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專題39 物理實驗(四)(原卷+解析卷)——【奪分寶典】高考物理一輪精講精練學案

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專題39 物理實驗(四)(原卷+解析卷)——【奪分寶典】高考物理一輪精講精練學案

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專題39 物理實驗(四)
課標要求 知識要點 命題推斷
1、理解和掌握測定金屬絲的電阻率實驗原理,并會做出必要的誤差分析。 2、理解和掌握測定電源的電動勢和內阻實驗原理,并會做出必要的誤差分析。 3、清楚多用電表構造及原理。 4、理解和學握用多用電表測量電學中的物理量方法。 5、能夠在原型實驗基礎上,通過對實驗的改進或者創新,做出同類探究。 實驗12 測定金屬的電阻率(練習使用螺旋測微器) 實驗13 描繪小電珠的伏安特性曲線 實驗14 測定電源的電動勢和內阻 實驗15 練習使用多用電表 題型:實驗題
實驗12 測定金屬的電阻率(練習使用螺旋測微器)
1.螺旋測微器
(1)構造:如圖所示,它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上,旋鈕D、微調旋鈕D′和可動刻度E、測微螺桿F連在一起,通過精密螺紋套在B上。
(2)原理:測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕D每旋轉一周,F前進或后退0.5 mm,而可動刻度E上的刻度為50等份,每轉動一小格,F前進或后退0.01 mm,即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數時估讀到毫米的千分位上,因此,螺旋測微器又叫千分尺。
(3)讀數:測量時被測物體長度的整毫米數由固定刻度讀出,小數部分由可動刻度讀出。
測量值(mm)=固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(估讀一位)×0.01(mm)
如圖所示,固定刻度示數為2.0 mm,不足半毫米而從可動刻度上讀的示數為15.0,最后的讀數為:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
2.游標卡尺
(1)構造:如圖所示,主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺,尺身上還有一個緊固螺釘。
(2)用途:測量厚度、長度、深度、內徑、外徑。
(3)原理:利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。
不管游標尺上有多少個小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的,見下表:
刻度格數(分度) 刻度總長度 每小格與1 mm的差值    精確度(可準確到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
(4)讀數:若用x表示由主尺上讀出的整毫米數,K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數,則記錄結果表達為(x+K×精確度) mm。
3.伏安法測電阻
(1)電流表的內接法和外接法的比較
內接法 外接法
電路圖
誤差原因 電流表分壓 U測=Ux+UA 電壓表分流 I測=Ix+IV
電阻 測量值 R測==Rx+RA>Rx 測量值大于真實值 R測==適用條件 RA Rx RV Rx
適用于測量 大阻值電阻 小阻值電阻
(2)兩種電路的選擇
①阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內接法。簡單概括為“大內偏大,小外偏小”。
②臨界值計算法:
Rx<時,用電流表外接法;
Rx>時,用電流表內接法。
③實驗試探法:按圖實 7 4所示接好電路,讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數有較大的變化,而電流表的示數變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數有較大的變化,而電壓表的示數變化不大,則可采用電流表內接法。
實驗13 描繪小電珠的伏安特性曲線
1.實驗原理
(1)測多組小電珠的U、I的值,并繪出I-U圖象;
(2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關系.
2.實驗器材
小電珠“3.8V,0.3A”、電壓表“0~3V~15V”、電流表“0~0.6A~3A”、滑動變阻器、學生電源、開關、導線若干、坐標紙、鉛筆.
3.實驗步驟
(1)畫出電路圖(如實驗原理圖甲).
(2)將小電珠、電流表、電壓表、滑動變阻器、學生電源、開關用導線連接成如實驗原理圖乙所示的電路.
(3)測量與記錄
移動滑動變阻器觸頭位置,測出12組左右不同的電壓值U和電流值I,并將測量數據填入自己設計的表格中.
(4)數據處理
①在坐標紙上以U為橫軸,I為縱軸,建立直角坐標系.
②在坐標紙上描出各組數據所對應的點.
③將描出的點用平滑的曲線連接起來,就得到小電珠的伏安特性曲線.
4.實驗器材選取
(1)原則:①安全;②精確;③操作方便.
(2)具體要求
①電源允許的最大電流不小于電路中的實際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6A.
②用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流.
③電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值.
④電壓表或電流表的指針應偏轉到滿刻度的以上.
⑤從便于操作的角度來考慮,限流式接法要選用與待測電阻相近的滑動變阻器,分壓式接法要選用較小阻值的滑動變阻器.
【規律方法總結】
1.滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法比較
兩種接法的電路圖
負載R上電壓的調節范圍 ≤U≤E 0≤U≤E
負載R上電流的調節范圍 ≤I≤ 0≤I≤
2.兩種接法的適用條件
(1)限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動變阻器的最大電阻還小).
(2)分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的最大電阻要大).
3.注意事項
(1)電路的連接方式:
①電流表應采用外接法:因為小電珠(3.8V,0.3A)的電阻很小,與量程為0.6A的電流表串聯時,電流表的分壓影響很大.
②滑動變阻器應采用分壓式接法:目的是使小電珠兩端的電壓能從零開始連續變化.
(2)閉合開關S前,滑動變阻器的觸頭應移到使小電珠分得電壓為零的一端,使開關閉合時小電珠的電壓能從零開始變化,同時也是為了防止開關剛閉合時因小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲.
(3)I-U圖線在U0=1.0V左右將發生明顯彎曲,故在U=1.0V左右繪點要密,以防出現較大誤差.
4.誤差分析
(1)由于電壓表不是理想電表,內阻并非無窮大,會帶來誤差,電流表外接,由于電壓表的分流,使測得的電流值大于真實值.
(2)測量時讀數帶來誤差.
(3)在坐標紙上描點、作圖帶來誤差.
實驗14 測定電源的電動勢和內阻
1.實驗原理
(1)實驗依據:閉合電路歐姆定律.
(2)E和r的求解:由U=E-Ir得,解得E、r.
(3)用作圖法處理數據,如圖所示.
①圖線與縱軸交點為E;②圖線與橫軸交點為I短=;③圖線的斜率表示r=||.
2.實驗器材
電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙和刻度尺.
3.基本操作
(1)電流表用0.6A的量程,電壓表用3V的量程,按實驗原理圖連接好電路.
(2)把變阻器的滑片移到使阻值最大的一端.
(3)閉合開關,調節變阻器,使電流表有明顯示數并記錄一組數據(I1、U1).用同樣的方法再測量幾組I、U值,填入表格中.
(4)斷開開關,拆除電路,整理好器材.
【規律方法總結】
1.實驗數據求E、r的處理方法
(1)列多個方程組求解,再求E、r的平均值.
(2)圖象法處理:以路端電壓U為縱軸,干路電流I為橫軸,建坐標系、描點、連線,縱軸截距為電動勢E,直線斜率k的絕對值為內阻r.
2.注意事項
(1)為了使路端電壓變化明顯,可使用內阻較大的舊電池.
(2)電流不要過大,應小于0.5A,讀數要快.
(3)要測出不少于6組的(I,U)數據,變化范圍要大些.
(4)若U-I圖線縱軸刻度不從零開始,則圖線和橫軸的交點不再是短路電流,內阻應根據r=||確定.
(5)電流表要內接(因為r很小).
3.誤差來源
(1)偶然誤差:用圖象法求E和r時作圖不準確.
(2)系統誤差:電壓表分流.
實驗15 練習使用多用電表
1.實驗器材
多用電表、電學黑箱、直流電源、開關、導線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個.
2.實驗步驟
(1)觀察:觀察多用電表的外形,認識選擇開關的測量項目及量程.
(2)機械調零:檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置.若不指零,則可用小螺絲刀進行機械調零.
(3)將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔.
(4)測量小燈泡的電壓和電流
①按如圖甲所示的電路圖連好電路,將多用電表選擇開關置于直流電壓擋,測小燈泡兩端的電壓.
②按如圖乙所示的電路圖連好電路,將選擇開關置于直流電流擋,測量通過小燈泡的電流.
(5)測量定值電阻
①根據被測電阻的估計阻值,選擇合適的擋位,把兩表筆短接,觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度,若不指在歐姆表的“0”刻度,調節歐姆調零旋鈕,使指針指在歐姆表的“0”刻度處;
②將被測電阻接在兩表筆之間,待指針穩定后讀數;
③讀出指針在刻度盤上所指的數值,用讀數乘以所選擋位的倍率,即得測量結果;[來源
④測量完畢,將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋.
【規律方法總結】
1.多用電表使用注意事項
(1)表內電源正極接黑表筆,負極接紅表筆,但是紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“-”插孔,注意電流的實際方向應為“紅入”,“黑出”.
(2)區分“機械零點”與“歐姆零點”.機械零點是表盤刻度左側的“0”位置,調整的是表盤下邊中間的指針定位螺絲;歐姆零點是指刻度盤右側的“0”位置,調整的是歐姆調零旋鈕.
(3)由于歐姆擋表盤難以估讀,測量結果只需取兩位有效數字,讀數時注意乘以相應擋位的倍率.
(4)使用多用電表時,手不能接觸表筆的金屬桿,特別是在測電阻時,更應注意不要用手接觸表筆的金屬桿.
(5)測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開,否則不但影響測量結果,甚至可能損壞電表.
(6)測電阻時每換一擋必須重新歐姆調零.
(7)使用完畢,選擇開關要置于交流電壓最高擋或“OFF”擋.長期不用,應把表內電池取出.
