物理实验二电学实验试题学生.docx
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物理实验二电学实验试题学生
物理实验
(二)电学实验试题
一、测定金属的电阻率
题型一 游标卡尺或螺旋测微器的读数和使用
【例1】(2013·宁夏理综·22)某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d,示数如图3所示.由图可读出l=________cm,d=______mm.游标卡尺精确到________,螺旋测微器精确到________.
图3
题型二 电阻的测量
【例2】
图4
(2013·江苏·11)某同学利用如图4所示的实验电路来测量电阻的阻值.
(1)将电阻箱接入a、b之间,闭合开关.适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变.改变电阻箱的阻值R,得到一组电压表的示数U与R的数据如下表:
电阻R/Ω
5.0
10.0
15.0
25.0
35.0
45.0
电压U/V
1.00
1.50
1.80
2.14
2.32
2.45
请根据实验数据作出U-R关系图象.
图5
(2)用待测电阻Rx替换电阻箱,读得电压表示数为2.00V.利用
(1)中测绘的U-R图象可得Rx=________Ω.
(3)使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大.若仍用本实验装置和
(1)中测绘的U-R图象测定某一电阻,则测定结果将________(选填“偏大”或“偏小”).现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间,你应如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置和
(1)中测绘的U-R图象实现对待测电阻的准确测定?
题型三 测金属的电阻率
【例3】(2014·四川达州一中高三月考)如图6所示(导线连线不完整),某同学想测量某导电溶液的电阻率,先在一根均匀的长玻璃管两端各安装了一个电极(接触电阻不计),两电极相距L=0.700m,其间充满待测的导电溶液.用如下器材进行测量:
电压表(量程15V,内阻约30kΩ)
电流表(量程300μA,内阻约50Ω)
滑动变阻器(最大阻值10Ω,额定电流1A)
电池组(电动势E=12V,内阻r=6Ω)
单刀单掷开关一个,导线若干.
图6
表1是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据.实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径,结果如图7所示.
表1
U/V
0
1.0
3.0
5.0
7.0
9.0
11.0
I/μA
0
22
65
109
155
175
240
图7
根据以上所述请回答下面的问题:
(1)玻璃管内径d的测量值为________cm;
(2)根据表1数据在图8坐标系中描点,请作出U-I图象,根据图象求出电阻R=________Ω(保留两位有效数字);
图8
(3)计算导电溶液的电阻率表达式是ρ=________(用R、d、L表示),测量值为
________Ω·m(保留两位有效数字);
(4)请画出测量导电溶液电阻的电路图,并在图6中补画出未连接的导线.
【针对训练】用伏安法测量电阻阻值R,并求出电阻率。
某同学电路如图13所示。
给定电压表、电流表、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻及导线若干。
(1)待测电阻是一均匀材料制成的金属丝(横截面为圆形),用尺测量其长度,用螺旋测微器测量其直径,结果分别如图11和图12所示。
由图可知其长度为__________cm,直径为________mm。
(2)闭合电键后,发现电流表示数为零、电压表示数与电源电动势相同,则发生故障的是(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。
(3)对照电路的实物连接画出正确的电路图。
图14
(4)图
14中的6个点表示实验中测得的6组电流I、
电压U的值,
请在图中作出U-I图线。
(5)求出的电阻值R=__________________Ω(保留3位有效数字)。
(6)请根据以上测得的物理量写出电阻率的表达式ρ=_______________。
二、描绘小电珠的伏安特性曲线
题型一 实验仪器及电路的选择
【例1】(2013·海淀模拟)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,可供选择的实验仪器如下:
器材
规格
器材
规格
小灯泡
标有“3.8V,
0.3A”字样
滑动变阻器R1
最大阻值10Ω,额定电流1.0A
电压表V
量程0~5V,内阻约5kΩ
滑动变阻器R2
最大阻值1kΩ,额定电流0.5A
电流表A1
量程0~100mA,内阻约4Ω
直流电源E
电动势约为6V,内阻约为0.5Ω
电流表A2
量程0~500mA,内阻约0.4Ω
导线、电键等
(1)在上述器材中,滑动变阻器应选________,电流表应选________.
(2)在图2中用笔画线代替导线,把实验仪器连接成完整的实验电路.
