专题十四 课时作业

专题十四课时作业|电学实验基本知能1．(1)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直径d时，读数如图甲所示，则d＝________mm。然后利用伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电流表的读数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为U＝______V，流过该物体的电流为I＝________A。(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丁所示，校零时的读数为__________mm，合金丝的直径为__________mm。解析：(1)游标卡尺主尺的读数为30mm，游标尺上第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于游标尺是20分度的，所以读数为30mm＋0.05×10mm＝30.50mm。电压表选用0～3V量程，分度值为0.1V，读数时应估读到分度值的eq\f(1,10)，所以读数为2.30V；电流表选用0～0.6A量程，分度值为0.02A，读数时应估读到分度值的eq\f(1,2)，所以读数为0.42A。(2)校零时螺旋测微器的读数为0＋1.0×0.01mm＝0.010mm。合金丝的直径为0.5mm＋15.0×0.01mm－0.010mm＝0.640mm。答案：(1)30.502.300.42(2)0.0100.6402．有一个小电珠上标有“4V2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的I-U图线。有下列器材供选用：A．电压表(0～5V，内阻约10kΩ)B．电压表(0～10V，内阻约20kΩ)C．电流表(0～0.3A，内阻约1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻约0.4Ω)E．滑动变阻器(0～5Ω，额定电流1A)F．滑动变阻器(0～500Ω，，额定电流0.2A)(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________。(用序号字母表示)(2)为使实验误差尽量减小，要求电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________。(用序号字母表示)(3)请在虚线框内画出满足实验要求的电路图，并把下图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。解析：(1)因小电珠的额定电压为4V，为保证安全，选用的电压表量程应稍大于4V，但不能大太多，量程太大则示数不准确，故选用0～5V的电压表，故选A；由P＝UI得，小电珠的额定电流I＝eq\f(P,U)＝0.5A，故应选择0～0.6A量程的电流表，故选D。(2)由题意可知，电压从零开始变化，并要求多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压式接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E。(3)小电珠内阻R＝eq\f(U2,P)＝8Ω，电压表内阻远大于小电珠内阻，应采用电流表外接法，故电路图和实物连接图如图所示。答案：(1)AD(2)E(3)图见解析3．(2022·辽宁高考)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250μA，内阻为1.2kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40Ω，R2＝360Ω。(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA；(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)；(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。解析：(1)当开关S接A端时，表头与400Ω电阻并联，表头内阻为1.2kΩ，当表头满偏时两端电压为0.3V，流过电阻的电流为750μA，总电流为1000μA，即1mA；(2)当开关S接B端时，相当于表头内阻变大，并联的电阻变小，可知当表头满偏时流过并联电阻的电流增加，故量程变大；(3)如果要修正电表内阻引起的误差，只需让知道内阻的电表测准确即可，即乙电路可满足要求；分析可知，乙电路接法改装的电表可准确测得待测电阻的电流，电压表测得的为改装电表与待测电阻的总电压，减去改装电表两端电压即为待测电阻准确的电压值，故乙电路满足要求。答案：(1)1(2)大(3)乙4．某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100μA，内阻900Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99999.9Ω)；导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值应取R1＝__________Ω，R2＝__________Ω。解析：(1)微安表头改装成毫安电流表需要并联一个小电阻，再把电流表改装成电压表，需要串联一个大电阻，电路如图所示。(2)接a时改装成量程为1mA的电流表，有IgRg＝(I－Ig)R1，解得R1＝100Ω；接b时改装成量程为3V的电压表，有U＝IgRg＋IR2，解得R2＝2910Ω。答案：(1)见解析图(2)10029105.某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。(1)已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头改装成量程为1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝__________Ω。(2)用量程为3V、内阻为2500Ω的标准电压表V对改装电压表3V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ。为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器。解析：(1)根据题意，R1与表头G改装成量程为1mA的电流表，则IgRg＝(I－Ig)R1，解得R1＝100Ω；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V，则R2＝eq\f(Uab－IgRg,I)＝910Ω；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V，则R3＝eq\f(Uac－IgRg,I)－R2＝2000Ω。(2)电压表与改装电表并联之后，总电阻小于2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择最大阻值为50Ω的滑动变阻器。答案：(1)1009102000(2)506．(2023·四川绵阳高三模拟)学习了欧姆表原理和使用后，小明同学对欧姆表如何实现更换不同测量倍率产生了浓厚的探索兴趣。经过一番探究，他尝试完成了将一表头改装成有三种倍率挡“×1”“×10”“×100”的欧姆表，原理如图甲所示。已知电源电动势为1.5V、内阻约1Ω；灵敏电流计满偏电流为1mA，内阻为99Ω；改装所用定值电阻为R1和R2(R1<R2)；滑动变阻器有RA(0～1000Ω)和RB(0～2000Ω)供选择；待测电阻Rx的阻值约200Ω；欧姆表表盘刻度如图乙所示(指针半偏所指刻度在表盘上的“15”)。(1)要尽可能准确测量电阻阻值，欧姆表挡位开关K应旋转到________(选填“1”“2”或“3”)；(2)改装时用到的定值电阻阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω；(3)为使三个挡位欧姆表使用时都能正常欧姆调零，滑动变阻器阻值应选________(选填写“RA”或“RB”)；(4)用改装的欧姆表测量待测电阻Rx的阻值，正确操作时欧姆表示数如图乙所示，则待测电阻Rx的阻值为________Ω。若表头的实际阻值大于99Ω，则用此表头改装的欧姆表测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析：(1)由于欧姆表指针半偏时所指的刻度为欧姆表的内阻之和，则当K接3时，欧姆表内阻最大，即为×100倍率；由于R1<R2，故K接1对应“×1”倍率，K接2对应“×10”倍率，因为待测电阻的阻值约200Ω，故选择“×10”倍率的挡位更准确，即开关K旋转到2。(2)中值电阻与满偏电流的对应关系为Ig＝eq\f(E,R中)，可知K接1时改装后电表满偏电流为Ig＝eq\f(1.5,15)A＝100mA，其中通过灵敏电流计的电流为1mA，故通过电阻R1的电流为99mA，根据并联电路的电流与电阻成反比的关系可得R1＝1Ω；当K接2时改装后的电表满偏电流为Ig′＝eq\f(1.5,150)A＝10mA，同理可得R2＝