考前适应练十六　电学实验基础-解析版

学而优教有方考前适应练十六电学实验基础题型一常用仪器的读数考向1游标卡尺、螺旋测微器的读数例1(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为________mm，________mm，________mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是________mm.答案(1)17.723.853.18(2)2.100解析(1)题图甲最上面游标卡尺：主尺读数为17mm，游标尺读数为7×0.1mm＝0.7mm，最后结果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.题图甲中间游标卡尺：主尺读数为23mm，游标尺读数为17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.题图甲最下面游标卡尺：主尺读数为3mm，游标尺读数为9×0.02mm＝0.18mm，最后结果是3mm＋0.18mm＝3.18mm.mm＋0.100mm＝2.100mm.考向2电压表、电流表和电阻箱的读数例2(1)如图甲所示的电表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A；当使用3A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________A，图中表针示数为________A.(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示_______V，图中表针的示数为_______V；若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V.(3)旋钮式电阻箱如图丙所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为_____Ω.现欲将接入电路的电阻改为2087Ω，最简单的操作方法是_______________________．若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为________．答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5(3)1987将“×1k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到00～19998Ω解析(1)使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，表针示数为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，表针示数为2.20A.(2)电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，表针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格表示0.5V，表针示数为8.5V.999Ω＝19998Ω，故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻范围为0～19998Ω.题型二电表改装例3μA，干．V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.(保留到个位)答案(1)见解析图(2)1002910解析(1)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.变式训练1(多选)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2.已知电流表A1的量程大于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好后把它们按如图所示连接法连入电路，则()A．电流表A1的读数大于电流表A2的读数B．电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角C．电压表V1的读数小于电压表V2的读数D．电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角答案AD解析电流表A1与电流表A2由相同表头与不同电阻并联改装而成，并联在电路中，电流表A1与电流表A2的指针偏转角相同，电流表A1的量程较大，则电流表A1的读数较大，A正确，B错误；电压表V1与电压表V2由相同表头与不同电阻串联改装而成，串联在电路中，通过表头的电流相同，故指针的偏转角相同，因V1量程较大，所以电压表V1的读数大于电压表V2的读数，C错误，D正确．题型三测量电路与控制电路的选择考向1电流表的内、外接法例4某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1kΩ，电流表内阻为0.5Ω.该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图(b)所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．回答下列问题：(1)图(b)中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的．(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω(保留1位小数)．(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)．答案(1)O、P(2)Ⅰ50.5(3)50.0解析(1)若通过Rx的电流相等，由题图(b)知图线Ⅰ对应的电压值较大，由R＝eq\f(U,I)可知图线Ⅰ所测电阻较大，图线Ⅱ所测电阻较小，则图线Ⅱ是采用电压表跨接在O、P两点的方案测量得到的．