图2
图3
(3)利用实验中得到的实验数据在I-U坐标系中,描绘出了如图3所示的小灯泡的伏安特性曲线.根据此图给出的信息,可以判断出下图中正确的是(图中P为小灯泡功率)( )
题型二 伏安特性曲线的描绘及实验结果的应用
【例2】影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,而半导体材料的电阻率则与之相反,随温度的升高而减小.某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律,他们用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验,测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.
(1)他们应选用下图中所示的哪个电路进行实验.( )
(2)①由
(1)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下表所示.根据表中数据请在图4中作出元件Z的I-U图线.
U/V
0
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.50
1.60
I/A
0
0.20
0.45
0.80
1.25
1.80
2.80
3.20
图4
②根据Z的I-U图线可判断元件Z是金属材料还是半导体材料?
图5
③把元件Z和电阻R接入如图5所示的电路中,由实验测得电阻R的I-U图线如图4所示.已知电源的电动势E=1.5V,内阻不计.闭合电键S,电路稳定时,元件Z消耗的电功率为________W.
[针对训练1] (2011·广东·34
(2))在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,所用器材有:
小电珠(2.5V,0.6W),滑动变阻器,多用电表,电流表,学生电源,开关,导线若干.
①粗测小电珠的电阻,应选择多用电表________倍率的电阻挡(请填写“×1”、“×10”或“×100”);调零后,将表笔分别与小电珠的两极连接,示数如图6,结果为________Ω.
图6
②实验中使用多用电表测量电压,请根据实验原理图7完成实物图8中的连线.
图7
图8
③开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片P置于________端,为使小电珠亮度增加,P应由中点向______________端滑动.
④下表为电压等间隔变化测得的数据,为了获得更准确的实验图象,必须在相邻数据点________间多测几组数据(请填写“ab”、“bc”、“cd”、“de”或“ef”).
数据点
a
b
c
d
e
f
U/V
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
I/A
0.000
0.122
0.156
0.185
0.216
0.244
[针对训练2]某实验小组研究一白炽灯两端电压与电流的关系
,得到了如下表所示的一组数据,并描绘出其I-U图线如图16中(a)所示。
U(V)
0
0.9
2.4
3.6
5.4
7.2
10.2
14.4
I(mA)
0
45
120
170
210
230
250
265
①由图线可看出该白炽灯的电阻随电压的增大而_________(选填“增大”或“减小”)
②实验还用到了下列器材
:
直流电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关及导线若干。
请在图(b)中以
笔划线代替导线按实验要求将实物图补充完整。
三、测定电源的电动势和内阻
〖考点1〗伏安法测电源电动势和内阻
【例1】某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池,他们测量这种电池的电动
势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响.实验器材如图所示.
①测量E和r的实验方案为
:
调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式___
_____,利用测量数据作出U-I图象,得出E和r.
②将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在图中用笔画线代替导线连接电路.
③实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U–I图象如图中(a)、(b)、(c)、(d)所示,由此可知:
在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势________(填“增大”、“减小”或“不变”),电源内阻________(填“增大”、“减小”或“不变”).曲线(c)对应的电源电动势E=________V,内阻r=________Ω.当外电路总电阻为2500Ω时,该电源的输出功率P=________mW.(均保留三位有效数字)
【变式跟踪1】用DIS测量干电池的电动势和内电阻的实验电路如图甲所示,已知干电池允许的最大供电电流为0.5A.
⑴实验时应选用下列哪种滑动变阻器________
A
.1000Ω,0.1AB.50Ω,2.0A
C.10Ω,2.0AD.50Ω,0.1A
⑵根据实验得到的图象如图乙所示,可求得干电池的内电阻为r=________Ω.
〖考点2〗验电路的改进和分析
【例2】某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E.
①先直接用多用电表测定该电池电动势.在操作无误的情况下,多用电表表盘示数如图所示,其示数为________V;
②然后,用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路,测定该电池电动势;
(i)根据图乙所示电路图,用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接成完整电路.
(ii)闭合开关S,调整电阻箱阻值R,读出电压表V相应示数U.该学习小组测出大量数据,分析筛选出下表所示的R、U数据,并计算出相应的1/R与1/U的值.请用表中数据在图示的坐标纸上描点,并作出1/U–1/R图线
.
