2018_2019学年高中物理第2章恒定电流专题突破与题型专练电学创新实验一练习新人教版选修3_1.doc

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1、专题突破与题型专练电学创新实验(一)题型一:电表的改装与内阻的测量1.在如图所示的电路中,小量程电流表G的内阻Rg=100 ,满偏电流Ig=1 mA,R1=900 ,R2= .(1)当S1和S2均断开时,改装成的表是什么表?量程为多大?(2)当S1和S2均闭合时,改装成的表是什么表?量程为多大?解析:(1)S1和S2均断开时,电阻R1与小量程电流表G串联,可组成较大量程的电压表,电压表的内阻RV=Rg+R1=1 000 .所以电压表两端的电压最高为U=IgRV=0.0011 000 V=1 V.即改装成的电压表的量程为1 V.(2)S1和S2均闭合时,电阻R1被短路,电阻R2与小量程电流表G并

2、联,组成较大量程的电流表.当小量程电流表G满偏时,通过R2的电流为= A=0.999 A.故改装成的电流表的量程为I=IR2+Ig=0.999 A+0.001 A=1 A.答案:(1)电压表1 V(2)电流表1 A2.(2018河北正定中学高二周测)在把电流表改装成电压表的实验中,需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻,其主要操作步骤如下:接通S1,调节R1,使电流表指针偏转到满刻度;保持R1不变,再接通S2,调节R2,使电流表指针偏转到满刻度的一半;读出R2的阻值,即可认为电流表的内阻rg=R2.现备有如下器材:A.电流表(量程0100 A,内阻约为100 )B.电阻箱(范围09.9 )C.

3、电阻箱(范围0999.9 )D.电阻箱(范围099 999 )E.电源(提供电压U=3 V)F.电源(提供电压U=6 V)G.开关和若干导线(1)电路图中R1应选 ,R2应选 ,电源应选.(填入所选器材的字母代号)(2)实验中读得R2的阻值为100 ,若将此电流表改装成量程为3 V的电压表,应联一个阻值为 的电阻.解析:(1)要减小测量误差,串联在干路中的R1应尽可能大,在R1尽可能大的情况下又保证电流表能半偏,所以电源电动势应该较大.接通S1,调节R1,使电流表指针偏转到满刻度,此时电路中的电流为满偏电流,即100 A,由电源电动势为6 V,则R1的阻值约为 =6104 ,故R1应选D;R2

4、是用来显示电流表内阻的测量值,所以R2应选C;电源选F.(2)实验中读得R2的阻值为100 ,则电流表内阻的测量值为100 .若将此电流表改装成量程为3 V的电压表,应串联一个阻值为 -100 =29 900 的电阻.答案:(1)DCF(2)串29 9003.(2018天津静海县一中、杨村一中、宝坻一中等六校高三联考)某电压表的内阻在20 k50 k之间,为了测定待测电压表的内阻,实验室提供下列可选用的器材:待测电压表V(量程3 V)电流表A1(量程200 A)电流表A2(量程5 mA)电流表A3(量程0.6 A)滑动变阻器R(最大阻值1 k)电源E(提供电压U=4 V)开关S(1)所提供的电

5、流表中,应选用.(2)为了尽量减小误差要求测多组数据,试画出符合要求的实验电路图.解析:变阻器阻值只有1 k,比RV小得多,用限流电路无法使表上电压在量程之内,更不用说取多组数据了.电压表满偏时,通过它的电流I不超过=150 A.答案:(1)A1(2)如图所示4.(2018绵阳高三质检)如图(甲)所示为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路.(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻.若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA.由题给条件和数据,可求出R1=,R2=.(2)现用一量程

6、为3 mA、内阻为150 的标准电流表A对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选择的刻度为0.5 mA,1.0 mA,1.5 mA、2.0 mA,2.5 mA,3.0 mA.电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300 和1 000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3 000 .则R0应选用阻值为的电阻,R应选用最大阻值为的滑动变阻器.(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用如图(乙)所示的电路可以判断出损坏的电阻.图中的R为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图(甲)虚线框内的电路.则图中的d点应和接线柱(选填“b”或“

7、c”)相连.解析:(1)使用a,b接线柱时,Iab=Ig+=0.001 A+ A=0.003 A,使用a,c接线柱时,Iac=Ig+=0.001 A+ A=0.010 A,解得R1=15 ,R2=35 .(2)改装后电流表内阻r= 33 ,R0作为保护电阻,电流最大时,电路总电阻约为R=r+RA+R0= =500 ,R0=R-r-RA=(500-33-150)=317 ,则R0应选300 ;电路电流最小时R滑=-R= -500 =2 500 750 ,则滑动变阻器应选择3 000 的.(3)由题图所示电路图可知,图中的d点与接线柱c相连时,闭合开关时,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1,若电表

