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2013步步高高考物理大二轮专题复习与增分策略——专题八 第2课时


热点实验例析

第2课时

第 2 课时 电学实验

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一、测量电源的电动势和内阻 【例 1】 在“测量电源的电动势和内阻”的实验中, 备有如 下器材: A.电源为干电池(电动势为 E,内阻为 r) B.电流表(0~0.6 A、内电阻约 0.1 Ω) C. 灵敏电流计 G(

满偏电流 Ig=200 μA、 内阻 rg=500 Ω) D.滑动变阻器(0~20 Ω、2.0 A) E.电阻箱 R(0~9 999.9 Ω) F.开关、导线若干

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第2课时

(1)由于没有电压表,需要把灵敏电流计 G 改装成量程为 2 V 的电压表,需串联一个阻值为 R=________ Ω 的电阻. (2)改装后采用如图 1 甲所示电路进行测量,请在乙图上完成 实物连线.

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图1

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(3)在闭合开关 S 前, 将滑动变阻器的滑片移动至________(填 “a 端”、“中央”或“b 端”). (4)图 2为该实验绘出的 I1-I2 图线(I1 为灵敏电流计 G的示数, I2 为电流表 A 的示数),由图线可求得被测电池的电动势 E= ________ V(保留三位有效数字), 内电阻 r=________ Ω(保留 两位有效数字).

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图2

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答案 (1)9 500

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(2)连线如图

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(3)a 端 (4)1.46~1.49 V 均可 0.75~0.95 Ω 均可

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第2课时
某研究小组收集了两个电学元件:电阻 R0(约为

2 kΩ)和手机中的锂电池(电动势 E 标称值为 3.7 V,允许最大 放电电流为 100 mA).实验室备有如下器材: A.电压表 V(量程 5 V,内阻 RV 约为 4.0 kΩ) B.电流表 A1(量程 100 mA,内阻 RA1 约为 5 Ω) C.电流表 A2(量程 2 mA,内阻 RA2 约为 50 Ω) D.滑动变阻器 R1(0~40 Ω,额定电流 1 A) E.电阻箱 R2(0~999.9 Ω) F.开关 S 一个、导线若干 ①为了测定电阻 R0 的阻值,小明设计了一电路,图 3 甲所示 为其对应的实物图,请将图中的实物连线补充完整.图中的 电流表 A 应选________(填“A1”或“A2”).

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②为测量锂电池的电动势 E 和内阻 r,小红设计了如图乙所示 1 1 的电路图.根据测量数据作出 - 图象,如图丙所示.若该 U R2 图线的斜率为 k,纵轴截距为 b,则该锂电池的电动势 E= ________,内阻 r=________(用 k、b 和 R2 表示).

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图3

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答案 ①如图所示

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1 k ②E= r= b b

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二、电阻的测量

第2课时

【例 2】 要测量一只量程为 2 V 的电压表的内阻. 现能提供 的实验器材如下: A.待测电压表 Vx(量程为 0~2 V,内阻未知) B.电流表 A(量程为 0~0.6 A,内阻约为 0.2 Ω) C.电压表 V(量程 0~5 V,内阻约为 5 kΩ) D.定值电阻 R1,阻值为 20 Ω; E.定值电阻 R2,阻值为 2 kΩ; F.滑动变阻器 R0,最大阻值为 50 Ω,额定电流为 1 A; G.电源(电动势为 6 V,内阻不计); H.多用电表; I.开关 S,导线若干.则:

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(1)用多用电表粗测电压表 Vx 的内阻:当用“×1 k”挡来测 量时,操作方法和步骤均正确,发现表头指针在刻度盘的右 边附近,为了比较准确地进行测量,应换用________挡.如 果此时刻度盘上指针的位置如图 4 所示,那么,该电压表 Vx 的内阻为________ Ω.

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图4

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(2)为了比较准确的测量电压表 Vx 的内阻,那么,定值电阻应 选________(选填器材编号). (3)根据要求,在图 5 的虚线框内画出实验电路图(部分已画 出).

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图5

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①根据所画出的电路图,用铅笔画线代替导线,将实验图 6 连接起来,使之成为完整的实验图(没有选用的器材不要连 接).

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图6 ②如果电压表 Vx 的读数为 Ux,电压表 V 的读数 U,那么, 电压表 Vx 的内阻 Rx 为________.

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答案
(2)E
(3)如图

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(1)×100 3.2×103

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①如图

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Ux ② R U-Ux 2

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某同学要测量一导体的电阻 Rx.

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(1)他先用多用电表粗测其电阻.用已经调零且选择开关指向 电阻挡“×100”挡位的多用电表测量, 其表盘及指针所指位 置如图 7 甲所示,要能比较准确地测量该电阻的阻值,应将 多用电表的选择开关旋转到电阻挡的________挡位,调到正 确挡位后重新调零,再次测量此电阻,其表盘及指针所指位 置如图乙所示,则该电阻约为________ Ω.

