若在红、黑表笔间接入一个待测电阻时,电流表的示数变为,则的阻值为 Ω;若电源用久后,电动势变为1.35V,该表还可以正常欧姆调零,继续使用该表测量待测电阻时,则电阻的测量值 (选填“大于”、“等于”、“小于”)真实值。
【答案】(1) A ×1 欧姆调零
(2) 大于
【详解】(1)[1][2][3]某次实验中,小明首先把选择开关置于欧姆挡“×10”倍率挡处,将红黑表笔短接进行欧姆调零,需要旋动A旋钮,使指针指在右端的零刻度;然后将红黑表笔接触待测电阻两端,发现指针偏转角度过大,说明倍率挡选择过高,因此需选择×1倍率的欧姆挡,并需再次欧姆调零后,再次进行测量。
(2)[1]由题意可知,
解得
[2]若电源用久后,电动势变小,则根据
可知偏小,
可知I偏小,则电阻测量值偏大。
10.(24-25高二上·河南郑州·期末)0.某同学想测量两节干电池组成电池组的电动势(约)和内电阻,有下列器材可供选用:
A.电流表:量程,内阻约为
B.电流表:量程,内阻约为
C.电压表V:量程3V,内阻约为
D.滑动变阻器,额定电流
E.定值电阻:阻值约为
F.定值电阻:阻值约为
G.待测电池组、开关、导线
(1)为了保证安全,通过干电池的电流不能超过,实验时要选择一个定值电阻接入电路,为了在安全的基础上让测量范围尽量大一些,测量尽可能准确,定值电阻应选用 ,电流表应选用 。(均填器材前的字母代号)
(2)为减小实验误差,请以笔代线,将图甲中实验器材间的连线补充完整 。
(3)实验时调节滑动变阻器得到若干组电压表读数和电流表读数,该同学根据数据作出图像如图乙所示。由图像可得,该电池组的电动势 ,内阻 。(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1) E A
(2)
(3) /2.93/2.94/2.96/2.97 1.90
【详解】(1)[1][2]通过干电池的电流不超过,故电路中的总电阻不小于,为了在安全的基础上让测量范围尽量大一些,定值电阻应选,即E;为了使测量尽可能准确,电流表应选,即A。
(2)因电流表内阻的准确值未知,为减小实验误差,将图甲中实验器材间的连线补充完整如图所示
(3)[1][2]由闭合电路欧姆定律知
由图乙可得,该电池组的电动势为(均可)
内阻为
11.(24-25高二上·福建福州·期末)1.某实践探究小组同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池电动势E和内阻r。
(1)实验操作步骤如下:
①按图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 ;
②将滑动变阻器的滑片P滑到 端(选填“a”或“b”),闭合开关S;
③调节滑动变阻器,记录6组数据,如下表所示;
④断开开关,整理实验仪器。
次数
1
2
3
4
5
6
电压
1.34
1.30
1.26
1.22
1.17
1.12
电流
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
(2)实验测得的6组数据已在图像中描出,如图丙所示,请根据数据点位置完成图线。
(3)根据图丙中作出的图线求出电源电动势 V,内阻 。(结果均保留两位小数)
【答案】(1)
(2)
(3) 1.42/1.43/1.44/1.45 0.85/0.86/0.87/0.88/0.89/0.90/0.91/0.92/0.93
【详解】(1)①[1]按图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整,如图所示
②[2]为了保护电路安全,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P滑到b端。
(2)根据表格中的数据,描点连线作图,如图所示
(3)根据闭合电路欧姆定律
结合图丙中作出的图线可得,
