课时跟踪检测（三十七） 电学实验专练

课时跟踪检测（三十七）电学实验专练1．在测定金属丝的电阻率实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度l约为50cm，其电阻Rx约为5Ω。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径D，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数为________mm。(2)为了使金属丝两端电压调节范围较大，并使测量结果尽量准确，实验小组设计了如图乙所示的电路图，可供选择的器材如下：电流表A1(量程0～0.6A，内阻约0.2Ω)电流表A2(量程0～3A，内阻约0.1Ω)电压表V1(量程0～3V，内阻约3kΩ)电压表V2(量程0～15V，内阻约15kΩ)滑动变阻器R1(0～5Ω，允许最大电流2.0A)滑动变阻器R2(0～1kΩ，允许最大电流0.5A)电源E(约3V，内阻不计)单刀单掷开关S一个，导线若干①电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________；(均填写器材的字母代号)②若某次测量中电压表示数为U，电流表示数为I，则所测金属丝的电阻率的表达式ρ＝________。(用所测物理量的符号l、D、U、I表示)解析：(1)金属丝的直径为D＝0.5mm＋10.0×0.01mm＝0.600mm。(2)①根据所给电源以及Rx的阻值可知Rx两端的最大电压约为3V，通过Rx的最大电流约为0.6A，为了使电表指针能够有适当的偏转幅度从而减小读数误差，电流表应选择A1，电压表应选择V1。由电路图可知滑动变阻器采用分压式接法，为了便于控制分压，应选择最大阻值较小的R1。②根据欧姆定律有Rx＝eq\f(U,I)根据电阻定律有Rx＝eq\f(ρl,S)＝eq\f(4ρl,πD2)联立解得ρ＝eq\f(πUD2,4Il)。答案：(1)0.600(2)①A1V1R1②eq\f(πUD2,4Il)2.某同学设计了如图所示的电路测量电压表内阻，R为能够满足实验条件的滑动变阻器，R′为电阻箱，电压表量程合适。实验的粗略步骤如下：①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R，使电压表指针指向满刻度的eq\f(2,3)处；②断开开关S2，调节某些仪器，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处；③读出电阻箱的阻值，该阻值即为电压表内阻的测量值；④断开开关S1、S2拆下实验仪器，整理器材。(1)上述实验步骤②中，调节某些仪器时，正确的操作是________。A．保持电阻箱阻值R′不变，调节滑动变阻器的滑片，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处B．保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值R′，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处C．同时调节滑动变阻器和电阻箱的阻值，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处(2)此实验电压表内阻的测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。(3)如实验测得该电压表内阻为8500Ω，要将其量程扩大为原来的eq\f(6,5)倍，需串联________Ω的电阻。解析：(1)实验使用半偏法测量电表内阻，实验步骤②中，调节某些仪器时，正确的操作是保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值R′，使电压表指针指向满刻度的eq\f(1,3)处，故B正确，A、C错误；(2)增加了电阻箱的阻值后，使滑动变阻器左端部分分压变大，所以电压表和电阻箱的电压大于电压表量程的eq\f(2,3)，则电阻箱两端的电压大于电压表量程的eq\f(1,3)，根据电压比等于电阻比可得电阻箱的阻值大于电压表的阻值，所以测量值与真实值相比偏大；(3)根据欧姆定律得eq\f(U,8500)(8500＋R)＝eq\f(6,5)U解得R＝1700Ω。答案：(1)B(2)偏大(3)17003．(2023·宜兴高三模拟)某同学想用自己设计的实验来测量某种金属丝的电阻率。