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[课下巩固检测练(十五)] 电学实验
1.(2025·广西高考)
某小组将电流表改装成欧姆表,所用器材有电源(电动势E=1.5 V,内阻不计),电流表(满偏电流Ig=100 μA、内阻Rg=100 Ω),电阻R0=500 Ω,滑动变阻器R(0~20 kΩ),导线若干,电路如图。
(1)欧姆调零时,应先将A、B________,再调节滑动变阻器,使电流表示数为________μA,此时滑动变阻器的阻值为________kΩ。
(2)调零后,在A、B间接入电阻Rx,当电流表示数为60 μA时,Rx为________kΩ。
解析:(1)欧姆调零时,应先将红、黑表笔短接,即将A、B短接,再调节滑动变阻器,使电流表达到满偏,即电流表示数为100 μA,根据闭合电路欧姆定律得R=-Rg-R0,代入数据解得R=14.4 kΩ。
(2)接入电阻Rx后,由闭合电路欧姆定律有Rx=,代入数据解得Rx=10 kΩ。
答案:(1)短接 100 14.4 (2)10
2.(2025·甘肃高考)某兴趣小组设计测量电阻阻值的实验方案。可用器材有:电池(电动势1.5 V)两节,电压表(量程3 V,内阻约3 kΩ),电流表(量程0.3 A,内阻约1 Ω),滑动变阻器(最大阻值20 Ω),待测电阻Rx,开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
(1)首先设计如图1所示的电路。
①要求用S2选择电流表内、外接电路,请在图1中补充连线将S2的c、d端接入电路;
②闭合S1前,滑动变阻器的滑片P应置于________端(填“a”或“b”);
③闭合S1后,将S2分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,因此测量电阻时S2应该接______端(填“c”或“d”)。
(2)为了消除上述实验中电表引入的误差,该小组又设计了如图2所示的电路。
①请在图2中补充连线将电压表接入电路;
②闭合S1,将S2分别接c和d端时,电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic和Ud、Id。则待测电阻阻值Rx=________(用Uc、Ud、Ic和Id表示)。
解析:(1)①实物连接图如图所示。
②闭合S1前,根据滑动变阻器的限流式接法,滑片P应置于b端,连入电路中的阻值最大,保护电路的安全。
③闭合S1后,将S2分别接c和d端,观察到这两种情况下电压表的示数有变化、电流表的示数基本不变,说明电流表分压明显,为减小实验误差,应采用电流表外接法,因此测量电阻时S2应该接c端。
(2)①实物连接图如图所示。
②根据电路分析,当闭合S1,将S2接c端时,电压表、电流表的读数分别为Uc、Ic,则
=Rx+RA+R滑
将S2接d端时,电压表、电流表的读数分别为Ud、Id,则=RA+R滑
那么待测电阻阻值Rx=。
答案:(1)①见解析 ②b ③c (2)①见解析 ②
3.(2025·海南高考)
如图是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路。
有如下器材
电源E1(约为3 V,内阻未知)
电压表V(0~3 V,RV约为3 kΩ)
电流表A(0~0.6 A,RA约为1 Ω)
定值电阻R0=3 Ω
滑动变阻器R1(0~50 Ω)
滑动变阻器R2(0~500 Ω)
开关S
导线若干
(1)为了提高测量精度,电路图中滑动变阻器应选________。
(2)闭合开关S,多次调节滑动变阻器,记录U、I,如下表
U/V
1.00
1.30
1.70
2.00
2.50
I/A
0.38
0.32
0.24
0.18
0.08
根据表中数据作出U I图像。
(3)由U I图像可求出电动势E1=______V,内阻r=______Ω(均保留三位有效数字)。
(4)考虑电压表分流引起的误差,则E测________(填“大于”“等于”或“小于”)E真;r测与真实值r真之间的关系式为____________(用RV,R0,r测,r真表示)。
解析:(1)为了提高测量精度,方便调节电路,滑动变阻器选择最大阻值较小的R1。
(2)图像如图所示。
(3)根据闭合电路欧姆定律有
U=E1-I(R0+r)
结合图线可得E1=2.90 V,R0+r= Ω
解得r≈2.18 Ω。
(4)将电压表和电源等效为新的电源,故此时根据图像得到的电动势和内阻为等效电源的电动势和内阻,则E测<E真,且r测=。
答案:(1)R1 (2)见解析 (3)2.90 2.18 (4)小于 r测=
4.(2024·新课标卷)学生实验小组要测量量程为3 V的电压表的内阻RV。可选用的器材有:多用电表,电源E(电动势5 V),电压表(量程5 V,内阻约3 kΩ),定值电阻R0(阻值为800 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ),开关S,导线若干。
完成下列填空:
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应________(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)。
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮,使指针指向零欧姆
C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的______________(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连,欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差,应将选择开关旋转到欧姆挡________(填“×1”“×100”或“×1 k”)位置。重新调节后,测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示,则粗测得到的该电压表内阻为______kΩ(结果保留1位小数)。
