内容正文:
专题05 电学实验
考点分类
考点01 多用电表的使用
考点02 测电阻及电阻率
考点03 测量电源的电动势和内阻
考点04 探究影响感应电流方向的因素及探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
地 城
考点01
多用电表的使用
1.(24-25高二上·湖南常德沅澧共同体·期末)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量程小
C.作电压表时6比5量程小
D.测量电阻时,如果指针偏角过大,应将选择开关拨至倍率更小的挡位
2.(23-24高二上·湖南郴州·期末)一个将电流表改装成欧姆表的示意图如图所示,此欧姆表已经调零用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满偏刻度的处。现用该表测一未知电阻,指针偏转到满偏刻度的处,则该电阻的阻值为( )
A.2R B.3R C.4R D.5R
3.(23-24高二上·湖南常德第一中学·期末)欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的,测电阻前要使红黑表笔相接,进行 (选填“机械”“欧姆”或“伏特”)调零,使表头的指针指欧姆零刻度处。
4.(23-24高二上·湖南常德第一中学·期末)在“练习使用多用电表”的实验中,使用多用电表分别测量小灯泡的电压和通过小灯泡的电流,其中图(a)中的多用电表测量的是 (填“电流”或“电压”),图(b)中的表笔 (填“M”或“N”)是多用电表的红表笔。
5.(24-25高二上·湖南郴州·期末)小郴同学通过高中物理学习知道,指针式电流表、电压表和欧姆表都是由灵敏电流计改装而成,于是他利用实验室的器材组装了一个多用电表,电路如图甲所示,G是量程为0~250μA、内阻为300Ω的灵敏电流计,O为旋钮,A、B为两插孔,旋钮扳到位置1时为量程0~1mA的电流表,旋钮扳到位置2时为“×1K”挡位的欧姆表,旋钮扳到位置3时为量程0~3V的电压表;并通过激光刻画将表盘面板刻画如图乙所示,若小郴同学的所有操作都是正确的,请你根据所学的知识回答下列问题:
(1)用该改装表测电阻R的阻值时,将旋钮扳到位置2,图甲中的插孔A应与 (填“红”或“黑”)表笔相连接;
(2)测量电阻时,表盘如图乙所示,则该电阻R的阻值约为 Ω;
(3)图甲中,两定值电阻的阻值分别为R1= Ω、R3= Ω。
6.(23-24高二上·湖南衡阳第八中学·期末)下图是一个多量程多用电表的简化电路图,图中E和E'是电池;R1、R2、R3和R4是固定电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为120Ω。A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有6个挡位,6个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×10Ω挡和×100Ω。
(1)图中的A端与 (填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)当选择开关旋到位置 时,测量电流量程较大。
(3)若S置3、4分别是测电阻“×10、×100”倍率的,则图中电源的电动势E和E'应满足 。
(4)图中电阻R3的值应该为 Ω,R4值应该为为 Ω。
7.(23-24高二上·湖南长沙湖南师范大学附属中学·期末)某电学实验兴趣小组结合物理课本上的多用电表结构示意图及实验室现有器材,设计了如图所示的电路,整个电路装置既可以当和的电流表使用,也可以当作两个倍率的欧姆电表使用。他们使用到的器材有:
电源(电动势,内阻忽略不计)
定值电阻
电流表(量程为,内阻)
滑动变阻器(最大阻值为)
单刀双掷开关
(1)按照多用电表的构造和原理,接线柱端应该接 表笔(选填“红”或“黑”);
(2)当单刀双掷开关拨到端可作为电流表使用,拨到1端时,此时装置可作为 (选填“1”或“10”)量程的电流表;
(3)电阻 ,电阻 ;
(4)将单刀双掷开关拨到A端可作为欧姆表使用,若拨到2端,此时作为欧姆挡倍率,则将拨到1端时的倍率为 (选填“”或“”)。
地 城
考点02
测电阻及电阻率
8.(24-25高二上·湖南常德沅澧共同体·期末)按图1所示的电路图测量合金丝的电阻Rx。 实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
A.待测合金丝Rx(接入电路部分的阻值约5Ω)
B.电源(电动势4V,内阻不计)
C.电流表(0~3A,内阻约0.01Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻约0.2Ω)
E.灵敏电流计G(满偏电流Ig为200μA,内阻rg为500Ω)
F.滑动变阻器(0~10Ω,允许通过的最大电流1A)
G.滑动变阻器(0~100Ω,允许通过的最大电流0.3A)
H.电阻箱R0(0~99999.9Ω)
(1)为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(均填写仪器前的字母)
(2)按图1所示的电路图测量合金丝的电阻Rx,开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于 端(选填“a”或“b”)。
(3)若测出合金丝长度为L,直径为d,电阻为R,则该合金电阻率的表达式 。(用上述字母和通用数学符号表示)
(4)甲同学按照图1电路图正确连接好电路,将电阻箱接入电路的阻值调为,改变滑动变阻器接入电路的电阻值,进行多次实验,根据实验数据,画出了灵敏电流计G的示数IG和电流表A的示数IA的关系图线如图2所示。 由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值Rx= Ω(保留两位有效数字)。
9.(24-25高二上·湖南株洲渌口区第三中学等校·期末)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。
(1)现有电源(4V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50Ω,额定电流2A)、开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C. 电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用 ,电压表应选用 (选填器材前的字母);实验电路应采用图中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)接通开关,改变滑动变阻器滑片Р的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图所示,可得该电阻的测量值 Ω。(保留2位有效数字)
10.(24-25高二上·湖南岳阳岳阳县第一中学·期末)某兴趣小组为了测量一“3V,1.5W”小灯泡的伏安特性曲线,找到了如下器材:
电流表A1(量程600mA,内阻约5Ω):
电流表A2(量程3A,内阻约0.1Ω)
电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ);
电压表V2(量程15V,内阻约200kΩ);
滑动变阻器R1(阻值0~5Ω,额定电流2A);
滑动变阻器R2(阻值0~10Ω,额定电流2A);
直流电源(电动势5.0V,内阻不计)。
(1)在该实验中,电流表应选择 (填“A1”或“A2”),电压表应选择 (填“V1”或“V2”),滑动变阻器应选择 (填“R1”或“R2”)。
(2)在该实验的电路连接中,应该使用电流表 (填“外接法”或“内接法”),控制电路部分应该使用滑动变阻器的 (填“限流式”或“分压式”)连接法。
(3)如图是某同学根据在实验中测出的数据,在方格纸上作出的伏安特性曲线图。若将该灯泡与一个10.0Ω的定值电阻串联,直接接在题中提供的电源两端,请估算该小灯泡的实际功率P= W(保留两位有效数字)。
11.(24-25高二上·湖南岳阳岳阳县第一中学·期末)有一个小灯泡上标有“4V 2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻约为10kΩ) B.电压表(0~10V,内阻约为20kΩ)
C.电流表(0~0.3A,内阻约为1Ω) D.电流表(0~0.6A,内阻约为0.4Ω)
E.滑动变阻器(5Ω,1A) F.滑动变阻器(500Ω,0.2A)
(1)实验中电压表应选用 ,电流表应选用 .为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化月多取几组数据,滑动变阻器应选用 (用序号字母表示).
(2)请根据满足实验要求的电路图把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图 .
(3)某同学在实验中测得灯泡a和定值电阻b的伏安特性曲线如图所示若把灯泡a和定值电阻b串联后接入4V的电路中,那么该定值电阻消耗的功率为 W.(结果保留两位有效数字)
12.(23-24高二上·湖南常德第一中学·期末)用电流表和电压表测一个电阻值约为25kΩ、额定功率为W的电阻的阻值,备用器材有:
①量程0~100μA,内阻约为500Ω的电流表A1
②量程0~500μA,内阻约为300Ω的电流表A2
③量程0~1V,内阻约为10kΩ的电压表V1
④量程0~15V,内阻约为100kΩ的电压表V2
⑤量程0~50V,内阻约为500kΩ的电压表V3
⑥直流稳压电源两端的输出电压为16V
⑦滑动变阻器,阻值范围 0~500Ω,允许最大电流 lA
⑧待测电阻,开关和导线若干
(1)为了测量准确,电压表应选 ,电流表应选 .(填写仪器前的序号)
(2)在下图方框内画出实验电路图 .
(3)若测量值为R测,真实值为R真,那么在操作、读数、计算均正确无误的情况下,R测 R真(选填“大于”、“等于”或“小于”).