首先将一卷长为128m的金属丝的两端固定在两个接线柱间，选用的器材有多用电表、电流表(内阻为1Ω)、电压表(内阻约为3000Ω)、开关、滑动变阻器、螺旋测微器、导线和学生电源等。(1)先使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下四个步骤：①调整“机械零点调节旋钮”使指针指到零刻度；②将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”“－”插孔，选择电阻挡“×1”；③然后将两表笔________；调整“欧姆调零旋钮”进行欧姆调零；④把红、黑表笔分别与金属丝的两端(已刮去绝缘漆)相接，多用电表的示数如图甲所示，该金属丝的电阻为__________Ω。(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径为________mm。(3)为了更准确地测量金属丝Rx的电阻，并获得较大的电压调节范围，以下四个电路中最合理的是________。(4)按该同学选择的电路测量，某次得到电流表示数为0.20A，电压表示数为2.76V，可计算出金属丝的电阻率约为________Ω·m。(结果保留两位有效数字)解析：(1)③欧姆调零时，需要将两表笔短接；④选择的挡位为×1，所以欧姆表读数为13.0×1Ω＝13.0Ω。(2)螺旋测微器读数为0.5mm＋10.0×0.01mm＝0.600mm。(3)为获得较大的电压调节范围，滑动变阻器采用分压式接法，由于电流表内阻已知为1Ω，电流表应采用内接法有URx＝UV－IRA，则可消除系统误差。故选B。(4)根据欧姆定律得Rx＝eq\f(UV－IRA,I)＝12.8Ω结合电阻定律Rx＝ρeq\f(L,S)又S＝πeq\f(D2,4)代入数据联立解得ρ≈2.8×10－8Ω·m。答案：(1)③短接④13.0(2)0.600(3)B(4)2.8×10－84．在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用内外接法，都会产生系统误差，为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲所示实验电路进行测量。(1)按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整。(2)在开关S、S0断开的情况下进行了以下的实验操作：(已知R0＝2Ω)①将滑动变阻器滑到最左端位置；②分别作出两种情况所对应的U1-I1和U2-I2图像；③单刀双掷开关S与2闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U2、I2的值，断开开关S0；④单刀双掷开关S与1闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U1、I1的值，断开开关S0；上述操作步骤的正确顺序是____________。(填写各步骤前的序号)(3)单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，两个电表指针如图丙所示，此时U1＝________V，I1＝________A。(4)当单刀双掷开关接2时，即使将R0看作电源内阻，测出的电源电动势和内阻也存在系统误差，原因是__________。(选填“电压表分流”或“电流表分压”)(5)根据测得数据，作出U1-I1和U2-I2图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势E＝__________，内阻r＝__________。(结果均保留两位小数)解析：(1)电路图如图所示(2)①将滑动变阻器滑到最左端位置；④单刀双掷开关S与1闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U1、I1的值，断开开关S0；①将滑动变阻器滑到最左端位置；③单刀双掷开关S与2闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U2、I2的值，断开开关S0；②分别作出两种情况所对应的U1-I1和U2-I2图像。故正确的顺序为①④①③②或①③①④②。(3)电压表读数为1.30V，电流表读数为0.10A。(4)电压表分流，导致电流表示数偏小。(5)当单刀双掷开关接1时，电流表示数为零时，电压表测量准确，故电源电动势为U1-I1的纵截距，即1.80V。