高三一轮复习24电学实验答案版.docx
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高三一轮复习24电学实验答案版
第7章恒定电流
第3节电学实验
一、伏安法测电阻
★命题点一 教材原型实验
✧例题
例1
某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图6甲,由图可知其长度为L=________mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙,由图可知其直径D=________mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻R,表盘的示数如图7,则该电阻的阻值约为________Ω.
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R
电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω)电流表A2(量程0~30mA,内阻约30Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ)电压表V2(量程0~15V,内阻约25kΩ)
直流电源E(电动势4V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)
开关S、导线若干
为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,某同学设计了如图所示的电路,请指出3处不妥之处:
①__________________________________;
②__________________________________;
③__________________________________.
答案
(1)50.15
(2)4.700 (3)120 (4)①电流表应选A2 ②电流表应采用外接法 ③滑动变阻器应采用分压式接法
✧针对训练
1.实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,再利用图9甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度.
可供使用的器材有:
电流表:
量程0.6A,内阻约0.2Ω;电压表:
量程3V,内阻约9kΩ;
滑动变阻器R1:
最大阻值5Ω;滑动变阻器R2:
最大阻值20Ω;
定值电阻:
R0=3Ω;电源:
电动势6V,内阻可不计;
开关、导线若干.
回答下列问题:
(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至________端(填“a”或“b”).
(2)在实物图10中,已正确连接了部分导线,请根据图9甲电路完成剩余部分的连接.
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图9乙所示,读数为________V.
(4)导线实际长度为________m(保留两位有效数字).
答案
(1)R2 a
(2)如图所示
(3)2.30(2.29~2.31均正确) (4)94(93~95均正确)
★命题点二 实验拓展创新电阻测量的六种方法
1.伏安法
电路图
特点:
大内小外(内接法测量值偏大,测大电阻时应用内接法测量,测小电阻时应采用外接法测量)
2.安安法
若电流表内阻已知,则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用.
(1)如图15甲所示,当两电流表所能测得的最大电压接近时,如果已知
的内阻R1,则可测得
的内阻R2=
.
(2)如图乙所示,当两电流表的满偏电压UA2≫UA1时,如果已知
的内阻R1,
串联一定值电阻R0后,同样可测得
的电阻R2=
.
3.伏伏法
若电压表内阻已知,则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用.
(1)如图16甲所示,两电压表的满偏电流接近时,若已知
的内阻R1,则可测出
的内阻R2=
R1.
(2)如图乙所示,两电压表的满偏电流IV1≪IV2时,若已知
的内阻R1,
并联一定值电阻R0后,同样可得
的内阻R2=
.
4.等效法测电阻
如图17所示,先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上,读出电流表示数I;然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数仍为I,则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值.
5.比较法测电阻
如图18所示,读得电阻箱R1的阻值及
、
的示数I1、I2,可得Rx=
.
如果考虑电流表内阻的影响,则I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2).
6.半偏法测电流表内阻
电路图如图19所示
实验步骤:
(1)断开S2,闭合S1,调节R0,使
的示数满偏为Ig;
(2)保持R0不变,闭合S2,调节电阻箱R,使
的示数为
;
(3)由上可得RA=R.
✧针对训练
5.用以下器材测量待测电阻Rx的阻值
A.待测电阻Rx:
阻值约为200Ω;
B.电源E:
电动势为3.0V,内阻可忽略不计;
C.电流表A1:
量程为0~10mA,内电阻r1=20Ω;
D.电流表A2:
量程为0~20mA,内电阻约为r2≈8Ω;
E.定值电阻R0:
阻值R0=80Ω;
F.滑动变阻器R1:
最大阻值为10Ω;
G.滑动变阻器R2:
最大阻值为200Ω;
H.单刀单掷开关S,导线若干.
(1)为了测量电阻Rx,现有甲、乙、丙三位同学设计了以下的实验电路图(如图25),你认为正确的是________;(填“甲”“乙”或“丙”)
(2)滑动变阻器应该选________;在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于________端;(填“a”或“b”)
(3)若某次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2.则Rx的表达式为:
Rx=________.