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图7



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(2)该同学想用“伏安法”更精确地测量该导体的电阻 Rx,现 有的器材及其代号和规格如下: A.待测电阻 Rx B.电流表 A1(量程 0~50 mA,内阻约为 50 Ω) C.电流表 A2(量程 0~5 mA,内阻约为 30 Ω) D.电压表 V1(量程 0~3 V,内阻约为 10 kΩ) E.电压表 V2(量程 0~15 V,内阻约为 50 kΩ) F.直流电源 E(电动势 6 V,内阻不计) G.滑动变阻器 R1(阻值范围为 0~20 Ω,允许通过的最大电 流为 2.0 A) H.定值电阻 R2=50 Ω I.开关 S 一个,导线若干.则

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第2课时

①为了使实验误差较小,要求电表的指针的偏转幅度达到半 偏以上,并要求测得多组数据进行分析,则电流表应选择 ______,电压表应选择______(选填器材前的字母代号). ②将你设计的实验电路画在虚线框内.

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③使用设计的电路图进行测量,若电压表的读数为 U,电流 表的读数为 I,那么,待测电阻的阻值 Rx=________(用已知 物理量和测量的物理量的字母符号表示).

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答案 (1)×10 220

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(2)①B D
②如图所示

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U ③ U I- R2

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三、金属或液体电阻率的测定 【例 3】 某兴趣小组欲通过测定工业污 水(含多种重金属离子)的电阻率来判 断某工厂废水是否达到排放标准(一般 工业废水电阻率的达标值 ρ≥200 Ω·m). 图8 如图 8 所示为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为金 属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,左右两侧 带有接线柱.容器内表面长 a=40 cm,宽 b=20 cm,高 c=10 cm.将水样注满容器后,进行以下操作:

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(1)分别用多用电表欧姆挡的“×100”、“×1 k”两挡粗测 水样的电阻值时,表盘上指针如图 9 所示,则所测水样的电 阻约为________ Ω.

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图9

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如下实验器材: A.电流表(量程 5 mA,电阻 RA 为 50 Ω) B.电压表(量程 15 V,电阻 RV 约为 10 kΩ) C.滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流 1 A) D.电源(12 V,内阻约 10 Ω) E.开关一只、导线若干 请在实物图 10 中完成电路连接.

第2课时

(2)为更精确地测量所取水样的电阻,该小组从实验室中找到

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图 10

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第2课时

(3)正确连接电路后,闭合开关,测得一组 U、I 数据;再调节 滑动变阻器,重复上述测量步骤,测出一系列数据如表所示, 请在如图 11 所示的坐标纸中作出 U-I 关系图线. U/V I/mA 2.0 3.8 6.8 8.0 2.89 10.2 3.66 11.6 4.15

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0.73 1.36 2.20

图 11

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第2课时

(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为____ Ω·m. 据此可知,所得水样在电阻率这一指标上________(选填“达 标”或“不达标”).
解析 (2)因为要精确测量电阻值,需要电路中电压有较大的 变化范围,而滑动变阻器阻值又远小于待测电阻,所以连线 时滑动变阻器要用分压式接法;又因为电流表内阻已知,则 采用电流表内接法,电路连接如图所示.

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第2课时

(3)让绝大多数的点在直线上,其余各点均匀地分布在直线两 侧,如图所示.

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(4)由图线斜率可知, 总电阻为 2 794 Ω, R=R 总-RA=2 744 Ω, 又 l 根据电阻定律 R=ρ , 代入数据得 ρ=137.2 Ω·m, R 小于 200 Ω·m, S 故不达标.

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第2课时

答案

(1)2 750

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(2)见解析图 (3)见解析图
(4)137.2(120~145) 不达标

热点实验例析

第2课时

某同学设计了一个监测河水电阻率的实验.他在 一根内径 d=8.00 mm 的均匀玻璃管两端装上橡 胶塞和电极,如图 12,两电极相距 L=0.314 m, 其间充满待测的河水.他先用多用电表“×1K” 欧姆挡粗测管内水柱的内阻 R,如图 13,R= ________ Ω. 图 12

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图 13

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为提高精度,他又用以下仪器:电压表(3 V、15 V、300 kΩ)、 电流表(300 μA、50 Ω)、滑动变阻器(1 kΩ)、电源(12 V、6 Ω) 及开关等, 导线若干和实验电路如图 14, 通过多次实验测量, 测出每次实验水柱电阻对应的 U、I 值;并在图 15 U-I 图象 中描出如图所示的包括(0,0)点在内的 9 个点表示他测得的 9 组(U,I)值.