13.(24-25高二上·湖南长沙雅礼教育集团·期末)在“测定金属的电阻率”的实验中,所用测量仪器均已校准。电路图如图所示。已知待测金属丝的电阻值Rx约为5Ω,在测电阻时,可供选择的器材有:
电源E:输出电压约为3V
电流表A1:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω
电流表A2:量程0~3A,内阻约0.025Ω
电压表V1:量程0~3V,内阻约3kΩ
电压表V2:量程0~15V,内阻约15kΩ
滑动变阻器R1:最大阻值5Ω,允许最大电流2A
滑动变阻器R2:最大阻值1000Ω,最大电流0.6A
开关一个,导线若干。
(1)在上述器材中,应该选用的电流表是 ,应该选用的电压表是 。若想尽量多测几组数据,应该选用的滑动变阻器是 (填写仪器的字母代号)。
(2)该同学用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示,则螺旋测微器的示数d= mm。
(3)关于本实验的误差,下列说法正确的是 。
A.测量过程中,开关长时间闭合,对实验结果没有影响
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.利用电流I随电压U的变化图线求Rx可减小系统误差
D.由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值
14.(23-24高二上·湖南常德汉寿县第一中学·期末)某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,通过粗测电阻丝的电阻约为5Ω,为了使测量结果尽量准确,从实验室找出以下供选择的器材:
A.电池组(3V,内阻约1Ω);
B.电流表A1(0~3A,内阻0.0125Ω);
C.电流表A2(0~0.6A,内阻0.125Ω);
D.电压表V1(0~3V,内阻4kΩ);
E.电压表V2(0~15V,内阻15kΩ);
F.滑动变阻器R1(0~20Ω,额定电流1A);
G.滑动变阻器R2(0~2000Ω,额定电流0.3A);
H.开关、导线若干。
(1)上述器材中,电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 (填写器材前的字母)。为使通过待测金属丝的电流能从0~0.5A范围内改变,电路应选 (填写甲、乙、丙、丁);
(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm;
(3)若用L表示金属丝接入电路中的长度,d表示直径,U表示金属丝上的电压,I表示金属丝中的电流,请用以上字母写出计算金属丝电阻率的表达式ρ= 。
15.(23-24高二上·湖南邵东第三中学·期末)某同学测定一根金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图(甲)所示,则该金属丝的直径为 mm。
(2)该同学先用多用电表粗测其电阻。他将选择开关调到欧姆挡“×10”挡位并调零,测量时发现指针向右偏转角度太大,这时他应该:
a.将选择开关换成欧姆挡的 挡位(选填“×100”或“×1”)。
b.将红、黑表笔短接,调节 旋钮,使欧姆表指针指在表盘右端零刻度处。
c.再次测量电阻丝的阻值,其表盘及指针所指位置如图(乙)所示,则此段电阻丝的电阻为 Ω。
(3)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了以下各种器材∶4V的直流电源、3V量程的直流电压表(内阻约为3000Ω)、开关、导线等。还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用∶
A.电流表A1(量程0.3A,内阻约1Ω) B.电流表A2(量程0.6A,内阻约0.3Ω)
C.滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω) D.滑动变阻器R2(最大阻值为500Ω)
为了尽可能提高测量准确度且要求电压从0开始调节。电流表应选 ,滑动变阻器应选 (填器材前面的字母)。
(4)请在图(丙)实物图中连线 ,完成本实验。
地 城
考点03
测量电源的电动势和内阻
16.(24-25高二上·湖南永州·期末)某实验小组为准确测定电动势约为3 V的某新能源电池的电动势和内阻,实验室提供的器材有:
A.电流表:量程0 ~ 0.6 A,内阻约1 Ω
B.电压表:量程0 ~ 3 V,内阻约3 kΩ
C.滑动变阻器(最大阻值200 Ω)
D.滑动变阻器(最大阻值1000 Ω)
E.定值电阻R0 = 2.0 Ω
F.开关、导线若干
(1)为了较准确测量该新能源电池的电动势和内阻,按照如图甲所示电路图,滑动变阻器应该选择 。(选填仪器前面的字母序号)
(2)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图乙所示的U − I图线,由图可知该新能源电池电动势E = V。内阻r = Ω。(结果保留三位有效数字)
(3)图丙中实线为该实验小组正确操作后,根据实验数据得到的图线,则两条虚线a、b中 (选填a或b)是该电池电动势E和内阻r测量修正后得到的真实图线。
(4)现有两个相同规格的小灯泡L1、L2,此种灯泡的I − U特性曲线如图丁所示,将它们并联后与新能源电池(E = 5.0 V,r = 1 Ω)和定值电阻(R1 = 4 Ω)相连,如图戊所示,则灯泡的实际功率为 W。(结果保留两位小数)
17.(24-25高二上·湖南娄底部分普通高中·期末)一同学买了一对干电池,他利用所学的知识测量其电动势与内阻,根据所学知识与常识,设计了如图所示电路。电压表量程3V,内阻约3kΩ,电流表量程0.6A,内阻0.6Ω。
(1)为了测量尽量精确,应该选用图 (选甲或乙)。
(2)根据所选原理图连接好实物图丙 。
(3)选择正确的电路图后进行实验,如图是某次测量时电流表的示数,其正确读数是 。
(4)多次调节滑动变阻器,读出电压表、电流表的值,并描在U-I图像中,如图戊所示,则一节电池的电动势为 V,一节电池的内阻是 Ω。(都保留2位小数)
18.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)“张衡"研究小组用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r。实验室提供的器材如下:电压表、电阻箱(阻值范围为0~999.9Ω)、开关、导线若干。
(1)先把电阻箱阻值调到最大,再接通开关,然后改变电阻箱阻值﹐随之电压表示数发生变化,读取R和对应的电压表示数U,并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中,如图乙所示。
(2)根据图乙中的实验数据绘出的图线可以得出该电池组的电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留两位有效数字)
19.(23-24高二上·湖南株洲攸县健坤高级中学·期末)如图1所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图,已知电池组的电动势约为,内阻约为。现提供的器材如下:
A.电池组
B.电压表(量程,内阻约为)
C.电压表(量程,内阻约为)
D.电阻箱
E.定值电阻
F.定值电阻
G.开关和导线若干
(1)如果要准确测量电源的电动势和内阻,电压表V应选择 (选填“B”或“C”),定值电阻应选择 (选填“E”或“F”)。
(2)改变电阻箱的阻值,记录对应电压表的读数,作出的图像如图2所示,图线与横、纵坐标轴的截距分别为,定值电阻的阻值用表示,则可得该电池组的电动势为 ,内阻为 (用字母表示)。
(3)该实验测得的电动势与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”),内阻的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
20.(24-25高二上·湖南长沙周南中学·期末)某学习小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻,要求尽量精确测量电源电动势。
(1)应该选择的实验电路是图中的 。(选填“甲”或“乙”)
(2)为完成实验,该同学用到开关和导线若干,以及以下器材:滑动变阻器应用________(填器材前的选项字母)。
A.电流表(0~0.6A,内阻约); B.电压表(0~3V,内阻约);
C.滑动变阻器(); D.滑动变阻器();
(3)根据实验数据作出图像如图所示,测得该电池的电动势 V(结果保留三位有效数字),测得电源内阻 (填“大于”“小于”或者“等于”)真实值r。
21.(23-24高二上·湖南邵阳第二中学·期末)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15 V)
B.电压表(0~3 V)
C.滑动变阻器(0~50 Ω)
D.滑动变阻器(0~500 Ω)
实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 ;(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图中的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线 。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I/A
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。(结果保留2位小数)
22.(23-24高二上·湖南郴州·期末)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.待测干电池(电动势约为1.5V,内阻小于1.0Ω)
B.电流表G(满偏电流,内阻)
C.电流表A(0~0.6A,内阻0.1Ω)
D.滑动变阻器(0~20Ω,10A)
E.滑动变阻器(0~1000Ω,1A)
F.定值电阻(990Ω)
G.定值电阻(90Ω)
H.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了甲图中的实验电路。其中定值电阻选 (填器材前面的序号“F”或“G”);在该电路中,为了操作方便且能较准确的进行测量,滑动变阻器应选 (填写器材前面的序号“D”或“E”)。
(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理实验电路,利用测出的数据绘出的图线(为电流表G的示数,为电流表A的示数),则由图线可得被测电池的电动势 V(保留两位小数),内阻 Ω。(保留两位小数)
23.(23-24高二上·湖南名校联考联合体·期末)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,内阻很大);
电流表(量程);
电阻箱(阻值);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a),完成电路连接,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)。
(2)该小组根据记录数据进一步探究,作出图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距,结合(1)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为 (保留2位有效数字)。
(3)由于电压表内阻不是无穷大,本实验(2)问中电流表内阻的测量值 真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
24.(23-24高二上·湖南邵阳第一中学·期末)如图所示,请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。
(1)开关闭合前滑动变阻器的滑片滑到 (填“左侧”或“右侧”)。
(2)根据实验测得的几组、数据做出图像如图所示,由图像可确定:该电源的电动势为 ,电源的内电阻为 (结果保留到小数点后两位)。
(3)若在实验中发现电压表坏了,于是不再使用电压表,而是选用电阻箱替换了滑动变阻器,重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值以及对应的电流表的示数,则该同学以为横坐标,以为纵坐标得到的函数图线是一条直线。分析可得该图线的斜率为,纵轴截距为,可求得电源电动势
,电源内电阻 。(用符号和表示电源电动势和内电阻)。这种方案测得的电动势和内电阻的值与真实值相比,E测 E真 ;(选填 ”“ ”“ ”)。
25.(24-25高二上·湖南长沙长郡中学·期末)“拉普拉斯”研究小组将一块无人机的电芯(电动势约为5V,内阻约为)拆解出来,测量其电动势和内阻。实验小组设计了如图甲、乙所示的实验电路图,要求尽量减小实验误差。回答下列问题:
(1)现有电压表,滑动变阻器,定值电阻,开关和导线若干,以及以下器材:
A.电流表()
B.电流表()
(2)实验中电流表应选用 。(选填相应器材前的字母)
(3)某次测量中,电流表示数如图丙所示,则此时电流表读数为 A。
(4)某位同学根据记录的数据,作出如图丁所示的图线,根据所画图线可知道标记为Ⅰ的图线是采用实验电路 (填“甲”或“乙”)测量得到的。
(5)利用图丁提供的信息可知,该电源电动势的准确值为 ,该电源内阻的准确值为 。(用字母表示。,,,,均已知)
26.(24-25高二上·湖南岳阳汨罗第一中学·期末)实验桌上有下列实验仪器:
A.待测电源(电动势约3V,内阻约7Ω);
B. 直流电流表(量程0~0.6~3A,0.6A挡的内阻约0.5Ω,3A挡的内阻约0.1Ω;)
C.直流电压表(量程0~3~15V,3V挡内阻约5kΩ,15V挡内阻约25kΩ);
D.滑动变阻器(阻值范围为0~15Ω,允许最大电流为1A);
E.滑动变阻器(阻值范围为0~1000Ω,允许最大电流为0.2A);
F.开关、导线若干;
G.小灯泡“4V、0.4A”.
