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重难 16 电学实验综合
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一:测量金属丝的电阻率
1.实验原理(如图所示)
由R=ρ得ρ=,因此,只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R,即可求出金属丝的电阻率ρ.
2.实验器材
被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(0~0.6 A),电压表(0~3 V),滑动变阻器(0~50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺.
3.实验过程
(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d.
(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路.
(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l.
(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.
(5)闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内.
(6)将测得的R、l、d值,代入公式ρ=中,计算出金属丝的电阻率.
4.求R的平均值时可用两种方法
(1)用R=分别算出各次的数值,再取平均值.
(2)用U-I图线的斜率求出.
5.注意事项
(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法.
(2)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路,然后再把电压表并联在被测金属丝的两端.
(3)测量被测金属丝的有效长度,是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的被测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值.
(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值.
(5)闭合开关之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置.
(6)在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.
(7)若采用图象法求电阻阻值的平均值,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要尽可能地通过较多的点,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点应舍去.
6.误差分析
(1)金属丝的横截面积是利用直径计算得到的,直径的测量是产生误差的主要来源之一.
(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小.
(3)金属丝长度的测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差.
(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差.
二:描绘小电珠的伏安特性曲线
1.实验原理
(1)实验原理图:如图甲;
(2)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图象;
(3)由图线的斜率反映电流与电压和电阻的关系.
2.实验器材
小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0~3 V~15 V”、电流表“0~0.6 A~3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.
3.进行实验及数据处理
(1)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路.
(2)移动滑动变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入自己设计的表格中.
(3)数据处理
①在坐标纸上以U为横轴,I为纵轴,建立直角坐标系.
②在坐标纸上描出各组数据所对应的点.
③将描出的点用平滑的曲线连接起来,得到小电珠的伏安特性曲线.
4.注意事项
(1)电路的连接方式:
①电流表应采用外接法:因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小,与量程为0.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大.
②滑动变阻器应采用分压式接法:目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化.
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端,使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.
(3)I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差.
5.误差分析
(1)由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,会带来误差,电流表外接,由于电压表的分流,使测得的电流值大于真实值.
(2)测量时读数带来误差.
(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.
三:伏安法测电源的电动势和内阻
1.实验原理
闭合电路欧姆定律.
2.实验器材
电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺.
3.实验步骤
(1)电流表用0.6 A的量程,电压表用3 V的量程,按图连接好电路.
(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端.
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1).用同样的方法再测量几组I、U值,填入表格中.
(4)断开开关,拆除电路,整理好器材.
4.实验数据处理
(1)列方程组,解出E、r,并多次测量求平均值.
(2)用作图法处理数据,如图所示.
①图线与纵轴交点为电源电动势E;
②图线斜率的绝对值为内阻r.
5.误差分析
(1)偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图象时描点不准确.
(2)系统误差
①若采用图所示电路
本实验的误差来源于电压表的分流,通过电流表的电流小于干路电流,由E=U+Ir得知,电动势E测<E真,若将内阻与电源并联等效为电源,则示数为通过电源的电流,所测内阻为等效电源的内阻(如图虚线框所示),则r测<r真.
因RV≫r,故E测≈E真,r测≈r真.
②若采用图所示电路,将电源与串联等效为电源,如图虚线所示,示数为等效电源的电压,为干路电流,由闭合电路欧姆定律E=U+I(r+RA),E测=E真,r测=r+RA,若RA未知,由于RA与r很接近,所以r测误差较大,故一般不采用此种接法;但若RA已知,此法可测r的准确值.
6.注意事项
(1)为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池.
(2)电流不要过大,应小于0.5 A,读数要快.
(3)要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些.
(4)若U-I图线纵轴刻度不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,内阻应根据r=||确定.
(建议用时:20分钟)
1.(2025·天津武清·二模)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1.5V,内阻约为1.5kΩ)、电流表(量程0.6A,内阻为1Ω)、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。
(1)用图1所示电路测量干电池电动势和内阻。调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图2所示的U-I图像(U为电压表读数、I为电流表读数)。则待测干电池电动势E= V(保留3位有效数字)、内阻r= Ω(保留1位小数)。
(2)该小组也尝试用图3所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成。原因是______。
A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误
C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数
2.(2025·天津·二模)有一电阻,其阻值大约在40~50之间,需要进一步测定其阻值,手边现有下列器材:
电池组(电动势9V,内阻约0.5);
电压表(量程0~10V,内阻20);
毫安表(量程0~50mA,内阻约20);
毫安表(量程0~300mA,内阻约4);
滑动变阻器(阻值范围0~200,额定电流1A);
滑动变阻器(阻值范围0~2000,额定电流0.3A);
开关,导线若干。
有两种可供选用的电路如图1和图2所示。实验要求多测几组电流、电压值,画出电流-电压关系图。为了实验能正常进行并减小测量误差,而且要求滑动变阻器便于调节,在实验中应选图 所示的电路,应选代号是 的毫安表和代号是 的滑动变阻器。
3.(2025·天津滨海新·三模)某实验小组测量的电阻,已知的阻值约为,提供器材如下:
A.电流表(量程为,内阻约为)
B.电流表(量程为,内阻为)
C.电压表(量程为,内阻约)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器,允许通过的最大电流为)
G.滑动变阻器,允许通过的最大电流为
H.滑动变阻器允许通过的最大电流为)
I.蓄电池E电动势为3V,内阻很小
J.开关S
(1)测量中要求误差尽可能小,并能测量多组数据,请在虚线框中画出测量电阻的实验电路图注意:在电路图中注明各器材的符号。
(2)用表示电流表的示数,表示电流表的示数,U表示电压表V的示数,根据所选器材和设计电路,电阻的表达式为 用题中符号表示。
(3)从系统误差的角度出发,该实验的测量值 填“大于”“等于”或“小于”真实值。
4.(2025·天津滨海新·模拟预测)测量一个未知定值电阻Rx的阻值,该电阻阻值接近500Ω。现实验室有如下器材可供选择:
A.待测电阻Rx;
B.电流表Al(量程0~10mA,内阻RA1=100Ω);
C.电流表A2(量程0~5mA,内阻RA2约为100Ω);
D.电压表V(量程0~1.5V,内阻Rv=500Ω);
E.定值电阻R0=200Ω;
F.滑动变阻器R1(最大阻值约为10Ω,最大电流为1A);
G.滑动变阻器R2(最大阻值约为1000Ω,最大电流为1A);
H.直流电源E,电动势为3V,内阻很小;
I.开关S,及若干导线。
小明在以上器材中选择了合适的器材,并设计了电路,如甲所示。要求测量数据范围较大,测量结果尽可能准确。
(1)a电表应选 ,b电表应选 (请填写所选仪器前的字母编号)
(2)调节滑阻器,得到多组a电表和b电表的示数,做出图像乙,图像横纵轴物理量的单位均采用国际单位,该图像斜率大小为k=150,则待测电阻Rx= Ω(保留三位有效数字)。
5.(2025·天津北辰·三模)某同学利用下述器材,要测量阻值大约一段电阻丝的电阻:
A、电源(电动势约)
B、电压表(量程为,内阻约)
C、电压表(量程为,内阻约)
D、定值电阻,阻值为
E、滑动变阻器(最大阻值)
F、开关一个,导线若干。
(1)他设计如图1所示电路图,请根据电路图把图2中的实物图补充完整;
(2)通过调节滑动变阻器,测量得到多组和的示数、,并作出图3所示图像,该图像的斜率为,则待测金属丝电阻 (用、等字母表示),该测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
6.(2025·天津红桥·二模)某同学想测某电阻的阻值。
(1)该同学先用多用电表的欧姆挡中的“×10”挡粗略测量该电阻,结果如图甲所示,则该读数为 Ω。
为了更准确地测量该电阻的阻值,有以下实验器材可供选择:
A.电流表(量程为0~15mA,内阻约为2Ω);
B.电流表(量程为0~3mA,内阻);
C.定值电阻;
D.定值电阻;
E.滑动变阻器(0~20Ω,允许通过的最大电流为200mA);
F.滑动变阻器(0~100Ω,允许通过的最大电流为50mA);
G.蓄电池E(电动势为3V,内阻很小);
H.开关S。
(2)滑动变阻器应选择 (填“”或“”)。
(3)该同学设计了测量该电阻的电路图,如图乙所示。该同学在某次实验过程中测得电流表的示数为,电流表的示数为,则该电阻表达式 (用题中所给物理量的符号表示,图中与串联的定值电阻R用所选的“”或“”表示)。
(建议用时:30分钟)
7.(2025·天津河西·三模)某兴趣小组要测量一个未知电阻的阻值,实验室提供的器材如下:
A、多用电表
B、恒压电源(输出电压为)
C、电压表(量程,内阻约为)
D、电流表(量程,内阻约为)
E、滑动变阻器
F、开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测的阻值。选用“”挡试测时,发现指针的偏转角度很小,于是决定换用另一倍率。换用另一倍率后,需要重新进行 后方可再次进行测量。
(2)粗测后得知的阻值大约为,接下来该小组采用伏安法继续测量。为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量?___________(填写正确答案标号)
