熱點(diǎn)15　電學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)
(建議用時：20分鐘)
1．(2019•煙臺高三二模)小明剛從超市購買了一節(jié)干電池，于是他想測定該干電池的電動勢和內(nèi)阻，小明做實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：
A．干電池(電動勢約為1.5 V，內(nèi)阻小于0.5 Ω)
B．電流表G(滿偏電流1.5 mA，內(nèi)阻為10 Ω)
C．電流表A(0～0.6 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω)
D．滑動變阻器R1(0～20 Ω，10 A)
E．滑動變阻器R2(0～100 Ω，1 A)
F．定值電阻R3＝0.5 Ω
G．定值電阻R4＝990 Ω
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
(1)為方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，應(yīng)選用滑動變阻器________(填寫序號)；
(2)小明按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，畫圖處理數(shù)據(jù)，由于新電池內(nèi)阻很小，發(fā)現(xiàn)圖象斜率較小，給數(shù)據(jù)的處理帶來了很大的障礙．請利用本題提供的器材幫助小明改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，要求測量誤差盡可能地小，在下面所給方框內(nèi)畫出改進(jìn)后的電路圖；

(3)某同學(xué)根據(jù)他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測出了六組I1(電流表G的示數(shù))和I2(電流表A的示數(shù))，請?jiān)谒o坐標(biāo)紙上使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，作出I1和I2的關(guān)系圖線；
序號   1   2   3   4   5   6
I1/mA   1.40   1.36   1.35   1.28   1.20   1.07
I2/A   0.10   0.15   0.23   0.25   0.35   0.50

(4)根據(jù)圖線可得，被測電池的電動勢為________V，內(nèi)阻為________Ω.
2．一細(xì)而均勻的導(dǎo)電材料，截面為同心圓環(huán)，如圖a所示，此材料長約3 cm，電阻約為100 Ω，已知這種材料的電阻率為ρ.欲測量該樣品的內(nèi)徑，但內(nèi)徑太小，無法直接測量．現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材：
A．20分度的游標(biāo)卡尺；
B．螺旋測微器；
C．電流表A1(量程0～50 mA，內(nèi)阻r1＝100 Ω)；
D．電流表A2(量程0～100 mA，內(nèi)阻r2約為40 Ω)；
E．滑動變阻器R(0～10 Ω，額定電流2 A)；
F．直流電源E(電動勢為12 V，內(nèi)阻很小)；
G．上述導(dǎo)電材料R2(長約為3 cm，電阻約為100 Ω)；
H．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干．
請用上述器材設(shè)計(jì)一個盡可能精確地測量該樣品內(nèi)徑d的實(shí)驗(yàn)方案，回答下列問題：
(1)用游標(biāo)卡尺測得該樣品的長度如圖b所示，其示數(shù)L＝________cm，用螺旋測微器測得該樣品的外徑如圖c所示，其示數(shù)D＝________mm.

(2)在所給的方框中畫出設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)明所選擇器材的物理量符號．
Ｋ
(3)用已知的物理量和所測得的物理量的符號表示樣品的內(nèi)徑d＝________．

3．(2019•北京豐臺高三模擬)用如圖所示的多用電表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
(1)將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大．為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，請從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟，并按________(填選項(xiàng)前的字母)的順序進(jìn)行操作，再將兩表筆分別與待測電阻相接，進(jìn)行測量．
A．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1k”的位置
B．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置
C．將兩表筆短接，旋動部件T，對電表進(jìn)行校準(zhǔn)
(2)測量二極管的正向?qū)娮钑r，紅表筆應(yīng)接二極管的________(填“正極”或“負(fù)極”)．
4．(2019•山師大附中二模)某物理興趣小組的同學(xué)要測定某電阻Rx的阻值，通過討論，決定采用下列方法來測定．
(1)方法一：用多用電表測量
首先，選用歐姆表“×1”擋進(jìn)行粗測，正確操作后，表盤指針如圖1所示，則該電阻的測量值為Rx＝________Ω.
　
(2)方法二：用伏安法測量
所用的部分器材：電壓表V(0～3 V，內(nèi)阻約3 kΩ)；電流表A(0～0.6 A，內(nèi)阻約2 Ω)．分析下列問題．
①他們設(shè)置了如圖2、圖3所示的兩種電路圖，為減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)選用__________(填“圖2”或“圖3”)作為測量電路；
②請根據(jù)他們所選的電路將圖4所示的實(shí)物圖連接好；
③他們選擇了正確的電路后，通過測量，根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖5所示的U－I圖象，根據(jù)圖象，可得 Rx＝______Ω.
　
(3)方法三：等效替代法
某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖6所示的測量電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下所示：
A．按圖6連接好實(shí)驗(yàn)電路．
B．保持開關(guān)S2斷開，將開關(guān)S1閉合，然后調(diào)節(jié)電阻箱R和滑動變阻器R′.待電路穩(wěn)定后電阻箱讀數(shù)R1如圖7所示，記下此時電壓表的示數(shù)．
C．閉合開關(guān)S2，保持滑動變阻器的滑片位置不變，然后調(diào)節(jié)電阻箱的電阻，使電壓表的讀數(shù)與步驟B中的示數(shù)相同，此時電阻箱的讀數(shù)R2＝26 Ω.
　
①在步驟B中電阻箱的讀數(shù)為R1＝________Ω；
②由以上實(shí)驗(yàn)測得電阻Rx的阻值為Rx＝________Ω.
熱點(diǎn)15　電學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)
1．解析：(1)為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動變阻器的阻值不能太大，選擇D比較合適．
(2)由于沒有電壓表，給定的電流表G可與定值電阻 R4串聯(lián)作電壓表使用；圖象的斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，由于新電池內(nèi)阻很小，發(fā)現(xiàn)圖象斜率較小，給數(shù)據(jù)的處理帶來了很大的障礙，所以電源串聯(lián)一個電阻作等效內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示．

