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文档简介
第一部分专题六第2讲电学试验及创新基础题——学问基础打牢1.(2024·福建福州质检)利用图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻,要求尽量减小试验误差.试验室供选择的器材有:A.电流表A(0~0.6A)B.电压表V1(0~3V)C.电压表V2(0~15V)D.滑动变阻器R(0~20Ω)E.定值电阻R0=1ΩF.开关一个,导线若干(1)试验中电压表应选用B(选填相应器材前的字母);(2)闭合开关,电压表和电流表均有示数,但是无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表的读数改变都特别小.同学们探讨后,在原电路的基础上又加了一个定值电阻R0,问题得到解决.请你在虚线框内画出改进后的电路图.该小组用改进后的电路图,记录了6组数据,对应的点已经标在坐标纸上.请在图乙坐标纸上画出U-I图线,并依据所画图线可得出干电池的电动势E=1.5V,内电阻r=0.14(0.12~0.16)Ω(保留两位有效数字).【答案】(2)见解析图【解析】(1)试验中因为测量一节干电池的电动势,则电压表应选用B;(2)改进后的电路图如图;画出U-I图线如图;由图可知电源内阻,r=eq\f(ΔU,ΔI)-R0=eq\f(1.5-1.0,0.44)-1Ω=0.14Ω.2.(2024·福建龙岩质检)图甲为欧姆表“×10”挡的内部电路,电流表G的满偏电流Ig=10mA,内阻Rg=90Ω.(1)某同学为了测量电路中电源的电动势,先将红、黑表笔短接,调整滑动变阻器R,使电流表G的指针满偏,接着在两表笔间接一阻值为82.0Ω的定值电阻,电流表G的指针位置如图乙所示,则电流表G的电流读数为6.5mA,可求出电源的电动势为1.5V(结果保留两位有效数字).(2)该同学欲将此欧姆表改装为“×1”的倍率,可在图甲中电流表G两端并联一个阻值为10Ω的定值电阻.【解析】(1)电流表G的电流读数为6.5mA;依据闭合电路欧姆定律,两表笔短接时有E=Ig(R+Rg+r),两表笔间接82.0Ω的定值电阻时有E=I(Rx+R+Rg+r),联立解得E=1.5V(2)欲将此欧姆表改装为“×1”的倍率,就是将电流表内阻变为原来的eq\f(1,10),设并联的电阻为R1,eq\f(Rg·R1,Rg+R1)=eq\f(1,10)Rg,解得R1=10Ω3.(2024·河北“五个一名校联盟”联考)如图(a)为简易多用电表的电路图.图中E是电动势为1.5V的干电池;R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻,R6是可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为600Ω.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,分别为:直流电压2.5V挡位和10V挡位;直流电流1mA挡位和10mA挡位;欧姆×100挡位.(1)依据题给条件可得R1+R2=200Ω,R4=2_350Ω.(2)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”相连的,则多用电表读数为4.0mA;若此时B端是与“3”相连的,则读数为2_200Ω;若此时B端是与“4”相连的,则读数为1.00V.(3)表内干电池由于运用时间较长了,导致电池的电动势变小,内阻变大了,但还能进行欧姆调零.此时测量一电阻的电阻值,在各项操作都无误的状况下,电阻的测量值大于(选填“大于”“小于”或“等于”)电阻的真实值.【解析】(1)由电流表的改装原理可知,接1时电流表的量程较大,为10mA挡,接2时为1mA挡位,由串并联学问可得R1+R2=eq\f(250×10-6×600,0.001-250×10-6)Ω=200Ω表头G与R1、R2的总电阻为R=150Ω,接4为2.5V挡,由电压表的改装原理可得R4=eq\f(2.5-0.001×150,0.001)Ω=2350Ω(2)B端与“1”相连时为10mA挡,最小分度为0.2mA,不用估读到下一位,故读数为4.0mA.B端与“3”相连时为电阻×100挡,故读数为22×100=2200ΩB端与“4”相连时为电压2.5V挡,最小分度为0.05V,不用估读到下一位,读数为1.00V.