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2026年高考物理二轮复习第16讲电学实验专项训练
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这是一份2026年高考物理二轮复习第16讲电学实验专项训练,共21页。试卷主要包含了非选择题,电路设计核心考点,伏安法内外接判断核心考点,系统误差分析核心考点等内容,欢迎下载使用。
一、非选择题
1.某同学做观察电容器充、放电并估测电容器电容的实验,采用8 V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器(与电脑相连,能描绘出电流i随时间t变化的图线)、定值电阻和导线若干,连成如图甲所示的电路。
(1)下列说法正确的是
A.单刀双掷开关S掷向1端,电容器放电
B.先将S掷向1端,然后掷向2端,电容器电容先增大后减小
C.电容器带电时,两个极板只有一个板上有电荷
D.电容器充电时,与电源正极相连的极板带正电
(2)用8 V的稳压直流电源对电容器先充满电,后电容器放电,电脑屏幕上显示出电容器在放电过程中电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示,根据图像可估算出1 s到4 s内曲线下包含的小格的个数大约为40个,根据图像估算出释放的电荷量为 C(结果保留两位有效数字)。
(3)根据前面的信息,计算出电容器的电容为 F(结果保留一位有效数字)。
(4)如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,放电时i-t曲线与横轴所围成的面积将 (填“增大”“不变”或“变小”);放电时间将 (填“变长”“不变”或“变短”)。
2.某同学为探究平行板电容器充、放电过程,设计了图甲实验电路。器材如下:电容器C、电源E(电压为6V)、定值电阻R1、定值电阻R2、电流表、电压表、开关S1、单刀双掷开关S2及导线若干。
(1)闭合S1,将单刀双掷开关S2接1,电容器开始充电,直至充电结束,得到充电过程的I−t曲线如图乙,I−t曲线与坐标轴所围面积表示( )
A.电容器两端的电压
B.电容器充电完成后所带的电荷量
C.充电过程中电阻R2产生的热量
(2)断开开关S1、S2,再将单刀双掷开关S2接2,电容器开始放电,电容器放电过程流过定值电阻R2的电流方向为 (选填“a流向b”或“b流向a”)
(3)实验中放电过程,电容器释放的电荷量为5.76×10−2C,则电容器的电容C为 F。
3.某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r,设计了如图a所示电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题:
(1)R0在电路中起 (填“保护”或“分流”)作用。
(2)1I与E、r、R、R0的关系式为1I= 。
(3)根据记录数据作出1I-R图像,如图b所示。已知R0=9.0 Ω,可得E= V(保留三位有效数字),r= Ω(保留两位有效数字)。
(4)电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果 (填“有”或“无”)影响。
4.某同学要测量由某种导电材料制成的横截面积为2mm2的电阻丝的电阻率:
(1)先用游标卡尺测量其长度,如图所示,其读数为 mm。
(2)再用多用电表粗测其阻值,选择欧姆“×10”挡位,发现指针偏转角度过大,故而将选择开关旋到挡位 (填“×1”或“×100”)。接下来进行的操作是 。
A.直接测量 B.欧姆调零 C.机械调零
(3)该同学采用伏安法更精确测量其阻值,除待测电阻丝外,实验室还备有的实验器材如下:
电源E(电动势4.5V,内阻约2Ω)
电压表V(量程3V,内阻约3kΩ)
电流表A(量程0.6A,内阻未知)
滑动变阻器R1(阻值0~5Ω,额定电流0.5A)
滑动变阻器R2(阻值0~10Ω,额定电流1A)
开关S;导线若干
滑动变阻器R应选 (填“R1”或“R2”);实验前电路如图所示,用试触法时发现电压表示数变化较大,故应将电压表右侧导线接在 处(填“a”或“b”)。
(4)若实验测得该电阻阻值为8.2Ω,则该材料的电阻率为 Ω⋅m(保留两位有效数字)。
5.学习小组在测量某粗细均匀的圆柱形合金细棒的电阻率实验中,先用毫米刻度尺测出接入电路中合金细棒的长度,又用多用电表粗略测量合金细棒的电阻约为100Ω。
(1)进一步用螺旋测微器测合金细棒的直径,示数如图甲所示,其直径d= mm。
(2)为了精确测得该合金细棒的电阻Rx,实验室提供了下列器材:
①电源E(电动势为3V、内阻约为0.2Ω)
②电压表V(量程1V、内阻为1000Ω)
③电流表A(量程30mA、内阻约为1Ω)
④滑动变阻器R1(最大阻值20Ω),滑动变阻器R2(最大阻值2000Ω)
⑤电阻箱R0(0~9999Ω)
⑥导线若干,开关一只
①由于提供的电压表量程不足,现需使其量程变为3V,则需要在电压表上串联一个电阻箱R0,则R0= Ω;
②若按照图乙所示设计电路,则滑动变阻器应选择 (R1或R2);并请用笔画线代替导线将图丙的实物电路连接完整 ;
③由于电表不是理想电表,若从系统误差的角度分析,用上述方法测得的合金电阻率与真实值比 (填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
6.实验小组测量一盘铜导线的电阻及电阻率,标签标注长度为100m,实验室提供以下器材:
A.螺旋测微器
B.多用电表
C.电流表A(0~200mA,内阻约为0.5Ω)
D.电压表V(0~3V,内阻约为2kΩ)
E.滑动变阻器R1(0~5Ω)
F.滑动变阻器R20~1kΩ
G.电源E(电动势为3.0V,内阻不计)
H.开关、若干导线
(1)将铜导线一端拨去绝缘层,用螺旋测微器在不同位置测量铜导线的直径,某次测量时,螺旋测微器示数如图甲所示,则该铜导线直径d= mm。
(2)用多用电表电阻×1Ω挡粗测铜导线的电阻如图乙所示,导线电阻约为 Ω。
(3)用伏安法测量铜导线电阻时,要求电流表示数从零开始测量,滑动变阻器应选 (填器材前面的序号)。将实验器材如图丙所示连接成实验电路,用笔划线代替导线完成电路连接 。
(4)连接电路无误,实验得到多组数据,将所测电压表读数U和电流表读数Ⅰ,作出伏安特性曲线如图丁所示,则铜导线电阻R= Ω。铜导线电阻率ρ= Ω⋅m(保留一位有效数字)。
(5)用伏安法测出的电阻及电阻率均比真实值 (选填“大”“小”或“相等”)。