2.多用電表對電路故障的檢測
(1)斷路故障的檢測方法
①將多用電表撥到直流電壓擋作為電壓表使用.
a.將電壓表與電源并聯,若電壓表示數不為零,說明電源良好,若電壓表示數為零,說明電源損壞.
b.在電源完好時,再將電壓表與外電路的各部分電路并聯.若電壓表示數等于電源電動勢,則說明該部分電路中有斷點.
②將多用電表撥到直流電流擋作為電流表使用,將電流表串聯在電路中,若電流表的示數為零,則說明與電流表串聯的部分電路斷路.
③用歐姆擋檢測
將各元件與電源斷開,然后接到紅、黑表筆間,若有阻值(或有電流)說明元件完好,若電阻無窮大(或無電流)說明此元件斷路.
不能用歐姆表檢測電源的情況.
(2)短路故障的檢測方法
①將電壓表與電源并聯,若電壓表示數為零,說明電源被短路;若電壓表示數不為零,則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路.
②用電流表檢測,若串聯在電路中的電流表示數不為零,故障應是短路.
(2024 江寧區校級模擬)某小組測量不知名材質帶缺口金屬環(如圖甲)的電阻率,應用了學生電源E、定值電阻R0、電壓表V1和V2、電阻箱R等器材,操作步驟如下:
(1)用軟尺測量金屬環的長度L,用游標卡尺在不同部位測量金屬環橫截面的直徑D,測量時金屬環應卡在乙圖游標卡尺的    部位(選填“A”、“B”或“C”),讀數如圖丙所示,示數為    cm;
(2)按圖丁連接電路,a、b間器件表示金屬環,閉合開關,調節電阻箱,記錄兩塊電壓表和電阻箱的讀數,繪制出戊圖,可計算出金屬環的阻值R′=   Ω,用L、D、R′表示出該金屬環的電阻率ρ=   ;
(3)由戊圖計算出的阻值R′   真實值(選填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2024 鼓樓區校級二模)某興趣小組探究PT100型鉑電阻阻值Rt隨溫度t變化的關系。主要器材有:電源(電動勢E=3V、內阻不計)、電壓表(量程3V、內阻RV約3kΩ)、毫安表(量程30mA、內阻RA約50Ω)、滑動變阻器、加熱器、測溫儀。采用伏安法測得不同溫度下鉑電阻的電壓與電流,計算出不同溫度下鉑電阻的阻值,如下表。
t/℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Rt/Ω 100.0 103.4 107.9 111.4 115.6 119.6 122.8 127.5 130.8 134.1 138.5
(1)為減少實驗誤差,測量電路中毫安表應采用    。(選填“內接”或“外接”);
(2)根據表中實驗數據作出Rt﹣t的關系圖像如圖(a)所示,由圖像可得Rt與t的關系式為Rt=   (Ω);
(3)由于毫安表內阻未知,興趣小組利用上述器材設計如圖(b)電路并進行實驗,測量不同溫度下的電流,作出圖像如圖(c)所示,可得該毫安表內阻RA=   Ω(保留三位有效數字)。若考慮電源內阻,則該毫安表內阻的測量值    (選填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
(2024 廣東三模)壓力傳感器是一種常用的傳感器,其阻值會隨作用的壓力變化而改變。某興趣小組利用如圖甲所示的電路測量某壓力傳感器在不同壓力下的阻值RN。請回答以下問題:
(1)閉合開關S前,應將滑動變阻器的觸頭P滑至    端(選填“a”或“b”);
(2)通過多次實驗,該興趣小組測得了多組關于阻值RN、壓力F的數據,并在圖乙中描出了相應點(RN,F),請根據圖乙中所描點大致畫出阻值RN隨壓力F變化的圖像;
(3)將阻值RN隨壓力F的變化率記作壓力傳感器的靈敏度,由圖乙可知,在實驗測量數據范圍內,壓力越大,靈敏度越    (選填“高”或“低”)。
(2024 江蘇模擬)在測量一節干電池電動勢E和內阻r的實驗中,小亮設計了如圖甲所示的實驗電路,已知電流計G的內阻為R0,滿偏電流為I0,改裝成量程Im為的電流表。
(1)與電流計并聯的電阻Rx=   。
(2)根據圖甲實驗電路,請在乙圖中用筆畫線代替導線,完成實物電路的連接。
(3)實驗開始前,應先將滑動變阻器的滑片調到    (選填“左”或“右”)端。
(4)合上開關S1,S2接圖甲中的1位置,改變滑動變阻器的阻值,記錄下幾組電壓表示數和對應的電流計示數;S2改接圖甲中的2位置,改變滑動變阻器的阻值,再記錄下幾組電壓表示數和對應的電流計示數。
在同一坐標系內分別描點作出電壓表示數U和對應的電流計示數Ig的圖象,如圖丙所示,兩直線與縱軸的截距分別為UA,UB,與橫軸的截距分別為IA,IB。
①S2接1位置時,作出的U﹣I圖線是圖丙中的    (選填“A”或“B”)線;測出的電池電動勢E和內阻r存在系統誤差,原因是    。
②由圖丙可知,干電池電動勢和內阻的真實值分別為E真=   ,r真=   。
(2024 衡陽縣校級模擬)某探究小組要準確測定一個電源的電動勢和內阻,實驗室老師提供了如下規格的器材:
A.電源(電動勢約為1.5V,內阻約為60.0Ω);
B.電壓表V(量程為0~3V,內阻約為3kΩ);
C.電流表A1(量程為0~300μA,內阻r1=600.0Ω);
D.電流表A2(量程為0~30mA,內阻r2約為1.0Ω);
E.電流表A3(量程為0~0.6A,內阻r3約為0.1Ω);
F.滑動變阻器R1(阻值范圍為0~20Ω,額定電流為3A);
G.滑動變阻器R2(阻值范圍為0~200Ω,額定電流為1A);
H.定值電阻R3(阻值為4400Ω);
I.定值電阻R4(阻值為400Ω);
J.開關、導線若干。
(1)該探究小組設計了如圖甲、乙所示的兩種電路圖,要準確測定舊干電池的電動勢和內阻,最合適的是    ;
(2)若該探究小組以所選電路支路中電表的示數I'為縱坐標,干路中電表的示數I為橫坐標,作出I'﹣I的關系圖像如圖丙所示,則根據測量電路和圖丙可得該電源的電動勢E測=   V(結果保留兩位小數),內阻r測=   Ω(結果保留一位小數);
(3)用本實驗所選的電路測量,電源電動勢的測量值E測   E真(真實值),內阻的測量值r測   r真(真實值)。(均選填“=”“>”或“<”)
(2024 金東區校級模擬)科技實踐小組的同學們應用所學電路知識,對“一抽到底”的紙巾盒進行改裝,使紙巾剩余量可視化。
同學們使用的器材有:電源(E=1.5V,內阻不計)、定值電阻(R0=6Ω)、多用電表、鉛筆芯如圖中AB所示、導線若干、電鍵開關。
(1)用多用電表測量整一根鉛筆芯的電阻,選用“×10”倍率的電阻擋測量,發現多用電表指針的偏轉角度很大,因此需選擇    (選填“×1”或“×100”)倍率的電阻擋,并需    (填操作過程)后,再次進行測量,若多用電表的指針如圖所示,測量結果為    Ω。
(2)將鉛筆芯固定在紙巾盒側邊,截取一段導線固定在擋板C,并保證導線與鉛筆芯接觸良好且能自由移動,請完成圖電路連接。
(3)不計多用電表內阻,多用電表應該把選擇開關打在“mA擋”,量程為    (選填“2.5”、“25”或“250”)。
(4)將以上裝置調試完畢并固定好,便可通過電表讀數觀察紙巾剩余厚度,設鉛筆芯總電阻為R,總長度為L,不計多用電表內阻,則多用電表示數I與紙巾剩余厚度h的關系式為I=   (用題中物理量符號表達)。依次實驗將剩余紙巾厚度和對應電表讀數一一記錄下來,并進行標識,從而完成“一抽到底”紙巾盒的可視化改裝探究。
(2024 東西湖區校級模擬)某電學實驗興趣小組結合物理課本上的多用電表結構示意圖及實驗室現有器材,設計了如圖所示的電路,整個電路裝置既可以當1mA和10mA的電流表使用,也可以當作兩個倍率的歐姆電表使用。他們使用到的器材有:
電源E(電動勢E=1.5V,內阻忽略不計)
定值電阻R1、R2
電流表G(量程為Ig=100μA,內阻Rg=990Ω)
滑動變阻器R(最大阻值為1500Ω)
單刀雙擲開關S1、S2
(1)按照多用電表的構造和原理,接線柱D端應該接    (選填“紅”或“黑”)表筆;
(2)當單刀雙擲開關S1撥到B端可作為電流表使用,S2撥到1端時,此時裝置可作為    mA(選填“1”或“10”)量程的電流表;電阻R1=   Ω,R2=   Ω。
(3)將單刀雙擲開關S1撥到A端可作為歐姆表使用,若S2撥到1端,此時作為歐姆擋×10倍率,則將S2撥到2端時的倍率為    (選填“×1”或“×100”)。
(2024 鯉城區校級模擬)國家出臺政策嚴整酒駕醉駕的亂象,酒精濃度介于0.2 0.8mg/mL為酒駕,達到0.8mg/mL或以上為醉駕.某興趣小組同學想組裝一個酒精濃度測試儀,其中用到一種酒精傳感器的電阻Rx隨酒精濃度的變化規律如圖(a)所示。酒精濃度測試儀的調試電路如圖(b)所示。提供的器材有:
A.酒精傳感器Rx
B.直流電源(電動勢為8V,內阻不計)
C.電壓表(量程為6V,內阻非常大)
D.電阻箱(最大阻值為999.9Ω)
E.定值電阻R(阻值為10.0Ω)
F.單刀雙擲開關一個,導線若干
(1)按下列步驟進行調試:
①電路接通前,先將電阻箱調為40.0Ω,然后開關向    (選填“a”或“b”)端閉合,將電壓表此時指針對應的刻度線標記為    mg/mL(保留兩位有效數字);
②逐步減小電阻箱的阻值,電壓表的示數不斷    (選填“變大”或“變小”),按照圖(a)數據將電壓表上“電壓”刻度線標為對應的“酒精濃度”;
③將開關向另一端閉合,測試儀即可正常使用。