12.(24-25高二上·浙江宁波九校联考·期末)2.小明想用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向。器材有:一个绕向未知的线圈,一块条形磁铁,一只多用电表,导线若干。
(1)在测量前,首先进行的操作应是机械调零,需要调节部件 (填“a”“b”或“c”),使多用电表的指针指在表盘最 (填“左”或“右”)端的零刻度线位置;
(2)然后,小明将多用电表调节到10mA的挡位,并将多用电表和线圈按图甲连接。条形磁铁插入线圈中的某一瞬间,拍下多用电表指针如图丙所示,此时读数为 mA;
(3)为了使条形磁铁N极向下插入线圈时,多用电表正常工作(指针向右偏转),导线的缠绕方向应和图乙中的 (填“A”或“B”)相同。
【答案】(1) a 左
(2)2.6
(3)B
【详解】(1)[1] [2]测量前,首先进行的操作应是机械调零,需要调节部件a,使多用电表的指针指在表盘最左端的零刻度线位置;
(2)此时分度值为0.2mA,读数为2.6mA;
(3)条形磁铁N极向下插入线圈时,磁通量增大,电流应从红表笔入,黑表笔出,根据楞次定律和安培定则可知,导线的缠绕方向应和图乙中的B相同。
13.(24-25高二上·湖北武汉常青联合体·期末)3.两个物理小组要测量一节新干电池的电动势和内阻(内阻较小),实验室有如下器材:
①电流表(量程,内阻约)
②电压表(量程,内阻约)
③电压表(量程,内阻约)
④变阻箱
⑤滑动变阻器(最大阻值)
⑥定值电阻(阻值)
⑦开关,导线若干。
某小组利用合适的电压表(示数为)、变阻箱(示数为)和定值电阻测量该电源电动势和内阻,设计的电路图如图所示。
为求出电源的电动势和内阻,该小组同学利用多次实验数据应该作出 图像(选填“”“”或“”),根据图像计算出图像的斜率为0.75,纵轴截距为0.68(单位均为国际单位制单位),由此可得该电源的电动势E为 V,内阻为 (结果保留2位小数)。
【答案】 1.47 0.10
【详解】[1]由于电源内阻较小,直接测量不易测出,需要将定值电阻串联在电路中测量,为了减小测量误差,测量电路常选用外接法,故实验的设计电路应选择如图的电路。电源电动势为1.5V,故电压表选量程为3V的电压表,即②号电压表。
该小组利用电压表和变阻箱设计了如题图的电路,根据电压表和变阻箱的示数得
化简得
由此可知需要作出图像;
[2][3]图像的斜率为
截距为
解得电源电动势,
14.(24-25高二上·福建福州福建师范大学附属中学·期末)4.图甲为一个简单的多用电表的电路图,其中电源的电动势E=1.5V、内阻r=1.0Ω,电流表内阻Rg=10Ω、满偏电流Ig=100mA。该多用电表表盘如图乙所示,C为最上排刻度线的中间刻度。
(1)图甲中接A接线柱的应为 表笔(填“红”或“黑”)
(2)若选择开关接“1”,指针指在图乙所示位置时示数为 mA。
(3)若选择开关接“3”,该多用电表为量程50V的电压表,图甲中电阻R2= Ω。
(4)若选择开关接“2”,该多用电表可用来测电阻,C刻度应标为 。
【答案】(1)红
(2)75
(3)490
(4)15
【详解】(1)由于电流从红笔流入,黑笔流出,所以黑笔应接电源正极,红笔接电源负极,所以接A接线柱的应为红表笔。
(2)若选择开关接“1”,则此时多用表测电流,量程为100mA,每一小格为2mA,所以指针指在图乙所示位置时示数为
(3)若选择开关接“3”,该多用电表为量程50V的电压表,则
代入数据解得
(4)如果选择开关接“2”,当指针指向刻度C时,通过电流表G的电流为,根据闭合电路欧姆定律可得,
解得
即C刻度应标为15Ω。
15.(24-25高二上·湖北武汉常青联合体·期末)5.某高科技公司积极整合科技资源,加快形成新质生产力,开发了一种在低压真空环境中的化学气相沉积技术(LPCVD)。LPCVD技术能够利用气态化学反应在绝缘体表面形成一层均匀且薄薄的固态导电薄膜,能广泛的应用在半导体制造、异形物体表面耐磨涂层镀膜、超精密光学元件抗反射膜等。在某长方形绝缘基底上镀上一层薄薄的导电膜,科研小组采用如下的方式测量其薄膜厚度(涂层的截面如图1,待测材料形状如图2):