(2)为了提高测量精度,他们设计了如图(b)所示的电路,其中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”),闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端。
(3)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U1、U,则待测电压表内阻RV=________(用U1、U和R0表示)。
(4)测量得到U1 =4.20 V,U=2.78 V,则待测电压表内阻RV=________kΩ(结果保留3位有效数字)。
解析:(1)该实验中正确的操作顺序应为CAB;由于多用电表在使用时的电流流向为“红进黑出”,且通过电压表的电流流向为“正进负出”,所以在用多用电表粗测电压表内阻时多用电表的红、黑表笔应分别与待测电压表的负极、正极相连;由题图(a)中的虚线Ⅰ可知,待测电压表的内阻约为1 500 Ω,则为使指针指在中央刻度线附近,应将选择开关旋转到欧姆挡“×100”位置;由题图(a)中的实线Ⅱ可知该电压表的内阻为R内=16×100 Ω=1 600 Ω=1.6 kΩ。
(2)由题图(b)可知滑动变阻器采用分压式接法,则为了方便调节,滑动变阻器应选最大阻值较小的R1,为了保护电路,闭合开关前测量电路部分分压应为0,即滑动变阻器的滑片应置于a端。
(3)由题图(b)可知流过待测电压表和流过定值电阻R0的电流相等,则结合欧姆定律和串联电路分压规律有,可得RV=。
(4)将U1=4.20 V、U=2.78 V、R0=800 Ω代入(3)中表达式可得RV= Ω≈1.57 kΩ。
答案:(1)CAB 负极、正极 ×100 1.6 (2)R1 a (3) (4)1.57
5.(2024·吉林高考)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为R0)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的________(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;
④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势E=________。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2,若=n,则待测电池的内阻r=________(用n和R0表示)。
解析:(1)①为了保护电路,开关闭合前应将金属夹置于电阻丝接入电路电阻的最大处,即A端。
(2)(3)设金属丝的总电阻为R,总长度为x,对题图(a)根据闭合电路欧姆定律有E=U+r,可得;对题图(b)有E=U+(r+R0),可得,结合题图(c)可知b=,又=n,解得E=。
答案:(1)①A (2) (3)
6.(2025·云南高考)基于铂电阻阻值随温度变化的特性,某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下:Pt1 000型号铂电阻、电源E(电动势5 V,内阻不计)、电流表A1(量程100 μA,内阻4.5 kΩ)、电流表A2(量程500 μA,内阻约1 kΩ)、定值电阻R1(阻值15 kΩ)、定值电阻R2(阻值1.5 kΩ),开关S和导线若干。
查阅技术手册可知,Pt1 000型号铂电阻测温时的工作电流在0.1~0.3 mA之间,在0~100 ℃范围内,铂电阻的阻值Rt随温度t的变化视为线性关系,如图(a)所示。
完成下列填空:
(1)由图(a)可知,在0~100 ℃范围内,温度每升高1 ℃,该铂电阻的阻值增加________Ω。
(2)兴趣小组设计了如图(b)所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图,能准确测出铂电阻阻值的是_______(填“甲”或“乙”),保护电阻R应选_______(填“R1”或“R2”)。
(3)用(2)问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时,某次测量读得A2示数为295 μA,A1示数如图(c)所示,该示数为________μA,则所测温度为________℃(计算结果保留2位效数字)。
解析:(1)由图(a)可知,0 ℃时R0=1.000×103 Ω,100 ℃时R100=1.385×103 Ω,故温度每升高1 ℃,铂电阻的阻值增加量为ΔR=×1 ℃=3.85 Ω。
(2)由于电流表A2内阻未知,而电流表A1内阻已知,电流表A1可以当作电压表准确测量铂电阻两端的电压,由电流表A2的示数减去电流表A1的示数即可准确测量通过铂电阻的电流,故能准确测出铂电阻阻值的是图(b)中乙电路;铂电阻工作电流范围为0.1~0.3 mA,电源电动势5 V,故电路中的总电阻范围应为~50 kΩ,故保护电阻选R1。
(3)图(c)中A1量程100 μA,分度值1 μA,要往下估读一位,故图(c)的示数为62.0 μA;图(b)乙电路中,A1与Rt并联后再与A2串联,根据串并联电路特点有I1rA1=(I2-I1)Rt,其中rA1=4.5 kΩ,I2=295 μA,I1=62.0 μA,解得Rt= Ω≈1197 Ω,又Rt=1 000+3.85t (Ω),当Rt=1 197 Ω时,t= ℃≈51 ℃。
答案:(1)3.85 (2)乙 R1 (3)62.0 51
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