(2)將調試好的酒精濃度測試儀進行酒精濃度測量,當電壓表讀數為1.6V,則測量的酒精濃度    (選填“有”或“沒有”)達到醉駕標準。
(3)使用一段時間后,由于電源的電動勢略微變小,內阻變大,導致酒精濃度的測量結果    (選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
(2024 二模擬)某實驗興趣小組,根據以下器材想要精確測量電壓表V1的內阻,其量程為3V,內阻大約為2kΩ,除此以外提供的器材有:
A.電源E(電動勢9V.內阻忽略不計)
B.電壓表V2(量程15V,內阻約為5kΩ)
C.電流表A1(量程0.6A,內阻約為5Ω)
D.滑動變阻器R1(阻值范圍為0~10Ω)
E.滑動變阻器R2(阻值范圍為0~1500Ω)
F.定值電阻R3=5kΩ
G.定值電阻R4=500Ω
H.開關一個,導線若干
(1)實驗過程中,為減小實驗誤差,要求電表示數至少要達到量程的,同時方便電路調節,滑動變阻器應選擇    ,實驗所需的另一個電表應選擇    ,定值電阻應選擇    (均選填器材前的字母代號);
(2)請在虛線框內畫出實驗電路圖;
(3)將電壓表V1的示數記為U1,將另一個電表的示數記為X2,將所選定值電阻的阻值記為R,在獲得多組U1、X2的值后建立坐標系,繪制X2﹣U1圖像,擬合得到線性圖像的斜率為k,則電壓表V1的內阻RV=   (用k、R)表示。
(2024 鹽都區校級三模)甲實驗小組要探究一個規格為5.0v、0.20w的小燈泡的伏安特性曲線。有下列器材可供選用:
A.電壓表V1(量程0﹣6V,內阻值約1.5kΩ)
B.電壓表V2(量程0﹣20V,內阻20kΩ)
C.電流表A1(量程0﹣3A,內阻0.2Ω)
D.電流表A2(量程0﹣500mA,內阻2.0Ω)
E.滑動變阻器R1(最大電阻約20Ω)
F.滑動變阻器R2(最大電阻約1kΩ)
G.電源(電動勢6V,內阻不計),開關一個,導線若干
(1)要求小燈泡電壓從零開始調節,為了調節方便,測量盡可能準確,電壓表應選用    ,電流表應選用    ,滑動變阻器影響應選用    (填器材前面序號)。
(2)根據所選器材和要求在虛線框中并畫出實驗電路圖
(3)乙實驗小組正按正確操作得到另外一個元件伏安特性曲線(I﹣U圖象如圖),如果將這個元件直接接到電動勢為3.0V、內阻值為7.5Ω的電源兩端,則該元件電阻值是    Ω(結果保留2位有效數字)
(2024 鹽城模擬)某實驗小組想通過測繪小燈泡的I﹣U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規律。所用器材如下:待測小燈泡一只,額定電壓為2.5V,電阻約為幾歐;電壓表量程為0~3V,內阻為3kΩ;電流表量程0~0.6A,內阻為0.1Ω;滑動變阻器一個,干電池兩節,開關一個,導線若干。
(1)在圖甲的虛線框內補全的實驗電路圖是    (選填“乙”、“丙”)。
(2)某同學連接實驗電路后,閉合開關S,小燈泡閃亮一下后熄滅,觀察發現燈絲被燒斷,原因可能是    。
A.電流表短路
B.滑動變阻器的滑片接觸不良
C.滑動變阻器滑片的初始位置在A端
(3)該同學在實驗中通過更換小燈泡,正確完成實驗操作,將實驗數據描點作圖,得到I﹣U圖像,如圖丁所示。根據圖像計算出正常工作狀態下小燈泡的電阻為    Ω(保留三位有效數字)。
(4)如果實驗中提供的電壓表(量程為0~1V、內阻為1kΩ),現有電阻箱一個(最大電阻為9999.9Ω)。簡述能完成該實驗的方案。
(5)如果用定值電阻R與小燈泡串聯,接入圖甲的電路中,調節滑動變阻器的阻值,是否會出現兩者功率相等的情況?請說明理由。
(2024 衡水模擬)2024年3月28日,國產某米汽車一上市就得到了廣大消費者的歡迎。下圖為網傳的某米汽車電池的參數圖片,則根據這張圖片某實驗小組決定研究一下某米汽車的電池,已知該車內的整塊電池是由20塊刀片電池串聯而成,其中一塊刀片電池又由10塊電芯串聯而成進行了如下的實驗:
MODENAME/型號:A13100 PARTNUMBER/零件號:P000000367001 MANUFACTOR/制造商代碼:r47832 L1﹣1ON BATTERY/鋰離子電池 726.7V139.0Ah 101.0kWh642.0kg MADEINCHINA
(1)如果用1A的電流給該汽車的一塊電芯充電需要    h時間充滿。(保留兩位有效數字)
(2)實驗小組A,為了能較準確的測量該款車輛電池的電動勢E和內阻r,該同學設計了一個可以排除電流表和電壓表內阻影響的實驗方案,如圖1所示,記錄了單刀雙擲開關S2分別接1、2對應的多組電壓表的示數U和電流表的示數I,根據實驗記錄的數據繪制如圖2中所示的A、B兩條U﹣I圖線,可以判斷圖線A是利用單刀雙擲開關S2接    (選填“1”或“2”)中的實驗數據描出的,由圖線A得出的內阻測量值比真實值偏    (選填“大”或“小”)。綜合A、B兩條圖線,此電芯的電動勢為E=   ,內阻r=   (用圖中EA、EB、IA、IB表示)。
(3)實驗小組B,認為實驗小組A的實驗仍然不夠完善,于是設計了補償式電路,來準確的測量電池的電動勢和內阻,實驗電路圖如圖3所示,則采用B小組設計的電路時,應怎樣操作才能消除電表所帶來的誤差?(答出關鍵步驟即可)答:   。
(2024 鎮海區校級模擬)(1)小明在實驗室中準備測定某些電池的內阻。
①小明利用銅片、鋅片與橙子制成水果電池,他采用多用電表的歐姆擋直接測量水果電池的內阻,此操作(選填“可行”或“不可行”)    。
②小明用多用電表粗測①中水果電池電動勢約為1.2V,查資料發現水果電池內阻約為1kΩ。為準確測定水果電池的內阻,實驗室提供了以下儀器:①電流表A(0~200μA,內阻為500Ω)、②電壓表V(0~3V,內阻約3kΩ)、③電阻箱R1(0﹣9999.9Ω)、④滑動變阻器R2(最大阻值20Ω)、⑤開關一個,導線若干。如圖甲設計最為合理的電路圖是    。
③小明另設計了如圖乙所示的電路圖,用于測定電池B的內阻r2(電動勢E2未知),已知電源A的電動勢E1、內阻r1。S先與1接通,調節電阻箱,記下電流表的示數I1,保持電阻箱接入電阻不變;S再與2接通,記下電流表的示數I2。重復以上操作,得到多組I1和I2的值;并作出的,的圖像如圖丙所示,若圖線的斜率為k,縱軸上的截距為b,則電池B的內阻r2=   (選用E1、r1、k、b表示)。若考慮電流表內阻的影響,測得電池B內阻的測量值    真實值。(選填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)以下實驗中,說法正確的是    。
A.“驗證機械能守恒定律”實驗中,紙帶長度越短越好
B.“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,增大雙縫到屏的距離,可使干涉條紋間距增大
C.“探究氣體等溫變化的規律”實驗中,為避免氣體進入或漏出,推拉活塞時,動作要迅速
D.“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中,所用交流電源的電壓不要超過12V
(2024 歷下區校級模擬)某同學欲測量某電熱絲的電阻率ρ。
(1)用多用電表粗測該電熱絲Rx的電阻值:多用電表選擇開關旋至“×100”擋,并進行歐姆調零,將紅、黑表筆連接到電熱絲兩端,多用電表指針位置如圖(a)所示,此時讀數為    Ω。
(2)用螺旋測微器測量電熱絲不同位置的直徑,某次測量的示數如圖(b)所示,該讀數為d=   mm。多次測量后,得到直徑的平均值恰好與d相等。
(3)為精確測量該電熱絲的電阻Rx,設計了如圖(c)所示的實驗電路圖。現有實驗器材:
電池組E,電動勢為15V,內阻忽略不計;
電壓表V(量程為3V,內阻為Rv=3kΩ);
電流表A(量程為12mA,內阻比較小);
定值電阻R0(阻值可選用3kΩ和9kΩ);
滑動變阻器R,最大阻值為50Ω;
開關、導線若干。
①要求電熱絲兩端的電壓可在0~12V的范圍內連續可調,應選用阻值為    (填“3kΩ”或“9kΩ”)的定值電阻R0;
②閉合開關S,調節滑動變阻器R,使電壓表V和電流表A的示數盡量大些,讀出此時電壓表V和電流表A的示數分別為U、I,則該電熱絲電阻的表達式為Rx=   (用U、I、R0、Rv表示,不得直接用數值表示);
③多次測量得到電熱絲的電阻Rx的平均值,計算得出電熱絲的電阻率。
(2024 東西湖區校級模擬)小夢同學自制了一個兩擋位(“×1”“×10”)的歐姆表,其內部結構如圖所示,R0為調零電阻(最大阻值為R0m),Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs+R0m<Rm<Rn),電流計G的內阻為RG(Rs RG)。用此歐姆表測量一待測電阻的阻值,回答下列問題:
(1)短接①②,將單刀雙擲開關S與m接通,電流計G示數為Im;保持電阻R0滑片位置不變,將單刀雙擲開關S與n接通,電流計G示數變為In,則Im   In(填“大于”或“小于”);
(2)將單刀雙擲開關S與n接通,此時歐姆表的擋位為    (填“×1”或“×10”);
(3)若從“×1”擋位換成“×10”擋位,調整歐姆零點(歐姆零點在電流計G滿偏刻度處)時,調零電阻R0的滑片應該    調節(填“向上”或“向下”);
(4)在“×10”擋位調整歐姆零點后,在①②間接入阻值為100Ω的定值電阻R1,穩定后電流計G的指針偏轉到滿偏刻度的;取走R1,在①②間接入待測電阻Rx,穩定后電流計G的指針偏轉到滿偏刻度的,則Rx=   Ω。中小學教育資源及組卷應用平臺