7.学习小组要测定电源的电动势和内阻,可供选用的器材有:
A.电压表(量程0~3V,内阻未知)
B.电流表(量程0~0.6A,内阻1.0Ω)
C.滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流1A)
D.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定电流0.5A)
E.待测电源(电动势约为3V,内阻约为1Ω)
F.开关、导线若干
实物电路如图1所示,要求测量时两电表指针偏转均不小于其量程的一半。
(1)实验中所用的滑动变阻器应选 (填器材前字母代号)。
(2)开关S1闭合前,滑动变阻器滑片应位于最 (选填“左”或“右”)端。
(3)单刀双掷开关S2可分别与1、2端闭合,为使电源电动势及内阻的测量结果更接近真实值,S2应与 (选填“1”或“2”)端闭合。
(4)各部分连接检查无误后,闭合开关S1,移动滑动变阻器滑片到合适位置,电压表的示数如图2所示,为 V。
(5)记录多组电流表、电压表读数,在坐标纸上选定合适的标度,描出数据点如图3所示。请根据数据点在图3上拟合出图线 。根据图线,可求出电源电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留2位有效数字)
(6)求出的电动势与真实值相比若存在误差,该误差属于 (选填“系统”或“偶然”)误差。
8.某同学要进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。实物图如图所示
(1)关于该实验,下列说法正确的是____。
A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.为了确保人身安全,只能使用低于12 V的电源
C.通电情况下不可以用手接触裸露的导线、接线柱
(2)为了探究n1=400匝、n2=200匝的变压器原、副线圈电压与匝数的关系,请用笔画线代替连线,将图中的实物连接补充完整 。
(3)在实验中,两个电压表的读数记录如下
该同学多次实验后发现原、副线圈的电压之比总是 (选填“稍大于”“等于”或者“稍小于”)原、副线圈的匝数之比,试分析其原因: 。
9.某兴趣小组利用实验室的器材进行电表内阻的测量实验。
(1)小组成员在实验室发现一个表盘数字被污渍遮挡的电压表,利用图1中的电路图测量电压表量程。闭合开关后,调节滑动变阻器R1和电阻箱R0,保持电流表满偏I=100 mA,当R01=49 Ω时,电压表指针偏转了满偏的13,当R02=119 Ω时,电压表指针偏转了满偏的45。则电压表量程为U1= V,电流表内阻为RA= Ω。
(2)小组成员选择完好的实验仪器,利用表盘如图2所示的多用电表和图3中的电路图测量另一电压表的内阻(量程3 V,内阻约十几千欧)。
①利用多用电表的欧姆挡对电压表内阻进行粗测。将多用电表挡位调到欧姆 挡(填“×100”或“×1 k”),再将红表笔和黑表笔 ,调零后,将两表笔接在电压表正负接线柱上,读取多用电表读数,电压表内阻约为16.0 kΩ;
②按照图3所示的电路图连接实验仪器后,闭合开关S,改变电阻箱阻值,读取多组电压表示数U2与电阻箱阻值R',并绘制出1U2-R'图像如图4所示,图像斜率为k,纵轴截距为b,若已知电源电动势为E,则电压表内阻RV= ,电源内阻对电压表内阻测量 (填“有”或“无”)影响。
10.车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。
(1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表选择开关旋转到“×1 k”挡,正确操作后,指针位置如图1所示,则读数为 Ω。
(2)进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势6 V,内阻可忽略,电压表量程0~6 V,内阻约10 kΩ,电流表量程0~600 μA,内阻约100 Ω。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在图2中完成余下导线的连接 。
(3)如图2,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻为R,则电阻率ρ= (用R、a、b、c表示)。
(4)测得不同压力F下的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图3所示。
基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图4所示。报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,R1为水泥块,R2为滑动变阻器,当R2的滑片处于某位置,R1上压力大于或等于F0时,报警器启动。报警器应并联在 两端(填“R1”或“R2”)。
(5)若电源E使用时间过长,电动势变小,R1上压力大于或等于F1时,报警器启动,则F1 F0(填“大于”“小于”或“等于”)。
11.某实验小组测量一节干电池的电动势和内阻,有如图甲、乙所示两种可供选择的实验电路图。图中部分器材规格为:电流表内阻约为0.50Ω,量程为0~0.6A;电压表内阻约为3kΩ,量程为0~3V;被测干电池电动势约1.5V,内阻约1Ω。
(1)为使测量结果尽量准确,应选择 (选填“甲”或“乙”)电路图;实验小组想利用多用电表的欧姆挡粗略测量该电池的内阻,你认为 (选填“可行”或“不可行”)。
(2)A同学连接好如图甲所示的实验电路,闭合开关S,改变滑片的位置,记录多组电压表、电流表示数,并描绘出U−I图像,如丙图中P图线所示;B同学用图乙所示的实验电路,实验操作与A同学相同,在同一坐标系中描点作出U−I图像,如丙图中Q图线所示。若每次操作和读数均正确,则由图丙中的P和Q图线,可得该电池电动势和内阻的真实值为E= V,r= Ω(结果均保留3位有效数字)。
12.利用如图甲所示的电路测量电流表A1的内阻,实验仪器有:
待测电流表A1(量程0∼3mA,内阻约10Ω);电流表A2(量程0∼6mA,内阻约5Ω);直流电源E(电动势1.5V,内阻不计);滑动变阻器R1(0∼2000Ω,额定电流0.5A);电阻箱R2(最大阻值999.9Ω)。
主要实验步骤如下:
(1)①开关S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器R1的阻值,使电流表A1指针偏转到满刻度,读出此时电流表A2的示数I0;
