【物理】2019届二轮复习电学实验作业（全国通用）

【物理】2019届二轮复习电学实验作业（全国通用）

第 13 讲 电学实验 1．(2018·广东省茂名市第二次模拟)用游标卡尺测得某样品的长度 L，其示数如图 1 甲所示， 其读数为________ mm；用螺旋测微器测得该样品的外径 D，其示数如图乙所示，其读数为 ________ mm. 图 1 答案 41.75 3.629(3.627～3.630 均可) 解析 长度为 L＝41 mm＋15×0.05 mm＝41.75 mm； 外径为 D＝3.5 mm＋12.9×0.01 mm＝3.629 mm. 2．(2018·吉林省吉林市第二次调研)图 2 为测定电源电动势和内电阻的几个实验电路，回答下 列问题． 图 2 (1)由于电压表内阻不是无穷大，电流表内阻也不是零，这些都会对实验结果造成影响． ①四个电路图中_______(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)电动势和内电阻测量值都偏小． ②四个电路图中________(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)电动势的测量值无系统误差． (2)若甲图中电流表可视为理想电表，采用图象法处理测量数据．若纵坐标为电阻箱的读数 R， 则横坐标为________(选填“I”或“1 I ”)，此时描点连线所得才为一条直线．该直线的斜率表 示________(用物理量符号表示)，直线与纵轴截距绝对值表示________(用物理量符号表示)． 答案 (1)①乙丁 ②甲丙 (2)1 I E r 解析 (1)题图乙、丁电路图中，误差来自电压表的分流，当外电路断开时测量值应为将电压 表并联在电源两端后电压表两端的电压，所以测量出的电动势偏小，而内电阻应视为电压表 与内电阻并联后的电阻，所以测量的内电阻偏小；题图甲、丙中误差均来自于电流表内阻， 所以测出的内电阻偏大，而当外电阻断路时，电流表的分压作用可忽略，则测出的电动势是 准确的； (2)题图甲中，根据闭合电路欧姆定律可知：I＝ E R＋r ，变形可得：R＝E I －r，所以横坐标应用 1 I ，得出的图象才能为直线．根据图象的性质可知，图象的斜率表示电动势 E；直线与纵轴截 距的绝对值表示内阻 r. 3．(2018·湖北省十堰市调研)某同学用图 3 甲所示电路测量一段金属丝的电阻率，待测金属丝 粗细均匀，阻值约为 100 Ω.备选器材如下： A．量程为 5 mA、内阻 r1＝50 Ω的电流表 B．量程为 0.6 A、内阻 r2＝0.2 Ω的电流表 C．量程为 6 V、内阻 r3 约为 15 kΩ的电压表 D．最大阻值为 15 Ω、最大允许电流为 2 A 的滑动变阻器 E．定值电阻 R1＝5 Ω F．定值电阻 R2＝500 Ω G．电动势 E＝6 V、内阻很小的直流电源 H．开关一个、导线若干 I．螺旋测微器、刻度尺 (1)该同学用螺旋测微器测待测金属丝的直径如图乙所示，则螺旋测微器的示数 D＝ ________mm. 图 3 (2)电压表的示数记为 U，所选用电流表的示数记为 I，则该金属丝的电阻的表达式 Rx＝ __________. 答案 (1)5.895(5.893～5.898 均可) (2)R1U－Ir1 Ir1＋R1 解析 (1)由题图可知，其示数为 5.5 mm＋39.5×0.01 mm＝5.895 mm(5.893～5.898 均可) (2)由电路知识得：U＝Ir1＋ Ir1 R1 ＋I Rx 整理得：Rx＝R1U－Ir1 Ir1＋R1 . 4．(2018·四川省第二次“联测促改”)为测量某微安表 G(量程 200 μA，内阻大约 2 200 Ω)的 内阻，有以下器材可供选择： A．电压表(0～3 V) B．电压表(0～15 V) C．滑动变阻器(0～10 Ω) D．滑动变阻器(0～1 kΩ) E．电源 E(电动势约为 6 V) F．电阻箱 RZ(最大阻值为 9 999 Ω) 开关 S 一个，导线若干． (1)按图 4 甲原理图完成图乙中的实物连线． 图 4 (2)实验过程为： 合上开关 S，先调节 R 使电压表读数为 U，再调节电阻箱(此时电压表读数几乎不变)，使微 安表指针为满偏，记下此时电阻箱值为 R1＝8 056 Ω； 先调节 R，使电压表读数为 2 3U，再调节电阻箱(此时电压表读数几乎不变)，使微安表指针为 满偏，记下此时电阻箱值(如图 5 所示)为 R2. 图 5 电压表应选________，滑动变阻器应选________(填字母代号)，电阻箱的读数 R2＝_______ Ω， 待测微安表的内阻是________ Ω. 答案 (1)如图所示 (2)A C 4 653 2 153 解析 (2)因为电源电动势约为 6 V，B 电压表量程太大，故电压表选 A，但操作时，需注意 不能超过 A 电压表的量程．