A. B.
C. D.
(3)本实验所用测量仪器均已校准。下列关于本实验误差的说法中哪些是正确的?___________(填写正确答案标号)
A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
C.用图像处理数据求电阻可以减小偶然误差
D.该小组选用合理电路进行测量后,系统误差将导致的测量值小于真实值
8.(2025·天津·二模)某研究小组对如图一所示的铭牌模糊不清的移动电源进行研究,设计的实验电路如图二所示,电源内阻不超过1Ω,除开关和若干导线外,可选用的其他实验器材有:
A.电压表(量程0~6V,内阻未知);
B.电流表(量程0~0.6A,内阻未知);
C.定值电阻R₀(阻值5Ω);
D.滑动变阻器(阻值范围0~20Ω);
E.滑动变阻器(阻值范围0~2000Ω)
(1)为准确、方便地测出该移动电源的电动势和内阻,滑动变阻器R应选择 (填相应器材前的字母标号);
(2)为准确测得该移动电源的电动势和内阻,该组同学进行了理论分析。电键S接在1、2点时对应的电压表示数U与电流表的示数I的U-I图像如图三所示,图像的延长线与坐标轴分别交于a₁、a₂、b₁、b₂,电动势可表示为 ,内阻可表示为 (两个结果选用a₁、a₂、b₁、b₂、R₀其中的字母表示)。
9.(2025·天津·二模)某同学要精确测定一电阻(阻值约),可选择的实验仪器有:
A.电源(3V,内阻可以忽略)
B.电压表V(0~3V,内阻约为3kΩ)
C.电流表A(0~50mA,内阻为2.0Ω)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器(0~5Ω)
G.开关、导线
完成下列问题:
(1)为了尽可能测出多组数据,根据提供的实验器材,请你选出最佳电路图______(选填“A”或“B”);
A. B.
(2)实验中应该选用的定值电阻是 (选填“D”或“E”);
(3)移动滑动变阻器的滑片,记录电流表和电压表对应的示数,并在图像中描点作图如图所示,则该电阻的精确值为 Ω。
10.(2025·天津·一模)某实验小组为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻,实验室提供的器材有:
A.电流表G1(内阻Rg1=75Ω,满偏电流Ig1=25mA)
B.电流表G2(内阻Rg2=90Ω,满偏电流Ig2=10mA)
C.定值电阻R0(25Ω,1A)
D.电阻箱R1(0~9999Ω,1A)
E.滑动变阻器R2(10Ω,1A)
F.电源E(9V,内阻不计)
G.多用电表
H.开关S和导线若干
该组同学进行了以下操作:
(1)先用多用电表粗测电阻丝的阻值,当用“×10”挡测量时,指针位置如图甲所示,则示数为 Ω。
(2)为更准确的测量电阻丝阻值,该组同学设计电路图如图乙所示。若用G2与电阻箱R1串联,改装成量程为9V的电压表,则电阻箱的阻值R1应为 ,同时将R0与G1并联以扩展其量程。然后调节滑动变阻器的滑片到合适位置,测得电流表G1的示数为I1,电流表G2的示数为I2,则该种材料的电阻Rx= (用I1、I2、R1、Rg2表示)。
11.(2025·天津河西·模拟预测)某实验小组要测量一电池的电动势和内阻,实验室提供下列器材:
A.电池(电动势约为3V,内阻约为10Ω);
B.灵敏电流表G(量程为0~2mA,内阻);
C.定值电阻;
D.电阻箱(0~999.9Ω);
E.开关和导线若干。
(1)由于灵敏电流表G的量程较小,不满足实验要求,现要把灵敏电流表的量程扩大为原来的3倍,则应使灵敏电流表G与定值电阻 (填“串联”或“并联”),且定值电阻的阻值为 Ω。(结果保留2位有效数字)
(2)如图甲所示,用改装好的电流表A测量电池的电动势和内阻,改变并记录电阻箱接入电路中的电阻,根据记录的数据,以灵敏电流表G的示数的倒数为纵坐标,以相应电阻箱接入电路的阻值为横坐标,作出如图乙所示的图像,则电池电动势 V(结果均保留三位有效数字)
12.(2025·天津河西·二模)小刘同学在实验室中准备测量水果电池的电动势和内阻。
(1)小刘利用铜片、锌片与某种水果制成水果电池,他想采用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻,此操作 。(填写“可行”或“不可行”)
(2)小刘查阅资料得知该水果电池的电动势小于、内阻为几百欧姆,于是便利用以下器材测量其电动势和内阻。
A.电流表(内阻,满偏电流)
B.电流表(内阻很小)
C.滑动变阻器
D.定值电阻
E.开关,导线若干
他采用如图甲所示的电路图进行测量,通过实验得到电流表、的示数分别为,并以为纵轴、为横轴作出如图乙所示的图像,图乙中的、均为已知量。由此图像可求出该水果电池的电动势 ,内阻 。(均用、表示)。
(3)通过以上实验测得的水果电池的电动势与真实值相比, 。(填写“>”、“<”或“=”)
(建议用时:30分钟)
13.(2025·天津·一模)(1)某同学使用多用电表欧姆挡粗测待测电阻Rx的阻值。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Rx的测量值为 Ω。
(2)该同学使用如图所示的电路,进一步测量待测电阻Rx的阻值。某次实验,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻Rx的测量值为 。若不考虑偶然误差,该测量值与Rx的真实值相比 (选填“偏小”、“偏大”或“相等”)。
14.(2025·天津和平·二模)某兴趣小组要测量未知电阻的阻值,按照如下步骤进行:
(1)利用多用电表测量,当使用×10倍率时,发现指针位置如图甲所示,则应换用 倍率进行测量
(2)为精确测量阻值,该小组设计了如图乙所示的电路进行测量
实验室提供的器材有:
A.电动势为4V的电源
B.电压表(0~3V,内阻约为3kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻约为0.1Ω)
D.电流表(0~3mA,内阻约为30Ω)
E.0~1000Ω的滑动变阻器
F.0~50Ω的滑动变阻器
G.开关和导线若干
使读数尽可能精确,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(填器材前的字母)
(3)电路连接正确后,闭合开关,调节滑动器滑片位置,得到多组电流I和电压U的数值,分别将电压表的接线柱接在a点和b点,描绘了两条图像,如图丙所示。其中图线①是电压表接线柱接在 点(填“a”或“b”)时获得的,为减小系统误差,应选择使用图线 (填“①”或“②”)计算阻值,由此得到的阻值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
15.(2025·天津河东·二模)为探究充电宝是不是一个有一定电动势和内阻的直流电源,某小组设计了如图甲所示的实验电路,测量充电宝的路端电压和电流的关系。
(1)根据图甲,完成图乙中的实物连线;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,记录每次操作的电流表和电压表的示数,根据实验数据作出图像,如图丙所示,该充电宝的电动势为 ,内阻为 。
16.(2025·天津·一模)(1)两组同学利用不同的实验器材进行碰撞的实验研究。
第一组同学利用气垫导轨通过频闪照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验。
①若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的 (填“甲”或“乙”)(甲图两滑块分别装有弹性圈,乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥);
第二组同学采用下图所示装置进行“验证动量守恒定律”实验,在水平槽末端与水平面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接,使入射小球从斜槽上S点由静止滚下,落点为P ′ ,放上被碰小球后,入射小球和被碰小球在斜面上的落点分别为M ′、N ′。已知入射小球质量为m1 ,被碰小球质量为m2 ,用刻度尺测量斜面顶点到M ′、P ′、N ′三点的距离分别为l1、l2、l3。
②关于本实验条件的叙述,下列说法正确的是 ;
A.斜面与水平槽必须光滑
B.该实验不需要秒表计时
C.两小球的质量应满足m1>m2
D.必须测量水平槽末端的高度
③则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 (用所测物理量的字母表示)。
(2)①某同学使用多用电表欧姆挡粗测待测电阻Rx的阻值。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Rx的测量值为 Ω。
②该同学使用如图所示的电路,进一步测量待测电阻Rx的阻值。某次实验,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻Rx的测量值为 。若不考虑偶然误差,该测量值与Rx的真实值相比 (选填“偏小”、“偏大”或“相等”)。
17.(2025·天津红桥·一模)按实验要求填空:
甲图中的实验器材参数如下:
待测电流表A(量程)
电阻箱(最大阻值)
滑动变阻器(①最大阻值 ②最大阻值)
电源E(①电动势为,内阻很小 ②电动势为,内阻很小)
(1)半偏法测电流表内阻的电路如图甲所示,测量方法是:先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表的指针满偏;保持的阻值不变,闭合,调节电阻箱,使电流表的指针半偏,此时电阻箱的示数为。尽量减少系统误差,则滑动变阻器选择 (选填“①”或“②”),电源E选择 (选填“①”或“②”),电流表A内阻的测量值为 (结果保留三位有效数字)Ω,测量值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(2)将该电流表A改装成量程为的电流表,应给电流表A (选填“串联”或“并联”)一个电阻,则改装后的电流表的内阻为 (电流表A的内阻用“”表示)。