②开关S1、S2均闭合,同时调节滑动变阻器R1和电阻箱R2,使电流表A2的示数仍为I0,并使电流表A1指针偏转到满刻度的一半,记录此时电阻箱R2的阻值;若步骤②中记录的电阻箱R2的阻值为9.9Ω,则电流表A1内阻的测量值为 Ω。
(2)若将该电流表A1改装成量程为0∼100mA的电流表A,则改装表A的内阻RA= Ω(结果保留2位有效数字)。
(3)为测量一节旧干电池的电动势E和内阻r,现利用电流表A和其他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,记录每组的电阻箱阻值R0和电流表A的读数I,画出1I−R0。图像为一条直线,如图丙所示,已知图线的斜率为k,纵截距为a,则该电池的电动势E= ,内阻r= 。(结果均用字母k、a、RA表示)
13.某小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,采用了甲、乙两个方案。
(1)方案甲进行了a、b、c、d四种操作,结论的得出运用了______;
A.归纳推理B.演绎推理C.理想模型
(2)将方案乙中电路补充完整;
(3)完成方案乙中电路后,电键闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向右偏转。闭合电键稳定后,下列操作仍能使指针向右偏转的是______;
A.触头P向左滑动B.触头P向右滑动C.将线圈A拔出
(4)为确切判断线圈中的感应电流方向,小组成员除实验前先确定线圈导线的绕向外,还进行了图丙所示的操作,其目的是 ,所用电阻R的取值比较合理的是 。
A.5Ω B.50Ω C.500Ω D.5kΩ
14.某同学欲测量某未知电阻RF的阻值。除了待测电阻、多用电表之外,实验室还准备了如下器材:
A.电源E(电动势6.0V,内阻r约为0.5Ω);
B.滑动变阻器R1(最大阻值10Ω);
C.滑动变阻器R2(最大阻值1kΩ);
D.电阻箱R3(阻值范围0~999.9Ω);
E.电阻箱R4(阻值范围0~9999.9Ω);
F.毫安表mA(量程30mA,内阻为50Ω);
G.电压表V(量程3.0V,内阻为1.2kΩ);
H.开关1个,导线若干。
(1)用多用电表粗略测量金属丝的电阻,当选择“×100”倍率的电阻挡,欧姆调零后再进行测量,多用电表的示数如图甲所示,测量结果为 Ω;
(2)实验电路图如图乙所示,他把电压表量程扩大为原来的2倍,图乙中的电阻箱应选择 (填对应器材前的序号),并将该电阻箱的阻值调为 Ω。
(3)为了调节方便,图乙中的滑动变阻器应选择 (填对应器材前的序号),且在开关闭合前将滑片滑到最 (填“左”或“右”)端。
(4)调节滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表和毫安表的示数如图丙、图丁所示,可知未知电阻的阻值为RF= Ω。(结果保留整数)
15.我国光伏发电技术领跑全球。光伏发电是利用半导体界面的光电效应将光能直接转变为电能的一种技术,其核心部件是太阳能电池板。小甘同学为了探究太阳能电池板正常工作时的路端电压U和电流I的关系,设计了如图甲所示的电路,图中电源为太阳能电池板,定值电阻R0=4Ω,电压表、电流表视为理想电表。
(1)图甲电路中定值电阻R0的作用是 。
(2)小甘同学在光照一定的情况下,闭合开关S,调节滑动变阻器R,测得多组电压、电流值,并描绘出太阳能电池板的U−I图像,如图乙中曲线a所示。由图可知:
①当输出电流0≤I≤150mA时,U与I成线性关系,该太阳能电池板的电动势E= V(结果保留两位小数),此时太阳能电池板的内阻为r= Ω(结果保留两位有效数字)。
②当输出电流I>150mA时,随着电流增大,太阳能电池板的内阻 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)小甘同学换用强度较小的光源照射太阳能电池板,并重复实验,测得光照较小时该太阳能电池板的U−I图像如图乙中曲线b所示。他发现当滑动变阻器R调到某一阻值时,电压表示数恰好为1.00V,由图线可知,此时滑动变阻器R的电功率为 W。(结果保留两位小数)
16.在练习使用多用电表的实验中:
(1)一多用电表的电阻挡有四个倍率,分别是×1、×10、×100、×1k,用×100挡测量某电阻时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,为了较准确地进行测量,应换到 挡。
(2)重新测量后,指针位于如图甲所示位置,被测电阻的测量值为 kΩ。(保留2位有效数字)
(3)如图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图,已知电流计的量程为Ig=100μA,内阻为Rg,定值电阻R0=Rg2,电池电动势为E=4.5V,R为调零电阻,则表盘上30μA刻度线对应的电阻值是 kΩ。(保留2位有效数字)
(4)当图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到4.2V、内阻增加了5Ω时仍可调零,调零后,调零电阻R的阻值将变 (填“大”或“小”),若测得某电阻为30kΩ,则这个电阻的真实值为 kΩ。
17.气敏电阻的阻值会随所处环境中的某气体的浓度发生变化,在环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻Rq对甲醛气体非常敏感,正常情况下阻值为几百欧,当甲醛浓度升高时,其阻值可以增大到几千欧,该气敏电阻说明书给出的气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线如图(a)所示。
(1)为检验该气敏电阻的参数是否与图(a)一致,需设计电路测量不同甲醛浓度下该气敏电阻的阻值。供选用的器材如下:
A.蓄电池(电动势6 V,内阻不计)
B.电压表(量程6 V,内阻约10kΩ)
C.毫安表(量程3 mA,内阻约2Ω)
D.滑动变阻器R1(最大阻值20Ω)
E.滑动变阻器R2(最大阻值1000Ω)
F.开关、导线若干
①参照图(a),滑动变阻器Rp应选用 (填“R1”或“R2”);
②将图(b)中实验器材间的连线补充完整。
(2)已知室内甲醛浓度的国家标准是η≤0.1mg/m3。李明同学利用该气敏电阻设计并组装了甲醛浓度测试仪。将量程为“0~6V”的理想电压表(表盘上“0~1V”的区域涂成红色)和气敏电阻Rq、直流电源(三节干电池串联组成电池组)、电阻箱(最大阻值为99999.9Ω)、开关S、导线若干,按图(c)所示的电路连接,然后将整个电路置于密闭容器中,缓慢注入甲醛气体。当甲醛浓度为η=0.1mg/m3时,电压表指针恰好指到表盘红色区域的右边缘(即1V处)。