(2)由题图(b)可得图线Ⅰ测得电阻阻值RⅠ＝eq\f(3.00－1.00,59.6－20.0×10－3)Ω≈50.5Ω，图线Ⅱ测得电阻阻值RⅡ＝eq\f(3.00－0.95,64.0－20.0×10－3)Ω≈46.6Ω，待测电阻阻值约为50Ω，eq\f(RV,Rx)＝eq\f(1000Ω,50Ω)＝20，eq\f(Rx,RA)＝eq\f(50Ω,0.5Ω)＝100，因eq\f(RV,Rx)<eq\f(Rx,RA)，电流表采用内接法更接近待测电阻的真实值，电压表跨接在O、Q两点，故图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值，测量结果为50.5Ω.(3)电压表跨接在O、Q之间，测得的阻值为电阻与电流表内阻之和，则R＝RⅠ－RA＝(50.5－0.5)Ω＝50.0Ω.考向2滑动变阻器两种接法的选择例5某同学为研究热敏电阻R4(约几百欧)的I－U关系，准备有以下器材．A．待测热敏电阻R4B．电压表V(量程3V，内阻约为1kΩ)C．电流表A(量程60mA，内阻约为0.1Ω)D．滑动变阻器R(0～10Ω)E．电源E(电动势3V，内阻可忽略)F．开关与导线若干为使实验误差较小，要求电压从零开始测得多组数据进行分析，以下的四个电路中应选用________进行实验．答案B解析热敏电阻阻值比滑动变阻器阻值大很多，所以滑动变阻器要用分压式接法；根据所给仪器，电压表内阻与待测电阻的比值小于待测电阻与电流表内阻的比值，故用电流表内接法，故B正确．题型四实验器材的选取与实物图的连接例6某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1V，内阻约10kΩ)B．电压表(量程0～10V，内阻约100kΩ)C．电流表(量程0～1mA，内阻约30Ω)D．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.05Ω)E．电源(电动势1.5V，额定电流0.5A，内阻不计)F．电源(电动势12V，额定电流2A，内阻不计)G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)(1)为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________．(均填器材的字母代号)(2)在虚线框内画出测量Rx阻值的实验电路图．(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是_______________________________．答案(1)BCF(2)见解析图(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压(其他表述正确也可)解析(1)若电源选用E，则通过Rx的最大电流为0.15mA，电流表选用C还达不到半偏，故电源应选用F.电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且量程接近电源电压，故电压表选用B.由此可知电路中的电流约为1mA，故电流表选用C.(2)因为待测电阻阻值较大，所以电流表应采用内接法．因为滑动变阻器的阻值很小，若采用限流接法接入电路起不到多大的限流作用，所以滑动变阻器应采用分压接法，实验电路图如图所示．(3)因为电流表采用内接法，电压表测出的电压为Rx与电流表串联后两端电压，U测＞U实，而R＝eq\f(U,I)，所以R测＞R实．变式训练2现要用如图甲所示的电路图来测量某一电压表V的内阻．给定的器材有：待测电压表V(量程2V，内阻约为4kΩ)；电流表A(量程1.2mA，内阻约500Ω)；直流电源E(电动势约2.4V，内阻不计)；滑动变阻器R0(最大阻值20Ω)；定值电阻R(3个：阻值分别为2kΩ、20kΩ、200kΩ)；开关S及导线若干．要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半．(1)定值电阻R应该选用的电阻阻值为________kΩ；(2)根据图甲的测量电路原理图，用笔画线代替导线，在图乙所给的实物图上连线；(3)根据图甲的测量电路原理图，开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端应滑动到最________端(选填“左”或“右”)；(4)电路接通后，把滑动变阻器的滑动端滑动到某一位置，若此时电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV＝________.答案(1)2(2)见解析(3)左(4)eq\f(RU,RI－U)解析(1)假设电压表示数为1V，由题意可得eq\f(1V,4kΩ)＋eq\f(1V,R)>0.6mA，解得R<2.86kΩ故电阻R应该选用的阻值为2kΩ.(2)实物图如图所示(3)为避免电流表、电压表在开关S闭合时示数超出量程，闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端应滑动到最左端．(4)据部分电路欧姆定律可得，电压表内阻为RV＝eq\f(U,I－\f(U,R))＝eq\f(RU,RI－U).课时精练1．某同学要测量一个由新材料制成的均匀圆柱体的电阻率ρ.步骤如下：(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为________mm.(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为________mm.答案(1)50.15(2)4.700解析(1)游标卡尺读数为L＝50mm＋3×0.05mm＝50.15mm.(2)螺旋测微器的读数为d＝4.5mm＋20.0×0.01mm＝4.700mm.2．如图，螺旋测微器的读数为________mm；电压表的读数为________V，电流表的读数为________A.答案0.6952.600.52解析螺旋测微器的读数为0.5mm＋0.01mm×19.5＝0.695mm；电压表的读数为2.60V；电流表的读数为0.52A.2．如图，螺旋测微器的读数为________mm；电压表的读数为________V，电流表的读数为________A.答案0.6952.600.52解析螺旋测微器的读数为0.5mm＋0.01mm×19.5＝0.695mm；电压表的读数为2.60V；电流表的读数为0.52A.3．