8、指针不动,则损坏的电阻是R2.答案:(1)1535(2)3003 000(3)c题型二:电阻的测量1.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200 ,电压表V的内阻约为2 k,电流表A的内阻约为10 ,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.解析:根据题意知,电压表的分流作用较显著,故Rx1

9、更接近待测电阻的真实值.图(a)的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值,故Rx1Rx真;图(b)的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值,故Rx2Rx真.答案:Rx1大于小于2.(2018山西榆社中学高二月考)理想电压表内阻无穷大,而实际电压表并非如此,现要测量一个量程为03 V,内阻约为3 k电压表的阻值.实验室备有以下器材:A.待测电压表V1:量程为03 V,内阻约为3 kB.电压表V2:量程为06 V,内阻约为6 kC.滑动变阻器R1:最大值20 、额定电流1 AD.定值电阻R0E.电源(提供电压U=6 V)F.开关一个、导线若干(1)利用以上器材设计如图(甲)所示测量电路,请写出按该电路测量电压

10、表V1内阻RV的表达式:;并指出表达式中各物理量的含义: .(2)在正确连接电路后,闭合开关S,不断地调节滑动变阻器R1滑片位置,记录多组电压表V1,V2示数,作出U2-U1图线如图(乙)所示.若R0=1 480 ,由图线上的数据可得RV=.解析:(1)由欧姆定律有=,解得RV=R0,其中U1,U2分别为电压表V1,V2的示数,R0是定值电阻的阻值;(2)由电路的电压关系可得U2=U1,由U2-U1图像可知,斜率k=1+=1.5,若R0=1 480 .则RV=2 960 .答案:(1)RV=R0其中U1,U2分别为电压表V1,V2的示数,R0是定值电阻的阻值(2)2 9603.(2017江西南

11、昌市高二检测)某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻.(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图(甲)、(乙)所示,长度为 cm,直径为mm.(2)按图(丙)连接电路后,实验操作如下:将滑动变阻器R1的阻值置于最(选填“大”或“小”)处;将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;将电阻箱R2的阻值调至最 (选填“大”或“小”),S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1 280 .(3)由此可知,圆柱体的电阻为.解析:(1)游标卡尺的精度为0.1 mm,所以L=(50+10.1)mm=5.0

12、1 cm,螺旋测微器的读数为d=(5+31.60.01)mm=5.316 mm.(2)为了保护电流表,在接通电路之前,要使电路中的总电阻尽可能大,然后慢慢减小电路中的电阻.(3)由于S2分别连接接点“1”,“2”时使电流表中电流相等,因此,所调电阻箱的阻值与圆柱体电阻相等,即圆柱体电阻为1 280 .答案:(1)5.015.316(5.3105.320) (2)大大(3)1 2804.某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率.所用的器材包括:输出为3 V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等.(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘

13、的米尺上,并在金属丝上夹一个小金属夹,金属夹可在金属丝上移动.请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路实物图,如图(甲)所示.(2)实验的主要步骤如下:正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关;读出电流表的示数,记录金属夹的位置;断开开关,合上开关,重复的操作.(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此数据绘出了图(乙)所示的关系图线,其斜率为A-1m-1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之和.解析:(1)如图所示(2)实验中,应改变金属夹的位置,改变被测电阻的阻值,从而测得多组数据.(3)由欧姆定律得I=,变形得=+l,由此可知图线纵轴截

14、距与电源电动势的乘积为金属丝电阻为零时全电路(即电阻箱和电流表)的电阻之和.答案:(1)见解析图(2)改变金属丝上金属夹的位置(3)10.5金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表)5.(2017安徽淮北市一中高三模拟)某同学现利用如图(甲)所示的电路来测量一电阻Rx的阻值.(1)完成下列实验步骤中的填空:闭合开关S1,断开开关S2,调节电阻箱R和滑动变阻器R,使电流表指针指向一个适当的位置.记下此时和电阻箱的阻值R1.此时电阻箱的读数如图(乙)所示.闭合开关S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,然后,使,记下此时电阻箱的读数R2,此时电阻箱的读数如图(丙)所示.(2)在步骤中电阻箱的读数为R1=;在步骤中电阻箱的读数为R2=.(3)电阻Rx的阻值为Rx=.解析:(2)由题图(乙)和题图(丙)可知R1=60 ,R2=80 .(3)由于R1加上Rx在电路中所起的作用与R2相同(电流表指针指示同一位置),则有R1+Rx=R2,故有Rx=R2-R1=80 -60 =20 .答案:(1)电流表的示数I调节电阻箱R的电阻电流表的读数仍然为I(2)6080(3)208