2022年高考物理二輪復習 專題六 物理實驗 6.14 電學實驗

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1、2022年高考物理二輪復習 專題六 物理實驗 6.14 電學實驗 1.電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍.某同學利用這一事實測量電壓表的內阻(半偏法),實驗室提供的器材如下: 待測電壓表V (量程3 V,內阻約為3 000 Ω),電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω),滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω,額定電流2 A),電源E(電動勢6 V,內阻不計),開關2個,導線若干. (1)虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分,將電路圖補充完整. (2)根據(jù)設計的電路,寫出實驗步驟:________________________________.

2、(3)將這種方法測出的電壓表內阻記為RV′,與電壓表內阻的真實值RV相比,RV′________RV(填“>”、“=”或“<”),主要理由是________________________________. 解析:(1)由半偏法原理知電壓表應串聯(lián)在電路中,又因電壓表量程小于電源電動勢,且電壓表內阻比滑動變阻器最大阻值大得多,故滑動變阻器應采用分壓接法. 答案:(1)實驗電路圖如下圖所示 (2)移動滑動變阻器的滑片,以保證通電后電壓表所在支路分壓最?。婚]合開關S1、S2,調節(jié)R1,使電壓表的指針滿偏;保持滑動變阻器滑片的位置不變,斷開S2,調節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏;讀取電阻箱所

3、示的電阻值,此即為測得的電壓表內阻 (3)> 斷開S2,調節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài),電壓表所在支路總電阻增大,分得的電壓也增大;此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓,故R′V>RV(其他合理說法也可) 2.在“測定金屬的電阻率”的實驗中,測量金屬絲的長度和直徑時,刻度尺和螺旋測微器的示數(shù)分別如圖甲、乙所示,則金屬絲長度的測量值為l=________ cm,金屬絲直徑的測量值為d=________ mm. 甲  乙 解析:由于刻度尺的最小分度為1 mm,讀數(shù)應估讀到0.1 mm. 答案:36.52(36.50~36.54均可) 0.797(0.796~0.799均可)

4、3.為了測定電流表A1的內阻,某同學采用如圖甲所示的實驗電路.其中: A1是待測電流表,量程為30 mA,內阻約為100 Ω;A2是標準電流表,量程是20 mA;R1是電阻箱,阻值范圍是0~999.9 Ω;R2是滑動變阻器;R3是保護電阻;E是電池組,電動勢為6 V,內阻不計;S1是單刀單擲開關,S2是單刀雙擲開關. (1)①實驗中滑動變阻器采用了________接法(填“分壓”或“限流”). ②根據(jù)電路的實物圖,在虛線框中畫出實驗電路圖. (2)請將該同學的操作補充完整: ①連接好電路,將滑動變阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”);將開關S2扳到接點a處

5、,接通開關S1;調節(jié)滑動變阻器R2,使電流表A2的示數(shù)是15 mA. 乙 ②將開關S2扳到接點b處,____________________,使電流表A2的示數(shù)仍是15 mA. ③若此時電阻箱各旋鈕的位置如圖乙所示,則待測電流表A1的電阻Rg=________ Ω. (3)上述實驗中,無論怎樣調節(jié)滑動變阻器R2的滑片位置,都要保證兩只電流表的安全.在下面提供的四個電阻中,保護電阻R3的阻值應選用________. A.30 Ω B.300 Ω C.3 kΩ D.30 kΩ 解析:(2)①閉合開關之前,應使滑動變阻器連入電路的阻值最大,滑片移到最左端.②本實驗使用替代法測量

6、電流表的內阻,因此開關S2接a和接b時電流表A2的讀數(shù)應該相同,開關S2接b時,需保持滑動變阻器R2的滑片不動,調節(jié)電阻箱R1.③電阻箱表示的阻值大小等于被測電流表的內阻,讀數(shù)為86.3 Ω.(3)當滑動變阻器R2的阻值為零時,電路中的電流不能超過兩個電流表的量程,由于=300 Ω,且電流表A1有內阻,R3的阻值可選B. 答案:(1)①限流?、谌鐖D所示 (2)①左端?、诒3只瑒幼冏杵鱎2的滑片不動,調節(jié)電阻箱R1?、?6.3 (3)B 4.在測量一節(jié)干電池的電動勢和內阻實驗中,小明設計了如圖甲所示的實驗電路. (1)根據(jù)圖甲實驗電路,請在圖乙中用筆畫線代替導線,完成實物電路的連線.