(3)测量一节废旧干电池的电动势E和内阻r,利用改装后的电流表和其它实验器材设计了如图乙所示的电路。在实验中,多次改变电阻箱阻值,记录多组数据,画出图像为一条直线(如图丙),由图中数据计算出该电池的电动势 (结果保留三位有效数字)V,内阻 (结果保留三位有效数字),如果没有考虑到电流表内阻的影响,电源电动势E的测量值将会 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
18.(2025·天津宁河·一模)某实验小组尝试测量某款电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。
(1)某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作,实验时发现,大范围移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数变化都不明显,该同学在思考后将的定值电阻串入电路中,如图 (选填“乙”或“丙”),解决了这一问题。
(2)多次调节滑动变阻器的阻值,读出相应的电压表和电流表示数和,用测得的数据描绘出如图丁所示的图像,则该电池的电动势E= V,内阻r0= Ω(结果均保留两位有效数字)。
19.(2025·天津和平·一模)某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻,实验室提供下列仪器:
A.待测电池组(电动势约为3V,内阻约为10Ω)
B. 电压表V (量程0~1.5V, 内阻为1000Ω)
C. 电流表A(量程为0~3A, 内阻为0.5Ω)
D.定值电阻
E、电阻箱R1(0~999.9Ω)
F、滑动变阻器R2(0~2000Ω)
G、导线及开关
(1)同学们根据提供的器材,设计了如图甲所示的a、b两种测量电路,经讨论后认为a测量电路不合理,应选b测量电路。请说明a测量电路不合理的原因: 。
(2)选用b图进行实验,将测量数据的单位统一成国际单位,根据记录数据作出如图乙所示的图像(U为电压表的示数,R1为电阻箱的阻值),若测得图线纵截距为b,图线斜率k,则电池组电动势E = ;内阻r = 。(忽略系统误差的影响)
20.(2025·天津河西·一模)学生实验小组要测量量程为3V的电压表的内阻。可选用的器材有:
A.电源(电动势5V)
B.电压表(量程5V,内阻约3)
C.定值电阻R(阻值为800)
D.滑动变阻器(最大阻值50)
E、滑动变阻器(最大阻值5)
F、开关S,导线若干
(1)他们设计了如图所示的实验电路图,其中滑动变阻器应选 (填“”或“”)。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于 (填“a”或“b”)端。
(3)请按照实验电路图将图中的实物图连接完整。
(4)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表、待测电压表的示数分别为、,则待测电压表的内阻 (用、和R表示)。
21.(2025·天津南开·一模)导电胶条广泛应用于电话、电子表、计算器、仪表等产品的液晶显示器与电路板的连接。某实验小组测量某导电胶条的电阻。实验过程如下:
(1)固定导电胶条,将多用电表的选择开关旋转至欧姆“×100”挡,欧姆调零后,发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量,应该选择 挡位(选填“×10”、“×1k”),并重新欧姆调零,正确操作并读数,此时刻度盘上的指针位置如图所示。测量值为 Ω。
(2)实验小组设计电路进一步精确测量导电胶条的阻值,实验室提供了以下器材:
A.待测导电胶条
B.电压表V(量程0~1V、内阻rV=300Ω)
C.电流表A1(量程0~3A、内阻rA1约为1Ω)
D.电流表A2(量程0~30mA、内阻rA2约为5Ω)
E.滑动变阻器R1(0~10Ω)
F.滑动变阻器R2(0~1kΩ)
G.定值电阻
H.电源(电动势3V、内阻不计)、开关,导线若干
实验时,要求尽可能的减小实验误差,且要求电表的示数从零开始调节。
①实验中,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(选填器材前面的字母代号)
②选取合适的器材,请将设计的电路画在图乙虚线框中,并在电路图上标出所选用的相应的器材符号,导电胶条用“”表示 。
③改变滑动变阻器滑动触头的位置,读取多组电压表和电流表的示数U和I,作出U-I关系图如图丙所示,根据图像中的数据可求得导电较条的阻值为Rx= Ω。(保留两位有效数字)。
22.(2025·天津宁河·一模)按图1所示的电路图测量合金丝的电阻。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(接入电路部分的阻值约)
B.电源(电动势4V,内阻不计)
C.电流表(,内阻约)
D.电流表(,内阻约)
E.灵敏电流计G(满偏电流为,内阻为)
F.滑动变阻器(,允许通过的最大电流1A)
G.滑动变阻器(,允许通过的最大电流)
H.电阻箱()
(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)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的示数和电流表A的示数的关系图线如图2所示。由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值 (保留两位有效数字)。
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重难 16 电学实验综合(重难专练)
(建议用时:20分钟)
1.【答案】(1) 1.40 1.0 (2)D
【详解】(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
变形得
根据图像可知,纵截距
斜率的绝对值
解得
(2)由于将电压表串联接在电路中,电压表内阻很大,电路中电流太小,故无法完成实验的原因可能是电流太小无法读数。
故选D。
2.【答案】 1
【详解】[1]被测电阻的阻值为,电压表内阻约为,两电流表内阻分别约为和,电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表选用外接法,所以应选图1所示电路图;
[2]电路最大电流约为
所以电流表应选A2
[3]待测电阻阻值约为,为了方便实验操作,滑动变阻器可以选R1。
3.【答案】(1) (2) (3)等于
【详解】(1)要求测量多组数据,滑动变阻器应选择分压式接法,阻值应选择小的,但允许通过的最大电流较小,将其接在电源两端时,电流超过允许的最大电流,故滑动变阻器选择。电源电动势为3V,电压表的量程过大,则应使用电流表和电阻串联改装电压表,电压表量程为
当选择定值电阻为时,量程为3V,故定值电阻选择,如图
(2)由欧姆定律得
解得
(3)由(2)可知,测量过程没有系统误差,则从系统误差的角度分析,的测量值等于真实值。
4.【答案】(1) B D (2)500
【详解】(1)[1]电源电动势为3V,a表与串联改装成电压表,即a表内阻已知,选电流表,能测量的最大电压为
故a电表选择A1;
[2]电源电动势为3V,b表选电压表V来测电流。其内阻已知,能够测量出通过其所在电路的电流。与分压,能分走将近1.5V电压,量程合适,且电压表内阻已知,测量会更精确。
(2)乙图横轴为电流表示数,纵轴为电压表示数,电压表示数U与电流表示数I满足关系式有
解得
则有
解得
5.【答案】(1) (2) 大于
【详解】(1)根据电路图连接实物图,如图所示
(2)[1]根据串并联电路的特点有
所以有
可知在图像中斜率
解得
[2]根据电路得到的关系式是不考虑电压表V2分流的情况下等到的结果,即中的电流,所以。
6.【答案】(1)260 (2)R3 (3)
【详解】(1)用多用电表的欧姆挡中的“×10”挡粗略测量该电阻,由图甲所示可知,则该读数为26×10Ω=260Ω
(2)滑动变阻器采用分压式接法,为保证安全且方便实验操作,滑动变阻器应选择阻值较小的R3。
(3)电源电动势为3V,把已知内阻的电流表A2改装成量程为3V的电压表,串联分压电阻
定值电阻应选择R1;根据图乙所示电路图,由串并联电路的特点得
解得
(建议用时:30分钟)
7.【答案】(1)欧姆调零 (2)B (3)BC
【详解】(1)换用另一倍率后,需要重新进行欧姆调零后方可再次进行测量。
(2)为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,则滑动变阻器采用分压式连接,根据
可知电流表内接,故B符合题意。
故选B。
(3)A.由于电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差,故A错误;
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差,故B正确;
C.用图象处理数据能起到“平均”的作用,可以减小偶然误差但不能消除偶然误差,故C正确;
D.电流表内接法测量的电阻为,大于真实值,故D错误。
故选BC。
8.【答案】(1)D (2)
【详解】(1)因滑动变阻器E的阻值过大,使用不方便,则为准确、方便地测出该移动电源的电动势和内阻,滑动变阻器R应选择D;
(2)根据图二所示电路图,由闭合电路的欧姆定律得U=E-I(r+R0)