当单刀双掷开关接2时，电压表示数为零时，电流表测量准确，电路中的短路电流为0.4A，则有R0＋r＝eq\f(E,I)＝eq\f(1.8,0.4)Ω＝4.5Ω，解得r＝2.50Ω。答案：(1)见解析图(2)①④①③②(或①③①④②)(3)1.300.10(4)电压表分流(5)1.80V2.50Ω5．(2023·江苏如皋模拟)多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图(a)所示为多用电表的电路原理图，其中电流表有0.6A、3A两个挡位，电压表有3V、15V两个挡位，欧姆表有两个挡位。(1)S为选择开关，通过旋动开关S，表笔B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通，从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。①图(a)中A是________(填“红”或“黑”)表笔；②当S接通触点________(填“1、2、3、4、5、6”)时，对应多用电表0.6A挡；③若电表内电源电动势E1＜E2，选择开关S接触点3时，测量倍率比S接触点4时________(填“大”“小”或“相等”)；(2)某实验小组用多用电表电压挡测量电源的电动势和内阻。除多用电表外还有以下器材：待测电源E，定值电阻R0＝2.0Ω，电阻箱R一只。实物连接图如图(b)所示，改变电阻箱阻值R，测得电压表的示数U并记录多组数据后，得到对应的eq\f(1,U)-eq\f(1,R)图像如图(c)所示，则电源电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(结果均保留两位有效数字)解析：(1)①题图(a)中表笔B接3、4接线柱时，由于A接的是电源的负极，根据电流从红表笔流入，黑表笔流出，可知A是红表笔；②当S接通触点1、2时，电表内部中没有电源，由于表头和电阻并联，故改装成了电流表，接1时左边的电阻为分流电阻，即一个电阻为分流电阻；接2时两个电阻串联后为分流电阻，所以接1时量程较大，接2时量程较小，即接2时对应多用电表为电流0.6A挡；③选择开关S接触点3、4时，电表内部有电源，多用电表为欧姆表，而中值电阻Rg＝eq\f(E,Ig)，倍率越大时，当红黑表笔短接，表头满偏时，同样的中值电阻，只有电动势E大，才能使倍率越大，所以由题意可知，若电表内电源电动势E1＜E2，选择开关S接触点3时，测量倍率比S接触点4时小；(2)由题意知，多用电表此时为电压表，测量电阻箱两端的电压，根据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋eq\f(U,R)(R0＋r)，可得eq\f(1,U)＝eq\f(1,E)＋eq\f(R0＋r,E)·eq\f(1,R)结合题图(c)可得eq\f(1,E)＝0.35，eq\f(R0＋r,E)＝eq\f(0.81－0.35,0.40)可得E≈2.9V，r≈1.3Ω。答案：(1)①红②2③小(2)2.91.36.(2023·扬州高三质检)在“测量电源的电动势与内阻”实验中，某同学设计了如图所示的实验电路，所用的实验器材有：A．待测电源(电动势约为3V，内阻约为几欧)B．半圆形变阻器(总阻值12Ω，阻值均匀，带有可指示滑片转过角度θ的刻度盘)C．电流表(量程为0.6A，内阻不计)D．定值电阻R0E．开关、导线若干(1)实验时定值电阻R0有下列三种阻值，应选用______；A．4Ω B．20ΩC．40Ω(2)实验中，转动半圆形变阻器滑片，改变角度θ的值，测得对应的电流I，根据测得的多组数据，以eq\f(1,I)为纵坐标，θ为横坐标，作出的eq\f(1,I)-θ图线(用直线拟合)如图所示；(3)由图可得电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω(结果均保留2位有效数字)。解析：(1)电路连接既要保证安全，又要尽可能减小误差，电动势约为3V，电流表量程为0.6A，电路中的最小电阻为R总＝eq\f(E,I)＝eq\f(3,0.6)Ω＝5Ω所以选择A比较好，B、C接入电路，电流较小，误差较大，A正确。