【物理】2020届二轮复习电学实验作业(2)

【物理】2020届二轮复习电学实验作业(2)

‎2020届二轮复习 电学实验 作业　‎ ‎(建议用时：40分钟)‎ ‎[专题通关练]‎ ‎1．(易错题)图甲游标卡尺读数为________cm，图乙螺旋测微器读数为______mm，图丙电阻箱的读数为________Ω。‎ ‎[解析]　图甲游标卡尺主尺上的读数为6.1 cm 分尺上的读数为12×0.05 mm＝0.60 mm＝0.060 cm 游标尺最终读数为6.160 cm。‎ 图乙螺旋测微器主尺读数为2.5 mm 分尺读数为10.3×0.01 mm＝0.103 mm 螺旋测微器最终读数为：2.603 mm(2.600～2.604 mm都可以)。‎ 图丙电阻箱的读数为110 Ω。‎ ‎[答案]　6.160　2.600～2.604　110‎ 易错点评：不理解游标卡尺和螺旋测微器的原理是读数出错的主要原因。‎ ‎2．(易错题)有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线。现有下列器材供选用：‎ A．电压表(0～5 V，内阻为10 kΩ)‎ B．电压表(0～15 V，内阻为20 kΩ)‎ C．电流表(0～3 A，内阻为1 Ω)‎ D．电流表(0～0.6 A，内阻为0.4 Ω)‎ E．滑动变阻器(0～10 Ω，允许通过的最大电流为2 A)‎ F．滑动变阻器(0～500 Ω，允许通过的最大电流为1 A)‎ G．学生电源(直流，电源电动势为6 V)、开关、导线若干 ‎(1)实验时，选用图甲的电路图而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________。‎ ‎(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。(用字母表示)‎ ‎(3)把图丙所示的实验器材用实线连接成实物电路图。‎ ‎(4)某同学通过实验测量得到的数据已经描在图丁所示的IU坐标系中，请用一光滑的曲线将各点连接好。‎ ‎[解析]　(1)描绘小灯泡的IU图线所测的数据需从零开始，并要多取几组数据，故滑动变阻器要起到分压的作用，又由小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样可知小灯泡内阻比较小，所以采用电流表外接法。‎ ‎(2)因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选量程为0～5 V的电压表。小灯泡的额定电流为I＝＝ A＝0.5 A，则电流表只能选D，滑动变阻器应选最大阻值较小的E，这样在实验中移动滑动变阻器的滑片时能使电路中的电流和电压有明显的变化，从而可以减小读数误差。‎ ‎(3)按题图甲连接实验电路即可，如图(a)所示。‎ ‎(4)按点连线，使图线通过尽可能多的点，不在图线上的点尽可能分布在图线的两侧，如图(b)所示。‎ ‎[答案]　(1)描绘小灯泡的IU图线所测的数据需从零开始，并要多取几组数据，故滑动变阻器要起到分压的作用，又由小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样可知小灯泡内阻比较小，所以采用电流表外接法　(2)A　D　E　(3)如图(a)所示　(4)如图(b)所示 易错点评：不能合理地选择和使用电学仪器是造成出错的主要原因。‎ ‎3．(原创题)某物理兴趣实验小组测量一量程为0.3 V的电压表的内阻，已知电压表的内阻约为300 Ω，除了待测量的电压表外，实验室还有以下实验器材：‎ A．干电池(电动势约为1.5 V，内阻可忽略不计)‎ B．电阻箱R1(最大阻值为999.9 Ω)‎ C．滑动变阻器R2(阻值范围在0～200 Ω)‎ D．滑动变阻器R3(阻值范围在0～10 Ω)‎ E．定值电阻R4(R4＝20 Ω)‎ F．定值电阻R5(R5＝200 Ω)‎ G．导线若干和两个开关S1、S2。‎ 该小组通过讨论设计了如图所示的电路，并进行了以下实验操作：‎ Ⅰ.选择好合适的实验器材后，按照电路图连接好电路，将滑动变阻器的滑片移至最左端，闭合开关S2，将电阻箱的阻值调至最大值；‎ Ⅱ.将开关S1闭合，缓慢向右移动滑动变阻器的滑片，直到待测电压表的示数为0.3 V；‎ Ⅲ.将开关S2断开，保持滑动变阻器的滑片不动，调节电阻箱的阻值，直到待测电压表的示数为0.1 V，此时读出电阻箱的示数为602.0 Ω。‎ 根据以上操作回答下列问题：‎ ‎(1)为了减小实验误差，滑动变阻器应选择________，定值电阻应选择________。(填器材所对应的物理符号)‎ ‎(2)待测电压表的内阻RV＝________ Ω。‎ ‎(3)根据该实验的测量原理以及操作过程分析，电压表内阻的测量值________(选填“>”“＝”或“<”)真实值。