由图示电路图可知,开关接1时电流表具有分压作用,开关接2时电压表具有分流作用,则b1a1图线是开关接1时的图线,b2a2是开关接2时的图线,开关接1时断路电压等于电源电动势,则电源电动势E=b1
开关接2时短路时电压表没有分流,短路电流等于流过电源的电流,则
解得电源内阻
9.【答案】(1)A (2)D (3)14.6
【详解】(1)为了尽可能测出多组数据,即测量范围广泛一些,控制电路应采用滑动变阻器的分压式接法。
故选A。
(2)当电压表满偏时,通过待测电阻的电流约为
若定值电阻选择,则改装电流表的量程为
若定值电阻选择,则改装电流表的量程为
可知,为了确保电流表安全,定值电阻应选择D。
(3)结合上述,根据电路欧姆定律有
变形得
根据图像有
解得
10.【答案】(1)90 (2) 810
【详解】(1)欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积,所以读数为
(2)[1]用G2与电阻箱R1串联,改装成量程为9V的电压表,则
代入数据解得
[2]根据欧姆定律有
11.【答案】(1)并联 3.0 (2)2.98
【详解】(1)[1][2]电流表扩大量程需要并联电阻分流,根据欧姆定律有
解得
(2)根据闭合电路欧姆定律有
变形得
可知图像的斜率为
解得
12.【答案】(1)不可行 (2) a (3)=
【详解】(1)欧姆表测电阻要用到里面的内置电池,与测量电阻构成回路,通过电流反推出电阻。而水果电池本身具有电动势,直接连上欧姆表,相当于欧姆表电动势不准,测量结果必然不准,所以不能用欧姆表直接测量水果电池的内阻,所以不可行。
(2)根据闭合电路的欧姆定律,有
整理可得
所以图像斜率绝对值表示内阻,有
纵截距表示电动势,有
(3)由实验电路可知,当外电路断路时,电源电动势测量值即为真实值,所以电动势的测量等于真实值。
(建议用时:30分钟)
13.【答案】(1)60 (2) 偏大
【详解】(1)根据欧姆表的读数原理,可知Rx的测量值为
(2)[1]根据欧姆定律,可得电阻Rx的测量值为
[2]实验误差来源于电流表的分压,待测电阻两端电压
待测电阻的真实值
若不考虑偶然误差,该测量值与Rx的真实值相比偏大。
14.【答案】(1) (2) D F (3) ② 大于
【详解】(1)利用多用电表测量,当使用×10倍率时,由图可知,指针偏转角度较小,说明电阻较大,应选更大倍率测量,即应换用倍率进行测量。
(2)[1][2]由图可知,滑动变阻器为分压接法,滑动变阻器应选用最大阻值较小的;由小问1可知,待测电阻阻值约为,则流过电流表的最大电流约为
则电流表应选用D。
(3)[1]由图丙可知,当电流表读数相等时,图线①电压表读数较小,可知,此时采用的为电流表外接法,即电压表接线柱接在。
[2]由于
可知,电流表应采用内接法测量时,计算阻值时更准确,即应用图线②计算阻值。
[3]当采用电流表内接法测量时,测得的电压偏大,则由此得到的阻值大于真实值。
15.【答案】(1) (2)右 (3) 5.08 0.16
【详解】(1)根据电路图,实物连线如下
(2)滑动变阻器采用限流式接法,为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器接入电路的电阻最大,应将滑动变阻器的滑片移到右端。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
结合图丙可知,充电宝的电动势为
结合图丙可知,内阻
16.【答案】(1)甲 BC (2) 60 偏大
【详解】(1)①[1]乙图中由于装有撞针和橡皮泥,则两滑块相碰时成为一体,机械能的损失最大,甲图中采用弹性圈,二者碰后即分离,机械能损失最小,若要求碰撞动能损失最小则应选图中的甲。
②[2]A.实验验证的是碰撞过程系统动量是否守恒,研究碰撞过程,斜面与水平槽不必光滑,故A错误;
BD.实验中,碰撞后小球做平抛运动,测出小球位移,应用运动学公式可以求出小球的速度,该实验不需要秒表计时,也不需要测量水平槽末端的高度,故B正确;D错误;
C.为防止碰撞后入射球反弹,两小球的质量应满足m1>m2,故C正确。
故选BC。
③[3]小球离开斜面后做平抛运动,设斜面的倾角为,小球做平抛运动的位移为l,则有,
联立,解得
碰撞前入射小球的速度
碰撞后入射小球的速度
碰撞后被碰小球的速度
两球碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律可得
整理,可得
(2)①[1]根据欧姆表的读数原理,可知Rx的测量值为
②[2]根据欧姆定律,可得电阻Rx的测量值为
[3]实验误差来源于电流表的分压,待测电阻两端电压
待测电阻的真实值
若不考虑偶然误差,该测量值与Rx的真实值相比偏大。
17.【答案】(1) ① ① 99.0 偏小 (2)并联 (3) 1.13 10.3 不变
【详解】(1)[1][2]根据题意可知,采用的是半偏法测量电流表内阻,为了减小误差,实验中电源选择电动势较大的①,回路最大电流1mA,根据欧姆定律可知,最小电阻
故则滑动变阻器选择选择①。
[3]断开开关S2,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1,使电流表的指针满偏,电流为IA,保持R1的阻值不变,闭合S2,调节电阻箱R2,使电流表的指针半偏,表中电流为,由于电阻箱R2与电流表A并联,所以认为电阻箱中电流为IR2=IA-=
电流表A内阻等于此时电阻箱R2的阻值为RA=99.0Ω
[4]由实验电路可知,闭合S2后,总电阻减小,总电流增大,则流过R2的实际电流大于,导致测量值小于真实值。
(2)[1]将电流表A改装成大量程的电流表应该并联一个分流电阻。
[2]则改装后的电流表的内阻为
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律,有
可得
结合图像可得,
解得,
[3]由前面分析,可知
即电源电动势的测量值与电流表的内阻无关,如果没有考虑到电流表内阻的影响,电源电动势E的测量值将会不变。
18.【答案】(1)乙 (2) 12 1.0
【详解】(1)实验时发现,大范围移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数变化都不明显,则可能是电源内阻太小造成的,可以在电源上串联一个定值电阻,则图乙可以解决这一问题。
(2)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
可知图丁中图像的纵轴截距等于电动势,则有
图像的斜率绝对值为
解得内阻为
19.【答案】(1)电流表量程过大,电压表量程过小 (2)
【详解】(1)a测量电路不合理的原因是电流表量程过大,电压表量程过小。
(2)[1][2]题目要求忽略系统误差的影响(电压表阻值很大,忽略其分流作用),根据闭合电路欧姆定律
整理,可得
结合图像,可知,
解得,
20.【答案】(1) (2)a (3) (4)
【详解】(1)在如图所示的电路中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,即选。
(2)为保护电路,且测量电路部分电压从零开始条件,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)根据实验电路图连接成完整的实物图,如图所示
(4)由电路图可知,电压表与定值电阻串联,两者的电流相等,则有
解得
21.【答案】(1) ×10 90 (2) D E 82
【详解】(1)[1][2]指针偏转角度太大,说明待测电阻小,应换小倍率“×10”,根据图甲可知测量值为
(2)[1]题意知电动势为3V,则电流中最大电流
则电流表选择A2,即选D。
[2]要求电表的示数从零开始调节,且方便调节,滑动变阻器应选择电阻小的,即选E。
[3]因为
可知电压表V量程太小,需要改成大量程电压表,即电压表V需要与串联成一个3V电压表,此时改装表内阻为
由于改装后的电压表内阻已知,电压表的分流值可以精确求出,故电流表A2采用外接法,故电路图如下
[4]根据电路图可知
整理得
可知斜率
解得
22.【答案】(1) D F (2)4.5
【详解】(1)电路最大电流约为
则电流表应选择D;滑动变阻器采用分压接法,为方便实验操作,滑动变阻器应选择F。
(2)根据图示电路图,由欧姆定律得:
理得:
由图2所示图像可知:
代入数据解得:
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重难 16 电学实验综合
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)
一:测量金属丝的电阻率
1.实验原理(如图所示)
由R=ρ得ρ=,因此,只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R,即可求出金属丝的电阻率ρ.
2.实验器材
被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(0~0.6 A),电压表(0~3 V),滑动变阻器(0~50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺.
3.实验过程
(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d.
(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路.
(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l.
(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.
(5)闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内.