请解答下列问题:
①利用给出的器材测量电源的电动势和内阻,要求测量有尽可能高的精度且便于调节,应选择的滑动变阻器是 (填代号),应选择的电流表量程是 (填量程),应选择的电压表量程是 (填量程).
②某同学根据测得的数据,作出U-I图象如图1中图线a所示,由此可知电源的电动势E= V,内阻r= Ω;
③若要利用给出的器材通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线,要求测量多组实验数据,请你在图2框内画出实验原理图 ;
④将③步中得到的数据在同一个U-I坐标系内描点作图,得到如图1所示的图线b,如果将此小灯泡与上述电源组成闭合回路,此时小灯泡的实际功率为 W.
27.(24-25高二上·湖南常德汉寿县第一中学·期末)如图所示,回答下列题
(1)如图甲,是多用电表简化电路图,作为欧姆表使用时,电流一定从 端流入多用电表(填A或B)。
(2)利用多用电表和电阻箱测量电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱,记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I,作出的图线如图丙。由图丙可求得电动势 V,内阻 。(结果均保留2位有效数字)
(3)忽略偶然误差,本实验测得的、与真实值比较: , 。(选填“<”、“=”或“>”)
28.(24-25高二上·湖南岳阳岳阳县第一中学·期末)如图是测量电源电动势和内电阻的电路,关于误差的说法正确的是( )
A.由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值小于真实值
B.由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值大于真实值
C.由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值小于真实值
D.由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值大于真实值
29.(24-25高二上·湖南岳阳汨罗第一中学·期末)某同学用下列器材测定一块手机电池的电动势和内电阻。
电流表A(量程3A,内阻约0.5Ω);
电压表V(量程15V,内阻约15kΩ);
滑动变阻器R(0 ~ 50Ω,额定电流3A);
定值电阻R0 = 3Ω;
开关S及导线若干;
(1)为减小实验误差,电路图中的导线应连接到 (选填“a”或“b”);
(2)连接好电路闭合S前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“c”或“d”)端;
(3)根据正确操作,依据得到的电压表和电流表读数,作出对应的U—I图像如图所示,由图线可知该电池的电动势E = V,内电阻r = Ω(保留两位有效数字);
(4)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及滑动变阻器消耗的功率P都会发生变化,图的各示意图中正确反映P—U关系的是 。
A. B.
C. D.
地 城
考点04
探究影响感应电流方向的因素及探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
30.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)物理实验小组通过以下装置探究电磁感应现象。
(1)如图1所示,当闭合时,观察到电流表指针向左偏(不通电时指针停在正中央),则在图2中磁体N极插入线圈A过程中电流表的指针将 偏转。(选填“向左”,“向右”或“不发生”)
(2)在图3中,为光敏电阻(光照增强电阻减小),轻质金属环用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴(线圈平面与螺线管线圈平面平行),并位于螺线管左侧。当光照减弱时,从左向右看,金属环A中电流方向为 (选填“顺时针”或“逆时针”),金属环A将 (选填“向左”或“向右”)运动。
31.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。
(1)现有闭合的铁芯及粗导线、细导线各一根,要求学生自制一降压变压器,应用 (选填“粗”或“细”)导线制成原线圈。
(2)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别,原因可能是__________。
A.原、副线圈上通过的电流发热 B.铁芯在交变磁场作用下发热
C.变压器铁芯漏磁 D.原线圈输入电压发生变化
(3)在实验中,该同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变,仅增加原线圈的匝数,副线圈两端的电压将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)现用自制的可拆变压器、学生电源、小灯泡及导线若干进行进一步探究。如图所示,开始横条铁芯放在U形铁芯的A侧上,现把横条铁芯慢慢推向B侧,此过程中小灯泡亮度逐渐 (选填“变亮”或“变暗”)。
32.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)在探究影响感应电流方向的因素的实验中,用到了图甲中的实验仪器。
(1)请将下面实物图甲中所缺的导线补接完整 。
(2)实验前,先判断电流方向与灵敏电流计指针的偏转关系。正确连接实验电路后,灵敏电流计的指针在表盘中央,在原线圈插入副线圈后,将开关闭合,此时灵敏电流计的指针向左偏转,接着进行下列实验:
①在原线圈插入副线圈后,将两者一起上下移动,则灵敏电流计的指针 (选填“向左”、“向右”或“不”)偏转。
②在原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,则灵敏电流计的指针 (选填“向左”、“向右”或“不”)偏转。
③将原线圈从副线圈中迅速拔出时,灵敏电流计的指针将 (选填“向左”、“向右”或“不”)偏转。
④原线圈插入副线圈后,闭合开关,将滑动变阻器触头从最左端拉到最右端,第一次快拉,第二次较慢拉,两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1 E2。
33.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)为探究影响感应电流方向的因素,同学们做了如下的实验。
(1)小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”,所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从“+”接线柱流入电流表时,指针向右偏转。
①将条形磁铁按如图甲方式S极向下匀速插入螺线管时,发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。请在图乙中标出螺线管中的感应电流方向。
②经分析可得出结论:当穿过螺线管的磁通量增加时,感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向 (填“相同”或“相反”)。
③接上面的①,将条形磁铁从螺线管中抽出时,电流表的指针向 ( 填“左”或“右”)偏转。
④关于该实验,下列说法正确的是
A.必须保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针才会向右偏转
B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大,灵敏电流计指针偏转幅度越小
C.将磁体的N、S极对调,并将其向上抽出,灵敏电流计指针仍向右偏转
D.将磁体的N、S极对调,并将其向下插入,灵敏电流计指针仍向右偏转
(2)小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。
①在给出的实物图中,用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。
②将线圈A插入线圈B中,闭合开关S瞬间,发现电流计指针右偏,则保持开关闭合,以下操作中也能使电流计右偏的是
A.插入铁芯
B.拔出线圈A
C.将滑动变阻器的滑片向左移动
D.将滑动变阻器的滑片向右移动
③写出闭合导体回路中产生感应电流的条件:
(3)小齐设计了一种延时继电器:如图 2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接,线圈B与直导线构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连,D的右端触头C连接工作电路(未画出)。开关S闭合状态下,工作电路处于导通状态。S断开瞬间,延时功能启动,此时直导线中电流方向为 (填写“a到b”或“b到a”)。
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专题05 电学实验
考点分类
考点01 多用电表的使用
考点02 测电阻及电阻率
考点03 测量电源的电动势和内阻
考点04 探究影响感应电流方向的因素及探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
地 城
考点01
多用电表的使用
1.(24-25高二上·湖南常德沅澧共同体·期末)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量程小
C.作电压表时6比5量程小
D.测量电阻时,如果指针偏角过大,应将选择开关拨至倍率更小的挡位
【答案】D
【详解】A.根据电流“红进黑出”规律可知,A是红表笔、B是黑表笔,故A错误;
B.根据图示可知,电流表1中电流计指针满偏时并联部分电压大于电流表2中电流计指针满偏时并联部分电压,即电流计指针满偏时,电流表1中并联电阻中的电流大于电流表2中并联电阻中的电流,即作电流表时1比2量程大,故B错误;
C.根据图示可知,电压表6与电压表5中电流计指针满偏时干路电流相等,则电压表6中串联电阻承担的电压大于电压表5中串联电阻承担的电压,即作电压表时6比5量程大,故C错误;
D.测量电阻时,指针偏角过大,即通过表头的电流过大,表明待测电阻过小,为了减小误差,应使指针指在中央刻线附近,应将选择开关拨至倍率更小的挡位,故D正确。
故选D。
2.(23-24高二上·湖南郴州·期末)一个将电流表改装成欧姆表的示意图如图所示,此欧姆表已经调零用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满偏刻度的处。现用该表测一未知电阻,指针偏转到满偏刻度的处,则该电阻的阻值为( )
A.2R B.3R C.4R D.5R
【答案】A
【详解】根据欧姆表读数原理和闭合电路欧姆定律有
联立可得
故选A。
