考点13 电学试验
1.(2022·新课标全国卷Ⅰ)利用如图甲所示电路,可以测量电源的电动势和内阻,所用的试验器材有:
试验步骤如下:
①将电阻箱阻值调到最大,闭合开关S;
②多次调整电阻箱,登记电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R;
③以为纵坐标,R为横坐标,作图线(用直线拟合);
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题:
(1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则与R的关系式为 。
(2)试验得到的部分数据如下表所示,其中电阻R =3.0Ω时电流表的示数如图乙所示,读出数据,完成下表。
答:① ,② 。
R/Ω | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 |
I/A | 0.143 | 0.125 | ① | 0.100 | 0.091 | 0.084 | 0.077 |
I-1/A-1 | 6.99 | 8.00 | ② | 10.0 | 11.0 | 11.9 | 13.0 |
(3)在图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,依据图线求得斜率
k= A-1Ω-1,截距b= A-1。
(4)依据图线求得电源电动势E= V,内阻r= Ω。
【解题指南】本题要首先利用闭合电路欧姆定律得出I与R的函数关系,然后变形成y=kx+b这样的一次函数。
【解析】本题考查了测量电源电动势和内电阻。(1)电流表电阻是R1的2倍,所以干路电流为3I,依据闭合电路欧姆定律代入数据,化简得。
(2)电流表每小格表示2 mA,因此电流表读数是0.110 A,倒数是9.09 A-1。
(3)依据坐标纸上给出的点,画出一条直线,得出斜率k=1.0A-1Ω-1,截距b=6.0A-1。
(4)斜率,因此V,截距,。
答案:(1) (2)0.110 9.09 (3)1.0(或在0.96～1.04之间) 6.0(或在5.9～6.1之间) (4)3.0(或在2.7～3.3之间) 1.0(或在0.6～1.4之间)
2.(2022·北京高考)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小试验误差。
(1)应当选择的试验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)现有电流表(0～0.6A)、开关和导线若干以及以下器材:
A.电压表(0～15 V)
B.电压表(0～3 V)
D.滑动变阻器(0～500Ω)
试验中电压表应选用国家公务员考试题库 ;滑动变阻器应选用 。(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电压U/V | 1.45 | 1.402023黑龙江公务员职位表 | 1.30 | 1.25 | 1.20 | 1.10 |
电流I/A | 0.060 | 0.120 | 0.240 | 0.260 | 0.360 | 0.480 |
(4)依据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r=
独山子招聘 Ω。
(5)试验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是 。
【解析】(1)干电池的内阻较小,电压表的分流作用可以忽视,所以选甲图电路。
(2)依据平安、精确、便利的原则:电源电压为一节干电池,大约为1.5 V,所以电压表应选B;滑动变阻器串联在电路中,其阻值应选与待测电阻阻值(大约几欧)相当的,应当选C。
(3)先描点,再作图,第四个点误差较大,应当舍去,如图所示。
(4)U轴的截距为电动势,为1.50V,直线的斜率为内阻r==Ω≈
0.83Ω。
(5)随着U的增大,外电阻是不断增大的,当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时,电源的输出功率最大;当U与E相等时,则意味着外电阻为无穷大,处于断路状态,电路中电流为零,此时电源输出功率P为零,C正确。
答案:(1)甲 (2)B C (3)见解析 (4)1.50 0.83
(5)C
【误区警示】本题计算斜率时简洁写成r== Ω而出错,缘由是没有看清U轴起点并不是0,应当写成r==Ω才可;推断P-U关系时简洁错选D,缘由是没有考虑到U=E时外电路已断路,输出功率P肯定为零。
3. (2022·安徽高考)某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻,进行了如下试验。
用身份证号查四六级成绩查询(1)他先用多用表进行了正确的测量,测量时指针位置如图甲所示,得出电压表的内阻为3.00×
103Ω,此时电压表的指针也偏转了。已知多用表欧姆挡表盘中心刻度值为“15”,表内电池电动势为1.5 V,则电压表的示数应为 V(结果保留两位有效数字)。
(2)为了更精确 地测量该电压表的内阻RV,该同学设计了图乙所示的电路图,试验步骤如下:
A.断开开关S,按图乙连接好电路;
B.把滑动变阻器R的滑片P滑到b端;
C.将电阻箱R0的阻值调到零;
D.闭合开关S;
E.移动滑动变阻器R的滑片P的位置,使电压表的指针指到3V的位置;
F.保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,调整电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置,读出此时电阻箱R0的阻值,此值即为电压表内阻RV的测量值;
G.断开开关S。
试验中可供选择的试验器材有:
a.待测电压表
b.滑动变阻器:最大阻值2 000Ω
c.滑动变阻器:最大阻值10Ω
d.电阻箱:最大阻值9 999.9Ω,阻值最小转变量为0.1Ω
e.电阻箱:最大阻值999.9Ω,阻值最小转变量为0.1Ω
f.电池组:电动势约6 V,内阻可忽视
g.开关,导线若干
依据这位同学设计的试验方法,回答下列问题:
①要使测量更精确,除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从供应的滑动变阻器中选用 (选填“b”或“c”),电阻箱中选用 (选填“d”或“e”)。
②电压表内阻的测量值R测和真实值R真相比,R测 R真(选填“>”或“<”);若RV越大,则越 (选填“大”或“小”)。
【解析】(1)电压表的示数即为等效电路的外电压,由表盘读数可知,现在的欧姆表用的是“×100”挡,故现在的多用表内阻为1500Ω,由闭合电路欧姆定律可得U=IR=R=1.0V。
(2)①滑动变阻器选用分压式接法,为了便于调整,滑动变阻器应当选用阻值较小的c;电压表半偏时,所串联的电阻箱的阻值约为3 000Ω,故电阻箱应选用d。
兰溪人才网招聘②依据闭合电路欧姆定律可知,随着电阻箱阻值变大,电源的外电压随之变大,当电阻箱调至电压表半偏时,此时电压表与电阻箱两端的总电压比电阻箱阻值为零时要大,故此时电阻箱的实际分压是大于电压表的示数的,故R测>R真。
RV越大,外电阻越大,干路电流越小,外电阻变化时,外电压的变化量越小,故R测误差越小,从而越小。
答案:(1)1.0 (2)①c d ②> 小
【误区警示】本题中电压表半偏时,电阻箱的电压与电压表电压大小关系不清楚,导致答案错误。
4.(2022·浙江高考)小明对2B铅笔芯的导电性能感爱好,于是用伏安法测量其电阻值。
(1)图甲是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出。
(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、电压数据描到U-I图上,如图乙所示。在图中,由电流表外接法得到的数据点是用 (选填“○”或“×”)表示的。
(3)请你选择一组数据点,在图乙上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为
Ω。
【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析:
(1)知道内接法和外接法的连接方式;
(2)知道物理作图方式。
【解析】(1)依据外接法的连接方式连接实物图。
(2)用“×”表示的数据点是由电流表外接法得到的,R=(1.1～1.3)Ω。
(3)用“○”数据点连线,R=(1.5～1.7)Ω。
答案:见解析
5.(2022·福建高考)某争辩性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,试验原理如图甲所示,其中,虚线框内为用灵敏电流计改装的电流表,为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,R0是标称值为4.0Ω的定值电阻。
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