2019版高中物理二轮专题课时跟踪训练：16 电学实验（含解析）

课时跟踪训练(十六)1．把一满偏电流为Ig的电流表改装成双量程的电流表，电路如图甲所示，接A、C时的量程为10Ig，接A、B时的量程为100Igg.　　　　　　　　　　　　　　　　　　(1)定值电阻R1∶R2＝________.(2)若Ig＝3 mA，Rg＝100 Ω，将A、C接入电路，则R1＝________Ω(结果保留三位有效数字)．(3)若将(2)问中改装后的电流表的A、C端与一个阻值为990 Ω的定值电阻串联后测量电压，当电流表G的指针指示表盘如图乙所示位置时，电压为________V.(4)若将(2)问中改装后的电流表的A、C端与一个滑动变阻器和电动势为3 V的两节干电池相连，改装成一个简易的欧姆表，进行欧姆调零后测量一个未知电阻，当电流表G的指针如图乙所示时，被测量电阻的阻值为________Ω(结果保留三位有效数字)．解析　(1)接A、C时有：10Ig＝Ig＋，接A、B时有：100 Ig＝Ig＋，解得R1∶R2＝1∶9.(2)接A、C时，改装后电流表量程为30 mA，满偏电压为IgRg＝300 mV，R1＋R2＝，R2＝9R1，则解得R1＝1.11 Ω.(3)改装后电流表接A、C时内阻为RA＝＝10 Ω，量程为30 mA，串联990 Ω的定值电阻后，改装为量程为30 V的电压表，由题图乙可知电压为11.0 V．(4)欧姆调零时，改装成的欧姆表的内阻为R内＝＝100 Ω，改装后电流表读数为I＝11.0 mA，由闭合电路欧姆定律得I＝，解得Rx＝173 Ω.答案　(1)1∶9　(2)1.11　(3)11.0　(4)1732．某同学欲将电流表改装成中央刻度为15的“×1”挡的欧姆表，现有的器材有：A．一节5号干电池B．电流表A1(量程0～300 μA，内阻约100 Ω)C．电流表A2(量程0～100 mA，内阻约2.5 Ω)D．电流表A3(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)E．滑动变阻器R1(0～5 kΩ)F．滑动变阻器R2(0～50 Ω)G．一对表笔及若干导线(1)请在虚线框内补充完成欧姆表的电路原理图．(2)电流表应选用________(选填“A1”、“A2”或“A3”)，滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)．(3)在正确选用器材并正确连接好实验电路的情况下，若电流表满偏电流为Ig，请回答下列问题：①指针指在Ig处应标上“________”，指针指在Ig处应标上“________”(填写具体刻度值)；②将两表笔短接，调节滑动变阻器使电流表指针指在零欧姆处，此时回路中的总电阻为________Ω，然后利用标准电阻箱进行校准，当电阻箱的示数为10.0 Ω时，指针所指的位置应标上“________”(填写具体刻度值)．解析　(1)通过电流表的电流应从正接线柱流向负接线柱，电流表的正接线柱应接干电池的正极．(2)一节5号干电池的电动势E＝1.5 V，对于中央刻度为15的“×1”挡的欧姆表，两表笔短接时调节滑动变阻器使指针指在欧姆零刻度处，此时电流为满偏电流Ig，设回路中的总电阻为r，则E＝Igr，当两表笔接阻值为15 Ω的电阻时，电流表半偏，则E＝Ig(r＋15 Ω)，解得r＝15 Ω，Ig＝100 mA，应选用电流表A2，滑动变阻器应选用R2.(3)①由E＝Ig(r＋R)，得R＝30 Ω，指针指在Ig处应标上“30”，指针指在Ig处应标上“0”；②欧姆调零时回路中的总电阻r＝15 Ω，指针所指的示数为被测电阻的阻值，即当电阻箱的示数为10.0 Ω时，指针所指的位置应标上“10”．答案　(1)如图所示　(2)A2　R2　(3)①30　0　②15　103．某实验小组在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，所用小灯泡上标有“2.5 V　0.6 W”的字样．(1)实验时采用如图甲所示的电路图，由于电表内阻的影响，小灯泡电阻的测量值________(选填“大于”、“等于”或“小于”)准确值．(2)现有直流电源E(电动势约4 V，内阻约0.5 Ω)、电压表(量程0～3 V，内阻5 kΩ)、开关和导线若干，以及以下器材：A．