(6)将测得的R、l、d值,代入公式ρ=中,计算出金属丝的电阻率.
4.求R的平均值时可用两种方法
(1)用R=分别算出各次的数值,再取平均值.
(2)用U-I图线的斜率求出.
5.注意事项
(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法.
(2)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路,然后再把电压表并联在被测金属丝的两端.
(3)测量被测金属丝的有效长度,是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的被测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值.
(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值.
(5)闭合开关之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置.
(6)在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.
(7)若采用图象法求电阻阻值的平均值,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要尽可能地通过较多的点,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点应舍去.
6.误差分析
(1)金属丝的横截面积是利用直径计算得到的,直径的测量是产生误差的主要来源之一.
(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小.
(3)金属丝长度的测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差.
(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差.
二:描绘小电珠的伏安特性曲线
1.实验原理
(1)实验原理图:如图甲;
(2)测多组小电珠的U、I的值,并绘出I-U图象;
(3)由图线的斜率反映电流与电压和电阻的关系.
2.实验器材
小电珠“3.8 V,0.3 A”、电压表“0~3 V~15 V”、电流表“0~0.6 A~3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.
3.进行实验及数据处理
(1)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的电路.
(2)移动滑动变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入自己设计的表格中.
(3)数据处理
①在坐标纸上以U为横轴,I为纵轴,建立直角坐标系.
②在坐标纸上描出各组数据所对应的点.
③将描出的点用平滑的曲线连接起来,得到小电珠的伏安特性曲线.
4.注意事项
(1)电路的连接方式:
①电流表应采用外接法:因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小,与量程为0.6 A的电流表串联时,电流表的分压影响很大.
②滑动变阻器应采用分压式接法:目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化.
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为0的一端,使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝.
(3)I-U图线在U0=1.0 V左右将发生明显弯曲,故在U=1.0 V左右绘点要密,以防出现较大误差.
5.误差分析
(1)由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,会带来误差,电流表外接,由于电压表的分流,使测得的电流值大于真实值.
(2)测量时读数带来误差.
(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.
三:伏安法测电源的电动势和内阻
1.实验原理
闭合电路欧姆定律.
2.实验器材
电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺.
3.实验步骤
(1)电流表用0.6 A的量程,电压表用3 V的量程,按图连接好电路.
(2)把滑动变阻器的滑片移到接入电路阻值最大的一端.
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1).用同样的方法再测量几组I、U值,填入表格中.
(4)断开开关,拆除电路,整理好器材.
4.实验数据处理
(1)列方程组,解出E、r,并多次测量求平均值.
(2)用作图法处理数据,如图所示.
①图线与纵轴交点为电源电动势E;
②图线斜率的绝对值为内阻r.
5.误差分析
(1)偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图象时描点不准确.
(2)系统误差
①若采用图所示电路
本实验的误差来源于电压表的分流,通过电流表的电流小于干路电流,由E=U+Ir得知,电动势E测<E真,若将内阻与电源并联等效为电源,则示数为通过电源的电流,所测内阻为等效电源的内阻(如图虚线框所示),则r测<r真.
因RV≫r,故E测≈E真,r测≈r真.
②若采用图所示电路,将电源与串联等效为电源,如图虚线所示,示数为等效电源的电压,为干路电流,由闭合电路欧姆定律E=U+I(r+RA),E测=E真,r测=r+RA,若RA未知,由于RA与r很接近,所以r测误差较大,故一般不采用此种接法;但若RA已知,此法可测r的准确值.
6.注意事项
(1)为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池.
(2)电流不要过大,应小于0.5 A,读数要快.
(3)要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些.
(4)若U-I图线纵轴刻度不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,内阻应根据r=||确定.
(建议用时:20分钟)
1.(2025·天津武清·二模)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1.5V,内阻约为1.5kΩ)、电流表(量程0.6A,内阻为1Ω)、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。
(1)用图1所示电路测量干电池电动势和内阻。调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图2所示的U-I图像(U为电压表读数、I为电流表读数)。则待测干电池电动势E= V(保留3位有效数字)、内阻r= Ω(保留1位小数)。
(2)该小组也尝试用图3所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成。原因是______。
A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误
C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数
【答案】(1) 1.40 1.0
(2)D
【详解】(1)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
变形得
根据图像可知,纵截距
斜率的绝对值
解得
(2)由于将电压表串联接在电路中,电压表内阻很大,电路中电流太小,故无法完成实验的原因可能是电流太小无法读数。
故选D。
2.(2025·天津·二模)有一电阻,其阻值大约在40~50之间,需要进一步测定其阻值,手边现有下列器材:
电池组(电动势9V,内阻约0.5);
电压表(量程0~10V,内阻20);
毫安表(量程0~50mA,内阻约20);
毫安表(量程0~300mA,内阻约4);
滑动变阻器(阻值范围0~200,额定电流1A);
滑动变阻器(阻值范围0~2000,额定电流0.3A);
开关,导线若干。
有两种可供选用的电路如图1和图2所示。实验要求多测几组电流、电压值,画出电流-电压关系图。为了实验能正常进行并减小测量误差,而且要求滑动变阻器便于调节,在实验中应选图 所示的电路,应选代号是 的毫安表和代号是 的滑动变阻器。
【答案】 1
【详解】[1]被测电阻的阻值为,电压表内阻约为,两电流表内阻分别约为和,电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表选用外接法,所以应选图1所示电路图;
[2]电路最大电流约为
所以电流表应选A2
[3]待测电阻阻值约为,为了方便实验操作,滑动变阻器可以选R1。
3.(2025·天津滨海新·三模)某实验小组测量的电阻,已知的阻值约为,提供器材如下:
A.电流表(量程为,内阻约为)
B.电流表(量程为,内阻为)
C.电压表(量程为,内阻约)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器,允许通过的最大电流为)
G.滑动变阻器,允许通过的最大电流为
H.滑动变阻器允许通过的最大电流为)
I.蓄电池E电动势为3V,内阻很小
J.开关S
(1)测量中要求误差尽可能小,并能测量多组数据,请在虚线框中画出测量电阻的实验电路图注意:在电路图中注明各器材的符号。