①随着甲醛浓度的增加,电压表的示数逐渐 (选填“增大”“减小”);
②若要使甲醛浓度更低时,电压表指针能够指到红色区域,应将电阻箱R的阻值适当 (选填“调大”“调小”);
③使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,内阻变大,其甲醛浓度的测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
18.某物理兴趣小组利用电桥探究热敏电阻的阻值随温度变化的关系。器材如下:热敏电阻Rt、恒压电源(电动势为E,内阻不计)、电阻箱3个(R1、R2、R3)、灵敏电流表、数字电压表、温度计、加热装置、开关、导线若干。
(1)实验步骤如下:
①按图甲连接好电路,在A、B间接入灵敏电流表,将热敏电阻放入加热装置,并保持温度恒定;调节电阻箱R1、R2、R3,使灵敏电流表指针指向 (填“左”“中间零刻度”或“右”),此时电桥处于平衡状态,此时电阻箱R1、R2、R3接入电路的阻值分别为1.5kΩ、2.25kΩ、1.5kΩ;
②此时热敏电阻的阻值Rt= kΩ。
(2)该同学发现当热敏电阻的阻值发生变化时,需要重新调节电桥平衡,操作烦琐,故重新设计了实验,实验步骤如下:
①将A、B间的灵敏电流表取下,改用数字电压表(可视为理想电表)测量A、B间电压UAB;
②保持R1、R2、R3接入电路的阻值不变,开启加热装置,缓慢升高到一定温度,等电压表示数稳定,记录此时温度计示数t和电压表示数U;
③重复上述实验,缓慢升高温度,每隔一定时间记录一次温度计的示数t和电压表的示数U;
④根据实验数据,算出热敏电阻的阻值R1,绘制出热敏电阻阻值R1与温度t的关系曲线如图乙所示。已知E=5.0V,当t=44℃时,电压表的示数UAB=0.5V,则热敏电阻的阻值Rt= kΩ;当温度从44℃升高少许后,电压表的示数将 (填“变大”“不变”或“变小”)。
答案解析部分
1.【答案】(1)D
(2)3.2×10-3
(3)4×10-4
(4)不变;变短
【知识点】电容器及其应用;观察电容器的充、放电现象
【解析】【解答】(1)A:单刀双掷开关S掷向1端,电容器与电源相连,电容器充电,故A错误;
B:先将S掷向1端,电容器充电,然后掷向2端,电容器放电,但电容器的电容不变,故B错误;
C:电容器带电时,两个极板同时带上等量异种电荷,故C错误;
D:电容器充电时,与电源正极相连的极板带正电,与负极相连的极板带负电,故D正确。
故答案为:D
(2)根据图像估算出释放的电荷量为Q=40×0.2×0.4×10-3 C=3.2×10-3 C。
故答案为:3.2×10-3
(3)电容器的电容为C=QU=4×10-4 F
故答案为:4×10-4
(4) 放电时 i-t 曲线与横轴所围面积等于电容器带电量,带电量由电源电压和电容决定,与电阻无关,故面积不变。
电阻 R 减小,放电电流增大,放电时间变短。
故答案为:不变;变短
【分析】(1) 依据电容器充放电原理和电容的定义,分析各选项操作对应的物理过程。
(2) 利用i-t图像与坐标轴围成的面积表示电荷量,结合小格数和刻度计算释放的电荷量。
(3) 根据电容定义式 C=QU,代入电荷量和电源电压计算电容值。
(4) 分析电阻变化对放电电流和时间的影响,判断图像面积与放电时间的变化。
2.【答案】(1)B
(2)b流向a
(3)9.6×10−3
【知识点】观察电容器的充、放电现象
【解析】【解答】(1)根据q=It,可知I−t曲线与坐标轴所围面积表示电容器充电完成后所带的电荷量。
故答案为:B。
(2)电容器充电完毕时上极板带正电,可知在放电过程流过定值电阻R2的电流方向为b流向a。
故答案为:b流向a
(3)电容器的电容C=QU=5.76×10−26F=9.6×10−3F
故答案为:9.6×10−3
【分析】(1) 电流的定义式为I=qt,变形得q=It,I−t图像与坐标轴围成的面积表示电荷量的累积,据此判断物理意义。
(2) 电容器充电后上极板a带正电、下极板b带负电,放电时正电荷从正极板流出,结合电路方向判断电流方向。
(3) 电容器充电完成后两端电压等于电源电压,由电容的定义式C=QU求解电容。
(1)根据q=It,可知I−t曲线与坐标轴所围面积表示电容器充电完成后所带的电荷量,故选B。
(2)电容器充电完毕时上极板带正电,可知在放电过程流过定值电阻R2的电流方向为b流向a。
(3)电容器的电容C=QU=5.76×10−26F=9.6×10−3F
3.【答案】(1)保护
(2)RE+R0+rE
(3)1.47;1.3
(4)有
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】R0能避免电路中的电流过大,起到保护作用。
故答案为:保护
(2)对整个回路,由闭合电路欧姆定律有E=I(R+R0+r),整理得1I=RE+R0+rE。
故答案为:RE+R0+rE
(3)结合(2)中关系式与题图b可知,干电池的电动势E=1k=25-024-7 V=1.47 V,内阻r=bk-R0=7×(25-0)24-7 Ω-9 Ω=1.3 Ω。
故答案为:1.47;1.3
(4)结合(2)(3)分析可知,实验中的测量值实际是干电池与电流传感器的总电阻,所以电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响
故答案为:有
【分析】(1) 分析定值电阻 R0 在电路中的作用,防止电阻箱阻值过小时电路电流过大。
(2) 由闭合电路欧姆定律推导 1I 与 E、r、R、R0 的关系式。
(3) 结合 1I−R 图像的斜率和截距,代入 R0 数值求解电动势 E 和内阻 r。
(4) 分析电流传感器电阻对图像斜率和截距的影响,判断其对内阻测量结果的作用。
4.【答案】(1)41.20
(2)×1;B
(3)R2;a
(4)4.0×10−4
【知识点】导体电阻率的测量
【解析】【解答】(1)游标卡尺:本题是50分度游标卡尺(精度0.02mm)。读数方法:主尺读数(看游标0刻线对应主尺位置)+ 游标对齐格数×精度,游标卡尺读数为41mm+10×0.02mm=41.20mm
(2) 发现指针偏转角度过大,说明电阻较小,应选择小挡位,故将选择开关旋到挡位×1;
换挡后需重新进行欧姆调零。
故选B。
(3)滑动变阻器若选用R1,则电路中电流的最小值为Imin=4.52+5A≈0.64A>0.5A
为了实验安全进行,故不能选R1,只能选R2;
