(全國通用)2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實(shí)驗(yàn) 第2講 電學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案
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1、 第2講 電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.電流表、電壓表、歐姆表的比較 儀器 極性 量程選擇 讀數(shù) 電流表 有正、負(fù)接線柱的電表,電流由電表的正接線柱流入,負(fù)接線柱流出 使指針指示超過滿偏刻度的位置 3 V和3 A量程估讀到最小分度的;15 V量程估讀到最小分度的;0.6 A量程估讀到最小分度的 電壓表 歐姆表 使指針盡量指在表盤的中間位置 表盤讀數(shù)乘以相應(yīng)擋位的倍率 2.使用多用電表的“三注意” (1)電流的流向:使用歐姆擋時(shí),多用電表內(nèi)部電池的正極接黑表筆,負(fù)極接紅表筆,從電源外部看,電流從紅表筆流入,從黑表筆流出。 (2)區(qū)分“機(jī)械凋零”和“歐姆調(diào)零”:“機(jī)械調(diào)零”使
2、指針指在表盤刻度左側(cè)“0”位置,調(diào)整表盤下邊的中間定位螺絲;“歐姆調(diào)零”使指針指在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置,調(diào)整歐姆凋零旋鈕。
(3)倍率選擇:使用歐姆擋測電阻時(shí),表頭指針示數(shù)過大或過小均有較大誤差,指針偏轉(zhuǎn)角度在滿偏到滿偏之間讀數(shù)較準(zhǔn)確,例:待測電阻約為2 kΩ,應(yīng)選用“×100”擋。
3.電流表內(nèi)、外接法的區(qū)分與選擇
比較項(xiàng)目
電流表內(nèi)接法
電流表外接法
電路
誤差來源
電流表的分壓
電壓表的分流
測量結(jié)果
R測=>Rx,偏大
R測= 3、
限流式接法
分壓式接法
電路
電壓調(diào)節(jié)的范圍
E~E
0~E
電能損耗
較少
較多
1.(2017·全國卷Ⅲ,23)圖1(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池;R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻,R6是可變電阻;表頭的滿偏電流為250 μA,內(nèi)阻為480 Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個(gè)擋位,5個(gè)擋位為:直流電壓1 V擋和5 V擋,直流電流1 mA擋和2.5 mA 擋,歐姆×100 Ω擋。
圖1
(1)圖1(a)中的A端與________(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。
(2)關(guān)于R6的使 4、用,下列說法正確的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。
A.在使用多用電表之前,調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置
B.使用歐姆擋時(shí),先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置
C.使用電流擋時(shí),調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置
(3)根據(jù)題給條件可得R1+R2=________Ω,R4=________Ω。
(4)某次測量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時(shí)B端是與“1”相連的,則多用電表讀數(shù)為__________;若此時(shí)B端是與“3”相連的,則讀數(shù)為________;若此時(shí)B端是與“5”相連的,則讀數(shù)為____________。 5、(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)
解析 (1)與歐姆表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。
(2)R6是可變電阻,它的作用就是歐姆表調(diào)零的作用,也就是使用歐姆擋時(shí),先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置。
(3)換擋開關(guān)接2時(shí),是量程較小的電流表,所以
R1+R2==160 Ω;
換擋開關(guān)接4時(shí),是量程較小的電壓表,這時(shí)表頭與R1、R2并聯(lián)組成新表頭,新表頭的內(nèi)阻
r==120 Ω,
新表頭的量程是1 mA,所以
R4=-r= Ω-120 Ω=880 Ω
(4)某次測量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時(shí)B端與“1”相連,則多用電表是量程為2.5 mA的電流表, 6、則讀數(shù)為1.47 mA;若此時(shí)B端與“3”相連接,多用電表是歐姆×100 Ω擋,則讀數(shù)為11.0×100 Ω即1.10×103 Ω;若此時(shí)B端與“5”相連接,多用電表是量程為5 V電壓表,則讀數(shù)為2.95 V。
答案 (1)黑 (2)B (3)160 Ω 880 Ω (4)1.47 mA
1.10×103 Ω 2.95 V
2.(2017·全國卷Ⅰ,23)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性,所使用的器材有:小燈泡L(額定電壓3.8 V,額定電流0.32 A);電壓表(量程3 V,內(nèi)阻3 kΩ);電流表(量程0.5 A,內(nèi)阻0.5 Ω);固定電阻R0(阻值1 000 Ω);滑動(dòng)變阻器R(阻值0~ 7、9.0 Ω);電源E(電動(dòng)勢5 V,內(nèi)阻不計(jì));開關(guān)S;導(dǎo)線若干。
(1)實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量,畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。
(2)實(shí)驗(yàn)測得該小燈泡伏安特性曲線如圖2(a)所示。
圖2
由實(shí)驗(yàn)曲線可知,隨著電流的增加小燈泡的電阻______(填“增大”“不變”或“減小”),燈絲的電阻率________(填“增大”“不變”或“減小”)。
(3)用另一電源E0(電動(dòng)勢4 V,內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值,可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開關(guān)S,在R的變化范圍內(nèi),小燈泡的最小功率為________ W,最大 8、功率為________ W。(結(jié)果均保留2位小數(shù))
