3电学基础性实验

3电学基础性实验1.(2023·山东枣庄一模)在“用DIS测量电源的电动势和内阻”的实验中:(1)图a为实验电路图,其中R0为定值电阻,R为滑动变阻器,A处连接传感器,B处连接传感器。

(2)某同学利用图a所示的电路,测得一组UI实验数据,在平面直角坐标系上描绘的点如图b所示,请在图b上绘出UI图像。根据所画UI图像,可求得电源电动势E=V,内阻r=Ω。

(3)根据图b中实验测得的数据,可以推测实验中所选滑动变阻器较为合理的型号是。

A.0～5Ω B.0～20ΩC.0～50Ω D.0～200Ω解析:(1)A处连接电流传感器,B处连接电压传感器。因为A串联在回路里测电流,B并联在电源两端测电压。(2)绘出UI图像如图所示。根据U=EIr,电动势E=2.1V。内阻r=ΔUΔI(3)因为电动势只有2.1V,根据描点可知最小电流为0.5A,最大电流为2.0A,所以回路最大电阻为R≈EI答案:(1)电流电压(2)图见解析2.10.5(3)A2.(2023·湖南怀化二模)某同学为测定一粗细均匀的铅笔芯的电阻率,先用多用电表欧姆挡的“×10”挡粗测铅笔芯电阻,指针偏转如图a所示。(1)为了进一步测量电阻值,可将旋钮调至(选填“×1”或“×100”)挡后再次进行测量。

(2)若测得该铅笔芯的长度为L=12.56cm,用螺旋测微器测得铅笔芯的直径如图b所示,则铅笔芯的直径d=mm。

(3)为精确地测量铅笔芯的电阻,该同学从实验室中找到如下实验器材:A.电流表(量程0～0.6A,电阻RA约为0.2Ω)B.电压表(量程0～3V,电阻RV约为5kΩ)C.滑动变阻器(0～10Ω,额定电流2A)D.电源(3V,内阻忽略不计)E.开关一只、导线若干现要求测量电路的电压从0开始变化,请在实物图c中完成电路连接。(4)正确连接电路后,闭合开关,测得一组U、I数据,再调节滑动变阻器,重复上述测量步骤,并在坐标纸上绘制UI图像,如图d所示,由此可以求出该铅笔芯的电阻率为Ω·m。(结果保留2位有效数字)

解析:(1)先用多用电表欧姆挡的“×10”挡粗测铅笔芯电阻,由题图a可知待测电阻阻值较小,为了进一步测量电阻值,可将旋钮调至“×1”挡后再次进行测量。(2)螺旋测微器的精确值为0.01mm,由题图b可知铅笔芯的直径为d=2mm+20.1×0.01mm=2.201mm。(3)要求测量电路的电压从0开始变化,则滑动变阻器应采用分压接法;由于待测电阻较小,远小于电压表内阻,则电流表应采用外接法,实物连线如图所示。(4)根据UI图像,可得铅笔芯的电阻为R=UI=2.80.34ρ=πd2R4L=3.14×(2答案:(1)×1(2)2.201(3)图见解析(4)2.5×1043.(2023·河北承德一模)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“4V2W”,除导线和开关外,还有以下器材可供选择:A.直流电源(电动势约为5V,内阻可不计)B.直流电压表(量程0～15V,内阻约为15kΩ)C.直流电压表(量程0～5V,内阻约为8kΩ)D.直流电流表(量程0～3A,内阻约为0.1Ω)E.直流电流表(量程0～600mA,内阻约为5Ω)F.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,允许通过的最大电流为0.6A)G.滑动变阻器(最大阻值5Ω,允许通过的最大电流为2A)实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能测多组数据。(1)实验中电压表应选用,电流表应选用,滑动变阻器应选用。(均用序号字母表示)

(2)请按实验要求将如图1中所示的器材连成实验电路。(3)某同学作出小灯泡的伏安特性曲线如图2甲所示。现把实验中使用的小灯泡接到如图2乙所示的电路中,其中电源电动势E=5V,内阻r=2Ω,定值电阻R=8Ω,此时灯泡的实际功率为W。(结果保留2位有效数字)

解析:(1)小灯泡的额定电压为4V,故电压表应选择0～5V的量程,即电压表应选择C;小灯泡的额定电流为IL=PLUL(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法;灯泡电阻与电流表内阻相差不多,电压表内阻远大于灯泡电阻,故电流表应采用外接法,据此将实物电路连接完整,如图a所示。(3)把定值电阻R=8Ω与电源整体看成等效电源,根据闭合电路欧姆定律得U=510I,在题图2甲中作出等效电源的UI图像如图b所示。由图像可知,此时灯泡两端电压U=1.7V,灯泡电流I=0.33A,灯泡的实际功率P=UI=1.7×0.33W≈0.56W。答案:(1)CEG(2)见解析图a(3)0.564.(2023·山东济宁二模)某兴趣小组测定一长为L的金属丝(电阻约为20Ω)的电阻率,实验室提供的器材如下:A.游标卡尺B.电流表A1(量程为30mA,内阻为r1=10Ω)C.电流表A2(量程为1mA,内阻为r2=100Ω)D.电压表V(量程为5V,内阻约为3kΩ)E.定值电阻R1(阻值为10Ω)F.定值电阻R2(阻值为1400Ω)G.滑动变阻器R(阻值为10Ω)H.一节新的干电池I.开关及导线若干(1)该兴趣小组利用游标卡尺测量金属丝不同部位的直径,如图所示,测量的结果d=mm。

(2)该兴趣小组利用上述器材,设计了一系列的实验电路图测量金属丝电阻Rx,其中最合理的电路图为。

(3)利用所选的最合理的电路图得到此金属丝的电阻为Rx=(用题中所给的物理量符号表示,电压表示数为U,电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,内阻分别为r1、r2,定值电阻为R1、R2),进一步可求出金属丝的电阻率。

(4)不考虑偶然误差,该实验中电阻率的测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)电阻率的真实值。

解析:(1)用游标卡尺测量金属丝的直径为d=5mm+0.05mm×6=5.30mm。(2)电源是一节新的干电池,电动势约为1.5V,通过金属丝的最大电流约为I=ER=1.520A=0.075A,电流表量程太小,电流表A