7、 (2)實驗開始前,應先將滑動變阻器的滑片P調到________(填“a”或“b”)端. 甲   乙 丙 (3)合上開關S1,S2接圖甲中的1位置,滑動滑片P,記錄下幾組電壓表和電流表的示數(shù);重置滑動變阻器,S2改接圖甲中的2位置,滑動滑片P,再記錄幾組電壓表和電流表的示數(shù).在同一坐標系內分別描點作出S2接1、2位置時,電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的圖象,如圖丙所示.兩圖線均為直線,與縱軸的截距分別為UA、UB,與橫軸的截距分別為IA、IB. ①S2接1位置時,作出的U-I圖線是圖丙中的________(填“A”或“B”)線; ②S2接2位置時,干電池電動勢的測量值_______

8、_真實值,內阻的測量值________真實值.(填“大于”“小于”或“等于”) 解析:(2)為保護電表,閉合開關前滑動變阻器連入電路的阻值應最大,即滑片P調到a端.(3)S2接1位置時,由于電壓表的分流,使得電流的測量值偏小,而短路電流(U=0時的電流,即圖線與橫軸的截距)不變,故電動勢和內阻的測量值都偏小;S2接2位置時,可將電流表內阻等效到電源內阻中,即外電壓和干路電流的測量值是準確的,電源電動勢的測量值等于電動勢的真實值,但電源內阻的測量值等于電源內阻的真實值與電流表內阻的和. 答案:(1)如圖所示 (2)a (3)B 等于 大于 5.用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值R

9、x.已知電池的電動勢約6 V,電池內阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐.可選用的實驗器材有: 電流表A1(量程0~30 mA); 電流表A2(量程0~100 mA); 電壓表V(量程0~6 V); 滑動變阻器R1(阻值0~5 Ω); 滑動變阻器R2(阻值0~300 Ω); 開關S一個,導線若干條. 某同學的實驗過程如下: Ⅰ.設計如圖甲所示的電路圖,正確連接電路. 甲 Ⅱ.將R的阻值調到最大,閉合開關,逐次調小R的阻值,測出多組U和I的值,并記錄.以U為縱軸,I為橫軸,得到如圖乙所示的圖線. 乙 Ⅲ.斷開開關,將Rx改接在B、C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變.重

10、復Ⅱ的步驟,得到另一條U-I圖線,圖線與橫軸I的交點坐標為(I0,0),與縱軸U的交點坐標為(0,U0). 回答下列問題: (1)電流表應選用________,滑動變阻器應選用________; (2)由圖乙的圖線,得電源內阻r=________ Ω; (3)用I0、U0和r表示待測電阻的關系式Rx=________,代入數(shù)值可得Rx; (4)若電表為理想電表,Rx接在B、C之間與接在A、B之間,滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置,兩種情況相比,電流表示數(shù)變化范圍________,電壓表示數(shù)變化范圍________.(選填“相同”或“不同”) 解析:(1)電路總電阻可能的

11、最小值約為20 Ω,則回路中可能的最大電流Im= A=300 mA,可見,電流表應選用A2. 若選用滑動變阻器R1,電路中電流變化范圍太窄,并且當R1連入電路阻值最大時,電路中電流仍可能會超過電流表A2的量程,故應選用R2. (2)圖乙中,U-I圖線的斜率的絕對值等于電源內阻,由圖象可知:r=25 Ω. (3)由題意可知,Rx+r=,則Rx=-r0. (4)若電表為理想電表,Rx接在B、C或A、B之間,對干路中電流無影響,故電流表示數(shù)變化范圍相同,很顯然,電壓表示數(shù)變化范圍不相同. 答案:(1)A2 R2 (2)25 (3)-r (4)相同 不同 6.如圖甲所示的黑箱中有三只完全相

12、同的電學元件,小明使用多用電表對其進行探測. 甲  乙 (1)在使用多用電表前,發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線處,應先調整圖乙中多用電表的部件________(選填“A”“B”或“C”). (2)在用多用電表的直流電壓擋探測黑箱a、b接點間是否存在電源時,一表筆接a,另一表筆應________(選填“短暫”或“持續(xù)”)接b,同時觀察指針偏轉情況. (3)在判定黑箱中無電源后,將選擇開關旋至“×1”擋,調節(jié)好多用電表,測量各接點間的阻值.測量中發(fā)現(xiàn),每對接點間正、反向阻值均相等,測量記錄如下表.兩表筆分別接a、b時,多用電表的示數(shù)如圖乙所示. 請將記錄表補充完整,在圖甲的黑箱中畫出一種可能的電路. 兩表筆接的接點 多用電表的示數(shù) a、b ________ Ω a、c 10.0 Ω b、c 15.0 Ω 解析:(1)多用電表使用前應進行機械調零,機械調零裝置為部件A.(2)使用多用電表進行測量時,為保證電表不被損壞往往要進行試觸,即讓兩表筆與接點短暫接觸,觀察指針偏轉情況,若持續(xù)接觸則有可能損壞電表.(3)黑箱中無電源且每對接點間正、反向阻值相等,多用電表讀數(shù)為5 Ω,由表格數(shù)據(jù)可知,b、c間電路為a、b間5 Ω的電阻與a、c間10 Ω的電阻串聯(lián)而成. 答案:(1)A (2)短暫 (3)5 電路如圖所示 或

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