(3)由于电池的电动势变小,内阻变大了,导致中值变大,故读数总体会偏大,即电阻的测量值大于电阻的真实值.4.(2024·广东六校联考)某同学要测量量程为3V电压表的内阻值,步骤如下:(1)先用多用电表的欧姆挡测量量程为3V电压表的内阻值,用欧姆“×100”挡测量,表盘示数如图甲所示,则电压表示数为2.20V,阻值约为2_200Ω;(2)要进一步精确测量电压表其阻值,试验室中可供应的器材有:①电阻箱R,最大电阻为9999Ω②定值电阻r=2kΩ③电动势约为6V,内阻不计的电源E④开关、导线若干.试验的电路图如图乙所示,先正确连好电路,再调整电阻箱R的电阻值,使得电压表的指针半偏,登记此时电阻箱R的电阻值R1=4450Ω;然后调整电阻箱R的值,使电压表的指针满偏,登记此时电阻箱R的电阻值R2=150Ω.(3)此试验计算电压表内阻RV的表达式为RV=2_150Ω;(4)若电源的内阻不能忽视,则电压表内阻RV的测量值将A.A.偏大B.不变C.偏小D.不能确定,要视电压表内阻的大小而定【解析】(1)电压表的最小分度为0.1V,应估读到0.01V,故读数为2.20V.阻值为22×100=2200Ω(3)设电压表半偏时电流为I,则电压表满偏时电流为2I,由闭合电路欧姆定律可得E=I(RV+R1+r)E=2I(RV+R2+r)联立代入数据可解得RV=2150Ω.(4)若电源的内阻不能忽视,假设为r′,则闭合电路欧姆定律应为E=I(RV+R1+r+r′)=2I(RV+R2+r+r′),代入数据可解得电压表内阻的实际值为RV=2150Ω-r′,则电压表内阻RV的测量值偏大,A正确.5.(2024·河北张家口一模)电流表G的量程为0~100μA,内阻r=180Ω,把它改装成如图所示的一个多量程多用电表,当开关S接到1或2位置时为电流挡,其中小量程为0~1mA,大量程为0~10mA.当开关S接到4时为电压挡,电压表量程为0~3V.(1)开关S接位置2(填“1”或“2”)时,电流表的量程为0~1mA,图中电阻R1=2Ω,R2=18Ω,R4=2_982Ω.(2)图中电源E的电动势为1.5V,当把开关S接到位置3时,短接A、B进行欧姆调零后,此欧姆挡内阻为1_500Ω,现用该挡测一电阻阻值,指针偏转到30μA,则该电阻的阻值为3_500Ω.【解析】(1)依据电流表改装的规律,并联电阻越小,量程越大,所以开关S接位置2时,为小量程.接2时,有eq\f(r,R1+R2)=eq\f(1000-100,100)=eq\f(9,1)接1时,有eq\f(r+R2,R1)=eq\f(10000-100,100)=99解得R1=2Ω,R2=18Ω接4时,有100×10-6×180+0.001R4=3V,解得R4=2982Ω(2)表笔短接,电流表满偏,则有r′=eq\f(E,I)=eq\f(1.5,0.001)Ω=1500Ω依据闭合电路的欧姆定律得R=eq\f(E,I′)-r′=eq\f(1.5,0.3×0.001)-1500Ω=3500Ω6.(2024·湖北武汉质检)某试验小组测量一捆长度为L=100m铜芯线的电阻率,试验如下:(1)如图甲所示,用螺旋测微器测得铜芯的直径为1.402mm;(2)如图乙所示,取整捆铜芯线、2节干电池和相关器材,为了使电压表示数能从零起先连续调整,请补充连接好实物电路;(3)正确连接实物电路后,闭合开关,调整滑动变阻器,测得电流表示数为2.00A,此时电压表示数如图丙所示,则其示数为2.40V.计算得到铜芯线的电阻率为ρ测=1.8×10-8Ω·m(计算结果保留两位有效数字);(4)试验小组查阅教材得知:在t0=20℃时铜的电阻率为ρ0=1.7×10-8Ω·m.明显ρ测>ρ0,你认为造成这种偏差的可能缘由是CD.A.电流表测得的电流大于通过铜芯线的电流B.用螺旋测微器测得铜芯的直径偏小C.试验时铜芯线的温度高于20℃D.