有一个电阻Rx，其阻值大约是10Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值．可供选择的电路如图甲、乙所示，可供选择的器材如下：A．电动势为4.5V、内阻不计的电源EB．量程为0～15V、内阻10kΩ的电压表V1C．量程为0～3V、内阻6kΩ的电压表V2D．量程为0～300mA、内阻4Ω的电流表A1E．量程为0～5A、内阻2Ω的电流表A2F．最大阻值20Ω、额定电流1.5A的滑动变阻器R1G．最大阻值500Ω、额定电流0.5A的滑动变阻器R2H．开关和若干根导线则选用的电路是________(选填“甲”或“乙”)，选用的器材有________(填器材前的字母)．答案甲ACDFH解析Rx的阻值大约为10Ω，与电流表内阻接近，因此采用电流表外接法；同时Rx的阻值小于滑动变阻器的最大阻值，因而采用限流式接法，故选用题图甲电路．实验需要选择电源、开关和导线，故器材应选A、H；电源电动势E＝4.5V，根据闭合电路欧姆定律有E＝Im(Rx＋RA)，若采用电流表A1，则Im＝eq\f(4.5,14)A≈0.321A＝321mA，若采用电流表A2，则Im＝eq\f(4.5,12)A＝0.375A＝375mA，因电流表指针要偏转到量程的eq\f(1,3)以上，故电流表选D；Rx两端的电压U＝ImRx＝0.321×10V＝3.21V，因而电压表选C；滑动变阻器R2的最大阻值为500Ω，与Rx偏差太大，因此滑动变阻器选F.综上选用的器材有A、C、D、F、H.4．某实验小组要测量一根镍铬合金丝通过额定电流(0.4A)时的电阻．把合金丝绕成螺线圈固定在接线板上，提供的实验器材如图乙所示：直流电源、电流表、电压表、滑动变阻器(最大阻值50Ω)、开关和导线若干．(1)采用如图甲所示的电路测电阻时，电压表一端接线固定，另一端接线接a点，调节滑动变阻器，使得电流表示数为0.40A，此时电压表示数为10.0V；保持滑动变阻器滑片位置不变，电压表另一端接b点时，发现电流表示数几乎不变，电压表示数变为10.5V．那么本实验中电压表另一端接线接________点时，得到的结果更接近合金丝电阻的真实值，此时电阻的测量值为________Ω.(计算结果保留三位有效数字)(2)实验之前滑动变阻器滑片的位置如图乙所示，根据第(1)问的解答，为保证实验的安全性，请你用笔画线代替导线把乙图的电路连接完整．答案(1)a25.0(2)见解析图解析(1)电压表一端接线固定，另一端接线接a点换为接b点时，电流表示数几乎不变，但电压表示数变化较大，说明电流表内阻对实验影响较大，电压表内阻对实验几乎没有影响，所以应该采用电流表外接法，即电压表另一端接线接a点时，得到的结果更接近合金丝电阻的真实值．此时电阻的测量值为Rx＝eq\f(Ua,Ia)＝25.0Ω；(2)为了保证实验的安全性，开关闭合前滑动变阻器接入电路的阻值应该调到最大，所以滑动变阻V的，电压表量程选15V，如图所示．5．某同学要测量一个未知电阻的阻值，实验室提供的器材有：A．电流表A1：量程为0～3mA，内阻r1约为15ΩB．电流表A2：量程为0～1.5mA，内阻r2为25ΩC．定值电阻R1：R1＝9975ΩD．定值电阻R2：R2＝1975ΩE．滑动变阻器R3：最大阻值为10ΩF．电源E，电动势为3V，内阻很小但不可忽略G．开关S及导线若干(1)该同学根据实验器材设计了如图所示的测量电路，闭合开关S之前，滑动变阻器R3的滑片应置于________(填“最左端”或“最右端”)．(2)实验中需要量程为0～3V的电压表，则电路图中的电流表①应选择________，定值电阻R应选择________(均填器材前面的序号)．(3)调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片置于合适的位置，若此时电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则待测电阻Rx＝________(用物理量的符号表示)．答案(1)最左端(2)BD(3)eq\f(I2r2＋R2,I1－I2)解析(1)为了实验安全，闭合开关S之前，应使电路中电流从最小值开始调节，滑动变阻器采用分压接法，故应将滑片置于最左端．(2)只有内阻已知的电流表才能改装成电压表，所以电流表选择B.eq\f(U－IA2r2,IA2)＝eq\f(3－1.5×10－3×25,1.5×10－3)ΩD.(3)由串、并联电路的特点和闭合电路欧姆定律有I2(r2＋R2)＝(I1－I2)Rx解得Rx＝eq\f(I2r2＋R2,I1－I2).6．电阻Rx的阻值在3～5kΩ间，现要测量其电阻，实验室提供了下列器材：电压表V(量程3V，内阻约为30kΩ)电流表A1(量程100μA，内阻约为100Ω)电流表A2(量程1mA，内阻约为10Ω)滑动变阻器R(最大电阻500Ω)电源E(电动势4V)开关S及导线若干某课外活动小组设计了如图甲所示的测量电路进行了实验，请回答下列问题：(1)电路中电流表应选用上述器材中的________(填写字母代号)；(2)闭合开关S前，滑动变阻器的滑动触头P应在________(选填“a”或“b”)端；(3)请根据图甲所示的电路图，在图乙中将实物连接补充完整；(4)实验中得到的I－U图线如图丙中的实线d所示，电阻Rx的测量值为________kΩ.(5)由于本实验存在误差，你认为电阻Rx的真实I－U图线应为图丙中图线________(选填“c”或“e”)．(6)某同学对图甲中虚线框内的电路进行修改，并从上述器材中选用适当的器材，设计出了测量电压表V内阻的电路，请在方框内画出该同学修改部分的电路，并在图中标出所选用的器材．答案(1)A2(2)a(3)见解析图(4)4(5)c(6)见解析图解析(1)当电压表满偏时，电路中的电流最大，为I＝eq\f(U,Rx)＝eq\f(3,3000)A＝1mA，故电流表选择A2(2)滑动变阻器为分压接法，为了保护电路，闭合开关前应使并联部分的电压为零，故滑动触头P应在a端．(3)按实验电路图将实物图补充完整，如图所示．(4)根据I－U图像求得电阻Rx＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(2,0.5×10－3)Ω＝4.0kΩ(5)本次实验是用电流表的内接法测电阻的，所以电压表测的是电流表和Rx的总电压，那么电压和电阻的测量值均