由于Rx0.5A
为了实验安全进行,故不能选R1只能选R2;
[2]由于RxRRA,故采用电流表外接法,实物连线如图所示。
故答案为:E;
(4)根据伏安特性曲线,铜导线电阻R=1k=22.5Ω
铜导线横截面积S=πd24
根据电阻定律R=ρlS=4ρπd2l
电阻丝的电阻率表达式为ρ=πRd24L=7×10−8Ω⋅m
故答案为:22.5;7×10−8
(5)由于电流表外接,故电阻及电阻率均比真实值小。
故答案为:小
【分析】(1)螺旋测微器读数:固定刻度+可动刻度×精度,直接计算直径。
(2)多用电表读数:刻度示数×挡位倍率,得到电阻值。
(3)滑动变阻器与电路:分压式接法实现电流从零开始,结合“大电阻内接、小电阻外接”选择电流表外接法。
(4)电阻与电阻率:由U-I图像斜率得电阻,再用电阻定律结合直径、长度计算电阻率。
(5)误差判断:分析电流表外接法的系统误差,确定测量值与真实值的大小关系。
(1)铜导线的直径为d=0.5mm+13.0×0.01mm=0.630mm
(2)导线电阻约R=22Ω
(3)[1]用伏安法测量铜导线电阻时,要求电流表示数从零开始测量,滑动变阻器采用分压式,滑动变阻器应选E。
[2]由RVR>RRA,故采用电流表外接法,实物连线如图所示。
(4)[1]根据伏安特性曲线,铜导线电阻R=1k=22.5Ω
[2]铜导线横截面积S=πd24
根据电阻定律R=ρlS=4ρπd2l
电阻丝的电阻率表达式为ρ=πRd24L=7×10−8Ω⋅m
(5)由于电流表外接,故电阻及电阻率均比真实值小。
7.【答案】(1)C
(2)左
(3)1
(4)2.40
(5);3.0;1.0
(6)偶然
【知识点】电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)为了便于调节,滑动变阻器应选择阻值相对较小的C。
故答案为: C
(2)开关闭合前,应将滑动变阻器全部接入电路,即滑动变阻器滑片应位于最左端。
故答案为: 左
(3)由于电流表内阻已知,所以电流表的分压确定,应采用相对电源的内接法,故单刀双掷开关S2应与1端闭合。
故答案为: 1
(4)由于电压表量程为0~3V,所以每一小格为0.1V,电压表读数为2.40V。
故答案为: 2.40
(5)根据坐标纸中的数据点拟合出图线,如图所示
根据闭合电路欧姆定律可得E=U+I(r+RA)
由图可知,当I1=0.3A时,U1=2.38V,即E=2.38+0.3(r+1.0)
当I2=0.55A时,U2=1.88V,即E=1.88+0.55(r+1.0)
联立解得E=3.0V,r=1.0Ω
故答案为:; 3.0 ; 1.0
(6)本实验中由于电流表内阻已知,所以不存在系统误差,若求出的电动势与真实值相比若存在误差,该误差属于偶然误差。
故答案为: 偶然
【分析】(1) 根据电源内阻和电表量程,结合滑动变阻器的阻值与额定电流选择合适器材;
(2) 从保护电路的角度,确定滑动变阻器滑片的初始位置;
(3) 分析单刀双掷开关的接线端对实验误差的影响,选择更准确的接线方式;
(4) 根据电压表的量程和分度值读取示数;
(5) 利用U−I图像的截距和斜率求解电源电动势与内阻;
(6) 区分系统误差与偶然误差的成因,判断误差类型。
(1)为了便于调节,滑动变阻器应选择阻值相对较小的C。
(2)开关闭合前,应将滑动变阻器全部接入电路,即滑动变阻器滑片应位于最左端。
(3)由于电流表内阻已知,所以电流表的分压确定,应采用相对电源的内接法,故单刀双掷开关S2应与1端闭合。
(4)由于电压表量程为0~3V,所以每一小格为0.1V,电压表读数为2.40V。
(5)[1]根据坐标纸中的数据点拟合出图线,如图所示
[2][3]根据闭合电路欧姆定律可得E=U+I(r+RA)
由图可知,当I1=0.3A时,U1=2.38V,即E=2.38+0.3(r+1.0)
当I2=0.55A时,U2=1.88V,即E=1.88+0.55(r+1.0)
联立解得E=3.0V,r=1.0Ω
(6)本实验中由于电流表内阻已知,所以不存在系统误差,若求出的电动势与真实值相比若存在误差,该误差属于偶然误差。
8.【答案】(1)B;C
(2)
(3)稍大于;原副线圈的匝数比为n1n2=400200=21,通过分析实验数据发现原、副线圈的电压比总是稍大于原、副线圈匝数比,即说明副线圈的电压偏低,导致该现象的原因是漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗,使副线圈两端电压偏低。
【知识点】变压器原理;探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【解析】【解答】(1)A:为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数,故A错误;
B:变压器的工作原理是电磁感应,原线圈两端应接交流电,为了人身安全,只能使用低压交流电源,所用电压应不超过12 V,故B正确;
C:连接好电路后,要先检查电路是否正确,然后再接通电源,通电时,若用手接触裸露的导线、接线柱,这样无形之中,将人体并联在电路中,导致所测数据不准确,也不符合用电安全规范,故C正确。
故答案为:BC
(2)连接实物图如图所示。
(3)原副线圈的匝数比为n1n2=400200=21,通过分析实验数据发现原、副线圈的电压比总是稍大于原、副线圈匝数比,即说明副线圈的电压偏低,导致该现象的原因是漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗,使副线圈两端电压偏低。
故答案为:稍大于;原副线圈的匝数比为n1n2=400200=21,通过分析实验数据发现原、副线圈的电压比总是稍大于原、副线圈匝数比,即说明副线圈的电压偏低,导致该现象的原因是漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗,使副线圈两端电压偏低。
【分析】(1) 依据变压器实验的安全规范与原理,逐一分析选项的合理性。
(2) 按照原、副线圈匝数比与电压比的实验要求,完成实物电路的连接。
(3) 对比实验数据中电压比与匝数比的数值关系,结合变压器漏磁、铁芯损耗等实际因素分析误差原因。
9.【答案】(1)15;1
(2)×1 k;短接;1Ek;无
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)根据欧姆定律,有I(RA+R01)=13U1,I(RA+R02)=45U1
解得U1=15 V,RA=1 Ω。
故答案为:15;1