如果仅将待测电压表换成另一个内阻更大的电压表进行测量，其测量值的误差将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。‎ ‎[解析]　(1)该实验中，滑动变阻器采用了分压式接法，为了操作方便，应选用最大阻值较小的滑动变阻器，故选择R3；电路中的定值电阻对电路起保护作用，由于干电池的电动势为1.5 V，如果保护电阻过大，则实验将无法进行，故定值电阻应选R4。(2)根据实验原理可知(RV＋602.0 Ω)＝0.3 V，解得待测电压表的内阻RV＝301.0 Ω。(3)将开关S2断开后，调节电阻箱的阻值，当电压表的示数为原来的时，闭合电路的干路电流将减小，故路端电压增大，从而使滑动变阻器左边并联部分两端电压增大，即当电压表的示数为原来的时，电阻箱两端的电压超过电压表两端电压的2倍，导致所测量的电阻偏大，所以待测电压表内阻的测量值大于真实值；如果仅将待测电压表换成另一个内阻更大的电压表进行测量，则滑动变阻器并联部分两端电压的变化量变小，故测量值的误差将变小。‎ ‎[答案]　(1)R3　R4　(2)301.0　(3)>　变小 ‎4．(2019·湖北四地七校联考)‎ 在测定两节干电池的电动势和内阻的实验中，某同学用到的器材有一个电压表，一个电阻箱，一个定值电阻(R0＝15 Ω)，一个开关S，两节干电池，若干导线，其实验原理图如图甲所示。‎ ‎(1)在图乙的实物图中，部分电路已正确连接，请用笔画线代替导线将余下部分电路连接好。‎ ‎(2)改变电阻箱的阻值R，用电压表(量程0～1.5 V)测出定值电阻两端的电压U。下列三组电阻箱阻值R的调节范围方案中，比较合理的方案是________。‎ A．15～75 Ω B．150～750 Ω C．1 500～7 500 Ω 丙 ‎(3)开关S断开，调节电阻箱，读出其阻值R1，开关S闭合，读出电压表的示数U1；如此反复实验，测得多组正确的数据R2和U2，R3和U3，……使用测得的数据，在坐标纸上作出电压表示数的倒数与电阻箱的阻值R的关系图线如图丙所示，结合图线计算出两节干电池的电动势E＝________，内阻r＝________。(结果用a、b和R0表示)‎ ‎(4)用这个方法测得的内阻和真实值相比________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。‎ ‎[解析]　(2)根据欧姆定律，电路中的最大电流约为Imax＝＝0.1 A，所以电路中的最小电阻约为Rmin＝＝ Ω＝30‎ ‎ Ω，电压表的偏转角度一般大于量程的三分之一，故电路中的最大电阻约为Rmax＝＝＝90 Ω，所以电阻箱的最大阻值约为(90－15) Ω＝75 Ω，最小阻值等于定值电阻的阻值，所以合理的方案是A。(3)根据闭合电路欧姆定律有I＝，I＝，得＝R＋，结合题图丙有＝，＝b，解得E＝，r＝a－R0。(4)利用欧姆定律求出的电流只是R0中的电流，由于电压表的分流作用，所以内阻的测量值偏小。‎ ‎[答案]　(1)如图所示 ‎(2)A　(3)　a－R0　(4)偏小 ‎[能力提升练]‎ ‎5．(2019·重庆大联考)某学习小组根据如图甲所示的电路来测量待测电阻Rx的阻值。其主要步骤如下：‎ ‎(1)将电阻箱阻值调为9.0 Ω后接入M、N之间，闭合开关S。适当移动滑动变阻器的滑片后，保持滑片的位置不变，改变电阻箱的阻值R，得到6组电流表的示数I与R的数据如下表：‎ 电阻R/Ω ‎4.5‎ ‎6.0‎ ‎8.0‎ ‎10.5‎ ‎12.5‎ ‎14.5‎ 电流I/A ‎0.60‎ ‎0.46‎ ‎0.35‎ ‎0.27‎ ‎0.23‎ ‎0.20‎ 请根据实验数据在图乙所示的IR图象中描点并作出图线。‎ ‎(2)撤去电阻箱，将待测电阻Rx接入M、N之间，得到电流表读数为0.52 A。利用(1)中测绘的IR图象可得Rx＝________Ω，考虑到电流表存在内阻，待测电阻的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。‎ ‎(3)电池长时间使用后，可认为电动势不变，内阻增大。如果仍然用本实验装置和(1)中测绘的IR图象测定某一电阻的阻值，测量值将________(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。若想再准确测定电阻，可进行误差校正，方法是将一电阻箱接在M、N之间，调节电阻箱的阻值为7.5 Ω，仍要利用本实验装置和(1)中测绘的IR图象实现对电阻箱阻值的准确测定，应如何调节滑动变阻器？‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)横轴每格表示＝0.5 Ω，纵轴每格表示＝0.02 A，根据实验数据在IR图象中描点连线即可。(2)当I＝0.52 A时，由图象读得R＝5.3 Ω，即Rx＝5.3 Ω。