(2)用表示电流表的示数,表示电流表的示数,U表示电压表V的示数,根据所选器材和设计电路,电阻的表达式为 用题中符号表示。
(3)从系统误差的角度出发,该实验的测量值 填“大于”“等于”或“小于”真实值。
【答案】(1)
(2)
(3)等于
【详解】(1)要求测量多组数据,滑动变阻器应选择分压式接法,阻值应选择小的,但允许通过的最大电流较小,将其接在电源两端时,电流超过允许的最大电流,故滑动变阻器选择。电源电动势为3V,电压表的量程过大,则应使用电流表和电阻串联改装电压表,电压表量程为
当选择定值电阻为时,量程为3V,故定值电阻选择,如图
(2)由欧姆定律得
解得
(3)由(2)可知,测量过程没有系统误差,则从系统误差的角度分析,的测量值等于真实值。
4.(2025·天津滨海新·模拟预测)测量一个未知定值电阻Rx的阻值,该电阻阻值接近500Ω。现实验室有如下器材可供选择:
A.待测电阻Rx;
B.电流表Al(量程0~10mA,内阻RA1=100Ω);
C.电流表A2(量程0~5mA,内阻RA2约为100Ω);
D.电压表V(量程0~1.5V,内阻Rv=500Ω);
E.定值电阻R0=200Ω;
F.滑动变阻器R1(最大阻值约为10Ω,最大电流为1A);
G.滑动变阻器R2(最大阻值约为1000Ω,最大电流为1A);
H.直流电源E,电动势为3V,内阻很小;
I.开关S,及若干导线。
小明在以上器材中选择了合适的器材,并设计了电路,如甲所示。要求测量数据范围较大,测量结果尽可能准确。
(1)a电表应选 ,b电表应选 (请填写所选仪器前的字母编号)
(2)调节滑阻器,得到多组a电表和b电表的示数,做出图像乙,图像横纵轴物理量的单位均采用国际单位,该图像斜率大小为k=150,则待测电阻Rx= Ω(保留三位有效数字)。
【答案】(1) B D
(2)500
【详解】(1)[1]电源电动势为3V,a表与串联改装成电压表,即a表内阻已知,选电流表,能测量的最大电压为
故a电表选择A1;
[2]电源电动势为3V,b表选电压表V来测电流。其内阻已知,能够测量出通过其所在电路的电流。与分压,能分走将近1.5V电压,量程合适,且电压表内阻已知,测量会更精确。
(2)乙图横轴为电流表示数,纵轴为电压表示数,电压表示数U与电流表示数I满足关系式有
解得
则有
解得
5.(2025·天津北辰·三模)某同学利用下述器材,要测量阻值大约一段电阻丝的电阻:
A、电源(电动势约)
B、电压表(量程为,内阻约)
C、电压表(量程为,内阻约)
D、定值电阻,阻值为
E、滑动变阻器(最大阻值)
F、开关一个,导线若干。
(1)他设计如图1所示电路图,请根据电路图把图2中的实物图补充完整;
(2)通过调节滑动变阻器,测量得到多组和的示数、,并作出图3所示图像,该图像的斜率为,则待测金属丝电阻 (用、等字母表示),该测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)
(2) 大于
【详解】(1)根据电路图连接实物图,如图所示
(2)[1]根据串并联电路的特点有
所以有
可知在图像中斜率
解得
[2]根据电路得到的关系式是不考虑电压表V2分流的情况下等到的结果,即中的电流,所以。
6.(2025·天津红桥·二模)某同学想测某电阻的阻值。
(1)该同学先用多用电表的欧姆挡中的“×10”挡粗略测量该电阻,结果如图甲所示,则该读数为 Ω。
为了更准确地测量该电阻的阻值,有以下实验器材可供选择:
A.电流表(量程为0~15mA,内阻约为2Ω);
B.电流表(量程为0~3mA,内阻);
C.定值电阻;
D.定值电阻;
E.滑动变阻器(0~20Ω,允许通过的最大电流为200mA);
F.滑动变阻器(0~100Ω,允许通过的最大电流为50mA);
G.蓄电池E(电动势为3V,内阻很小);
H.开关S。
(2)滑动变阻器应选择 (填“”或“”)。
(3)该同学设计了测量该电阻的电路图,如图乙所示。该同学在某次实验过程中测得电流表的示数为,电流表的示数为,则该电阻表达式 (用题中所给物理量的符号表示,图中与串联的定值电阻R用所选的“”或“”表示)。
【答案】(1)260
(2)R3
(3)
【详解】(1)用多用电表的欧姆挡中的“×10”挡粗略测量该电阻,由图甲所示可知,则该读数为26×10Ω=260Ω
(2)滑动变阻器采用分压式接法,为保证安全且方便实验操作,滑动变阻器应选择阻值较小的R3。
(3)电源电动势为3V,把已知内阻的电流表A2改装成量程为3V的电压表,串联分压电阻
定值电阻应选择R1;根据图乙所示电路图,由串并联电路的特点得
解得
(建议用时:30分钟)
7.(2025·天津河西·三模)某兴趣小组要测量一个未知电阻的阻值,实验室提供的器材如下:
A、多用电表
B、恒压电源(输出电压为)
C、电压表(量程,内阻约为)
D、电流表(量程,内阻约为)
E、滑动变阻器
F、开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测的阻值。选用“”挡试测时,发现指针的偏转角度很小,于是决定换用另一倍率。换用另一倍率后,需要重新进行 后方可再次进行测量。
(2)粗测后得知的阻值大约为,接下来该小组采用伏安法继续测量。为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量?___________(填写正确答案标号)
A. B.
C. D.
(3)本实验所用测量仪器均已校准。下列关于本实验误差的说法中哪些是正确的?___________(填写正确答案标号)
A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差
C.用图像处理数据求电阻可以减小偶然误差
D.该小组选用合理电路进行测量后,系统误差将导致的测量值小于真实值
【答案】(1)欧姆调零
(2)B
(3)BC
【详解】(1)换用另一倍率后,需要重新进行欧姆调零后方可再次进行测量。
(2)为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,则滑动变阻器采用分压式连接,根据
可知电流表内接,故B符合题意。
故选B。
(3)A.由于电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差,故A错误;
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差,故B正确;
C.用图象处理数据能起到“平均”的作用,可以减小偶然误差但不能消除偶然误差,故C正确;
D.电流表内接法测量的电阻为,大于真实值,故D错误。
故选BC。
8.(2025·天津·二模)某研究小组对如图一所示的铭牌模糊不清的移动电源进行研究,设计的实验电路如图二所示,电源内阻不超过1Ω,除开关和若干导线外,可选用的其他实验器材有:
A.电压表(量程0~6V,内阻未知);
B.电流表(量程0~0.6A,内阻未知);
C.定值电阻R₀(阻值5Ω);
D.滑动变阻器(阻值范围0~20Ω);
E.滑动变阻器(阻值范围0~2000Ω)
(1)为准确、方便地测出该移动电源的电动势和内阻,滑动变阻器R应选择 (填相应器材前的字母标号);
(2)为准确测得该移动电源的电动势和内阻,该组同学进行了理论分析。电键S接在1、2点时对应的电压表示数U与电流表的示数I的U-I图像如图三所示,图像的延长线与坐标轴分别交于a₁、a₂、b₁、b₂,电动势可表示为 ,内阻可表示为 (两个结果选用a₁、a₂、b₁、b₂、R₀其中的字母表示)。
【答案】(1)D
(2)
【详解】(1)因滑动变阻器E的阻值过大,使用不方便,则为准确、方便地测出该移动电源的电动势和内阻,滑动变阻器R应选择D;
(2)根据图二所示电路图,由闭合电路的欧姆定律得U=E-I(r+R0)
由图示电路图可知,开关接1时电流表具有分压作用,开关接2时电压表具有分流作用,则b1a1图线是开关接1时的图线,b2a2是开关接2时的图线,开关接1时断路电压等于电源电动势,则电源电动势E=b1
开关接2时短路时电压表没有分流,短路电流等于流过电源的电流,则
解得电源内阻
9.(2025·天津·二模)某同学要精确测定一电阻(阻值约),可选择的实验仪器有:
A.电源(3V,内阻可以忽略)
B.电压表V(0~3V,内阻约为3kΩ)
C.电流表A(0~50mA,内阻为2.0Ω)
D.定值电阻
E.定值电阻
F.滑动变阻器(0~5Ω)
G.开关、导线
完成下列问题:
(1)为了尽可能测出多组数据,根据提供的实验器材,请你选出最佳电路图______(选填“A”或“B”);
A. B.
(2)实验中应该选用的定值电阻是 (选填“D”或“E”);
(3)移动滑动变阻器的滑片,记录电流表和电压表对应的示数,并在图像中描点作图如图所示,则该电阻的精确值为 Ω。
【答案】(1)A
(2)D
(3)14.6
【详解】(1)为了尽可能测出多组数据,即测量范围广泛一些,控制电路应采用滑动变阻器的分压式接法。
故选A。
(2)当电压表满偏时,通过待测电阻的电流约为
若定值电阻选择,则改装电流表的量程为
若定值电阻选择,则改装电流表的量程为
可知,为了确保电流表安全,定值电阻应选择D。
(3)结合上述,根据电路欧姆定律有
变形得
根据图像有
解得
10.(2025·天津·一模)某实验小组为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻,实验室提供的器材有:
A.电流表G1(内阻Rg1=75Ω,满偏电流Ig1=25mA)
B.电流表G2(内阻Rg2=90Ω,满偏电流Ig2=10mA)
C.定值电阻R0(25Ω,1A)
D.电阻箱R1(0~9999Ω,1A)
E.滑动变阻器R2(10Ω,1A)
F.电源E(9V,内阻不计)
G.多用电表
H.开关S和导线若干
该组同学进行了以下操作:
(1)先用多用电表粗测电阻丝的阻值,当用“×10”挡测量时,指针位置如图甲所示,则示数为 Ω。
