【师说】2016高考物理二轮复习 专题六 物理实验 6.14 电学实验

1.2015·新课标全国卷Ⅱ电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：

待测电压表V (量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干． (1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整． (2)根据设计的电路，写出实验步骤：________________________________. (3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV′，与电压表内阻的真实值RV相比，RV′________RV(填“>”、“＝”或“<”)，主要理由是________________________________． 解析：(1)由半偏法原理知电压表应串联在电路中，又因电压表量程小于电源电动势，且电压表内阻比滑动变阻器最大阻值大得多，故滑动变阻器应采用分压接法． 答案：(1)实验电路图如下图所示 (2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻 (3)> 断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故R′V>RV(其他合理说法也可) 2．在“测定金属的电阻率”的实验中，测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图甲、乙所示，则金属丝长度的测量值为l＝________ cm，金属丝直径的测量值为d＝________ mm. 甲 乙 解析：由于刻度尺的最小分度为1 mm，读数应估读到0.1 mm. 答案：36.52(36.50～36.54均可) 0.797(0.796～0.799均可) 3．为了测定电流表A1的内阻，某同学采用如图甲所示的实验电路．其中： 1

A1是待测电流表，量程为30 mA，内阻约为100 Ω；A2是标准电流表，量程是20 mA；R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9 Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为6 V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关． (1)①实验中滑动变阻器采用了________接法(填“分压”或“限流”)． ②根据电路的实物图，在虚线框中画出实验电路图． (2)请将该同学的操作补充完整： ①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最________(填“左端”或“右端”)；将开关S2扳到接点a处，接通开关S1；调节滑动变阻器R2，使电流表A2的示数是15 mA. 乙 ②将开关S2扳到接点b处，____________________，使电流表A2的示数仍是15 mA. ③若此时电阻箱各旋钮的位置如图乙所示，则待测电流表A1的电阻Rg＝________ Ω. (3)上述实验中，无论怎样调节滑动变阻器R2的滑片位置，都要保证两只电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3的阻值应选用________． A．30 Ω B．300 Ω C．3 kΩ D．30 kΩ 解析：(2)①闭合开关之前，应使滑动变阻器连入电路的阻值最大，滑片移到最左端．②本实验使用替代法测量电流表的内阻，因此开关S2接a和接b时电流表A2的读数应该相同，开关S2接b时，需保持滑动变阻器R2的滑片不动，调节电阻箱R1.③电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻，读数为86.3 Ω.(3)当滑动变阻器R2的阻值为零时，电路中的电流6 V不能超过两个电流表的量程，由于＝300 Ω，且电流表A1有内阻，R3的阻值可选B. 20 mA答案：(1)①限流 ②如图所示 (2)①左端 ②保持滑动变阻器R2的滑片不动，调节电阻箱R1 ③86.3 (3)B 4．在测量一节干电池的电动势和内阻实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路． (1)根据图甲实验电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连线． (2)实验开始前，应先将滑动变阻器的滑片P调到________(填“a”或“b”)端．

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甲 乙 丙 (3)合上开关S1，S2接图甲中的1位置，滑动滑片P，记录下几组电压表和电流表的示数；重置滑动变阻器，S2改接图甲中的2位置，滑动滑片P，再记录几组电压表和电流表的示数．在同一坐标系内分别描点作出S2接1、2位置时，电压表示数U和电流表示数I的图象，如图丙所示．两图线均为直线，与纵轴的截距分别为UA、UB，与横轴的截距分别为IA、IB. ①S2接1位置时，作出的U－I图线是图丙中的________(填“A”或“B”)线； ②S2接2位置时，干电池电动势的测量值________真实值，内阻的测量值________真实值．(填“大于”“小于”或“等于”) 解析：(2)为保护电表，闭合开关前滑动变阻器连入电路的阻值应最大，即滑片P调到a端．(3)S2接1位置时，由于电压表的分流，使得电流的测量值偏小，而短路电流(U＝0时的电流，即图线与横轴的截距)不变，故电动势和内阻的测量值都偏小；S2接2位置时，可将电流表内阻等效到电源内阻中，即外电压和干路电流的测量值是准确的，电源电动势的测量值等于电动势的真实值，但电源内阻的测量值等于电源内阻的真实值与电流表内阻的和． 答案：(1)如图所示 (2)a (3)B 等于 大于 5.2015·四川理综用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx.已知电池的电动势约6 V，电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧．可选用的实验器材有： 电流表A1(量程0～30 mA)； 电流表A2(量程0～100 mA)； 电压表V(量程0～6 V)； 滑动变阻器R1(阻值0～5 Ω)； 滑动变阻器R2(阻值0～300 Ω)； 开关S一个，导线若干条． 某同学的实验过程如下： Ⅰ.设计如图甲所示的电路图，正确连接电路． 3

甲 Ⅱ.将R的阻值调到最大，闭合开关，逐次调小R的阻值，测出多组U和I的值，并记录．以U为纵轴，I为横轴，得到如图乙所示的图线． 乙 Ⅲ.断开开关，将Rx改接在B、C之间，A与B直接相连，其他部分保持不变．重复Ⅱ的步骤，得到另一条U－I图线，图线与横轴I的交点坐标为(I0,0)，与纵轴U的交点坐标为(0，U0)． 回答下列问题： (1)电流表应选用________，滑动变阻器应选用________； (2)由图乙的图线，得电源内阻r＝________ Ω； (3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx＝________，代入数值可得Rx； (4)若电表为理想电表，Rx接在B、C之间与接在A、B之间，滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置，两种情况相比，电流表示数变化范围________，电压表示数变化范围________．(选填“相同”或“不同”) 6解析：(1)电路总电阻可能的最小值约为20 Ω，则回路中可能的最大电流Im＝ A＝20300 mA，可见，电流表应选用A2. 若选用滑动变阻器R1，电路中电流变化范围太窄，并且当R1连入电路阻值最大时，电路中电流仍可能会超过电流表A2的量程，故应选用R2. (2)图乙中，U－I图线的斜率的绝对值等于电源内阻，由图象可知：r＝25 Ω. U0U0I0I0(4)若电表为理想电表，Rx接在B、C或A、B之间，对干路中电流无影响，故电流表示(3)由题意可知，Rx＋r＝，则Rx＝－r0. 数变化范围相同，很显然，电压表示数变化范围不相同． 答案：(1)A2 R2 (2)25 (3)－r (4)相同 不同 6．如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测． U0I0甲

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乙 (1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的部件________(选填“A”“B”或“C”)． (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况． (3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值．测量中发现，每对接点间正、反向阻值均相等，测量记录如下表．两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示． 请将记录表补充完整，在图甲的黑箱中画出一种可能的电路. 两表笔接的接点 多用电表的示数 a、b ________ Ω a、c 10.0 Ω b、c 15.0 Ω 解析：(1)多用电表使用前应进行机械调零，机械调零装置为部件A.(2)使用多用电表进行测量时，为保证电表不被损坏往往要进行试触，即让两表笔与接点短暂接触，观察指针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表．(3)黑箱中无电源且每对接点间正、反向阻值相等，多用电表读数为5 Ω，由表格数据可知，b、c间电路为a、b间5 Ω的电阻与a、c间10 Ω的电阻串联而成． 答案：(1)A (2)短暂 (3)5 电路如图所示 或

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