解析 (1)電壓表量程為3 V,要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0~3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進(jìn)行測量,需要給電壓表串聯(lián)一個(gè)定值電阻擴(kuò)大量程,題目中要求小燈泡兩端電壓從零開始,故滑動(dòng)變阻器用分壓式接法,小燈泡的電阻RL== Ω=11.875 Ω,所以<,故電流表用外接法,如圖所示。
(2)由I-U圖象知,圖象中的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率在減小,表示燈泡的電阻隨電流的增大而增大,根據(jù)電阻定律R=ρ知,燈絲的電阻率增大。
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大為9.0 Ω時(shí),電路中的電流最小,燈泡實(shí)際功率最小,由E=U+I(xiàn)(R+r)得U=-10I+4,作出圖線 9、①如圖所示。
由交點(diǎn)坐標(biāo)可得U1=1.78 V,I1=221 mA,P1=U1I1=0.39 W;當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻值R=0時(shí),燈泡消耗的功率最大,由E=U+I(xiàn)(R+r)得I=-U+,即I=-U+4,作出圖線②如圖所示。由交點(diǎn)坐標(biāo)可得,U2=3.68 V,I2=0.318 A,最大的功率為P2=U2I2=1.17 W。
答案 (1)見解析 (2)增大 增大 (3)0.39 W 1.17 W
真題感悟
1.高考考查特點(diǎn)
(1)電流表、電壓表、歐姆表、電阻箱等儀器的原理、使用、讀數(shù)是高考的高頻考點(diǎn)。
(2)電阻的測量、伏安特性曲線的描繪和應(yīng)用及測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻是高考實(shí)驗(yàn)的熱點(diǎn) 10、。
(3)電阻的測量主要考查電阻的測量電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、器材的選取與實(shí)物連接、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與誤差分析等。
(4)電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn)原理)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,對考生的綜合分析能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題能力。
2.解題時(shí)常見誤區(qū)及提醒
(1)電表的讀數(shù),應(yīng)該根據(jù)電表的精度進(jìn)行估讀,而歐姆表讀數(shù)時(shí)應(yīng)根據(jù)表盤上不同部分的精度不同進(jìn)行估讀。
(2)實(shí)物線的連接應(yīng)使開關(guān)控制整個(gè)電路,連接電表應(yīng)注意量程選擇正確且正、負(fù)接線柱不要接錯(cuò),導(dǎo)線應(yīng)該接在接線柱上。
基本儀器的使用及讀數(shù)
1.某實(shí)驗(yàn)小組現(xiàn)在要測量一根金屬絲的電阻率,該金屬絲的橫截面是“外方內(nèi)圓”,實(shí)驗(yàn) 11、電路如圖乙所示,請完成以下問題。
(1)游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)如圖丙所示,要測該金屬絲的內(nèi)徑D,如圖3甲所示,必須用其中________進(jìn)行測量(填“A”“B”或“C”),圖中的讀數(shù)為________mm。
圖3
(2)用螺旋測微器測金屬絲橫截面的邊長,示數(shù)如圖4,則邊長a=________mm。
(3)圖乙中閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最________(填“左”或“右”)端。
(4)實(shí)驗(yàn)中電壓表和電流表的示數(shù)如圖5所示,則金屬絲兩端的電壓U=________V,流過金屬絲的電流I=________A。
圖4 圖5
解析 (1)A是測量物體外徑的,B是測 12、量物體內(nèi)徑的,C是測量物體深度的,故應(yīng)用B測量。該金屬絲的內(nèi)徑D=4 mm+×10 mm=4.20 mm。
(2)螺旋測微器主尺的讀數(shù)為14.500 mm,可動(dòng)刻度與主尺對齊格數(shù)為48.0格,讀數(shù)為0.480 mm,則用螺旋測微器測得的金屬絲橫截面的邊長為a=14.500 mm+0.480 mm=14.980 mm。
(3)由電路圖可知滑動(dòng)變阻器的連接方式為分壓式,故閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端。
(4)由圖5可知,電流表的讀數(shù)I=0.42 A,電壓表的讀數(shù)U=2.35 V。
答案 (1)B 4.20 (2)14.980 (3)左 (4)2.35 0.42
2.某同學(xué)利用 13、如圖6所示的電路測量一多用電表電阻“×1 k”擋所用電源的電動(dòng)勢E和一電壓表的內(nèi)阻RV(約13 kΩ)。
(1)先將多用電表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零,再將多用電表的選擇開關(guān)調(diào)到電阻“×1 k”擋,之后進(jìn)行歐姆調(diào)零。
(2)將圖6中多用電表的黑、紅表筆分別與________、________端相連。(填“A”或“B”)
(3)將圖6中多用電表的黑、紅表筆與電壓表正確連接后,調(diào)節(jié)電阻箱,使多用電表指針位于表盤中央位置,此時(shí)電阻箱的阻值為R=1 kΩ,若此時(shí)多用電表、電壓表的示數(shù)分別如圖7、圖8所示,則電壓表的讀數(shù)為________V,電壓表的內(nèi)阻RV=________kΩ,多用電表內(nèi)部電源的電動(dòng)勢E 14、=________V。
解析 (2)根據(jù)多用電表內(nèi)部電路結(jié)構(gòu),可知多用電表的黑、紅表筆分別與A、B端相連。(3)多用電表歐姆調(diào)零時(shí)指針滿偏(即歐姆零刻度處),由題圖7得多用電表讀數(shù)為R0=15 kΩ,則電壓表的內(nèi)阻RV=R0-R=14 kΩ,由題圖7得電壓表的讀數(shù)U=1.40 V,多用電表歐姆調(diào)零后內(nèi)部的總電阻設(shè)為R1,則E=IgR1,當(dāng)多用電表表頭半偏時(shí),有E=(R0+R1),U=RV,得E=2U×=3.0 V。
答案 (2)A B (3)1.40 14 3.0
練后反思
多用電表測電阻的注意事項(xiàng)
(1)改換倍率必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零;
(2)通過選擇合適倍率,指針指在刻度盤中間附 15、近,誤差較?。?
