高三物理电学实验专题
1.请读出以下测量仪器的示数,其中游标卡尺读数为 cm,
螺旋测微器读数为 mm,多用电表挡位为直流电压挡50 V 时读数为 V,若用欧姆表“×100”挡时的读数为 Ω。
2.某学习小组设计了一个测定金属丝电阻率的实验电路如图所示。
ab 是一段粗细均匀的金属电阻丝,R 0是阻值为6 Ω的保护电阻,学生电源的输出电压为10 V,电流表可视为理想电表。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图所示,其直径为 mm 。
(2)先接通电源,后闭合开关,发现电流表的示数为零,利用多用电表检查故障(电路中故障只有一处),先将选择开关旋至直流电压挡,测得各点间的电压如下表格。
e 、d 间电压
e 、c 间电压 e 、b 间电压 e 、a 间电压 e 、h 间电压 0 V 10 V 10 V 10 V 10 V
由此可以判断电路发生的故障是 。
(3)排除故障后进行实验,闭合开关K,调节线夹的位置,记录金属电阻丝ab 接入电路的长度L 和对应的电流表的示数I,根据得到的实验数据,作出了1I
-L 图像。
由图像和测得的数据可估算出该金属丝的电阻率为 Ω·m 。
(π取3,保留1位有效数字)
(4)若电流表不能视为理想电表,考虑电流表的电阻,则电阻率的测量值真实值。
(选填“大于”“等于”或“小于”)
3.[2017北京海淀二模,21(2)]指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
①如图所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。
虚线框中S为一个单刀多掷开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3接通,从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能。
关于此多用电表,下列说法中正确的是。
(选填选项前面的字母)
A.当S接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
B.当S接触点2时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
C.当S接触点2时,多用电表处于测量电阻的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
D.当S接触点3时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是红表笔
②用实验室的多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图所示。
A.若所选挡位为直流50 mA挡,则示数为mA。
B.若所选挡位为电阻×10 Ω挡,则示数为Ω。
③用表盘为图所示的多用电表正确测量了一个约15 Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2 kΩ的电阻。
在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选择以下必须的步骤,并按操作顺序逐一写出步骤的序号: 。
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“×100”位置
C.把选择开关旋转到“×1 k ”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
④某小组同学们发现欧姆表的表盘刻线不均匀,分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I 和它的阻值R x 关系,他们分别画出了如图所示的几种图像,其中可能正确的是 。
4．(2018·东北三省四市二模)某研究小组要测量电压表V 1的内阻r 1，要求方法简洁，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据，现提供如下器材：
A ．电压表(V 1)：量程3 V ，内阻r 1待测(约2 000 Ω)
B ．电压表(V 2)：量程6 V ，内阻r 2＝4 000 Ω
C ．电压表(V 3)：量程4 V ，内阻r 3＝10 000 Ω
D ．电流表(A 1)：量程0.6 A ，内阻r 4＝0.05 Ω
E ．滑动变阻器(R 0)：总电阻约50 Ω
F ．电源(E )：电动势15 V ，内阻很小
G ．电键(S)、导线若干
(1)请从所给器材中选出适当的器材，设计电路，在方框中画出电路图，标明所用器材的符号；
(2)根据所设计的电路图，写出待测电压表V 1的内阻r 1的表达式，即：r 1＝U 1U 2
r 2，式中各符号的意义是：U 1表示电压表V 1的示数，U 2表示电压表V 2的示数，r 2表示电压表V 2的内阻．
5．现有一量程为3 V 的电压表，内阻约为5～6 kΩ.为了较准确地测量其内阻，在没有电流表的情况下，某同学设计了如图甲所示的实验电路，按此电路可以测出电压表的内阻．
(1)试根据图甲所示的电路图，完成如图乙所示的实物电路的连线．
(2)若电源E、滑动变阻器R2、电阻箱R1各有两组可供选择：
电源E：
a．电动势2.0 V，有内阻
b．电动势5.0 V，有内阻
滑动变阻器R2：
a．最大阻值20 Ω
b．最大阻值1 700 Ω
电阻箱R1：
a．0～999.9 Ω
b．0～9 999.9 Ω
为了减小实验误差，电源E应选b(填序号“a”或“b”，下同)，滑动变阻器R2应选a，电阻箱R1应选b.