(2)①多用电表欧姆挡在使用时,指针应尽可能在表盘中间区域,则挡位应调到欧姆“×1k”挡,再将红黑表笔短接进行调零。
②根据闭合电路欧姆定律有E=U2+U2RV(R'+r)
变形得1U2=1ERVR'+RV+rERV
则电压表内阻RV=1Ek
电源内阻对电压表内阻测量无影响
故答案为:①×1k;短接②1Ek;无
【分析】(1) 保持电流表满偏,电路总电流不变,利用电压表两次偏转角对应的电压关系列方程,求解电压表量程和电流表内阻。
(2) ① 根据待测内阻大小选择合适欧姆档,欧姆调零需将红黑表笔短接。
② 由闭合电路欧姆定律推导 1U2−R' 函数关系,结合图像斜率和截距求电压表内阻,分析电源内阻的影响。
10.【答案】(1)8000
(2)
(3)bcRa
(4)R2
(5)大于
【知识点】导体电阻率的测量;电源电动势及内阻
【解析】【解答】(1)由多用电表欧姆挡的读数规则和题图1可知水泥块样品的粗测电阻为R粗=8 000Ω。
故答案为:8000
(2)由于R粗>RARV,则由“大内小外”可知电流表应采用内接法,电压表测水泥块样品和电流表两端的总电压,又实验中要求滑动变阻器采用分压接法,故导线的连接如图所示。
(3)由电阻定律有R=ρabc,可得ρ=bcRa。
故答案为:bcRa
(4)由于报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,R1上压力大于或等于F0时报警器启动,又由题图3可知,F越大ρ越小,结合(3)问分析可知F越大水泥块的电阻越小,由题图4和串联分压规律可知F越大水泥块两端的电压越小,滑动变阻器两端的电压越大,故报警器应并联在滑动变阻器R2两端。
故答案为:R2
(5)若电源E使用时间过长,电动势变小,则当R1上压力等于F0时,滑动变阻器两端的电压小于3 V,为了使滑动变阻器两端的电压等于3 V,则滑动变阻器R2应分得更多的电压,水泥块R1应分得更少的电压,由串联分压规律可知水泥块R1的电阻应更小,结合(5)问分析可知水泥块R1上的压力应更大,故F1大于F0
故答案为:大于
【分析】(1) 多用电表欧姆档读数为指针示数乘以倍率,结合图1指针位置和“×1 k”倍率计算。
(2) 伏安法测电阻且滑动变阻器分压接法,电流表内阻较小,采用电流表内接法,完成电路连线。
(3) 根据电阻定律 R=ρLS,结合样品几何尺寸推导电阻率表达式。
(4) 由ρ-F图像知压力增大时电阻率减小、R1 减小,分析串联电路电压变化,确定报警器并联位置。
(5) 电源电动势变小后,为使报警器达到启动电压,需分析压力变化对电阻的影响。
11.【答案】(1)乙;不可行
(2)1.48;1.48
【知识点】电源电动势及内阻;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)甲方案中实验的误差来源于电流表的分压,实验测得的电源内阻为电流表内阻和电源内阻之和,由于电源的内阻较小,因此实验的误差大;乙方案中实验的误差来源于电压表的分流作用,由于电压表的内阻很大,分流作用不明显,可以忽略,因此选择乙方案误差小;
由于用多用电表在测量电阻时,内部电源对外提供电流,需要将待测电阻与外部电源断开,所以利用多用电表的欧姆挡粗略测量该电池的内阻不可行。
故答案为:乙;不可行
(2)采用图甲电路测量电源电动势和内阻时,考虑到电流表的分压作用,根据闭合电路欧姆定律有U=E−IRA+r
整理得U=−IRA+r+E
显然利用该电路测量电源电动势和内阻E测=E真,r测=(RA+r)>r真
所以通过P图线纵截距可得该电源电动势的真实值为E=1.48V
如图丙所示,当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,则短路电流为I短=IQ=1.0A
则该电池的内阻的真实值为r=EI短=1.48Ω
故答案为:1.48;1.48
【分析】(1) 分析电流表内阻影响:甲图中电流表分压会导致电压测量误差,乙图中电压表分流误差更小,故选择乙电路;多用电表欧姆挡内部有电源,无法直接测量带电电池内阻,因此不可行。
(2) 甲图(P 线)测量值包含电流表内阻,乙图(Q 线)测量值包含电压表分流影响,结合图像截距和斜率,可推得电动势和内阻真实值。
(1)[1]甲方案中实验的误差来源于电流表的分压,实验测得的电源内阻为电流表内阻和电源内阻之和,由于电源的内阻较小,因此实验的误差大;乙方案中实验的误差来源于电压表的分流作用,由于电压表的内阻很大,分流作用不明显,可以忽略,因此选择乙方案误差小;
[2]由于用多用电表在测量电阻时,内部电源对外提供电流,需要将待测电阻与外部电源断开,所以利用多用电表的欧姆挡粗略测量该电池的内阻不可行。
(2)[1]采用图甲电路测量电源电动势和内阻时,考虑到电流表的分压作用,根据闭合电路欧姆定律有U=E−IRA+r
整理得U=−IRA+r+E
显然利用该电路测量电源电动势和内阻E测=E真,r测=(RA+r)>r真
所以通过P图线纵截距可得该电源电动势的真实值为E=1.48V
[2]如图丙所示,当外电路短路时,电流的测量值等于真实值,则短路电流为I短=IQ=1.0A
则该电池的内阻的真实值为r=EI短=1.48Ω
12.【答案】(1)9.9
(2)0.30
(3)1k;ak−RA
【知识点】电池电动势和内阻的测量;测定电压表或电流表的内阻
【解析】【解答】解:(1)开关S2闭合后,A1与R2并联,电流表A2的示数仍为I0,A1的示数为满偏的一半,说明通过R2的电流与通过A1的电流相等;并联电路中,各支路电压相等,电流相等时,电阻相等,因此A1的内阻等于R2的阻值,即9.9Ω。
故答案为:9.9;
(2)电流表改装成大量程电流表需并联分流电阻,改装后量程I=100mA,A1的满偏电流Ig1=3mA,内阻Rg1=9.9Ω;根据并联电路的电流分配规律,Ig1Rg1=IRA,则RA=Ig1Rg1I=3×10−3×9.9100×10−3≈0.30Ω。
故答案为:0.30;
(3)根据闭合电路欧姆定律,电路中的总电流I=ERA+R0+r,变形可得1I=1ER0+RA+rE;1I−R0图像为一次函数,斜率k=1E,解得E=1k;纵截距a=RA+rE,代入E=1k,解得r=ak−RA。
故答案为:1k;ak−RA
【分析】本题考查电流表内阻的测量、电流表的改装以及闭合电路欧姆定律的图像法应用,考查并联电路的规律和实验数据的处理。
(1)分析开关闭合前后的电路结构,利用并联电路的电流和电压规律,结合两次实验中电流表的示数特点,得出待测电流表内阻与电阻箱阻值的关系;
(2)明确电流表改装的原理是并联分流电阻,根据并联电路的电流分配规律,结合满偏电流和改装后量程,计算改装表的内阻;
