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专项练2　电学实验
1.(2020·陕西西安三模)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8
V,额定电流0.32
A);电压表V(量程
3
V,内阻
3
kΩ);电流表A(量程0.5
A,内阻
0.5
Ω);固定电阻R0(阻值1
000
Ω);滑动变阻器R(阻值0～9.0
Ω);电源E(电动势5
V,内阻不计);开关S;导线若干。
(1)实验要求能够实现在0～3.8
V的范围内对小灯泡的电压进行测量,请在虚线框中画出实验电路原理图。
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示。
由实验曲线可知,随着电流的增加,小灯泡的电阻　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。?
(3)用另一电源E0(电动势4
V,内阻1.00
Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为　　　　　　W,最大功率为　　　　W。(结果均保留2位小数)?
2.(2020·广东广州测试)某同学用如图(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　　　　(选填“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=35.2
Ω
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=1.6
Ω,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,电源的电动势
E=　　　　
V。?
3.某实验室中有一捆铜电线,实验小组的同学想应用所学的电学知识来测量这捆电线的长度。他们设计了如图(甲)所示的电路来测量这捆电线的电阻Rx,图中a、b之间连接这捆电线;V1和V2可视为理想电压表,R是阻值范围为0～999.9
Ω的电阻箱,E为电源,R0为定值电阻,S为开关。采用如下步骤完成实验:
(1)先用螺旋测微器测量该铜电线的直径d,如图(乙)所示,则d=　　　mm。?
(2)将电阻箱R调节到适当的阻值,闭合开关S,记下此时电阻箱的阻值R、电压表V1的示数U1、电压表V2的示数U2,则这捆电线的阻值表达式为Rx=　　　　(用R、U1、U2表示)。?
(3)改变电阻箱的阻值R,记下多组R、U1、U2的示数,计算出每一组的值,作出图象如图(丙)所示,利用图象可求得这捆电线的电阻Rx=
　　　　
Ω。?
(4)已知这捆电线铜材料的电阻率为ρ=2.00×10-8
Ω·m,则这捆铜电线的长度为L=　　　　
m(结果保留三位有效数字)。?
4.(2020·福建龙岩期末)某同学要将一量程为250
μA的微安表改装为量程为3
V的电压表。该同学测得微安表内阻为2
500
Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准电压表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连接完整。
(2)当标准电压表的示数为1.60
V时,微安表的指针位置如图(c)所示,由此可以推测出改装的电表量程不是预期值3
V,而是　　
　　(选填正确答案标号)。?
A.2.1
V
B.2.5
V
C.2.9
V
D.3.3
V
(3)产生上述问题的原因可能是　　　　(选填正确答案标号)。?
A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于2
500
Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于2
500
Ω
C.R值计算错误,接入的电阻偏小
D.R值计算错误,接入的电阻偏大
5.(2020·广东中山期末)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个电池、一个电流表和一个电阻串联而成的电路,两表笔分别位于此串联电路的两端,如图(a)所示。现利用一个量程为5
V、内阻约为十几千欧的电压表测量其内部电源的电动势(不能将电池拆下)。
(1)已知多用电表刻度盘中的电阻刻度中间数值为15,在测量前应把多用电表的选择开关调至　　　　
(选填“Ω×100”或“Ω×1
k”)挡,再进行欧姆调零。?
(2)图(b)是实验用的电压表和待测多用电表,请你把实验电路连接好。
(3)测量时,多用电表的示数如图(c)所示,电压表的示数如图(d)所示。多用电表和电压表的读数分别为　　　　
kΩ和　　　　
V。
根据测量数据计算可得多用电表内部电池电动势为　　　　
V。(计算结果保留三位有效数字)?
(4)多用电表使用较长时间后,其内部电池的电动势会稍有下降,内阻会变大,测电阻时,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,仍可使表针调至零欧姆刻度。这时测量出的电阻值R测与所测电阻的真实值R真相比,R测
　　　　(选填“>”“<”或“=”)R真。?
6.(2020·广东珠海质检)现有一块小量程电流表G(表头),满偏电流为50
μA,内阻约为800～850
Ω,把它改装成1
mA、10
mA的两量程电流表。
可供选择的器材有:
滑动变阻器R1,最大阻值20
Ω;
滑动变阻器R2,最大阻值100
kΩ;
电阻箱R′,最大阻值9
999
Ω,
定值电阻R0,阻值1
kΩ;
电池E1,电动势1.5
V;
电池E2,电动势3.0
V;
电池E3,电动势4.5
V;(所有电池内阻均不计)
标准电流表A,满偏电流1.5
mA;
单刀单掷开关S1和S2,单刀双掷开关S3,电阻丝及导线若干。
(1)采用如图1所示电路测量表头的内阻,为提高测量精确度,选用的滑动变阻器为　　　　,选用的电池为　　　　。?