要使调节电阻箱时电压表读数几乎不变，微安表内阻应远大于滑 动变阻器阻值，故滑动变阻器选 C；由题图可知，电阻箱的读数 R2＝4 653 Ω； 由题意知(Rg＋R1)Ig＝U，(Rg＋R2)Ig＝2 3U 联立解得，待测微安表的内阻 Rg＝2 153 Ω. 5．(2018·山东省淄博市模拟)某学习小组欲精确测量电阻 Rx 的阻值，有下列器材供选用： A．待测电阻 Rx(约 300 Ω) B．电压表 V(3 V，内阻约 3 kΩ) C．电流表 A1(10 mA，内阻约 5 Ω) D．电流表 A2(20 mA，内阻约 5 Ω) E．滑动变阻器 R1(0～20 Ω，额定电流 2 A) F．滑动变阻器 R2(0～2 000 Ω，额定电流 0.5 A) G．直流电源 E(3 V，内阻约 1 Ω) H．开关、导线若干 (1)甲同学根据以上器材设计成用伏安法测量电阻的电路，并满足 Rx 两端电压能从 0 开始变化 进 行 多 次 测 量 ． 则 电 流 表 应 选 择 ________( 填 “A1” 或 “A2”) ； 滑 动 变 阻 器 应 选 择 ________(填“R1”或“R2”)；请在方框中帮甲同学完成实验原理电路图． (2)乙同学经过反复思考，利用所给器材设计出了如图 6 所示的测量电路，具体操作如下： 图 6 ①如图所示连接好实验电路，闭合开关 S1 前调节滑动变阻器 R1、R2 的滑片至适当位置； ②闭合开关 S1，断开开关 S2，调节滑动变阻器 R1、R2 的滑片，使电流表 A1 的示数恰好为电 流表 A2 的示数的一半，即 I1＝1 2I2； ③闭合开关 S2 并保持滑动变阻器 R2 的滑片位置不变，读出电压表 V 和电流表 A1 的示数，分 别记为 U、I； ④则待测电阻的阻值 Rx＝__________. (3)比较甲、乙两同学测量电阻 Rx 的方法，你认为哪位同学的方法更有利于减小系统误差？答： ________同学(填“甲”或“乙”)，理由是____________________________． 答案 (1)A1 R1 如图所示 (2)④U I (3)乙 采用乙同学的电路，待测电阻两端电压和通过的电流均为实际值 解析 (1)若满足 Rx 两端电压能从 0 开始变化进行多次测量，滑动变阻器一定采用分压式接 法，为调节的方便，滑动变阻器选择 R1；Rx 的电流最大值 I＝ E Rx ＝10 mA，所以电流表选择 A1；因 Rx> rArV是大电阻，所以采用电流表内接法，电路图如图所示， (2)闭合开关 S1，断开开关 S2 时，当 I1＝1 2I2，此时 Rx＝r1＋R2；闭合开关 S2 并保持滑动变阻 器 R2 的滑片位置不变，读出电压表 V 和电流表 A1 的示数，分别记为 U、I，r1＋R2＝U I ，所 以 Rx＝U I ； (3)甲同学因电压的测量值偏大，所以电阻的测量值偏大，乙同学的测量值系统误差小，所以 乙同学的方法更好． 6．(2018·湖南省常德市一模)某学习小组的同学在研究性学习过程中，用伏安法研究某电子元 件 R1(6 V,2.5 W)的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材： A．直流电源(6 V，内阻不计) B．电流表 G(满偏电流 3 mA，内阻 Rg＝10 Ω) C．电流表 A(0～0.6 A，内阻未知) D．滑动变阻器 R(0～20 Ω，5 A) E．滑动变阻器 R′(0～200 Ω，1 A) F．定值电阻 R0(阻值 1 990 Ω) G．开关与导线若干 (1)根据题目提供的实验器材，请你设计出测量电子元件 R1 伏安特性曲线的电路原理图(R1 可 用“ ”表示，画在虚线方框内)． (2)在实验中，为了操作方便且能够准确地进行测量，滑动变阻器应选用________．(填写器材 序号) (3)将上述电子元件 R1 和另一电子元件 R2 接入如图 7 甲所示的电路中，它们的伏安特性曲线 分别如图乙中 Oa、Ob 所示．电源的电动势 E＝6.0 V，内阻忽略不计．调节滑动变阻器 R3， 使电子元件 R1 和 R2 消耗的电功率恰好相等，则此时电子元件 R1 的阻值为________ Ω，R3 接 入电路的阻值为________ Ω.(结果均保留两位有效数字) 图 7 答案 (1)见解析图 (2)D (3)5.0 10 解析 (1)描绘伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；由 题意可知，没有电压表，需要用已知内阻的电流表 G 与定值电阻 R0 串联测电压，电压表内 阻为 10 Ω＋1 990 Ω＝2 000 Ω，电压表内阻远大于电子元件 R1 的电阻，电流表应采用外接法， 电路图如图所示． (2)滑动变阻器采用分压式接法，所以在选择时选择总阻值较小的滑动变阻器 D，便于调节． (3)电子元件 R1 和 R2 消耗的电功率恰好相等，说明它们的电压和电流相等，由题图乙可知， 此时 R1、R2 两端的电压为 U＝1.5 V，I＝0.3 A，根据欧姆定律得： R1＝U I ＝1.5 0.3 Ω＝5.0 Ω 根据串联电路特点可知，此时流过 R3 的电流为： I′＝I＝0.3 A， R3 两端的电压为：U′＝E－2U＝6 V－1.5×2 V＝3 V， 则 R3＝U′ I′ ＝ 3 0.3 Ω＝10 Ω. 7．