电学实验题之图像利用.docx
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电学实验题之图像利用
电学实验题——图像的利用
1.某同学做“测量金属丝电阻率”的实验。
①首先,他用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,并求出其平均值作为金属丝的直径d。
其中某次测量如图3所示,这次测量对应位置金属导线的直径为__________________mm;
②然后他测量了金属丝的电阻。
实验中使用的器材有:
a.金属丝(长度x0为1.0m,电阻约5Ω~6Ω)
b.直流电源(4.5V,内阻不计)
c.电流表(200mA,内阻约1.0Ω)
d.电压表(3V,内阻约3kΩ)
e.滑动变阻器(50Ω,1.5A)
f.定值电阻R1(5.0Ω,1.5A)
g.定值电阻R2(10.0Ω,1.0A)
h.定值电阻R3(100.0Ω,1.0A)
i.开关,导线若干
该同学实验时的电路图如图4所示,且在实验中两块电表的读数都能接近满偏值,定值电阻应该选_____________(选填“R1”、“R2”或“R3”);
③该同学根据测量时电流表的读数I、电压表的读数U描绘的U—I图象如图5所示,根据图象可以求得金属丝的电阻为Rx=Ω
④设法保持金属丝的温度不变,而逐渐减小上述金属丝(长度为x0)接入电路的长度x,当电压表的示数保持不变时,下列图象中正确反映了金属丝电阻消耗的功率P随x变化规律的是
ABCD
2.某同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。
已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约为1Ω;电压表(量程0~3V,内阻3kΩ),电流表(量程0~0.6A,内阻1.0Ω),滑动变阻器有R1(最大阻值10Ω,额定电流2A)和R2(最大阻值100Ω,额定电流0.1A)各一只。
①实验中滑动变阻器应选用。
(选填“R1”或“R2”)
②根据图甲在实物图乙中连线使之为实验电路。
③在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的电压与电流关系图线,根据图线
求出的电源电动势E=V,内阻r=Ω。
3.某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。
该同学想测量一下这个电池的电动势E和内电阻
,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为9.999
,可当标准电阻用)一只电流表(量程
=0.6A,内阻
)和若干导线。
①请根据测定电动势E内电阻
的要求,设计图4中器件的连接方式,画线把它们连接起来。
②接通开关,逐次改变电阻箱的阻值
,读出与
对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值
时,其对应的电流表的示数如图5所示。
处理实验数据时首先计算出每个电流值I的倒数
;再制作R-
坐标图,如图6所示,图中已标注出了(
)的几个与测量对应的坐标点,请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。
③在图6上把描绘出的坐标点连成图线。
④根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E=V,内电阻
。
4.某同学设计了一个如图7所示的实验电路,用以测定电源电动势和内阻,使用的实验器材为:
待测干电池组(电动势约3V)、电流表(量程0.6A,内阻小于1Ω)、电阻箱(0~99.99Ω)、滑动变阻器(0~10Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。
考虑到干电池的内阻较小,电流表的内阻不能忽略。
(1)该同学按图7连线,通过控制开关状态,测得电流表内阻为0.20Ω。
试分析该测量产生误差的原因是_________________________________________。
(2)简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤:
①_______________________________________________________________________;
②_______________________________________________________________________;
(3)图8是由实验数据绘出的
图像,由此求出待测干电池组的电动势E=____________V、内阻r=_____________Ω。
(计算结果保留三位有效数字)
5.甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。
实验器材有:
待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表V(量程为1.5V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99Ω);单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,导线若干。
①先测电阻R1的阻值。
请将甲同学的操作补充完整:
闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数U1,保持电阻箱示数不变,,读出电压表的示数U2。
则电阻R1的表达式为R1=。
②甲同学已经测得电阻R1=4.8Ω,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值。
