3電學基礎性實驗

3電學基礎性實驗1.(2023·山東棗莊一模)在“用DIS測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中:(1)圖a為實驗電路圖,其中R0為定值電阻,R為滑動變阻器,A處連接傳感器,B處連接傳感器。

(2)某同學利用圖a所示的電路,測得一組UI實驗數(shù)據(jù),在平面直角坐標系上描繪的點如圖b所示,請在圖b上繪出UI圖像。根據(jù)所畫UI圖像,可求得電源電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω。

(3)根據(jù)圖b中實驗測得的數(shù)據(jù),可以推測實驗中所選滑動變阻器較為合理的型號是。

A.0～5Ω B.0～20ΩC.0～50Ω D.0～200Ω解析:(1)A處連接電流傳感器,B處連接電壓傳感器。因為A串聯(lián)在回路里測電流,B并聯(lián)在電源兩端測電壓。(2)繪出UI圖像如圖所示。根據(jù)U=EIr,電動勢E=2.1V。內(nèi)阻r=ΔUΔI(3)因為電動勢只有2.1V,根據(jù)描點可知最小電流為0.5A,最大電流為2.0A,所以回路最大電阻為R≈EI答案:(1)電流電壓(2)圖見解析2.10.5(3)A2.(2023·湖南懷化二模)某同學為測定一粗細均勻的鉛筆芯的電阻率,先用多用電表歐姆擋的“×10”擋粗測鉛筆芯電阻,指針偏轉如圖a所示。(1)為了進一步測量電阻值,可將旋鈕調(diào)至(選填“×1”或“×100”)擋后再次進行測量。

(2)若測得該鉛筆芯的長度為L=12.56cm,用螺旋測微器測得鉛筆芯的直徑如圖b所示,則鉛筆芯的直徑d=mm。

(3)為精確地測量鉛筆芯的電阻,該同學從實驗室中找到如下實驗器材:A.電流表(量程0～0.6A,電阻RA約為0.2Ω)B.電壓表(量程0～3V,電阻RV約為5kΩ)C.滑動變阻器(0～10Ω,額定電流2A)D.電源(3V,內(nèi)阻忽略不計)E.開關一只、導線若干現(xiàn)要求測量電路的電壓從0開始變化,請在實物圖c中完成電路連接。(4)正確連接電路后,閉合開關,測得一組U、I數(shù)據(jù),再調(diào)節(jié)滑動變阻器,重復上述測量步驟,并在坐標紙上繪制UI圖像,如圖d所示,由此可以求出該鉛筆芯的電阻率為Ω·m。(結果保留2位有效數(shù)字)

解析:(1)先用多用電表歐姆擋的“×10”擋粗測鉛筆芯電阻,由題圖a可知待測電阻阻值較小,為了進一步測量電阻值,可將旋鈕調(diào)至“×1”擋后再次進行測量。(2)螺旋測微器的精確值為0.01mm,由題圖b可知鉛筆芯的直徑為d=2mm+20.1×0.01mm=2.201mm。(3)要求測量電路的電壓從0開始變化,則滑動變阻器應采用分壓接法;由于待測電阻較小,遠小于電壓表內(nèi)阻,則電流表應采用外接法,實物連線如圖所示。(4)根據(jù)UI圖像,可得鉛筆芯的電阻為R=UI=2.80.34ρ=πd2R4L=3.14×(2答案:(1)×1(2)2.201(3)圖見解析(4)2.5×1043.(2023·河北承德一模)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中,小燈泡的規(guī)格為“4V2W”,除導線和開關外,還有以下器材可供選擇:A.直流電源(電動勢約為5V,內(nèi)阻可不計)B.直流電壓表(量程0～15V,內(nèi)阻約為15kΩ)C.直流電壓表(量程0～5V,內(nèi)阻約為8kΩ)D.直流電流表(量程0～3A,內(nèi)阻約為0.1Ω)E.直流電流表(量程0～600mA,內(nèi)阻約為5Ω)F.滑動變阻器(最大阻值1kΩ,允許通過的最大電流為0.6A)G.滑動變阻器(最大阻值5Ω,允許通過的最大電流為2A)實驗要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能測多組數(shù)據(jù)。(1)實驗中電壓表應選用,電流表應選用,滑動變阻器應選用。(均用序號字母表示)

(2)請按實驗要求將如圖1中所示的器材連成實驗電路。(3)某同學作出小燈泡的伏安特性曲線如圖2甲所示?，F(xiàn)把實驗中使用的小燈泡接到如圖2乙所示的電路中,其中電源電動勢E=5V,內(nèi)阻r=2Ω,定值電阻R=8Ω,此時燈泡的實際功率為W。(結果保留2位有效數(shù)字)

解析:(1)小燈泡的額定電壓為4V,故電壓表應選擇0～5V的量程,即電壓表應選擇C;小燈泡的額定電流為IL=PLUL(2)描繪小燈泡的伏安特性曲線,電壓與電流應從零開始變化,滑動變阻器應采用分壓接法;燈泡電阻與電流表內(nèi)阻相差不多,電壓表內(nèi)阻遠大于燈泡電阻,故電流表應采用外接法,據(jù)此將實物電路連接完整,如圖a所示。(3)把定值電阻R=8Ω與電源整體看成等效電源,根據(jù)閉合電路歐姆定律得U=510I,在題圖2甲中作出等效電源的UI圖像如圖b所示。由圖像可知,此時燈泡兩端電壓U=1.7V,燈泡電流I=0.33A,燈泡的實際功率P=UI=1.7×0.33W≈0.56W。答案:(1)CEG(2)見解析圖a(3)0.564.(2023·山東濟寧二模)某興趣小組測定一長為L的金屬絲(電阻約為20Ω)的電阻率,實驗室提供的器材如下:A.游標卡尺B.電流表A1(量程為30mA,內(nèi)阻為r1=10Ω)C.電流表A2(量程為1mA,內(nèi)阻為r2=100Ω)D.電壓表V(量程為5V,內(nèi)阻約為3kΩ)E.定值電阻R1(阻值為10Ω)F.定值電阻R2(阻值為1400Ω)G.滑動變阻器R(阻值為10Ω)H.一節(jié)新的干電池I.開關及導線若干(1)該興趣小組利用游標卡尺測量金屬絲不同部位的直徑,如圖所示,測量的結果d=mm。

(2)該興趣小組利用上述器材,設計了一系列的實驗電路圖測量金屬絲電阻Rx,其中最合理的電路圖為。

(3)利用所選的最合理的電路圖得到此金屬絲的電阻為Rx=(用題中所給的物理量符號表示,電壓表示數(shù)為U,電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2,內(nèi)阻分別為r1、r2,定值電阻為R1、R2),進一步可求出金屬絲的電阻率。

(4)不考慮偶然誤差,該實驗中電阻率的測量值(選填“大于”“小于”或“等于”)電阻率的真實值。

解析:(1)用游標卡尺測量金屬絲的直徑為d=5mm+0.05mm×6=5.30mm。(2)電源是一節(jié)新的干電池,電動勢約為1.5V,通過金屬絲的最大電流約為I=ER=1.520A=0.075A,電流表量程太小,電流表A