(3)该同学在开关都断开的情况下，检查电路连接无误后，接通电路前应将滑动变阻器的滑动头P 置于A端．后续必要的实验操作步骤依次是：A、B、E、D、G或B、A、E、D、G.最后记录R1的阻值并整
理好器材．(请按合理的实验顺序，选填
．．下列步骤前的字母)
A．闭合开关S1B．闭合开关S2
C．断开开关S1D．断开开关S2
E．调节R2的阻值，使电压表指针偏转到满刻度
F．调节R2的阻值，使电压表指针偏转到满刻度的一半
G．调节R1的阻值，使电压表指针偏转到满刻度的一半
H．调节R1的阻值，使电压表指针偏转到满刻度
(4)按正确的实验步骤操作完成后，如果所得的R1的阻值为5 400.0 Ω，则图甲中被测电压表V的内阻R V的测量值为5_400.0 Ω，该测量值略大于实际值(选填“略大于”“略小于”或“等于”)．
答案精解精析
1.答案 1.135 4.717 30.0 1 100
解析 根据游标卡尺读数规则,游标卡尺主尺读数为1.1 cm,游标尺第7个刻度线与主尺刻度线对齐,20分度游标尺精度为0.05 mm,游标尺读数为7×0.05 mm=0.35 mm,测量值为1.1 cm+0.35 mm=1.135 cm 。
根据螺旋测微器读数规则,读数为4.5 mm+0.217 mm=4.717 mm 。
多用电表挡位为直流电压挡50 V 时,按照中间的刻度盘刻度读数,为30.0 V;若用欧姆表“×100”挡时读数为11×100 Ω=1 100 Ω。
2.答案 (1)0.900 (2)c 、d 间断路
(3)6×10-6
(4)等于
解析 (1)直径d=0.5 mm+40.0×0.01 mm=0.900 mm 。
(2)因e 、c 间电压为10 V,而e 、d 间电压为0 V,则可判断发生的故障是c 、d 间断路。
(3)由欧姆定律有I=U R 0+R L ,又R L =ρL S ,S=π(d 2)2,得1I =4ρπd 2U L+R 0U ,再结合图像得出4ρπd 2U =1.0 A -1·m -1,解得ρ≈6×10-6
Ω·m 。
(4)若考虑电流表内阻,则由欧姆定律有I=U R 0+R A +R L ,又R L =ρL S ,S=π(d 2)2,得1I =4ρπd 2U L+R 0+R A U ,可知电流表内阻对电阻率的测量值没有影响。
3.答案 ①AC ②21.0 1.9×102 (190同样正确)
③BAD ④AC
解析 ①由欧姆挡自带电源知开关接触点2时为欧姆挡位,电流从红表笔进入电表,从黑表笔流出电表,所以B 接的是黑表笔。
开关接触点1时,G 和R 1并联相当于电流表。
②50 mA 挡的分度值为1 mA,按110估读法可读得结果为21.0 mA 。
欧姆挡的表盘示数为19.0 Ω,选用倍率为“×10”,故测量结果为1.9×102 Ω。
③由于欧姆表盘中值刻度为15 Ω,测量2 k Ω的电阻时需换用“×100”倍率,每换一次倍率均需进行一次欧姆调零,故操作顺序为BAD 。
④由欧姆定律有I=E R x +R Ω,R x 趋向于无穷大时,电流趋近于0,C 正确,D 错误。
由1I =R ΩE +1E R x 知,1I -R x 图线是一条纵截距大于0的直线,A 正确,B 错误。
4.解析：(1)由已知可得通过V 1最大电流约为 3 V 2 000 Ω
＝0.001 5 A ，电流表的量程太大了，故选择已知电阻的电压与表V 1串联，根据流过两电压表的电流相等，得出结果．而可通过V 2的最大电流为6 V 4 000 Ω＝0.001 5 A ，可通过V 3的最大电流为 4 V 10 000 Ω
＝0.000 4 A ，故选择V 2与V 1串联，电路图如
答案所示．
(2)流过两电压表的电流相等，根据I ＝U 1r 1＝U 2r 2
即可得出答案．U 1、U 2分别表示两电压表示数，r 1、r 2分别表示两电压表内阻．
5.答案：(1)如图所示 解析：
(2)电压表的量程为3 V ，电源E 应选b ，滑动变阻器R 2采用分压式接入，选最大阻值较小的a ，当电压表半偏时，电阻箱R 1与电压表内阻近似相等，则应选b ；
(3)接通电路前应将滑动变阻器的滑动头P 置于A 端，确保开始实验输出电压最小；实验过程中电压表先满偏，后半偏，其步骤可以为ABEDG 或BAEDG ；
(4)闭合S 2后，R 1和电压表各分得的电压为电压表量程的一半，则电压表内阻等于5 400.0 Ω；实际上断开S 2后，滑动变阻器的输出电压略有增大，则R 两端的电压大于U g 2
，测量值大于真实值．。