专题15电学实验

专题15电学实验 电学实验解题思路

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　　15-1 （2019 全国卷 3,23,10 分）某同学欲将内阻为 Ω、量程为 100uA 电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的 15kΩ刻度正好对应电流表表盘的 50uA 刻度。可选用的器材还有：定值电阻 R 0 （阻值 14kΩ），滑动变阻器 R 1 （最大阻值 1500Ω），滑动变阻器 R 2 （最大阻值 500Ω），电阻箱（0~.9Ω），干电池（E=，r=Ω），红、黑表笔和导线若干。

　　（1）欧姆表设计 将图（a）中的实物连线组成欧姆表。（ ）欧姆表改装好后，滑动变阻器 R 接入电路的电阻应为____Ω：滑动变阻器选____（填“R 1 ”或“R 2 ”）。

　　（2）刻度欧姆表表盘 通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示。表盘上 a、b 处的电流刻度分别为25 和 75，则 a、b 处的电阻刻度分别为____、____。

　　（3）校准 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向___kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为_______Ω。

　　【答案】 (1). (2). 900 (3). R 1 (4). 45 (5). 5 (6). 0 (7). .0 【解析】 【详解】（1）连线如图：

　　根据欧姆表的改装原理，当电流计满偏时，则0gEIr R R?? ?，解得 R=900Ω；为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择 R 1 ； （2）在 a 处， 014gxaEIr R R R?? ? ?，解得 R xa =45kΩ； 在 b 处，则034gxbEIr R R R?? ? ?，解得 R xb =5kΩ； （3）校准：红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到 0 kΩ 处；由图可知，电阻箱接入的电阻为：

　　R =.0Ω。

　　15-2 （2019 天津，9（3）,4 分）现测定长金属丝的电阻率。

　　①某次用螺旋测微器测量金属丝直径 结果如图所示，其读数是______ mm 。

　　②利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻xR ，约为 100? ，画出实验电路图，并标明器材代号。

　　电源 E （电动势 10V ，内阻约为 10? ） 电流表1A （量程 0~ 250mA ，内阻15 R ? ? ） 电流表2A （量程 0 ~ 300 mA ，内阻约为 5 ? ） 滑动变阻器 R （最大阻值 10? ，额定电流 2 A ） 开关 S 及导线若干 ③某同学设计方案正确，测量得到电流表1A 的读数为1I ，电流表2A 的读数为2I ，则这段金属丝电阻的计算式xR ? ______。从设计原理看，其测量值与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。

　　【答案】 (1). （ ~ 均可） (2). (3). 1 12 1I RI I ? 相等 【解析】根据螺旋测微器的读数法则可知读数为 20 ? ? ? 因该实验没有电压表，电流表 A1 的内阻已知，故用 A1 表当电压表使用，为了调节范围大，应用分压式滑动变阻器的接法，则点如图如图

　　由电路图可知流过 电流为2 1I I ? ，电阻两端的电压为1 1I R ，因此电阻1 12 1xI RRI I?? 该实验的电流为真实电流，电压也为真实电压，因此测得值和真实值相等。

　　15-3 （2019 全国 2,23，10 分）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压 U 与温度 t 的关系，图中 V 1 和 V 2 为理想电压表；R 为滑动变阻器，R 0 为定值电阻（阻值 100Ω）；S 为开关，E 为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度 t 由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为 时得到的某二极管 U—t关系曲线。回答下列问题：

　　（1）实验中，为保证流过二极管的电流为 ，应调节滑动变阻器 R，使电压表 V 1的示数为 U 1 =_______mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度 t 升高时，硅二极管正向电阻__________（填“变大”或“变小”），电压表 V 1 示数________（填“增大”或“减小”），此时应将 R 的滑片向____（填“A”或“B”）端移动，以使 V 1 示数仍为 U 1 。

　　（2）由图（b）可以看出 U 与 t 成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为tU??=__________×10 -3 V/ o C（保留 2 位有效数字）。

　　【答案】（1） 变小 增大 B （2）

　　【解析】如图（a），电表为理想电表，根据欧姆定律得：

　　U 1 =IR 0 =×10－ 6 ×100V=×10 － 3 V=； 由图（b）可知，当温度越高时，二极管两端电压越小，所以二极管的正向电阻变小； 此时流过干路的电流变大，因此电压表 V 1 示数增大，若想要 V 1 的示数依然为原来数据，则必须想办法减小干路电流，即增大干路中的电阻，所以应将滑动变速器的滑片向 B 端移动； 根据图像求其斜率tU??=×10 -3 V/ o C。

　　15-4 （2019 全国 1，23,10 分）某同学要将一量程为 250μA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（b）中的实物连接。

　　（ ） （2）当标准毫安表的示数为 时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是_______。（填正确答案标号） A．18 mA A．21 mA C．25mA D．28 mA （3）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都正确，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=_______。

　　【答案】 (1). (2). C (3). AC (4). 9979 【解析】（1）电表改装时，微安表应与定值电阻 R 并联接入虚线框内，则实物电路连接如下图所示：

　　（2）由标准毫安表与该装表的读数可知，改装后的电流表，实际量程被扩大的倍数为： 10mAnmA?? ??倍。故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为：3250 10 100 25mA?? ? ?，故本小题选 C； （3）根据 ? ?g g gI R I I R ? ? ，得：

　　1ggRI IR? ?? ?? ?? ?，改装后的量程偏大的原因可能是，原微安表内阻测量值偏小，即电表实际内阻gR真实值，大于 1200Ω；或者因为定值电阻 R的计算有误，计算值偏大，实际接入定值电阻 R 阻值偏小。故本小题选 AC； （4）由于接入电阻 R 时，改装后的表实际量程为 25mA，故满足 ? ? 25g g gI R I R ? ? ；要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为 20mA 电流表，应满足 ? ? 20g g gI R I kR ? ? ， 其

　　中250μA ? ?，联立解得：

　　 k ? 或9979k ? 。

　　故本题答案为：（1） （2）C （3）AC （4） k ? 或9979k ? 15-5 （2019 江苏，11,10 分）某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下：

　　（1）螺旋测微器如题 1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_____（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏． （2）选择电阻丝的_____（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径． （3）2 图甲中 R x ，为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入 2 图乙实物电路中的正确位置____

　　（4）为测量 R，利用 2 图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得 5 组电压 U 1 和电流 I 1 的值，作出的 U 1 –I 1 关系图象如图图所示．接着，将电压表改接在 a 、 b 两端，测得 5 组电压 U 2 和电流 I 2 的值，数据见下表：

　　U 2 /V I 2 /mA 请根据表中的数据，在方格纸上作出 U 2 –I 2 图象．___ （5）由此，可求得电阻丝的 R x =______Ω．根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率． 【 答 案 】 (1). C (2). 不 同 (3). (4). (5). （~都算对）

　　【解析】(1)在测量时，为了不损坏被测物体，最后也改用微调方旋钮即 C，直到听见“喀喀”的响声； (2)为了减小测量误差，应选用电阻丝不同位置进行多次测量； (3)按照原理图，将实物图连线如图：

　　； (4)将表格中各组数据在坐标纸上描出，再连成一条直线，如图：

　　； 当电压表按甲图连接时，电压表测的电压为0,?xR R 的电压之和，当电压表接在 a 、 b 间时，电压表测的电压为0R 的电压，由图可得：0 , R R ? ? ? ? ? ? ? ? ? ，所以 ? ? 。

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