3.(23-24高二上·湖南常德第一中学·期末)欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的,测电阻前要使红黑表笔相接,进行 (选填“机械”“欧姆”或“伏特”)调零,使表头的指针指欧姆零刻度处。
【答案】欧姆
【详解】[1]多用电表使用欧姆挡测电阻前要使红黑表笔相接,进行欧姆调零。
4.(23-24高二上·湖南常德第一中学·期末)在“练习使用多用电表”的实验中,使用多用电表分别测量小灯泡的电压和通过小灯泡的电流,其中图(a)中的多用电表测量的是 (填“电流”或“电压”),图(b)中的表笔 (填“M”或“N”)是多用电表的红表笔。
【答案】 电流 N
【详解】[1] 图(a)中的多用电表串联在干路中,测量的是电流。
[2] 图(b)中的多用电表与灯泡并联,测量的是电压,根据“红进黑出”原则,电流由N表笔进入多用电表,则N是多用电表的红表笔。
5.(24-25高二上·湖南郴州·期末)小郴同学通过高中物理学习知道,指针式电流表、电压表和欧姆表都是由灵敏电流计改装而成,于是他利用实验室的器材组装了一个多用电表,电路如图甲所示,G是量程为0~250μA、内阻为300Ω的灵敏电流计,O为旋钮,A、B为两插孔,旋钮扳到位置1时为量程0~1mA的电流表,旋钮扳到位置2时为“×1K”挡位的欧姆表,旋钮扳到位置3时为量程0~3V的电压表;并通过激光刻画将表盘面板刻画如图乙所示,若小郴同学的所有操作都是正确的,请你根据所学的知识回答下列问题:
(1)用该改装表测电阻R的阻值时,将旋钮扳到位置2,图甲中的插孔A应与 (填“红”或“黑”)表笔相连接;
(2)测量电阻时,表盘如图乙所示,则该电阻R的阻值约为 Ω;
(3)图甲中,两定值电阻的阻值分别为R1= Ω、R3= Ω。
【答案】(1)黑
(2)18000
(3) 100 2925
【详解】(1)用该改装表测电阻R的阻值时,将旋钮扳到位置2,图甲中的插孔A与内部电源的正极连接,则应与黑表笔相连接;
(2)该电阻R的阻值约为18×1000Ω=18000Ω;
(3)[1]由电路可知
[2]改装后的电流表内阻
6.(23-24高二上·湖南衡阳第八中学·期末)下图是一个多量程多用电表的简化电路图,图中E和E'是电池;R1、R2、R3和R4是固定电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为120Ω。A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有6个挡位,6个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×10Ω挡和×100Ω。
(1)图中的A端与 (填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)当选择开关旋到位置 时,测量电流量程较大。
(3)若S置3、4分别是测电阻“×10、×100”倍率的,则图中电源的电动势E和E'应满足 。
(4)图中电阻R3的值应该为 Ω,R4值应该为为 Ω。
【答案】 红 1 E'=10E 970 4000
【详解】(1)[1]由欧姆表工作原理,A端通过电阻和电源负极相连,表示电流由A端进入,故应与红表笔相连接。
(2)[2]设表头G的满偏电流为Ig,内阻为rg。S旋到1位置,A、B间允许通过的最大电流是
S旋到2位置,A、B间允许通过的最大电流是
显然,所以1位置是直流电流2.5mA挡,2位置是直流电流1mA挡。
(3)[3]欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻,由题意可得,两个倍率的中值电阻
当两个倍率所测电阻分别等于中值电阻时,流经表头的电流相同,则
解得
(4)[4]S旋到5位置,当表头G满偏时,A、B间电压达到最大值1V,此时通过R3的电流为1mA,则有
解得
[5]S旋到6位置,当表头G满偏时,A、B间电压达到最大值5V,此时通过R4的电流为1mA,则有
解得
7.(23-24高二上·湖南长沙湖南师范大学附属中学·期末)某电学实验兴趣小组结合物理课本上的多用电表结构示意图及实验室现有器材,设计了如图所示的电路,整个电路装置既可以当和的电流表使用,也可以当作两个倍率的欧姆电表使用。他们使用到的器材有:
电源(电动势,内阻忽略不计)
定值电阻
电流表(量程为,内阻)
滑动变阻器(最大阻值为)
单刀双掷开关
(1)按照多用电表的构造和原理,接线柱端应该接 表笔(选填“红”或“黑”);
(2)当单刀双掷开关拨到端可作为电流表使用,拨到1端时,此时装置可作为 (选填“1”或“10”)量程的电流表;
(3)电阻 ,电阻 ;
(4)将单刀双掷开关拨到A端可作为欧姆表使用,若拨到2端,此时作为欧姆挡倍率,则将拨到1端时的倍率为 (选填“”或“”)。
【答案】 黑 10 11 99
【详解】(1)[1]红表笔与内部电源的负极相连,黑表笔与内部电源的正极相连,故端应与黑表笔相连;
(2)[2]当单刀双掷开关拨到端、拨到1端时,量程更大,故为;
(3)[3][4]拨到2端,量程为,即
拨到1端,量程为,即
联立解得
,
(4)[5]当单刀双掷开关拨到A端、拨到2端,电流表量程为,此时欧姆表内阻为
拨到1端,电流表量程为,同理此时欧姆表内阻为,故拨到1端应为挡。
地 城
考点02
测电阻及电阻率
8.(24-25高二上·湖南常德沅澧共同体·期末)按图1所示的电路图测量合金丝的电阻Rx。 实验中除开关、若干导线之外还提供下列器材:
A.待测合金丝Rx(接入电路部分的阻值约5Ω)
B.电源(电动势4V,内阻不计)
C.电流表(0~3A,内阻约0.01Ω)
D.电流表(0~0.6A,内阻约0.2Ω)
E.灵敏电流计G(满偏电流Ig为200μA,内阻rg为500Ω)
F.滑动变阻器(0~10Ω,允许通过的最大电流1A)
G.滑动变阻器(0~100Ω,允许通过的最大电流0.3A)
H.电阻箱R0(0~99999.9Ω)
(1)为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(均填写仪器前的字母)
(2)按图1所示的电路图测量合金丝的电阻Rx,开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于 端(选填“a”或“b”)。
(3)若测出合金丝长度为L,直径为d,电阻为R,则该合金电阻率的表达式 。(用上述字母和通用数学符号表示)
(4)甲同学按照图1电路图正确连接好电路,将电阻箱接入电路的阻值调为,改变滑动变阻器接入电路的电阻值,进行多次实验,根据实验数据,画出了灵敏电流计G的示数IG和电流表A的示数IA的关系图线如图2所示。 由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值Rx= Ω(保留两位有效数字)。
【答案】(1) D F
(2)
(3)
(4)4.5
【详解】(1)[1][2]电路可能达到的最大电流为
可知为了测量准确、调节方便,实验中电流表应选D,滑动变阻器要接成分压电路,则应选阻值较小的F。
(2)为保护电路,则开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于b端,将电表部分短路。
(3)根据
解得
(4)由电路可知
解得
由图像可知
解得
9.(24-25高二上·湖南株洲渌口区第三中学等校·期末)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。
(1)现有电源(4V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50Ω,额定电流2A)、开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C. 电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用 ,电压表应选用 (选填器材前的字母);实验电路应采用图中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)接通开关,改变滑动变阻器滑片Р的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图所示,可得该电阻的测量值 Ω。(保留2位有效数字)
【答案】(1) B C 甲
(2)5.2
【详解】(1)[1][2]由于电源电动势为4V,则电压表应选择C;测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值,根据
可知电流表应选择B。
[3]根据
可知电流表应采用外接法,则实验电路应采用图中的甲。
(2)由图可知电表示数分别为,则该电阻的测量值为
10.(24-25高二上·湖南岳阳岳阳县第一中学·期末)某兴趣小组为了测量一“3V,1.5W”小灯泡的伏安特性曲线,找到了如下器材:
电流表A1(量程600mA,内阻约5Ω):
电流表A2(量程3A,内阻约0.1Ω)
电压表V1(量程3V,内阻约3kΩ);
电压表V2(量程15V,内阻约200kΩ);
滑动变阻器R1(阻值0~5Ω,额定电流2A);
滑动变阻器R2(阻值0~10Ω,额定电流2A);
直流电源(电动势5.0V,内阻不计)。
(1)在该实验中,电流表应选择 (填“A1”或“A2”),电压表应选择 (填“V1”或“V2”),滑动变阻器应选择 (填“R1”或“R2”)。
(2)在该实验的电路连接中,应该使用电流表 (填“外接法”或“内接法”),控制电路部分应该使用滑动变阻器的 (填“限流式”或“分压式”)连接法。
(3)如图是某同学根据在实验中测出的数据,在方格纸上作出的伏安特性曲线图。若将该灯泡与一个10.0Ω的定值电阻串联,直接接在题中提供的电源两端,请估算该小灯泡的实际功率P= W(保留两位有效数字)。
【答案】(1) A1 V1 R1
(2) 外接法 分压式
(3)0.49W
【详解】(1)[1][2]由于灯泡的额定电压为3V,额定功率为1.5W,则额定电流为
故电流表应选择量程较小的A1,电压表选择量程较小的V1;
[3]由于本实验测定小灯泡的伏安特性曲线,要求灯泡两端的电压从零开始变化,所以滑动变阻器应采用分压式接法,所以滑动变阻器应选择阻值较小的R1。
(2)[1]由于
所以电流表应采用外接法;
[2]由以上分析可知,滑动变阻器应采用分压式接法。
(3)若将该灯泡与一个10.0Ω的定值电阻串联,直接接在题中提供的电源两端,根据闭合电路欧姆定律可得
将该I-U图像作出,如图所示
两图线的交点为(1.35V,0.36A),所以小灯泡的实际功率为
11.(24-25高二上·湖南岳阳岳阳县第一中学·期末)有一个小灯泡上标有“4V 2W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I图线,有下列器材供选用:
A.电压表(0~5V,内阻约为10kΩ) B.电压表(0~10V,内阻约为20kΩ)
C.电流表(0~0.3A,内阻约为1Ω) D.电流表(0~0.6A,内阻约为0.4Ω)
E.滑动变阻器(5Ω,1A) F.滑动变阻器(500Ω,0.2A)
(1)实验中电压表应选用 ,电流表应选用 .为使实验误差尽量减小,要求电压表从零开始变化月多取几组数据,滑动变阻器应选用 (用序号字母表示).