该同学的做法是:
闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图所示的
图线,则电源电动势E=V,电阻R2=Ω。
③利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1,乙同学测电源电动势E和电阻R2的阻值的做法是:
闭合S1,将S2切换到b,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了相应的
图线,根据图线得到电源电动势E和电阻R2。
这种做法与甲同学的做法比较,由于电压表测得的数据范围(选填“较大”、“较小”或“相同”),所以同学的做法更恰当些。
6.实验室中准备了下列器材:
待测干电池(电动势约1.5V,内阻约1.0Ω)电流表G(满偏电流1.5mA,内阻10Ω)
电流表A(量程0~0.60A,内阻约0.10Ω)滑动变阻器R1(0~20Ω,2A)
滑动变阻器R2(0~100Ω,1A)定值电阻R3=990Ω,开关S和导线若干
①小明同学选用上述器材(滑动变阻器只选用了一个)测定一节干电池的电动势和内阻。
为了能较为准确地进行测量和操作方便,实验中选用的滑动变阻器,应是______。
(填代号)
②请在方框中画出他的实验电路图。
③右下图为小明根据实验数据作出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由该图线可得:
被测干电池的电动势E=______V,内阻r=______Ω。
7.如图甲所示是一种测量电容的实验电路图,实验是通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电至电压U时所带的电荷量Q,从而再求出待测电容器的电容C。
某同学在一次实验时的情况如下:
a.根据图甲所示的电路图接好实验电路;
b.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使小量程电流表的指针偏转接近满刻度,记下此时电流表的示数I0=490μA,电压表的示数U0=8.0V(I0、U0分别是电容器放电时的初始电流和电压);
c.断开开关S,同时开始计时,每隔5s或10s测一次电流i值,将测得数据填入表格,并标示在坐标纸上(时间t为横坐标,电流i为纵坐标)如图乙中黑点所示。
根据上述实验,回答下列问题:
①在图乙中画出i-t图线;
②在①中,描绘的图线与坐标轴所围成面积的物理意义是____________;
③该电容器的电容为__________F(结果保留两位有效数字)。
8.根据闭合电路欧姆定律,用图1所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。
图中R0是定值电阻,通过改变R的阻值,测出R0两端的对应电压U12,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的。
根据实验数据在
-R坐标系中描出坐标点,如图2所示。
已知R0=150Ω,请完成以下数据分析和处理。
图1
图2
(1)图2中电阻为________Ω的数据点应剔除;
(2)在坐标纸上画出
-R关系图线;
(3)图线的斜率是________(V-1·Ω-1),由此可得电池电动势Ex=________V。
9.硅光电池在无光照时不产生电能,可视为一电子元件。
某实验小组设计如图甲电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性。
图中电压表V1量程选用3V,内阻为6.0kΩ;电压表V2量程选用15V,内阻约为30kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12V,内阻不计。
①根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路。
②用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V1、V2的示数U1、U2。
(ⅰ)某次测量时,电压表V1示数如图丙,则U1=________V,可算出通过硅光电池的反向电流大小为________mA(保留两位小数)。
(ⅱ)该小组测出大量数据,筛选出下表所示的9组U1、U2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix(表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系,标出了与表中前5组Ux、Ix数据对应的5个坐标点。
请你标出余下的4个坐标点,并绘出Ix-Ux图线。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
U1/V
0.00
0.00
0.06
0.12
0.24
0.42
0.72
1.14
1.74
U2/V
0.0
1.0
2.1
3.1
4.2
5.4
6.7
8.1
9.7
Ux/V
0.0
-1.0
-2.0
-3.0
-4.0
-5.0
-6.0
-7.0
-8.0
Ix/mA
0.00
0.00
-0.01
-0.02
-0.04
-0.07
-0.12
-0.19
-0.29
(ⅲ)由Ix-Ux图线可知,硅光电池无光照下加反向电压时,Ix与Ux成________(填“线性”或“非线性”)关系。
10.要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作。
已选用的器材有:
电池组(电动势为4.5V,内阻约1Ω);
电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);