(3)測量電阻時(shí),手不可接觸表筆的金屬桿部分;
(4)被測元件與電源斷開。
實(shí)驗(yàn)器材的選擇和實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)
1.要測定一卷阻值約為20 Ω的金屬漆包線的長度(兩端絕緣漆層已去除),實(shí)驗(yàn)室提供有下列器材:
A.電流表A:量程①0~0.6 A,內(nèi)阻約為1 Ω;
量程②0~3 A,內(nèi)阻約為0.2 Ω
B.電壓表V:量程③0~3 V,內(nèi)阻約為2 kΩ;
量程④0~15 V,內(nèi)阻約為10 kΩ
C.學(xué)生電源E:電動(dòng)勢為30 V,內(nèi)阻r可以忽略
D.滑動(dòng)變阻器R1:阻值范圍0~10 Ω,額定電流2 A
E.滑動(dòng)變阻器R2:阻值范圍0~500 Ω,額定電流0.5 A
16、
F.開關(guān)S及導(dǎo)線若干
圖9
(1)使用螺旋測微器測量漆包線直徑時(shí)示數(shù)如圖9所示,則漆包線的直徑為d=________mm。
(2)為了調(diào)節(jié)方便,并能較準(zhǔn)確地測出該漆包線的電阻,電流表應(yīng)選擇量程________(選填量程序號(hào)),電壓表應(yīng)選擇量程________(選填量程序號(hào)),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(選填“R1”或“R2”)。請?jiān)O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路,將電路圖完整地補(bǔ)畫在方框中。
圖10
(3)根據(jù)正確的電路圖進(jìn)行測量,某次實(shí)驗(yàn)中電壓表與電流表的示數(shù)如圖10所示,可求出這卷漆包線的電阻為________Ω(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
(4)已 17、知這種漆包線金屬絲的直徑為d,材料的電阻率為ρ,忽略漆包線的絕緣漆層的厚度,則這卷漆包線的長度L=________(用U、I、d、ρ表示)。
解析 (1)由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則知d=0.5 mm+0.330 mm=0.830 mm。(2)電源電動(dòng)勢為30 V,則電壓表3 V量程太小,漆包線的阻值約為20 Ω,電流表3 A的量程太大,不能用;根據(jù)題意知應(yīng)采用分壓式電路,滑動(dòng)變阻器選用總電阻較小的R1。(3)電壓表示數(shù)為U=11.5 V,電流表示數(shù)為I=0.54 A,電阻R=≈21.3 Ω。(4)金屬絲橫截面積S=π,根據(jù)電阻定律可知R=ρ,再由歐姆定律有R=,聯(lián)立可得L=。
答案 (1)0. 18、830 (2)①?、堋1 如圖所示 (3)21.3
(4)
2.我們在使用電源前往往需要知道其電動(dòng)勢和內(nèi)阻,則需要設(shè)計(jì)電路進(jìn)行測量。在測定某一電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,備有下列器材:
A.待測電池組(電動(dòng)勢約為6 V,內(nèi)阻約為3 Ω)
B.電流表G(量程1 mA,內(nèi)阻RG=10 Ω)
C.電流表A(量程50 mA,內(nèi)阻約為RA=2 Ω)
D.電壓表V(量程15 V,內(nèi)阻RV=100 kΩ)
E.滑動(dòng)變阻器R1(0~20 Ω,額定電流為1 A)
F.滑動(dòng)變阻器R2(0~5 000 Ω,額定電流為1 A)
G.定值電阻r1(電阻1 000 Ω)
H.定值電阻r2(電阻 19、100 Ω)
I.開關(guān)和導(dǎo)線若干
請回答下列問題:
(1)滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇________。(填寫器材前的代號(hào))
(2)為了既方便操作又能準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,請根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材幫助設(shè)計(jì)測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的電路,電路圖畫在虛線框內(nèi),并在電路圖中標(biāo)明各電器元件的符號(hào)。
圖11
(3)實(shí)驗(yàn)中通過多次改變電路中電阻值,讀取記錄兩電流表的示數(shù),用描點(diǎn)法畫出電流表G的電流I1隨電流表A的電流I2變化的圖象,測出的數(shù)據(jù)繪出的I1-I2圖線如圖11所示,其中a>b,則由圖線可知電池組的電動(dòng)勢E=________,內(nèi)阻r=________。(用字母表示)
解析 (1)電壓表量程太大,不能用,電表只 20、能選擇電流表A和電流表G。內(nèi)阻已知的G和定值電阻r1串聯(lián)改裝成電壓表使用,其量程約為1 V;電流表A的內(nèi)阻與被測電源內(nèi)阻相當(dāng),不能接在干路上,和滑動(dòng)變阻器串聯(lián),改裝后的電壓表測它們的電壓,兩電表都滿偏時(shí),需要滑動(dòng)變阻器的電阻值約為20 Ω,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1。(2)電源電動(dòng)勢為6 V,滑動(dòng)變阻器部分兩端電壓最大約為1 V,則干路中保護(hù)電阻需分壓大約5 V,根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)可知干路中保護(hù)電阻阻值約為100 Ω,選用定值電阻r2,則設(shè)計(jì)電路如答案中圖所示。(3)應(yīng)用閉合電路歐姆定律有E=(I1+I(xiàn)2)(r2+r)+I(xiàn)1(RG+r1),由圖象可知:當(dāng)I1=0時(shí)I2=a,則有E=a(r2+r);當(dāng)I2 21、=0時(shí)I1=b,則有E=b(r2+r+RG+r1),聯(lián)立解得E=、r=-r2。
答案 (1)E (2)電路如圖所示
(3)?。璻2
練后反思
1.電學(xué)儀器的選擇
電學(xué)元件的選擇原則是安全、準(zhǔn)確、方便。
(1)電源的選擇:一般可以根據(jù)待測元件的額定電流或額定電壓選擇符合需要的電源。
(2)電表的選擇:一般根據(jù)電源電動(dòng)勢或待測元件的額定電壓選擇電壓表,再估算待測電流的最大值選擇電流表。注意測量時(shí)要使電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大。