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图 14

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第2课时

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图 15 通过对 U-I 图线分析求出水柱的电阻 R=________ Ω.(保留 两位有效数字)

答案 1.1×104

1.0×104(0.96×104~1.5×104 均正确)

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四、描绘小灯泡(或其他电器元件)的伏安特性曲线

第2课时

【例 4】 某同学想描绘一只标称为“2.5 V 1.5 W”的小灯 泡的伏安特性曲线,实验室提供下列器材: A.电流表 A1(量程 3.0 A,内阻约 0.2 Ω) B.电流表 A2(量程 0.6 A,内阻约 1 Ω) C.电压表 V1(量程 3.0 V,内阻约 3 kΩ) D.电压表 V2(量程 15.0 V,内阻约 10 kΩ) E. 滑动变阻器 R1(最大阻值为 5 Ω, 最大允许电流为 2 A) F.滑动变阻器 R2(最大阻值为 500 Ω,最大允许电流为 0.5 A) G.电源 E(电动势 3 V,内阻为 0.25 Ω) H.电键、导线若干

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第2课时

(1)为了更好地完成实验,应选择的器材为:电流表______, 电压表______,滑动变阻器______;(选择器材前面的字母) (2)请你在下面的虚线框中作出实验原理图;

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(3)正确连接电路后,该同学测出如下表所示的实验数据,请 你在图 16 的坐标纸上描出该灯泡的伏安特性曲线; 实验次数 电压 U/V 电流 I/A 1 0 0 2 3 4 5 6 7 8

0.20 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 0.11 0.21 0.33 0.40 0.45 0.48 0.52

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图 16

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第2课时

(4)该同学完成实验后,又将本实验所用器材按图 17 所示连 接,闭合开关后将滑动变阻器滑片从左向右滑动,发现小灯 泡先变暗后变亮, 则小灯泡最暗时的功率约为_______ W. (结 果保留两位有效数字)

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图 17

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第2课时

答案

(1)B

C

E

(2)如图所示

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(3)如图所示

第2课时

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(4)1.1~1.2 之间

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第2课时

某物理学习小组的同学在研究性学习过程中, 用伏安法研究某电子元件 R1(6 V A.直流电源(6 V,内阻不计) B.电流表 G(满偏电流 3 mA,内阻 Rg=10 Ω) C.电流表 A(0~0.6 A,内阻未知) D.滑动变阻器 R(0~20 Ω,5 A) E.滑动变阻器 R′(0~200 Ω,1 A) F.定值电阻 R0(阻值 1 990 Ω) G.开关与导线若干 2.5 W)的伏安特性曲线, 要求多次测量尽可能减小实验误差,实验备有下列器材:

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第2课时

(1)根据题目提供的实验器材, 请你设计出测量电子元件 R1 的 伏安特性曲线的电路原理图(R1 可用“ 虚线框内) ”表示).(画在

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(2)在实验中,为了操作方便且能够准确地进行测量,滑动变 阻器应选用________.(填写器材序号)

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第2课时

(3)将上述电子元件 R1 和另一电子元件 R2 接入如图 18 甲所示 的电路中,它们的伏安特性曲线分别为如图乙中 oa、ob 所 示.电源的电动势 E=6.0 V,内阻忽略不计.调节滑动变阻 器 R3,使电子元件 R1 和 R2 消耗的电功率恰好相等,则此时 电子元件 R1 的阻值为__________ Ω,R3 接入电路的阻值为 ________ Ω(结果保留两位有效数字).

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图18



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答案 (1)电路原理图如图

第2课时

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(2)D
(3)5.0 5.0

读题 审题 解题

第2课时

14.从原理迁移中突破电学实验题

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读题 审题 解题

第2课时

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答案

(1)用 替换

(2)①如图所示

②3.5

7

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第2课时

某同学为测定某电源的电动 势 E 和内阻 r 以及一段电阻丝的电阻率 ρ, 设计了如图 21 所示的电路,ab 是一段电 阻率较大的粗细均匀的电阻丝,R0 是阻值 为 2 Ω 的保护电阻,滑动片 P 与电阻丝接 触始终良好. (1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如 图 22 所示,其示数为 d=________ mm.

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图21

图22

读题 审题 解题

第2课时

(2)实验时闭合电键, 调节 P 的位置, aP 长度 x 和对应的电 将 压 U、电流 I 数据记录如下表: x(m) U(V) I(A) U/I(Ω) 0.10 1.50 0.49 3.06 0.20 1.72 0.43 4.00 0.30 1.95 0.38 5.13 0.40 2.00 0.33 6.06 0.50 2.10 0.31 6.77 0.60 2.18 0.28 7.79

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读题 审题 解题

第2课时

①该同学根据实验数据绘制了如图 23 所示的 U-I 图象,可 得电源的电动势 E=________ V,内阻 r=________ Ω.

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图23

读题 审题 解题

第2课时

②请你根据表中数据在图 24 上描点连线作 U/I 和 x 关系图线.

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图24
③根据测得的直径可以算得金属丝的横截面积 S=0.12×10
-6

m2,

利用上图图线,可求得电阻丝的电阻率 ρ 为________ Ω·m(保留两 位有效数字);根据图线还可以得到的信息是________________.

读题 审题 解题
答案 (1)0.385(0.383~0.387)
1.0(1、1.00 也对)

第2课时

(2)①3.0(3、3.00 也对)
②如图

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③1.2×10 6(1.1×10 6~1.3×10 6) 电流表内阻也对)







电流表内阻为 2.0 Ω(填


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