專題39 物理實驗(四)
課標要求 知識要點 命題推斷
1、理解和掌握測定金屬絲的電阻率實驗原理,并會做出必要的誤差分析。 2、理解和掌握測定電源的電動勢和內阻實驗原理,并會做出必要的誤差分析。 3、清楚多用電表構造及原理。 4、理解和學握用多用電表測量電學中的物理量方法。 5、能夠在原型實驗基礎上,通過對實驗的改進或者創新,做出同類探究。 實驗12 測定金屬的電阻率(練習使用螺旋測微器) 實驗13 描繪小電珠的伏安特性曲線 實驗14 測定電源的電動勢和內阻 實驗15 練習使用多用電表 題型:實驗題
實驗12 測定金屬的電阻率(練習使用螺旋測微器)
1.螺旋測微器
(1)構造:如圖所示,它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上,旋鈕D、微調旋鈕D′和可動刻度E、測微螺桿F連在一起,通過精密螺紋套在B上。
(2)原理:測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕D每旋轉一周,F前進或后退0.5 mm,而可動刻度E上的刻度為50等份,每轉動一小格,F前進或后退0.01 mm,即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數時估讀到毫米的千分位上,因此,螺旋測微器又叫千分尺。
(3)讀數:測量時被測物體長度的整毫米數由固定刻度讀出,小數部分由可動刻度讀出。
測量值(mm)=固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(估讀一位)×0.01(mm)
如圖所示,固定刻度示數為2.0 mm,不足半毫米而從可動刻度上讀的示數為15.0,最后的讀數為:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
2.游標卡尺
(1)構造:如圖所示,主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺,尺身上還有一個緊固螺釘。
(2)用途:測量厚度、長度、深度、內徑、外徑。
(3)原理:利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。
不管游標尺上有多少個小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的,見下表:
刻度格數(分度) 刻度總長度 每小格與1 mm的差值    精確度(可準確到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
(4)讀數:若用x表示由主尺上讀出的整毫米數,K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數,則記錄結果表達為(x+K×精確度) mm。
3.伏安法測電阻
(1)電流表的內接法和外接法的比較
內接法 外接法
電路圖
誤差原因 電流表分壓 U測=Ux+UA 電壓表分流 I測=Ix+IV
電阻 測量值 R測==Rx+RA>Rx 測量值大于真實值 R測==適用條件 RA Rx RV Rx
適用于測量 大阻值電阻 小阻值電阻
(2)兩種電路的選擇
①阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內接法。簡單概括為“大內偏大,小外偏小”。
②臨界值計算法:
Rx<時,用電流表外接法;
Rx>時,用電流表內接法。
③實驗試探法:按圖實 7 4所示接好電路,讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數有較大的變化,而電流表的示數變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數有較大的變化,而電壓表的示數變化不大,則可采用電流表內接法。
實驗13 描繪小電珠的伏安特性曲線
1.實驗原理
(1)測多組小電珠的U、I的值,并繪出I-U圖象;
(2)由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關系.
2.實驗器材
小電珠“3.8V,0.3A”、電壓表“0~3V~15V”、電流表“0~0.6A~3A”、滑動變阻器、學生電源、開關、導線若干、坐標紙、鉛筆.
3.實驗步驟
(1)畫出電路圖(如實驗原理圖甲).
(2)將小電珠、電流表、電壓表、滑動變阻器、學生電源、開關用導線連接成如實驗原理圖乙所示的電路.
(3)測量與記錄
移動滑動變阻器觸頭位置,測出12組左右不同的電壓值U和電流值I,并將測量數據填入自己設計的表格中.
(4)數據處理
①在坐標紙上以U為橫軸,I為縱軸,建立直角坐標系.
②在坐標紙上描出各組數據所對應的點.
③將描出的點用平滑的曲線連接起來,就得到小電珠的伏安特性曲線.
4.實驗器材選取
(1)原則:①安全;②精確;③操作方便.
(2)具體要求
①電源允許的最大電流不小于電路中的實際最大電流.干電池中電流一般不允許超過0.6A.
②用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流.
③電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值.
④電壓表或電流表的指針應偏轉到滿刻度的以上.
⑤從便于操作的角度來考慮,限流式接法要選用與待測電阻相近的滑動變阻器,分壓式接法要選用較小阻值的滑動變阻器.
【規律方法總結】
1.滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法比較
兩種接法的電路圖
負載R上電壓的調節范圍 ≤U≤E 0≤U≤E
負載R上電流的調節范圍 ≤I≤ 0≤I≤
2.兩種接法的適用條件
(1)限流式接法適合測量阻值較小的電阻(跟滑動變阻器的最大電阻相比相差不多或比滑動變阻器的最大電阻還小).
(2)分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的最大電阻要大).
3.注意事項
(1)電路的連接方式:
①電流表應采用外接法:因為小電珠(3.8V,0.3A)的電阻很小,與量程為0.6A的電流表串聯時,電流表的分壓影響很大.
②滑動變阻器應采用分壓式接法:目的是使小電珠兩端的電壓能從零開始連續變化.
(2)閉合開關S前,滑動變阻器的觸頭應移到使小電珠分得電壓為零的一端,使開關閉合時小電珠的電壓能從零開始變化,同時也是為了防止開關剛閉合時因小電珠兩端電壓過大而燒壞燈絲.
(3)I-U圖線在U0=1.0V左右將發生明顯彎曲,故在U=1.0V左右繪點要密,以防出現較大誤差.
4.誤差分析
(1)由于電壓表不是理想電表,內阻并非無窮大,會帶來誤差,電流表外接,由于電壓表的分流,使測得的電流值大于真實值.
(2)測量時讀數帶來誤差.
(3)在坐標紙上描點、作圖帶來誤差.
實驗14 測定電源的電動勢和內阻
1.實驗原理
(1)實驗依據:閉合電路歐姆定律.
(2)E和r的求解:由U=E-Ir得,解得E、r.
(3)用作圖法處理數據,如圖所示.
①圖線與縱軸交點為E;②圖線與橫軸交點為I短=;③圖線的斜率表示r=||.
2.實驗器材
電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙和刻度尺.
3.基本操作
(1)電流表用0.6A的量程,電壓表用3V的量程,按實驗原理圖連接好電路.
(2)把變阻器的滑片移到使阻值最大的一端.
(3)閉合開關,調節變阻器,使電流表有明顯示數并記錄一組數據(I1、U1).用同樣的方法再測量幾組I、U值,填入表格中.
(4)斷開開關,拆除電路,整理好器材.
【規律方法總結】
1.實驗數據求E、r的處理方法
(1)列多個方程組求解,再求E、r的平均值.
(2)圖象法處理:以路端電壓U為縱軸,干路電流I為橫軸,建坐標系、描點、連線,縱軸截距為電動勢E,直線斜率k的絕對值為內阻r.
2.注意事項
(1)為了使路端電壓變化明顯,可使用內阻較大的舊電池.
(2)電流不要過大,應小于0.5A,讀數要快.
(3)要測出不少于6組的(I,U)數據,變化范圍要大些.
(4)若U-I圖線縱軸刻度不從零開始,則圖線和橫軸的交點不再是短路電流,內阻應根據r=||確定.
(5)電流表要內接(因為r很小).
3.誤差來源
(1)偶然誤差:用圖象法求E和r時作圖不準確.
(2)系統誤差:電壓表分流.
實驗15 練習使用多用電表
1.實驗器材
多用電表、電學黑箱、直流電源、開關、導線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個.
2.實驗步驟
(1)觀察:觀察多用電表的外形,認識選擇開關的測量項目及量程.
(2)機械調零:檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置.若不指零,則可用小螺絲刀進行機械調零.
(3)將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔.
(4)測量小燈泡的電壓和電流
①按如圖甲所示的電路圖連好電路,將多用電表選擇開關置于直流電壓擋,測小燈泡兩端的電壓.