(3)變阻器的選擇:在安全條件下,分壓式選最大阻值較小的。
2.控制電路的選擇
(1)從節(jié)能的角度考慮,優(yōu)先選用限流式。
(2)以下三種情況必須用分壓 22、式:
①要求待測電路的U、I從0變化;
②R滑?Rx;
③選用限流式時(shí),Ux、Ix過大(超過電表量程,燒壞電表、電源或用電器等)或Ux、Ix過小(最大值不超過電表滿偏量程的,讀數(shù)誤差大)。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及實(shí)物連線
1.要測繪一個(gè)標(biāo)有“3 V 0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線,要求燈泡兩端的電壓由零逐漸增加到3 V,并便于操作。已選用的器材有:直流電源(電壓為4 V);電流表(量程為0~0.6 A。內(nèi)阻約0.5 Ω);電壓表(量程為0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ);開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。
(1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列選項(xiàng)中的________(填字母代號(hào))。
A.滑動(dòng)變阻器(最 23、大阻值10 Ω,額定電流1 A)
B.滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 kΩ,額定電流0.3 A)
(2)圖12甲為某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中完成的部分電路連接的情況,請你幫他完成其余部分的線路連接。(用筆畫線表示對應(yīng)的導(dǎo)線)
(3)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。由曲線可知小燈泡的電阻隨電壓的增大而________(填“增大”“不變”或“減小”)。
圖12
(4)如果某次實(shí)驗(yàn)測得小燈泡兩端所加電壓如圖丙所示,請結(jié)合圖線算出此時(shí)小燈泡的電阻是________Ω(保留2位有效數(shù)字)。
(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的小燈泡伏安特性曲線,下列分析正確的是________。
A.測得小燈泡正常發(fā)光的功率 24、偏小,主要是由電壓表內(nèi)阻引起的
B.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏小,主要是由電流表內(nèi)阻引起的
C.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏大,主要是由電壓表內(nèi)阻引起的
D.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏大,主要是由電流表內(nèi)阻引起的
解析 (1)由于電路需采用分壓接法,為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇A;(2)描繪燈泡伏安特性曲線,電壓與電流應(yīng)從零開始變化,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法,燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為R== Ω=15 Ω。電流表內(nèi)阻約為0.5 Ω,電壓表內(nèi)阻約為3 kΩ,電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻,電流表應(yīng)采用外接法,實(shí)物電路圖如答案圖所示。
(3)由題圖乙圖象可知,隨著電壓增大,通過燈泡的電流增大,電 25、壓與電流的比值增大,燈泡電阻增大。
(4)電壓表量程為3 V,圖丙所示電壓表分度值為0.1 V,則其示數(shù)為2.3 V,由圖乙所示圖象可知,2.3 V對應(yīng)的電流為0.2 A,此時(shí)燈泡電阻R== Ω≈12 Ω;
(5)電流表采用外接法,由于電壓表的分流作用,所測電流I偏大,測得小燈泡正常發(fā)光的功率P=UI偏大,故選C。
答案 (1)A (2)電路圖如圖所示 (3)增大 (4)12 (5)C
2.某同學(xué)利用如圖13甲所示的電路測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。
(1)根據(jù)圖甲電路,在實(shí)物圖乙上用筆畫線代替導(dǎo)線畫出實(shí)物連線圖。
圖13
(2)該同學(xué)在圖14的-R坐標(biāo)系中標(biāo)出了所測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 26、,請作出這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的擬合直線,并讀得該直線在縱軸上的截距為________A-1,求得其斜率為________V-1。
圖14
(3)已知電流表內(nèi)阻與定值電阻R0阻值相等,R0=1 Ω,根據(jù)作得的圖象,可得電源的電動(dòng)勢為________V,內(nèi)阻為________Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
解析 (1)根據(jù)圖甲的電路原理圖,實(shí)物連線如答圖甲所示。(2)作出這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的擬合直線,并讀得該直線在縱軸上的截距為b=0.9 A-1,求得其斜率為k= V-1=0.68 V-1。(3)根據(jù)電路,利用閉合電路歐姆定律可得E=2I(R+r+),變換為與-R圖象相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系,為=R+(2r+R0), 27、則有b=(2r+R0)=0.9 A-1,k==0.68 V-1。解得E=2.9 V,r=0.82 Ω。
答案 (1)實(shí)物連線圖如圖甲所示 (2)如圖乙所示 0.9 0.68(0.66~0.70均可) (3)2.9 0.82
甲
乙
電學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