(2)将G改装成两量程电流表。现有两种备选电路,如图2甲和乙所示。图　　　　为合理电路,另一电路不合理的理由是　
?
　。?
将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对(仅核对1
mA量程),在虚线框内画出所用电路图,图中待核对的电流表符号用A′来表示。
参考答案
1.解析:
(1)小灯泡的电压要求从0开始调节,则滑动变阻器采用分压式接法,小灯泡的额定电压超出电压表的量程,故电压表需与R0串联后接入电路。电路图如图所示。
(2)IU图象中随着电流的增大,图线的斜率变小,小灯泡的电阻增大。根据R=ρ可知,灯丝的电阻率增大。
(3)当R=0时,电源路端电压与电流的关系图象如图线甲所示。此时小灯泡功率有最大值;当R=9
Ω时,将R看作电源内阻,则等效电源内阻为10
Ω,其路端电压与电流的关系图象如图线乙所示,
此时小灯泡功率有最小值。取图线甲与小灯泡伏安特性曲线交点:U1=3.66
V,I1=0.319
A,小灯泡的最大功率P1=U1I1≈1.17
W;取图线乙与小灯泡伏安特性曲线交点:U2=1.77
V,I2=0.222
A,小灯泡的最小功率P2=U2I2≈0.39
W。
答案:(1)图见解析　(2)增大　增大
(3)0.39　1.17
2.解析:(1)闭合开关K1之前,从保护电路的角度,两个电阻箱的阻值应调到最大;根据题意可知,开关K2拨至1位置和2位置时,电流表示数相同,R2阻值不变,所以Rx=R1=35.2
Ω。
(2)根据闭合电路欧姆定律得E=I(R1+R2+RA),整理得=R2+,则
R2图象的斜率表示,在纵轴上的截距表示,结合图象得=
V-1=
V-1,=0.5
A-1,解得E=4
V,RA=0.4
Ω。
答案:(1)最大　35.2
(2)=+　0.4　4
3.解析:(1)根据螺旋测微器的读数规则可知
d=1
mm+20.0×0.01
mm=1.200
mm。
(2)通过铜线的电流Ix=IR=,
则Rx==(-1)R。
(3)由第(2)问的结果整理可得=Rx+1,则图象的斜率k=Rx=
Ω=2.60
Ω。
(4)由Rx=ρ可得L===
m=1.47×102
m。
答案:(1)1.200　(2)(-1)R
(3)2.60　(4)1.47×102
4.解析:(1)微安表与分压电阻串联可以改装成电压表,实物电路图如图所示。
(2)微安表量程为250
μA,由图所示表盘可知,其分度值为5
μA,其示数为160
μA,是满偏量程的,改装后的电压表量程为U,则示数为U×
V=1.60
V,解得U=2.5
V,故B正确,A、C、D错误。
(3)根据U=IgRg+IgR可知,出现该情况的原因可能是微安表内阻小于
2
500
Ω,也有可能是电阻R阻值偏小造成的,故B、C正确,A、D
错误。
答案:(1)图见解析　(2)B　(3)BC
5.解析:(1)当欧姆表的指针指在中间位置附近时,测量值较为准确,由于电压表内阻约为十几千欧,所以在测量前应把多用电表的选择开关调至“Ω×1
k”。
(2)欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连,所以红表笔应接电压表的负极,黑表笔应接电压表的正极,如图所示。
(3)由图示表盘可知,欧姆表的读数为12.0×1
kΩ=12.0
kΩ,电压表的最小分度为0.1
V,电压表的读数为4.00
V;
由题意可知,多用电表的内阻为15
kΩ,测量时,由闭合电路欧姆定律有E=U+Ir=4.0
V+×15×103
V=9.00
V。
(4)当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表得重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,欧姆表内阻R内得调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I==可知,当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了,即
R测>R真。
答案:(1)Ω×1
k　(2)图见解析
(3)12.0　4.00　9.00　(4)>
6.解析:(1)首先我们要知道半偏法测量电流表内阻的方法以及测量原理:
设电源的电动势为E,内阻为r,S2断开时,电流表的满偏电流Ig=,实验要求R?Rg,这样才有Ig≈,当S2闭合时,R′和Rg并联,并联后总阻值R并(2)选甲,当开关接到左边接线柱时并联电阻较小,通过电流较大,所以此时对应改装电流表的较大量程,接右边接线柱时并联两个电阻,阻值较大,通过电流较小,所以此时对应量程较小;不能选乙是因为乙电路在通电状态下,更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端,以致流过表头的电流超过其满偏电流而导致电流表损坏。
(3)为了从零到量程范围进行一一校对,所以要选择滑动变阻器的分压式接法,让改装表和标准表同时测量通过电阻R0的电流,看读数是否相同来进行校对,所以电路图如图所示。
答案:(1)R2　E3
(2)甲　乙电路在通电状态下,更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端,以致流过表头的电流超过其满偏电流而导致电流表损坏
(3)图见解析

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