电流表(量程0～300 mA，内阻约0.4 Ω)B．电流表(量程0～100 mA，内阻4 Ω)C．电流表A(量程0～0.6 A内阻约为10 Ω)D．滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流1.0 A)实验中，电流表应选用________；滑动变阻器应选用________．(填相应器材前的字母)(3)在开关闭合后，滑片移动过程中，电压表示数如图乙所示，此时电压表读数为________．(4)组内某同学根据记录的实验数据作出如图丙所示的I－U图线，则小灯泡电阻的阻值随温度的升高而________．(选填“不变”、“减小”或“增大”)(5)组内另一同学将上述小灯泡与电动势E＝3 V、内阻r＝1 Ω的电源及定值电阻R0＝7 Ω串联组成闭合回路，此时该小灯泡的电功率约为________W(保留两位有效数字)．(6)根据实验测量结果可以绘制小灯泡的电功率P随其两端电压U或电压的平方U2变化的图象，在图丁所给出的图象中可能正确的是________．解析　(1)由于实验电路采用的是电流表外接法，故测得的电流会偏大，故计算的小灯泡电阻会偏小．(2)由于灯泡的规格为“2.5 V　0.6 W”，故额定电流为I＝＝A＝240 mA，故电流表选用量程为0～300 mA的A；滑动变阻器如果选C的话，通过变阻器的电流会大于0.5 A，从而烧坏滑动变阻器，故选D.(3)电流表、电压表(包括刻度尺、弹簧秤等)最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字，却是有效数字不可缺少的组成部分)，则电压表读数为2.40 V．(4)通过小灯泡的电流增大，则小灯泡的温度升高，在I－U图线中斜率的倒数表示小灯泡的电阻，由题图丙中图线知小灯泡电阻的阻值随温度的升高而增大．(5)在题图丙中小灯泡的I－U图线中作出电动势为3 V、内阻为1 Ω＋7 Ω＝8 Ω的电源的I－U图线如图所示，两图线的交点坐标为I＝0.184 A，U＝1.54 V，此时该小灯泡的电功率为P＝IU＝0.182×1.54 W＝0.28 W．(6)已知I与U的关系图象，显然A、B错误，则UI与U2的图象与之形状相同，故选C.答案　(1)小于　(2)A　D　(3)2.40 V　(4)增大(5)0.28(0.26～0.30)　(6)C4．某研究性学习小组想测量某电源的电动势E及内阻r，实验室提供的器材有：   A．待测电源新、旧两种B．一量程为3 V、内阻为3 kΩ的电压表VC．定值电阻R1＝3.0 kΩD．定值电阻R2＝6.0 kΩE．定值电阻R3＝9.0 kΩF．一电阻箱R，阻值范围为0～9 999.9 ΩG．一只开关S、若干导线(1)为了有较好的实验效果，应选择________(选填“新”或“旧”)电源；能否用多用电表直接测量电源的内阻？________(选填“能”或“不能”)．(2)若待测电源电动势约9 V，内阻约2 Ω，允许通过的最大电流为2.5 A，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图，并在图中标明相关器材的字母符号．(3)某同学根据记录的电压表和电阻箱的多组数据，以为纵轴，以为横轴作出了－图象，并得到该图象的斜率为k，纵轴截距为b，则该电源电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b表示)(4)因为电压表的分流作用，则电源电动势的测量值________真实值，电源内阻的测量值________真实值．(选填“大于”、“等于”或“小于”)解析　(1)由U＝E－Ir可知，电源内阻r越大，电路中的电流变化时，路端电压U变化越大，电压表示数变化越明显，实验误差越小，因此用稍旧的电源比全新的电源效果好；多用电表测电源内阻，受到电源电动势的影响，电流不只与内阻有关，还与电动势有关，所以无法准确测量电源内阻，甚至可能烧坏多用电表．(2)因为提供的器材中没有电流表，故要采用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻，但所给电压表量程太小，所以将电压表与定值电阻R2串联，量程扩大为9 V的电压表．(3)根据闭合电路欧姆定律可得E＝3U＋r，变形得＝＋·，所以以为纵轴，为横轴作出的－图象的纵截距为b＝，斜率k＝，解得E＝，r＝.