通過對近幾年的高考實(shí)驗(yàn)試題的研究發(fā)現(xiàn),高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題有兩個(gè)顯著的特點(diǎn):第一,基于教材中的電學(xué)實(shí)驗(yàn),著重考查實(shí)驗(yàn)原理的改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)步驟、誤差分析;第二,重視電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法,問題設(shè)置結(jié)合科技、生產(chǎn)、生活的實(shí)際;因此,理解實(shí)驗(yàn)原理,掌握實(shí)驗(yàn)方法,是解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。
1.某同學(xué)用圖15中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。兩根金屬 28、導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行,足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方,S極位于兩導(dǎo)軌的正下方,一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直。
圖15
(1)在圖中畫出連線,完成實(shí)驗(yàn)電路。要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路,且在開關(guān)閉合后,金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)。
(2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度,有人提出以下建議:
A.適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離
B.換一根更長的金屬棒
C.適當(dāng)增大金屬棒中的電流
其中正確的是________(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))。
解析 (1)實(shí)物連線如圖所示。
(2)根據(jù)公式F=BIL可得,適當(dāng)增加導(dǎo)軌間的距離或者增大電 29、流,可增大金屬棒受到的安培力,根據(jù)動(dòng)能定理得,F(xiàn)s-μmgs=mv2,則金屬棒離開導(dǎo)軌時(shí)的動(dòng)能變大,即離開導(dǎo)軌時(shí)的速度變大,A、C正確;若換用一根更長的金屬棒,但金屬棒切割磁感線的有效長度即導(dǎo)軌間的寬度不變,安培力F不變,棒的質(zhì)量變大,速度v=變小,B錯(cuò)誤。
答案 (1)見解析圖 (2)AC
2.某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變,其電阻率也要發(fā)生變化,這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”。現(xiàn)用如圖16所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng),已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐,實(shí)驗(yàn)室中有下列器材:
A.電源E(3 V,內(nèi)阻約為1 Ω)
B.電流表A1(0. 30、6 A,內(nèi)阻r1=5 Ω)
C.電流表A2(0.6 A,內(nèi)阻r2約為1 Ω)
D.開關(guān)S,定值電阻R0
(1)為了比較準(zhǔn)確測量電阻Rx,請完成虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計(jì)。
圖16
(2)在電阻Rx上加一個(gè)豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向),閉合開關(guān)S,記下電表讀數(shù),A1讀數(shù)為I1,A2讀數(shù)為I2,得Rx=________(用字母表示);
(3)改變力的大小,得到不同的Rx值。然后讓力反向從下向上擠壓電阻,并改變力的大小,得到不同的Rx值,最后繪成圖象如圖17所示,除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F增大而均勻減小外,還可得到的結(jié)論是____________________。當(dāng)F豎直向下時(shí) 31、可得Rx與其所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx=________。
圖17
解析 (1)測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流,所給實(shí)驗(yàn)器材沒有電壓表,可以用已知內(nèi)阻的電流表與待測電阻并聯(lián),測出電阻兩端電壓,另一個(gè)電流表串聯(lián)在電路中測電路電流,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示:
(2)電阻兩端電壓U=I1r1,通過電阻的電流I=I2-I1,電阻阻值Rx==。
(3)由題圖所示圖象可知,圖象具有對稱性,當(dāng)正反向壓力大小相等時(shí),對應(yīng)的電阻阻值相等;
由圖象可知,電阻與壓力是一次函數(shù)關(guān)系,設(shè)為Rx=R0+kF,由圖象可知:R0=16 Ω,把Rx=14 Ω,F(xiàn)=1 N代入關(guān)系式解得:k=-2,則關(guān) 32、系式為:Rx=16-2F。
答案 見解析
贏取滿分策略⑤——做好三類題型(一“讀”、
二“常規(guī)”、三“創(chuàng)新”破解實(shí)驗(yàn)題)
近幾年高考出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)題,雖然考查形式多種多樣,但考查特點(diǎn)主要有兩個(gè),一是考查考生基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和操作技能,二是考查實(shí)驗(yàn)思想、方法等綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和設(shè)計(jì)、創(chuàng)新等綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?