R/Ω
166.7
71.4
50.0
33.3
25.0
20.0
U/V
8.3
5.9
4.8
4.2
3.2
2.9
R-1/×10-2Ω-1
0.60
1.40
2.00
3.00
4.00
5.00
U-1/V-1
0.12
0.
17
0.21
0.24
0.31
0.34
(iii)从图线中可求得E=________V.
【变式跟踪2】电动自行车具有环保、节能、便捷等优点,但电动自行车的电瓶用久以后性能会下降,表现之一为电池的电动势变小,内阻变大.某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电,取下四块电池,分别标为A、B、C、D,测量它们的电动势和内阻
⑴用多用电表直流电压“50V”挡测量每块电池的电动势.测量电池A时,多用电表的指针如图甲所示,其读数为________V;
⑵用图乙所示的电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r,图中R0为保护电阻,其阻值为5Ω.改变电阻箱的阻值R,测出对应的电流I,根据测量数据分别作出A、B、C、D四块电池的1/I-R图线,如图所示.由图线C可知电池C的电动势E=______V,内阻r=______Ω;
⑶分析图像可知,电池________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)较优.
四、练习使用多用电表
题型一 多用电表的使用方法
【例1】(2009·上海单科·15)
(1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx,以下给出的最可能的实现操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆挡调零旋钮.把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上________.
a.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度,断开两表笔
b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔
c.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1k
d.旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
e.旋转S使其尖端对准交流500V挡,并拔出两表笔.
根据如图4所示指针位置,此时被测电阻的阻值约为________Ω.
图4
(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )
A.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量
B.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测量阻值不同的电阻时,都必须重新调零
题型二 用多用电表进行故障判断
【例2】(2009·全国Ⅰ·22)
图5
如图5所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号.在开关闭合后,发现小灯泡不亮.现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:
电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点.
(1)为了检测小灯泡及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的________挡.在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的________挡.
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明__________________可能有故障.
(3)将小灯泡拆离电路,写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤.
________________________________________________________________________.
[针对训练] (2010·山东理综·23
(2))在测定金属电阻率的实验中,某同学连接电路如图6所示.闭合电键后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):
图6
(1)若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是________(填“待测金属丝”、“滑动变阻器”或“电键”).
(2)若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障.先将选择开关旋至____________挡(填“欧姆×100”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”),再将________(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接b、c、d接线柱.若只有滑动变阻器断路,则多用电表的示数依次是________、________、________.
五、传感器的简单使用
考点一 热敏电阻的实际应用
例1
利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器,一般体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精确度高.
(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变________(填“大”或“小”).
(2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度.如果刻度盘正中的温度为20°C(如图1甲所示),则25°C的刻度应在20°C的刻度的________(填“左”或“右”)侧.
甲 乙
图1
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化,请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路.
考点二 光敏电阻传感器
例2
为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx).某光敏电阻ROS在不同照度下的阻值如下表所示:
照度(lx)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻(kΩ)
75
40
28
23
20
18
(1)根据表中数据,请在图2给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点.
图2
(2)如图3所示,当1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统,请利用下列器材设计一个简单电路给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗、照度降低至1.0lx时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
图3
提供的器材如下:
光敏电阻ROS(符号
,阻值见上表)
直流电源E(电动势3V,内阻不计);
定值电阻:
R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(限选其中之一并在图中标出)
开关S及导线若干.
考点三 力电传感器的实际应用
例3
图4所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E,内阻可忽略不计;滑动变阻器全长为L,重力加速度为g.
为理想电压表.当木板上没有放重物时,滑动变阻器的触头位于图中a点,此时电压表示数为零.在木板上放置质量为m的重物,滑动变阻器的触头随木板一起下移.由电压表的示数U及其他给定条件,可计算出弹簧的劲度系数k.
图4
(1)写出m、U与k之间所满足的关系式.
(2)已知E=1.50V,L=12.0cm,g=9.80m/s2.测量结果如下表:
m(kg)
1.00
1.50
3.00
4.50
6.00
7.50
U(V)
0.108
0.154
0.290
0.446
0.608
0.740
①在图5中给出的坐标纸上利用表中数据描出m-U直线.
图5
②m-U直线的斜率为________kg/V;
③弹簧的劲度系数k=________N/m(结果均保留三位有效数字).
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