(3)根据闭合电路欧姆定律列出电流与电阻箱阻值的关系式,将其变形为一次函数形式,结合图像的斜率和纵截距的物理意义,推导电动势和内阻的表达式。
(1)由于两次测量过程中,电流表A2的示数始终不变,而当开关S1、S2均闭合,电流表A1指针偏转到满刻度的一半,此时通过电阻箱R2的电流与通过A1的电流相等;电阻箱R2的阻值为9.9Ω,则电流表A1内阻的测量值也为9.9Ω。
(2)若将该电流表A1改装成量程为0~100mA的电流表A,根据欧姆定律则有IA1RA1=IRA
代入数据解得RA=3×9.9100Ω≈0.30Ω
(3)[1][2]根据闭合电路欧姆定律则有I=ERA+R0+r
整理可得1I=1ER0+RA+rE
故在1I−R0图像中其斜率为k=1E
解得E=1k
纵截距为a=RA+rE
联立解得r=ak−RA
13.【答案】(1)A
(2)
(3)B
(4)查明灵敏电流计指针偏转方向与流入电流方向的关系;D
【知识点】研究电磁感应现象
【解析】【解答】(1)对多组实验结果进行对比,并总结规律,属于归纳推理。
故选A。
(2)根据实验要求,实验电路连接如图
(3)AC.闭合开关时灵敏电流计的指针右偏,说明穿过线圈B的磁通量增加时,灵敏电流计的指针右偏,若滑动触头向左滑动或线圈A拔出的过程,均使穿过线圈B的磁通量减少,则灵敏电流计的指针向左偏转,故AC错误;
B.滑动触头向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,流过线圈A的电流变大,线圈A产生的磁场增强,穿过线圈B的磁通量增加,则灵敏电流计的指针右偏,故B正确。
故选B。
(4)图丙所示接入电阻 R 并用已知方向的小电流通入线圈,是为了“预先标定电流方向与指针偏转方向的对应关系”;
由于灵敏电流计的量程很小(通常为毫安级)蓄电池的电压在5V左右,为了避免损坏灵敏电流计,定值电阻的阻值选5kΩ较好。
故选D。
【分析】1、科学探究方法
通过对多种操作(如磁铁插入、拔出等)产生的现象进行总结,得出普遍规律(如楞次定律),这种方法属于归纳推理。
2、电路设计与连接
实验电路分为励磁回路(含电源、开关、变阻器、线圈A)和感应回路(含线圈B、灵敏电流计)。
两回路独立,仅通过磁场耦合,不能有直接的电气连接。
3、现象分析与逻辑推断
根据已知操作(如开关闭合瞬间)对应的指针偏转方向,推断出“磁通量增加”与“指针偏转方向”的对应关系。
再依据这一关系,判断其他操作(如滑动触头移动、拔出线圈)下指针的偏转方向。
4、实验准备与器材保护
电表标定:实验前需用已知方向电流通入电流计,查明指针偏转方向与电流方向的对应关系。
电阻选择:为防止标定时电流过大损坏灵敏电流计,需串联大阻值的保护电阻进行限流。
(1)对多组实验结果进行对比,并总结规律,属于归纳推理。
故选A。
(2)根据实验要求,实验电路连接如图
(3)AC.闭合开关时灵敏电流计的指针右偏,说明穿过线圈B的磁通量增加时,灵敏电流计的指针右偏,若滑动触头向左滑动或线圈A拔出的过程,均使穿过线圈B的磁通量减少,则灵敏电流计的指针向左偏转,AC错误;
B.滑动触头向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,流过线圈A的电流变大,线圈A产生的磁场增强,穿过线圈B的磁通量增加,则灵敏电流计的指针右偏,B正确。
故选B。
(4)[1] 图丙所示接入电阻 R 并用已知方向的小电流通入线圈,是为了“预先标定电流方向与指针偏转方向的对应关系”;
[2]由于灵敏电流计的量程很小(通常为毫安级)蓄电池的电压在5V左右,为了避免损坏灵敏电流计,定值电阻的阻值选5kΩ较好。
故选D。
14.【答案】(1)500
(2)E;1200.0
(3)B;左
(4)450
【知识点】表头的改装;伏安法测电阻
【解析】【解答】(1)多用电表的读数为5.0×100Ω=500Ω
故答案为:500
(2)设将电压表量程改装到6V所需串联的电阻的阻值为Rx,有3V1.2kΩ=6V1.2kΩ+Rx
可得Rx=1.2kΩ=1200.0Ω
结合电阻箱的最大阻值可知,图乙中的电阻箱应选择R4,即E。
故答案为:E;1200.0
(3)结合分压电路的特点可知,为了调节方便,应选最大阻值较小的滑动变阻器R1,即选B;
在开始实验时需要使待测电阻两端的电压最小,开关闭合前滑片应滑到最左端。
故答案为:B;左
(4)由电压表读数规则可知,电压表的读数为2.25V,则未知电阻和电流表两端的总电压为U=2.25×2V=4.50V
毫安表的读数为I=9.0mA
未知电阻的电阻值RF=UI−RA=450Ω
故答案为:450
【分析】(1)多用电表读数:挡位×示数;
(2)电压表扩程:利用串联分压公式计算所需电阻,选可调电阻箱;
(3)滑动变阻器:分压式接法选小阻值,滑片置于分压端使电压为0;
(4)电阻计算:结合扩程后的电压、电流,扣除毫安表内阻得未知电阻。
(1)多用电表的读数为5.0×100Ω=500Ω
(2)[1][2]设将电压表量程改装到6V所需串联的电阻的阻值为Rx,有3V1.2kΩ=6V1.2kΩ+Rx
可得Rx=1.2kΩ=1200.0Ω
结合电阻箱的最大阻值可知,图乙中的电阻箱应选择R4,即E。
(3)[1]结合分压电路的特点可知,为了调节方便,应选最大阻值较小的滑动变阻器R1,即选B;
[2]在开始实验时需要使待测电阻两端的电压最小,开关闭合前滑片应滑到最左端。
(4)由电压表读数规则可知,电压表的读数为2.25V,则未知电阻和电流表两端的总电压为U=2.25×2V=4.50V
毫安表的读数为I=9.0mA
未知电阻的电阻值RF=UI−RA=450Ω
15.【答案】(1)保护电路
(2)2.91;4.0;增大
(3)0.05
【知识点】闭合电路的欧姆定律;电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】(1)定值电阻R0是为了保护电路,避免电流过大而烧坏电路。
故答案为:保护电路
(2)太阳能电池板的U−I图像,纵轴截距为电动势,即E=2.91V
图线斜率的绝对值表示内阻,取两点(0,2.91V)、(150mA,2.31V),可得内阻r=2.31−2.910−150×10−3Ω=4.0Ω
当输出电流I>150mA时,随着电流增大,电压下降得越来越快,图线斜率的绝对值越来越大,即内阻增大。
故答案为:2.91;4.0;增大
(3)由图可知,I=70mA,U=1.00V,则UR=U−IR0=1V−0.07×4V=0.72V
滑动变阻器R的电功率PR=IUR=0.07×0.72W=0.0504W≈0.05W