②按如圖乙所示的電路圖連好電路,將選擇開關置于直流電流擋,測量通過小燈泡的電流.
(5)測量定值電阻
①根據被測電阻的估計阻值,選擇合適的擋位,把兩表筆短接,觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度,若不指在歐姆表的“0”刻度,調節歐姆調零旋鈕,使指針指在歐姆表的“0”刻度處;
②將被測電阻接在兩表筆之間,待指針穩定后讀數;
③讀出指針在刻度盤上所指的數值,用讀數乘以所選擋位的倍率,即得測量結果;[來源
④測量完畢,將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋.
【規律方法總結】
1.多用電表使用注意事項
(1)表內電源正極接黑表筆,負極接紅表筆,但是紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“-”插孔,注意電流的實際方向應為“紅入”,“黑出”.
(2)區分“機械零點”與“歐姆零點”.機械零點是表盤刻度左側的“0”位置,調整的是表盤下邊中間的指針定位螺絲;歐姆零點是指刻度盤右側的“0”位置,調整的是歐姆調零旋鈕.
(3)由于歐姆擋表盤難以估讀,測量結果只需取兩位有效數字,讀數時注意乘以相應擋位的倍率.
(4)使用多用電表時,手不能接觸表筆的金屬桿,特別是在測電阻時,更應注意不要用手接觸表筆的金屬桿.
(5)測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開,否則不但影響測量結果,甚至可能損壞電表.
(6)測電阻時每換一擋必須重新歐姆調零.
(7)使用完畢,選擇開關要置于交流電壓最高擋或“OFF”擋.長期不用,應把表內電池取出.
2.多用電表對電路故障的檢測
(1)斷路故障的檢測方法
①將多用電表撥到直流電壓擋作為電壓表使用.
a.將電壓表與電源并聯,若電壓表示數不為零,說明電源良好,若電壓表示數為零,說明電源損壞.
b.在電源完好時,再將電壓表與外電路的各部分電路并聯.若電壓表示數等于電源電動勢,則說明該部分電路中有斷點.
②將多用電表撥到直流電流擋作為電流表使用,將電流表串聯在電路中,若電流表的示數為零,則說明與電流表串聯的部分電路斷路.
③用歐姆擋檢測
將各元件與電源斷開,然后接到紅、黑表筆間,若有阻值(或有電流)說明元件完好,若電阻無窮大(或無電流)說明此元件斷路.
不能用歐姆表檢測電源的情況.
(2)短路故障的檢測方法
①將電壓表與電源并聯,若電壓表示數為零,說明電源被短路;若電壓表示數不為零,則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路.
②用電流表檢測,若串聯在電路中的電流表示數不為零,故障應是短路.
(2024 江寧區校級模擬)某小組測量不知名材質帶缺口金屬環(如圖甲)的電阻率,應用了學生電源E、定值電阻R0、電壓表V1和V2、電阻箱R等器材,操作步驟如下:
(1)用軟尺測量金屬環的長度L,用游標卡尺在不同部位測量金屬環橫截面的直徑D,測量時金屬環應卡在乙圖游標卡尺的    部位(選填“A”、“B”或“C”),讀數如圖丙所示,示數為    cm;
(2)按圖丁連接電路,a、b間器件表示金屬環,閉合開關,調節電阻箱,記錄兩塊電壓表和電阻箱的讀數,繪制出戊圖,可計算出金屬環的阻值R′=   Ω,用L、D、R′表示出該金屬環的電阻率ρ=   ;
(3)由戊圖計算出的阻值R′   真實值(選填“大于”、“小于”或“等于”)。
【解答】解:(1)測量金屬環橫截面的直徑要使用游標卡尺的外側測量爪C部分;
10分度游標卡尺的精確度為0.1mm,截面的直徑D=4mm+8×0.1mm=4.8mm=0.48cm;
(2)根據歐姆定律和串聯電路的特點
化簡得
圖像的斜率
結合函數斜率的含義,待測電阻R′=k=2.6Ω;
根據電阻定律
電阻率
(3)根據上述(2)求解函數的過程可知,等式真實反映了通過電阻R和R′的電流,實驗沒有誤差,因此由戊圖計算出的阻值R′等于真實值。
故答案為:(1)C;0.48;(2)2.6;;(3)等于。
(2024 鼓樓區校級二模)某興趣小組探究PT100型鉑電阻阻值Rt隨溫度t變化的關系。主要器材有:電源(電動勢E=3V、內阻不計)、電壓表(量程3V、內阻RV約3kΩ)、毫安表(量程30mA、內阻RA約50Ω)、滑動變阻器、加熱器、測溫儀。采用伏安法測得不同溫度下鉑電阻的電壓與電流,計算出不同溫度下鉑電阻的阻值,如下表。
t/℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Rt/Ω 100.0 103.4 107.9 111.4 115.6 119.6 122.8 127.5 130.8 134.1 138.5
(1)為減少實驗誤差,測量電路中毫安表應采用    。(選填“內接”或“外接”);
(2)根據表中實驗數據作出Rt﹣t的關系圖像如圖(a)所示,由圖像可得Rt與t的關系式為Rt=   (Ω);
(3)由于毫安表內阻未知,興趣小組利用上述器材設計如圖(b)電路并進行實驗,測量不同溫度下的電流,作出圖像如圖(c)所示,可得該毫安表內阻RA=   Ω(保留三位有效數字)。若考慮電源內阻,則該毫安表內阻的測量值    (選填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
【解答】解:(1)鉑電阻的阻值大約為110Ω,則有
鉑電阻屬于小電阻因此用外接法。
(2)根據圖像可知圖像的縱軸截距為
Rt0=100.0Ω
斜率
可得
Rt=100Ω+0.38t
(3)根據閉合電路歐姆定律
E=I(Rt+RA)

設圖像縱軸截距為b,則
RA=Eb﹣100Ω=3×49.2Ω﹣100.0Ω=47.6Ω
如果電源有內阻,RA測=RA+r,該毫安表阻值的測量值大于真實值。
故答案為:(1)外接;(2)100+0.38t;(3)47.6;大于。
(2024 廣東三模)壓力傳感器是一種常用的傳感器,其阻值會隨作用的壓力變化而改變。某興趣小組利用如圖甲所示的電路測量某壓力傳感器在不同壓力下的阻值RN。請回答以下問題:
(1)閉合開關S前,應將滑動變阻器的觸頭P滑至    端(選填“a”或“b”);
(2)通過多次實驗,該興趣小組測得了多組關于阻值RN、壓力F的數據,并在圖乙中描出了相應點(RN,F),請根據圖乙中所描點大致畫出阻值RN隨壓力F變化的圖像;
(3)將阻值RN隨壓力F的變化率記作壓力傳感器的靈敏度,由圖乙可知,在實驗測量數據范圍內,壓力越大,靈敏度越    (選填“高”或“低”)。
【解答】解:(1)S閉合開關前,應將滑動變阻器的觸頭P滑至a端。
(2)用平滑的曲線連接各點,盡量使各點落在曲線上或均勻分布在曲線兩側,遠離的點舍去,如圖
(3)由圖乙可知,在實驗測量數據范圍內,壓力越大,圖像斜率絕對值越小,靈敏度越低。
故答案為:(1)a;(2)見解析;(3)低。
(2024 江蘇模擬)在測量一節干電池電動勢E和內阻r的實驗中,小亮設計了如圖甲所示的實驗電路,已知電流計G的內阻為R0,滿偏電流為I0,改裝成量程Im為的電流表。
(1)與電流計并聯的電阻Rx=   。
(2)根據圖甲實驗電路,請在乙圖中用筆畫線代替導線,完成實物電路的連接。
