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1、電學實驗與創(chuàng)新
[真題再現]
1.(2014·新課標全國卷Ⅰ)利用如圖(a)所示電路,可以測量電源的電動勢和內阻,所用的實驗器材有:
待測電源,電阻箱R(最大阻值為999.9 Ω),電阻R0(阻值為3.0 Ω),電阻R1(阻值為3.0 Ω),電流表A(量程為200 mA,內阻為RA=6.0 Ω),開關S.
實驗步驟如下:
①將電阻箱阻值調到最大,閉合開關S;
②多次調節(jié)電阻箱,記下電流表的示數I和電阻箱相應的阻值R;
③以為縱坐標,R為橫坐標,作-R圖線(用直線擬合);
④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b.
回答下列問題:
(1)分別用E和r表示電源的電動勢和內阻,則
2、與R的關系式為
________________.
(2)實驗得到的部分數據如下表所示,其中電阻R=3.0 Ω時電流表的示數如圖(b)所示,讀出數據,完成下表.
答:①________;②________.
R/Ω
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
I/A
0.143
0.125
①
0.100
0.091
0.084
0.077
/A-1
6.99
8.00
②
10.0
11.0
11.9
13.0
(3)在圖(c)的坐標紙上將所缺數據點補充完整并作圖,根據圖線求得斜率k=________A-1·Ω-1,
3、截距b=________A-1.
(4)根據圖線求得電源電動勢E=________V,內阻r=________Ω.
答案:(1)=R+或寫成=R+(5.0+r) (2)①0.110?、?.09
(3)如圖所示 1.0 6.0 (4)3.0 1.0
解析:(1)根據閉合電路歐姆定律,可得:E=
,可得:=R+.
(2)根據電流表讀數原理可得:其讀數為0.110 A,其倒數為9.09 A-1.
(3)根據圖線可知,斜率k=1.0 A-1·Ω-1,截距b=6.0 A-1.
(4)根據圖線,=1.0 A-1·Ω-1,電動勢E=3.0 V,
=6.0 A-1,內阻r=1.0 Ω.
4、
2.(2015·全國理綜Ⅱ)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(量程為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(最大阻值為100 Ω,額定電流2 A),電源E(電動勢6 V,內阻不計),開關兩個,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)根據設計的電路,寫出實驗步驟:__________________.
(3)將這種方法測出的電壓表內阻記為R′V,與電壓表內阻的真實值R
5、V相比,RV′________RV(填“>”、“=”或“<”),主要理由是__________.
答案:見解析
解析:(1)因滑動變阻器阻值較小,所以選擇滑動變阻器的分壓接法.實驗電路圖如圖所示.
(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??;閉合開關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RV′>RV.
6、3.在實驗室中,利用電阻箱、靈敏電流計、定值電阻等實驗器材可以測量電源的電動勢和內阻,實驗的實物連線如圖甲所示.電阻箱最大阻值為30 Ω,定值電阻阻值為3 000 Ω,靈敏電流計內阻不計.
甲
(1)要想完成實驗,實物連線圖中缺少一條導線,請在圖中補畫出這條導線并根據實物連線圖在虛線框中畫出電路圖.
(2)由于電阻箱電阻的最大值遠小于定值電阻,可以認為流過電源內部的電流等于流過電阻箱的電流.在這種情況下,電阻箱連入電路的阻值R、靈敏電流計示數I、電源的電動勢E、內阻r和定值電阻R0之間的關系是=________.
(3)改變電阻箱的阻值R并讀出電流計的讀數I,作出-圖象如圖乙所
7、示,則電源電動勢是________V,內阻是________Ω.
乙
答案:(1)實物連線圖如圖1所示
電路圖如圖2所示
(2)·- (3)3 1
解析:電路的路端電壓為IR0,流過電阻箱的電流為,根據閉合電路歐姆定律有IR0+r=E,即=·-,因此圖線在縱軸上的截距為-1 Ω-1=-,r=1 Ω,圖線的斜率為 A·Ω-1=,得E=3 V.
1.分析近幾年的高考,考查的方向基本不變,主要體現在基本儀器的使用、實驗原理的理解與遷移、實驗數據的分析以及創(chuàng)新實驗的設計與應用.
2.基本儀器的使用及電路、電表的改裝仍是今后高考考查的熱點,同時注重對實驗操作過程的考查和創(chuàng)新設計
8、實驗的考查.
規(guī)律探尋
[考題預測]
某研究性學習小組欲測定一塊蓄電池的電動勢E和內阻r,該小組的兩同學利用相同的器材分別設計了如圖(a)、(b)所示的兩個電路,R0為定值電阻,試完成下列問題.
(a) (b)
(1)先直接用多用電表測定該電池的電動勢.在操作無誤的情況下,多用電表的選擇開關和表盤示數如圖(c)和圖(d)所示,其示數為________V.
(c)
(d)
(e)
(2)這兩個同學通過正確實驗,然后將實驗數據經過處理后在同一個坐標系中作出了如圖(e)所示的圖象,則:
①若選用圖(a)來進行實驗,請將圖(f)所示的實物圖連接
9、好.
(f)
②在圖(e)中,圖線A所選的實驗原理圖是________[填“圖(a)”或“圖(b)”],此時圖(e)中的橫坐標是________,由該圖象求得電源的電動勢E=________V.圖線B所選的實驗原理圖是________[填“圖(a)”或“圖(b)”],此時圖(e)中的橫坐標是________,由該圖象求得電源的電動勢E=________V,內阻r=________Ω.
答案:(1)9.6 (2)①如解析圖所示?、趫D(a) 10 圖(b) 10 17.6
解析:(1)用多用電表測得的結果為E=9.6 V.
(2)①根據多用電表的測量結果可知電壓表所選量程為0~1
10、5 V,所連實物圖如圖所示.
②在題圖(a)中由閉合電路歐姆定律得E=U+(r+R0),變形得:=+·①
在題圖(b)中由閉合電路歐姆定律得E=U+r,變形得:
=+·②
由以上分析可看出在①式中與是線性關系,在②式中與是線性關系;>,故圖線A對應的實驗原理圖是圖(a),圖線B對應的實驗原理圖是圖(b).對于圖線A來說所對應的橫坐標是=,即圖線A作的是-圖線;對于圖線B來說所對應的橫坐標是=,即對于圖線B來說作的是-圖線.
圖線A、B與縱坐標的截距均為,故有E=10 V.為求圖線B的斜率,可在圖線B上取兩個距離較遠的點,如(1.10×10-2,0.12)和(2.80×10-2,0.15),則圖線B的斜率為k2==1.76,又k2=,將E=10 V 代入解得r=17.6 Ω.