(2)请根据满足实验要求的电路图把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图 .
(3)某同学在实验中测得灯泡a和定值电阻b的伏安特性曲线如图所示若把灯泡a和定值电阻b串联后接入4V的电路中,那么该定值电阻消耗的功率为 W.(结果保留两位有效数字)
【答案】 A D E 0.50
【详解】(1)[1] [2] [3]灯泡额定电压是4V,则电压表选A电压表(0~5V,内阻约为10kΩ);灯泡额定电流
则电流表选D电流表(0~0.6A,内阻约为0.4Ω);电压表从零开始变化月多取几组数据,为方便实验操作,滑动变阻器选阻值小的,应选E滑动变阻器(5Ω,1A);
(2) [4]灯泡正常发光时电阻
则有
所以电流表采用外接法,由表中实验数据可知,电压与电流从零开始变化,则滑动变阻器应采用分压接法,电路图如图所示,根据电路图连接实物电路图,如图所示
(3) [5]由I-U图像可得定值电阻
把灯泡a和定值电阻b串联后接入4V的电路中,由电路欧姆定律
可得
在I-U图像作出
解得灯泡a两端电压为1.5V,流过灯泡a电流为0.2A,所以定值电阻两端电压为2.5V,流过定值电阻的电流为0.2A,定值电阻消耗的功率为
12.(23-24高二上·湖南常德第一中学·期末)用电流表和电压表测一个电阻值约为25kΩ、额定功率为W的电阻的阻值,备用器材有:
①量程0~100μA,内阻约为500Ω的电流表A1
②量程0~500μA,内阻约为300Ω的电流表A2
③量程0~1V,内阻约为10kΩ的电压表V1
④量程0~15V,内阻约为100kΩ的电压表V2
⑤量程0~50V,内阻约为500kΩ的电压表V3
⑥直流稳压电源两端的输出电压为16V
⑦滑动变阻器,阻值范围 0~500Ω,允许最大电流 lA
⑧待测电阻,开关和导线若干
(1)为了测量准确,电压表应选 ,电流表应选 .(填写仪器前的序号)
(2)在下图方框内画出实验电路图 .
(3)若测量值为R测,真实值为R真,那么在操作、读数、计算均正确无误的情况下,R测 R真(选填“大于”、“等于”或“小于”).
【答案】 ④ ② 见解析 大于
【详解】[1][2]因为电源的电压只有16V,因此电压表选择④,由电压表的量程可知电流表的电流为
因此电流表选择②
[3]本实验待测电阻阻值偏大,分流能力比较强,因此选用内接法,为调节明显滑动变阻器选用分压式,因此电路图为
[4] 内接法测得的电压表的电压偏大,而电流准确,因此测量值偏大
13.(24-25高二上·湖南长沙雅礼教育集团·期末)在“测定金属的电阻率”的实验中,所用测量仪器均已校准。电路图如图所示。已知待测金属丝的电阻值Rx约为5Ω,在测电阻时,可供选择的器材有:
电源E:输出电压约为3V
电流表A1:量程0~0.6A,内阻约0.125Ω
电流表A2:量程0~3A,内阻约0.025Ω
电压表V1:量程0~3V,内阻约3kΩ
电压表V2:量程0~15V,内阻约15kΩ
滑动变阻器R1:最大阻值5Ω,允许最大电流2A
滑动变阻器R2:最大阻值1000Ω,最大电流0.6A
开关一个,导线若干。
(1)在上述器材中,应该选用的电流表是 ,应该选用的电压表是 。若想尽量多测几组数据,应该选用的滑动变阻器是 (填写仪器的字母代号)。
(2)该同学用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示,则螺旋测微器的示数d= mm。
(3)关于本实验的误差,下列说法正确的是 。
A.测量过程中,开关长时间闭合,对实验结果没有影响
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C.利用电流I随电压U的变化图线求Rx可减小系统误差
D.由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值
【答案】 A1 V1 R1 0.600 D
【详解】(1)[1][2][3] 电源电动势是3V,电压表应选择V1,电路最大电流约为
电流表应选择A1,为方便实验操作,滑动变阻器应选择R1。
(2)[4] 由图示螺旋测微器可知,其示数为0.5mm+10.0×0.01mm=0.600mm。
(3)[5] A.金属丝电阻阻值受温度影响,测量过程中,开关不能长时间闭合,开关长时间闭合,会使引起金属丝电阻变化,故A错误;
B.由于电流表和电压表内阻引起的误差是由于实验设计造成的误差,属于系统误差,故B错误;
C.利用电流I随电压U的变化图线求Rx可减小偶然误差,故C错误;
D.由于采用的是电流表外接法,由于电压表分流作用,电流表的测量值偏大,由欧姆定律可知,测量值小于真实值,故D正确。
故选D。
14.(23-24高二上·湖南常德汉寿县第一中学·期末)某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,通过粗测电阻丝的电阻约为5Ω,为了使测量结果尽量准确,从实验室找出以下供选择的器材:
A.电池组(3V,内阻约1Ω);
B.电流表A1(0~3A,内阻0.0125Ω);
C.电流表A2(0~0.6A,内阻0.125Ω);
D.电压表V1(0~3V,内阻4kΩ);
E.电压表V2(0~15V,内阻15kΩ);
F.滑动变阻器R1(0~20Ω,额定电流1A);
G.滑动变阻器R2(0~2000Ω,额定电流0.3A);
H.开关、导线若干。
(1)上述器材中,电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 (填写器材前的字母)。为使通过待测金属丝的电流能从0~0.5A范围内改变,电路应选 (填写甲、乙、丙、丁);
(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 mm;
(3)若用L表示金属丝接入电路中的长度,d表示直径,U表示金属丝上的电压,I表示金属丝中的电流,请用以上字母写出计算金属丝电阻率的表达式ρ= 。
【答案】 C D F 甲 5.668(5.664~5.669均可)
【详解】(1)[1][2][3]因电池组电动势为3V,故电压表应选D,通过待测电阻丝的最大电流约为
电流表应选择C,为方便实验操作,滑动变阻器应选择F。
[4]由于电压表内阻远大于待测电阻丝的阻值,电流表应采用外接法,通过待测金属丝的电流能从0~0.5A范围内改变,则滑动变阻器应采用分压式接法,所以电路应选甲;
(2)[5]螺旋测微器读数为
5.5mm+16.8×0.01mm=5.668mm
(3)[6]由电阻定律可知,金属丝电阻
电阻为
联立解得
15.(23-24高二上·湖南邵东第三中学·期末)某同学测定一根金属丝的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图(甲)所示,则该金属丝的直径为 mm。
(2)该同学先用多用电表粗测其电阻。他将选择开关调到欧姆挡“×10”挡位并调零,测量时发现指针向右偏转角度太大,这时他应该:
a.将选择开关换成欧姆挡的 挡位(选填“×100”或“×1”)。
b.将红、黑表笔短接,调节 旋钮,使欧姆表指针指在表盘右端零刻度处。
c.再次测量电阻丝的阻值,其表盘及指针所指位置如图(乙)所示,则此段电阻丝的电阻为 Ω。
(3)现要进一步精确测量其阻值,实验室提供了以下各种器材∶4V的直流电源、3V量程的直流电压表(内阻约为3000Ω)、开关、导线等。还有电流表与滑动变阻器各两个以供选用∶
A.电流表A1(量程0.3A,内阻约1Ω) B.电流表A2(量程0.6A,内阻约0.3Ω)
C.滑动变阻器R1(最大阻值为10Ω) D.滑动变阻器R2(最大阻值为500Ω)
为了尽可能提高测量准确度且要求电压从0开始调节。电流表应选 ,滑动变阻器应选 (填器材前面的字母)。
(4)请在图(丙)实物图中连线 ,完成本实验。
【答案】 0.695/0.696/0.697 欧姆调零 12.0 A C
【详解】(1)[1]金属丝的直径为
(2)[2]将选择开关调到欧姆挡“×10”挡位并调零,测量时发现指针向右偏转角度太大,说明待测电阻较小,应将选择开关换成欧姆挡的“×1”挡位。
[3]将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使欧姆表指针指在表盘右端零刻度处。
[4]电阻丝的电阻为
(3)[5][6]通过电阻丝的最大电流为
为减小实验误差,电流表应选的量程0.3A的电流表A1,故选A。
为了尽可能提高测量准确度且要求电压从0开始调节,滑动电阻器应使用分压式接法,为调节方便,滑动变阻器应选用最大阻值较小的,故选C。
(4)[7]电压表阻值远大于金属丝的阻值,电流表应采用外接法,实物图中连线如图所示。
地 城
考点03
测量电源的电动势和内阻
16.(24-25高二上·湖南永州·期末)某实验小组为准确测定电动势约为3 V的某新能源电池的电动势和内阻,实验室提供的器材有:
A.电流表:量程0 ~ 0.6 A,内阻约1 Ω
B.电压表:量程0 ~ 3 V,内阻约3 kΩ
C.滑动变阻器(最大阻值200 Ω)
D.滑动变阻器(最大阻值1000 Ω)
E.定值电阻R0 = 2.0 Ω
F.开关、导线若干
(1)为了较准确测量该新能源电池的电动势和内阻,按照如图甲所示电路图,滑动变阻器应该选择 。(选填仪器前面的字母序号)