(3)實驗開始前,應先將滑動變阻器的滑片調到    (選填“左”或“右”)端。
(4)合上開關S1,S2接圖甲中的1位置,改變滑動變阻器的阻值,記錄下幾組電壓表示數和對應的電流計示數;S2改接圖甲中的2位置,改變滑動變阻器的阻值,再記錄下幾組電壓表示數和對應的電流計示數。
在同一坐標系內分別描點作出電壓表示數U和對應的電流計示數Ig的圖象,如圖丙所示,兩直線與縱軸的截距分別為UA,UB,與橫軸的截距分別為IA,IB。
①S2接1位置時,作出的U﹣I圖線是圖丙中的    (選填“A”或“B”)線;測出的電池電動勢E和內阻r存在系統誤差,原因是    。
②由圖丙可知,干電池電動勢和內阻的真實值分別為E真=   ,r真=   。
【解答】解:(1)由電表改裝知識有
解得
(2)由電路圖連接實物電路,則電路如圖所示
(3)由電路圖可知,滑動變阻器時限流式接法,所以在開關閉合前,應該調到阻值最大端,即最左端。
(4)①當S2接1位置時,可以把電壓表與電源看作一個等效電源,根據閉合電路歐姆定律可知,其
E=U斷
電動勢和內阻的測量值均小于真實值,所以作出的圖線應該是A線。
測出的電池電動勢E和內阻r存在系統誤差,原因是電壓表分流。
②當S2接2位置時,可把電流表與電源看作一個等效電源,根據閉合電路歐姆定律
E=U斷
可知,電動勢測量值等于真實值,其圖像應該是B圖像,而由上述分析有
E=UB
由于開關S2接1位置時,結合之前的分析以及其圖線的A圖像對應的短路電流為
所以
故答案為:(1);(2)如圖所示
(3)左;(4)①A,電壓表的分流;②UB,。
(2024 衡陽縣校級模擬)某探究小組要準確測定一個電源的電動勢和內阻,實驗室老師提供了如下規格的器材:
A.電源(電動勢約為1.5V,內阻約為60.0Ω);
B.電壓表V(量程為0~3V,內阻約為3kΩ);
C.電流表A1(量程為0~300μA,內阻r1=600.0Ω);
D.電流表A2(量程為0~30mA,內阻r2約為1.0Ω);
E.電流表A3(量程為0~0.6A,內阻r3約為0.1Ω);
F.滑動變阻器R1(阻值范圍為0~20Ω,額定電流為3A);
G.滑動變阻器R2(阻值范圍為0~200Ω,額定電流為1A);
H.定值電阻R3(阻值為4400Ω);
I.定值電阻R4(阻值為400Ω);
J.開關、導線若干。
(1)該探究小組設計了如圖甲、乙所示的兩種電路圖,要準確測定舊干電池的電動勢和內阻,最合適的是    ;
(2)若該探究小組以所選電路支路中電表的示數I'為縱坐標,干路中電表的示數I為橫坐標,作出I'﹣I的關系圖像如圖丙所示,則根據測量電路和圖丙可得該電源的電動勢E測=   V(結果保留兩位小數),內阻r測=   Ω(結果保留一位小數);
(3)用本實驗所選的電路測量,電源電動勢的測量值E測   E真(真實值),內阻的測量值r測   r真(真實值)。(均選填“=”“>”或“<”)
【解答】解:(1)電壓表V的量程太大,測量時的誤差大;為了減小誤差需要將電流表A1與定值電阻串聯改裝成電壓表;
若電流表A1與電阻R3串聯,改裝表的量程
若電流表A1與電阻R4串聯,改裝表的量程
由于電源電動勢1.5V,要使改裝后的電壓表的量程滿足實驗要求,故圖甲合適,乙圖不合適。
故選:甲圖。
(2)根據閉合電路歐姆定律E測=U+Ir測=I′(r1+R3)+Ir測
解得
圖像的縱截距b=280×10﹣6A
圖像斜率的絕對值
結合I′﹣I函數,圖像的縱截距
代入數據解得E測=1.40V
圖像斜率的絕對值
代入數據解得r測≈66.7Ω;
(3)根據所選擇的電路可知,當I=0時,路端電壓等于電源電動勢,故電動勢的測量值沒有系統誤差,即E測=E真,電流表A2的分壓使內阻的測量值存在系統誤差,測量值為干電池內阻r真和電流表A2內阻r2之和r測=r真+r2,所以r測>r真。
故答案為:(1)甲;(2)1.40;66.7;(3)=;>。
(2024 金東區校級模擬)科技實踐小組的同學們應用所學電路知識,對“一抽到底”的紙巾盒進行改裝,使紙巾剩余量可視化。
同學們使用的器材有:電源(E=1.5V,內阻不計)、定值電阻(R0=6Ω)、多用電表、鉛筆芯如圖中AB所示、導線若干、電鍵開關。
(1)用多用電表測量整一根鉛筆芯的電阻,選用“×10”倍率的電阻擋測量,發現多用電表指針的偏轉角度很大,因此需選擇    (選填“×1”或“×100”)倍率的電阻擋,并需    (填操作過程)后,再次進行測量,若多用電表的指針如圖所示,測量結果為    Ω。
(2)將鉛筆芯固定在紙巾盒側邊,截取一段導線固定在擋板C,并保證導線與鉛筆芯接觸良好且能自由移動,請完成圖電路連接。
(3)不計多用電表內阻,多用電表應該把選擇開關打在“mA擋”,量程為    (選填“2.5”、“25”或“250”)。
(4)將以上裝置調試完畢并固定好,便可通過電表讀數觀察紙巾剩余厚度,設鉛筆芯總電阻為R,總長度為L,不計多用電表內阻,則多用電表示數I與紙巾剩余厚度h的關系式為I=   (用題中物理量符號表達)。依次實驗將剩余紙巾厚度和對應電表讀數一一記錄下來,并進行標識,從而完成“一抽到底”紙巾盒的可視化改裝探究。
【解答】解:(1)多用表測電阻,歐姆表的指針偏轉角度很大,說明讀數很小,倍率較高,則需選擇×1倍率的電阻擋,并需要重新歐姆調零后進行測量,測量結果為12Ω。
(2)將用電表選擇開關調至合適的直流電流擋,紅表筆接C,黑表筆接電源負極,如圖所示:
(3)紙巾沒有使用時,鉛筆芯電阻視為零,則最大電流為
多用表直流擋的量程選擇為250mA;
(4)根據歐姆定律。
故答案為:(1)×1;歐姆調零;12;(2)見解析;(3)250;(4)。
(2024 東西湖區校級模擬)某電學實驗興趣小組結合物理課本上的多用電表結構示意圖及實驗室現有器材,設計了如圖所示的電路,整個電路裝置既可以當1mA和10mA的電流表使用,也可以當作兩個倍率的歐姆電表使用。他們使用到的器材有:
電源E(電動勢E=1.5V,內阻忽略不計)
定值電阻R1、R2
電流表G(量程為Ig=100μA,內阻Rg=990Ω)
滑動變阻器R(最大阻值為1500Ω)
單刀雙擲開關S1、S2
(1)按照多用電表的構造和原理,接線柱D端應該接    (選填“紅”或“黑”)表筆;
(2)當單刀雙擲開關S1撥到B端可作為電流表使用,S2撥到1端時,此時裝置可作為    mA(選填“1”或“10”)量程的電流表;電阻R1=   Ω,R2=   Ω。
(3)將單刀雙擲開關S1撥到A端可作為歐姆表使用,若S2撥到1端,此時作為歐姆擋×10倍率,則將S2撥到2端時的倍率為    (選填“×1”或“×100”)。
【解答】解:(1)紅表筆與內部電源的負極相連,黑表筆與內部電源的正極相連,故D端應與紅表筆相連;
(2)當單刀雙擲開關S2,撥到B端、S2撥到1端時,總電阻更小,則量程更大,故為10mA;
S2撥到2端,量程為1mA,擴大了n倍=10倍,即
R1+R2
撥到1端,量程為10 mA,擴大了n'倍=100倍,即
R1
聯立解得R1=11Ω、R2=99Ω
(3)當單刀雙擲開關S1撥到A端、S2撥到2端,電流表量程為1 mA,此時歐姆表內阻為r內Ω=1500Ω
S2撥到1端,電流表量程為10mA,同理此時歐姆表內阻為150Ω
若S2撥到1端,此時作為歐姆擋×10倍率,則將S2撥到2端時的倍率為×100.