(2018·山东省淄博市仿真模拟)某物理兴趣小组设计了如图 8 甲所示的欧姆表电路，通过控 制开关 S 和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率．所用器材如下： A．干电池：电动势 E＝1.5 V，内阻 r＝0.5 Ω B．电流表 G：满偏电流 Ig＝1 mA，内阻 Rg＝150 Ω C．定值电阻 R1＝1 200 Ω D．电阻箱 R2 和 R3：最大阻值均为 999.9 Ω E．电阻箱 R4：最大阻值为 9 999 Ω F．开关一个，红、黑表笔各 1 支，导线若干 图 8 (1)该实验小组按图甲正确连接好电路．当开关 S 断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱 R2＝________ Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻 R 内，则 R 内 ＝________ Ω，欧姆表的倍率是________(选填“×1”或“×10”)． (2)闭合开关 S. 第一步：调节电阻箱 R2 和 R3，当 R2＝________ Ω且 R3＝________ Ω时，将红、黑表笔短接， 电流表再次满偏； 第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱 R4，调节 R4，当电流表指针指向如图乙所示的位置时， 对应的欧姆表的刻度值为________ Ω. 答案 (1)149.5 1 500 ×10 (2)14.5 150 100 解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知欧姆表的内阻为：R 内＝E I ＝ 1.5 0.001 Ω＝1 500 Ω， 则 R2＝R 内－R1－Rg－r＝(1 500－1 200－150－0.5)Ω ＝149.5 Ω. 中值电阻应为 1 500 Ω，根据多用电表的刻度设置可知，表盘上只有两种挡位，若为×1，则 中值电阻太大，不符合实际，故欧姆表倍率应为“×10”． (2)为了得到“×1”倍率，应让满偏时对应的电阻为 150 Ω， 电流为 I1＝1.5 150 A＝0.01 A， 此时通过表头的电流为 0.001 A， 则通过 R3 的电流应为： 0．01 A－0.001 A＝0.009 A， 并联电阻为：R3＝0.001×150＋1 200 0.009 Ω＝150 Ω， 又 R2＋r＝1.5－150＋1 200×0.001 0.01 Ω＝15 Ω， 故 R2＝15 Ω－0.5 Ω＝14.5 Ω； 题图所示电流为 0.60 mA，则总电流为 6.0 mA 则总电阻为：R 总＝1.5 6.0 ×103 Ω＝250 Ω， 故待测电阻为：R 测＝250 Ω－150 Ω＝100 Ω. 8．(2018·河北省衡水中学模拟)学习了“测量电源的电动势和内阻”后，物理课外活动小组自 制了一个西红柿电池组，设计了如图 9 所示的实验电路测定电流表的内阻，并用多种方法测 量该电池组的电动势与内阻，请协助完成实验． 图 9 (1)闭合开关 S1 和 S2，调节电阻箱并记录电阻箱的示数 R、电流表(灵敏)的示数 I0 和电压表的 示数 U0，由此可知电流表的内阻 RA 为________(用上述量表示)． (2)闭合开关调节 R，仅读出电流表的示数 I 和电压表的示数 U，并测出多组数据，作出 U－I 图线可得出电池组的电动势和内阻，此种方法测量的电动势与真实值相比________(填“偏 大”“偏小”或“相等”)，内阻的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或 “相等”)． (3)断开 S1 闭合 S2，仅由多组电流表示数 I 和电阻箱的示数 R，运用实验数据作出1 I －R 图线 为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为 k，纵截距为 b，则该电池组的电动势为________，内 阻为__________(用 k、b、RA 表示)． 答案 (1)U0 I0 －R (2)偏小 偏小 (3)1 k b k －RA 解析 (1)由部分电路欧姆定律可知 R＋RA＝U0 I0 ， 故 RA＝U0 I0 －R. (2)用两表进行测量，误差源于电压表的分流作用，根据闭合电路欧姆定律可知： E＝U＋ I＋ U RV r， 变形得到：U＝ RV RV＋rE－ RVr RV＋rI， 可知斜率 RVr RV＋r

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