第一類題型——基本儀器的使用及讀數(shù)
刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電流表、電壓表、多用電表都是基本儀器,要熟練掌握它們的使用方法、操作規(guī)程和讀數(shù)規(guī)則,在高考前要進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)際測量和讀數(shù)練習(xí),特別是游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)。此類試題難度不大,要防止在讀數(shù)的估讀、結(jié) 33、果的有效數(shù)字和單位上出錯(cuò)。
【典例1】 小明同學(xué)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,為了更準(zhǔn)確地選取電壓表和電流表的合適量程,決定先用多用電表測量小燈泡的阻值。
(1)在使用前發(fā)現(xiàn)電表指針位置如圖18甲所示,該同學(xué)應(yīng)該調(diào)節(jié)旋鈕________(選“①”或者“②”)。
(2)小明使用多用電表歐姆擋的“×10”擋測量小燈泡電阻阻值,讀數(shù)如圖乙所示,為了更準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,小明應(yīng)該旋轉(zhuǎn)開關(guān)至歐姆擋__________(填“×100”或“×1”)擋,兩表筆短接并調(diào)節(jié)旋鈕__________(選“①”或者“②”)。
(3)按正確步驟測量時(shí),指針指在如圖丙位置,則小燈泡阻值的測量值為_______ 34、_Ω。
圖18
解析 (1)多用電表使用前,指針沒有指在零刻度,應(yīng)該進(jìn)行機(jī)械調(diào)零,應(yīng)調(diào)節(jié)旋鈕①。(2)偏角太大,說明被測電阻阻值小,應(yīng)該換用小倍率的擋位,故選“×1”擋,兩表筆短接并調(diào)節(jié)旋鈕②。(3)換擋后要進(jìn)行歐姆調(diào)零,示數(shù)乘以倍率即為小燈泡的阻值,即為28 Ω。
答案 (1)① (2)×1?、凇?3)28
第二類題型——常規(guī)實(shí)驗(yàn)型
常規(guī)實(shí)驗(yàn)題主要考查教材上基本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、器材的選擇、實(shí)驗(yàn)的操作、數(shù)據(jù)的處理和誤差分析。復(fù)習(xí)時(shí)要從領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)原理出發(fā),全方位理解和掌握實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、誤差分析和電學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖的連接、電路圖的設(shè)計(jì)等,對每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都應(yīng)做 35、到心中有數(shù)。
【典例2】 某同學(xué)用如圖19所示原理圖測量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,有以下器材可供選擇:
圖19
A.電流表(0~0.6 A)
B.電壓表(0~3 V)
C.滑動(dòng)變阻器R(0~15 Ω,5 A)
D.滑動(dòng)變阻器R′(0~50 Ω,1 A)
E.定值電阻R0(阻值為1 Ω)
F.開關(guān)S及導(dǎo)線若干
(1)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(填器材前的字母序號(hào))。
(2)按照原理圖連接好線路后進(jìn)行測量,測得數(shù)據(jù)如下表所示。
1
2
3
4
5
I/A
0.11
0.20
0.30
0.40
0.50
U/V
1.37
1.35
1. 36、33
1.32
1.29
由上表數(shù)據(jù)可看出,電壓表示數(shù)變化不明顯,試分析原因是____________________________________________________。
(3)現(xiàn)將上述器材的連線略加改動(dòng)就可使電壓表的示數(shù)變化更明顯,請?jiān)趫D20甲中按改動(dòng)后的原理圖完成實(shí)物圖連接。
(4)該同學(xué)按改動(dòng)后的原理圖重新測量,并根據(jù)所測數(shù)據(jù)畫出U-I圖象,如圖20乙所示,則干電池的電動(dòng)勢為________V,內(nèi)阻為________Ω。
圖20
解析 (1)因是一節(jié)干電池且考慮電流表量程,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用C。
(2)因電壓表測的是路端電壓,其示數(shù)變化不明顯,說明內(nèi)電壓在 37、滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)過程中變化很小,電池的內(nèi)阻過小。
(3)電池內(nèi)阻很小,因此可適當(dāng)增大電池內(nèi)阻,將定值電阻歸為電池內(nèi)阻,改動(dòng)后的實(shí)物連接圖如圖所示。
(4)由閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,即U-I圖象中的縱截距表示電池電動(dòng)勢為1.50 V,圖線的斜率的絕對值為“新”電源的內(nèi)阻,即r+R0= Ω,r=0.25 Ω。
答案 (1)C (2)電池內(nèi)阻過小 (3)如解析圖所示
(4)1.5 0.25
第三類題型——?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)型
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題要求考生能將教材中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、方法進(jìn)行遷移和應(yīng)用,試題新穎、能力要求高。如力學(xué)中與紙帶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、電學(xué)中電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算形式的實(shí) 38、驗(yàn)題等都可能考查學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法、原理處理新情境實(shí)驗(yàn)題的能力,做題時(shí)一定要審清題意,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,?lián)想和遷移應(yīng)用相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理。
【典例3】 現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng),要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60 ℃時(shí),系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有:熱敏電阻,報(bào)警器(內(nèi)阻很小,流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警),電阻箱(最大阻值為999.9 Ω),直流電源(輸出電壓為U,內(nèi)阻不計(jì)),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω),單刀雙擲開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。