答案
(1)乙
(2)R1 b (3)
二、描绘小灯泡伏安特性曲线
★命题点一 教材原型实验
✧例题
例1
小华和小明在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,将实验数据记录在下表中:
电压U/V
0.00
0.20
0.40
0.70
1.00
1.30
1.70
2.10
2.50
电流I/A
0.00
0.14
0.24
0.26
0.37
0.40
0.43
0.45
0.46
(1)实验室有两种滑动变阻器供选择:
A.滑动变阻器(阻值范围0~10Ω、额定电流3A)
B.滑动变阻器(阻值范围0~2000Ω、额定电流1A)
实验中选择的滑动变阻器是________.(填写字母序号)
(2)在图2甲中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整.
(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应滑至________(选填“左”或“右”)端.
(4)利用表中数据,在图乙中画出小灯泡的U-I图线.
(5)他们在U-I图象上找到小灯泡工作电压为2.0V时坐标点,计算此状态的电阻值时,小明提出用图象上该点曲线斜率表示小灯泡的阻值;小华提出该点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡的阻值.你认为________(选填“小华”或“小明”)的方法正确.
答案
(1)A
(2)见解析图 (3)左 (4)见解析图(5)小华
✧针对训练
1.某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3kΩ)、电流表(内阻约为1Ω)、定值电阻等.
(1)使用多用电表粗测元件X的电阻,选择“×1”欧姆挡测量,示数如图3(a)所示,读数为________Ω.据此应选择图中的________(填“(b)”或“(c)”)电路进行实验;
(2)连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验;
(3)如图(d)是根据实验数据作出的U-I图线,由图可判断元件________(填“X”和“Y”)是非线性元件;
(4)该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21Ω的定值电阻,测量待测电池的电动势E和内阻r,电路图如图(e)所示,闭合S1和S2,电压表读数为3.00V;断开S2,读数为1.00V.利用图(d)可算得E=________V.r=________Ω(结果均保留两位有效数字,视电压表为理想电压表).
答案
(1)10 (b)
(2)增大 (3)Y (4)3.2 0.50
2.某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件,该电学元件上标有“最大电流不超过6mA,最大电压不超过7V”,同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线,他们设计的一部分电路如图4所示,图中定值电阻R=1kΩ,用于限流;电流表量程为10mA,内阻约为5Ω;电压表(未画出)量程为10V,内阻约为10kΩ;电源电动势E为12V,内阻不计.
(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择:
A.阻值0~200Ω,额定电流0.3A
B.阻值0~20Ω,额定电流0.5A
应选的滑动变阻器是________(填“A”或“B”).
正确接线后,测得数据如下表:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U/V
0.00
3.00
6.00
6.16
6.28
6.32
6.36
6.38
6.39
6.40
I/mA
0.00
0.00
0.00
0.06
0.50
1.00
2.00
3.00
4.00
5.50
(2)由以上数据分析可知,电压表应并联在M与________之间(填“O”或“P”);
(3)将题图中电路图补充完整;
(4)从表中数据可知,该电学元件的电阻的特点是:
______________________________
________________________________________________________________________.
答案
(1)A
(2)P (3)
(4)当元件两端的电压小于6V时,元件电阻非常大,不导电;当元件两端电压大于6V时,随着电压的升高而电阻变小
★命题点二 实验拓展创新
✧例题
例2
某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线,要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整.可供该同学选用的器材除开关、导线外,还有:
电压表V1(量程0~3V,内阻等于3kΩ)
电压表V2(量程0~15V,内阻等于15kΩ)
电流表A1(量程0~200mA,内阻等于10Ω)
电流表A2(量程0~3A,内阻等于0.1Ω)
滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流2A)
滑动变阻器R2(0~1kΩ,额定电流0.5A)
定值电阻R3(阻值等于1Ω)
定值电阻R4(阻值等于10Ω)
定值电阻R5(阻值等于1kΩ)
电源E(E=6V,内阻不计)
(1)请画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.
(2)该同学描绘出的I-U图象应是下图中的________.
答案
(1)
(2)B
✧针对训练
3.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5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6kΩ;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.