(2)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图乙所示的U − I图线,由图可知该新能源电池电动势E = V。内阻r = Ω。(结果保留三位有效数字)
(3)图丙中实线为该实验小组正确操作后,根据实验数据得到的图线,则两条虚线a、b中 (选填a或b)是该电池电动势E和内阻r测量修正后得到的真实图线。
(4)现有两个相同规格的小灯泡L1、L2,此种灯泡的I − U特性曲线如图丁所示,将它们并联后与新能源电池(E = 5.0 V,r = 1 Ω)和定值电阻(R1 = 4 Ω)相连,如图戊所示,则灯泡的实际功率为 W。(结果保留两位小数)
【答案】(1)C
(2) 2.80 1.00
(3)a
(4)0.60
【详解】(1)为减少实验误差,滑动变阻器应选择最大阻值较小的滑动变阻器C,从而在调节时电流的示数更灵敏。
(2)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律有
可知电流的U − I图像的纵截距表示电源电动势,则有
电流的U − I图像的斜率绝对值表示,则有
(3)当外电路短路时,电压表分流为0,短路电流相同,即该小组作出的图线和真实图线与横轴交点相同,图线a表示真实图线。
(4)图戊中,设并联部分的电压为U,流过两个灯泡的电流都为I,根据闭合电路欧姆定律得
变形得
代入数据得
则丁图作出对应的I − U,如图所示
可得两条直线的交点位置坐标为(2 V,0.3 A),即为灯泡的实际电压和电流,则灯泡的实际功率
17.(24-25高二上·湖南娄底部分普通高中·期末)一同学买了一对干电池,他利用所学的知识测量其电动势与内阻,根据所学知识与常识,设计了如图所示电路。电压表量程3V,内阻约3kΩ,电流表量程0.6A,内阻0.6Ω。
(1)为了测量尽量精确,应该选用图 (选甲或乙)。
(2)根据所选原理图连接好实物图丙 。
(3)选择正确的电路图后进行实验,如图是某次测量时电流表的示数,其正确读数是 。
(4)多次调节滑动变阻器,读出电压表、电流表的值,并描在U-I图像中,如图戊所示,则一节电池的电动势为 V,一节电池的内阻是 Ω。(都保留2位小数)
【答案】(1)甲
(2)见解析
(3)0.25A
(4) 1.60 0.50
【详解】(1)由于电流表内阻已知的,即甲图中电流表分压值能够确定,而乙图中误差在于电压表的分流,由于电压表内阻不确定,即分流值不确定,可知,图甲测得的电动势与内阻最精确。
(2)根据图甲,作出实物图如图所示
(3)电流表量程是0.6A,电流表最小分度是0.02A,根据电流表读数规律,该读数为0.25A。
(4)[1][2]电路中是两节干电池串联,结合图甲电路图,根据闭合电路欧姆定律有
结合图像有,
解得,
18.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)“张衡"研究小组用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r。实验室提供的器材如下:电压表、电阻箱(阻值范围为0~999.9Ω)、开关、导线若干。
(1)先把电阻箱阻值调到最大,再接通开关,然后改变电阻箱阻值﹐随之电压表示数发生变化,读取R和对应的电压表示数U,并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中,如图乙所示。
(2)根据图乙中的实验数据绘出的图线可以得出该电池组的电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留两位有效数字)
【答案】 2.8 1.0
【详解】(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
根据上式可知斜率
V=2.8V
截距可得
=1.0Ω
19.(23-24高二上·湖南株洲攸县健坤高级中学·期末)如图1所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验原理图,已知电池组的电动势约为,内阻约为。现提供的器材如下:
A.电池组
B.电压表(量程,内阻约为)
C.电压表(量程,内阻约为)
D.电阻箱
E.定值电阻
F.定值电阻
G.开关和导线若干
(1)如果要准确测量电源的电动势和内阻,电压表V应选择 (选填“B”或“C”),定值电阻应选择 (选填“E”或“F”)。
(2)改变电阻箱的阻值,记录对应电压表的读数,作出的图像如图2所示,图线与横、纵坐标轴的截距分别为,定值电阻的阻值用表示,则可得该电池组的电动势为 ,内阻为 (用字母表示)。
(3)该实验测得的电动势与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”),内阻的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】 C E 偏小 偏小
【详解】(1)[1]电源电动势约为3V,电压表应选择C;
[2]为方便实验操作,定值电阻应选择E。
(2)[3][4]由图示电路图可知,电源电动势
解得
可知图像的斜率
纵截距
解得电源电动势
电源内阻
(3)[5]考虑到电压表的分流作用,根据图示电路图由闭合电路的欧姆定律得
解得
可知图像的纵截距
计算时认为,电动势的测量值小于真实值。
[6]图像的斜率
电源内阻
电动势的测量值小于真实值,所以内阻的测量值小于真实值。
20.(24-25高二上·湖南长沙周南中学·期末)某学习小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻,要求尽量精确测量电源电动势。
(1)应该选择的实验电路是图中的 。(选填“甲”或“乙”)
(2)为完成实验,该同学用到开关和导线若干,以及以下器材:滑动变阻器应用________(填器材前的选项字母)。
A.电流表(0~0.6A,内阻约); B.电压表(0~3V,内阻约);
C.滑动变阻器(); D.滑动变阻器();
(3)根据实验数据作出图像如图所示,测得该电池的电动势 V(结果保留三位有效数字),测得电源内阻 (填“大于”“小于”或者“等于”)真实值r。
【答案】(1)乙
(2)D
(3) 1.45 大于
【详解】(1)电路甲电动势和内阻的测量值均小于实际值,电路乙的电动势的测量值等于实际值,内阻的测量值大于实际值,题目对内阻测量误差未做要求,只要求更精确测量电动势,应选择乙电路。
(2)因为电源的内阻很小,为了调节方便,滑动变阻器应选择阻值较小的D。
(3)[1][2]由题中图像可知,该电池的电动势为
该电池的内阻测量值为
21.(23-24高二上·湖南邵阳第二中学·期末)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15 V)
B.电压表(0~3 V)
C.滑动变阻器(0~50 Ω)
D.滑动变阻器(0~500 Ω)
实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 ;(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图中的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线 。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I/A
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。(结果保留2位小数)
【答案】 甲 B C 1.50 0.83
【详解】(1)[1]干电池内电阻较小,远小于电压表内阻,选用甲电路时电源内电阻的测量值相对误差小。
(2)[2][3]因为一节干电池的电压在1.5 V左右,所以电压表选用0~3 V量程的;为了便于调节,滑动变阻器选用变阻范围0~50 Ω的。
(3)[4]用描点法得出图象如图
(4)[5][6]由
知U-I图线在U轴上的截距表示E、斜率的绝对值表示r。由图线可得
22.(23-24高二上·湖南郴州·期末)在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.待测干电池(电动势约为1.5V,内阻小于1.0Ω)
B.电流表G(满偏电流,内阻)
C.电流表A(0~0.6A,内阻0.1Ω)
D.滑动变阻器(0~20Ω,10A)
E.滑动变阻器(0~1000Ω,1A)
F.定值电阻(990Ω)
G.定值电阻(90Ω)
H.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了甲图中的实验电路。其中定值电阻选 (填器材前面的序号“F”或“G”);在该电路中,为了操作方便且能较准确的进行测量,滑动变阻器应选 (填写器材前面的序号“D”或“E”)。
(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理实验电路,利用测出的数据绘出的图线(为电流表G的示数,为电流表A的示数),则由图线可得被测电池的电动势 V(保留两位小数),内阻 Ω。(保留两位小数)
【答案】 F D 1.50 0.83
【详解】(1)[1]根据电压表的改装原理,可得
当时,改装后电压表的量程为
当时,改装后电压表的量程为
电源的电动势约为1.5V,结合图甲实验电路图可知,定值电阻选F。
