4.(2019·贺州二模)要精确测量国产某手机的锂聚合物电池的电动势和内阻,给定了下列实验器材:
A.待测电源(电动势约3.8 V,内阻约1 Ω) B.电流表A1(量程0.6 A,内阻未知) C.电压表V1(量程15 V,内阻r1=5 kΩ) D.电压表V2(量程3 V,内阻r2=3 kΩ) E.定值电阻(R1=500 Ω) F.定值电阻(R2=1 000 Ω)
G.滑动变阻器R(阻值范围0~20 Ω) H.滑动变阻器R(阻值范围0~100 Ω) I.开关及导线
(1)该实验中电压表应选_______,定值电阻应选_______,为操作方便滑动变阻器应选_________.(填选项前面的序号)
(2)在方框中画出实验电路图.
(3)若将滑动变阻器滑到某一位置,读出此时电压表读数为U,电流表读数为I,测得多组数据后作出U
I图像,若图像的纵截距为b,斜率的绝对值为k,忽略电压表的分流作用,
则电动势E=__________,电源内阻r=________.(这两空要求用题目给的符号r1、r2、R1、R2及k,b表示)
解析:(1)由题意可知,电源电压为3.8 V;若采用15 V的电压表,量程太大,则测量结果不准确;而采用3 V的电压表,则量程太小,不过可以串联电阻分压来扩大量程;故电压表应选用D;采用电阻与电压表串联的方式后,总量程与电阻成正比;则若选用500 Ω的定值电3 000+500
阻,改装后量程为×3 V=3.5 V;仍小于电动势不适用;采用1 kΩ的电阻串联,则
3 0003 000+1 000
改装后电压表量程为:×3 V=4 V;故定值电阻选用F;因电源内阻较小,为了
3 000便于调节控制,应选择总阻值较小的G;
(2)本实验中电源内阻与电流表内阻相差不多,故电流表应采用外接法(相对于电源),故电路图为:
(3)根据闭合电路欧姆定律以及改装原理可知: r2+R2
U=E-Ir r2变形可得:
r2r2
U=E-rI
r2+R2r2+R2r2则由图像可知:E=b
r2+R2r2
r=k r2+R2
r2+R2r2+R2
解得:E=b;r=k.
r2r2
r2+R2r2+R2
答案:(1)D F G (2)如解析图所示 (3)b k
r2r2
5.(2020·衡水模拟)因为“万能”,所以“多用”.多用电表是一种多功能、多量程的测量仪表.
(1)某次在使用多用电表进行测量时,指针的位置如图甲中的实线所示.若选择开关拨至“50 mA”挡,其测量结果为_______;若选择开关拨至欧姆“×1”挡,其测量的结果为________.
(2)(多选)在图甲所示的一次测量中,指针指在虚线所示位置.则下列说法中正确的是_________
A.若测量元件为电阻,为减小测量误差,应将选择开关调至欧姆“×1”挡 B.每次测量阻值不同的电阻时,都必须重新机械调零 C.若测量元件为二极管,则a端为二极管的正极
D.无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从“-”插孔流入多用电表 (3)图乙为某种型号多用电表电阻挡内部原理示意图,已知电流计内阻为Rg,电池内阻为r.某同学用其电阻挡测电阻时进行如下操作:先闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,当可变电阻接入电路的阻值为R时电流表满偏;再将Rx接入A、B表笔之间时电流计指针指在表盘的正中央,则待测电阻Rx的阻值为__________.(用含R、r、Rg的式子表示).
解析:(1)若选择开关拨至“50 mA”挡,由图甲所示表盘可知,其分度值为1 mA,所测电流为:23.0 mA;若选择开关拨至欧姆“×1”挡,电阻的大小R=18×1 Ω=18 Ω.
(2)在图甲所示的一次测量中,指针指在虚线所示位置,指针偏转的角度较大,可知电阻
较小,选择较小的挡位进行测量,即将选择开关调至欧姆“×1”挡,故A正确.测量不同的电阻时,不需要重新机械调零,故B错误.
若该元件为二极管,由于电阻较小,电流正向流入,即电流从负孔流出,a为二极管的正极,故C正确.多用电表测量电流、电压时,电流从正孔流入多用表,测电阻时,电流从负孔流出多用表,故D错误.故选:A、C.
(3)当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,使电流表满偏,E
由闭合电路欧姆定律得:Ig=,当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表
r+Rg+R1
盘的正中央,由欧姆定律得:Ig=
2
?R+r?RgRx
×,解得Rx=. RgRxR+RR+r+Rgxgr+R+Rg+Rx
E
?R+r?Rg
答案:(1)23.0 mA 18 Ω (2)AC (3)
R+r+Rg
6.(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表.该同学测得微安表内阻为1 200 Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装.然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表).
(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线.
(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图(c)所示.由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是________.(填正确答案标号)
A.18 mA C.25 mA
B.21 mA D.28 mA
(3)(多选)产生上述问题的原因可能是________.(填正确答案标号) A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 Ω B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 Ω C.R值计算错误,接入的电阻偏小 D.R值计算错误,接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=________.
解析:本题考查了电学实验中的电表改装的相关知识;考查了考生的实验能力、分析推理能力,体现了物理核心素养中的科学探究及科学态度与责任.
(1)本实验的目的是对电流表进行扩大量程的改装,故应将定值电阻R与微安表并联.实物连线如答案图所示.
(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时,微安表示数为0.16 mA,故当微安表指针满偏时,测量的电流值应为25 mA,选项C正确.
(3)出现上述现象的原因可能有两个:一是并联电阻R偏小;二是微安表内阻测量值偏小.故选A、C.
I0
(4)设微安表内阻为R0,满偏电流为I0,改装成量程为I的电流表时并联电阻R=R0,
I-I0
2020届高考物理二轮课时作业:专题六+2+电学实验
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