在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié),已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報(bào)警器的電流超過20 mA 39、時(shí),報(bào)警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60 ℃時(shí)阻值為650.0 Ω。
(1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。
圖21
(2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng):
①電路接通前,需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,這一阻值為________Ω;滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是
_______________________________________________________________。
②將開關(guān)向_______ 40、_(填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,直至________________________________________________________________。
(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變,將開關(guān)向另一端閉合,報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。
解析 (1)熱敏電阻工作溫度達(dá)到60 ℃時(shí),報(bào)警器報(bào)警,故需通過調(diào)節(jié)電阻箱使其電阻為60 ℃時(shí)的熱敏電阻的阻值,即調(diào)節(jié)到阻值650.0 Ω,使報(bào)警器能正常報(bào)警,電路圖如答案圖。
(2)U=18 V,當(dāng)通過報(bào)警器的電流10 mA≤Ic≤20 mA,故電路中總電阻R=,即900 Ω≤R≤1 800 Ω,故滑動(dòng)變阻器選R2。
41、
(3)熱敏電阻為650.0 Ω時(shí),報(bào)警器開始報(bào)警,電阻箱的阻值也應(yīng)為650.0 Ω,實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí),將開關(guān)置于c端,緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,直到報(bào)警器開始報(bào)警。為防止通過報(bào)警器電流過大,造成報(bào)警器燒壞,應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片置于b端。
答案 (1)如圖所示 (2)R2 (3)①650.0 b 接通電源后,流過報(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA,報(bào)警器可能損壞
②c 報(bào)警器開始報(bào)警
課時(shí)跟蹤訓(xùn)練
1.某同學(xué)用伏安法利用下列器材測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。
A.被測干電池一節(jié);
B.電流表1:量程0~0.6 A,內(nèi)阻為0.3 Ω;
C.電流表2:量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω;
D. 42、電壓表1:量程0~3 V,內(nèi)阻未知;
E.電壓表2:量程0~15 V,內(nèi)阻未知;
F.滑動(dòng)變阻器1:0~10 Ω,2 A;
G.滑動(dòng)變阻器2:0~100 Ω,1 A;
H.開關(guān)、導(dǎo)線若干。
在用伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響,測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差;在現(xiàn)有器材的條件下,要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。
(1)請?jiān)谏鲜銎鞑闹羞x擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篲_______(填寫器材前的字母);
(2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖1中的________(填“甲”或“乙”);
圖1
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U-I圖象,則在修正了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤 43、差后,干電池的電動(dòng)勢E=________V,內(nèi)阻r=________Ω。
解析 (1)為了讀數(shù)準(zhǔn)確,電壓表應(yīng)選擇D;電流表應(yīng)選擇內(nèi)阻精確的,即選B;滑動(dòng)變阻器總阻值較小有利于電表的數(shù)值變化,便于操作且可減小誤差,故選F;(2)因電流表內(nèi)阻已知,故應(yīng)采用相對電源的電流表內(nèi)接法,故選甲;(3)由U-I圖象可知,電池的電動(dòng)勢E=1.50 V,內(nèi)阻r= Ω-RA=0.7 Ω。
答案 (1)A B D F H (2)甲 (3)1.5 0.7
2.為了比較準(zhǔn)確地測定一個(gè)電流表G(量程為15 mA、內(nèi)阻約為100 Ω)的內(nèi)阻,現(xiàn)備有如下器材:
電流表G1:量程為40 mA、內(nèi)阻100 Ω
電流表G 44、2:量程為500 mA、內(nèi)阻5 Ω
電流表G3:量程為1 000 mA、內(nèi)阻3 Ω
定值電阻R1:50 Ω
定值電阻R2:1 000 Ω
直流電源E1:電動(dòng)勢約4 V、內(nèi)阻不計(jì)
直流電源E2:電動(dòng)勢約8 V、內(nèi)阻不計(jì)
開關(guān)S:一只
導(dǎo)線若干
要求:①所選用的器材能安全工作;②所用電流表示數(shù)超過量程的一半。
(1)電流表應(yīng)選________,定值電阻應(yīng)選________,直流電源應(yīng)選________。
(2)在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(標(biāo)明器材符號(hào))。
(3)被測電流表內(nèi)阻的表達(dá)式為r=________________(用字母表示),式中各字母表示的意義___________ 45、_____________________________________________
_______________________________________________________________。
解析 (1)電流表G3、G2量程太大,則應(yīng)選用電流表G1,而G1與G阻值相當(dāng),所以二者不能并聯(lián),否則可能會(huì)燒壞G或者G1達(dá)不到滿偏的一半;電源若用E2,怎樣連接都不能達(dá)到要求,所以電源選用E1;定值電阻若選用R2,接在干路中,電路中電流太小,若和電流表G并聯(lián),R2分流又太小,所以不能用,則定值電阻只能選用R1。(2)R1用作分流電阻和G并聯(lián),并聯(lián)后總電 46、阻約為 Ω,再和G1串聯(lián)接在電源E1上,則干路上的總電流約為30 mA,流過電流表G的電流約為10 mA,滿足題目要求。(3)電流表G和G1示數(shù)分別為I0、I1,則通過R1的電流為I=I1-I0、R1兩端電壓為U=IR1,則電流表G的內(nèi)阻為r==。
答案 (1)G1 R1 E1 (2)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示
(3)R1 I1、I0分別表示電流表G1和G的示數(shù)