(1)用游标卡尺测量了该镀膜导电材料的截面,则 mm, mm。
(2)查阅该材料的技术资料得知,样品的电阻大约为,该研究小组利用现有如下器材可用于精确测量涂层阻值:
①电源(电动势为、内阻约为)
②学生电压表(量程、内阻约为)
③电流表头(量程、内阻)
④滑动变阻器(阻值范围),滑动变阻器(阻值范围),定值电阻
,定值电阻
⑤导线若干,开关一只
I.为了将电流表头改装为满偏电流为100mA的电流表A,需要 (“串联”或“并联”) (“”或者“”)的定值电阻。
II.设该段样品的长度为,金属薄膜的电阻率为,样品横截面为长方形,边长为、,金属膜的电阻为,则横截面上薄膜横截面积 (用、、、、表示)。
【答案】(1) 3.30 9.40
(2) 并联 R3
【详解】(1)[1][2]根据游标卡尺的读数规律可知,该读数为,
(2)[1][2]为了将电流表头改装为满偏电流为的电流表A,根据并联分流原理可知,需要并联一个定值电阻,根据欧姆定律可知
解得
故并联的定值电阻选择;
[3]根据电阻定律有
解得横截面上薄膜横截面积
16.某兴趣小组测量一节干电池的电动势和内阻。
(1)(单选)首先考虑用多用电表直接测量干电池的电动势和内阻,但是多用电表___________
A.可以粗测电动势,不能粗测内阻
B.可以粗测内阻,不能粗测电动势
C.可以粗测电动势和内阻
D.既不可粗测电动势,也不可粗测内阻
(2)然后,某同学从实验室找到以下器材:
A.量程0-3V-15V的电压表,内阻约为或
B.量程的电流表,内阻约为或
C.滑动变阻器
D.滑动变阻器
E.开关、导线若干
①连接电路如图(a)所示,点应连接在 (选填“A”、“B”或“C”)点;
②为了实验操作方便读数准确,滑动变阻器应选择 (选填“”或“”)。
(3)为更准确测量干电池电动势和内阻,某同学设计了如图(b)所示的电路,闭合开关,将开关接在端,调节电阻箱的阻值,记录多个电压表和电流表的示数,作出图线,如图(c)中图线1所示,图线1与轴和轴的截距分别为和。保持开关闭合,再将开关接在端,调节电阻箱的阻值,记录多组电压表和电流表的示数,作出图线。如图(c)中图线2所示,图线2与轴和轴的截距分别为和。从尽可能减小电表引起的系统误差的角度可得,电动势 ,内阻 。(用、、、表示)
【答案】(1)A
(2) B
(3)
【详解】(1)多用电表电压挡内阻远大于电源内阻,所以用多用电表电压挡可以粗测电源电动势,而多用电表电流挡内阻与电源内阻相差不大,所以不能用多用电表电流挡粗测电源内阻,电源内阻太小,也不能用欧姆挡测量,故A选项符合题意。
故选A。
(2)[1]图(a)中,电压表在开关闭合之前测电源电动势,开关闭合之后测路端电压,所以P点应连接在B点。
[2]电动势较小,为了电表大幅偏转,因选较小的滑动变阻器。
(3)[1][2]开关S2接在端a端,有
当电流为零时,有
开关S2接在端b端,有
当电流为零时,有
所以
17.(24-25高二上·湖北武汉部分重点中学·期末)7.多用电表是一种多功能仪表。
(1)关于多用电表的使用,下列说法中正确的是( )
A.使用多用电表前,需调整指针定位螺丝,使指针指到电流表表盘的零刻度
B.在使用欧姆挡进行欧姆调零时,需要指针指向表盘最左端零刻度
C.使用欧姆挡时,如果正确进行欧姆调零,欧姆表盘中值电阻等于欧姆表的内阻
D.欧姆表表盘刻线左边稀疏,右边密集
(2)用多用电表测量一个未知阻值的电阻,先将选择开关旋到欧姆挡“×100”的位置,发现指针偏转角度很小,则应将选择开关旋到欧姆挡“ ”的位置(选填“×10”或“×1k”);
(3)用多用电表测量二极管的正向电阻,应选下图中的___________(选填“A”或“B”)连接方式;