电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);
电键一个、导线若干。
①实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)。
A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)
B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)
②实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)。
③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。
如果将这个小灯泡接到电动势为1.5V,内阻为5Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是________W。
11.某同学利用图甲所示的电路描绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,现有电源(电动势6V,内阻不计)、电压表(0~3V,内阻约3kΩ)、开关和导线若干。
其它可供选用的器材如下:
A.电流表(0~250mA,内阻约5Ω)B.电流表(0~0.6A,内阻约0.2Ω)
C.滑动变阻器(0~10Ω)D.滑动变阻器(0~50Ω)
①为减小测量误差并便于操作,在实验中电流表应选用______,滑动变阻器应选用______。
(选填器材前的字母)
②图乙是实验器材的实物图,图中已连接了部分导线。
请根据图甲补充完成图乙中实物间的连线。
③实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图丙所示。
如果将这个小灯泡接到电动势为3.0V、内阻为5.0Ω的电源两端,小灯泡消耗的功率是________W(结果保留两位有效数字)。
④实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及小灯泡消耗的功率P也随之变化。
下列各示意图中正确反映P−U2关系的是______。
ABCD
参考答案:
1.①0.526(3分)
(0.524~0.528)
②R2(3分)
③5.2(3分)
(4.9~5.5)
④B(3分)
2.①R12分②答案见下图,正确得2分
③1.472分0.932分
3.①见答图4②见答图6③见答图6④1.5(1.46~1.54);0.3(0.25~0.35)
4.【答案】
(1)并联电阻箱后线路总阻值减小,从而造成总电流增大
(2)①调节电阻箱R,断开开关K,将开关S接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数;
②断开开关D,再次调节电阻箱R,将开关S接D,记录电阻箱的阻值和电流表示数
(3)2.812.33
【分析】测定电源电动势和内阻实验的原理知,此种接法出现误差的原因是电流表的分压作用。
而R=r+r安,
图线的斜率表示电源电动势的倒数,据此得出电动势E=2.81v,内阻r=2.33Ω。
有的考生不能正确理解
图象的物理意义,从而无法得出正确的答案。
属于难题。
【高考考点】用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻实验
【易错点】有些同学不知
图象的物理意义
【备考提示】用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻实验是中学需重点掌握的实验
5.①将s2切换到b,
②1.43(或
),1.2;③较小,甲。
6.①R1②见右图③1.46,0.75
7.①如图
②电容器充电到电压为U0时所带的电荷量
③1.0×10-3
8.答案:
(1)80.0
(2)如解析图所示 (3)0.00444 1.50
解析:
(1)图中偏离图线较远的点要舍去,所以电阻为80.0Ω的数据点应剔除;
(2)在坐标纸画一条平滑曲线,如图所示。
(3)图线的斜率k=
V-1·Ω-1=0.00444V-1·Ω-1,根据闭合电路欧姆定律可得,
,整理得,
,即,
=0.00444,则电池电动势Ex=1.50V。
9.答案:
①见解析图 ②(ⅰ)1.40 0.23 (ⅱ)见解析图 (ⅲ)非线性
①连线如图所示。
②(ⅰ)由图丙可知电压表V1的示数U1=1.40V,通过硅光电池的电流等于通过电压表V1的电流,即I=
=
A=0.23mA。
(ⅱ)描点绘出Ix-Ux图线如图所示。
(ⅲ)由(ⅱ)中描绘出的Ix-Ux图线可知,硅光电池在无光条件下加反向电压时,Ix与Ux成非线性关系。
10.(3)①由R=
=15Ω知小灯泡的电阻为15Ω,为调节方便,应选最大阻值为20Ω的滑动变阻器,即选A。
②因实验要求灯泡两端电压从零逐渐增大,所以应采用分压电路,又灯泡电阻远小于电压表内阻,所以电流表应采用外接法,选项B正确。
③将灯泡接到电源上时,作出电源的I-U图象如图所示,读得两图线的交点坐标U=1.0V、I=0.1A,即为此时灯泡两端的电压及通过灯泡的电流,则小灯泡消耗的功率P=UI=1.0V×0.1A=0.1W。
11.①A………………………………………………………………………………(2分)
C………………………………………………………………………………(2分)
②答案如下图……………………………………………………………………(2分)
③0.38……………………………………………………………………………(3分)
④A………………………………………………………………………………(3分)
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- 电学 实验 图像 利用