热点15　电学常规实验
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1．(2019•烟台高三二模)小明刚从超市购买了一节干电池，于是他想测定该干电池的电动势和内阻，小明做实验中，备有下列器材：
A．干电池(电动势约为1.5 V，内阻小于0.5 Ω)
B．电流表G(满偏电流1.5 mA，内阻为10 Ω)
C．电流表A(0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)
D．滑动变阻器R1(0～20 Ω，10 A)
E．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1 A)
F．定值电阻R3＝0.5 Ω
G．定值电阻R4＝990 Ω
H．开关、导线若干
(1)为方便且能较准确地进行测量，应选用滑动变阻器________(填写序号)；
(2)小明按照自己设计的实验方案，画图处理数据，由于新电池内阻很小，发现图象斜率较小，给数据的处理带来了很大的障碍．请利用本题提供的器材帮助小明改进实验方案，要求测量误差尽可能地小，在下面所给方框内画出改进后的电路图；

(3)某同学根据他设计的实验测出了六组I1(电流表G的示数)和I2(电流表A的示数)，请在所给坐标纸上使用适当的数据，作出I1和I2的关系图线；
序号   1   2   3   4   5   6
I1/mA   1.40   1.36   1.35   1.28   1.20   1.07
I2/A   0.10   0.15   0.23   0.25   0.35   0.50

(4)根据图线可得，被测电池的电动势为________V，内阻为________Ω.
2．一细而均匀的导电材料，截面为同心圆环，如图a所示，此材料长约3 cm，电阻约为100 Ω，已知这种材料的电阻率为ρ.欲测量该样品的内径，但内径太小，无法直接测量．现提供以下实验器材：
A．20分度的游标卡尺；
B．螺旋测微器；
C．电流表A1(量程0～50 mA，内阻r1＝100 Ω)；
D．电流表A2(量程0～100 mA，内阻r2约为40 Ω)；
E．滑动变阻器R(0～10 Ω，额定电流2 A)；
F．直流电源E(电动势为12 V，内阻很小)；
G．上述导电材料R2(长约为3 cm，电阻约为100 Ω)；
H．开关一只，导线若干．
请用上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图b所示，其示数L＝________cm，用螺旋测微器测得该样品的外径如图c所示，其示数D＝________mm.

(2)在所给的方框中画出设计的实验电路图，并标明所选择器材的物理量符号．
Ｋ
(3)用已知的物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内径d＝________．

3．(2019•北京丰台高三模拟)用如图所示的多用电表进行实验．
(1)将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，发现指针偏转角度过大．为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________(填选项前的字母)的顺序进行操作，再将两表笔分别与待测电阻相接，进行测量．
A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔短接，旋动部件T，对电表进行校准
(2)测量二极管的正向导通电阻时，红表笔应接二极管的________(填“正极”或“负极”)．
4．(2019•山师大附中二模)某物理兴趣小组的同学要测定某电阻Rx的阻值，通过讨论，决定采用下列方法来测定．
(1)方法一：用多用电表测量
首先，选用欧姆表“×1”挡进行粗测，正确操作后，表盘指针如图1所示，则该电阻的测量值为Rx＝________Ω.
　
(2)方法二：用伏安法测量
所用的部分器材：电压表V(0～3 V，内阻约3 kΩ)；电流表A(0～0.6 A，内阻约2 Ω)．分析下列问题．
①他们设置了如图2、图3所示的两种电路图，为减小实验误差应选用__________(填“图2”或“图3”)作为测量电路；
②请根据他们所选的电路将图4所示的实物图连接好；
③他们选择了正确的电路后，通过测量，根据得到的实验数据作出了如图5所示的U－I图象，根据图象，可得 Rx＝______Ω.
　
(3)方法三：等效替代法
某同学设计了如图6所示的测量电路，实验步骤如下所示：
A．按图6连接好实验电路．
B．保持开关S2断开，将开关S1闭合，然后调节电阻箱R和滑动变阻器R′.待电路稳定后电阻箱读数R1如图7所示，记下此时电压表的示数．
C．闭合开关S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，然后调节电阻箱的电阻，使电压表的读数与步骤B中的示数相同，此时电阻箱的读数R2＝26 Ω.
　
①在步骤B中电阻箱的读数为R1＝________Ω；
②由以上实验测得电阻Rx的阻值为Rx＝________Ω.
热点15　电学常规实验
1．解析：(1)为方便实验操作，滑动变阻器的阻值不能太大，选择D比较合适．
(2)由于没有电压表，给定的电流表G可与定值电阻 R4串联作电压表使用；图象的斜率的绝对值等于电源的内阻，由于新电池内阻很小，发现图象斜率较小，给数据的处理带来了很大的障碍，所以电源串联一个电阻作等效内阻，实验电路如图甲所示．

(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出I1－I2图象如图乙所示．

(4)由闭合电路欧姆定律可知：I1(R4＋RG)＝E－I2(r＋R3)，变形I1＝11 000E－11 000I2(r＋R3)，由图可知，图象与纵坐标的交点为1.48 mA，解得E＝1.48 V；由图象可知r＝0.32 Ω.
答案：(1)D　(2)见解析图甲　(3)见解析图乙
(4)1.48(1.47～1.49均正确)　0.32(0.25～0.35 均正确)
2．解析：(1)由游标卡尺主尺读得30 mm，游标尺上第3条刻度线与主尺刻度线对齐，则该样品的长度L＝30 mm＋0.15 mm＝30.15 mm＝3.015 cm.螺旋测微器固定刻度上分度值为0.5 mm，可动刻度每旋转一圈，测微螺杆前进或后退0.5 mm，由固定刻度读得3 mm，由可动刻度读得0.205 mm，该样品的外径为3 mm＋0.205 mm＝3.205 mm.
(2)采用分压式电路，用已知内阻的电流表A1作为电压表，电流表A2外接可以消除系统误差．电路图如图所示．

(3)由测量时两电流表读数可得待测电阻R2＝I1r1I2－I1.样品横截面积S＝π（D2－d2）4，由电阻定律可得R2＝ρLS，联立解得样品的内径d＝ D2－4ρL（I2－I1）πI1r1.
答案：(1)3.015　3.205　(2)实验电路图见解析　(3) D2－4ρL（I2－I1）πI1r1
3．解析：(1)欧姆表指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换小挡进行测量，应将旋转开关K置于“×10”的位置，然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理实验步骤是BC.
(2)测量二极管正向导通电阻时，应把红表笔接二极管负极，黑表笔接二极管正极．
答案：(1)BC　(2)负极
4．解析：(1)欧姆表读数＝刻度盘读数×倍率，读数是Rx＝7 Ω.　
(2)①由于待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，所以电流表使用外接法，故选图2作为测量电路；
②所连实物图如图所示：

③U－I图象的斜率表示电阻的阻值，由所作的图象可知，图象的斜率为k＝2.50.4＝6.25，故被测电阻的阻值为Rx＝6.25 Ω.
(3)①在步骤B中电阻箱的读数为R1＝20 Ω；
②由于R1与Rx串联在电路中所起的作用与R2相同(电压表指针指示同一位置)，则有R1＋Rx＝R2，故有Rx＝R2－R1.由题意可知R1＝20 Ω，R2＝26 Ω，故被测电阻的阻值为Rx＝R2－R1＝26 Ω－20 Ω＝6 Ω.
答案：(1)7　(2)①图2　②如解析图所示
③6.25　(3)①20　②6

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