某次测量时,电压表V1示数如图丙所示,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).
答案
(1)连线如图所示
(2)1.40 0.23
三、测电源电动势和内阻
★命题点一 教材原型实验
✧例题
例1
用如图3所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材:
待测电源(电动势约3V,内阻约2Ω),保护电阻R1(阻值10Ω)和R2(阻值5Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.
实验主要步骤:
(ⅰ)将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;
(ⅱ)逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;
(ⅲ)以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位);
(ⅳ)求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.
回答下列问题:
(1)电压表最好选用________;电流表最好选用______.
A.电压表(0~3V,内阻约15kΩ)
B.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
C.电流表(0~200mA,内阻约2Ω)
D.电流表(0~30mA,内阻约2Ω)
(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大.两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________.
A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱
B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱
C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱
(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=________,r=________,代入数值可得E和r的测量值.
答案
(1)A C
(2)C
(3)ka k-R2
✧针对训练
1.利用图4所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻,要求尽量减小实验误差.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R1(0~20Ω)E.滑动变阻器R2(0~200Ω)
F.定值电阻R0=1ΩG.开关一个,导线若干
(1)实验中电压表应选用________,滑动变阻器应选用________(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,电压表的读数变化都非常小.同学们讨论后,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.
某位同学记录了6组数据,对应的点已经标在坐标纸上.在图5坐标纸上画出U-I图线,并根据所画图线可得出干电池的电动势E=______V,内电阻r=________Ω.(结果均保留两位有效数字)
答案
(1)B D
(2)
1.5 0.14(0.13~0.18)
2.利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻.要求尽量减小实验误差.
(1)应该选择的实验电路是图6中的________(选填“甲”或“乙”).
(2)现有电流表(0~0.6A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15V)
B.电压表(0~3V)
C.滑动变阻器(0~50Ω)
D.滑动变阻器(0~500Ω)
实验中电压表应选用__________;滑动变阻器应选用__________.(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如表所示,其中5组数据的对应点已经标在图7中,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线.
序号
1
2
3
4
5
6
电压U(V)
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I(A)
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=________V,内电阻r=________Ω.
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化.下列示意图中正确反映P-U关系的是________.
答案
(1)甲
(2)B C (3)
(4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85) (5)C
3.手机、电脑等电器已经普及到人们的日常生活中,这些电器都要用到蓄电池.某同学利用下列器材测定一节蓄电池的电动势和内阻.蓄电池的电动势约为3V.
A.量程是0.6A,内阻约为0.5Ω的电流表;
B.量程是3V,内阻是6kΩ的电压表;
C.量程是15V,内阻是30kΩ的电压表;
D.阻值为0~1kΩ,额定电流为0.5A的滑动变阻器;
E.阻值为0~10Ω,额定电流为2A的滑动变阻器;
F.定值电阻4Ω,额定功率4W;
G.开关S一个,导线若干.
(1)为了减小实验误差,电压表应选择________(填器材代号),图8中的导线应连接到________处(填“①”或“②”),改变滑动变阻器阻值的时候,为了使电压表和电流表的读数变化比较明显,滑动变阻器应选择________(填器材代号).
(2)用
(1)问中的实验电路进行测量,读出电压表和电流表的读数,画出对应的U-I图线如图9所示,由图线可得该蓄电池的电动势E=______V,内阻r=______Ω.(结果保留两位有效数字)
答案
(1)B ① E
(2)3.2 1.3
★命题点二 实验拓展创新
✧例题
例2
图10甲是利用两个电流表A1和A2测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图.图中S为开关,R为滑动变阻器,定值电阻R1和A1内阻之和为10000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多),A2为理想电流表.
(1)按电路原理图在图乙虚线框内各实物图之间画出连线.
(2)在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑动端c移动至________(填“a端”“中央”或“b端”).
(3)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置,读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置,得到的数据为:
I1(mA)
0.120
0.125
0.130
0.135
0.140
0.145
I2(mA)
480
400
320
232
140
68
在图所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1-I2图线.