故答案为:0.05
【分析】(1)电阻作用:从电路安全角度,定值电阻用于限制电流,保护电路。
(2)①参数计算:利用线性段的U-I关系,结合闭合电路欧姆定律,由截距得电动势、斜率得内阻。②内阻变化:通过U-I曲线斜率的变化,判断内阻的增减趋势。
(3)电功率计算:先由U-I图线得对应电流,再结合串联电路电压规律求滑动变阻器的电压,最后用P=UI计算功率。
(1)定值电阻R0是为了保护电路,避免电流过大而烧坏电路。
(2)[1]太阳能电池板的U−I图像,纵轴截距为电动势,即E=2.91V
[2]图线斜率的绝对值表示内阻,取两点(0,2.91V)、(150mA,2.31V),可得内阻r=2.31−2.910−150×10−3Ω=4.0Ω
[3]当输出电流I>150mA时,随着电流增大,电压下降得越来越快,图线斜率的绝对值越来越大,即内阻增大。
(3)由图可知,I=70mA,U=1.00V,则UR=U−IR0=1V−0.07×4V=0.72V
滑动变阻器R的电功率PR=IUR=0.07×0.72W=0.0504W≈0.05W
16.【答案】×1k;17;35;小;28
【知识点】电压表、电流表欧姆表等电表的读数;练习使用多用电表
【解析】【解答】(1)根据题意可知,用×100挡测量某电阻时,操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小,说明待测电阻较大,为了较准确地进行测量,应换到×1k挡。
故答案为:×1k
(2)由图甲可知,被测电阻的测量值为17×1kΩ=17kΩ
故答案为:17
(3)根据题意可知,当电流计满偏时,流过电源的电流为3Ig,由闭合回路欧姆定律可得,欧姆表内阻为R内=E3Ig=15kΩ
则表盘上30μA刻度线对应的电阻值是Rx=E3I−R内=35kΩ
故答案为:35
(4)根据题意可知,电池的电动势下降到4.2V,则欧姆表内阻为R内'=E'3Ig=14kΩ
内阻增加了5Ω时仍可调零,则调零电阻R的阻值将变小。
若测得某电阻为30kΩ,电池电动势为E=4.5V,欧姆表内阻为15kΩ,则电流计的电流为I1=ER内+R测⋅13=1003μA
电动势下降到4.2V,欧姆表内阻为14kΩ,则这个电阻的真实值为R真=E'3I1−R内'=28kΩ
故答案为:小;28
【分析】(1)欧姆挡选择:指针偏转小→电阻大→换大倍率;
(2)电阻测量:刻度×倍率得结果;
(3)刻度对应电阻:先求中值电阻,再用闭合电路欧姆定律求对应电阻;
(4)调零与真实值:电动势变化影响中值电阻,通过中值电阻比例换算真实值。
17.【答案】(1)R1;
(2)减小;调小;偏大
【知识点】生活中常见的传感器;伏安法测电阻
【解析】【解答】(1)①气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线可知,甲醛浓度为0时气敏电阻大约为500Ω,根据所给器材参数及伏安法测电阻的原理,电流表应采用内接电路,滑动变阻器采用分压式接法,滑动变阻器的阻值越小调节越方便,故选择R1;
②实物连接如图:
故答案为:①R1;②
(2)①随着甲醛浓度的增加,气敏电阻变大,气敏电阻分压变大,电阻箱上分压减小,故电压表的示数逐渐减小。
②当甲醛浓度更低时,Rq更小,要求此时电阻箱两端的电压仍为1 V,分压不变,则R应变小,即需要调小电阻箱的阻值。
③甲醛浓度越高电阻越大对应电压表示数越小,使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,内阻变大,电路中的电流将变小,电压表的示数将偏小,故其甲醛浓度的测量结果将偏大。
故答案为:①减小;②调小;③偏大
【分析】(1)电路设计:根据气敏电阻阻值特点选择滑动变阻器接法(分压式)和电流表接法(内接法),完成电路连接。
(2)动态分析:通过电阻变化分析分压变化,确定电压表示数趋势;结合分压要求调节电阻箱;分析电源参数变化对测量结果的影响。
(1)①[1]气敏电阻Rq随甲醛浓度η变化的曲线可知,甲醛浓度为0时气敏电阻大约为500Ω,根据所给器材参数及伏安法测电阻的原理,电流表应采用内接电路,滑动变阻器采用分压式接法,滑动变阻器的阻值越小调节越方便,故选择R1;
②[2]实物连接如图:
(2)①[1]随着甲醛浓度的增加,气敏电阻变大,气敏电阻分压变大,电阻箱上分压减小,故电压表的示数逐渐减小。
②[2]当甲醛浓度更低时,Rq更小,要求此时电阻箱两端的电压仍为1 V,分压不变,则R应变小,即需要调小电阻箱的阻值。
③[3]甲醛浓度越高电阻越大对应电压表示数越小,使用一段时间后,由于电源的电动势略微变小,内阻变大,电路中的电流将变小,电压表的示数将偏小,故其甲醛浓度的测量结果将偏大。
18.【答案】(1)中间零刻度;2.25
(2)1.5;变大
【知识点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性;特殊方法测电阻
【解析】【解答】(1)电桥平衡时,A、B两点的电势相等,灵敏电流表指针指向中间零刻度,有Ut=U2
由电路知识可得RtRt+R1E=R2R2+R3E
解得Rt=R1⋅R2R3=2250Ω=2.25kΩ
故答案为:中间零刻度;2.25
(2)由电压关系有U2−Ut'=UAB
即R2R2+R3E−Rt'Rt'+R1E=UAB
解得R't=1500Ω=1.5kΩ
由题图乙可知,当温度升高时,热敏电阻的阻值变小,根据数学知识可知,当热敏电阻的阻值变小时,电压UAB变大。
故答案为:1.5;变大
【分析】(1)电桥平衡法测电阻:利用 “电桥平衡时对角电阻比值相等” 的规律,结合灵敏电流表的零刻度条件,计算热敏电阻阻值。
(2)电压法分析电阻变化:通过电压分压公式建立热敏电阻与电压的关系,结合热敏电阻随温度的变化规律(阻值减小),判断电压的变化趋势。
(1)[1][2]电桥平衡时,A、B两点的电势相等,灵敏电流表指针指向中间零刻度,有Ut=U2
由电路知识可得RtRt+R1E=R2R2+R3E
解得Rt=R1⋅R2R3=2250Ω=2.25kΩ
(2)[1][2]由电压关系有U2−Ut'=UAB
即R2R2+R3E−Rt'Rt'+R1E=UAB
解得R't=1500Ω=1.5kΩ
由题图乙可知,当温度升高时,热敏电阻的阻值变小,根据数学知识可知,当热敏电阻的阻值变小时,电压UAB变大。电压次数
1
2
3
4
5
U1/V
2.5
4.5
7.0
9.0
10.5
U2/V
1.2
2.2
3.4
4.4
5.2
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