3.(2017·宜昌金東方高級中學(xué)月考)欲用伏安法測定一段阻值約為5 Ω左右的金屬導(dǎo)線的電阻,要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,現(xiàn)備有以下器材:
A.電池組(3 V,內(nèi)阻1 Ω)
B.電流表(0~3 A,內(nèi)阻0.012 5 Ω)
C.電流 47、表(0~0.6 A,內(nèi)阻0.125 Ω)
D.電壓表(0~3 V,內(nèi)阻3 kΩ)
E.電壓表(0~15 V,內(nèi)阻15 kΩ)
F.滑動(dòng)變阻器(0~20 Ω,額定電流1 A)
G.滑動(dòng)變阻器(0~200 Ω,額定電流0.3 A)
H.開關(guān)、導(dǎo)線
(1)上述器材中應(yīng)選用的是________(填寫各器材的字母代號(hào))。
(2)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表________(填“內(nèi)”或“外”)接法。
(3)為使通過待測金屬導(dǎo)線的電流能在0~0.5 A范圍內(nèi)改變,請按要求在虛線框內(nèi)畫出測量待測金屬導(dǎo)線電阻Rx的電路原理圖。
解析 (1)由于待測金屬導(dǎo)線的電阻約為5 Ω,為了測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,應(yīng) 48、選用量程分別為3 V和0.6 A的電壓表和電流表,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,應(yīng)選用阻值較小的滑動(dòng)變阻器,故選用的器材為:A、C、D、F、H。
(2)由于待測導(dǎo)線的電阻較小,故實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表外接法。
答案 (1)ACDFH (2)外 (3)電路原理圖如圖所示
規(guī)律技巧 設(shè)計(jì)電路時(shí),被測電阻的電流和電壓從零開始變化時(shí),需要采用分壓式電路。采用分壓式電路時(shí),要選擇總電阻值小、額定電流大一些的滑動(dòng)變阻器。
4.(2017·六安市第一中學(xué)月考)某課外小組在參觀工廠時(shí),看到一丟棄的電池,同學(xué)們想用物理上學(xué)到的知識(shí)來測定這個(gè)電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,已知這個(gè)電池的電動(dòng)勢約為11~13 V,內(nèi)阻小 49、于3 Ω,由于電壓表量程只有3 V,需要將這只電壓表通過連接一固定電阻(用電阻箱代替),改裝為量程為15 V的電壓表,然后再用伏安法測電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,以下是他們的實(shí)驗(yàn)操作過程:
圖2
(1)把電壓表量程擴(kuò)大,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖2甲所示,實(shí)驗(yàn)步驟如下,完成填空:
第一步:按電路圖連接實(shí)物;
第二步:把滑動(dòng)變阻器滑片移到最右端,把電阻箱阻值調(diào)到零;
第三步:閉合開關(guān),把滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到適當(dāng)位置,使電壓表讀數(shù)為3 V;
第四步:把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為________V;
第五步:不再改變電阻箱阻值,保持電壓表和電阻箱串聯(lián),撤去其他線路,即得量程為15 V的電壓表。 50、
(2)實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材有:
A.電壓表(量程為3 V,內(nèi)阻約為2 kΩ)
B.電流表(量程為3 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω)
C.電阻箱(阻值范圍0~9 999 Ω)
D.電阻箱(阻值范圍0~999 Ω)
E.滑動(dòng)變阻器(阻值為0~20 Ω,額定電流2 A)
F.滑動(dòng)變阻器(阻值為0~20 kΩ)
電阻箱應(yīng)選________,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________。
(3)用該擴(kuò)大了量程的電壓表(電壓表的表盤沒變),測電池電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖乙所示,得到多組電壓U和電流I的值,并作出U-I圖線如圖丙所示,可知電池的電動(dòng)勢為________V,內(nèi)阻為________Ω。
51、解析 (1)把3 V的直流電壓表接一電阻箱,改裝為量程為15 V的電壓表時(shí),將直流電壓表與電阻箱串聯(lián),整個(gè)作為一只電壓表,據(jù)題分析,電阻箱阻值調(diào)到零,電壓表讀數(shù)為3 V,則把電阻箱阻值調(diào)到適當(dāng)值,使電壓表讀數(shù)為0.6 V時(shí),即得到量程為15 V的電壓表。
(2)由題意知,電壓表的量程為3 V,內(nèi)阻約為2 kΩ,要改裝成15 V的電壓表,根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,所串聯(lián)的電阻箱阻值應(yīng)約為4×2 kΩ=8 kΩ,故電阻箱應(yīng)選C;在分壓電路中,為方便調(diào)節(jié),應(yīng)選用阻值較小的滑動(dòng)變阻器,即選E。
(3)由題圖丙讀出,外電路斷路時(shí),電壓表的示數(shù)為U=2.3 V,則電源的電動(dòng)勢為E=2.3×5 V=11. 52、5 V,內(nèi)阻為r== Ω=2.5 Ω。
答案 (1)0.6 (2)C E (3)11.5 2.5
5.一物理興趣小組想通過實(shí)驗(yàn)探究某熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中有如下器材:
A.熱敏電阻
B.學(xué)生電源(通過調(diào)節(jié)可輸出0~12 V的電壓)
C.電流表A(0~0.6 A,內(nèi)阻約1 Ω)
D.電壓表V(0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ)
E.溫控箱(能顯示溫度并可調(diào)溫度)
F.開關(guān)S,導(dǎo)線若干
G.滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為10 Ω,額定電流為2 A)
試分析下列問題:
圖3
(1)實(shí)驗(yàn)中要用伏安法測量熱敏電阻在不同溫度下的阻值,他們設(shè)計(jì)了如圖3甲所示的電路原理圖,據(jù)圖甲完 53、成圖乙中的實(shí)物連線。
(2)實(shí)驗(yàn)中改變溫控箱的溫度,分別測出了熱敏電阻在不同溫度下的阻值,得到了如圖丙所示的R-t圖象。根據(jù)所給的R-t圖象可以看出,該熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式是R=________。當(dāng)溫控箱中的溫度達(dá)到600 ℃時(shí),熱敏電阻的阻值為R=________Ω(保留四位有效數(shù)字)。
解析 (2)由圖象可知,該熱敏電阻的阻值與溫度呈線性關(guān)系,為求直線的斜率,可在直線上找兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的點(diǎn),如(70,10)、(220,15),直線的斜率為k==,所以該熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式是R=7.25+t。當(dāng)溫控箱中的溫度達(dá)到600 ℃時(shí),熱敏電阻的阻值為R=(7.25+×600)Ω=27.25 Ω。
答案 (1)實(shí)物連線圖如圖所示 (2)7.25+t 27.25
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