A. B.
(4)用欧姆挡进行欧姆调零时发现,不管怎么调节欧姆调零旋钮,指针都无法到达零刻线(在零刻线左侧),此时若仍使用该电表进行电阻测量,则测量值会 (选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)AC
(2)×1k
(3)A
(4)大于
【详解】(1)A.使用多用电表前,需调整指针定位螺丝,使指针指到电流表表盘的零刻度,故A正确;
B.在使用欧姆挡进行欧姆调零时,需要指针指向表盘最右端电阻零刻度,故B错误;
C.使用欧姆挡时,如果正确进行欧姆调零,欧姆表盘中值电阻等于欧姆表的内阻,故C正确;
D.欧姆表表盘刻线左边密集,右边稀疏,故D错误。
故选AC。
(2)用多用电表测量一个未知阻值的电阻,先将选择开关旋到欧姆挡“×100”的位置,发现指针偏转角度很小,说明待测电阻阻值较大,则应换大倍率进行测量,即应将选择开关旋到欧姆挡“×1k”挡位。
(3)由于多用电表的黑表笔连接电源正极,所以用多用电表测量二极管的正向电阻时,黑表笔接二极管的正极。
故选A。
(4)欧姆调零时有
欧姆表进行测量时有
联立可得
由于调节欧姆调零旋钮,指针都无法到达零刻线(在零刻线左侧),即Ig偏小,则I偏小,所测电阻偏大。
18.(24-25高二上·福建福州·期末)有一长度为L、电阻率为ρ的圆柱形金属管,管内部中空,其横截面如图甲所示。现需要测量中空部分的横截面积S,某同学设计了一个实验方案,实验操作步骤如下:
(1)用多用电表“×1”挡粗测金属管的电阻,指针位置如图乙所示,则金属管的阻值为 Ω。
(2)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了下列器材:
A.电流表A(量程为0.6 A,内阻约为3 Ω);
B.电压表V(量程为3.0 V,内阻约为3 kΩ);
C.滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω);
D.电源E(电动势为3 V,内阻可忽略);
E.待测金属管Rx、开关S、导线若干。
下列给出的丙、丁两个电路中,更合理的是 (选填“丙”或“丁”)电路,利用此电路测得的电阻值 (选填“大于”或“小于”)真实值。
(3)用螺旋测微器测出金属管(如戊图)的直径d = mm。
(4)实验还需要直接测量的物理量有电压表示数U、电流表示数I,则金属管的中空截面积S = (结果用题目所给物理量U、I、L、ρ、d符号表示)。
【答案】(1)15.0
(2) 丁 小于
(3)10.400
(4)
【详解】(1)根据欧姆表的读数规律,该读数为15.0 Ω。
(2)[1]由于电压表的内阻远远大于待测电阻的阻值与电流表的内阻,可知,电流表的分压影响较大,实验中应排除电流表分压影响,可知,测量电路采用电流表外接法,即更合理的是丁电路;
[2]由于测量电路采用电流表的外接法,则实验误差在电压表的分流,由于电压表分流影响,导致电流的测量值偏大,则利用此电路测得的电阻值小于真实值。
(3)根据螺旋测微器的读数规律可知,该读数为
(4)根据欧姆定律有
根据电阻定律有
解得
19.(24-25高二上·云南昆明云南师范大学附属中学·期末)某学习小组用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:
A.电压表V1(量程0~1V,内阻约10kΩ)
B.电压表V2(量程0~10V,内阻约100kΩ)
C.电流表A(量程0~1mA,内阻约30Ω)
D.滑动变阻器R1(阻值范围0~10Ω)
E.滑动变阻器R2(阻值范围0~500Ω)
F.电源(电动势12V,内阻不计)
(1)为使测量尽量准确,电压表选用 ,滑动变阻器选用 。(均填器材的字母代号)
(2)在如图所示虚线框内画出测量Rx阻值的实验电路图。
(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会 (填“大于”“小于’或“等于”)其真实值,原因是 。
【答案】(1) B D
(2)
(3) 大于 电流表的分压会使电压表的测量值大于真实值
【详解】(1)[1]电源电动势为12V,为减小误差,电压表应选择B;