设滑动变阻器滑片的位置不变时接入电路的阻值为R0，根据闭合电路欧姆定律有I＝，I与R的关系图线是通过描点得到的，根据I的值可以直接从测绘的IR图象中读得待测电阻的阻值，原理上不存在误差，即待测电阻的测量值不受影响。(3)IR图象遵循I＝，若电池的内阻r增大，则同样的R对应的I将减小，则根据图线读得待测电阻的测量值将偏大。当R＝7.5 Ω时从IR图象上读得对应的电流I＝0.37 A，若将阻值为7.5 Ω的电阻箱接在M、N之间，仍要利用本实验装置和(1)中测绘的IR图象实现对电阻箱阻值的准确测定，则需要移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为0.37 A。‎ ‎[答案]　(1)如图所示 ‎(2)5.3(5.2～5.4均可)　不受影响　(3)偏大　移动　滑动变阻器的滑片，使电流表示数为0.37 A ‎6．(2019·湖南永州联考)如图甲所示为一利用光敏电阻测量储液罐中液面高度装置的示意图。当罐中装满液体时，液面与出液口高度差为h，罐外有一竖直放置的管，管内一侧有沿竖直线排列的多个光敏电阻，另一侧有一列光强稳定的光源。液面上一浮块与一块遮光板通过定滑轮相连，遮光板可随浮块的升降在管内上下运动，光敏电阻的总长度和遮光板的总长度都为h。当储液罐内装满液体时，遮光板的上沿与最下面的光敏电阻的下边缘等高，管内的光均匀地照射在光敏电阻上，光敏电阻和仪表相连。现要求设计一电路以利用上述装置测量液面的高度。‎ 甲 为将问题简化，假设管内只有3个光敏电阻R1、R2、R3，分别位于管的上端、下端和中央；它们的暗电阻均为R＝10 kΩ，被管内光源照亮时电阻均为R′＝1.0 kΩ。给定的仪器还有：直流电源E(电动势为9‎ ‎ V，电阻不计)，3个定值电阻，阻值分别为R4＝2.5 kΩ，R5＝1.8 kΩ，R6＝1.5 kΩ；电压表V(量程为0～3 V，内阻可视为无穷大)，开关一个，导线若干。‎ 要求：当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程。‎ ‎(1)如图乙所示为某次电压表的示数为________V。‎ ‎(2)选择合适的定值电阻，在如图丙所示虚线框内画出电路图，并用题中给定的符号标明图中各元件。‎ ‎(3)液面与出液口等高时电压表的示数为________V。(结果保留两位有效数字)‎ ‎(4)若管内的光强变暗，使得光敏电阻被照亮时的阻值变为1.2 kΩ，则定值电阻的阻值应变为________kΩ，便可达到题目要求。(结果保留两位有效数字)‎ ‎[解析]　(1)电压表量程为0～3 V，每小格表示0.1 V，指针示数为1.40 V。(2)当罐内装满液体时，3个光敏电阻均受到光照射，电阻均为1.0 kΩ，可把三个光敏电阻串联后再与定值电阻Rx串联，接在直流电源两端，把电压表接在定值电阻两端，则有＝，故Rx＝1.5 kΩ，电压表应与电阻R6并联构成电路，当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程。(3)当液面与出液口等高时，光源完全被遮光板遮住，此时三个光敏电阻的阻值均为10 kΩ，则电压表的示数为U＝R6＝0.43 V。(4)若光敏电阻被照亮时的阻值变为1.2 kΩ，为使电压表满量程，则定值电阻的阻值变为R′x，R′x满足3 V＝，解得R′x＝1.8 kΩ。‎ ‎[答案]　(1)1.40　(2)如图所示 ‎(3)0.43　(4)1.8‎ 题号 内容 押题依据 核心考点 核心素养 测电源的电动势和内电阻 迁移应用伏阻法测量电源的电动势和内阻，角度新颖，综合性强 科学探究：利用图象处理实验数据，体现电学实验中的数形结合。‎ ‎　某同学仅用一个电压表、一个电阻箱、一个开关和若干导线测量某一电源的电动势E和内阻r。‎ ‎(1)请你根据上述器材，设计出测量电源的电动势和内阻的实验电路，并按你设计的实验电路进行实物连接，图甲中已连好了部分电路，要求在不变动已有电路的前提下，正确完成其余电路的连接。‎ ‎(2)实验中，该同学多次改变电阻箱的阻值R并测得对应的电压U，再根据多组R、U数据作出U图象，则U图线为图乙中的________(填“①”或“②”)图线。‎ ‎(3)该电源的电动势测量值为E测＝________V，内阻r测＝________Ω。(结果保留两位小数)‎ ‎[解析]　(1)根据所给器材设计电路图如图(a)所示，所以实验电路的实物连线图如图(b)所示。‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律可得U图线的表达式为U＝E－r，所以U图线为图乙中的①图线。‎ ‎(3)U图线的纵轴截距为该电源的电动势测量值，则E测＝1.47 V，图线的斜率绝对值为该电源内阻的测量值，有r测＝ Ω＝0.98 Ω。‎ ‎[答案]　(1)见解析图　(2)①　(3)1.47(1.46～1.48均正确)　0.98(0.96～1.00均正确)‎