(3)半圆形变阻器串入电路的阻值为R＝eq\f(180°－θ,180°)×12Ω＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(12－\f(θ,15°)))Ω根据闭合电路的欧姆定律E＝(R0＋r＋R)I＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4＋r＋12－\f(θ,15°)))I整理得到eq\f(1,I)＝－eq\f(θ,15°E)＋eq\f(16＋r,E)由图线的斜率和截距可知E≈2.9V，r≈2.0Ω。答案：(1)A(3)2.92.0(1.7～2.0均可)7．(2023·丹阳高三模拟)为测量两个电压表的内阻，要求操作方便，并可进行多次测量以尽可能地提高测量的精度，老师依据实验室提供的下列器材，设计了如图所示电路。A．待测电压表V1：量程为3V，内阻约为12kΩ；B．待测电压表V2：量程为6V，内阻约为24kΩ；C．电阻箱R1：阻值范围0～9999.99Ω；D．电阻箱R2：阻值范围0～99.9Ω；E．滑动变阻器R3：阻值范围0～1500Ω，额定电流1.5A；F．电池组：电动势为12V，内阻为0.5Ω；此外还有单刀单掷开关和导线若干供选用。老师没有标明图中的a、b、c是什么元件。请你依据电路图，完成后续工作：(1)a应选取电压表________(填待测电压表前面的字母“A”或“B”)；(2)c应选取电阻箱________(填电阻箱前面的字母“C”或“D”)；(3)开关S1闭合，S2断开，V1、V2的读数分别是U1、U2；调节电阻箱的读数为R，S1和S2均闭合，适当调节R3，测得V1、V2的读数分别是U1′、U2′，可得到待测电压表V1的内阻表达式为RV1＝____________，RV2＝______________。解析：(1)(2)估算两表满偏电流，均约为0.25mA，设想a表满偏，则c不能选电阻箱R2，否则b表无论选V1或V2，其电流均远远无法使表b达到满偏的eq\f(1,3)，故c只能选取R1。确定c后，要使表b达到满偏的eq\f(1,3)，则表b只能选取V1，故表a为V2。(3)开关S1闭合，S2断开时，测得电压表的示数U1和U2，有eq\f(U2,RV2)＝eq\f(U1,RV1)S1和S2均闭合时，调节电阻箱的阻值为R时，测得电压表的示数U1′和U2′，有eq\f(U2′,RV2)＝eq\f(U1′,\f(RV1R,RV1＋R))解得RV1＝eq\f(U1U2′－U1′U2R,U1′U2)，RV2＝eq\f(U1U2′－U1′U2R,U1U1′)。答案：(1)B(2)C(3)eq\f(U1U2′－U1′U2R,U1′U2)eq\f(U1U2′－U1′U2R,U1U1′)8．小明同学利用热敏电阻自制了一简易温度计，其内部电路装置如图甲，使用的器材有：直流电源(电动势E＝3V，内阻为2Ω)、毫安表(量程和内阻未知)、电阻箱R(最大阻值999.9Ω)、热敏电阻一个、开关S一个、单刀双掷开关K一个、导线若干。(1)为了确定毫安表的量程和内阻，先把电阻箱的阻值调到最大，然后将开关K接至a端，闭合开关S，逐渐调节电阻箱的阻值，发现当毫安表指针刚好偏转至满刻度的一半时，电阻箱示数如图乙，此时电阻箱R阻值为________Ω。将电阻箱阻值调为290.0Ω时，毫安表指针刚好满偏。由此知毫安表的量程为Ig＝________mA，内阻Rg＝________Ω。(2)将开关K接至b端，该温度计可开始工作，为了得到温度与电流之间的关系，小明通过查阅资料，发现自己使用的热敏电阻为正温度系数热敏电阻，该电阻的阻值R随温度t增加而线性增加，R-t图像的斜率为5Ω/℃，已知0℃时该电阻的阻值为300Ω，请写出该简易温度计所测温度t与电流I之间的关系式：______(℃)。(3)当该温度计使用一段时间后，其所用电源会有一定程度老化。电动势E基本不变，内阻逐渐增大，则使用一段时间后该温度计所测温度会比实际温度________(填“偏低”“偏高”或“相同”)。解析：(1)由题图乙可得电阻箱读数为R＝590.0Ω；半偏时eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,Rg＋r＋590)，满偏时Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋290)解得Ig＝10mA，Rg＝8Ω(2)电阻R＝300＋5t电流I＝eq\f(E,Rg＋r＋R)，解得t＝eq\f(3,5I)－62(℃)(3)因电动势E基本不变，内阻逐渐增大，可知测量同一电阻时，电流偏小，根据t＝eq\f(3,5I)－62(℃)，可知温度读数偏高。答案：(1)590.0108(2)t＝eq\f(3,5I)－62(3)偏高9．随着智能手机耗电的增加，充电宝成了手机及时充电的一种重要选择。某同学想通过实验