(4)因为电压表的分流作用，所以有E＝3U＋r，整理得＝＋＋·，对比＝＋·，可知测量得到的电源电动势和内阻均偏小．答案　(1)旧　不能　(2)如图所示　(2)　　(2)小于　小于5．图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡．(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接．(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)．A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为________．(结果均保留3位有效数字)解析　(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．(3)根据题给条件可知：当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，＝＝，解得R1＋R2＝160 Ω.当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 Ω.(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程2.5 mA，读数为1.47 mA.若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.95 V.答案　(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA　1.10 kΩ　2.95 V6．(2018·江西南昌二中等联考)用下列器材组装成一个电路，既能测量出电池组的电动势E和内阻r，又能同时描绘小灯泡的伏安特性曲线．A．电压表V1(量程6 V，内阻很大)B．电压表V2(量程4 V，内阻很大)C．电流表A(量程3 A，内阻很小)D．滑动变阻器R(最大阻值10 Ω，额定电流4 A)E．小灯泡(2 A,7 W)F．电池组(电动势E，内阻r)G．开关一只，导线若干实验时，调节滑动变阻器的阻值，多次测理后发现：若电压表V1的示数增大，则电压表V2的示数减小．(1)请将设计的实验电路图在图甲中补充完整．(2)每一次操作后，同时记录电流表A、电压表V1和电压表V2的示数，组成两个坐标点(I，U1)、(I，U2)，标到U－I坐标系中，经过多次测量，最后描绘出两条图线，如图乙所示，则电池组的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.(结果保留两位有效数字)(3)U－I坐标中两条图线在P点相交，此时滑动变阻器连入电路的阻值应为________Ω，电池组的效率为________．解析　 (1)伏安法测电源电动势与内阻实验中，电压表测路端电压，电压表示数随滑动变阻器接入电路阻值的增大而增大；描绘小灯泡伏安特性曲线实验中，电流表测流过小灯泡的电流，小灯泡两端电压随滑动变阻器接入电路电阻的增大而减小；由题意知，电压表V1的示数增大，电压表V2的示数减小，则V1测路端电压，V2测小灯泡两端电压，电路图如图所示． (2)电池组的U－I图象是一条倾斜的直线，由图象可知，电池组电动势E＝5.5 V，电源内阻r＝＝Ω＝1.0 Ω.(3)由图乙所示图象可知，两图线的交点纵坐标即小灯泡电压UL＝3.5 V，此时电路电流I＝2.0 A，电源的路端电压也为3.5 V，则R滑＝0电池组的效率η＝＝＝＝≈64%.答案　(1)见解析图　(2)5.5　10　(3)0.0　64%7．(2018·陕西咸阳市二模)某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻，实验室准备了下列器材：A．待测干电池E(电动势约为1.5 V，内阻约为1 Ω)B．电流表G(满偏电流3.0 mA，内阻为100 Ω)C．滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流为2 A)D．滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流为2 A)E．滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流为1 A)F．定值电阻R0(阻值为900 Ω)G．开关一个，导线若干(1)为了能比较准确地进行测量，同时还要考虑操作的方便，实验中滑动变阻器应选________．(2)根据题意在图甲中画出该实验所需要的电路图．(3)根据电路图，将图乙中实物图连接起来，组成完整的电路．(4)如图丙所示，是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线，其中，纵坐标I1为电流表G的示数，横坐标I2为电流表A的示数，由图丙可知，被测干电池的电动势为________V，内电阻为________Ω(保留两位有效数字)．解析　(1)电源电动势为1.5 V，较小，电源的内阻较小，为多测几组实验数据，方便实验操作，应选最大阻值较小的滑动变阻器，因此滑动变阻器应选D.(2)上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，将电流表G与定值电阻R0串联，改装成了电压表，用电流表A测电路电流，滑动变阻器R1串联接入电路，实验电路图如图1所示．(3)完整的电路如图2所示；(4)根据欧姆定律和吕联电路的知识得电源两端电压为：U＝I1(900＋100)＝1 000I1，根据图象与纵轴的交点得电动势为E＝1.4 mA×1 000 Ω＝1.4 V，与横轴的交点可得出路端电压为1.0 V时电流是0.6 A，由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可得，电源内阻r＝＝≈0.67 Ω.答案　(1)D　(2)见解析图　(3)见解析图(4)1.4　0.67(0.66～0.68均可)8．(2018·高考物理全真模拟卷一)某学习小组进行精确测量巾阻Rx的阻值的实验，有下列器材供选用A．待测电阻R(约300 Ω)B．电压表V(3 V，内阻约3 kΩ)C．电流表A1(10 mA，内阻约10 Ω)D．电流表A2(20 mA，内阻约5 Ω)E．滑动变阻器R1(0～20 Ω，额定电流2 A)F．滑动变阻器R2(0～2000 Ω，额炷电流0.5 A)G．直流电源E(3 V，内阻约1 Ω)H．开关、导线若干(1)甲同学根据以上器材设计成用伏安法测量电阻的电路，并能满足Rx两端电压能从0开始变化进行多次测量．则电流表应选择________(填“A1”或“A2”)；滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”)；并请在虚线框中帮甲同学完成实验原理电路图________．(2)乙同学绎过反复思考，利用所给器材设计出了如图所示的测量电路，具体操作如下：①按图连接好实验电峂，闭合开关S1前调节滑动变阻器R1、R2的滑片至适当位置；②闭合开关S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R1、R2的滑片，使电流表A1的示数恰好为电流表A2的示数的一半③闭合开关S2并保持滑动变阻器R2的滑片位置不变，读出电压表V和电流表A1的示数，分别记为U、I；④待测电阻的阻值Rx＝________.比较甲、乙两同学测量电阻Rx的方法，你认为哪种方法更有利于减小系统误差？答________同学(填“甲”或“乙”)．解析　根据通过待测电阻的最大电流选择电流表，根据题意确定滑动变阻器的接法，为方便实验操作选择最大阻值较小的滑动变阻器，根据待测电阻与电表内阻的关系确定电流表接法，然后作出电路图．根据实验步骤应用欧姆定律求出电阻阻值；根据实验步骤与实验原理分析实验误差，然后作出解答．(1)要满足Rx两端电压能从0开始变化进行多次测量，滑动变阻器一定采用分压式接法，为调节的方便，滑动变阻器应选小一些的R1，通过Rx的电流最大值I＝＝10 mA，所以电流表应选A1，因Rx>.是大电阻，故采用电流表内接法，电路图如图所示；(2)闭合开关S1，断开开关S2时，当I1＝I2，此时Rx＝r1＋R2；闭合开关S2并保持滑动变阻器R2的滑片的位置不变，读出电压表V和电流表A1的示数，分别记为U、I，r1＋R2＝所，以Rx＝，甲同学因电压的测量偏大，所以电阻的测量值偏大，乙同学的没有误差，所以乙同学的方法更好．答案　(1)A1　R1　(2)③　④乙