(4)利用所得图线求得电源的电动势E=________V,内阻r=________Ω.(均保留两位小数)
(5)该电路中电源输出的短路电流Im=________A.(保留两位有效数字)
答案
(1)
(2)b端 (3)
(4)1.49(1.48~1.50) 0.60(0.55~0.65) (5)2.5(2.3~2.7)
✧针对训练
4.某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内阻.
A.待测干电池一节,电动势约为1.5V,内阻约为几欧姆
B.直流电压表V,量程为3V,内阻非常大
C.定值电阻R0=150Ω
D.电阻箱R
E.导线和开关
根据如图12甲所示的电路连接图进行实验操作.多次改变电阻箱的阻值,记录每次电阻箱的阻值R和电压表的示数U.在
-R坐标系中描出的坐标点如图乙所示.
(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则
与R的关系式为_______________________.
(2)在图乙坐标纸上画出
-R关系图线.
(3)根据图线求得斜率k=________V-1·Ω-1,截距b=________V-1(保留两位有效数字).
(4)根据图线求得电源电动势E=________V,内阻r=________Ω(保留三位有效数字).
答案
(1)
=
R+
(2)
(3)4.4×10-3(4.2×10-3~4.6×10-3) 0.70(0.69~0.71) (4)1.52(1.45~1.55) 9.09(7.50~10.5)
5.某同学设想运用如图13甲所示的实验电路,测量未知电阻Rx的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势,实验过程中电流表的读数始终符合实验要求.
(1)为了测量未知电阻Rx的阻值,他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至________(填“最大”或“最小”),然后闭合开关K1,将开关K2拨至1位置,调节R2使电流表A有明显读数I0;接着将开关K2拨至2位置.保持R2不变,调节R1,当调节R1=34.2Ω时,电流表A读数仍为I0,则该未知电阻的阻值Rx=________Ω.
(2)为了测量电流表A的内阻RA和电源(内阻忽略不计)的电动势E,他将R1的阻值调到R1=1.5Ω,R2调到最大,将开关K2拨至2位置,闭合开关K1;然后多次调节R2,并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I;最后根据记录的数据,他画出了如图乙所示的图象,根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为:
____________;利用图象中的数据可求得,电流表A的内阻RA=______Ω,电源(内阻忽略不计)的电动势E=________V.
答案
(1)最大 34.2
(2)
=
+
0.5 4
四、练习使用多用电表
★命题点一 教材原型实验
✧例题
例1
在“练习使用多用电表”的实验中:
图7
(1)某同学用多用电表测量电阻,电路如图7甲所示,若选择开关置于“×100”挡,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值,指针位于图乙所示位置,则Rx=________Ω.
(2)若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将________(选填“变大”“变小”或“不变”).
(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表,其电路如图丙所示.
①关于该欧姆表,下列说法正确的是________.
A.电阻刻度的零位在表盘的右端
B.表盘上的电阻刻度是均匀的
C.测量前,不需要红、黑表笔短接调零
D.测量后,应将开关S断开
②某同学进行如下操作:
当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,使电流表满偏.当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,则待测电阻Rx的阻值为____________(已知电流表的内阻为Rg,电池的内阻为r,可变电阻接入电路的阻值为R).
答案
(1)700
(2)变大 (3)①CD ②
✧针对训练
1.某同学使用多用电表测电阻,如图8是多用电表的刻度盘,选用倍率为“×10”的欧姆挡测电阻时,表针指示图示位置,则所测电阻的阻值为__________Ω.如果要用此多用电表测量一个约2.0×104Ω的电阻,为了使测量比较精确,应选的欧姆挡是__________(选填“×10”“×100”“×1k”或“×10k”).若测量结束后,该同学将两表笔短接,发现电表指针指在电阻“0”刻度的右侧,则上述电阻的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”).
图8
答案 140 ×1k 偏小
2.某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10V)的内阻(大约几十千欧),该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30.
(1)欧姆挡的选择开关拨至__________(选填“×1k”或“×100”)挡,先将红、黑表笔短接调零后,选用图9中________(选填“A”或“B”)方式连接.
(2)如图10甲所示,该同学读出欧姆表的读数为______Ω;如图乙所示,电压表的读数为
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