[2][3]由题意可知,待测电阻阻值远大于两个滑动变阻器的最大阻值,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法,为方便实验操作,滑动变阻器应选择D。
(2)由于待测电阻阻值远大于滑动变阻器最大阻值,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压接法;由于,
则
电流表应采用内接法,实验电路图如图所示
(3)[1][2]电流表采用内接法,由于电流表的分压作用使电压表的测量值大于真实值,由欧姆定律可知,电阻测量值大于真实值。
20.(24-25高二上·辽宁名校联盟·)0.实验过程中,可以采取多种方法测量电阻的阻值。
(1)同学甲用如图(a)所示的电路,测量待测电阻的阻值。某次实验中,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻的测量值为 (用题中所给物理量的字母表示)。若不考虑偶然误差,该测量值与的真实值相比 (填“偏小”或“偏大”)。
(2)同学乙用如图(b)所示的电路,测量待测电阻的阻值。操作步骤如下:①先将开关S接1。调节滑动变阻器,读出电流表的示数I;②再将开关S接2。保持不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,记下此时电阻箱的阻值为。则的测量值为 (用题中所给物理量的字母表示);电流表内阻对测量结果 (填“有”或“无”)影响。
【答案】(1) 偏大
(2) 无
【详解】(1)[1]某次实验中,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻的测量值为
[2]因电路图中电流表采用内接法,误差来源于电流表的分压,使得电压表读数大于待测电阻的真实电压,则该测量值与的真实值相比偏大。
(2)[1]将开关S接1时,根据闭合电路欧姆定律有
将开关S接2时,根据闭合电路欧姆定律有
可知的测量值为;
[2]根据以上分析可知,电流表内阻对测量结果无影响。
21.某课外活动小组设计了如图甲所示的电路图测量电源电动势和内阻,电压表和电流表内阻未知。
(1)按照图甲连接电路,将电阻箱R调到最大值,保持断开,将单刀双掷开关掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列电流表的读数I,作出图像如图乙所示,由图像的斜率和纵轴截距可求出电源电动势和内阻,由于电流表分压的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(2)将电阻箱R调到最大值后,闭合开关,将单刀双掷开关掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列电压表的读数U,作出图像如图丙所示,由于电压表分流的原因,与真实值相比较,电动势测量结果 ,内阻测量结果 ;(选填“偏大”“偏小”或“相等”)
(3)将乙、丙两个图像综合起来考虑,可以避免由于电表内阻带来的系统误差。测得图乙和图丙中图线斜率分别为,纵轴截距分别为,则电源的电动势 ,内阻 。
【答案】(1) 相等 偏大
(2) 偏小 偏小
(3)
【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)
变形得到与R的关系式
根据数学知识得知,图像斜率的倒数等于电源的电动势E,则可知,电动势的测量值与真实值相比相等;没有考虑电流表的内阻,即实际内阻
所以内电阻的测量值与真实值相比偏大。
(2)根据闭合电路欧姆定律得
变形得
因此图像的纵轴截距,电源的电动势
图像的斜率,电源内阻
由图示电路图可知,由于电压表的分流作用,通过电源的电流大于,这是造成系统误差的原因;若考虑电源电压表内阻,则表达式为
变形得
则由数学规律可知,电动势E偏小;内阻偏小。
(3)(3)由以上分析可知,小题(1)中电动势是准确的,所以
而小题(2)的丙图像的斜率
联立解得。
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