故答案為:(1)紅;(2)10;11;99;(3)×100
(2024 鯉城區校級模擬)國家出臺政策嚴整酒駕醉駕的亂象,酒精濃度介于0.2 0.8mg/mL為酒駕,達到0.8mg/mL或以上為醉駕.某興趣小組同學想組裝一個酒精濃度測試儀,其中用到一種酒精傳感器的電阻Rx隨酒精濃度的變化規律如圖(a)所示。酒精濃度測試儀的調試電路如圖(b)所示。提供的器材有:
A.酒精傳感器Rx
B.直流電源(電動勢為8V,內阻不計)
C.電壓表(量程為6V,內阻非常大)
D.電阻箱(最大阻值為999.9Ω)
E.定值電阻R(阻值為10.0Ω)
F.單刀雙擲開關一個,導線若干
(1)按下列步驟進行調試:
①電路接通前,先將電阻箱調為40.0Ω,然后開關向    (選填“a”或“b”)端閉合,將電壓表此時指針對應的刻度線標記為    mg/mL(保留兩位有效數字);
②逐步減小電阻箱的阻值,電壓表的示數不斷    (選填“變大”或“變小”),按照圖(a)數據將電壓表上“電壓”刻度線標為對應的“酒精濃度”;
③將開關向另一端閉合,測試儀即可正常使用。
(2)將調試好的酒精濃度測試儀進行酒精濃度測量,當電壓表讀數為1.6V,則測量的酒精濃度    (選填“有”或“沒有”)達到醉駕標準。
(3)使用一段時間后,由于電源的電動勢略微變小,內阻變大,導致酒精濃度的測量結果    (選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
【解答】解:(1)①本實驗采用替代法,用電阻箱的阻值替代傳感器的電阻Rg,故應先將電阻箱調到40.0Ω,結合電路,開關應向b端閉合;由圖甲可知Rg=40Ω時,酒精濃度為0.10mg/mL。
②根據閉合電路歐姆定律,電路中的電流
定值電阻兩端電壓
逐步減小電阻箱的阻值,電路中電流增大,定值電阻上的分壓變大,電壓表的示數不斷變大。
(2)電壓表讀數為1.6V,所以
解得Rg=40Ω
通過圖甲可知,此的酒精濃度為0.10mg/mL,沒有達到醉駕標準。
(3)使用一段時間后,由于電源的電動勢略微變小,內阻變大,電路中電流將減小,電壓表示數將偏小,故酒精濃度的測量結果將偏小。
故答案為:(1)①b;0.10;②變大;(2)沒有;(3)偏小。
(2024 二模擬)某實驗興趣小組,根據以下器材想要精確測量電壓表V1的內阻,其量程為3V,內阻大約為2kΩ,除此以外提供的器材有:
A.電源E(電動勢9V.內阻忽略不計)
B.電壓表V2(量程15V,內阻約為5kΩ)
C.電流表A1(量程0.6A,內阻約為5Ω)
D.滑動變阻器R1(阻值范圍為0~10Ω)
E.滑動變阻器R2(阻值范圍為0~1500Ω)
F.定值電阻R3=5kΩ
G.定值電阻R4=500Ω
H.開關一個,導線若干
(1)實驗過程中,為減小實驗誤差,要求電表示數至少要達到量程的,同時方便電路調節,滑動變阻器應選擇    ,實驗所需的另一個電表應選擇    ,定值電阻應選擇    (均選填器材前的字母代號);
(2)請在虛線框內畫出實驗電路圖;
(3)將電壓表V1的示數記為U1,將另一個電表的示數記為X2,將所選定值電阻的阻值記為R,在獲得多組U1、X2的值后建立坐標系,繪制X2﹣U1圖像,擬合得到線性圖像的斜率為k,則電壓表V1的內阻RV=   (用k、R)表示。
【解答】解:(1)為了獲得多組實驗數據和方便電路調節,電路控制部分應該采用分壓接法,滑動變阻器選總阻值小的R1,因此滑動變阻器選擇D;
電流表因為量程太大,無法使用,另一個電表應該選擇V2,因此所需的另一電表選擇B;
由于V1、V2兩者量程差別較大,為了電壓表V2的示數到達量程的以上,需要給V1串聯一個與電壓表內阻相當的分壓電阻,分壓電阻選擇R3,因此定值電阻選擇F;
(2)根據上述分析,滑動變阻器采用分壓式接法,電壓表V2測電壓表V1和電阻電阻R3兩端的總電壓,設計的實驗電路圖如圖所示:
(3)根據歐姆定律結合串聯、并聯電路的特點
整理得
結合圖像斜率的含義可知
得。
故答案為:(1)D;B;F;(2)見解析;(3)。
(2024 鹽都區校級三模)甲實驗小組要探究一個規格為5.0v、0.20w的小燈泡的伏安特性曲線。有下列器材可供選用:
A.電壓表V1(量程0﹣6V,內阻值約1.5kΩ)
B.電壓表V2(量程0﹣20V,內阻20kΩ)
C.電流表A1(量程0﹣3A,內阻0.2Ω)
D.電流表A2(量程0﹣500mA,內阻2.0Ω)
E.滑動變阻器R1(最大電阻約20Ω)
F.滑動變阻器R2(最大電阻約1kΩ)
G.電源(電動勢6V,內阻不計),開關一個,導線若干
(1)要求小燈泡電壓從零開始調節,為了調節方便,測量盡可能準確,電壓表應選用    ,電流表應選用    ,滑動變阻器影響應選用    (填器材前面序號)。
(2)根據所選器材和要求在虛線框中并畫出實驗電路圖
(3)乙實驗小組正按正確操作得到另外一個元件伏安特性曲線(I﹣U圖象如圖),如果將這個元件直接接到電動勢為3.0V、內阻值為7.5Ω的電源兩端,則該元件電阻值是    Ω(結果保留2位有效數字)
【解答】解:(1)燈泡額定電壓為5.0V,因此電壓表應選擇6V量程的A;燈泡的額定電流I40mA,故電流表只能選擇D;本實驗中采用滑動變阻器分壓接法,所以滑動變阻器應選擇總阻值較小的E;
(2)本實驗中電流從零開始調節,故滑動變阻器采用分壓接法;同時因燈泡內阻較小,故電流表采用外接法;故原理圖如圖所示;
(3)在燈泡的伏安特性曲線中作出電源的伏安特性曲線,如圖所示,兩圖的交點表示燈泡的工作點,則由圖可知,燈泡電壓為1.98V,電流為0.13A,故電阻R15Ω;
故答案為:(1)A,D,E;(2)如圖所示;(3)15。
(2024 鹽城模擬)某實驗小組想通過測繪小燈泡的I﹣U圖像來研究小燈泡的電阻隨電壓變化的規律。所用器材如下:待測小燈泡一只,額定電壓為2.5V,電阻約為幾歐;電壓表量程為0~3V,內阻為3kΩ;電流表量程0~0.6A,內阻為0.1Ω;滑動變阻器一個,干電池兩節,開關一個,導線若干。
(1)在圖甲的虛線框內補全的實驗電路圖是    (選填“乙”、“丙”)。
(2)某同學連接實驗電路后,閉合開關S,小燈泡閃亮一下后熄滅,觀察發現燈絲被燒斷,原因可能是    。
A.電流表短路
B.滑動變阻器的滑片接觸不良
C.滑動變阻器滑片的初始位置在A端
(3)該同學在實驗中通過更換小燈泡,正確完成實驗操作,將實驗數據描點作圖,得到I﹣U圖像,如圖丁所示。根據圖像計算出正常工作狀態下小燈泡的電阻為    Ω(保留三位有效數字)。
(4)如果實驗中提供的電壓表(量程為0~1V、內阻為1kΩ),現有電阻箱一個(最大電阻為9999.9Ω)。簡述能完成該實驗的方案。
(5)如果用定值電阻R與小燈泡串聯,接入圖甲的電路中,調節滑動變阻器的阻值,是否會出現兩者功率相等的情況?請說明理由。
【解答】解:(1)因電流表內阻為0.1Ω,是已知值,故采用電流表內接法,則電阻測量值為:Rx,可消除系統誤差,故在圖甲的虛線框內補全的實驗電路圖是乙。
(2)在連接實驗電路后,閉合開關S,小燈泡閃亮一下后熄滅,觀察發現燈絲被燒斷,原因是閉合開關S后小燈泡的兩端電壓超過了額定電壓,流過的電流過大,使其功率過大導致燈絲被燒斷,電流表短路與滑動變阻器的滑片接觸不良均不會導致電流過大,滑動變阻器滑片的初始位置在A端,閉合開關S時被測電路的電壓接近電源電動勢,會導致小燈泡的實際電壓大于額定電壓,故AB錯誤,C正確。
(3)小燈泡的額定電壓為2.5V,根據歐姆定律可得:2.5V=U﹣IRA,已知:RA=0.1Ω
可得:I=10U﹣25(A),在I﹣U圖像中畫出此表達式的圖像,如下圖所示:
可見的電流表的影響很小,可認為正常工作狀態下小燈泡的電壓為2.5V,此時電流為0.44A,電阻為5.68Ω。
(4)如果實驗中提供的電壓表(量程為0~1V、內阻為1kΩ),電壓表的量程不滿足要求,可將電阻箱與電壓表串聯,將電壓表的量程擴大到3V(電阻箱的阻值調到2kΩ),再接在燈泡兩端。
(5)如果用定值電阻R與小燈泡串聯,接入圖甲的電路中,調節滑動變阻器的阻值,有可能出現兩者功率相等的情況。在小燈泡的I﹣U圖像中畫出定值電阻R的I﹣U圖像,若除原點外還有其它交點說明會出現,沒有其它交點說明不會出現。
故答案為:(1)乙;(2)C;(3)5.68;(4)將電阻箱與電壓表串聯,將電壓表的量程擴大到3V(電阻箱的阻值調到2kΩ),再接在燈泡兩端。;(5)有可能出現。在小燈泡的I﹣U圖像中畫出定值電阻R的I﹣U圖像,若除原點外還有其它有交點說明會出現,沒有其它交點說明不會出現。
(2024 衡水模擬)2024年3月28日,國產某米汽車一上市就得到了廣大消費者的歡迎。下圖為網傳的某米汽車電池的參數圖片,則根據這張圖片某實驗小組決定研究一下某米汽車的電池,已知該車內的整塊電池是由20塊刀片電池串聯而成,其中一塊刀片電池又由10塊電芯串聯而成進行了如下的實驗:
MODENAME/型號:A13100 PARTNUMBER/零件號:P000000367001 MANUFACTOR/制造商代碼:r47832 L1﹣1ON BATTERY/鋰離子電池 726.7V139.0Ah 101.0kWh642.0kg MADEINCHINA
(1)如果用1A的電流給該汽車的一塊電芯充電需要    h時間充滿。(保留兩位有效數字)
(2)實驗小組A,為了能較準確的測量該款車輛電池的電動勢E和內阻r,該同學設計了一個可以排除電流表和電壓表內阻影響的實驗方案,如圖1所示,記錄了單刀雙擲開關S2分別接1、2對應的多組電壓表的示數U和電流表的示數I,根據實驗記錄的數據繪制如圖2中所示的A、B兩條U﹣I圖線,可以判斷圖線A是利用單刀雙擲開關S2接    (選填“1”或“2”)中的實驗數據描出的,由圖線A得出的內阻測量值比真實值偏    (選填“大”或“小”)。綜合A、B兩條圖線,此電芯的電動勢為E=   ,內阻r=   (用圖中EA、EB、IA、IB表示)。