(3)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點(diǎn)，然后作出I1－I2圖象如圖乙所示．

(4)由閉合電路歐姆定律可知：I1(R4＋RG)＝E－I2(r＋R3)，變形I1＝11 000E－11 000I2(r＋R3)，由圖可知，圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為1.48 mA，解得E＝1.48 V；由圖象可知r＝0.32 Ω.
答案：(1)D　(2)見解析圖甲　(3)見解析圖乙
(4)1.48(1.47～1.49均正確)　0.32(0.25～0.35 均正確)
2．解析：(1)由游標(biāo)卡尺主尺讀得30 mm，游標(biāo)尺上第3條刻度線與主尺刻度線對齊，則該樣品的長度L＝30 mm＋0.15 mm＝30.15 mm＝3.015 cm.螺旋測微器固定刻度上分度值為0.5 mm，可動刻度每旋轉(zhuǎn)一圈，測微螺桿前進(jìn)或后退0.5 mm，由固定刻度讀得3 mm，由可動刻度讀得0.205 mm，該樣品的外徑為3 mm＋0.205 mm＝3.205 mm.
(2)采用分壓式電路，用已知內(nèi)阻的電流表A1作為電壓表，電流表A2外接可以消除系統(tǒng)誤差．電路圖如圖所示．

(3)由測量時兩電流表讀數(shù)可得待測電阻R2＝I1r1I2－I1.樣品橫截面積S＝π（D2－d2）4，由電阻定律可得R2＝ρLS，聯(lián)立解得樣品的內(nèi)徑d＝ D2－4ρL（I2－I1）πI1r1.
答案：(1)3.015　3.205　(2)實(shí)驗(yàn)電路圖見解析　(3) D2－4ρL（I2－I1）πI1r1
3．解析：(1)歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明所選擋位太大，應(yīng)換小擋進(jìn)行測量，應(yīng)將旋轉(zhuǎn)開關(guān)K置于“×10”的位置，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，再測電阻，因此合理實(shí)驗(yàn)步驟是BC.
(2)測量二極管正向?qū)娮钑r，應(yīng)把紅表筆接二極管負(fù)極，黑表筆接二極管正極．
答案：(1)BC　(2)負(fù)極
4．解析：(1)歐姆表讀數(shù)＝刻度盤讀數(shù)×倍率，讀數(shù)是Rx＝7 Ω.　
(2)①由于待測電阻的阻值遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，所以電流表使用外接法，故選圖2作為測量電路；
②所連實(shí)物圖如圖所示：

③U－I圖象的斜率表示電阻的阻值，由所作的圖象可知，圖象的斜率為k＝2.50.4＝6.25，故被測電阻的阻值為Rx＝6.25 Ω.
(3)①在步驟B中電阻箱的讀數(shù)為R1＝20 Ω；
②由于R1與Rx串聯(lián)在電路中所起的作用與R2相同(電壓表指針指示同一位置)，則有R1＋Rx＝R2，故有Rx＝R2－R1.由題意可知R1＝20 Ω，R2＝26 Ω，故被測電阻的阻值為Rx＝R2－R1＝26 Ω－20 Ω＝6 Ω.
答案：(1)7　(2)①圖2　②如解析圖所示
③6.25　(3)①20　②6

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