[2] 因为电源内阻较小,所以应该采用较小最大值的滑动变阻器,为了操作方便且能较准确的进行测量,滑动变阻器应选D。
(2)[3][4]由闭合电路欧姆定律,可得
整理,可得
结合乙图,有
解得
23.(23-24高二上·湖南名校联考联合体·期末)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,内阻很大);
电流表(量程);
电阻箱(阻值);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据图(a),完成电路连接,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)。
(2)该小组根据记录数据进一步探究,作出图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距,结合(1)问得到的电动势与内阻,还可以求出电流表内阻为 (保留2位有效数字)。
(3)由于电压表内阻不是无穷大,本实验(2)问中电流表内阻的测量值 真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1) 1.58 0.64
(2)2.5
(3)等于
【详解】(1)[1][2]由电路结合闭合电路的欧姆定律可得
则图像的纵截距为电源的电动势,斜率的绝对值为电源的内阻,则电源的电动势为
内阻为
(2)根据
可得
由图像可知
解得
(3)由于电压表内阻不是无穷大,则
则
则
,
则
,
电流表内阻测量值等于真实值。
24.(23-24高二上·湖南邵阳第一中学·期末)如图所示,请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。
(1)开关闭合前滑动变阻器的滑片滑到 (填“左侧”或“右侧”)。
(2)根据实验测得的几组、数据做出图像如图所示,由图像可确定:该电源的电动势为 ,电源的内电阻为 (结果保留到小数点后两位)。
(3)若在实验中发现电压表坏了,于是不再使用电压表,而是选用电阻箱替换了滑动变阻器,重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值以及对应的电流表的示数,则该同学以为横坐标,以为纵坐标得到的函数图线是一条直线。分析可得该图线的斜率为,纵轴截距为,可求得电源电动势
,电源内电阻 。(用符号和表示电源电动势和内电阻)。这种方案测得的电动势和内电阻的值与真实值相比,E测 E真 ;(选填 ”“ ”“ ”)。
【答案】 左侧 1.40 0.57
【详解】(1)[1] 开关闭合前滑动变阻器阻值应调到最大,所以滑片滑到左侧;
(2)[2]根据闭合电路欧姆定律可知
电源的电动势为纵截距,即
[3] 电源的内电阻为图线斜率的绝对值,即
(3)[4] [5]根据闭合电路欧姆定律可知
变形可得
所以
,
解得
[6]因为使用这个电路,电流表是测量整个串联电路的电流,是准确值,电阻箱的读数为准确值,测得的电动势的值等于真实的电动势值。
25.(24-25高二上·湖南长沙长郡中学·期末)“拉普拉斯”研究小组将一块无人机的电芯(电动势约为5V,内阻约为)拆解出来,测量其电动势和内阻。实验小组设计了如图甲、乙所示的实验电路图,要求尽量减小实验误差。回答下列问题:
(1)现有电压表,滑动变阻器,定值电阻,开关和导线若干,以及以下器材:
A.电流表()
B.电流表()
(2)实验中电流表应选用 。(选填相应器材前的字母)
(3)某次测量中,电流表示数如图丙所示,则此时电流表读数为 A。
(4)某位同学根据记录的数据,作出如图丁所示的图线,根据所画图线可知道标记为Ⅰ的图线是采用实验电路 (填“甲”或“乙”)测量得到的。
(5)利用图丁提供的信息可知,该电源电动势的准确值为 ,该电源内阻的准确值为 。(用字母表示。,,,,均已知)
【答案】 B 0.34 乙
【详解】(1)[1]实验中电路中的最大电流为
则电流表应选用B;
(3)[2]电流表最小刻度0.02A,则此时电流表读数为0.34A;
(4)[3]标记为Ⅰ的图像斜率大,可知内阻测量值较大,因乙图内阻测量值
大于甲图中内阻测量值
可知道标记为Ⅰ的图线是采用实验电路乙测量得到的。
(5)[4][5]根据图乙和丙图图线Ⅰ分析,此种接法中电动势测量值是准确的,可知电源的真实电动势为
E=U1
甲图中对应的图线Ⅱ中的I2为电源短路时的真实电流。所以
26.(24-25高二上·湖南岳阳汨罗第一中学·期末)实验桌上有下列实验仪器:
A.待测电源(电动势约3V,内阻约7Ω);
B. 直流电流表(量程0~0.6~3A,0.6A挡的内阻约0.5Ω,3A挡的内阻约0.1Ω;)
C.直流电压表(量程0~3~15V,3V挡内阻约5kΩ,15V挡内阻约25kΩ);
D.滑动变阻器(阻值范围为0~15Ω,允许最大电流为1A);
E.滑动变阻器(阻值范围为0~1000Ω,允许最大电流为0.2A);
F.开关、导线若干;
G.小灯泡“4V、0.4A”.
请解答下列问题:
①利用给出的器材测量电源的电动势和内阻,要求测量有尽可能高的精度且便于调节,应选择的滑动变阻器是 (填代号),应选择的电流表量程是 (填量程),应选择的电压表量程是 (填量程).
②某同学根据测得的数据,作出U-I图象如图1中图线a所示,由此可知电源的电动势E= V,内阻r= Ω;
③若要利用给出的器材通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线,要求测量多组实验数据,请你在图2框内画出实验原理图 ;
④将③步中得到的数据在同一个U-I坐标系内描点作图,得到如图1所示的图线b,如果将此小灯泡与上述电源组成闭合回路,此时小灯泡的实际功率为 W.
【答案】 D 0~0.6 0~3 3 6 0.375
【详解】试题分析:滑动变阻器的选择一是要安全,二是要便于操作,依次为原则选取;根据闭合电路欧姆定律可知,图象纵轴截距等于电源的电动势,斜率等于电源的内,由几何知识求出电动势和内阻.小灯泡的伏安特性曲线与电源的U-I图线的交点表示小灯泡接在该电源上的工作状态,读出电压和电流,由P=UI求出功率.
(1)滑动变阻器E的额定电流远小于电流表的量程,而实验时电路中的电流要达到电流表量程的一半,即0.3A左右,容易烧坏此变阻器,另一方面容易,该变阻器总电阻太大,调节时电路中电流表变化缓慢,不方便调节,而滑动变阻器D接入电路时,电路中最小电流约为,并不超过电流表的量程,故应选择的滑动变阻器是D.
应选择的电流表量程是0~0.6A,应选择的电压表量程是0~3V;
(2)根据闭合电路欧姆定律可知,图象纵轴截距等于电源的电动势,斜率等于电源的内阻,
由几何知识得:纵轴截距b=3.0V,斜率,则电源的电动势为E=b=3.0V,内阻为r=k=6Ω.
(3)描绘出小灯泡的伏安特性曲线需要滑动变阻器采用分压式,一般情况下电流表采用外接法,实验原理电路图如图:
(4)小灯泡的伏安特性曲线与电源的U-I图线的交点表示小灯泡接在该电源上的工作状态,
读出交点处的电压和电流分别为:U=1.5V,I=0.25A,则小灯泡的功率为P=UI=0.375W.
27.(24-25高二上·湖南常德汉寿县第一中学·期末)如图所示,回答下列题
(1)如图甲,是多用电表简化电路图,作为欧姆表使用时,电流一定从 端流入多用电表(填A或B)。
(2)利用多用电表和电阻箱测量电源的电动势和内阻的电路如图乙。调节电阻箱,记录多组电阻箱示数R和多用电表示数I,作出的图线如图丙。由图丙可求得电动势 V,内阻 。(结果均保留2位有效数字)
(3)忽略偶然误差,本实验测得的、与真实值比较: , 。(选填“<”、“=”或“>”)
【答案】 A 2.8∼2.9 1.1∼1.3 = >
【详解】(1)[1]由图甲可知,电流从欧姆表内电源正极经B端黑表笔流出,从A端红表笔流入多用电表。
(2)[2][3]根据闭合电路欧姆定律得
E=IR+Ir
解得
可知图线斜率表示电动势E,纵轴截距的绝对值表示内阻r,则有
内阻为
r=1.2Ω
(3)[4][5]将多用电表的内阻等效到电源的内部,则有
则可知测量的内阻等于电源的实际内阻与多用电表的内阻之和,测量值偏大,电流表内阻对图象的斜率没有影响,故电动势准确。即
,
28.(24-25高二上·湖南岳阳岳阳县第一中学·期末)如图是测量电源电动势和内电阻的电路,关于误差的说法正确的是( )
A.由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值小于真实值
B.由于电流表的分压作用,使内电阻的测量值大于真实值
C.由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值小于真实值
D.由于电压表的分流作用,使内电阻的测量值大于真实值
【答案】C
【详解】由图示可得,电压表测路端电压,由于电压表的分流作用,使电流表的测量值小于真实值(通过电源的电流);实验误差是由于电压表的分流造成的;当外电路短路时,电压表不分流,故短路电流相同;而测量的电流值要小于真实值;故作出测量值和真实值的图象如图所示;
由图示可知,伏安法测电阻相对于电源来说采用电流表外接法,由于电压表分流作用,电流表测量值偏小,当外电路短路时,电流测量值等于真实值,电源的图象如图所示,由图象可知,电动势测量值小于真实值,电源内阻测量值小于真实值,故C正确,ABD错误.