铜芯线不纯,含有杂质【答案】(2)见解析【解析】(1)螺旋测微器测得铜芯的直径为1mm+40.2×0.01mm=1.402mm(2)滑动变阻器采纳分压式接法,电流表采纳外接法,连接电路如图所示(3)由于电压表接3V量程,因此电压表读数为2.40V电阻的测量值R测=eq\f(U,I)=1.2Ω,依据R=ρeq\f(L,S)=ρeq\f(L,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2),整理得ρ测=1.8×10-8Ω·m(4)依据R=eq\f(U,I),假如电流表测得的电流大于通过铜芯线的电流,会导致电阻测量值偏小,从而导致电阻率测量值偏小,A错误;用螺旋测微器测得铜芯的直径偏小,导致横截面积测量值偏小,从而导致电阻率测量值偏小,B错误;随着温度上升,电阻率增大,因此可能试验时铜芯线的温度高于20℃,导致电阻率偏大,C正确;铜芯线不纯,含有杂质导致电阻率偏大,D正确.故选CD.应用题——强化学以致用7.(2024·湖北八市联考)某试验小组用如图(a)所示的电路测量一个电动势E约为9V、内阻r在0~15Ω范围内、允许通过的最大电流为0.6A的电池的电动势和内阻,虚线框内表示的是由量程只有6V、内阻为3000Ω的电压表和一只电阻箱R1共同改装成的新电压表.R2是爱护电阻,R3也是电阻箱.(1)若改装成的新电压表的量程为9V,则电阻箱R1的阻值应当调整为1_500Ω;(2)可备选用的定值电阻有以下几种规格,则R2宜选用C;A.5Ω,2.5W B.15Ω,1.0WC.15Ω,10W D.150Ω,5.0W(3)接好电路,闭合开关S,调整电阻箱R3,记录R3的阻值和改装成的电压表的示数U.测量多组数据,通过描点的方法在图(b)的坐标系中得到了一条在纵坐标上有肯定截距的直线.若该小组选定纵轴表示电压的倒数eq\f(1,U),则横轴应为eq\f(1,R2+R3);(4)该小组利用图(a)测量另一电源的电动势和内阻时,选取R2为10Ω的定值电阻,将改装好的新电压表正确地接在A、C之间.调整电阻箱R3,测出若干R3的阻值和R2上相应的电压U1.用描点的方法绘出图(c)所示的图像.依据图像,可以测出电源的电动势E=7.5V,内阻r=5.0Ω(结果均保留两位有效数字).【解析】(1)由题意可知,改装前的电压表参数为UV=6V,RV=3000Ω则其满偏电流为I=eq\f(UV,RV)=eq\f(1,500)A将其改装成新电压表,则改装后的电压表的内阻为RV′=eq\f(UV′,I)=4500Ω则可得R1=RV′-RV=1500Ω(2)由题意可知,该电路的最大电流为0.6A,则电路中最小总电阻约为Rmin=eq\f(E,Imax)=15Ω其功率为P=Ieq\o\al(2,m)R=5.4W,故选C.(3)由闭合电路欧姆定律可得E=U+eq\f(U,R2+R3)r化简可得eq\f(1,U)=eq\f(1,E)+eq\f(r,E)·eq\f(1,R2+R3)因此,若该小组选定纵轴表示电压的倒数eq\f(1,U),则横轴应为eq\f(1,R2+R3).(4)由闭合电路欧姆定律可得E=U+eq\f(U,R2)(R3+r)其中R2=10Ω化简可得eq\f(1,U)=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,E)+\f(r,10E)))+eq\f(1,10E)R3结合图(c)可得E=7.5Vr=5.0Ω8.(2024·广东名校联盟联考)“测量土豆电池的电动势和内阻”的试验中.供应有以下器材①簇新土豆一个(质量约为300g)②铜片和铁片各一块③量程为200μA、内阻为RA=500Ω的电流表A④电阻箱R(0~9999.9Ω)⑤开关及导线若干(1)请在方框内画出试验电路图.(2)先将铜片和铁片分别插入土豆中合适的位置,连接线路时,应将铜片与电流表的+(填“+”或“-”)接线柱相接.(3)甲同学依据测量数据,选用合适的坐标轴作出一线性图像,依据图像,求出了电动势和内电阻,则他作的图像可能是D.(I为电流表示数,R为电阻箱读数)A.I-R图像 B.I-eq\f(1,R)图像C.eq\f(1,I)-eq\f(1,R)图像 D.eq\f(1,I)-R图像(4)另一同学乙依据测量数据,作出了IR-I图像如图,依据图像可得该水果电池的电动势为0.88~0.92V,内电阻为4.2~4.6kΩ.(保留2位有效数字)【答案】(1)见解析图【解析】(1)因没有电压表,故本试验可以采纳安阻法测电源电动势与内阻须要电阻箱与电流表,电路图如图所示:(2)电荷从铁片一端流向铜片一端,即电流从铜片流向铁片,即铜片为正,所以应和电流表的“+”相连;(3)电阻箱阻值越大,电流表示数越小,不是线性图线,A错误;依据欧姆定律可知E=I(R
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