(3)實驗小組B,認為實驗小組A的實驗仍然不夠完善,于是設計了補償式電路,來準確的測量電池的電動勢和內阻,實驗電路圖如圖3所示,則采用B小組設計的電路時,應怎樣操作才能消除電表所帶來的誤差?(答出關鍵步驟即可)答:   。
【解答】解:(1)由題可知
(2)當S2接1時,誤差在于電流表的分壓,所測內阻等于電源內阻與電流表內阻之和,所以內阻測量值比真實值偏大;
當S2接2時,誤差在于電壓表的分流,所測內阻等于電源與電壓表并聯的總電阻,所以內阻測量值比真實值偏小。
由于U﹣I圖線斜率的絕對值表示內阻,即S2接1時的圖線陡峭一些,可以判斷圖線A是利用單刀雙鄭開關S2接1中的實驗數據描出的,內阻測量值比真實值偏大。
當S2接1時,所測電動勢為電流表與電源串聯后整體的等效電源的電動勢,即S2接1時的電動勢的測量值等于真實值,即有
E=EA
由于S2接2時,當電路短路時,電壓表沒有分壓,即此時的電流的測量值與真實值相等,結合上述可知,電源的真實的U﹣I圖線是A圖線縱軸交點與B圖線橫軸交點的連線,可知
(3)調節R′使得靈敏電流計的示數為0,這樣可以補償電流表的內阻帶來的誤差。
故答案為:(1)0.70;(2)1,大,EA;;(3)調節R′使得靈敏電流計的示數為0,這樣可以補償電流表的內阻帶來的誤差。
(2024 鎮海區校級模擬)(1)小明在實驗室中準備測定某些電池的內阻。
①小明利用銅片、鋅片與橙子制成水果電池,他采用多用電表的歐姆擋直接測量水果電池的內阻,此操作(選填“可行”或“不可行”)    。
②小明用多用電表粗測①中水果電池電動勢約為1.2V,查資料發現水果電池內阻約為1kΩ。為準確測定水果電池的內阻,實驗室提供了以下儀器:①電流表A(0~200μA,內阻為500Ω)、②電壓表V(0~3V,內阻約3kΩ)、③電阻箱R1(0﹣9999.9Ω)、④滑動變阻器R2(最大阻值20Ω)、⑤開關一個,導線若干。如圖甲設計最為合理的電路圖是    。
③小明另設計了如圖乙所示的電路圖,用于測定電池B的內阻r2(電動勢E2未知),已知電源A的電動勢E1、內阻r1。S先與1接通,調節電阻箱,記下電流表的示數I1,保持電阻箱接入電阻不變;S再與2接通,記下電流表的示數I2。重復以上操作,得到多組I1和I2的值;并作出的,的圖像如圖丙所示,若圖線的斜率為k,縱軸上的截距為b,則電池B的內阻r2=   (選用E1、r1、k、b表示)。若考慮電流表內阻的影響,測得電池B內阻的測量值    真實值。(選填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)以下實驗中,說法正確的是    。
A.“驗證機械能守恒定律”實驗中,紙帶長度越短越好
B.“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,增大雙縫到屏的距離,可使干涉條紋間距增大
C.“探究氣體等溫變化的規律”實驗中,為避免氣體進入或漏出,推拉活塞時,動作要迅速
D.“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中,所用交流電源的電壓不要超過12V
【解答】解:(1)①因為多用電表的歐姆擋測量原理要用到內電路的電池提供電源讓電路形成回路,而用多用電表的歐姆擋直接測量水果電池的內阻無法形成回路,故填不可行。
②A.由圖電路中電流表的內阻已知,當電阻箱的阻值為R1,電流表的示數為I1;當電阻箱的阻值為R2,電流表的示數為I2,根據閉合電路歐姆定律得
E=I1(r+RA+R1)
E=I2(r+RA+R2)
聯立可解得電動勢和內阻的真實值,無電表引起系統誤差,故A正確;
B.電路中電壓表內阻準確值未知,只能列式為
而理列式為
存在系統誤差,故B錯誤;
CD.因為水果電池內阻約為1kΩ,電源內阻遠大于滑動變阻器的阻值,若用C、D兩圖中的電路,電壓表讀數過小,讀數誤差偏大,故CD錯誤。
故選:A。
③據題意S先與1接通時,根據閉合電路歐姆定律得
E1=I1(R+RA+r1)
形變得
S再與2接通時,根據閉合電路歐姆定律得
E2=I2(R+RA+r2)
形變得
由圖可知當時,,分別代入上式可得
r2=﹣(R+RA)
聯立可解得
r2=r1﹣E1b
根據③中測量原理可知該實驗測得電源內阻的測量值等于真實值,故填等于。
(2)A.實驗中,紙帶長度太短,點跡太少,測量誤差會非常大,故A錯誤;
B.根據雙縫干涉條紋間距公式
可知當增大雙縫到光屏的距離L時,可使干涉條紋間距增大,故B正確;
C.若急速推拉活塞,會使被封閉氣體的溫度升高,則有可能造成等溫條件的不滿足,所以應緩慢拉活塞,故C錯誤;
D.“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗中,為了人身安全,只能使用低壓交流電源,所用電壓不要超過12V,即使這樣,通電也不要用手接觸裸露的導線和接線柱,故D正確。
故選:BD。
故答案為:(1)①不可行;②A;③r1﹣E1b,等于;(2)BD。
(2024 歷下區校級模擬)某同學欲測量某電熱絲的電阻率ρ。
(1)用多用電表粗測該電熱絲Rx的電阻值:多用電表選擇開關旋至“×100”擋,并進行歐姆調零,將紅、黑表筆連接到電熱絲兩端,多用電表指針位置如圖(a)所示,此時讀數為    Ω。
(2)用螺旋測微器測量電熱絲不同位置的直徑,某次測量的示數如圖(b)所示,該讀數為d=   mm。多次測量后,得到直徑的平均值恰好與d相等。
(3)為精確測量該電熱絲的電阻Rx,設計了如圖(c)所示的實驗電路圖。現有實驗器材:
電池組E,電動勢為15V,內阻忽略不計;
電壓表V(量程為3V,內阻為Rv=3kΩ);
電流表A(量程為12mA,內阻比較小);
定值電阻R0(阻值可選用3kΩ和9kΩ);
滑動變阻器R,最大阻值為50Ω;
開關、導線若干。
①要求電熱絲兩端的電壓可在0~12V的范圍內連續可調,應選用阻值為    (填“3kΩ”或“9kΩ”)的定值電阻R0;
②閉合開關S,調節滑動變阻器R,使電壓表V和電流表A的示數盡量大些,讀出此時電壓表V和電流表A的示數分別為U、I,則該電熱絲電阻的表達式為Rx=   (用U、I、R0、Rv表示,不得直接用數值表示);
③多次測量得到電熱絲的電阻Rx的平均值,計算得出電熱絲的電阻率。
【解答】解:(1)多用電表選擇“×100”擋,多用電表此時讀數為15×100Ω=1500Ω;
(2)螺旋測微器的精度為0.01mm,其讀數為固定刻度與可動刻度的和,所以金屬絲的直徑為d=0.5mm+14.0×0.01mm=0.640mm;
(3)①電壓表的量程為3V,要使能測量大致12V的電壓,所以要串聯一個分壓電阻分壓。所以分壓電阻:R09000Ω,故保護電阻選擇:9kΩ;
②此時電壓表V和電流表A的示數分別為U、I。則該電熱絲電阻的表達式為Rx

故答案為:(1)1500;(2)0.640;(3)①9kΩ;②。
(2024 東西湖區校級模擬)小夢同學自制了一個兩擋位(“×1”“×10”)的歐姆表,其內部結構如圖所示,R0為調零電阻(最大阻值為R0m),Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs+R0m<Rm<Rn),電流計G的內阻為RG(Rs RG)。用此歐姆表測量一待測電阻的阻值,回答下列問題:
(1)短接①②,將單刀雙擲開關S與m接通,電流計G示數為Im;保持電阻R0滑片位置不變,將單刀雙擲開關S與n接通,電流計G示數變為In,則Im   In(填“大于”或“小于”);
(2)將單刀雙擲開關S與n接通,此時歐姆表的擋位為    (填“×1”或“×10”);
(3)若從“×1”擋位換成“×10”擋位,調整歐姆零點(歐姆零點在電流計G滿偏刻度處)時,調零電阻R0的滑片應該    調節(填“向上”或“向下”);
(4)在“×10”擋位調整歐姆零點后,在①②間接入阻值為100Ω的定值電阻R1,穩定后電流計G的指針偏轉到滿偏刻度的;取走R1,在①②間接入待測電阻Rx,穩定后電流計G的指針偏轉到滿偏刻度的,則Rx=   Ω。
【解答】解:(1)據題Rm<Rn,則開關與m接通時電路的總電阻小于開關與n接通時電路的總電阻,電源的電動勢E不變,根據閉合電路歐姆定律可知Im干大于In干,因撥動開關前后并聯部分電路相同,可知電流計的示數Im大于In。
(2)、(3)從“×1”擋位換成“×10”擋位,①②短接歐姆調零后,歐姆表內部電路總電阻增大,根據閉合電路歐姆定律可知,干路滿偏電流減小,而通過電流計G的滿偏電流不變,則通過Rs支路的電流減小,根據電路結構可知,電流計G所在支路的電阻減小,所以應將R0的滑片向上調節。
根據上述分析可知,從“×1”擋位換成“×10”擋位歐姆調零后,并聯部分的滿偏電壓U并g減小,干路滿偏電流I干g減小。
根據閉合電路歐姆定律得
E=U并g+I干g(R+r)
R應增大,即擋位電阻應從Rm切換到Rn,所以S與n接通時,歐姆表的擋位為“×10”。
(4)在“×10”擋位歐姆調零后,設歐姆表內部電路總電阻為R內,根據閉合電路歐姆定律有 I干g
其中I干g為G滿偏時的干路電流。因測量過程中干路電流與通過G的電流成正比,則在①②間接入R1=100Ω時,有
在①②間接入Rx時,有
聯立解得:Rx=400Ω
故答案為:(1)大于;(2)×10;(3)向上;(4)400。

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