(2)为更准确的测量电阻丝阻值,该组同学设计电路图如图乙所示。若用G2与电阻箱R1串联,改装成量程为9V的电压表,则电阻箱的阻值R1应为 ,同时将R0与G1并联以扩展其量程。然后调节滑动变阻器的滑片到合适位置,测得电流表G1的示数为I1,电流表G2的示数为I2,则该种材料的电阻Rx= (用I1、I2、R1、Rg2表示)。
【答案】(1)90
(2) 810
【详解】(1)欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积,所以读数为
(2)[1]用G2与电阻箱R1串联,改装成量程为9V的电压表,则
代入数据解得
[2]根据欧姆定律有
11.(2025·天津河西·模拟预测)某实验小组要测量一电池的电动势和内阻,实验室提供下列器材:
A.电池(电动势约为3V,内阻约为10Ω);
B.灵敏电流表G(量程为0~2mA,内阻);
C.定值电阻;
D.电阻箱(0~999.9Ω);
E.开关和导线若干。
(1)由于灵敏电流表G的量程较小,不满足实验要求,现要把灵敏电流表的量程扩大为原来的3倍,则应使灵敏电流表G与定值电阻 (填“串联”或“并联”),且定值电阻的阻值为 Ω。(结果保留2位有效数字)
(2)如图甲所示,用改装好的电流表A测量电池的电动势和内阻,改变并记录电阻箱接入电路中的电阻,根据记录的数据,以灵敏电流表G的示数的倒数为纵坐标,以相应电阻箱接入电路的阻值为横坐标,作出如图乙所示的图像,则电池电动势 V(结果均保留三位有效数字)
【答案】(1) 并联 3.0
(2)2.98
【详解】(1)[1][2]电流表扩大量程需要并联电阻分流,根据欧姆定律有
解得
(2)根据闭合电路欧姆定律有
变形得
可知图像的斜率为
解得
12.(2025·天津河西·二模)小刘同学在实验室中准备测量水果电池的电动势和内阻。
(1)小刘利用铜片、锌片与某种水果制成水果电池,他想采用多用电表的欧姆挡直接测量水果电池的内阻,此操作 。(填写“可行”或“不可行”)
(2)小刘查阅资料得知该水果电池的电动势小于、内阻为几百欧姆,于是便利用以下器材测量其电动势和内阻。
A.电流表(内阻,满偏电流)
B.电流表(内阻很小)
C.滑动变阻器
D.定值电阻
E.开关,导线若干
他采用如图甲所示的电路图进行测量,通过实验得到电流表、的示数分别为,并以为纵轴、为横轴作出如图乙所示的图像,图乙中的、均为已知量。由此图像可求出该水果电池的电动势 ,内阻 。(均用、表示)。
(3)通过以上实验测得的水果电池的电动势与真实值相比, 。(填写“>”、“<”或“=”)
【答案】(1)不可行
(2) a
(3)=
【详解】(1)欧姆表测电阻要用到里面的内置电池,与测量电阻构成回路,通过电流反推出电阻。而水果电池本身具有电动势,直接连上欧姆表,相当于欧姆表电动势不准,测量结果必然不准,所以不能用欧姆表直接测量水果电池的内阻,所以不可行。
(2)根据闭合电路的欧姆定律,有
整理可得
所以图像斜率绝对值表示内阻,有
纵截距表示电动势,有
(3)由实验电路可知,当外电路断路时,电源电动势测量值即为真实值,所以电动势的测量等于真实值。
(建议用时:30分钟)
13.(2025·天津·一模)(1)某同学使用多用电表欧姆挡粗测待测电阻Rx的阻值。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Rx的测量值为 Ω。
(2)该同学使用如图所示的电路,进一步测量待测电阻Rx的阻值。某次实验,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻Rx的测量值为 。若不考虑偶然误差,该测量值与Rx的真实值相比 (选填“偏小”、“偏大”或“相等”)。
【答案】(1)60
(2) 偏大
【详解】(1)根据欧姆表的读数原理,可知Rx的测量值为
(2)[1]根据欧姆定律,可得电阻Rx的测量值为
[2]实验误差来源于电流表的分压,待测电阻两端电压
待测电阻的真实值
若不考虑偶然误差,该测量值与Rx的真实值相比偏大。
14.(2025·天津和平·二模)某兴趣小组要测量未知电阻的阻值,按照如下步骤进行:
(1)利用多用电表测量,当使用×10倍率时,发现指针位置如图甲所示,则应换用 倍率进行测量
(2)为精确测量阻值,该小组设计了如图乙所示的电路进行测量
实验室提供的器材有:
A.电动势为4V的电源
B.电压表(0~3V,内阻约为3kΩ)
C.电流表(0~3A,内阻约为0.1Ω)
D.电流表(0~3mA,内阻约为30Ω)
E.0~1000Ω的滑动变阻器
F.0~50Ω的滑动变阻器
G.开关和导线若干
使读数尽可能精确,电流表应选用 ,滑动变阻器应选用 。(填器材前的字母)
(3)电路连接正确后,闭合开关,调节滑动器滑片位置,得到多组电流I和电压U的数值,分别将电压表的接线柱接在a点和b点,描绘了两条图像,如图丙所示。其中图线①是电压表接线柱接在 点(填“a”或“b”)时获得的,为减小系统误差,应选择使用图线 (填“①”或“②”)计算阻值,由此得到的阻值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)
(2) D F
(3) ② 大于
【详解】(1)利用多用电表测量,当使用×10倍率时,由图可知,指针偏转角度较小,说明电阻较大,应选更大倍率测量,即应换用倍率进行测量。
(2)[1][2]由图可知,滑动变阻器为分压接法,滑动变阻器应选用最大阻值较小的;由小问1可知,待测电阻阻值约为,则流过电流表的最大电流约为
则电流表应选用D。
(3)[1]由图丙可知,当电流表读数相等时,图线①电压表读数较小,可知,此时采用的为电流表外接法,即电压表接线柱接在。
[2]由于
可知,电流表应采用内接法测量时,计算阻值时更准确,即应用图线②计算阻值。
[3]当采用电流表内接法测量时,测得的电压偏大,则由此得到的阻值大于真实值。
15.(2025·天津河东·二模)为探究充电宝是不是一个有一定电动势和内阻的直流电源,某小组设计了如图甲所示的实验电路,测量充电宝的路端电压和电流的关系。
(1)根据图甲,完成图乙中的实物连线;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,记录每次操作的电流表和电压表的示数,根据实验数据作出图像,如图丙所示,该充电宝的电动势为 ,内阻为 。
【答案】(1)
(2)右
(3) 5.08 0.16
【详解】(1)根据电路图,实物连线如下
(2)滑动变阻器采用限流式接法,为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器接入电路的电阻最大,应将滑动变阻器的滑片移到右端。
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律有
结合图丙可知,充电宝的电动势为
结合图丙可知,内阻
16.(2025·天津·一模)(1)两组同学利用不同的实验器材进行碰撞的实验研究。
第一组同学利用气垫导轨通过频闪照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验。
①若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的 (填“甲”或“乙”)(甲图两滑块分别装有弹性圈,乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥);
第二组同学采用下图所示装置进行“验证动量守恒定律”实验,在水平槽末端与水平面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接,使入射小球从斜槽上S点由静止滚下,落点为P ′ ,放上被碰小球后,入射小球和被碰小球在斜面上的落点分别为M ′、N ′。已知入射小球质量为m1 ,被碰小球质量为m2 ,用刻度尺测量斜面顶点到M ′、P ′、N ′三点的距离分别为l1、l2、l3。
②关于本实验条件的叙述,下列说法正确的是 ;
A.斜面与水平槽必须光滑
B.该实验不需要秒表计时
C.两小球的质量应满足m1>m2
D.必须测量水平槽末端的高度
③则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 (用所测物理量的字母表示)。
(2)①某同学使用多用电表欧姆挡粗测待测电阻Rx的阻值。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Rx的测量值为 Ω。
②该同学使用如图所示的电路,进一步测量待测电阻Rx的阻值。某次实验,电流表的示数为I,电压表的示数为U,则电阻Rx的测量值为 。若不考虑偶然误差,该测量值与Rx的真实值相比 (选填“偏小”、“偏大”或“相等”)。
【答案】(1) 甲 BC
(2) 60 偏大
【详解】(1)①[1]乙图中由于装有撞针和橡皮泥,则两滑块相碰时成为一体,机械能的损失最大,甲图中采用弹性圈,二者碰后即分离,机械能损失最小,若要求碰撞动能损失最小则应选图中的甲。
②[2]A.实验验证的是碰撞过程系统动量是否守恒,研究碰撞过程,斜面与水平槽不必光滑,故A错误;
BD.实验中,碰撞后小球做平抛运动,测出小球位移,应用运动学公式可以求出小球的速度,该实验不需要秒表计时,也不需要测量水平槽末端的高度,故B正确;D错误;
C.为防止碰撞后入射球反弹,两小球的质量应满足m1>m2,故C正确。
故选BC。
③[3]小球离开斜面后做平抛运动,设斜面的倾角为,小球做平抛运动的位移为l,则有,
联立,解得
碰撞前入射小球的速度
碰撞后入射小球的速度
碰撞后被碰小球的速度
两球碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律可得
整理,可得
(2)①[1]根据欧姆表的读数原理,可知Rx的测量值为
②[2]根据欧姆定律,可得电阻Rx的测量值为
[3]实验误差来源于电流表的分压,待测电阻两端电压
待测电阻的真实值