故选C。
29.(24-25高二上·湖南岳阳汨罗第一中学·期末)某同学用下列器材测定一块手机电池的电动势和内电阻。
电流表A(量程3A,内阻约0.5Ω);
电压表V(量程15V,内阻约15kΩ);
滑动变阻器R(0 ~ 50Ω,额定电流3A);
定值电阻R0 = 3Ω;
开关S及导线若干;
(1)为减小实验误差,电路图中的导线应连接到 (选填“a”或“b”);
(2)连接好电路闭合S前,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“c”或“d”)端;
(3)根据正确操作,依据得到的电压表和电流表读数,作出对应的U—I图像如图所示,由图线可知该电池的电动势E = V,内电阻r = Ω(保留两位有效数字);
(4)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及滑动变阻器消耗的功率P都会发生变化,图的各示意图中正确反映P—U关系的是 。
A. B.
C. D.
【答案】 a d 8.5 0.75 C
【详解】(1)[1]因电源内阻较小,与电流表内阻接近,故采用相对电源的内接法误差太大,故应采用相对电源的外接法,故应接a。
(2)[2]连接好电路闭合S前,滑动变阻器阻值置于电阻最大的位置,即滑片P应置于d端。
(3)[3][4]由图线可知该电池的电动势E = 8.5V,则内电阻为
(4)[5]滑动变阻器消耗的功率
即P—U关系为二次函数关系,故选C。
地 城
考点04
探究影响感应电流方向的因素及探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
30.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)物理实验小组通过以下装置探究电磁感应现象。
(1)如图1所示,当闭合时,观察到电流表指针向左偏(不通电时指针停在正中央),则在图2中磁体N极插入线圈A过程中电流表的指针将 偏转。(选填“向左”,“向右”或“不发生”)
(2)在图3中,为光敏电阻(光照增强电阻减小),轻质金属环用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴(线圈平面与螺线管线圈平面平行),并位于螺线管左侧。当光照减弱时,从左向右看,金属环A中电流方向为 (选填“顺时针”或“逆时针”),金属环A将 (选填“向左”或“向右”)运动。
【答案】(1)向左
(2) 顺时针 向右
【详解】(1)图1所示闭合S时,观察到电流表指针向左偏,说明电流从负接线柱流入时,电流表指针向左偏。磁体N极插入线圈A过程中,线圈A中磁通量向下增大,根据楞次定律可知感应电流将从电流表负接线柱流入,则此时电流表的指针将向左偏转;
(2)[1]根据安培定则,螺线管内部磁场向右,金属环中的磁场向右,当光照减弱时,热敏电阻的阻值增大,回路电流减小,金属环的磁通量减小,根据增反减同,感应电流的磁场向右,根据安培定则,从左向右看,金属环A中电流方向为顺时针;
[2]金属环A是顺时针电流,螺线管是顺时针的电流,同向电流相互吸引,金属环将向右运动。
31.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验。
(1)现有闭合的铁芯及粗导线、细导线各一根,要求学生自制一降压变压器,应用 (选填“粗”或“细”)导线制成原线圈。
(2)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别,原因可能是__________。
A.原、副线圈上通过的电流发热 B.铁芯在交变磁场作用下发热
C.变压器铁芯漏磁 D.原线圈输入电压发生变化
(3)在实验中,该同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变,仅增加原线圈的匝数,副线圈两端的电压将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)现用自制的可拆变压器、学生电源、小灯泡及导线若干进行进一步探究。如图所示,开始横条铁芯放在U形铁芯的A侧上,现把横条铁芯慢慢推向B侧,此过程中小灯泡亮度逐渐 (选填“变亮”或“变暗”)。
【答案】(1)细
(2)ABC
(3)减小
(4)变亮
【详解】(1)根据变压器原副线圈的电流与匝数关系可知,降压变压器中,副线圈的电流较大,为了使线圈热功率较小,副线圈的电阻应较小,即副线圈应用粗导线制成,原线圈的电流较小,可用细导线制成原线圈。
(2)AB.原副线圈上通过的电流发热,铁芯在交变磁场作用下发热,都会使变压器输出功率发生变化,从而导致电压比与匝数比有微小差别,故AB符合题意;
C.变压器铁芯漏磁,从而导致电压比与匝数比微小差别,故C符合题意;
D.原线圈输入电压发生变化,不会影响电压比和匝数比,故D不符合题意。
故选ABC。
(3)根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
在实验中,该同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变,仅增加原线圈的匝数,副线圈两端的电压将减小。
(4)将横条放在铁芯的A侧上,把横条慢慢推向B,此过程中副线圈B中的漏磁在逐渐减小,从而产生的感应电动势逐渐变大,故小灯泡亮度逐渐变亮。
32.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)在探究影响感应电流方向的因素的实验中,用到了图甲中的实验仪器。
(1)请将下面实物图甲中所缺的导线补接完整 。
(2)实验前,先判断电流方向与灵敏电流计指针的偏转关系。正确连接实验电路后,灵敏电流计的指针在表盘中央,在原线圈插入副线圈后,将开关闭合,此时灵敏电流计的指针向左偏转,接着进行下列实验:
①在原线圈插入副线圈后,将两者一起上下移动,则灵敏电流计的指针 (选填“向左”、“向右”或“不”)偏转。
②在原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,则灵敏电流计的指针 (选填“向左”、“向右”或“不”)偏转。
③将原线圈从副线圈中迅速拔出时,灵敏电流计的指针将 (选填“向左”、“向右”或“不”)偏转。
④原线圈插入副线圈后,闭合开关,将滑动变阻器触头从最左端拉到最右端,第一次快拉,第二次较慢拉,两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1 E2。
【答案】(1)见解析
(2) 不 向左 向右 大于
【详解】(1) 连接完整的电路图如下图所示
(2) ①[1]在原线圈插入副线圈后,将两者一起上下移动,则穿过副线圈的磁通量不变,所以不会产生感应电流,灵敏电流计的指针不偏转。
②[2]在闭合开关时,原线圈中的电流增大,则穿过副线圈的磁通量增大,观察到灵敏电流计的指针向左偏转。如果将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,则原线圈中的电流增大,穿过副线圈的磁通量增大,所以灵敏电流计的指针应该向左偏转。
③[3]将原线圈从副线圈中迅速拔出时,穿过副线圈的磁通量快速减小,则灵敏电流计的指针应该向右偏转。
④[4]第一次快拉,用的时间短,磁通量变化快,所以这种情况下产生感应电动势的大小大于第二次慢拉产生感应电动势的大小。
33.(24-25高二上·湖南长沙望城区第一中学·期末)为探究影响感应电流方向的因素,同学们做了如下的实验。
(1)小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”,所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从“+”接线柱流入电流表时,指针向右偏转。
①将条形磁铁按如图甲方式S极向下匀速插入螺线管时,发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。请在图乙中标出螺线管中的感应电流方向。
②经分析可得出结论:当穿过螺线管的磁通量增加时,感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向 (填“相同”或“相反”)。
③接上面的①,将条形磁铁从螺线管中抽出时,电流表的指针向 ( 填“左”或“右”)偏转。
④关于该实验,下列说法正确的是
A.必须保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针才会向右偏转
B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大,灵敏电流计指针偏转幅度越小
C.将磁体的N、S极对调,并将其向上抽出,灵敏电流计指针仍向右偏转
D.将磁体的N、S极对调,并将其向下插入,灵敏电流计指针仍向右偏转
(2)小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。
①在给出的实物图中,用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路。
②将线圈A插入线圈B中,闭合开关S瞬间,发现电流计指针右偏,则保持开关闭合,以下操作中也能使电流计右偏的是
A.插入铁芯
B.拔出线圈A
C.将滑动变阻器的滑片向左移动
D.将滑动变阻器的滑片向右移动
③写出闭合导体回路中产生感应电流的条件:
(3)小齐设计了一种延时继电器:如图 2所示是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A和电源连接,线圈B与直导线构成一个闭合回路。弹簧K与衔铁D相连,D的右端触头C连接工作电路(未画出)。开关S闭合状态下,工作电路处于导通状态。S断开瞬间,延时功能启动,此时直导线中电流方向为 (填写“a到b”或“b到a”)。
【答案】 见解析 相反 左 C 见解析 AC/CA 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化 b到a
【详解】(1)①[1]由图可知,线圈中磁场的方向向上,根据电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为:当电流从“”接线柱流入电流表时,指针向右偏转可知,线圈中电流方向由B流向A,如图所示
②[2]S极向下插入螺线管时,线圈中磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流的磁场应该与原磁场方向相反,且感应电流的磁场方向向下,阻碍磁通量的增加。
③[3]将条形磁铁从螺线管中抽出时,穿过线圈的磁通量减小,根据楞次定律,感应电流的磁场应与原磁场方向相同且向上,阻碍磁通量的减小,根据安培定则可知,线圈中感应电流方向由A到B,则电流从“”接线柱流入电流表,电流表的指针向左偏转。
④[4]
A.S极向下插入螺线管时,不需要保证磁体匀速运动,灵敏电流计指针都会向右偏转,故A错误;
B.将磁体向下插入或向上抽出的速度越大,灵敏电流计指针偏转幅度越大,故B错误;
C.将磁体的N、S极对调,并将其向上抽出,则螺线管的磁通量向下减小,根据楞次定律可知,线圈中感应电流方向由B到A,则电流从“”接线柱流入电流表,电流表的指针向右偏转,故C正确;
D.将磁体的N、S极对调,并将其向下插入,则螺线管的磁通量向下增大,根据楞次定律可知,线圈中感应电流方向由A到B,则电流从“”接线柱流入电流表,电流表的指针向左偏转,故D错误。
故选C。
(2)①[5]完整的实验电路如图所示
②[6]将线圈A插入线圈B中,闭合开关S瞬间,发现电流计指针右偏,可知当线圈B中的磁通量增加时,电流计指针右偏;
A.插入铁芯,线圈B中的磁通量增加,电流计指针右偏,故A正确;
B.拔出线圈A,线圈B中的磁通量减少,电流计指针左偏,故B错误;
C.将滑动变阻器的滑片向左移动,线圈A中电流增大,线圈B中的磁通量增加,电流计指针右偏,故C正确;
D.将滑动变阻器的滑片向右移动,线圈A中电流减小,线圈B中的磁通量减少,电流计指针左偏,故D错误。
故选AC。
③[7]闭合导体回路中产生感应电流的条件是:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。
(3)[8]S断开瞬间,延时功能启动,此时穿过线圈B的磁通量向上减小,根据楞次定律可知,线圈B中感应电流产生的磁场方向向上,则此时直导线ab中电流方向为b到a。
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