若不考虑偶然误差,该测量值与Rx的真实值相比偏大。
17.(2025·天津红桥·一模)按实验要求填空:
甲图中的实验器材参数如下:
待测电流表A(量程)
电阻箱(最大阻值)
滑动变阻器(①最大阻值 ②最大阻值)
电源E(①电动势为,内阻很小 ②电动势为,内阻很小)
(1)半偏法测电流表内阻的电路如图甲所示,测量方法是:先断开开关,闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表的指针满偏;保持的阻值不变,闭合,调节电阻箱,使电流表的指针半偏,此时电阻箱的示数为。尽量减少系统误差,则滑动变阻器选择 (选填“①”或“②”),电源E选择 (选填“①”或“②”),电流表A内阻的测量值为 (结果保留三位有效数字)Ω,测量值与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)。
(2)将该电流表A改装成量程为的电流表,应给电流表A (选填“串联”或“并联”)一个电阻,则改装后的电流表的内阻为 (电流表A的内阻用“”表示)。
(3)测量一节废旧干电池的电动势E和内阻r,利用改装后的电流表和其它实验器材设计了如图乙所示的电路。在实验中,多次改变电阻箱阻值,记录多组数据,画出图像为一条直线(如图丙),由图中数据计算出该电池的电动势 (结果保留三位有效数字)V,内阻 (结果保留三位有效数字),如果没有考虑到电流表内阻的影响,电源电动势E的测量值将会 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) ① ① 99.0 偏小
(2) 并联
(3) 1.13 10.3 不变
【详解】(1)[1][2]根据题意可知,采用的是半偏法测量电流表内阻,为了减小误差,实验中电源选择电动势较大的①,回路最大电流1mA,根据欧姆定律可知,最小电阻
故则滑动变阻器选择选择①。
[3]断开开关S2,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1,使电流表的指针满偏,电流为IA,保持R1的阻值不变,闭合S2,调节电阻箱R2,使电流表的指针半偏,表中电流为,由于电阻箱R2与电流表A并联,所以认为电阻箱中电流为IR2=IA-=
电流表A内阻等于此时电阻箱R2的阻值为RA=99.0Ω
[4]由实验电路可知,闭合S2后,总电阻减小,总电流增大,则流过R2的实际电流大于,导致测量值小于真实值。
(2)[1]将电流表A改装成大量程的电流表应该并联一个分流电阻。
[2]则改装后的电流表的内阻为
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律,有
可得
结合图像可得,
解得,
[3]由前面分析,可知
即电源电动势的测量值与电流表的内阻无关,如果没有考虑到电流表内阻的影响,电源电动势E的测量值将会不变。
18.(2025·天津宁河·一模)某实验小组尝试测量某款电动车上蓄电池的电动势和内阻。用电流表、电压表、滑动变阻器、待测蓄电池等器材设计了如图甲所示实验电路。
(1)某同学选择合适的仪器按照图甲规范操作,实验时发现,大范围移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数变化都不明显,该同学在思考后将的定值电阻串入电路中,如图 (选填“乙”或“丙”),解决了这一问题。
(2)多次调节滑动变阻器的阻值,读出相应的电压表和电流表示数和,用测得的数据描绘出如图丁所示的图像,则该电池的电动势E= V,内阻r0= Ω(结果均保留两位有效数字)。
【答案】(1)乙
(2) 12 1.0
【详解】(1)实验时发现,大范围移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数变化都不明显,则可能是电源内阻太小造成的,可以在电源上串联一个定值电阻,则图乙可以解决这一问题。
(2)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
可知图丁中图像的纵轴截距等于电动势,则有
图像的斜率绝对值为
解得内阻为
19.(2025·天津和平·一模)某物理兴趣小组要测量一电池组的电动势和内阻,实验室提供下列仪器:
A.待测电池组(电动势约为3V,内阻约为10Ω)
B. 电压表V (量程0~1.5V, 内阻为1000Ω)
C. 电流表A(量程为0~3A, 内阻为0.5Ω)
D.定值电阻
E、电阻箱R1(0~999.9Ω)
F、滑动变阻器R2(0~2000Ω)
G、导线及开关
(1)同学们根据提供的器材,设计了如图甲所示的a、b两种测量电路,经讨论后认为a测量电路不合理,应选b测量电路。请说明a测量电路不合理的原因: 。
(2)选用b图进行实验,将测量数据的单位统一成国际单位,根据记录数据作出如图乙所示的图像(U为电压表的示数,R1为电阻箱的阻值),若测得图线纵截距为b,图线斜率k,则电池组电动势E = ;内阻r = 。(忽略系统误差的影响)
【答案】(1)电流表量程过大,电压表量程过小
(2)
【详解】(1)a测量电路不合理的原因是电流表量程过大,电压表量程过小。
(2)[1][2]题目要求忽略系统误差的影响(电压表阻值很大,忽略其分流作用),根据闭合电路欧姆定律
整理,可得
结合图像,可知,
解得,
20.(2025·天津河西·一模)学生实验小组要测量量程为3V的电压表的内阻。可选用的器材有:
A.电源(电动势5V)
B.电压表(量程5V,内阻约3)
C.定值电阻R(阻值为800)
D.滑动变阻器(最大阻值50)
E、滑动变阻器(最大阻值5)
F、开关S,导线若干
(1)他们设计了如图所示的实验电路图,其中滑动变阻器应选 (填“”或“”)。
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于 (填“a”或“b”)端。
(3)请按照实验电路图将图中的实物图连接完整。
(4)闭合开关S,滑动变阻器滑片滑到某一位置时,电压表、待测电压表的示数分别为、,则待测电压表的内阻 (用、和R表示)。
【答案】(1)
(2)a
(3)
(4)
【详解】(1)在如图所示的电路中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,即选。
(2)为保护电路,且测量电路部分电压从零开始条件,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)根据实验电路图连接成完整的实物图,如图所示
(4)由电路图可知,电压表与定值电阻串联,两者的电流相等,则有
解得
21.(2025·天津南开·一模)导电胶条广泛应用于电话、电子表、计算器、仪表等产品的液晶显示器与电路板的连接。某实验小组测量某导电胶条的电阻。实验过程如下:
(1)固定导电胶条,将多用电表的选择开关旋转至欧姆“×100”挡,欧姆调零后,发现指针偏转角度太大。为了较准确地进行测量,应该选择 挡位(选填“×10”、“×1k”),并重新欧姆调零,正确操作并读数,此时刻度盘上的指针位置如图所示。测量值为 Ω。
(2)实验小组设计电路进一步精确测量导电胶条的阻值,实验室提供了以下器材:
A.待测导电胶条
B.电压表V(量程0~1V、内阻rV=300Ω)
C.电流表A1(量程0~3A、内阻rA1约为1Ω)
D.电流表A2(量程0~30mA、内阻rA2约为5Ω)
E.滑动变阻器R1(0~10Ω)
F.滑动变阻器R2(0~1kΩ)
G.定值电阻
H.电源(电动势3V、内阻不计)、开关,导线若干
实验时,要求尽可能的减小实验误差,且要求电表的示数从零开始调节。
①实验中,电流表应选 ,滑动变阻器应选 。(选填器材前面的字母代号)
②选取合适的器材,请将设计的电路画在图乙虚线框中,并在电路图上标出所选用的相应的器材符号,导电胶条用“”表示 。
③改变滑动变阻器滑动触头的位置,读取多组电压表和电流表的示数U和I,作出U-I关系图如图丙所示,根据图像中的数据可求得导电较条的阻值为Rx= Ω。(保留两位有效数字)。
【答案】(1) ×10 90
(2) D E 82
【详解】(1)[1][2]指针偏转角度太大,说明待测电阻小,应换小倍率“×10”,根据图甲可知测量值为
(2)[1]题意知电动势为3V,则电流中最大电流
则电流表选择A2,即选D。
[2]要求电表的示数从零开始调节,且方便调节,滑动变阻器应选择电阻小的,即选E。
[3]因为
可知电压表V量程太小,需要改成大量程电压表,即电压表V需要与串联成一个3V电压表,此时改装表内阻为
由于改装后的电压表内阻已知,电压表的分流值可以精确求出,故电流表A2采用外接法,故电路图如下
[4]根据电路图可知
整理得
可知斜率
解得
22.(2025·天津宁河·一模)按图1所示的电路图测量合金丝的电阻。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(接入电路部分的阻值约)
B.电源(电动势4V,内阻不计)
C.电流表(,内阻约)
D.电流表(,内阻约)
E.灵敏电流计G(满偏电流为,内阻为)
F.滑动变阻器(,允许通过的最大电流1A)
G.滑动变阻器(,允许通过的最大电流)
H.电阻箱()
(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)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的示数和电流表A的示数的关系图线如图2所示。由此可知,合金丝接入电路的电阻测量值 (保留两位有效数字)。
【答案】(1) D F
(2)4.5
【详解】(1)电路最大电流约为
则电流表应选择D;滑动变阻器采用分压接法,为方便实验操作,滑动变阻器应选择F。
(2)根据图示电路图,由欧姆定律得:
理得:
由图2所示图像可知:
代入数据解得:
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